JP3525857B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engineInfo
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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】従来、燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを
機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレート
フィルタの壁を通過するときに排気ガス中の微粒子が捕
集されるようになっている内燃機関の排気浄化装置が知
られている。この種の内燃機関の排気浄化装置の例とし
ては、例えば特公平7−106290号公報に記載され
たものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, a particulate filter for collecting fine particles in exhaust gas discharged from a combustion chamber is arranged in an engine exhaust passage, and exhaust gas is exhausted when passing through a wall of the particulate filter. 2. Description of the Related Art There is known an exhaust emission control device for an internal combustion engine, which is designed to collect fine particles in gas. An example of this type of exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine is disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-106290.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが特開平7−1
06290号公報に記載された内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの
流れが逆転されない。そのため、パティキュレートフィ
ルタの壁に捕集される微粒子をパティキュレートフィル
タの壁の一方の面と他方の面とに分散することができな
い。その結果、ある一定量以上の微粒子がパティキュレ
ートフィルタの壁に捕集されると、微粒子を除去しよう
とする作用がすべての微粒子に十分に伝わらなくなって
しまう。従って、特開平7−106290号公報に記載
された内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレート
フィルタに流入する微粒子量がある一定量以上になる
と、そのすべての微粒子がパティキュレートフィルタの
壁の一方の面に捕集されてしまうのに伴い、パティキュ
レートフィルタの有する微粒子除去作用がすべての微粒
子に十分に伝わらなくなってしまい、その結果、微粒子
がパティキュレートフィルタの壁に堆積してしまう。そ
のため、パティキュレートフィルタが目詰まりし、背圧
が上昇してしまう。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine described in Japanese Patent Publication No. 06290, the flow of exhaust gas passing through the particulate filter is not reversed. Therefore, the particulates collected on the wall of the particulate filter cannot be dispersed on one surface and the other surface of the wall of the particulate filter. As a result, when a certain amount or more of fine particles are collected on the wall of the particulate filter, the action of removing the fine particles cannot be sufficiently transmitted to all the fine particles. Therefore, in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-106290, when the amount of fine particles flowing into the particulate filter exceeds a certain amount, all the fine particles fall on one of the walls of the particulate filter. As the particles are trapped on the surface, the particle removing action of the particulate filter cannot be sufficiently transmitted to all particles, and as a result, the particles are deposited on the wall of the particulate filter. Therefore, the particulate filter is clogged and the back pressure increases.
【0004】前記問題点に鑑み、本発明は、パティキュ
レートフィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させ、
パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子を酸
化除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に伝え
ることにより微粒子がパティキュレートフィルタの壁に
堆積してしまうのを阻止すると共に、酸化除去されずに
パティキュレートフィルタに一時的に捕集されている微
粒子がパティキュレートフィルタから脱離してそのまま
排出されてしまうのを阻止し、かつ、必要以上に背圧を
上昇させてしまうのを回避することができる内燃機関の
排気浄化装置を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention reverses the flow of exhaust gas passing through a particulate filter,
Oxidation and removal of the particulates trapped on the walls of the particulate filter Prevents particulates from accumulating on the walls of the particulate filter by sufficiently transmitting the oxidative removal action to all the particulates, and it is not oxidized and removed. In addition, it is possible to prevent the particulates temporarily collected in the particulate filter from being detached from the particulate filter and discharged as it is, and to prevent the back pressure from increasing more than necessary. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、燃焼室から排出された排気ガス中の微粒子を捕
集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路
内に配置し、該パティキュレートフィルタの壁に捕集さ
れた微粒子を短時間のうちに酸化除去するための活性酸
素を放出する酸化剤を該パティキュレートフィルタの壁
に担持し、パティキュレートフィルタの壁に微粒子を捕
集するのと並行して該捕集された微粒子を前記酸化剤か
ら放出される活性酸素によって酸化除去する内燃機関の
排気浄化装置において、前記パティキュレートフィルタ
の壁を通過する排気ガスの流れを逆転させるための排気
ガス逆流手段を具備し、前記酸化剤から放出される活性
酸素によって酸化除去された微粒子量に基づいて前記排
気ガス逆流手段によって排気ガスの流れを逆転させる時
期を決定する内燃機関の排気浄化装置が提供される。According to the invention described in claim 1 SUMMARY OF THE INVENTION, to place the particulate filter for trapping particulate in exhaust gas discharged from the combustion chamber to the engine exhaust passage, the Collected on the wall of the particulate filter
Acid for removing oxidized fine particles in a short time
The oxidant that emits oxygen is added to the wall of the particulate filter.
The particles on the wall of the particulate filter.
In parallel with collecting the collected fine particles,
Of the internal combustion engine that is oxidized and removed by the active oxygen released from
In the exhaust gas purification device, the particulate filter
Exhaust to reverse the flow of exhaust gases through the walls of
Equipped with gas backflow means, the activity released from the oxidant
Based on the amount of fine particles oxidized and removed by oxygen,
When the flow of exhaust gas is reversed by the gas-gas backflow means
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that determines a period is provided.
【0006】[0006]
【0007】請求項2に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量に対する前記酸化除去され
た微粒子量の割合が予め定められた値を越えたときに排
気ガスの流れが逆転される請求項1に記載の内燃機関の
排気浄化装置が提供される。According to the second aspect of the present invention, an inflowing particulate amount estimating means for estimating the amount of particulates flowing into the particulate filter is provided, and the amount of particulates flowing into the particulate filter is removed by the oxidation. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow of the exhaust gas is reversed when the ratio of the amount of fine particles exceeds a predetermined value.
【0008】請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
に対する酸化除去された微粒子量の割合が予め定められ
た値を越えたとき、つまり、微粒子の浄化率が目標浄化
率を越えたときに、排気ガスの流れが逆転される。その
ため、微粒子がそのまま排出されてしまうこと及び必要
以上に背圧を上昇させてしまうことを回避しつつ、微粒
子の目標浄化率を達成することができる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a second aspect of the present invention, when the ratio of the amount of fine particles that have been oxidized and removed to the amount of fine particles that have flowed into the particulate filter exceeds a predetermined value, that is, The exhaust gas flow is reversed when the purification rate exceeds the target purification rate. Therefore, it is possible to achieve the target purification rate of the fine particles while avoiding the fine particles being discharged as they are and increasing the back pressure more than necessary.
【0009】請求項3に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量に対する前記酸化除去され
た微粒子量の割合が予め定められた値を越えた後の内燃
機関の減速運転の際に排気ガスの流れが逆転される請求
項1に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。According to the third aspect of the present invention, the inflowing particulate amount estimating means for estimating the amount of particulates flowing into the particulate filter is provided, and the amount of particulates flowing into the particulate filter is oxidized and removed. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow of the exhaust gas is reversed during deceleration operation of the internal combustion engine after the ratio of the amount of fine particles exceeds a predetermined value.
【0010】請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
に対する酸化除去された微粒子量の割合が予め定められ
た値を越えた後の内燃機関の減速運転の際に、つまり、
微粒子の目標浄化率が達成された後であって内燃機関の
減速運転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気ガ
ス逆流手段を切り換える必要があるときに、排気ガスの
流れが逆転される。そのため、微粒子がそのまま排出さ
れてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させてしまうこ
とを回避しつつ、微粒子の目標浄化率を達成すると共
に、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁に切り換えられ
るのを回避することができる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a third aspect of the present invention, the deceleration of the internal combustion engine after the ratio of the amount of fine particles that have been oxidized and removed to the amount of fine particles that have flowed into the particulate filter exceeds a predetermined value. When driving, that is,
The exhaust gas flow is reversed when it is necessary to switch the exhaust gas backflow means to bypass the exhaust gas during deceleration operation of the internal combustion engine after the target purification rate of the particulates has been achieved. Therefore, it is possible to achieve the target purification rate of the fine particles while avoiding that the fine particles are discharged as they are and to increase the back pressure unnecessarily, and the exhaust gas backflow means is switched more frequently than necessary. Can be avoided.
【0011】請求項4に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量と前記酸化除去された微粒
子量との差が予め定められた値を越えたときに排気ガス
の流れが逆転される請求項1に記載の内燃機関の排気浄
化装置が提供される。According to the fourth aspect of the present invention, an inflowing particulate amount estimating means for estimating the amount of particulates that have flowed into the particulate filter is provided, and the amount of particulates that have flowed into the particulate filter and the oxide removed. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow of the exhaust gas is reversed when the difference from the amount of fine particles exceeds a predetermined value.
【0012】請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
と酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値を
越えたとき、つまり、パティキュレートフィルタに堆積
した微粒子量が閾値を越えたときに、排気ガスの流れが
逆転される。そのため、パティキュレートフィルタに堆
積した微粒子量が閾値を越えるまでの間に微粒子が酸化
除去されることなくそのまま排出されてしまうこと及び
必要以上に背圧を上昇させてしまうことを回避すること
ができる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a fourth aspect of the present invention, when the difference between the amount of the particulates that have flowed into the particulate filter and the amount of the particulates that have been oxidized and removed exceeds a predetermined value, that is, the particulates. The flow of exhaust gas is reversed when the amount of particulates deposited on the curate filter exceeds a threshold value. Therefore, it is possible to prevent the particulates from being discharged as they are without being oxidized and removed and increasing the back pressure more than necessary before the amount of the particulates deposited on the particulate filter exceeds the threshold value. .
【0013】請求項5に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量と前記酸化除去された微粒
子量との差が予め定められた値を越えた後の内燃機関の
減速運転の際に排気ガスの流れが逆転される請求項1に
記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。According to the fifth aspect of the present invention, an inflowing particulate amount estimating means for estimating the amount of particulates flowing into the particulate filter is provided, and the amount of particulates flowing into the particulate filter and the oxidized and removed. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow of the exhaust gas is reversed during deceleration operation of the internal combustion engine after the difference from the amount of fine particles exceeds a predetermined value.
【0014】請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
と酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値を
越えた後の内燃機関の減速運転の際に、つまり、パティ
キュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越えた
後であって内燃機関の減速運転中に排気ガスをバイパス
せしめるために排気ガス逆流手段を切り換える必要があ
るときに、排気ガスの流れが逆転される。そのため、パ
ティキュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越
えるまでの間に微粒子が酸化除去されることなくそのま
ま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させて
しまうことを回避しつつ、排気ガス逆流手段が必要以上
に頻繁に切り換えられるのを回避することができる。According to another aspect of the exhaust gas purifying apparatus of the internal combustion engine of the present invention, the difference between the amount of fine particles flowing into the particulate filter and the amount of fine particles removed by oxidation exceeds a predetermined value. During deceleration operation, that is, after the amount of particulates deposited on the particulate filter exceeds the threshold value and it is necessary to switch the exhaust gas backflow means to bypass the exhaust gas during deceleration operation of the internal combustion engine. , The exhaust gas flow is reversed. Therefore, while avoiding that the particulates are discharged without being oxidized and removed and the back pressure is unnecessarily increased until the amount of particulates deposited on the particulate filter exceeds the threshold value, It is possible to avoid switching the gas backflow means more frequently than necessary.
【0015】請求項6に記載の発明によれば、前記酸化
除去された微粒子量が予め定められた値を越えたときに
排気ガスの流れが逆転される請求項1に記載の内燃機関
の排気浄化装置が提供される。According to a sixth aspect of the present invention, the exhaust gas flow is reversed when the amount of fine particles removed by oxidation exceeds a predetermined value. A purification device is provided.
【0016】請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、酸化除去された微粒子量が予め定められた値を越
えたとき、つまり、酸化除去された微粒子量が目標酸化
除去微粒子量を越えたときに、排気ガスの流れが逆転さ
れる。そのため、微粒子がそのまま排出されてしまうこ
と及び必要以上に背圧を上昇させてしまうことを回避し
つつ、目標酸化除去微粒子量を達成することができる。According to another aspect of the exhaust gas purifying apparatus of the internal combustion engine of the present invention, when the amount of fine particles removed by oxidation exceeds a predetermined value, that is, the amount of fine particles removed by oxidation exceeds the target amount of fine particles removed by oxidation. When, the exhaust gas flow is reversed. Therefore, it is possible to achieve the target amount of fine particles for oxidation removal while avoiding that the fine particles are discharged as they are and increasing the back pressure more than necessary.
【0017】請求項7に記載の発明によれば、前記酸化
除去された微粒子量が予め定められた値を越えた後の内
燃機関の減速運転の際に排気ガスの流れが逆転される請
求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。According to a seventh aspect of the present invention, the flow of exhaust gas is reversed during deceleration operation of the internal combustion engine after the amount of fine particles removed by oxidation exceeds a predetermined value. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to item 1.
【0018】請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、酸化除去された微粒子量が予め定められた値を越
えた後の内燃機関の減速運転の際に、つまり、目標酸化
除去微粒子量が達成された後であって内燃機関の減速運
転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気ガス逆流
手段を切り換える必要があるときに、排気ガスの流れが
逆転される。そのため、微粒子がそのまま排出されてし
まうこと及び不必要に背圧を上昇させてしまうことを回
避しつつ、目標酸化除去微粒子量を達成すると共に、排
気ガス逆流手段が必要以上に頻繁に切り換えられるのを
回避することができる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, during the deceleration operation of the internal combustion engine after the amount of fine particles which have been oxidized and removed exceeds a predetermined value, that is, the target amount of fine particles which are to be oxidized and removed. The flow of exhaust gas is reversed after the following has been achieved and the exhaust gas backflow means has to be switched to bypass the exhaust gas during deceleration operation of the internal combustion engine. Therefore, it is possible to achieve the target amount of fine particles for oxidation removal while avoiding that the fine particles are discharged as they are and to increase the back pressure unnecessarily, and the exhaust gas backflow means is switched more frequently than necessary. Can be avoided.
【0019】請求項8に記載の発明によれば、内燃機関
の加速運転中に排気ガスの流れが逆転されるのを禁止す
るようにした請求項1〜7のいずれか一項に記載の内燃
機関の排気浄化装置が提供される。According to the invention described in claim 8, the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the reverse of the flow of the exhaust gas is prohibited during the acceleration operation of the internal combustion engine. An exhaust emission control device for an engine is provided.
【0020】請求項8に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れを逆転さ
せるのが禁止される。そのため、排気ガス量が比較的多
くなる内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れを逆転さ
せるのに伴って、酸化除去される前の微粒子であってパ
ティキュレートフィルタに一時的に捕集されている微粒
子がパティキュレートフィルタから脱離し、そのまま排
出されてしまうのを阻止することができる。In the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine according to the eighth aspect, it is prohibited to reverse the flow of the exhaust gas during the acceleration operation of the internal combustion engine. Therefore, as the flow of the exhaust gas is reversed during the acceleration operation of the internal combustion engine where the amount of exhaust gas is relatively large, the fine particles before being oxidized and removed are temporarily collected by the particulate filter. It is possible to prevent the fine particles contained in the particulate filter from being detached from the particulate filter and directly discharged.
【0021】請求項9に記載の発明によれば、前記排気
ガス逆流手段は、排気ガスが前記パティキュレートフィ
ルタ内に流入することなく前記パティキュレートフィル
タをバイパスせしめられるバイパスモードを有し、前記
パティキュレートフィルタを昇温させるための昇温制御
が行われているときに前記排気ガス逆流手段がバイパス
モードに配置されるのを禁止するようにした請求項1〜
7のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提
供される。According to a ninth aspect of the present invention, the exhaust gas backflow means has a bypass mode in which the exhaust gas is bypassed without flowing into the particulate filter, and the particulate filter is provided. The exhaust gas backflow means is prohibited from being placed in the bypass mode when the temperature raising control for raising the temperature of the curate filter is being performed.
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of 7) is provided.
【0022】請求項9に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタを昇温させるための昇
温制御が行われているときに排気ガス逆流手段がバイパ
スモードに配置されるのが禁止される。そのため、パテ
ィキュレートフィルタを昇温させようとして内燃機関の
排気ガス昇温制御を実行しているにもかかわらず、その
昇温せしめられた排気ガスがパティキュレートフィルタ
をバイパスされ、パティキュレートフィルタを昇温させ
ることができなくなってしまうのを回避することができ
る。In the exhaust gas purification device for the internal combustion engine according to the ninth aspect, it is prohibited that the exhaust gas backflow means is placed in the bypass mode when the temperature raising control for raising the temperature of the particulate filter is being performed. To be done. Therefore, even though the exhaust gas temperature rise control of the internal combustion engine is being executed in an attempt to raise the temperature of the particulate filter, the exhaust gas that has been raised in temperature bypasses the particulate filter and rises in the particulate filter. It is possible to avoid becoming unable to heat.
【0023】請求項10に記載の発明によれば、前記パ
ティキュレートフィルタとして、単位時間当たりに燃焼
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た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
流入するや否や輝炎を発することなく短時間のうちに酸
化除去せしめられ、かつ前記排出微粒子量が一時的に前
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前記排出微粒子量が前記酸化除去
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、前記酸
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、前記排出微粒子量が前記酸化除去可能
微粒子量よりも通常少なくなり、かつ前記排出微粒子量
が一時的に前記酸化除去可能微粒子量より多くなったと
してもその後前記排出微粒子量が前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
しないように前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る
ようにした請求項1〜9のいずれか一項に記載の内燃機
関の排気浄化装置が提供される。According to the tenth aspect of the present invention, as the particulate filter, the amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time is oxidized on the particulate filter without emitting a luminous flame per unit time. When the amount of fine particles that can be removed by oxidation is smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, as soon as the fine particles in the exhaust gas flow into the particulate filter, they are oxidized and removed in a short time without emitting a bright flame, and the amount of the discharged fine particles is temporary. When the amount of particulates deposited on the particulate filter is less than a certain limit even when the amount of particulates that can be oxidized and removed becomes larger than the amount of particulates that are discharged, when the amount of particulates that is discharged becomes less than the amount of particulates that can be oxidized and removed Putty where fine particles can be oxidized and removed without emitting a luminous flame Using a particulate filter, the amount of fine particles that can be oxidized and removed depends on the temperature of the particulate filter, the amount of fine particles that are discharged is usually smaller than the amount of fine particles that can be oxidized and removed, and the amount of discharged fine particles is temporarily Even if the amount of fine particles that can be removed by oxidation becomes larger than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, the amount of fine particles below a certain limit that can be oxidized and removed can be deposited on the particulate filter when the amount of fine particles that are discharged becomes smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation. A control means for maintaining the amount of the discharged particulates and the temperature of the particulate filter is provided, whereby the particulates in the exhaust gas can be oxidatively removed on the particulate filter without emitting a bright flame. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of 9 above is provided.
【0024】請求項10に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、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が維持されることによ
り、排気ガス中の微粒子が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られる。
そのため、従来の場合のように微粒子がパティキュレー
トフィルタ上に積層状に堆積した後に輝炎を発してその
微粒子を除去する必要なく、微粒子がパティキュレート
フィルタ上に積層状に堆積する前に微粒子を酸化させる
ことにより排気ガス中の微粒子を除去することができ
る。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the tenth aspect, it is assumed that the amount of discharged fine particles is usually smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, and the amount of discharged fine particles temporarily becomes larger than the amount of fine particles that can be removed by oxidation. After that, when the amount of discharged particulate becomes less than the amount of particulate that can be removed by oxidation, the amount of particulate discharged and the temperature of the particulate filter are maintained so that only a certain amount of particulate that can be oxidized and removed will deposit on the particulate filter. As a result, the fine particles in the exhaust gas can be oxidized and removed without producing a bright flame on the particulate filter.
Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to remove the particles by emitting a bright flame after the particles are deposited in a laminated form on the particulate filter, and the particles are deposited before the particles are deposited in a laminated form on the particulate filter. By oxidizing, the fine particles in the exhaust gas can be removed.
【0025】請求項11に記載の発明によれば、前記排
出微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少な
くなり、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除去
可能微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出微
粒子量が前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、前記排出
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
すべく内燃機関の運転条件を制御するようにした請求項
10に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。According to the invention as set forth in claim 11, the amount of the discharged fine particles is usually smaller than the amount of the oxidatively removable fine particles, and the discharged fine particle amount is temporarily larger than the oxidatively removable fine particle amount. Even so, when the amount of the discharged fine particles becomes less than the amount of the fine particles capable of being oxidized and removed, only the amount of fine particles of a certain limit or less that can be oxidized and removed is deposited on the particulate filter so that the fine particle amount and the particulate filter are discharged. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 10, wherein the operating conditions of the internal combustion engine are controlled to maintain the temperature.
【0026】請求項11に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、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べく内燃機関
の運転条件が制御される。詳細には、排出微粒子量が酸
化除去可能微粒子量よりも少なくなるように、あるい
は、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
トフィルタの温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御
される。そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子
量が酸化除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、
あるいは、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
タ上に堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異な
り、確実に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量より
も少なくするか、あるいは、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することがで
きる。それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場
合に比べ、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積する前に微粒子をより一層確実に酸化させるこ
とができる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 11, it is assumed that the amount of discharged fine particles is usually smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, and the amount of discharged fine particles temporarily becomes larger than the amount of fine particles that can be removed by oxidation. Also, maintain the temperature of the discharged particulate amount and the particulate filter so that when the amount of discharged particulate becomes less than the amount of particulate that can be removed by oxidation, only a certain amount of particulate that can be oxidized and removed will deposit on the particulate filter. Therefore, the operating conditions of the internal combustion engine are controlled. Specifically, the amount of discharged fine particles becomes smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, or even if the amount of discharged fine particles temporarily exceeds the amount of fine particles that can be removed by oxidation, the amount of fine particles that are discharged thereafter becomes the amount of fine particles that can be removed by oxidation. The operating conditions of the internal combustion engine are controlled on the basis of the amount of discharged particulates and the temperature of the particulate filter so that when the amount becomes smaller, only a certain amount of particulates that can be oxidized and removed are deposited on the particulate filter. Therefore, the operating conditions of the internal combustion engine, operating conditions in which the amount of discharged particulate is less than the amount of particulates that can be removed by oxidation,
Alternatively, even if the amount of discharged fine particles temporarily exceeds the amount of fine particles that can be removed by oxidation, when the amount of discharged fine particles becomes smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, only particulates below a certain limit that can be oxidized and removed can be particulated. Unlike when accidentally meeting operating conditions that do not deposit on the filter, make sure that the amount of particulates discharged is less than the amount of particulates that can be removed by oxidation, or that the amount of particulates that are discharged temporarily exceeds the amount of particulates that can be removed by oxidation. Even if the discharged particulate amount becomes smaller than the oxidizable / removable particulate amount thereafter, only a certain amount or less of the particulate that can be oxidatively removed can be deposited on the particulate filter. Therefore, as compared with the case where the operating conditions of the internal combustion engine coincidentally, the fine particles can be more reliably oxidized before they are accumulated in a laminated state on the particulate filter.
【0027】請求項12に記載の発明によれば、前記酸
化剤が、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで
酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下するとその保持
した酸素を活性酸素の形で放出する酸素吸蔵・活性酸素
放出剤である請求項1〜11のいずれか一項に記載の内
燃機関の排気浄化装置が提供される。According to the twelfth aspect of the present invention, the oxidant takes in oxygen to retain oxygen when excess oxygen exists in the surroundings, and when the oxygen concentration in the surroundings decreases, the retained oxygen is converted into active oxygen. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11, which is an oxygen storage / active oxygen release agent that is released in a form.
【0028】請求項12に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、パティキュレートフィルタに担持されている酸
素吸蔵・活性酸素放出剤により、周囲に過剰酸素が存在
するときに酸素が取り込まれて保持され、周囲の酸素濃
度が低下したときにその保持された酸素が活性酸素の形
で放出される。そのため、従来の場合のように微粒子が
パティキュレートフィルタ上に積層状に堆積した後にそ
の微粒子が輝炎を発して除去されるのと異なり、微粒子
がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆積する前
に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放出する活性酸素によ
り、輝炎を発することなくその微粒子を酸化除去するこ
とができる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the twelfth aspect, the oxygen storage / active oxygen releasing agent carried by the particulate filter absorbs and retains oxygen when excess oxygen exists in the surroundings. When the ambient oxygen concentration decreases, the retained oxygen is released in the form of active oxygen. Therefore, unlike the conventional case where the particles are removed by emitting a luminous flame after being deposited in a laminated form on the particulate filter, before the particles are deposited in a laminated form on the particulate filter. The active oxygen released by the oxygen storage / active oxygen release agent can oxidize and remove the fine particles without emitting a bright flame.
【0029】請求項13に記載の発明によれば、前記逆
流手段は、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を
第一の向きに通過する順流モードと、排気ガスがパティ
キュレートフィルタの壁を前記第一の向きとは逆向きの
第二の向きに通過する逆流モードとを有し、前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発
生量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供
給される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼
室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤
の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくな
る内燃機関を用い、前記逆流手段の順流モード時に、煤
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される不活性ガスの量が少ない燃焼を実行
し、前記逆流手段の逆流モード時に、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給され
る不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼を
実行するようにした請求項1〜12のいずれか一項に記
載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。According to the thirteenth aspect of the present invention, the backflow means comprises a forward flow mode in which exhaust gas passes through the wall of the particulate filter in the first direction, and exhaust gas passes through the wall of the particulate filter in the first direction. It has a backflow mode that passes in a second direction opposite to the one direction, and as the amount of inert gas supplied to the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and peaks. And the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is further increased, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber becomes lower than the soot generation temperature, and soot is almost generated. Using an internal combustion engine that does not turn off, in the forward flow mode of the backflow means, the combustion is performed in which the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is less than the amount of the inert gas at which the amount of soot is peaked, Of reflux means The combustion in which the soot generation amount is greater than the inert gas amount at which the soot generation peaks and the soot generation hardly occurs in the flow mode. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of the above is provided.
【0030】請求項13に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、逆流手段の順流モード時に、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不
活性ガスの量が少ない燃焼が実行され、逆流手段の逆流
モード時に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量
よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼が実行される。つまり、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
燃焼が実行されるため、そのときの排気ガス中に含まれ
るHC、COにより微粒子の酸化除去作用を促進するこ
とができる。更に、煤の発生量がピークとなる不活性ガ
スの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多
く煤がほとんど発生しない燃焼が実行されるときに排気
ガスが逆流せしめられる。そのため、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不
活性ガスの量が少ない燃焼が実行された時にパティキュ
レートフィルタの一方の表面上に微粒子が堆積し、パテ
ィキュレートフィルタのその表面上の触媒が硫黄被毒さ
れてしまっていても、パティキュレートフィルタの反対
側の表面から流入してパティキュレートフィルタの壁の
内部を通過したHC、CO含有排気ガスにより、パティ
キュレートフィルタの一方の表面上に堆積した微粒子
を、硫黄被毒の影響を受けることなく酸化除去すること
ができる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a thirteenth aspect, in the forward flow mode of the back flow means, the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of the inert gas at which the amount of soot is peaked. In the reverse flow mode of the reverse flow means, the amount of soot generated is higher than the amount of inert gas that reaches the peak, and the amount of inert gas supplied to the combustion chamber is larger and soot is hardly generated. To be done. In other words, because the amount of inert gas supplied to the combustion chamber is greater than the amount of inert gas at which the amount of soot is peaked and combustion is performed with almost no soot, it is included in the exhaust gas at that time. The action of removing HC of the fine particles can be promoted by the contained HC and CO. Further, the exhaust gas is caused to flow backward when the combustion is performed in which the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of the inert gas at which the soot generation amount reaches the peak, and the soot is hardly generated. Therefore, fine particles are deposited on one surface of the particulate filter when the combustion is performed in which the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is smaller than the amount of the inert gas in which the generation amount of soot becomes the peak, Even if the catalyst on the surface of the particulate filter has been poisoned with sulfur, HC, CO-containing exhaust gas flowing from the surface on the opposite side of the particulate filter and passing through the inside of the wall of the particulate filter causes Fine particles deposited on one surface of the particulate filter can be removed by oxidation without being affected by sulfur poisoning.
【0031】請求項14に記載の発明によれば、前記酸
化剤が前記パティキュレートフィルタの壁の内部に担持
され、かつ、前記パティキュレートフィルタの壁を通過
する排気ガスの流れを逆転させることにより、前記パテ
ィキュレートフィルタの壁の内部に一時的に捕集された
微粒子を移動させるようにした請求項1〜13のいずれ
か一項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。According to the fourteenth aspect of the present invention, the oxidizer is carried inside the wall of the particulate filter, and the flow of exhaust gas passing through the wall of the particulate filter is reversed. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 13, wherein the particulates temporarily collected are moved inside the wall of the particulate filter.
【0032】請求項14に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、酸化剤がパティキュレートフィルタの壁の内部
に担持されているため、パティキュレートフィルタの壁
の内部の酸化剤によりパティキュレートフィルタの壁の
内部の微粒子をパティキュレートフィルタの壁の内部に
おいて酸化除去することができる。更に請求項14に記
載の内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレートフ
ィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させること
により、パティキュレートフィルタの壁の内部に一時的
に捕集された微粒子が移動せしめられる。そのため、パ
ティキュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパテ
ィキュレートフィルタの壁の内部の微粒子を酸化除去す
る酸化除去作用を、パティキュレートフィルタの壁の内
部に一時的に捕集された微粒子を移動させることによっ
て促進することができる。In the exhaust gas purifying apparatus for the internal combustion engine according to the fourteenth aspect, since the oxidizing agent is carried inside the wall of the particulate filter, the oxidizing agent inside the wall of the particulate filter causes the wall of the particulate filter to fall. The particulates inside the can be oxidized and removed inside the wall of the particulate filter. Furthermore, in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 14, by reversing the flow of the exhaust gas passing through the wall of the particulate filter, the particulates temporarily collected inside the wall of the particulate filter are collected. Can be moved. Therefore, the oxidant removing action of oxidizing and removing fine particles inside the wall of the particulate filter by the oxidizing agent inside the wall of the particulate filter moves the fine particles temporarily trapped inside the wall of the particulate filter. Can be promoted by
【0033】[0033]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0034】図1は本発明の内燃機関の排気浄化装置を
圧縮着火式内燃機関に適用した第一の実施形態を示して
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。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、更に吸気ダクト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に示される実施形態では機関冷却水が冷却
装置18内に導びかれ、機関冷却水によって吸入空気が
冷却される。一方、排気ポート10は排気マニホルド1
9及び排気管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。FIG. 1 shows a first embodiment in which the exhaust purification system for an internal combustion engine of 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 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 the exhaust manifold 1
9 and the exhaust pipe 20 are connected to the exhaust turbine 21 of the exhaust turbocharger 14, and the outlet of the exhaust turbine 21 is connected to a casing 23 containing a particulate filter 22.
【0035】パティキュレートフィルタ22は排気ガス
を順流方向にも逆流方向にも流すことができるように構
成されている。71は排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ22を順流方向に通過するときにパティキュレート
フィルタ22の上流側通路となる第一通路、72は排気
ガスがパティキュレートフィルタ22を逆流方向に通過
するときにパティキュレートフィルタ22の上流側通路
となる第二通路である。73は排気ガスの流れを順流方
向と逆流方向とバイパス状態とで切り換えるための排気
切換バルブ、74は排気切換バルブ駆動装置である。The particulate filter 22 is constructed so as to allow the exhaust gas to flow in both forward and backward directions. Reference numeral 71 denotes a first passage which serves as an upstream passage of the particulate filter 22 when the exhaust gas passes through the particulate filter 22 in the forward flow direction, and 72 denotes particulate when the exhaust gas passes through the particulate filter 22 in the reverse flow direction. The second passage serves as an upstream passage of the filter 22. Reference numeral 73 is an exhaust switching valve for switching the flow of exhaust gas between a forward flow direction, a reverse flow direction, and a bypass state, and 74 is an exhaust switching valve drive device.
【0036】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と称す)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に示される実
施形態では機関冷却水が冷却装置26内に導びかれ、機
関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃
料噴射弁6は燃料供給管26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26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 control valve 25 is arranged in the EGR passage 24. In addition, the EGR passage 24
A cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is arranged around the device. 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 26. Into the common rail 27, an electrically controlled fuel pump 28 having a variable discharge amount is provided.
The fuel is supplied from the fuel injection valve 6, and the fuel supplied into the common rail 27 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 26. A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the common rail 27 is attached to the common rail 27, and the common rail 27 is detected based on the output signal of the fuel pressure sensor 29.
The discharge amount of the fuel pump 28 is controlled so that the internal fuel pressure becomes the target fuel pressure.
【0037】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によって互いに接続さ
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及び出力ポート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、ケー
シング23内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。アクセルペダル40
にはアクセルペダル40の踏込み量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4
1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。更に入力ポート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、燃料ポンプ28及び排気切換バルブ駆動装置
74に接続される。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 inside the casing 23, and the output signal of this temperature sensor 39 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Accelerator pedal 40
A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the load sensor 4
The output voltage of 1 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 °. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, the fuel pump 28, and the exhaust switching valve drive device 74 via the corresponding drive circuit 38.
【0038】図2にパティキュレートフィルタ22の構
造を示す。図2において(A)はパティキュレートフィ
ルタ22の正面図を示しており、(B)はパティキュレ
ートフィルタ22の側面断面図を示している。図2
(A)及び(B)に示される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。な
お、図2(A)においてハッチングを付した部分は栓5
3を示している。従って排気ガス流入通路50及び排気
ガス流出通路51は薄肉の隔壁54を介して交互に配置
される。云い換えると排気ガス流入通路50及び排気ガ
ス流出通路51は各排気ガス流入通路50が4つの排気
ガス流出通路51によって包囲され、各排気ガス流出通
路51が4つの排気ガス流入通路50によって包囲され
るように配置される。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、従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)において矢印で示されるように周囲の隔
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。FIG. 2 shows the structure of the particulate filter 22. In FIG. 2, (A) shows a front view of the particulate filter 22, and (B) shows a side sectional view of the particulate filter 22. Figure 2
As shown in (A) and (B), the particulate filter 22 has a honeycomb structure and is provided with a plurality of exhaust flow passages 50, 51 extending in parallel with each other. These exhaust flow passages are composed of an exhaust gas inflow passage 50 whose downstream end is closed by a plug 52 and an exhaust gas outflow passage 51 whose upstream end is closed by a plug 53. Note that the hatched portion in FIG.
3 is shown. Therefore, the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust gas outflow passages 51 are alternately arranged via the thin partition walls 54. In other words, in the exhaust gas inflow passage 50 and the exhaust gas outflow passage 51, each exhaust gas inflow passage 50 is surrounded by four exhaust gas outflow passages 51, and each exhaust gas outflow passage 51 is surrounded by four exhaust gas inflow passages 50. Are arranged as follows. The particulate filter 22 is formed of, for example, a porous material such as cordierite, and therefore the exhaust gas that has flowed into the exhaust gas inflow passage 50 is inside the surrounding partition wall 54 as indicated by the arrow in FIG. And flows out into the adjacent exhaust gas outflow passage 51.
【0039】本発明による実施形態では各排気ガス流入
通路50及び各排気ガス流出通路51の周壁面、即ち各
隔壁54の両側表面上、栓53の外端面及び栓52,5
3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、この担体上には、貴金属触
媒、及び周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸
素を保持しか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酸素吸蔵・活性酸素放出剤
が、パティキュレートフィルタの隔壁54の表面上に一
時的に捕集された微粒子を酸化するための酸化触媒とし
て担持されている。In the embodiment according to the present invention, the peripheral wall surfaces of each exhaust gas inflow passage 50 and each exhaust gas outflow passage 51, that is, both side surfaces of each partition wall 54, the outer end surface of the plug 53, and the plugs 52, 5 are provided.
A layer of a carrier made of, for example, alumina is formed over the entire inner end surface of No. 3, and the noble metal catalyst and oxygen in the surroundings absorb oxygen to retain oxygen on the carrier. Moreover, since the oxygen storage / active oxygen release agent that releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the ambient oxygen concentration decreases, oxidizes the fine particles temporarily collected on the surface of the partition wall 54 of the particulate filter. It is supported as an oxidation catalyst.
【0040】この場合、本発明による実施形態では貴金
属触媒として白金Ptが用いられており、酸素吸蔵・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、及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。なお、この場合酸
素吸蔵・活性酸素放出剤としてはカルシウムCaよりも
イオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金
属、即ちカリウム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。In this case, platinum Pt is used as the noble metal catalyst in the embodiment of the present invention, and an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, or rubidium Rb is used as the oxygen storage / active oxygen releasing agent. At least one selected from alkaline earth metals such as barium Ba, calcium Ca, and strontium Sr, rare earths such as lanthanum La, and yttrium Y, and transition metals is used. In this case, as the oxygen storage / active oxygen releasing agent, use is made of an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, strontium Sr. Is preferred.
【0041】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
及びカリウム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。図1に示される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、従って排気ガスは多量の過
剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路及び燃焼室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に示される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、燃料中にはイオウSが含まれており、この
イオウSは燃焼室5内で酸素と反応してSO2 となる。
従って排気ガス中にはSO2 が含まれている。従って過
剰酸素、NO及び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。Next, regarding the action of removing particulates in the exhaust gas by the particulate filter 22, platinum Pt is deposited on the carrier.
The case of supporting potassium K and potassium will be described as an example, but the same fine particle removing action can be achieved by using other noble metals, alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, and transition metals. In a compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. 1, combustion is performed under an excess of air, so that the exhaust gas contains a large amount of excess air. That is, when the ratio of air and fuel supplied into the intake passage and the combustion chamber 5 is called the air-fuel ratio of exhaust gas, the air-fuel ratio of exhaust gas becomes lean in a compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. ing. Further, NO is generated in the combustion chamber 5, so the exhaust gas contains NO. 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.
【0042】図3(A)及び(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)及び(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を含んでいる酸素吸蔵・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2
2の排気ガス流入通路50内に流入すると図3(A)に
示されるようにこれら酸素O2 がO2 - 又はO 2-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 - 又はO2-と反応し、NO2 と
なる(2NO+O2 →2NO2 )。次いで生成されたN
O2 の一部は白金Pt上で酸化されつつ酸素吸蔵・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)に示されるように硝酸イオンNO3 - の形
で酸素吸蔵・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。FIGS. 3A and 3B show the exhaust gas inflow passage.
50 is an enlarged view of the surface of the carrier layer formed on the inner peripheral surface of 50.
It is expressed as a formula. In addition, in FIG. 3 (A) and (B)
Reference numeral 60 indicates platinum Pt particles, and 61 indicates Kaliu.
It shows an oxygen storage / active oxygen release agent containing Mu K
It As described above, the exhaust gas contains a large amount of excess oxygen.
Because it is rare, the exhaust gas is particulate filter 2
When it flows into the exhaust gas inflow passage 50 of No. 2, as shown in FIG.
As shown, these oxygen O2Is O2 -Or O 2-In the form of
Adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the exhaust gas
O on the surface of platinum Pt2 -Or O2-Reacts with NO2When
Naru (2NO + O2→ 2 NO2). Then generated N
O2Oxygen storage / activity while some of the oxygen is oxidized on platinum Pt
It is absorbed in the oxygen release agent 61 and does not bind to potassium K.
As shown in FIG. 3 (A), nitrate ion NO3 -Form of
Diffuses into the oxygen storage / active oxygen release agent 61 at
Umm KNO3To generate.
【0043】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
ムによって酸素吸蔵・活性酸素放出剤61内に吸収され
る。即ち、上述したように酸素O2 がO2 - 又はO2-の
形で白金Ptの表面に付着しており、排気ガス中のSO
2 は白金Ptの表面でO2 - 又はO2-と反応してSO 3
となる。次いで生成されたSO3 の一部は白金Pt上で
更に酸化されつつ酸素吸蔵・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-
の形で酸素吸蔵・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。このようにして酸素吸
蔵・活性酸素放出触媒61内には硝酸カリウムKNO3
及び硫酸カリウムK2 SO4 が生成される。On the other hand, as described above, SO is contained in the exhaust gas.
2Also included, this SO2The same mechanism as NO
Is absorbed by the oxygen storage / active oxygen release agent 61
It That is, as described above, oxygen O2Is O2 -Or O2-of
Adheres to the surface of platinum Pt in the form of
2Is O on the surface of platinum Pt2 -Or O2-Reacts with SO 3
Becomes SO generated next3Part of Pt on Pt
While being further oxidized, it is absorbed in the oxygen storage / active oxygen release agent 61.
Sulfate ion SO is collected and bound with potassium KFour 2-
In the form of oxygen storage / active oxygen release agent 61 diffuses into sulfuric acid
Potassium K2SOFourTo generate. In this way oxygen absorption
KNO 3 in the storage / active oxygen release catalyst 613
And potassium sulfate K2SOFourIs generated.
【0044】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、従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2
2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で示されるように担
体層の表面、例えば酸素吸蔵・活性酸素放出剤61の表
面上に接触し、付着する。On the other hand, in the combustion chamber 5, fine particles mainly composed of carbon C are produced, so that the exhaust gas contains these fine particles. The particulates contained in the exhaust gas are exhaust gas particulate filter 2
2 is flowing in the exhaust gas inflow passage 50, or when the exhaust gas inflow passage 50 is moving from the exhaust gas inflow passage 50 to the exhaust gas outflow passage 51, as shown by 62 in FIG. It comes into contact with and adheres to the surface of the storage / active oxygen release agent 61.
【0045】このように微粒子62が酸素吸蔵・活性酸
素放出剤61の表面上に付着すると微粒子62と酸素吸
蔵・活性酸素放出剤61との接触面では酸素濃度が低下
する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い酸素吸蔵・
活性酸素放出剤61内との間で濃度差が生じ、斯くして
酸素吸蔵・活性酸素放出剤61内の酸素が微粒子62と
酸素吸蔵・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、酸素吸蔵・活性酸素放出剤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
酸素吸蔵・活性酸素放出剤61との接触面に向かい、N
Oが酸素吸蔵・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、再び酸素吸蔵・活性酸素放出剤61内に吸
収される。When the fine particles 62 adhere to the surface of the oxygen storage / active oxygen release agent 61 in this way, the oxygen concentration decreases at the contact surface between the fine particles 62 and the oxygen storage / active oxygen release agent 61. Oxygen storage with high oxygen concentration when the oxygen concentration decreases
A concentration difference occurs between the active oxygen releasing agent 61 and the oxygen in the oxygen storage / active oxygen releasing agent 61 will move toward the contact surface between the fine particles 62 and the oxygen storage / active oxygen releasing agent 61. And As a result, the oxygen storage / active oxygen release agent 6
The potassium nitrate KNO 3 formed in 1 is decomposed into potassium K, oxygen O and NO, and the oxygen O moves toward the contact surface between the fine particles 62 and the oxygen storage / active oxygen release agent 61, and N
O is released from the oxygen storage / 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 oxygen storage / active oxygen release agent 61.
【0046】一方、このとき酸素吸蔵・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と酸素吸蔵・活性酸素放出剤61との接触面に向か
い、SO2 が酸素吸蔵・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P
t上において酸化され、再び酸素吸蔵・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、安定化しているために硝酸カリウムKNO 3 に比べ
て活性酸素を放出しづらい。On the other hand, at this time, an oxygen storage / active oxygen release agent
Potassium sulfate K formed in 612SOFourMokari
Um K and oxygen O and SO2Oxygen O is finely divided into
62 toward the contact surface between the oxygen storage / active oxygen release agent 61
Yes, SO2From the oxygen storage / active oxygen release agent 61 to the outside
Is released. SO released to the outside2Is the platinum P on the downstream side
Oxidized on t and again oxygen storage / active oxygen release agent
It is absorbed in 61. However, potassium sulfate K2SOFour
Is stabilized with potassium nitrate KNO 3compared to
It is difficult to release active oxygen.
【0047】一方、微粒子62と酸素吸蔵・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KN
O3 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。従って微粒子62と酸素吸蔵・
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。従って微粒
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。On the other hand, oxygen O toward the contact surface between the fine particles 62 and the oxygen storage / active oxygen release agent 61 is potassium nitrate KN.
Oxygen decomposed from compounds such as O 3 . Oxygen O decomposed from the compound has high energy and has extremely high activity. Therefore, the fine particles 62 and oxygen storage
Oxygen toward the contact surface with 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 do not deposit on the particulate filter 22.
【0048】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、従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 prior art, 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.
【0049】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。即ち、云い換えると本発明では従来に比べて
かなり低い温度でもって微粒子62が酸化除去せしめら
れている。従って本発明による輝炎を発しない微粒子6
2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 much lower temperature than in the conventional case. Therefore, the fine particles 6 which do not emit bright flame according to the present invention
The function of removing fine particles by the oxidation of No. 2 is completely different from the function of removing fine particles by the conventional combustion accompanied by a flame.
【0050】ところで白金Pt及び酸素吸蔵・活性酸素
放出剤61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酸素吸蔵・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。従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, since the platinum Pt and the oxygen storage / active oxygen release agent 61 are activated as the temperature of the particulate filter 22 becomes higher, the amount of active oxygen O which can be released by the oxygen storage / active oxygen release agent 61 per unit time. Increases as the temperature of the particulate filter 22 increases. Therefore, the amount of oxidatively removable fine particles that can be oxidatively removed on the particulate filter 22 without emitting a bright flame per unit time increases as the temperature of the particulate filter 22 increases.
【0051】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、即ち図5の領域Iでは燃焼室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 per unit time without emitting a luminous flame. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the temperature TF of the particulate filter 22. 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. As soon as all the particles thus made come into contact with the particulate filter 22, they are oxidized and removed on the particulate filter 22 in a short time without emitting a bright flame.
【0052】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、即ち図5の領域IIでは全
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。即ち、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)に示すよ
うに微粒子62が酸素吸蔵・活性酸素放出剤61上に付
着すると微粒子62の一部のみが酸化され、十分に酸化
されなかった微粒子部分が担体層上に残留する。次いで
活性酸素量が不足している状態が継続すると次から次へ
と酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留し、そ
の結果図4(B)に示されるように担体層の表面が残留
微粒子部分63によって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, if the fine particles 62 adhere to the oxygen storage / active oxygen release agent 61 as shown in FIG. Only fine particles are oxidized, and the fine particle portions that are not sufficiently oxidized remain on the carrier layer. Next, when the state in which the amount of active oxygen is insufficient continues, the fine particles that were not oxidized one after another remain on the carrier layer, and as a result, the surface of the carrier layer remains as shown in FIG. 4 (B). It comes to be covered by the fine particle portion 63.
【0053】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 の酸化作用及び
酸素吸蔵・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の上に別の微粒子64が次から次
へと堆積する。即ち、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や酸素吸蔵・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、従ってこの微粒子64上に更に別の微粒子が次から
次へと堆積する。即ち、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 NO and SO 2 oxidizing action of platinum Pt and the active oxygen releasing action of the oxygen storage / 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 particles are stacked in this manner, the particles are separated from the platinum Pt and the oxygen storage / active oxygen release agent 61, so that even if the particles are easily oxidized, they are already oxidized by the active oxygen O. Therefore, further particles are deposited on the particles 64 one after another. 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 deposited in a layered manner on the particulate filter 22, thus raising the exhaust gas temperature to a high temperature or particulates. Unless the temperature of the filter 22 is raised to high temperature, the deposited particles cannot be ignited and burned.
【0054】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。従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 bright flame, and in the region II of FIG. 5, the fine particles are stacked on the particulate filter 22. Deposits in the shape of. Therefore, the particulates are not included in the particulate filter 22.
In order to prevent the particles from being accumulated in a stacked state on the upper side, it is necessary to keep the discharged fine particle amount M smaller than the oxidatively removable fine particle amount G at all times.
【0055】図5からわかるように本発明の実施形態で
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、従って図1に示
す圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量M及びパテ
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。従って本発明による第1の
実施形態においては排出微粒子量M及びパティキュレー
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。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。従って機関出力は低下しない。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, and therefore FIG. In the compression ignition type internal combustion engine shown, the amount M of discharged particulates and the temperature TF of the particulate filter 22 are set to the amount M of discharged particulates.
Can be maintained so as to always be smaller than the amount G of fine particles 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 maintained so that the amount M of discharged particulate is always smaller than the amount G of particulate that can be removed by oxidation. When the amount M of discharged particulates is always smaller than the amount G of particulates that can be removed by oxidation, almost no particulates are deposited on the particulate filter 22, and thus the back pressure hardly rises. Therefore, the engine output does not decrease.
【0056】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はじめているときに、即ち微粒子が
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によって輝炎を発することなく
酸化除去される。従って第2の実施形態では排出微粒子
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)に示されるように担
体層の表面が残留微粒子部分63によって覆われないよ
うに、即ち排出微粒子量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及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。On the other hand, as described above, once the fine particles are deposited in a layered manner on the particulate filter 22, even if the discharged fine particle amount M becomes smaller than the oxidatively removable fine particle amount G, the fine particles are oxidized by the active oxygen O. Is difficult. However, when the unoxidized fine particle portion begins to remain, that is, when the fine particles are accumulated below a certain limit, the exhaust fine particle amount M
Is less than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, the remaining fine particle portion is oxidized and removed by the active oxygen O without emitting a luminous 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 removed by oxidation,
In addition, the amount M of discharged fine particles is the amount G of fine particles that can be temporarily oxidized and removed.
As shown in FIG. 4 (B), the surface of the carrier layer is not covered by the residual fine particle portion 63 even if the amount becomes larger, that is, when the discharged fine particle amount M becomes smaller than the oxidatively removable fine particle amount G. The amount M of discharged particulates and the temperature TF of the particulate filter 22 are maintained so that only a certain amount or less of particulates that can be oxidized and removed are stacked on the particulate filter 22.
【0057】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、従ってこのときには排出微粒子
量Mの方が酸化除去可能微粒子量Gよりも多くなる。従
って実際の運転を考えると第2の実施形態の方が現実に
合っていると考えられる。一方、第1の実施形態又は第
2の実施形態を実行しうるように排出微粒子量M及びパ
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
スの一部又は全体の空燃比を一時的にリッチにすること
によって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。Immediately after the engine is started, the temperature TF of the particulate filter 22 is low. Therefore, at this time, the discharged particulate amount M becomes larger than the oxidatively removable particulate amount G. Therefore, considering the actual driving, it is considered that the second embodiment is more practical. On the other hand, even if the amount M of discharged particulates and the temperature TF of the particulate filter 22 are controlled so that the first embodiment or the second embodiment can be executed, particulates are accumulated in a laminated form on the particulate filter 22. There is a case. In such a case, the particulates deposited on the particulate filter 22 can be oxidized without emitting a bright flame by temporarily increasing the air-fuel ratio of a part or the whole of the exhaust gas.
【0058】即ち、排気ガスの空燃比をリッチにする
と、即ち排気ガス中の酸素濃度を低下させると酸素吸蔵
・活性酸素放出剤61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によって堆
積した微粒子が輝炎を発することなく一気に燃焼除去さ
れる。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、周期的に排気ガスの空燃比を
リッチにしてもよい。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EG
R率(EGR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
開度及び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。That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is decreased, the active oxygen O is released from the oxygen storage / active oxygen release agent 61 to the outside at once and is released all at once. The fine particles deposited by the active oxygen O are burned and removed at once without emitting a bright flame. In this case, the air-fuel ratio of the exhaust gas may be made rich when the particulates are deposited in layers on the particulate filter 22, or the air-fuel ratio of the exhaust gas may be made periodically rich. As a method of making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, for example, when the engine load is relatively low, EG
R rate (EGR gas amount / (intake air amount + EGR gas amount))
Of the throttle valve 17 and the EGR control valve 25 are controlled so that the ratio becomes 65% or more, and the injection amount is controlled so that the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes rich at this time. be able to.
【0059】図6に機関の運転制御ルーチンの一例を示
す。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。FIG. 6 shows an example of the engine operation control routine. 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 step 103
At, the fuel injection amount is controlled.
【0060】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.
【0061】ところで燃料や潤滑油はカルシウムCaを
含んでおり、従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。従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。この場合、酸素吸蔵・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又
はアルカリ土類金属、例えばカリウムKを用いると酸素
吸蔵・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。従ってパティキュレートフィルタ2
2の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述し
たように酸素吸蔵・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又はア
ルカリ土類金属、即ちカリウム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ことになる。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 the calcium sulfate CaSO 4 , and as a result, the exhaust gas becomes difficult to flow in the particulate filter 22. In this case, if an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, such as potassium K, is used as the oxygen storage / active oxygen release agent 61, SO 3 diffused in the oxygen storage / active oxygen release agent 61 is potassium. It combines with K to form potassium sulfate K 2 SO 4 , and calcium Ca flows out into the exhaust gas outflow passage 51 through the partition wall 54 of the particulate filter 22 without combining with SO 3 . Therefore, the particulate filter 2
The pores of No. 2 will not be clogged. Therefore, as described above, as the oxygen storage / active oxygen release agent 61, alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, strontium Sr is used. It will be preferred to use.
【0062】図7は図2(B)に示したパティキュレー
トフィルタ22の隔壁54の拡大断面図である。図7に
おいて、66は隔壁54の内部に広がっている排気ガス
通路、67はパティキュレートフィルタの基材、261
はパティキュレートフィルタの隔壁54の表面上に担持
されている酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。上述した
ように、この酸素吸蔵・活性酸素放出剤261はパティ
キュレートフィルタの隔壁54の表面上に一時的に捕集
された微粒子を酸化する機能を有する。161はパティ
キュレートフィルタの隔壁54の内部に担持されている
酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。この酸素吸蔵・活性
酸素放出剤161も、酸素吸蔵・活性酸素放出剤261
と同様な酸化機能を有し、パティキュレートフィルタの
隔壁54の内部に一時的に捕集された微粒子を酸化する
ことができる。FIG. 7 is an enlarged sectional view of the partition wall 54 of the particulate filter 22 shown in FIG. 2 (B). In FIG. 7, reference numeral 66 denotes an exhaust gas passage extending inside the partition wall 54, 67 denotes a particulate filter base material, 261
Is an oxygen storage / active oxygen release agent carried on the surface of the partition wall 54 of the particulate filter. As described above, the oxygen storage / active oxygen release agent 261 has a function of oxidizing the fine particles temporarily collected on the surface of the partition wall 54 of the particulate filter. Reference numeral 161 denotes an oxygen storage / active oxygen release agent carried inside the partition wall 54 of the particulate filter. This oxygen storage / active oxygen release agent 161 is also the oxygen storage / active oxygen release agent 261.
It has an oxidation function similar to, and can oxidize the particulates temporarily collected inside the partition wall 54 of the particulate filter.
【0063】図8は図1に示したパティキュレートフィ
ルタ22の拡大図である。詳細には、図8(A)はパテ
ィキュレートフィルタの拡大平面図、図8(B)はパテ
ィキュレートフィルタの拡大側面図である。図9は排気
切換バルブの切換位置と排気ガスの流れとの関係を示し
た図である。詳細には、図9(A)は排気切換バルブ7
3が順流位置にあるときの図、図9(B)は排気切換バ
ルブ73が逆流位置にあるときの図、図9(C)は排気
切換バルブ73がバイパス位置にあるときの図である。
排気切換バルブ73が順流位置にあるとき、図9(A)
に示すように、排気切換バルブ73を通過してケーシン
グ23内に流入した排気ガスは、まず第一通路71を通
過し、次いでパティキュレートフィルタ22を通過し、
最後に第二通路72を通過し、再び排気切換バルブ73
を通過して排気管に戻される。排気切換バルブ73が逆
流位置にあるとき、図9(B)に示すように、排気切換
バルブ73を通過してケーシング23内に流入した排気
ガスは、まず第二通路72を通過し、次いでパティキュ
レートフィルタ22を図9(A)に示した場合とは逆向
きに通過し、最後に第一通路71を通過し、再び排気切
換バルブ73を通過して排気管に戻される。排気切換バ
ルブ73がバイパス位置にあるとき、図9(C)に示す
ように、第一通路71内の圧力と第二通路72内の圧力
とが等しくなるために、排気切換バルブ73に到達した
排気ガスはケーシング23内に流入することなくそのま
ま排気切換バルブ73を通過する。FIG. 8 is an enlarged view of the particulate filter 22 shown in FIG. Specifically, FIG. 8A is an enlarged plan view of the particulate filter, and FIG. 8B is an enlarged side view of the particulate filter. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the switching position of the exhaust switching valve and the flow of exhaust gas. Specifically, FIG. 9A shows the exhaust switching valve 7
3 is in the forward flow position, FIG. 9B is a view in which the exhaust gas switching valve 73 is in the reverse flow position, and FIG. 9C is a view in which the exhaust gas switching valve 73 is in the bypass position.
When the exhaust switching valve 73 is in the forward flow position, FIG.
As shown in, the exhaust gas that has passed through the exhaust switching valve 73 and flowed into the casing 23 first passes through the first passage 71 and then the particulate filter 22,
Finally, the exhaust passage valve 73 is passed through the second passage 72 again.
Is returned to the exhaust pipe. When the exhaust gas switching valve 73 is in the reverse flow position, as shown in FIG. 9 (B), the exhaust gas that has passed through the exhaust gas switching valve 73 and has flowed into the casing 23 first passes through the second passage 72 and then the path. The curate filter 22 passes in the opposite direction to that shown in FIG. 9A, finally passes through the first passage 71, passes through the exhaust gas switching valve 73 again, and is returned to the exhaust pipe. When the exhaust gas switching valve 73 is in the bypass position, the pressure in the first passage 71 and the pressure in the second passage 72 become equal as shown in FIG. Exhaust gas passes through the exhaust gas switching valve 73 as it is without flowing into the casing 23.
【0064】図10は排気切換バルブ73の位置が切り
換えられるのに応じてパティキュレートフィルタの隔壁
54の内部の微粒子が移動する様子を示した図である。
詳細には、図10(A)は排気切換バルブ73が順流位
置(図9(A)参照)にあるときのパティキュレートフ
ィルタ22の隔壁54の拡大断面図、図10(B)は排
気切換バルブ73が順流位置から逆流位置(図9(B)
参照)に切り換えられたときのパティキュレートフィル
タ22の隔壁54の拡大断面図である。図10(A)に
示すように、排気切換バルブ73が順流位置に配置さ
れ、排気ガスが上側から下側に流れているとき、隔壁内
部の排気ガス通路66内に存在する微粒子162は、排
気ガスの流れによって隔壁内部の酸素吸蔵・活性酸素放
出剤161に押しつけられ、その上に堆積してしまって
いる。そのため、酸素吸蔵・活性酸素放出剤161に直
接接触していない微粒子162は、十分な酸化作用を受
けていない。次に図10(B)に示すように排気切換バ
ルブ73が順流位置から逆流位置に切り換えられて排気
ガスが下側から上側に流れると、隔壁内部の排気ガス通
路66内に存在する微粒子162は排気ガスの流れによ
って移動せしめられる。その結果、十分に酸化作用を受
けていなかった微粒子162が、酸素吸蔵・活性酸素放
出剤161に直接接触せしめられ、十分な酸化作用を受
けるようになる。また、排気切換バルブ73が順流位置
に配置されていたとき(図10(A)参照)にパティキ
ュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放出
剤261上に堆積していた微粒子の一部は、排気切換バ
ルブ73が順流位置から逆流位置に切り換えられること
により、パティキュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸
蔵・活性酸素放出剤261上から脱離する(図10
(B)参照)。この微粒子の脱離量は、パティキュレー
トフィルタ22の温度が高いほど多くなり、また、排気
ガス量が多いほど多くなる。パティキュレートフィルタ
22の温度が高いほど微粒子の脱離量が多くなるのは、
パティキュレートフィルタ22の温度が高くなるに従っ
て、微粒子を堆積させているバインダとしてのSOFの
結合力が弱くなるからである。FIG. 10 is a view showing a state in which the fine particles inside the partition wall 54 of the particulate filter move in response to the switching of the position of the exhaust gas switching valve 73.
Specifically, FIG. 10 (A) is an enlarged cross-sectional view of the partition wall 54 of the particulate filter 22 when the exhaust gas switching valve 73 is in the forward flow position (see FIG. 9 (A)), and FIG. 10 (B) is the exhaust gas switching valve. 73 is the forward flow position to the reverse flow position (Fig. 9 (B))
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the partition wall 54 of the particulate filter 22 when switched to (see). As shown in FIG. 10 (A), when the exhaust gas switching valve 73 is arranged at the forward flow position and the exhaust gas is flowing from the upper side to the lower side, the fine particles 162 existing in the exhaust gas passage 66 inside the partition wall are exhausted. It is pressed against the oxygen storage / active oxygen release agent 161 inside the partition wall by the flow of gas, and is deposited on it. Therefore, the fine particles 162 that are not in direct contact with the oxygen storage / active oxygen release agent 161 are not sufficiently oxidized. Next, as shown in FIG. 10 (B), when the exhaust gas switching valve 73 is switched from the forward flow position to the reverse flow position and the exhaust gas flows from the lower side to the upper side, the fine particles 162 existing in the exhaust gas passage 66 inside the partition wall are discharged. It is moved by the flow of exhaust gas. As a result, the fine particles 162 that have not been sufficiently oxidized are brought into direct contact with the oxygen storage / active oxygen releasing agent 161, and are sufficiently oxidized. Further, when the exhaust switching valve 73 is arranged at the forward flow position (see FIG. 10A), some of the fine particles deposited on the oxygen storage / active oxygen release agent 261 on the partition wall surface of the particulate filter are The exhaust switching valve 73 is switched from the forward flow position to the reverse flow position, so that the oxygen storage / active oxygen release agent 261 on the partition wall surface of the particulate filter is desorbed (FIG. 10).
(See (B)). The desorption amount of the fine particles increases as the temperature of the particulate filter 22 increases, and also increases as the exhaust gas amount increases. The higher the temperature of the particulate filter 22 is, the larger the amount of desorbed particles becomes.
This is because as the temperature of the particulate filter 22 increases, the binding force of SOF as a binder that deposits the particles becomes weaker.
【0065】本実施形態では、図9(A)に示す排気切
換バルブ73の順流位置から図9(B)に示す逆流位置
への切り換え、及び、図9(B)に示す逆流位置から図
9(A)に示す順流位置への切り換えは、パティキュレ
ートフィルタ22の隔壁54に捕集される微粒子をパテ
ィキュレートフィルタ22の隔壁54の上面と下面(図
7参照)とに分散させるようにして行われる。そのよう
に排気切換バルブ73の切換を行うことにより、パティ
キュレートフィルタ22の隔壁54に捕集された微粒子
が酸化除去されることなく堆積する可能性が低減せしめ
られる。好適には、パティキュレートフィルタ22の隔
壁54に捕集される微粒子は、パティキュレートフィル
タ22の隔壁54の上面と下面とにほぼ同程度に分散さ
れる。In the present embodiment, the exhaust switching valve 73 shown in FIG. 9A is switched from the forward flow position to the reverse flow position shown in FIG. 9B, and from the reverse flow position shown in FIG. 9B to FIG. The switching to the forward flow position shown in (A) is performed by dispersing the fine particles collected in the partition wall 54 of the particulate filter 22 between the upper surface and the lower surface (see FIG. 7) of the partition wall 54 of the particulate filter 22. Be seen. By switching the exhaust gas switching valve 73 in this manner, it is possible to reduce the possibility that the particulates collected in the partition wall 54 of the particulate filter 22 will be accumulated without being oxidized and removed. Preferably, the fine particles trapped in the partition wall 54 of the particulate filter 22 are dispersed to the upper surface and the lower surface of the partition wall 54 of the particulate filter 22 in substantially the same degree.
【0066】図11は内燃機関の定常運転時における車
速(機関回転数)とパティキュレートフィルタに流入す
る流入微粒子量(積算値)と時間との関係を示した図で
ある。詳細には、図11(A)は車速(機関回転数)が
比較的高いときの時間と流入微粒子量との関係を示した
図であり、図11(B)は車速(機関回転数)が比較的
低いときの時間と流入微粒子量との関係を示した図であ
る。図11に示すように、車速(機関回転数)が高いほ
ど流入微粒子量ははやく増加する。つまり、流入微粒子
量は図11(B)の場合よりも図11(A)の場合の方
がはやく増加する。図12は内燃機関の過渡(減速)運
転時における車速(機関回転数)とパティキュレートフ
ィルタに流入する流入微粒子量(積算値)と時間との関
係を示した図である。図12に示すように、内燃機関の
減速運転期間中(時間t1から時間t2)は、燃料カッ
トが行われるために流入微粒子量(積算値)が増加しな
い。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the vehicle speed (engine speed), the inflowing particulate amount (integrated value) flowing into the particulate filter, and time during steady operation of the internal combustion engine. Specifically, FIG. 11 (A) is a diagram showing the relationship between the time and the amount of inflowing particulates when the vehicle speed (engine speed) is relatively high, and FIG. 11 (B) shows the vehicle speed (engine speed). It is a figure showing the relation between time and the amount of inflow particulates when it is comparatively low. As shown in FIG. 11, the higher the vehicle speed (engine speed), the more the amount of inflowing particles increases. That is, the amount of inflowing particulates increases faster in the case of FIG. 11A than in the case of FIG. FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the vehicle speed (engine speed), the inflow particulate amount (integrated value) flowing into the particulate filter, and time during transient (deceleration) operation of the internal combustion engine. As shown in FIG. 12, during the deceleration operation period of the internal combustion engine (time t1 to time t2), the amount of inflowing fine particles (integrated value) does not increase due to the fuel cut.
【0067】図13は酸化除去微粒子量と時間との関係
を示した図である。ここで、酸化除去微粒子量とは、パ
ティキュレートフィルタ22に流入する微粒子のうちパ
ティキュレートフィルタ22において酸化除去される微
粒子量の積算値をいう。つまり、図5に示した曲線G
(TF)を時間で積分した値をいう。図13に示すよう
に、微粒子の酸化除去が開始されてからしばらくの間
は、時間が経過するに従ってパティキュレートフィルタ
22の温度TFが上昇するため、それに伴って、単位時
間当たりの酸化除去可能微粒子量G(TF)も時間が経
過するに従って増加する(図5参照)。その結果、酸化
除去可能微粒子量(G(TF)の積分値)は高次曲線的
に増加する。しばらくしてパティキュレートフィルタ2
2の温度TFが一定になると、酸化除去可能微粒子量G
(TF)が一定値になるため、酸化除去可能微粒子量
(G(TF)の積分値)は一次曲線的に増加する。図1
3には一つの曲線のみを示してあるが、この曲線は流入
微粒子量(図11、図12)及び内燃機関の運転条件に
応じて異なってくる。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the amount of fine particles removed by oxidation and time. Here, the amount of fine particles removed by oxidation refers to an integrated value of the amount of fine particles oxidized and removed in the particulate filter 22 out of the fine particles flowing into the particulate filter 22. That is, the curve G shown in FIG.
It is a value obtained by integrating (TF) with time. As shown in FIG. 13, the temperature TF of the particulate filter 22 increases as time elapses for a while after the oxidation and removal of the particulates is started, and accordingly, the particulates that can be removed by oxidation per unit time. The quantity G (TF) also increases over time (see FIG. 5). As a result, the amount of fine particles that can be removed by oxidation (the integrated value of G (TF)) increases in a higher-order curve. After a while, the particulate filter 2
When the temperature TF of 2 becomes constant, the amount of fine particles G that can be removed by oxidation G
Since (TF) becomes a constant value, the amount of fine particles that can be removed by oxidation (the integrated value of G (TF)) increases in a linear curve. Figure 1
Although only one curve is shown in No. 3, this curve differs depending on the inflowing particulate amount (FIGS. 11 and 12) and the operating conditions of the internal combustion engine.
【0068】図14は内燃機関の定常運転時における流
入微粒子量(積算値)、酸化除去微粒子量(積算値)及
び堆積微粒子量(積算値)と時間との関係を示した図で
ある。詳細には、図14(A)は排気切換バルブ73に
より排気ガス流れが逆転されない場合の流入微粒子量
(積算値)、酸化除去微粒子量(積算値)及び堆積微粒
子量(積算値)と時間との関係を示した図であり、図1
4(B)は本実施形態において排気切換バルブ73によ
り排気ガス流れが逆転される場合の流入微粒子量(積算
値)、酸化除去微粒子量(積算値)及び堆積微粒子量
(積算値)と時間との関係を示した図である。図14に
示すように、流入微粒子量(積算値)から酸化除去微粒
子量(積算値)を減じたものがパティキュレートフィル
タ22に堆積した微粒子量(積算値)になる(但し、パ
ティキュレートフィルタ22から脱離した微粒子量もこ
の堆積微粒子量に含めてある。)。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the amount of inflow particulates (integrated value), the amount of oxidation-removed particulates (integrated value), the amount of deposited particulates (integrated value) and time during steady operation of the internal combustion engine. Specifically, FIG. 14A shows the amount of inflow particulates (integrated value), the amount of oxidation-removed particulates (integrated value), the amount of deposited particulates (integrated value), and time when the exhaust gas flow is not reversed by the exhaust switching valve 73. 1 is a diagram showing the relationship between FIG.
4 (B) shows the amount of inflow particulates (integrated value), the amount of oxidation-removed particulates (integrated value), the amount of accumulated particulates (integrated value), and time when the exhaust gas flow is reversed by the exhaust gas switching valve 73 in the present embodiment. It is the figure which showed the relationship of. As shown in FIG. 14, the amount of particulates deposited (integrated value) on the particulate filter 22 is obtained by subtracting the amount of particulates removed by oxidation (integrated value) from the amount of particulates inflow (integrated value) (however, the particulate filter 22 The amount of fine particles desorbed from is also included in this amount of accumulated fine particles.)
【0069】図14(B)に示すように本実施形態で
は、流入微粒子量に対する酸化除去微粒子量の割合(=
酸化除去微粒子量/流入微粒子量)が目標浄化率(=
(PMA1−PMA2)/PMA1)を越えたとき(時
間t3)に排気切換バルブ73により排気ガス流れが逆
転される。つまり、排気切換バルブ73が、順流位置
(図9(A))から逆流位置(図9(B))に切り換え
られるか、あるいは、逆流位置(図9(B))から順流
位置(図9(A))に切り換えられる。一方、図14
(A)に示すように時間t3に排気ガス流れが逆転され
ず排気ガスが一方から流され続けると、堆積微粒子量
(積算値)が多くなりすぎてしまい、パティキュレート
フィルタ22の圧損が上昇してしまう。その結果、背圧
が必要以上に上昇してしまう。また、図示しないが排気
ガス流れの逆転が時間t3よりも前に行われてしまう
と、排気ガス流れの逆転が時間t3に行われるとしたな
らば時間t3になるまでに酸化除去されていたはずの堆
積微粒子が、排気ガス流れの逆転時の衝撃によりパティ
キュレートフィルタ22から脱離し、そのまま排出され
てしまう。すなわち、本実施形態のタイミングで排気ガ
ス流れの逆転を行うことにより、上述した二つの問題点
を克服することができる。As shown in FIG. 14B, in this embodiment, the ratio of the amount of fine particles removed by oxidation to the amount of fine particles inflow (=
The amount of fine particles removed by oxidation / the amount of fine particles flowing in is the target purification rate (=
When (PMA1-PMA2) / PMA1 is exceeded (time t3), the exhaust gas flow is reversed by the exhaust switching valve 73. That is, the exhaust gas switching valve 73 is switched from the forward flow position (FIG. 9A) to the reverse flow position (FIG. 9B), or from the reverse flow position (FIG. 9B) to the forward flow position (FIG. A)). On the other hand, FIG.
As shown in (A), when the exhaust gas flow is not reversed at time t3 and the exhaust gas continues to flow from one side, the amount of accumulated particulates (integrated value) becomes too large, and the pressure loss of the particulate filter 22 increases. Will end up. As a result, back pressure increases more than necessary. Further, although not shown, if the reversal of the exhaust gas flow is performed before the time t3, if the reversal of the exhaust gas flow is performed at the time t3, it should have been oxidized and removed by the time t3. The accumulated fine particles are detached from the particulate filter 22 due to the impact when the exhaust gas flow is reversed, and are discharged as they are. That is, the two problems described above can be overcome by reversing the exhaust gas flow at the timing of this embodiment.
【0070】図15は内燃機関の過渡運転時における流
入微粒子量(積算値)、酸化除去微粒子量(積算値)及
び堆積微粒子量(積算値)と時間との関係を示した図で
ある。詳細には、図15(A)は排気切換バルブ73に
より排気ガス流れが逆転されない場合の流入微粒子量
(積算値)、酸化除去微粒子量(積算値)及び堆積微粒
子量(積算値)と時間との関係を示した図であり、図1
5(B)は本実施形態において排気切換バルブ73によ
り排気ガス流れが逆転される場合の流入微粒子量(積算
値)、酸化除去微粒子量(積算値)及び堆積微粒子量
(積算値)と時間との関係を示した図である。FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the amount of inflow particulates (integrated value), the amount of oxidation-removed particulates (integrated value), the amount of deposited particulates (integrated value) and time during transient operation of the internal combustion engine. Specifically, FIG. 15A shows the amount of inflow particulates (integrated value), the amount of oxidation-removed particulates (integrated value), the amount of deposited particulates (integrated value), and time when the exhaust gas flow is not reversed by the exhaust switching valve 73. 1 is a diagram showing the relationship between FIG.
5B shows the amount of inflow particulates (integrated value), the amount of oxidation-removed particulates (integrated value), the amount of accumulated particulates (integrated value), and time when the exhaust gas flow is reversed by the exhaust switching valve 73 in the present embodiment. It is the figure which showed the relationship of.
【0071】図15(B)に示すように本実施形態で
は、流入微粒子量に対する酸化除去微粒子量の割合(=
酸化除去微粒子量/流入微粒子量)が目標浄化率(=
(PMA3−PMA4)/PMA3=(PMA1−PM
A2)/PMA1)を越えたとき(時間t4)に排気切
換バルブ73により排気ガス流れが逆転される。つま
り、排気切換バルブ73が、順流位置(図9(A))か
ら逆流位置(図9(B))に切り換えられるか、あるい
は、逆流位置(図9(B))から順流位置(図9
(A))に切り換えられる。一方、図15(A)に示す
ように時間t4に排気ガス流れが逆転されず排気ガスが
一方から流され続けると、堆積微粒子量(積算値)が多
くなりすぎてしまい、パティキュレートフィルタ22の
圧損が上昇してしまう。その結果、背圧が必要以上に上
昇してしまう。また図示しないが、内燃機関の減速(時
間t1から時間t2)に伴って排気ガス流れの逆転が時
間t4よりも前の時間t1から時間t2の間に行われて
しまうと、排気ガス流れの逆転が時間t4に行われると
したならば時間t4になるまでに酸化除去されていたは
ずの堆積微粒子が、排気ガス流れの逆転時の衝撃により
パティキュレートフィルタ22から脱離し、そのまま排
出されてしまう。すなわち、本実施形態のタイミングで
排気ガス流れの逆転を行うことにより、上述した二つの
問題点を克服することができる。As shown in FIG. 15B, in the present embodiment, the ratio of the amount of fine particles removed by oxidation to the amount of fine particles flowing in (=
The amount of fine particles removed by oxidation / the amount of fine particles flowing in is the target purification rate (=
(PMA3-PMA4) / PMA3 = (PMA1-PM
When (A2) / PMA1) is exceeded (time t4), the exhaust gas flow is reversed by the exhaust switching valve 73. That is, the exhaust gas switching valve 73 is switched from the forward flow position (FIG. 9A) to the reverse flow position (FIG. 9B) or from the reverse flow position (FIG. 9B) to the forward flow position (FIG. 9B).
(A)). On the other hand, as shown in FIG. 15 (A), if the exhaust gas flow is not reversed at time t4 and the exhaust gas continues to flow from one side, the amount of accumulated particulates (integrated value) becomes too large, and the particulate filter 22 is discharged. The pressure loss increases. As a result, back pressure increases more than necessary. Although not shown, if the exhaust gas flow is reversed between the time t1 and the time t2 prior to the time t4 due to the deceleration of the internal combustion engine (time t1 to time t2), the reverse flow of the exhaust gas flow is performed. If the process is performed at time t4, the deposited particulates that should have been oxidized and removed by time t4 are desorbed from the particulate filter 22 due to the impact when the exhaust gas flow reverses, and are discharged as they are. That is, the two problems described above can be overcome by reversing the exhaust gas flow at the timing of this embodiment.
【0072】図16は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図16に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
200において流入微粒子量(図11、図12参照)が
算出される。詳細には、図11及び図12に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがROM32内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがROM32内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
(積算値)が算出される。次いでステップ201では酸
化除去微粒子量(図13、図14、図15参照)が算出
される。詳細には、温度センサ39により検出されたパ
ティキュレートフィルタ22の温度、ROM32内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量G(TF)とパティ
キュレートフィルタ22の温度との関係(図5)、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量(積算値)の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量(積算値)が算出され
る。FIG. 16 is a flow chart showing the switching control method of the exhaust switching valve of this embodiment. As shown in FIG. 16, when this routine is started, first, in step 200, the inflowing particulate amount (see FIGS. 11 and 12) is calculated. Specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, a plurality of maps of the inflowing particulate amount according to the operating conditions of the internal combustion engine are stored in the ROM 32, which are suitable for the operating history of the internal combustion engine up to the present. Is selected from a plurality of maps in the ROM 32, and the current inflow particulate amount (integrated value) is calculated. Next, at step 201, the amount of fine particles removed by oxidation (see FIGS. 13, 14, and 15) is calculated. Specifically, the temperature of the particulate filter 22 detected by the temperature sensor 39, the relationship between the amount of particulates G (TF) that can be removed by oxidation stored in the ROM 32 and the temperature of the particulate filter 22 (FIG. 5), internal combustion The current oxidation removal particulate amount (integrated value) is calculated based on the engine operation history and the inflow particulate amount (integrated value) history.
【0073】次いでステップ202では微粒子浄化率
(=現在の酸化除去微粒子量(積算値)/現在の流入微
粒子量(積算値))が算出される。次いでステップ20
3では、ステップ202において算出された微粒子浄化
率が目標浄化率(=(PMA1−PMA2)/PMA
1)(図14参照)を越えたか否かが判断される。YE
Sのときにはステップ204進み、排気ガス流れが逆転
される。つまり、排気切換バルブ73が、順流位置(図
9(A))から逆流位置(図9(B))に切り換えられ
るか、あるいは、逆流位置(図9(B))から順流位置
(図9(A))に切り換えられる。一方、NOのときに
は排気切換バルブ73の位置がそのまま維持される。Next, at step 202, the particulate purification rate (= current oxidation-removed particulate amount (integrated value) / current inflow particulate amount (integrated value)) is calculated. Then step 20
In 3, the particulate purification rate calculated in step 202 is the target purification rate (= (PMA1-PMA2) / PMA
1) (see FIG. 14) is determined. YE
When S, the routine proceeds to step 204, where the exhaust gas flow is reversed. That is, the exhaust gas switching valve 73 is switched from the forward flow position (FIG. 9A) to the reverse flow position (FIG. 9B), or from the reverse flow position (FIG. 9B) to the forward flow position (FIG. A)). On the other hand, when NO, the position of the exhaust switching valve 73 is maintained as it is.
【0074】図17は本実施形態の排気ガス流れ逆転禁
止制御方法を示したフローチャートである。この排気ガ
ス流れ逆転禁止制御は、図16に示した排気切換バルブ
の切換制御の実行中に割り込んで実行される。このルー
チンが開始されると、まずステップ300において内燃
機関の加速運転中であるか否かが判断される。YESの
ときには、ステップ301において排気ガス流れの逆転
が禁止される。つまり、図16のステップ204の実行
が禁止される。一方、NOのときには、排気ガス流れの
逆転が禁止されない。つまり、図16のステップ204
を実行すべきタイミングになるとステップ204が実行
される。FIG. 17 is a flow chart showing an exhaust gas flow reverse rotation prohibition control method of this embodiment. This exhaust gas flow reverse rotation prohibition control is executed by being interrupted during execution of the switching control of the exhaust switching valve shown in FIG. When this routine is started, first, at step 300, it is judged if the internal combustion engine is being accelerated. When YES, the reverse of the exhaust gas flow is prohibited in step 301. That is, execution of step 204 in FIG. 16 is prohibited. On the other hand, when NO, reversal of the exhaust gas flow is not prohibited. That is, step 204 in FIG.
When it is time to execute step 204, step 204 is executed.
【0075】図18は本実施形態のバイパスモード禁止
制御方法を示したフローチャートである。このバイパス
モード禁止制御も、図16に示した排気切換バルブの切
換制御の実行中に割り込んで実行される。このルーチン
が開始されると、まずステップ400において内燃機関
の排気ガス温度を上昇させる昇温制御が実行されている
か否かが判断される。YESのときにはステップ401
に進み、バイパスモードに切り換えられるのが禁止され
る。つまり、順流位置(図9(A))からバイパス位置
(図9(C))に切り換えられること及び逆流位置(図
9(B))からバイパス位置(図9(C))に切り換え
られることの両者が禁止される。一方、NOのときに
は、バイパスモードに切り換えられるのが禁止されな
い。FIG. 18 is a flow chart showing the bypass mode prohibition control method of this embodiment. This bypass mode prohibition control is also executed by interrupting the execution of the switching control of the exhaust switching valve shown in FIG. When this routine is started, first, at step 400, it is judged if the temperature raising control for raising the exhaust gas temperature of the internal combustion engine is being executed. If YES, step 401
And the switching to the bypass mode is prohibited. That is, the forward flow position (FIG. 9A) can be switched to the bypass position (FIG. 9C) and the reverse flow position (FIG. 9B) can be switched to the bypass position (FIG. 9C). Both are banned. On the other hand, if NO, switching to the bypass mode is not prohibited.
【0076】図19は機関低負荷運転時にスロットル弁
17の開度およびEGR率を変化させることにより空燃
比A/F(図19の横軸)を変化させたときの出力トル
クの変化、およびスモーク、HC,CO,NOxの排出
量の変化を示す実験例を表している。図19からわかる
ようにこの実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどE
GR率が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下の
ときにはEGR率は65パーセント以上となっている。
図19に示されるようにEGR率を増大することにより
空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が40パーセ
ント付近となり空燃比A/Fが30程度になったときに
スモークの発生量が増大を開始する。次いで、更にEG
R率を高め、空燃比A/Fを小さくするとスモークの発
生量が急激に増大してピークに達する。次いで更にEG
R率を高め、空燃比A/Fを小さくすると今度はスモー
クが急激に低下し、EGR率を65パーセント以上と
し、空燃比A/Fが15.0付近になるとスモークがほ
ぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなくなる。この
とき機関の出力トルクは若干低下し、またNOxの発生
量がかなり低くなる。一方、このときHC,COの発生
量は増大し始める。FIG. 19 shows changes in output torque and smoke when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 19) is changed by changing the opening of the throttle valve 17 and the EGR rate during engine low load operation. , HC, CO, NOx represent an example of an experiment showing a change in the emission amount. As can be seen from FIG. 19, in this experimental example, as the air-fuel ratio A / F becomes smaller, E
When the GR rate becomes large and is equal to or less than the stoichiometric air-fuel ratio (≈14.6), the EGR rate becomes 65% or more.
As shown in FIG. 19, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the EGR rate becomes around 40% and the amount of smoke generated when the air-fuel ratio A / F becomes about 30. Start growing. Then, further EG
When the R ratio is increased and the air-fuel ratio A / F is decreased, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Then further EG
When the R ratio is increased and the air-fuel ratio A / F is decreased, the smoke sharply decreases this time, the EGR ratio is increased to 65% or more, and the smoke becomes almost zero when the air-fuel ratio A / F is around 15.0. That is, soot is hardly generated. At this time, the output torque of the engine is slightly reduced, and the amount of NOx generated is considerably reduced. On the other hand, at this time, the amounts of HC and CO generated start to increase.
【0077】図20(A)は空燃比A/Fが21付近で
スモークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧
変化を示しており、図20(B)は空燃比A/Fが18
付近でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の
燃焼圧の変化を示している。図20(A)と図20
(B)とを比較すればわかるようにスモークの発生量が
ほぼ零である図20(B)に示す場合はスモークの発生
量が多い図20(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低い
ことがわかる。FIG. 20 (A) shows changes in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 21 and the amount of smoke is the largest, and FIG. 20 (B) shows the air-fuel ratio A / F. F is 18
The graph shows the change in combustion pressure in the combustion chamber 5 when the amount of smoke generated is near zero. 20A and FIG.
As can be seen from a comparison with (B), the combustion pressure is lower in the case shown in FIG. 20 (B) where the amount of smoke generated is substantially zero than in the case shown in FIG. 20 (A) where the amount of smoke generated is large. I understand.
【0078】図19および図20に示される実験結果か
ら次のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが
15.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図
19に示されるようにNOxの発生量がかなり低下す
る。NOxの発生量が低下したということは燃焼室5内
の燃焼温度が低下していることを意味しており、従って
煤がほとんど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度
が低くなっていると言える。同じことが図20からも言
える。即ち、煤がほとんど発生していない図20(B)
に示す状態では燃焼圧が低くなっており、従ってこのと
き燃焼室5内の燃焼温度は低くなっていることになる。The following can be said from the experimental results shown in FIGS. 19 and 20. That is, first, when the air-fuel ratio A / F is 15.0 or less and the amount of smoke generated is almost zero, the amount of NOx generated is considerably reduced as shown in FIG. A decrease in the amount of NOx generated means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 has decreased, and therefore, it can be said that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low when soot is hardly generated. . The same can be said from FIG. That is, soot is hardly generated in FIG.
In the state shown in (1), the combustion pressure is low, and therefore the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low at this time.
【0079】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図19に示されるようにHCおよびC
Oの排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成
長せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中
に含まれる図21に示されるような直鎖状炭化水素や芳
香族炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられる
と熱分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原
子が集合した固体からなる煤が生成される。この場合、
実際の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのよ
うな形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図2
1に示されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで
成長することになる。従って、上述したように煤の発生
量がほぼ零になると図19に示される如くHCおよびC
Oの排出量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又
はその前の状態の炭化水素である。Second, when the amount of smoke produced, that is, the amount of soot produced, becomes almost zero, HC and C are generated as shown in FIG.
O 2 emissions increase. This means that hydrocarbons are discharged without growing to soot. That is, linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 21 are thermally decomposed to form soot precursors when the temperature is raised in a state of insufficient oxygen, and then mainly soot is formed. Soot is produced that consists of a solid in which the carbon atoms are assembled. in this case,
The actual soot formation process is complicated, and it is not clear what the form of the soot precursor is.
Hydrocarbons such as those shown in 1 will grow to soot via the soot precursor. Therefore, as described above, when the soot generation amount becomes almost zero, as shown in FIG.
Although the amount of discharged O increases, HC at this time is a soot precursor or a hydrocarbon in the state before it.
【0080】図19および図20に示される実験結果に
基づくこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度
が低いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤
の前駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排
出されることになる。このことについて更に詳細に実験
研究を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその
周囲のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長
過程が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、
燃焼室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温
度以上になると煤が生成されることが判明したのであ
る。When these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 19 and 20 are summarized, the soot generation amount becomes almost zero when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, and at this time, the soot precursor or the soot precursor The hydrocarbons in this state are discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental research on this, when the temperature of the fuel in the combustion chamber 5 and the gas around it is below a certain temperature, the soot growth process stops halfway, that is, soot is generated. Never occurred,
It has been found that soot is produced when the temperature of the fuel in the combustion chamber 5 and its surroundings exceeds a certain temperature.
【0081】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比の圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はNOxの発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はNOxの発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、NOxの発生量が低下する。このときNOxの発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
xの発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。By the way, the temperature of the fuel and its surroundings when the hydrocarbon production process is stopped in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature depends on various factors such as the type of fuel and the compression ratio of the air-fuel ratio. It cannot be said how many times it changes, but this certain temperature has a deep relationship with the NOx generation amount, and therefore, this certain temperature can be defined to some extent from the NOx generation amount. it can. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel during combustion and the gas surrounding it decrease, and the amount of NOx generated decreases. At this time, soot is hardly generated when the amount of NOx generated becomes around 10 p.pm or less. Therefore, the above certain temperature is NO
It almost coincides with the temperature when the amount of x generation is around 10 p.pm or less.
【0082】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室5から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室5から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室5内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室5から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。Once soot is produced, this soot cannot be purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before it can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidizing function as described above, it is extremely difficult to determine whether the hydrocarbon is discharged from the combustion chamber 5 in the state of the soot precursor or in the state before it, or is discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot. There is a big difference. The new combustion system employed in the present invention allows hydrocarbons to be discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot precursors or pre-presence conditions without producing soot in the combustion chamber 5 The core is to oxidize with a catalyst having an oxidizing function.
【0083】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。即ち、燃料周りに空気しか存在しな
いと蒸発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃
焼する。この場合、燃料から離れている空気の温度はさ
ほど上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高
くなる。即ち、このときには燃料から離れている空気は
燃料の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合
には燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃
焼熱を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 during combustion is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it, the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect. That is, if there is only air around the fuel, the evaporated fuel immediately reacts with oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air separated from the fuel does not rise so much, and only the temperature around the fuel locally becomes extremely high. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons that have received this heat of combustion generate soot.
【0084】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。On the other hand, the situation is slightly different when the fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air.
In this case, the evaporated fuel diffuses into the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas, so that the combustion temperature does not rise so much. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of the inert gas plays an important role in suppressing the combustion temperature, and the combustion temperature can be suppressed low by the endothermic action of the inert gas.
【0085】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it to a temperature lower than the temperature at which soot is produced, an amount of inert gas sufficient to absorb the amount of heat required to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas also increases accordingly. In this case, the larger the specific heat of the inert gas, the stronger the endothermic action, and therefore the inert gas is preferably a gas having a large specific heat. In this respect, since CO 2 and EGR gas have a relatively large specific heat, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas.
【0086】図22は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図22において曲
線AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ
90℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷
却装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線
CはEGRガスを強制的に冷却していない場合を示して
いる。図22の曲線Aで示されるようにEGRガスを強
力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよりも
少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この場合
にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤がほ
とんど発生しなくなる。一方、図22の曲線Bで示され
るようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率が
50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量がピ
ークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセン
ト以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。また、図
22の曲線Cで示されるようにEGRガスを強制的に冷
却していない場合にはEGR率が55パーセントの付近
で煤の発生量がピークとなり、この場合にはEGR率を
ほぼ70パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しな
くなる。なお、図22は機関負荷が比較的高いときのス
モークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなると
煤の発生量がピークとなるEGR率は若干低下し、煤が
ほとんど発生しなくなるEGR率の下限も若干低下す
る。このように煤がほとんど発生しなくなるEGR率の
下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化す
る。FIG. 22 shows the relationship between the EGR rate and smoke when EGR gas is used as the inert gas and the cooling degree of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 22, the curve A shows the case where the EGR gas is strongly cooled and the EGR gas temperature is maintained at about 90 ° C., and the curve B shows the case where the EGR gas is cooled with a small cooling device. Curve C shows the case where the EGR gas is not forcibly cooled. As shown by the curve A in FIG. 22, when the EGR gas is strongly cooled, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is slightly lower than 50%, and in this case, the EGR rate is almost 55% or more. If so, soot is hardly generated. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 22, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is slightly higher than 50%, and in this case, the EGR rate is approximately 65% or more. If so, soot is hardly generated. Further, as shown by the curve C in FIG. 22, when the EGR gas is not forcibly cooled, the soot generation amount peaks near the EGR rate of 55%, and in this case, the EGR rate is almost 70%. Almost no soot is generated if the percentage is exceeded. Note that FIG. 22 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high, and when the engine load decreases, the EGR rate at which the amount of soot generated reaches a peak decreases slightly, and the EGR rate at which soot hardly occurs is shown. The lower limit of is also slightly lowered. Thus, the lower limit of the EGR rate at which soot is hardly generated changes depending on the cooling degree of EGR gas and the engine load.
【0087】図23は不活性ガスとしてEGRガスを用
いた場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必
要なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガ
ス量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガ
スの割合を示している。なお、図23において縦軸は燃
焼室5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線
Yは過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全
吸入ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示し
ている。図23を参照すると空気の割合、即ち混合ガス
中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに
必要な空気量を示している。即ち、図23に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図23においてEGRガスの割合、即ち混
合ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられた
ときに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される
温度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス
量を示している。このEGRガス量はEGR率で表すと
ほぼ55パーセント以上であり、図23に示す実施形態
では70パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸
入された全吸入ガス量を図23において実線Xとし、こ
の全吸入ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割
合を図23に示すような割合にすると燃料およびその周
囲のガス温度は煤が生成される温度よりも低い温度とな
り、斯くして煤が全く発生しなくなる。また、このとき
のNOx発生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であ
り、従ってNOxの発生量は極めて少量となる。FIG. 23 shows a mixture of EGR gas and air required to bring the temperature of the fuel and its surrounding gas at the time of combustion to a temperature lower than the temperature at which soot is generated when EGR gas is used as the inert gas. The amount of gas, the ratio of air in this mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in this mixed gas are shown. In FIG. 23, the vertical axis represents the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the chain line Y represents the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis shows the required load. Referring to FIG. 23, the ratio of air, that is, the amount of air in the mixed gas, indicates the amount of air required to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 23, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 23, the ratio of the EGR gas, that is, the amount of the EGR gas in the mixed gas makes the temperature of the fuel and its surrounding gas lower than the temperature at which soot is formed when the injected fuel is burned. The minimum required EGR gas amount is shown. The EGR gas amount is approximately 55% or more when expressed by the EGR rate, and is 70% or more in the embodiment shown in FIG. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is shown by the solid line X in FIG. 23, and the ratio of the air amount to the EGR gas amount in this total intake gas amount X is set to the ratio shown in FIG. The temperature of the fuel and the gas around it is lower than the temperature at which soot is produced, and thus no soot is generated. Further, the NOx generation amount at this time is around 10 p.pm or less, so that the NOx generation amount becomes extremely small.
【0088】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図23に示されるようにEGRガス量は噴射
燃料量が増大するにつれて増大せしめなければならな
い。即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて
増大する必要がある。ところで過給が行われていない場
合には燃焼室5内に吸入される全吸入ガス量Xの上限は
Yであり、従って図23において要求負荷がLo よりも
大きい領域では要求負荷が大きくなるにつれてEGRガ
ス割合を低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持す
ることができない。云い換えると過給が行われていない
場合に要求負荷がLo よりも大きい領域において空燃比
を理論空燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高
くなるにつれてEGR率が低下し、斯くして要求負荷が
Loよりも大きい領域では燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持しえなく
なる。As the amount of fuel injection increases, the amount of heat generated when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the gas around it at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, heat generated by EGR gas is used. The amount of absorption must be increased. Therefore, as shown in FIG. 23, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount is increased. That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases. By the way, when the supercharging is not performed, the upper limit of the total intake gas amount X sucked into the combustion chamber 5 is Y. Therefore, in FIG. 23, the required load becomes larger as the required load becomes larger in the region where the required load is larger than Lo. The air-fuel ratio cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless the EGR gas ratio is reduced. In other words, if the air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio in the region where the required load is larger than Lo when supercharging is not performed, the EGR rate decreases as the required load increases, thus In the region where the required load is larger than Lo, the temperature of the fuel and the gas around it cannot be maintained below the temperature at which soot is generated.
【0089】ところが、図示しないがEGR通路を介し
て過給機の入口側即ち排気ターボチャージャの空気吸込
管内にEGRガスを再循環させると要求負荷がLo より
も大きい領域においてEGR率を55パーセント以上、
例えば70パーセントに維持することができ、斯くして
燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よ
りも低い温度に維持することができる。即ち、空気吸込
管内におけるEGR率が例えば70パーセントになるよ
うにEGRガスを再循環させれば排気ターボチャージャ
のコンプレッサにより昇圧された吸入ガスのEGR率も
70パーセントとなり、斯くしてコンプレッサにより昇
圧しうる限度まで燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。従って、低温燃焼を生じさせることのできる機関の
運転領域を拡大することができることになる。要求負荷
がLo よりも大きい領域でEGR率を55パーセント以
上にする際にはEGR制御弁が全開せしめられる、スロ
ットル弁が若干閉弁せしめられる。However, although not shown, when the EGR gas is recirculated to the inlet side of the supercharger, that is, the air suction pipe of the exhaust turbocharger through the EGR passage, the EGR rate is 55% or more in the region where the required load is larger than Lo. ,
For example, it may be maintained at 70 percent, thus maintaining the fuel and surrounding gas temperatures below the temperature at which soot is produced. That is, if the EGR gas is recirculated so that the EGR rate in the air suction pipe becomes, for example, 70%, the EGR rate of the intake gas boosted by the compressor of the exhaust turbocharger also becomes 70%, so that the EGR rate is boosted by the compressor. To the extent possible, the temperature of the fuel and the gas around it can be kept below the temperature at which soot is produced. Therefore, the operating range of the engine capable of producing the low temperature combustion can be expanded. When the EGR rate is set to 55% or more in the region where the required load is larger than Lo, the EGR control valve is fully opened and the throttle valve is slightly closed.
【0090】前述したように図23は燃料を理論空燃比
のもとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図23
に示される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッ
チにしても煤の発生を阻止しつつNOxの発生量を10
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量
を図23に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃
比の平均値を17から18のリーンにしても煤の発生を
阻止しつつNOxの発生量を10p.p.m 前後又はそれ以
下にすることができる。即ち、空燃比がリッチにされる
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
いるために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が
生成されることがない。また、このときNOxも極めて
少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのと
き、或いは空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高
くなれば少量の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が
低い温度に抑制されているので煤は全く生成されない。
更に、NOxも極めて少量しか発生しない。このよう
に、低温燃焼が行われているときには空燃比にかかわら
ずに、即ち空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であ
ろうと、或いは平均空燃比がリーンであろうと煤が発生
されず、NOxの発生量が極めて少量となる。従って燃
料消費率の向上を考えるとこのとき平均空燃比をリーン
にすることが好ましいと言える。As described above, FIG. 23 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio.
Even if the amount of air is less than the amount shown in, that is, even if the air-fuel ratio is made rich, the amount of NOx generated is reduced to 10 while preventing the generation of soot.
It can be around ppm or less, and even if the air amount is made larger than that shown in FIG. 23, that is, the average value of the air-fuel ratio is lean from 17 to 18, the soot generation is prevented. Meanwhile, the amount of NOx generated can be reduced to about 10 p.pm or less. That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excessive fuel does not grow to soot, and thus soot is not generated. Further, at this time, only a very small amount of NOx is generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature becomes high, but in the present invention the combustion temperature is suppressed to a low temperature, soot Not generated at all.
Furthermore, NOx is also generated in a very small amount. Thus, regardless of the air-fuel ratio when low-temperature combustion is being performed, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean, soot is not generated, The amount of NOx generated is extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean at this time.
【0091】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で
停止する温度以下に抑制して第1の燃焼、即ち低温燃焼
を行うようにし、機関高負荷運転時には第2の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第1の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第2の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。By the way, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber can be suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway only when the engine is operating at low load, where the calorific value of combustion is relatively small. To be Therefore, in the embodiment according to the present invention, during low load operation in the engine, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, and the first combustion, that is, low temperature combustion is performed. In addition, the second combustion, that is, the combustion normally performed from the conventional one, is performed during the engine high load operation. It should be noted that here, the first combustion, that is, low temperature combustion, as is clear from the above description, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of soot generated peaks, and soot is almost generated. The second combustion, that is, the combustion that is normally performed in the past, is the combustion that does not have the amount of soot generated and the amount of the inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of the inert gas that does not reach the peak. Say that.
【0092】図24は第1の燃焼、即ち低温燃焼が行わ
れる第1の運転領域I’と、第2の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による燃焼が行われる第2の運転領域II’とを示
している。なお、図24において縦軸Lはアクセルペダ
ル40の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸N
は機関回転数を示している。また、図24においてX
(N)は第1の運転領域I’と第2の運転領域II’との
第1の境界を示しており、Y(N)は第1の運転領域
I’と第2の運転領域II’との第2の境界を示してい
る。第1の運転領域I’から第2の運転領域II’への運
転領域の変化判断は第1の境界X(N)に基づいて行わ
れ、第2の運転領域II’から第1の運転領域I’への運
転領域の変化判断は第2の境界Y(N)に基づいて行わ
れる。即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I’にあ
って低温燃焼が行われているときに要求負荷Lが機関回
転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると運転
領域が第2の運転領域II’に移ったと判断され、従来の
燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低く
なると運転領域が第1の運転領域I’に移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。FIG. 24 shows the first operating region I'where the first combustion, that is, the low temperature combustion is performed, and the second operating region II 'where the second combustion, that is, the combustion by the conventional combustion method is performed. Shows. In FIG. 24, the vertical axis L represents the amount of depression of the accelerator pedal 40, that is, the required load, and the horizontal axis N.
Indicates the engine speed. Also, in FIG.
(N) indicates a first boundary between the first operating region I ′ and the second operating region II ′, and Y (N) indicates the first operating region I ′ and the second operating region II ′. Shows a second boundary between and. The change determination of the operating region from the first operating region I ′ to the second operating region II ′ is performed based on the first boundary X (N), and the second operating region II ′ to the first operating region is determined. The determination of the change of the operating region to I'is made based on the second boundary Y (N). That is, when the engine operating condition is in the first operating region I ′ and low temperature combustion is performed, the operation is performed when the required load L exceeds the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N. It is determined that the region has moved to the second operation region II ', and combustion is performed by the conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has moved to the first operating region I ′, and low temperature combustion is performed again.
【0093】このように第1の境界X(N)と第1の境
界X(N)よりも低負荷側の第2の境界Y(N)との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第1の理
由は、第2の運転領域II’の高負荷側では比較的燃焼温
度が高く、このとき要求負荷Lが第1の境界X(N)よ
り低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないから
である。即ち、要求負荷Lがかなり低くなったとき、即
ち第2の境界Y(N)よりも低くなったときでなければ
ただちに低温燃焼が開始されないからである。第2の理
由は第1の運転領域I’と第2の運転領域II’間の運転
領域の変化に対してヒステリシスを設けるためである。The two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the lower load side of the first boundary X (N) are provided as follows. For one reason. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high load side of the second operation region II ′, and at this time, even if the required load L becomes lower than the first boundary X (N), low temperature combustion can be performed immediately. Because there is no. That is, the low temperature combustion does not start immediately unless the required load L becomes considerably low, that is, when it becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that hysteresis is provided for changes in the operating region between the first operating region I ′ and the second operating region II ′.
【0094】ところで機関の運転領域が第1の運転領域
I’にあって低温燃焼が行われているときには煤はほと
んど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又は
その前の状態の形でもって燃焼室5から排出される。こ
のとき燃焼室5から排出された未燃炭化水素は酸化機能
を有する触媒(図示せず)により良好に酸化せしめられ
る。この触媒としては酸化触媒、三元触媒、又はNOx
吸収剤を用いることができる。NOx吸収剤は燃焼室5
内における平均空燃比がリーンのときにNOxを吸収
し、燃焼室5内における平均空燃比がリッチになるとN
Oxを放出する機能を有する。このNOx吸収剤は例え
ばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
K、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCsのよ
うなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのよ
うなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのよ
うな希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ptのよ
うな貴金属とが担持されている。酸化触媒はもとより、
三元触媒およびNOx吸収剤も酸化機能を有しており、
従って上述した如く三元触媒およびNOx吸収剤を上述
した触媒として用いることができる。By the way, when the engine operating region is in the first operating region I'and low temperature combustion is performed, soot is hardly generated, and instead, unburned hydrocarbons are precursors of soot or the state before that. Is discharged from the combustion chamber 5 in the form of At this time, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 are satisfactorily oxidized by a catalyst (not shown) having an oxidizing function. This catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst, or NOx.
An absorbent can be used. NOx absorbent is in combustion chamber 5
If the average air-fuel ratio in the inside of the combustion chamber 5 is lean and the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes rich, Nx is absorbed.
It has a function of releasing Ox. This NOx absorbent uses, for example, alumina as a carrier, and on this carrier, for example, potassium K, sodium Na, lithium Li, an alkali metal such as cesium Cs, alkaline earth such as barium Ba, calcium Ca, lanthanum La, yttrium Y. At least one selected from the rare earths and a noble metal such as platinum Pt are supported. Not only the oxidation catalyst,
The three-way catalyst and NOx absorbent also have an oxidizing function,
Therefore, as described above, the three-way catalyst and NOx absorbent can be used as the catalyst described above.
【0095】図25は空燃比センサ(図示せず)の出力
を示している。図25に示されるように空燃比センサの
出力電流Iは空燃比A/Fに応じて変化する。従って空
燃比センサの出力電流Iから空燃比を知ることができ
る。FIG. 25 shows the output of the air-fuel ratio sensor (not shown). As shown in FIG. 25, the output current I of the air-fuel ratio sensor changes according to the air-fuel ratio A / F. Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor.
【0096】次に図26を参照しつつ第1の運転領域
I’および第2の運転領域II’における運転制御につい
て概略的に説明する。図26は要求負荷Lに対するスロ
ットル弁17の開度、EGR制御弁25の開度、EGR
率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図2
6に示されるように要求負荷Lの低い第1の運転領域
I’ではスロットル弁17の開度は要求負荷Lが高くな
るにつれて全閉近くから2/3開度程度まで徐々に増大
せしめられ、EGR制御弁25の開度は要求負荷Lが高
くなるにつれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめ
られる。また、図26に示される例では第1の運転領域
I’ではEGR率がほぼ70パーセントとされており、
空燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされてい
る。Next, the operation control in the first operation region I'and the second operation region II 'will be schematically described with reference to FIG. FIG. 26 shows the opening of the throttle valve 17, the opening of the EGR control valve 25, and the EGR with respect to the required load L.
The ratio, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount are shown. Figure 2
As shown in 6, in the first operating region I ′ where the required load L is low, the opening degree of the throttle valve 17 is gradually increased from near full closing to about 2/3 opening degree as the required load L increases. The opening degree of the EGR control valve 25 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Further, in the example shown in FIG. 26, the EGR rate is approximately 70% in the first operating region I ′,
The air-fuel ratio is considered to be slightly lean.
【0097】言い換えると第1の運転領域I’ではEG
R率がほぼ70パーセントとなり、空燃比がわずかばか
りリーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁17
の開度およびEGR制御弁25の開度が制御される。ま
た、第1の運転領域I’では圧縮上死点TDC前に燃料
噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θSは要求負
荷Lが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θEも
噴射開始時期θSが遅くなるにつれて遅くなる。なお、
アイドル運転時にはスロットル弁17は全閉近くまで閉
弁され、このときEGR制御弁25も全閉近くまで閉弁
せしめられる。スロットル弁17を全閉近くまで閉弁す
ると圧縮始めの燃焼室5内の圧力が低くなるために圧縮
圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなるとピストン4
による圧縮仕事が小さくなるために機関本体1の振動が
小さくなる。即ち、アイドル運転時には機関本体1の振
動を抑制するためにスロットル弁17が全閉近くまで閉
弁せしめられる。In other words, in the first operating region I ', EG
The throttle valve 17 has an R ratio of about 70% and a slightly lean air-fuel ratio.
And the opening degree of the EGR control valve 25 are controlled. Further, in the first operation region I ′, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS becomes late as the required load L becomes high, and the injection completion timing θE also becomes late as the injection start timing θS becomes late. In addition,
During idle operation, the throttle valve 17 is closed close to fully closed, and at this time, the EGR control valve 25 is also closed close to fully closed. When the throttle valve 17 is closed close to the fully closed state, the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low and the compression pressure becomes small. When the compression pressure decreases, the piston 4
Since the compression work due to is small, the vibration of the engine body 1 is small. That is, in idle operation, the throttle valve 17 is closed to close to fully close in order to suppress the vibration of the engine body 1.
【0098】一方、機関の運転領域が第1の運転領域
I’から第2の運転領域II’に変わるとスロットル弁2
0の開度が2/3開度程度から全開方向へステップ状に
増大せしめられる。このとき図26に示す例ではEGR
率がほぼ70パーセントから40パーセント以下までス
テップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大き
くされる。即ち、EGR率が多量のスモークを発生する
EGR率範囲(図22)を飛び越えるので機関の運転領
域が第1の運転領域I’から第2の運転領域II’に変わ
るときに多量のスモークが発生することがない。第2の
運転領域II’では従来から行われている燃焼が行われ
る。この第2の運転領域II’ではスロットル弁17は一
部を除いて全開状態に保持され、EGR制御弁25の開
度は要求負荷Lが高くなると次第に小さくされる。ま
た、この運転領域II’ではEGR率は要求負荷Lが高く
なるほど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高くなるほど
小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高くなって
もリーン空燃比とされる。また、第2の運転領域II’で
は噴射開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とされる。On the other hand, when the operating region of the engine changes from the first operating region I'to the second operating region II ', the throttle valve 2
The opening degree of 0 is increased stepwise from about 2/3 opening degree toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG.
The rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, since the EGR rate jumps over the EGR rate range (FIG. 22) in which a large amount of smoke is generated, a large amount of smoke is generated when the operating region of the engine changes from the first operating region I ′ to the second operating region II ′. There is nothing to do. In the second operating region II ', the combustion that is conventionally performed is performed. In the second operation region II ', the throttle valve 17 is kept in a fully opened state except for a part thereof, and the opening degree of the EGR control valve 25 is gradually reduced as the required load L increases. Further, in this operating region II ′, the EGR rate becomes lower as the required load L becomes higher, and the air-fuel ratio becomes smaller as the required load L becomes higher. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even if the required load L becomes high. Further, in the second operation region II ′, the injection start timing θS is near the compression top dead center TDC.
【0099】図27(A)は第1の運転領域I’におけ
る目標空燃比A/Fを示している。図27(A)におい
て、A/F=15.5,A/F=16,A/F=17,
A/F=18で示される各曲線は夫々目標空燃比が1
5.5,16,17,18であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図27
(A)に示されるように第1の運転領域I’では空燃比
がリーンとなっており、更に第1の運転領域I’では要
求負荷Lが低くなるほど目標空燃比A/Fがリーンとさ
れる。即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼による発熱
量が少くなる。従って要求負荷Lが低くなるほどEGR
率を低下させても低温燃焼を行うことができる。EGR
率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図27
(A)に示されるように要求負荷Lが低くなるにつれて
目標空燃比A/Fが大きくされる。目標空燃比A/Fが
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施形態では
要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/Fが大き
くされる。FIG. 27A shows the target air-fuel ratio A / F in the first operating region I '. In FIG. 27A, A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17,
Each of the curves indicated by A / F = 18 has a target air-fuel ratio of 1
The values are 5.5, 16, 17, and 18, and the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. FIG. 27
As shown in (A), the air-fuel ratio is lean in the first operating region I ′, and the target air-fuel ratio A / F is leaner as the required load L is lower in the first operating region I ′. It That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, the lower the required load L, the EGR
Low temperature combustion can be performed even if the rate is lowered. EGR
If the ratio is decreased, the air-fuel ratio becomes large, so that FIG.
As shown in (A), the target air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases. The fuel consumption rate increases as the target air-fuel ratio A / F increases, and therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment according to the present invention, the target air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases. .
【0100】なお、図27(A)に示される目標空燃比
A/Fは図27(B)に示されるように要求負荷Lおよ
び機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM3
2内に記憶されている。また、空燃比を図27(A)に
示す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁1
7の目標開度STが図28(A)に示されるように要求
負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予
めROM32内に記憶されており、空燃比を図27
(A)に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR
制御弁25の目標開度SEが図28(B)に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM32内に記憶されている。The target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 27 (A) is previously stored in the ROM 3 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 27 (B).
It is stored in 2. In addition, the throttle valve 1 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening degree ST of 7 is stored in the ROM 32 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
EGR required to achieve the target air-fuel ratio A / F shown in (A)
The target opening degree SE of the control valve 25 is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 28 (B).
【0101】図29(A)は第2の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比A
/Fを示している。なお、図29(A)においてA/F
=24,A/F=35,A/F=45,A/F=60で
示される各曲線は夫々目標空燃比24,35,45,6
0を示している。図29(A)に示される目標空燃比A
/Fは図29(B)に示されるように要求負荷Lおよび
機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM32
内に記憶されている。また、空燃比を図29(A)に示
す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁17
の目標開度STが図30(A)に示されるように要求負
荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予め
ROM32内に記憶されており、空燃比を図29(A)
に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR制御弁
25の目標開度SEが図30(B)に示されるように要
求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で
予めROM32内に記憶されている。FIG. 29A shows the target air-fuel ratio A when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed.
/ F is shown. Note that the A / F in FIG.
= 24, A / F = 35, A / F = 45, and A / F = 60, the respective curves indicated by the target air-fuel ratios of 24, 35, 45, 6 respectively.
0 is shown. Target air-fuel ratio A shown in FIG. 29 (A)
/ F is a ROM 32 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
It is stored in. In addition, the throttle valve 17 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening degree ST is stored in the ROM 32 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 30 (A), and the air-fuel ratio is shown in FIG. 29 (A).
The target opening degree SE of the EGR control valve 25 required to achieve the target air-fuel ratio A / F shown in Fig. 30 is shown in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in Fig. 30B. It is stored in the ROM 32.
【0102】また、第2の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づい
て算出される。この燃料噴射量Qは図31に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM32内に記憶されている。Further, when the second combustion is being performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. This fuel injection amount Q is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
【0103】次に図32を参照しつつ本実施形態の運転
制御について説明する。図32を参照すると、まず初め
にステップ1100において機関の運転状態が第1の運
転領域I’であることを示すフラグIがセットされてい
るか否かが判別される。フラグIがセットされていると
き、即ち機関の運転状態が第1の運転領域I’であると
きにはステップ1101に進んで要求負荷Lが第1の境
界X(N)よりも大きくなったか否かが判別される。L
≦X(N)のときにはステップ1103に進んで低温燃
焼が行われる。一方、ステップ1101においてL>X
(N)になったと判別されたときにはステップ1102
に進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ11
09に進んで第2の燃焼が行われる。Next, the operation control of this embodiment will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 32, first, at step 1100, it is judged if the flag I indicating that the engine operating state is the first operating region I ′ is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I ', the routine proceeds to step 1101, where it is determined whether the required load L becomes larger than the first boundary X (N). To be determined. L
When ≦ X (N), the routine proceeds to step 1103, where low temperature combustion is performed. On the other hand, in step 1101, L> X
When it is determined that (N) has been reached, step 1102
To reset flag I, then step 11
At 09, the second combustion is performed.
【0104】ステップ1100において、機関の運転状
態が第1の運転領域I’であることを示すフラグIがセ
ットされていないと判別されたとき、即ち機関の運転状
態が第2の運転領域II’であるときには、ステップ11
08に進んで要求負荷Lが第2の境界Y(N)よりも低
くなったか否かが判別される。L≧Y(N)のときには
ステップ1110に進み、リーン空燃比のもとで第2の
燃焼が行われる。一方、ステップ1108においてL<
Y(N)になったと判別されたときにはステップ110
9に進んでフラグIがセットされ、次いでステップ11
03に進んで低温燃焼が行われる。When it is determined in step 1100 that the flag I indicating that the operating condition of the engine is the first operating region I'is not set, that is, the operating condition of the engine is the second operating region II '. If, then step 11
In step 08, it is determined whether the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), the routine proceeds to step 1110, where the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio. On the other hand, in step 1108, L <
If it is determined that Y (N) is reached, step 110
9, the flag I is set, then step 11
Proceeding to 03, low temperature combustion is performed.
【0105】ステップ1103では図28(A)に示す
マップからスロットル弁17の目標開度STが算出さ
れ、スロットル弁17の開度がこの目標開度STとされ
る。次いでステップ1104では図28(B)に示すマ
ップからEGR制御弁25の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁25の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ1105では質量流量検出器(図示せ
ず)により検出された吸入空気の質量流量(以下、単に
吸入空気量と称す)Gaが取込まれ、次いでステップ1
106では図27(B)に示すマップから目標空燃比A
/Fが算出される。次いでステップ1107では吸入空
気量Gaと目標空燃比A/Fに基づいて空燃比を目標空
燃比A/Fとするのに必要な燃料噴射量Qが算出され
る。At step 1103, the target opening degree ST of the throttle valve 17 is calculated from the map shown in FIG. 28 (A), and the opening degree of the throttle valve 17 is made this target opening degree ST. Next, at step 1104, the target opening degree SE of the EGR control valve 25 is calculated from the map shown in FIG. 28 (B),
The opening degree of the EGR control valve 25 is set to this target opening degree SE.
Next, at step 1105, the mass flow rate Ga of intake air (hereinafter simply referred to as intake air amount) Ga detected by a mass flow rate detector (not shown) is taken in, and then step 1
In 106, the target air-fuel ratio A is calculated from the map shown in FIG.
/ F is calculated. Next, at step 1107, the fuel injection amount Q required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F is calculated based on the intake air amount Ga and the target air-fuel ratio A / F.
【0106】上述したようにに低温燃焼が行われている
ときには要求負荷L又は機関回転数Nが変化するとスロ
ットル弁17の開度およびEGR制御弁25の開度がた
だちに要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じた目標開度
ST,SEに一致せしめられる。従って例えば要求負荷
Lが増大せしめられるとただちに燃焼室5内の空気量が
増大せしめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに
増大せしめられる。一方、スロットル弁17の開度又は
EGR制御弁25の開度が変化して吸入空気量が変化す
るとこの吸入空気量Gaの変化が質量流量検出器により
検出され、この検出された吸入空気量Gaに基づいて燃
料噴射量Qが制御される。即ち、吸入空気量Gaが実際
に変化した後に燃料噴射量Qが変化せしめられることに
なる。As described above, when the required load L or the engine speed N changes during low temperature combustion, the opening of the throttle valve 17 and the EGR control valve 25 immediately change to the required load L and the engine speed. The target opening degrees ST and SE corresponding to N are matched. Therefore, for example, when the required load L is increased, the amount of air in the combustion chamber 5 is immediately increased, and thus the torque generated by the engine is immediately increased. On the other hand, when the opening amount of the throttle valve 17 or the EGR control valve 25 changes and the intake air amount changes, the change in the intake air amount Ga is detected by the mass flow rate detector, and the detected intake air amount Ga is detected. The fuel injection amount Q is controlled based on That is, the fuel injection amount Q is changed after the intake air amount Ga actually changes.
【0107】ステップ1110では図31に示されるマ
ップから目標燃料噴射量Qが算出され、燃料噴射量がこ
の目標燃料噴射量Qとされる。次いでステップ1111
では図30(A)に示すマップからスロットル弁17の
目標開度STが算出される。次いでステップ1112で
は図30(B)に示すマップからEGR制御弁25の目
標開度SEが算出され、EGR制御弁25の開度がこの
目標開度SEとされる。次いでステップ1113では質
量流量検出器により検出された吸入空気量Gaが取込ま
れる。次いでステップ1114では燃料噴射量Qと吸入
空気量Gaから実際の空燃比(A/F)R が算出され
る。次いでステップ1115では図29(B)に示すマ
ップから目標空燃比A/Fが算出される。次いでステッ
プ1116では実際の空燃比(A/F)R が目標空燃比
A/Fよりも大きいか否かが判別される。(A/F)R
>A/Fのときにはステップ1117に進んでスロット
ル開度の補正値ΔSTが一定値αだけ減少せしめられ、
次いでステップ1119へ進む。これに対して(A/
F)R ≦A/Fのときにはステップ1118に進んで補
正値ΔSTが一定値αだけ増大せしめられ、次いでステ
ップ1119に進む。ステップ1119ではスロットル
弁17の目標開度STに補正値ΔSTを加算することに
より最終的な目標開度STが算出され、スロットル弁1
7の開度がこの最終的な目標開度STとされる。即ち、
実際の空燃比(A/F)R が目標空燃比A/Fとなるよ
うにスロットル弁17の開度が制御される。In step 1110, the target fuel injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. 31, and the fuel injection amount is made this target fuel injection amount Q. Then step 1111
Then, the target opening degree ST of the throttle valve 17 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 1112, the target opening degree SE of the EGR control valve 25 is calculated from the map shown in FIG. 30 (B), and the opening degree of the EGR control valve 25 is made this target opening degree SE. Next, at step 1113, the intake air amount Ga detected by the mass flow rate detector is taken in. Next, at step 1114, the actual air-fuel ratio (A / F) R is calculated from the fuel injection amount Q and the intake air amount Ga. Next, at step 1115, the target air-fuel ratio A / F is calculated from the map shown in FIG. 29 (B). Next, at step 1116, it is judged if the actual air-fuel ratio (A / F) R is larger than the target air-fuel ratio A / F. (A / F) R
When> A / F, the routine proceeds to step 1117, where the throttle opening correction value ΔST is decreased by a constant value α,
Then, the process proceeds to step 1119. On the other hand, (A /
F) When R ≤ A / F, the routine proceeds to step 1118, where the correction value ΔST is increased by the constant value α, and then the routine proceeds to step 1119. At step 1119, the final target opening degree ST is calculated by adding the correction value ΔST to the target opening degree ST of the throttle valve 17.
The opening of 7 is set as the final target opening ST. That is,
The opening of the throttle valve 17 is controlled so that the actual air-fuel ratio (A / F) R becomes the target air-fuel ratio A / F.
【0108】このように第2の燃焼が行われているとき
には要求負荷L又は機関回転数Nが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じた目
標燃料噴射量Qに一致せしめられる。例えば要求負荷L
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。一方、燃料噴射量Qが増大せしめられて空燃比
が目標空燃比A/Fからずれると空燃比が目標空燃比A
/Fとなるようにスロットル弁20の開度が制御され
る。即ち、燃料噴射量Qが変化した後に空燃比が変化せ
しめられることになる。When the required load L or the engine speed N changes during the second combustion as described above, the fuel injection amount immediately matches the target fuel injection amount Q corresponding to the required load L and the engine speed N. Be punished. Request load L
Is immediately increased, the fuel injection amount is immediately increased, and thus the torque generated by the engine is immediately increased. On the other hand, when the fuel injection amount Q is increased and the air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio A / F, the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio A.
The opening degree of the throttle valve 20 is controlled so that it becomes / F. That is, the air-fuel ratio is changed after the fuel injection amount Q changes.
【0109】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Qはオープンループ制御さ
れ、第2の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁20の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Qを空燃比センサ27の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第2の燃焼が行われ
ているときに空燃比をEGR制御弁31の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。In the above-described embodiments, the fuel injection amount Q is open-loop controlled when the low temperature combustion is performed, and the air-fuel ratio changes the opening degree of the throttle valve 20 when the second combustion is performed. It is controlled by changing.
However, the fuel injection amount Q can be feedback-controlled based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27 when the low temperature combustion is being performed, and the air-fuel ratio can be EGR controlled when the second combustion is being performed. It can also be controlled by changing the opening degree of the valve 31.
【0110】本実施形態では、図9(A)及び図10
(A)に示す順流モード時に、上述した通常燃焼、つま
り、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしてのEG
Rガスの量よりも燃焼室5内に供給されるEGRガスの
量が少ない燃焼が実行され、図9(B)及び図10
(B)に示す逆流モード時に、上述した低温燃焼、つま
り、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしてのEG
Rガスの量よりも燃焼室5内に供給されるEGRガスの
量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が実行される。In this embodiment, FIG. 9A and FIG.
In the forward flow mode shown in (A), the above-described normal combustion, that is, EG as an inert gas at which the amount of soot generated peaks.
Combustion is performed in which the amount of EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is smaller than the amount of R gas, and the combustion is performed as shown in FIGS.
In the backflow mode shown in (B), the above-mentioned low temperature combustion, that is, EG as an inert gas at which the amount of soot generated peaks.
Combustion is performed in which the amount of EGR gas supplied to the combustion chamber 5 is larger than the amount of R gas and soot is hardly generated.
【0111】更に本実施形態では、単位時間当たりに燃
焼室5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22上において単位時間当たりに輝炎を発す
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
通常少なくなり、つまり、通常、図5の領域I内に位置
し、かつ、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなり図5の領域II内に位置したとしてもその
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22上に堆積しないように、
排出微粒子量及びパティキュレートフィルタ22の温度
を維持すべく内燃機関の運転条件が制御される。Further, in this embodiment, the amount of fine particles discharged from the combustion chamber 5 per unit time is the amount of fine particles that can be oxidized and removed by the oxidation on the particulate filter 22 per unit time without emitting a luminous flame. Usually less than the amount of discharged fine particles, that is, the amount of discharged fine particles is temporarily higher than the amount of fine particles that can be oxidized and removed temporarily, and even if the discharged fine particles are located in region II of FIG. When the amount of fine particles becomes smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, only a certain amount or less of fine particles that can be removed by oxidation are deposited on the particulate filter 22.
The operating conditions of the internal combustion engine are controlled so as to maintain the amount of discharged particulate and the temperature of the particulate filter 22.
【0112】本実施形態によれば、図7に示すようにパ
ティキュレートフィルタ22の隔壁54に一時的に捕集
された微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化
剤としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤261がパティキ
ュレートフィルタ22の隔壁54に担持され、図9に示
すようにパティキュレートフィルタ22の隔壁54を通
過する排気ガスの流れが逆転されることにより、パティ
キュレートフィルタ22の隔壁54に捕集される微粒子
がパティキュレートフィルタ22の隔壁54の上面と下
面(図7参照)とに分散される。そのため、パティキュ
レートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パティ
キュレートフィルタの隔壁の一方の面において捕集され
てしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィル
タ22の隔壁54の方から排気ガス流れの下流側の微粒
子に対し酸化除去作用を及ぼすことができる。上述した
酸化除去作用は、パティキュレートフィルタ22の隔壁
54表面上の酸素吸蔵・活性酸素放出剤261(図7参
照)を必須要件としているため、パティキュレートフィ
ルタ22の隔壁54の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤
161(図7参照)が存在しない場合であっても達成す
ることが可能である。According to the present embodiment, as shown in FIG. 7, oxygen storage / activity as an oxidant that releases active oxygen for oxidizing fine particles temporarily collected in the partition wall 54 of the particulate filter 22. The oxygen releasing agent 261 is carried on the partition wall 54 of the particulate filter 22, and the flow of the exhaust gas passing through the partition wall 54 of the particulate filter 22 is reversed as shown in FIG. The fine particles collected in the above are dispersed on the upper surface and the lower surface (see FIG. 7) of the partition wall 54 of the particulate filter 22. Therefore, most of the fine particles that have flowed into the particulate filter are prevented from being collected on one surface of the partition wall of the particulate filter, and the partition wall 54 of the particulate filter 22 prevents the exhaust gas flow from flowing. Oxidation removing action can be exerted on the particles on the downstream side. The above-described oxidation removal action requires the oxygen storage / active oxygen release agent 261 (see FIG. 7) on the surface of the partition wall 54 of the particulate filter 22 as an essential requirement. It can be achieved even when the active oxygen releasing agent 161 (see FIG. 7) is not present.
【0113】更に本実施形態によれば、上述したように
パティキュレートフィルタ22の隔壁54に捕集される
微粒子がパティキュレートフィルタ22の隔壁54の一
方の面と他方の面とに分散されることにより、パティキ
ュレートフィルタ22の隔壁54に捕集された微粒子が
酸化除去されることなく堆積する可能性は、微粒子が分
散されない場合に比べて低減せしめられる。そのため、
パティキュレートフィルタ22の隔壁54に捕集された
微粒子を活性酸素により酸化除去する酸化除去作用をす
べての微粒子に十分に伝えることが可能になり、その結
果、微粒子がパティキュレートフィルタ22の隔壁54
に堆積してしまうのを阻止することができる。酸化除去
作用をすべての微粒子に十分に伝えることも、パティキ
ュレートフィルタ22の隔壁54表面上の酸素吸蔵・活
性酸素放出剤261(図7参照)を必須要件としている
ため、パティキュレートフィルタ22の隔壁54の内部
の酸素吸蔵・活性酸素放出剤161(図7参照)が存在
しない場合であっても達成することが可能である。Further, according to this embodiment, the fine particles trapped in the partition wall 54 of the particulate filter 22 are dispersed on one surface and the other surface of the partition wall 54 of the particulate filter 22 as described above. As a result, the possibility that the fine particles trapped in the partition walls 54 of the particulate filter 22 are deposited without being oxidized and removed is reduced as compared with the case where the fine particles are not dispersed. for that reason,
It becomes possible to sufficiently convey the oxidative removal action of oxidizing and removing the fine particles collected in the partition wall 54 of the particulate filter 22 to all the fine particles, and as a result, the fine particles are in the partition wall 54 of the particulate filter 22.
It can be prevented from accumulating on the surface. Since the oxygen storage / active oxygen releasing agent 261 (see FIG. 7) on the surface of the partition wall 54 of the particulate filter 22 is also an essential requirement for sufficiently transmitting the oxidative removal action to all the fine particles, the partition wall of the particulate filter 22. This can be achieved even when the oxygen storage / active oxygen release agent 161 (see FIG. 7) inside 54 does not exist.
【0114】更に本実施形態によれば、ステップ203
及びステップ204において酸化除去された微粒子量に
基づき次に排気ガスの流れを逆転させる時期が決定され
る。そのため、酸化除去された微粒子量がまだ少ないと
きに酸化除去された微粒子量が考慮されることなく排気
ガスの流れが逆転されるのに伴い、酸化除去されずにパ
ティキュレートフィルタに一時的に捕集されている微粒
子がパティキュレートフィルタから脱離し、そのまま排
出されてしまうのを阻止することができる。また、酸化
除去された微粒子量が考慮されることなくパティキュレ
ートフィルタの圧損に基づいて排気ガスの流れが逆転さ
れる場合のように、必要以上に背圧を上昇させてしまう
のを回避することができる。詳細には本実施形態によれ
ば、ステップ203において微粒子の浄化率が目標浄化
率を越えたと判断されたとき、ステップ204において
排気ガスの流れが逆転される。そのため、微粒子がその
まま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を上昇さ
せてしまうことを回避しつつ、微粒子の目標浄化率を達
成することができる。Further according to the present embodiment, step 203
Then, based on the amount of the particulates that have been oxidized and removed in step 204, the timing for reversing the flow of the exhaust gas is determined next. Therefore, when the amount of fine particles that have been oxidized and removed is still small, the flow of exhaust gas is reversed without considering the amount of fine particles that have been oxidized and removed. It is possible to prevent the collected fine particles from being released from the particulate filter and being discharged as they are. Also, avoid increasing back pressure more than necessary, as in the case where the flow of exhaust gas is reversed based on the pressure loss of the particulate filter without considering the amount of fine particles removed by oxidation. You can Specifically, according to this embodiment, when it is determined in step 203 that the purification rate of fine particles exceeds the target purification rate, the flow of exhaust gas is reversed in step 204. Therefore, it is possible to achieve the target purification rate of the fine particles while avoiding the fine particles being discharged as they are and increasing the back pressure more than necessary.
【0115】また本実施形態によれば、ステップ300
において内燃機関の加速運転であると判断されたとき、
ステップ301において排気ガスの流れを逆転させるの
が禁止される。そのため、排気ガス量が比較的多くなる
内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れを逆転させるの
に伴って、酸化除去される前の微粒子であってパティキ
ュレートフィルタに一時的に捕集されている微粒子がパ
ティキュレートフィルタから脱離し、そのまま排出され
てしまうのを阻止することができる。Further, according to the present embodiment, step 300
When it is determined that the internal combustion engine is in accelerated operation in
In step 301, reversing the flow of exhaust gas is prohibited. Therefore, as the flow of the exhaust gas is reversed during the acceleration operation of the internal combustion engine where the amount of exhaust gas is relatively large, the fine particles before being oxidized and removed are temporarily collected by the particulate filter. It is possible to prevent the fine particles contained in the particulate filter from being detached from the particulate filter and directly discharged.
【0116】また本実施形態によれば、ステップ400
においてパティキュレートフィルタ22を昇温させるた
めの昇温制御が行われていると判断されたとき、ステッ
プ401において排気切換バルブ73がバイパス位置
(図9(C))に配置されるのが禁止される。そのた
め、パティキュレートフィルタ22を昇温させようとし
て内燃機関の排気ガス昇温制御を実行しているにもかか
わらず、その昇温せしめられた排気ガスがパティキュレ
ートフィルタ22をバイパスされ、パティキュレートフ
ィルタ22を昇温させることができなくなってしまうの
を回避することができる。Further, according to the present embodiment, step 400
When it is determined that the temperature raising control for raising the temperature of the particulate filter 22 is being performed in step 401, the exhaust gas switching valve 73 is prohibited from being placed in the bypass position (FIG. 9C) in step 401. It Therefore, although the exhaust gas temperature raising control of the internal combustion engine is being executed in an attempt to raise the temperature of the particulate filter 22, the exhaust gas that has been raised in temperature bypasses the particulate filter 22, and the particulate filter 22 It can be avoided that the temperature of 22 cannot be raised.
【0117】更に本実施形態によれば、図7及び図10
に示すように、パティキュレートフィルタ22の隔壁5
4の内部に一時的に捕集された微粒子162を酸化する
ための酸化触媒としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤16
1が、パティキュレートフィルタ22の隔壁54の内部
に担持されている。そのため、パティキュレートフィル
タ22の隔壁54の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤1
61により、パティキュレートフィルタ22の隔壁54
の内部の微粒子162をパティキュレートフィルタ22
の隔壁54の内部において酸化除去することができる。
更に本実施形態によれば、パティキュレートフィルタ2
2の隔壁54の内部に一時的に捕集された微粒子162
を移動させるための排気ガス逆流手段として、排気切換
バルブ73が設けられている。そのため、パティキュレ
ートフィルタ22の隔壁54の内部の酸素吸蔵・活性酸
素放出剤161によりパティキュレートフィルタ22の
隔壁54の内部の微粒子162を酸化除去する酸化除去
作用を、パティキュレートフィルタ22の隔壁54の内
部に一時的に捕集された微粒子162を移動させること
によって促進することができる(図10参照)。Further, according to the present embodiment, FIGS.
As shown in FIG.
Oxygen storage / active oxygen release agent 16 as an oxidation catalyst for oxidizing the fine particles 162 temporarily collected inside
1 is carried inside the partition wall 54 of the particulate filter 22. Therefore, the oxygen storage / active oxygen release agent 1 inside the partition wall 54 of the particulate filter 22 is
By 61, the partition wall 54 of the particulate filter 22 is provided.
The fine particles 162 inside the particulate filter 22
It can be removed by oxidation inside the partition wall 54.
Further, according to the present embodiment, the particulate filter 2
Fine particles 162 temporarily collected inside the second partition wall 54.
An exhaust switching valve 73 is provided as an exhaust gas reverse flow means for moving the exhaust gas. Therefore, the oxygen storage / active oxygen releasing agent 161 inside the partition wall 54 of the particulate filter 22 has an oxidative removing action of oxidizing and removing the fine particles 162 inside the partition wall 54 of the particulate filter 22. This can be promoted by moving the fine particles 162 that are temporarily collected inside (see FIG. 10).
【0118】また本実施形態によれば、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22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22の温度が維持されることにより、排気ガス中の
微粒子が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。そのため、従
来の場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上
に積層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去
する必要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に
積層状に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排
気ガス中の微粒子を除去することができる。According to this embodiment, the amount of discharged fine particles is usually smaller 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, the amount of discharged fine particles is By maintaining the amount of discharged particulates and the temperature of the particulate filter 22 so that only a certain amount or less of particulates that can be oxidized and removed when they are less than the amount of particulates that can be oxidized and removed are deposited on the particulate filter 22, The fine particles in the exhaust gas are oxidized and removed on the particulate filter 22 without emitting a bright flame. Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to remove the particles by emitting a bright flame after the particles are deposited in a laminated form on the particulate filter, and the particles are deposited before the particles are deposited in a laminated form on the particulate filter. By oxidizing, the fine particles in the exhaust gas can be removed.
【0119】また本実施形態によれば、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22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22の温度を維持すべく内燃機関の運転条件が制
御される。詳細には、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量よりも少なくなるように、あるいは、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22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2
2の温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御される。
そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、あるい
は、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
堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異なり、確実
に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少なく
するか、あるいは、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22上に堆積しないようにすることができ
る。それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場合
に比べ、微粒子がパティキュレートフィルタ22上に積
層状に堆積する前に微粒子をより一層確実に酸化させる
ことができる。Further, according to the present embodiment, the amount of discharged fine particles is usually smaller 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, the amount of discharged fine particles is The internal combustion engine is designed to maintain the amount of discharged particulates and the temperature of the particulate filter 22 so that the particulates of a certain amount or less that can be oxidized and removed are deposited on the particulate filter 22 when the amount becomes smaller than the amount of particulates that can be oxidized and removed. Operating conditions are controlled. Specifically, the amount of discharged fine particles becomes smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, or even if the amount of discharged fine particles temporarily exceeds the amount of fine particles that can be removed by oxidation, the amount of fine particles that are discharged thereafter becomes the amount of fine particles that can be removed by oxidation. The amount of discharged particulates and the particulate filter 2 are set so that when the number of particulates becomes smaller, less than a certain amount of particulates that can be oxidized and removed are deposited on the particulate filter 22.
The operating conditions of the internal combustion engine are controlled based on the temperature of 2.
Therefore, the operating conditions of the internal combustion engine are such that the amount of discharged fine particles is smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, or even if the amount of discharged fine particles temporarily exceeds the amount of fine particles that can be removed by oxidation, the amount of fine particles discharged thereafter is Oxidized and removable amount of particulates Exhaust particulate amount can be reliably removed by oxidation, unlike when it happens to meet the operating condition where only a certain amount of particulates that can be removed by oxidation are deposited on the particulate filter. Even if the amount of fine particles is less than the amount of fine particles, or even if the amount of discharged fine particles temporarily exceeds the amount of fine particles that can be removed by oxidation, a certain limit that can be removed by oxidation when the amount of discharged fine particles becomes smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation. It is possible to prevent only the following amount of particles from being deposited on the particulate filter 22. Therefore, as compared with the case where the operating conditions of the internal combustion engine happen to coincide with each other, the particles can be more reliably oxidized before they are deposited in a laminated form on the particulate filter 22.
【0120】また本実施形態によれば、パティキュレー
トフィルタ22に担持されている酸化剤としての酸素吸
蔵・活性酸素放出剤61により、周囲に過剰酸素が存在
するときに酸素が取り込まれて保持され、周囲の酸素濃
度が低下したときにその保持された酸素が活性酸素の形
で放出される(図3参照)。そのため、従来の場合のよ
うに微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆
積した後にその微粒子が輝炎を発して除去されるのと異
なり、微粒子62がパティキュレートフィルタ22上に
積層状に堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤61
が放出する活性酸素により、輝炎を発することなくその
微粒子62を酸化除去することができる。Further, according to the present embodiment, the oxygen storage / active oxygen release agent 61 as an oxidant carried on the particulate filter 22 absorbs and retains oxygen when excess oxygen exists in the surroundings. When the ambient oxygen concentration decreases, the retained oxygen is released in the form of active oxygen (see FIG. 3). Therefore, unlike the conventional case in which the particulates are deposited and stacked on the particulate filter and then removed by emitting a bright flame, the particulates 62 are stacked and deposited on the particulate filter 22. Before, oxygen storage / active oxygen release agent 61
The active oxygen released by the particles can oxidize and remove the fine particles 62 without emitting a luminous flame.
【0121】また本実施形態によれば、逆流手段として
の排気切換バルブ73の順流モード時(図9(A)参
照)に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしての
EGRガスの量よりも燃焼室5内に供給されるEGRガ
スの量が少ない通常燃焼が実行され、排気切換バルブ7
3の逆流モード時(図9(B)参照)に、煤の発生量が
ピークとなるEGRガスの量よりも燃焼室5内に供給さ
れるEGRガスの量が多く煤がほとんど発生しない低温
燃焼が実行される。つまり、煤の発生量がピークとなる
EGRガスの量よりも燃焼室5内に供給されるEGRガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない低温燃焼が実行さ
れるため、そのときの排気ガス中に含まれるHC、CO
により微粒子の酸化除去作用を促進することができる。
更に、煤の発生量がピークとなるEGRガスの量よりも
燃焼室5内に供給されるEGRガスの量が多く煤がほと
んど発生しない低温燃焼が実行されるときに排気ガスが
逆流せしめられるため、煤の発生量がピークとなるEG
Rガスの量よりも燃焼室5内に供給されるEGRガスの
量が少ない通常燃焼が実行された時にパティキュレート
フィルタ22の一方の表面上に微粒子が堆積し(図10
(A)参照)、パティキュレートフィルタ22のその表
面上の酸素吸蔵・活性酸素放出剤261が硫黄被毒され
てしまっていても、パティキュレートフィルタ22の反
対側(図10の下側)の表面から流入してパティキュレ
ートフィルタ22の隔壁54の内部を通過したHC、C
O含有排気ガスにより、パティキュレートフィルタ22
の一方の表面上に堆積した微粒子を、硫黄被毒の影響を
受けることなく酸化除去することができる。Further, according to the present embodiment, the amount of EGR gas as the inert gas at which the amount of soot generated reaches a peak when the exhaust switching valve 73 as the backflow means is in the forward flow mode (see FIG. 9A). The normal combustion is executed in which the amount of EGR gas supplied to the combustion chamber 5 is smaller than that of the exhaust gas.
In the backflow mode of No. 3 (see FIG. 9B), the low temperature combustion in which soot is hardly generated because the amount of EGR gas supplied to the combustion chamber 5 is larger than the amount of EGR gas at which the amount of soot is peaked. Is executed. That is, since the amount of EGR gas supplied to the combustion chamber 5 is larger than the amount of EGR gas at which the amount of soot is peaked, low temperature combustion in which soot is rarely generated is executed, so that the exhaust gas at that time is HC and CO included
By this, the action of removing fine particles from oxidation can be promoted.
Further, since the amount of EGR gas supplied to the combustion chamber 5 is larger than the amount of EGR gas at which the amount of soot is peaked, exhaust gas is caused to flow backward when low temperature combustion is performed in which soot is hardly generated. , EG where the amount of soot generated peaks
Fine particles are deposited on one surface of the particulate filter 22 when normal combustion is performed in which the amount of EGR gas supplied to the combustion chamber 5 is smaller than the amount of R gas (see FIG. 10).
(See (A)), even if the oxygen storage / active oxygen release agent 261 on the surface of the particulate filter 22 is poisoned with sulfur, the surface on the opposite side of the particulate filter 22 (the lower side of FIG. 10). HC, C flowing in from the inside and passing through the inside of the partition wall 54 of the particulate filter 22.
By the O-containing exhaust gas, the particulate filter 22
The fine particles deposited on one surface of the can be removed by oxidation without being affected by sulfur poisoning.
【0122】上述した実施形態では、温度センサ39に
より検出されたパティキュレートフィルタ22の温度、
ROM32内に記憶されている酸化除去可能微粒子量G
(TF)とパティキュレートフィルタ22の温度との関
係(図5)、内燃機関の運転履歴、及び流入微粒子量
(積算値)の履歴に基づいて現在の酸化除去微粒子量
(積算値)を算出しているが、本実施形態の変形例で
は、パティキュレートフィルタ22の圧損の変化、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量(積算値)の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量(積算値)を算出する
ことも可能である。本変形例によっても、上述した実施
形態と同様の効果を奏することができる。In the above embodiment, the temperature of the particulate filter 22 detected by the temperature sensor 39,
Oxidation-removable fine particle amount G stored in the ROM 32
Based on the relationship between (TF) and the temperature of the particulate filter 22 (FIG. 5), the operation history of the internal combustion engine, and the history of the inflowing particulate amount (integrated value), the current oxidation removal particulate amount (integrated value) is calculated. However, in the modified example of the present embodiment, the current oxidation removal particulate amount (integrated value) is based on the change in pressure loss of the particulate filter 22, the operation history of the internal combustion engine, and the inflow particulate amount (integrated value) history. It is also possible to calculate According to this modification, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
【0123】また他の変形例では、パティキュレートフ
ィルタ22の温度を温度センサ39により検出する代わ
りに内燃機関の運転履歴から推定することも可能であ
る。この変形例によっても、上述した実施形態と同様の
効果を奏することができる。In another modification, the temperature of the particulate filter 22 may be estimated from the operation history of the internal combustion engine instead of being detected by the temperature sensor 39. Also with this modification, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
【0124】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図1〜図32を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。従って本実施形態によれば、上述した第一及
び第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ
る。The third embodiment of the exhaust purification system for an internal combustion engine of the present invention will be described below. The configuration and operation of the present embodiment are substantially the same as the configuration and operation of the first and second embodiments described with reference to FIGS. 1 to 32, except for the points described below. Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain substantially the same effects as those of the first and second embodiments described above.
【0125】図33は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図33に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
200において流入微粒子量(図11、図12参照)が
算出される。詳細には、図11及び図12に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがROM32内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがROM32内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
(積算値)が算出される。次いでステップ201では酸
化除去微粒子量(図13、図14、図15参照)が算出
される。詳細には、温度センサ39により検出されたパ
ティキュレートフィルタ22の温度、ROM32内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量G(TF)とパティ
キュレートフィルタ22の温度との関係(図5)、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量(積算値)の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量(積算値)が算出され
る。FIG. 33 is a flow chart showing the switching control method of the exhaust switching valve of this embodiment. As shown in FIG. 33, when this routine is started, first, in step 200, the inflowing particulate amount (see FIGS. 11 and 12) is calculated. Specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, a plurality of maps of the inflowing particulate amount according to the operating conditions of the internal combustion engine are stored in the ROM 32, which are suitable for the operating history of the internal combustion engine up to the present. Is selected from a plurality of maps in the ROM 32, and the current inflow particulate amount (integrated value) is calculated. Next, at step 201, the amount of fine particles removed by oxidation (see FIGS. 13, 14, and 15) is calculated. Specifically, the temperature of the particulate filter 22 detected by the temperature sensor 39, the relationship between the amount of particulates G (TF) that can be removed by oxidation stored in the ROM 32 and the temperature of the particulate filter 22 (FIG. 5), internal combustion The current oxidation removal particulate amount (integrated value) is calculated based on the engine operation history and the inflow particulate amount (integrated value) history.
【0126】次いでステップ202では微粒子浄化率
(=現在の酸化除去微粒子量(積算値)/現在の流入微
粒子量(積算値))が算出される。次いでステップ20
3では、ステップ202において算出された微粒子浄化
率が目標浄化率(=(PMA1−PMA2)/PMA
1)(図14参照)を越えたか否かが判断される。YE
Sのときにはステップ500に進み、NOのときにはこ
のルーチンを終了する。ステップ500では内燃機関の
減速運転中であるか否かが判断される。YESのときに
はステップ204進み、内燃機関の減速運転終了後に排
気ガス流れが逆転される。つまり、排気切換バルブ73
が、内燃機関の減速運転中のバイパス位置(図9
(C))から逆流位置(図9(B))に切り換えられる
か、あるいは、内燃機関の減速運転中のバイパス位置
(図9(C))から順流位置(図9(A))に切り換え
られる。一方、NOのときには排気切換バルブ73の位
置がそのまま維持され、このルーチンを終了する。本実
施形態の変形例では、ステップ204において内燃機関
の減速運転終了後に排気ガス流れが逆転される代わり
に、内燃機関からの微粒子排出量が少ない内燃機関の減
速運転期間中に排気ガス流れを逆転させてもよい。Next, at step 202, the fine particle purification rate (= current oxidation removal fine particle amount (integrated value) / current inflow fine particle amount (integrated value)) is calculated. Then step 20
In 3, the particulate purification rate calculated in step 202 is the target purification rate (= (PMA1-PMA2) / PMA
1) (see FIG. 14) is determined. YE
If S, the process proceeds to step 500, and if NO, this routine ends. In step 500, it is determined whether or not the deceleration operation of the internal combustion engine is in progress. If YES, the routine proceeds to step 204, where the exhaust gas flow is reversed after the deceleration operation of the internal combustion engine is completed. That is, the exhaust switching valve 73
However, the bypass position during deceleration operation of the internal combustion engine (see FIG.
(C)) is switched to the reverse flow position (Fig. 9 (B)), or the bypass position (Fig. 9 (C)) during deceleration operation of the internal combustion engine is switched to the forward flow position (Fig. 9 (A)). . On the other hand, when NO, the position of the exhaust gas switching valve 73 is maintained as it is, and this routine ends. In the modified example of the present embodiment, instead of reversing the exhaust gas flow after the end of the deceleration operation of the internal combustion engine in step 204, the exhaust gas flow is reversed during the deceleration operation period of the internal combustion engine in which the particulate emission amount from the internal combustion engine is small. You may let me.
【0127】本実施形態によれば、ステップ203にお
いて微粒子の目標浄化率が達成されたと判断され、ステ
ップ500において内燃機関の減速運転が行われると判
断されたとき、つまり、排気ガスをバイパスせしめるた
めに排気切換バルブ73を切り換える必要があるとき
に、ステップ204において排気ガスの流れが逆転され
る。そのため、微粒子がそのまま排出されてしまうこと
及び不必要に背圧を上昇させてしまうことを回避しつ
つ、微粒子の目標浄化率を達成すると共に、排気ガス逆
流手段が必要以上に頻繁に切り換えられるのを回避する
ことができる。According to the present embodiment, when it is determined in step 203 that the target purification rate of fine particles has been achieved and in step 500 that the internal combustion engine is to be decelerated, that is, in order to bypass the exhaust gas. When it is necessary to switch the exhaust switching valve 73 to, the flow of exhaust gas is reversed in step 204. Therefore, it is possible to achieve the target purification rate of the fine particles while avoiding that the fine particles are discharged as they are and to increase the back pressure unnecessarily, and the exhaust gas backflow means is switched more frequently than necessary. Can be avoided.
【0128】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第四の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図1〜図32を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。従って本実施形態によれば、上述した第一及
び第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ
る。Hereinafter, a fourth embodiment of the exhaust emission control system for an internal combustion engine of the present invention will be described. The configuration and operation of the present embodiment are substantially the same as the configuration and operation of the first and second embodiments described with reference to FIGS. 1 to 32, except for the points described below. Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain substantially the same effects as those of the first and second embodiments described above.
【0129】図34は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図34に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
200において流入微粒子量(図11、図12参照)が
算出される。詳細には、図11及び図12に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがROM32内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがROM32内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
(積算値)が算出される。次いでステップ201では酸
化除去微粒子量(図13、図14、図15参照)が算出
される。詳細には、温度センサ39により検出されたパ
ティキュレートフィルタ22の温度、ROM32内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量G(TF)とパティ
キュレートフィルタ22の温度との関係(図5)、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量(積算値)の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量(積算値)が算出され
る。FIG. 34 is a flow chart showing the switching control method of the exhaust switching valve of this embodiment. As shown in FIG. 34, when this routine is started, first, in step 200, the inflowing particulate amount (see FIGS. 11 and 12) is calculated. Specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, a plurality of maps of the inflowing particulate amount according to the operating conditions of the internal combustion engine are stored in the ROM 32, which are suitable for the operating history of the internal combustion engine up to the present. Is selected from a plurality of maps in the ROM 32, and the current inflow particulate amount (integrated value) is calculated. Next, at step 201, the amount of fine particles removed by oxidation (see FIGS. 13, 14, and 15) is calculated. Specifically, the temperature of the particulate filter 22 detected by the temperature sensor 39, the relationship between the amount of particulates G (TF) that can be removed by oxidation stored in the ROM 32 and the temperature of the particulate filter 22 (FIG. 5), internal combustion The current oxidation removal particulate amount (integrated value) is calculated based on the engine operation history and the inflow particulate amount (integrated value) history.
【0130】次いでステップ600では現在の流入微粒
子量(積算値)と現在の酸化除去微粒子量(積算値)と
の差ΔPMAが算出される。次いでステップ601で
は、ステップ600において算出された現在の流入微粒
子量(積算値)と現在の酸化除去微粒子量(積算値)と
の差ΔPMAが閾値TPMA1を越えたか否かが判断さ
れる。YESのときにはステップ204進み、排気ガス
流れが逆転される。つまり、排気切換バルブ73が、順
流位置(図9(A))から逆流位置(図9(B))に切
り換えられるか、あるいは、逆流位置(図9(B))か
ら順流位置(図9(A))に切り換えられる。一方、N
Oのときには排気切換バルブ73の位置がそのまま維持
され、このルーチンを終了する。Next, at step 600, the difference ΔPMA between the current inflowing particulate amount (integrated value) and the current oxidation-removing particulate amount (integrated value) is calculated. Next, at step 601, it is judged if the difference ΔPMA between the current inflowing particulate amount (integrated value) calculated at step 600 and the current oxidation removal particulate amount (integrated value) exceeds the threshold value TPMA1. If YES, the routine proceeds to step 204, where the exhaust gas flow is reversed. That is, the exhaust gas switching valve 73 is switched from the forward flow position (FIG. 9A) to the reverse flow position (FIG. 9B), or from the reverse flow position (FIG. 9B) to the forward flow position (FIG. A)). On the other hand, N
When it is O, the position of the exhaust switching valve 73 is maintained as it is, and this routine is ended.
【0131】本実施形態によれば、ステップ601にお
いてパティキュレートフィルタ22内に流入した微粒子
量と酸化除去された微粒子量との差ΔPMAが予め定め
られた値TPMA1を越えた、つまり、パティキュレー
トフィルタ22に堆積した微粒子量がある閾値を越えた
と判断されたとき、ステップ204において排気ガスの
流れが逆転される。そのため、パティキュレートフィル
タ22に堆積した微粒子量が閾値を越えるまでの間に微
粒子が酸化除去されることなくそのまま排出されてしま
うこと及び必要以上に背圧を上昇させてしまうことを回
避することができる。According to the present embodiment, in step 601, the difference ΔPMA between the amount of fine particles that has flowed into the particulate filter 22 and the amount of fine particles that have been oxidized and removed has exceeded the predetermined value TPMA1, that is, the particulate filter. When it is determined that the amount of particulates deposited on 22 exceeds a certain threshold value, the flow of exhaust gas is reversed in step 204. Therefore, it is possible to prevent the particulates from being discharged as they are without being oxidized and removed and increasing the back pressure more than necessary until the amount of the particulates deposited on the particulate filter 22 exceeds the threshold value. it can.
【0132】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第五の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図1〜図34を参照して説
明した第一及び第二並びに第四の実施形態の構成及び作
用とほぼ同様である。従って本実施形態によれば、上述
した第一及び第二並びに第四の実施形態とほぼ同様の効
果を奏することができる。The fifth embodiment of the exhaust purification system for an internal combustion engine of the present invention will be described below. The configuration and operation of this embodiment are almost the same as the configuration and operation of the first, second, and fourth embodiments described with reference to FIGS. 1 to 34, except for the points described below. Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain substantially the same effects as those of the above-described first, second, and fourth embodiments.
【0133】図35は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図35に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
200において流入微粒子量(図11、図12参照)が
算出される。詳細には、図11及び図12に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがROM32内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがROM32内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
(積算値)が算出される。次いでステップ201では酸
化除去微粒子量(図13、図14、図15参照)が算出
される。詳細には、温度センサ39により検出されたパ
ティキュレートフィルタ22の温度、ROM32内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量G(TF)とパティ
キュレートフィルタ22の温度との関係(図5)、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量(積算値)の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量(積算値)が算出され
る。FIG. 35 is a flow chart showing the switching control method of the exhaust switching valve of this embodiment. As shown in FIG. 35, when this routine is started, first, in step 200, the inflowing particulate amount (see FIGS. 11 and 12) is calculated. Specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, a plurality of maps of the inflowing particulate amount according to the operating conditions of the internal combustion engine are stored in the ROM 32, which are suitable for the operating history of the internal combustion engine up to the present. Is selected from a plurality of maps in the ROM 32, and the current inflow particulate amount (integrated value) is calculated. Next, at step 201, the amount of fine particles removed by oxidation (see FIGS. 13, 14, and 15) is calculated. Specifically, the temperature of the particulate filter 22 detected by the temperature sensor 39, the relationship between the amount of particulates G (TF) that can be removed by oxidation stored in the ROM 32 and the temperature of the particulate filter 22 (FIG. 5), internal combustion The current oxidation removal particulate amount (integrated value) is calculated based on the engine operation history and the inflow particulate amount (integrated value) history.
【0134】次いでステップ600では現在の流入微粒
子量(積算値)と現在の酸化除去微粒子量(積算値)と
の差ΔPMAが算出される。次いでステップ601で
は、ステップ600において算出された現在の流入微粒
子量(積算値)と現在の酸化除去微粒子量(積算値)と
の差ΔPMAが閾値TPMA1を越えたか否かが判断さ
れる。YESのときにはステップ500に進み、NOの
ときにはこのルーチンを終了する。ステップ500では
内燃機関の減速運転中であるか否かが判断される。YE
Sのときにはステップ204進み、内燃機関の減速運転
終了後に排気ガス流れが逆転される。つまり、排気切換
バルブ73が、内燃機関の減速運転中のバイパス位置
(図9(C))から逆流位置(図9(B))に切り換え
られるか、あるいは、内燃機関の減速運転中のバイパス
位置(図9(C))から順流位置(図9(A))に切り
換えられる。一方、NOのときには排気切換バルブ73
の位置がそのまま維持され、このルーチンを終了する。
本実施形態の変形例では、ステップ204において内燃
機関の減速運転終了後に排気ガス流れが逆転される代わ
りに、内燃機関からの微粒子排出量が少ない内燃機関の
減速運転期間中に排気ガス流れを逆転させてもよい。Next, at step 600, the difference ΔPMA between the current inflowing particulate amount (integrated value) and the current oxidation-removing particulate amount (integrated value) is calculated. Next, at step 601, it is judged if the difference ΔPMA between the current inflowing particulate amount (integrated value) calculated at step 600 and the current oxidation removal particulate amount (integrated value) exceeds the threshold value TPMA1. If YES, the routine proceeds to step 500, and if NO, this routine ends. In step 500, it is determined whether or not the deceleration operation of the internal combustion engine is in progress. YE
When S, the routine proceeds to step 204, where the exhaust gas flow is reversed after the deceleration operation of the internal combustion engine is completed. That is, the exhaust gas switching valve 73 is switched from the bypass position (FIG. 9 (C)) during deceleration operation of the internal combustion engine to the reverse flow position (FIG. 9 (B)), or the bypass position during deceleration operation of the internal combustion engine. (FIG. 9 (C)) is switched to the forward flow position (FIG. 9 (A)). On the other hand, when NO, the exhaust switching valve 73
The position of is maintained as it is, and this routine ends.
In the modified example of the present embodiment, instead of reversing the exhaust gas flow after the end of the deceleration operation of the internal combustion engine in step 204, the exhaust gas flow is reversed during the deceleration operation period of the internal combustion engine in which the particulate emission amount from the internal combustion engine is small. You may let me.
【0135】本実施形態によれば、ステップ601にお
いてパティキュレートフィルタ22内に流入した微粒子
量と酸化除去された微粒子量との差ΔPMAが予め定め
られた値TPMA1を越えたと判断され、ステップ50
0において内燃機関の減速運転が行われると判断された
とき、つまり、パティキュレートフィルタ22に堆積し
た微粒子量が閾値を越えた後であって内燃機関の減速運
転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気切換バル
ブ73を切り換える必要があるときに、ステップ204
において排気ガスの流れが逆転される。そのため、パテ
ィキュレートフィルタ22に堆積した微粒子量が閾値を
越えるまでの間に微粒子が酸化除去されることなくその
まま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させ
てしまうことを回避しつつ、排気切換バルブ73が必要
以上に頻繁に切り換えられるのを回避することができ
る。According to the present embodiment, it is determined in step 601 that the difference ΔPMA between the amount of fine particles that has flowed into the particulate filter 22 and the amount of fine particles that have been oxidized and removed has exceeded the predetermined value TPMA1.
When it is determined that the deceleration operation of the internal combustion engine is performed at 0, that is, in order to bypass the exhaust gas during the deceleration operation of the internal combustion engine after the amount of particulates accumulated on the particulate filter 22 exceeds the threshold value. When it is necessary to switch the exhaust gas switching valve 73, step 204
At the exhaust gas flow is reversed. Therefore, it is possible to prevent the particulates from being discharged without being oxidized and removed and increasing the back pressure unnecessarily until the amount of the particulates deposited on the particulate filter 22 exceeds the threshold value. It is possible to avoid switching the exhaust gas switching valve 73 more frequently than necessary.
【0136】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第六の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図1〜図32を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。従って本実施形態によれば、上述した第一及
び第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ
る。The sixth embodiment of the exhaust emission control system for an internal combustion engine of the present invention will be described below. The configuration and operation of the present embodiment are substantially the same as the configuration and operation of the first and second embodiments described with reference to FIGS. 1 to 32, except for the points described below. Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain substantially the same effects as those of the first and second embodiments described above.
【0137】図36は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図36に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
201において酸化除去微粒子量(図13、図14、図
15参照)が算出される。詳細には、温度センサ39に
より検出されたパティキュレートフィルタ22の温度、
ROM32内に記憶されている酸化除去可能微粒子量G
(TF)とパティキュレートフィルタ22の温度との関
係(図5)、内燃機関の運転履歴、及び例えば図16の
ステップ200において算出される流入微粒子量(積算
値)から得られた流入微粒子量(積算値)の履歴に基づ
いて現在の酸化除去微粒子量(積算値)が算出される。FIG. 36 is a flow chart showing the switching control method of the exhaust switching valve of this embodiment. As shown in FIG. 36, when this routine is started, first, in step 201, the amount of fine particles removed by oxidation (see FIGS. 13, 14, and 15) is calculated. Specifically, the temperature of the particulate filter 22 detected by the temperature sensor 39,
Oxidation-removable fine particle amount G stored in the ROM 32
The relationship between (TF) and the temperature of the particulate filter 22 (FIG. 5), the operation history of the internal combustion engine, and the inflow particulate amount (integrated value) obtained from the inflow particulate amount (integrated value) calculated in step 200 of FIG. 16, for example ( The present amount of fine particles for oxidation removal (integrated value) is calculated based on the history of the integrated value.
【0138】次いでステップ700では、ステップ20
1において算出された現在の酸化除去微粒子量(積算
値)が閾値TPMA2を越えたか否かが判断される。Y
ESのときにはステップ204進み、排気ガス流れが逆
転される。つまり、排気切換バルブ73が、順流位置
(図9(A))から逆流位置(図9(B))に切り換え
られるか、あるいは、逆流位置(図9(B))から順流
位置(図9(A))に切り換えられる。一方、NOのと
きには排気切換バルブ73の位置がそのまま維持され、
このルーチンを終了する。Then, in step 700, step 20
It is determined whether or not the current amount of oxidized and removed fine particles (integrated value) calculated in 1 exceeds the threshold value TPMA2. Y
In the case of ES, the routine proceeds to step 204, where the exhaust gas flow is reversed. That is, the exhaust gas switching valve 73 is switched from the forward flow position (FIG. 9A) to the reverse flow position (FIG. 9B), or from the reverse flow position (FIG. 9B) to the forward flow position (FIG. A)). On the other hand, when NO, the position of the exhaust switching valve 73 is maintained as it is,
This routine ends.
【0139】本実施形態によれば、ステップ700にお
いて酸化除去された微粒子量が目標酸化除去微粒子量T
PMA2を越えたと判断されたとき、ステップ204に
おいて排気ガスの流れが逆転される。そのため、微粒子
がそのまま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を
上昇させてしまうことを回避しつつ、目標酸化除去微粒
子量を達成することができる。According to the present embodiment, the amount of fine particles oxidized and removed in step 700 is the target amount of fine particles Oxidized by removal T.
When it is determined that PMA2 has been exceeded, the flow of exhaust gas is reversed in step 204. Therefore, it is possible to achieve the target amount of fine particles for oxidation removal while avoiding that the fine particles are discharged as they are and increasing the back pressure more than necessary.
【0140】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第七の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図1〜図36を参照して説
明した第一及び第二並びに第六の実施形態の構成及び作
用とほぼ同様である。従って本実施形態によれば、上述
した第一及び第二並びに第六の実施形態とほぼ同様の効
果を奏することができる。Hereinafter, a seventh embodiment of the exhaust emission control system for an internal combustion engine of the present invention will be described. The configuration and operation of this embodiment are almost the same as the configuration and operation of the first, second, and sixth embodiments described with reference to FIGS. 1 to 36, except for the points described below. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain substantially the same effects as those of the above-described first, second and sixth embodiments.
【0141】図37は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図37に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
201において酸化除去微粒子量(図13、図14、図
15参照)が算出される。詳細には、温度センサ39に
より検出されたパティキュレートフィルタ22の温度、
ROM32内に記憶されている酸化除去可能微粒子量G
(TF)とパティキュレートフィルタ22の温度との関
係(図5)、内燃機関の運転履歴、及び例えば図16の
ステップ200において算出される流入微粒子量(積算
値)から得られた流入微粒子量(積算値)の履歴に基づ
いて現在の酸化除去微粒子量(積算値)が算出される。FIG. 37 is a flow chart showing the switching control method of the exhaust switching valve of this embodiment. As shown in FIG. 37, when this routine is started, first, in step 201, the amount of fine particles removed by oxidation (see FIGS. 13, 14, and 15) is calculated. Specifically, the temperature of the particulate filter 22 detected by the temperature sensor 39,
Oxidation-removable fine particle amount G stored in the ROM 32
The relationship between (TF) and the temperature of the particulate filter 22 (FIG. 5), the operation history of the internal combustion engine, and the inflow particulate amount (integrated value) obtained from the inflow particulate amount (integrated value) calculated in step 200 of FIG. 16, for example ( The present amount of fine particles for oxidation removal (integrated value) is calculated based on the history of the integrated value.
【0142】次いでステップ700では、ステップ20
1において算出された現在の酸化除去微粒子量(積算
値)が閾値TPMA2を越えたか否かが判断される。Y
ESのときにはステップ500に進み、NOのときには
このルーチンを終了する。ステップ500では内燃機関
の減速運転中であるか否かが判断される。YESのとき
にはステップ204進み、内燃機関の減速運転終了後に
排気ガス流れが逆転される。つまり、排気切換バルブ7
3が、内燃機関の減速運転中のバイパス位置(図9
(C))から逆流位置(図9(B))に切り換えられる
か、あるいは、内燃機関の減速運転中のバイパス位置
(図9(C))から順流位置(図9(A))に切り換え
られる。一方、NOのときには排気切換バルブ73の位
置がそのまま維持され、このルーチンを終了する。本実
施形態の変形例では、ステップ204において内燃機関
の減速運転終了後に排気ガス流れが逆転される代わり
に、内燃機関からの微粒子排出量が少ない内燃機関の減
速運転期間中に排気ガス流れを逆転させてもよい。Then, in step 700, step 20
It is determined whether or not the current amount of oxidized and removed fine particles (integrated value) calculated in 1 exceeds the threshold value TPMA2. Y
If ES, the routine proceeds to step 500, and if NO, this routine ends. In step 500, it is determined whether or not the deceleration operation of the internal combustion engine is in progress. If YES, the routine proceeds to step 204, where the exhaust gas flow is reversed after the deceleration operation of the internal combustion engine is completed. That is, the exhaust switching valve 7
3 is a bypass position during deceleration operation of the internal combustion engine (see FIG. 9).
(C)) is switched to the reverse flow position (Fig. 9 (B)), or the bypass position (Fig. 9 (C)) during deceleration operation of the internal combustion engine is switched to the forward flow position (Fig. 9 (A)). . On the other hand, when NO, the position of the exhaust gas switching valve 73 is maintained as it is, and this routine ends. In the modified example of the present embodiment, instead of reversing the exhaust gas flow after the end of the deceleration operation of the internal combustion engine in step 204, the exhaust gas flow is reversed during the deceleration operation period of the internal combustion engine in which the particulate emission amount from the internal combustion engine is small. You may let me.
【0143】本実施形態によれば、ステップ700にお
いて酸化除去された微粒子量が予め定められた値TPM
A2を越えたと判断され、ステップ500において内燃
機関の減速運転が行われると判断されたとき、つまり、
目標酸化除去微粒子量が達成された後であって内燃機関
の減速運転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気
切換バルブ73を切り換える必要があるときに、ステッ
プ204において排気ガスの流れが逆転される。そのた
め、微粒子がそのまま排出されてしまうこと及び不必要
に背圧を上昇させてしまうことを回避しつつ、目標酸化
除去微粒子量を達成すると共に、排気切換バルブ73が
必要以上に頻繁に切り換えられるのを回避することがで
きる。According to the present embodiment, the amount of fine particles oxidized and removed in step 700 is the predetermined value TPM.
When it is determined that A2 has been exceeded and the deceleration operation of the internal combustion engine is performed in step 500, that is,
The exhaust gas flow is reversed in step 204 when the exhaust switching valve 73 needs to be switched in order to bypass the exhaust gas during the deceleration operation of the internal combustion engine after the target oxidation removal particulate amount has been achieved. . Therefore, while avoiding that the particulates are discharged as they are and raising the back pressure unnecessarily, the target amount of particulates for oxidation removal is achieved and the exhaust gas switching valve 73 is switched more frequently than necessary. Can be avoided.
【0144】[0144]
【発明の効果】酸化除去された微粒子量が未だ少ないう
ちに排気ガスの流れが逆転されると、酸化除去されてい
ない微粒子がパティキュレートフィルタの壁から脱離し
てパティキュレートフィルタから排出されてしまう。こ
れに対し、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置に
よれば、酸化除去された微粒子量を考慮して排気ガスの
流れが逆転されるので、酸化除去されていない微粒子が
パティキュレートフィルタの壁から脱離してパティキュ
レートフィルタから排出されてしまうことが抑制され
る。 EFFECTS OF THE INVENTION The amount of fine particles removed by oxidation is still small.
Later, when the exhaust gas flow was reversed, it was removed by oxidation.
No particulates are detached from the wall of the particulate filter.
Will be discharged from the particulate filter. This
On the other hand, the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1
Therefore, considering the amount of fine particles removed by oxidation,
Because the flow is reversed, the fine particles that have not been oxidized and removed
Remove from the wall of the particulate filter
Suppressed from being discharged from the rate filter
It
【0145】請求項2に記載の発明によれば、微粒子が
そのまま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を上
昇させてしまうことを回避しつつ、微粒子の目標浄化率
を達成することができる。According to the second aspect of the present invention, it is possible to achieve the target purification rate of the fine particles while avoiding the fine particles being discharged as they are and increasing the back pressure more than necessary. .
【0146】請求項3に記載の発明によれば、微粒子が
そのまま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇
させてしまうことを回避しつつ、微粒子の目標浄化率を
達成すると共に、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁に
切り換えられるのを回避することができる。According to the third aspect of the present invention, the target purification rate of the particulates is achieved while avoiding the particulates from being discharged as they are and the back pressure being unnecessarily increased, and the exhaust gas is exhausted. It is possible to avoid switching the gas backflow means more frequently than necessary.
【0147】請求項4に記載の発明によれば、パティキ
ュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越えるま
での間に微粒子が酸化除去されることなくそのまま排出
されてしまうこと及び必要以上に背圧を上昇させてしま
うことを回避することができる。According to the fourth aspect of the present invention, the fine particles are discharged without being oxidized and removed and the back pressure is increased more than necessary until the amount of the fine particles deposited on the particulate filter exceeds the threshold value. It is possible to avoid raising.
【0148】請求項5に記載の発明によれば、パティキ
ュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越えるま
での間に微粒子が酸化除去されることなくそのまま排出
されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させてしまう
ことを回避しつつ、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁
に切り換えられるのを回避することができる。According to the fifth aspect of the present invention, the particulate matter is discharged without being oxidized and removed before the amount of the particulate matter deposited on the particulate filter exceeds the threshold value, and the back pressure is unnecessarily increased. It is possible to prevent the exhaust gas backflow means from being switched more frequently than necessary while avoiding raising the exhaust gas.
【0149】請求項6に記載の発明によれば、微粒子が
そのまま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を上
昇させてしまうことを回避しつつ、目標酸化除去微粒子
量を達成することができる。According to the invention described in claim 6, it is possible to achieve the target amount of fine particles for oxidation removal while avoiding that the fine particles are directly discharged and that the back pressure is increased more than necessary. .
【0150】請求項7に記載の発明によれば、微粒子が
そのまま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇
させてしまうことを回避しつつ、目標酸化除去微粒子量
を達成すると共に、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁
に切り換えられるのを回避することができる。According to the invention as set forth in claim 7, while avoiding that the fine particles are discharged as they are and raising the back pressure unnecessarily, the target oxidation-removed fine particle amount is achieved and the exhaust gas is exhausted. It is possible to avoid switching the gas backflow means more frequently than necessary.
【0151】請求項8に記載の発明によれば、排気ガス
量が比較的多くなる内燃機関の加速運転中に排気ガスの
流れを逆転させるのに伴って、酸化除去される前の微粒
子であってパティキュレートフィルタに一時的に捕集さ
れている微粒子がパティキュレートフィルタから脱離
し、そのまま排出されてしまうのを阻止することができ
る。According to the eighth aspect of the present invention, the fine particles are not yet oxidized and removed as the flow of the exhaust gas is reversed during the accelerated operation of the internal combustion engine in which the amount of exhaust gas is relatively large. Therefore, it is possible to prevent the particulates temporarily collected by the particulate filter from being detached from the particulate filter and discharged as they are.
【0152】請求項9に記載の発明によれば、パティキ
ュレートフィルタを昇温させようとして内燃機関の排気
ガス昇温制御を実行しているにもかかわらず、その昇温
せしめられた排気ガスがパティキュレートフィルタをバ
イパスされ、パティキュレートフィルタを昇温させるこ
とができなくなってしまうのを回避することができる。According to the ninth aspect of the invention, although the exhaust gas temperature raising control of the internal combustion engine is executed in order to raise the temperature of the particulate filter, the temperature of the exhaust gas which is raised is raised. It is possible to avoid that the particulate filter is bypassed and it becomes impossible to raise the temperature of the particulate filter.
【0153】請求項10に記載の発明によれば、従来の
場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積
層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去する
必要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排気ガ
ス中の微粒子を除去することができる。According to the tenth aspect of the present invention, unlike the conventional case, it is not necessary to emit a bright flame to remove the fine particles after the fine particles are deposited in a laminated state on the particulate filter, and the fine particles are particulate. The particulates in the exhaust gas can be removed by oxidizing the particulates before they are deposited in layers on the filter.
【0154】請求項11に記載の発明によれば、内燃機
関の運転条件が、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなる運転条件、あるいは、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運転条件
に偶然合致する場合と異なり、確実に、排出微粒子量を
酸化除去可能微粒子量よりも少なくするか、あるいは、
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
しないようにすることができる。それゆえ、内燃機関の
運転条件が偶然合致する場合に比べ、微粒子がパティキ
ュレートフィルタ上に積層状に堆積する前に微粒子をよ
り一層確実に酸化させることができる。According to the eleventh aspect of the present invention, the operating conditions of the internal combustion engine are such that the amount of discharged fine particles is smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, or the amount of discharged fine particles is temporarily fine particles that can be removed by oxidation. Even if it exceeds the amount, if the amount of discharged particulate becomes smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, it may happen that the operating conditions happen to meet the operating conditions in which only a certain amount or less of particulate that can be oxidized and removed is deposited on the particulate filter. Differently, make sure that the amount of discharged fine particles is smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, or
Even if the amount of discharged fine particles temporarily becomes larger than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, when the amount of discharged fine particles becomes smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, only a certain amount or less of particles that can be removed by oxidation on the particulate filter. Can be prevented from accumulating. Therefore, as compared with the case where the operating conditions of the internal combustion engine coincidentally, the fine particles can be more reliably oxidized before they are accumulated in a laminated state on the particulate filter.
【0155】請求項12に記載の発明によれば、従来の
場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積
層状に堆積した後にその微粒子が輝炎を発して除去され
るのと異なり、微粒子がパティキュレートフィルタ上に
積層状に堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放
出する活性酸素により、輝炎を発することなくその微粒
子を酸化除去することができる。According to the twelfth aspect of the present invention, unlike the conventional case where the fine particles are deposited in a laminated form on the particulate filter and then the fine particles emit a bright flame to be removed, the fine particles are removed. Before being deposited in a laminated form on the particulate filter, the active oxygen released by the oxygen storage / active oxygen release agent can oxidize and remove the fine particles without emitting a bright flame.
【0156】請求項13に記載の発明によれば、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
燃焼が実行されるため、そのときの排気ガス中に含まれ
るHC、COにより微粒子の酸化除去作用を促進するこ
とができる。更に、煤の発生量がピークとなる不活性ガ
スの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少
ない燃焼が実行された時にパティキュレートフィルタの
一方の表面上に微粒子が堆積し、パティキュレートフィ
ルタのその表面上の触媒が硫黄被毒されてしまっていて
も、パティキュレートフィルタの反対側の表面から流入
してパティキュレートフィルタの壁の内部を通過したH
C、CO含有排気ガスにより、パティキュレートフィル
タの一方の表面上に堆積した微粒子を、硫黄被毒の影響
を受けることなく酸化除去することができる。According to the thirteenth aspect of the present invention, the combustion is performed in which the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of the inert gas at which the soot generation amount reaches a peak and soot is hardly generated. Therefore, HC and CO contained in the exhaust gas at that time can accelerate the oxidation and removal action of the fine particles. Further, fine particles are deposited on one surface of the particulate filter when the combustion is performed in which the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is less than the amount of the inert gas in which the soot generation amount becomes a peak, Even if the catalyst on the surface of the particulate filter has been poisoned with sulfur, H which has flowed in from the surface on the opposite side of the particulate filter and passed through the inside of the wall of the particulate filter.
By the exhaust gas containing C and CO, the fine particles deposited on one surface of the particulate filter can be oxidized and removed without being affected by sulfur poisoning.
【0157】請求項14に記載の発明によれば、パティ
キュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパティキ
ュレートフィルタの壁の内部の微粒子をパティキュレー
トフィルタの壁の内部において酸化除去することができ
る。更に、パティキュレートフィルタの壁の内部の酸化
剤によりパティキュレートフィルタの壁の内部の微粒子
を酸化除去する酸化除去作用を、パティキュレートフィ
ルタの壁の内部に一時的に捕集された微粒子を移動させ
ることによって促進することができる。According to the fourteenth aspect of the invention, the oxidant inside the wall of the particulate filter can oxidize and remove the fine particles inside the wall of the particulate filter inside the wall of the particulate filter. Furthermore, the oxidant removing action of oxidizing and removing the particulates inside the wall of the particulate filter by the oxidizing agent inside the wall of the particulate filter moves the particulates temporarily collected inside the wall of the particulate filter. Can be promoted by
【図1】本発明の内燃機関の排気浄化装置を圧縮着火式
内燃機関に適用した第一の実施形態を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment in which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine.
【図2】パティキュレートフィルタ22の構造を示した
図である。FIG. 2 is a diagram showing a structure of a particulate filter 22.
【図3】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である。3 is an enlarged view of the surface of a carrier layer formed on the inner peripheral surface of the exhaust gas inflow passage 50. FIG.
【図4】微粒子の酸化の様子を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a state of oxidation of fine particles.
【図5】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を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the amount G of oxidatively removable fine particles that can be oxidatively removed without emitting a luminous flame per unit time.
【図6】機関の運転制御ルーチンの一例を示した図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an example of an engine operation control routine.
【図7】図2(B)に示したパティキュレートフィルタ
の隔壁54の拡大断面図である。7 is an enlarged sectional view of a partition wall 54 of the particulate filter shown in FIG. 2 (B).
【図8】図1に示したパティキュレートフィルタ22の
拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of the particulate filter 22 shown in FIG.
【図9】排気切換バルブの切換位置と排気ガスの流れと
の関係を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a switching position of an exhaust switching valve and a flow of exhaust gas.
【図10】排気切換バルブ73の位置が切り換えられる
のに応じてパティキュレートフィルタの隔壁54の内部
の微粒子が移動する様子を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which fine particles inside the partition wall 54 of the particulate filter move in response to switching of the position of the exhaust gas switching valve 73.
【図11】内燃機関の定常運転時における車速(機関回
転数)とパティキュレートフィルタに流入する流入微粒
子量(積算値)と時間との関係を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a vehicle speed (engine speed), an inflow particulate amount (integrated value) flowing into the particulate filter, and time during steady operation of the internal combustion engine.
【図12】内燃機関の過渡(減速)運転時における車速
(機関回転数)とパティキュレートフィルタに流入する
流入微粒子量(積算値)と時間との関係を示した図であ
る。FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a vehicle speed (engine speed), an inflow particulate amount (integrated value) flowing into the particulate filter, and time during a transient (deceleration) operation of the internal combustion engine.
【図13】酸化除去微粒子量と時間との関係を示した図
である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the amount of fine particles removed by oxidation and time.
【図14】内燃機関の定常運転時における流入微粒子量
(積算値)、酸化除去微粒子量(積算値)及び堆積微粒
子量(積算値)と時間との関係を示した図である。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the amount of inflow particulates (integrated value), the amount of oxidation-removed particulates (integrated value), the amount of accumulated particulates (integrated value), and time during steady operation of the internal combustion engine.
【図15】内燃機関の過渡運転時における流入微粒子量
(積算値)、酸化除去微粒子量(積算値)及び堆積微粒
子量(積算値)と時間との関係を示した図である。FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the amount of inflow particulates (integrated value), the amount of oxidation-removed particulates (integrated value), the amount of deposited particulates (integrated value), and time during transient operation of the internal combustion engine.
【図16】第一の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing a switching control method for the exhaust switching valve of the first embodiment.
【図17】第一の実施形態の排気ガス流れ逆転禁止制御
方法を示したフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing an exhaust gas flow reverse rotation prohibition control method according to the first embodiment.
【図18】第一の実施形態のバイパスモード禁止制御方
法を示したフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing a bypass mode prohibition control method of the first embodiment.
【図19】スモークおよびNOxの発生量等を示す図で
ある。FIG. 19 is a diagram showing the amount of smoke and NOx generated, and the like.
【図20】燃焼圧を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a combustion pressure.
【図21】燃料分子を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a fuel molecule.
【図22】スモークの発生量とEGR率との関係を示す
図である。FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the amount of smoke generated and the EGR rate.
【図23】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図で
ある。FIG. 23 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.
【図24】第1の運転領域I’および第2の運転領域I
I’を示す図である。FIG. 24 is a first operating region I ′ and a second operating region I.
It is a figure which shows I '.
【図25】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.
【図26】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing an opening degree of a throttle valve and the like.
【図27】第1の運転領域I’における空燃比等を示す
図である。FIG. 27 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in a first operating region I ′.
【図28】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。FIG. 28 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.
【図29】第2の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。FIG. 29 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in the second combustion.
【図30】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。FIG. 30 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.
【図31】燃料噴射量のマップを示す図である。FIG. 31 is a diagram showing a map of a fuel injection amount.
【図32】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。FIG. 32 is a flowchart for controlling the operation of the engine.
【図33】第三の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。FIG. 33 is a flow chart showing a switching control method for an exhaust switching valve according to a third embodiment.
【図34】第四の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。FIG. 34 is a flow chart showing a switching control method for an exhaust switching valve according to a fourth embodiment.
【図35】第五の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。FIG. 35 is a flowchart showing a switching control method for an exhaust switching valve according to a fifth embodiment.
【図36】第六の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。FIG. 36 is a flow chart showing a switching control method for an exhaust switching valve according to a sixth embodiment.
【図37】第七の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。FIG. 37 is a flowchart showing a switching control method for an exhaust switching valve according to a seventh embodiment.
5…燃焼室 6…燃料噴射弁 20…排気管 22…パティキュレートフィルタ 25…EGR制御弁 54…隔壁 61…酸素吸蔵・活性酸素放出剤 62…微粒子 73…排気切換バルブ 5 ... Combustion chamber 6 ... Fuel injection valve 20 ... Exhaust pipe 22 ... Particulate filter 25 ... EGR control valve 54 ... Partition 61 ... Oxygen storage / active oxygen release agent 62 ... Fine particles 73 ... Exhaust gas switching valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 21/08 301 F02D 21/08 301D 41/02 380 41/02 380E F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J (56)参考文献 特開 平9−94434(JP,A) 特開 平6−159037(JP,A) 実開 昭59−30507(JP,U) 特公 平7−106290(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 F01N 3/24 F02D 21/08 F02D 41/02 F02M 25/07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02D 21/08 301 F02D 21/08 301D 41/02 380 41/02 380E F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J (56) Reference References: JP-A-9-94434 (JP, A) JP-A-6-19037 (JP, A) Actual development: Sho 59-30507 (JP, U) JP-B 7-106290 (JP, B2) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/02 F01N 3/24 F02D 21/08 F02D 41/02 F02M 25/07
Claims (14)
子を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排
気通路内に配置し、該パティキュレートフィルタの壁に
捕集された微粒子を短時間のうちに酸化除去するための
活性酸素を放出する酸化剤を該パティキュレートフィル
タの壁に担持し、パティキュレートフィルタの壁に微粒
子を捕集するのと並行して該捕集された微粒子を前記酸
化剤から放出される活性酸素によって酸化除去する内燃
機関の排気浄化装置において、前記パティキュレートフ
ィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させるため
の排気ガス逆流手段を具備し、前記酸化剤から放出され
る活性酸素によって酸化除去された微粒子量に基づいて
前記排気ガス逆流手段によって排気ガスの流れを逆転さ
せる時期を決定する内燃機関の排気浄化装置。1. A particulate filter for collecting fine particles in exhaust gas discharged from a combustion chamber is arranged in an engine exhaust passage, and a particulate filter is provided on a wall of the particulate filter.
To oxidize and remove the collected fine particles in a short time
The particulate filler is an oxidant that releases active oxygen.
Particles on the wall of the particulate filter.
In parallel with collecting the particles, the collected fine particles are treated with the acid.
Internal Combustion Removed by Oxidation by Active Oxygen Released from Agent
In an exhaust emission control device for an engine, the particulate filter
To reverse the flow of exhaust gases through the wall of the filter
Equipped with exhaust gas backflow means,
Based on the amount of fine particles oxidized and removed by active oxygen
The exhaust gas reverse flow means reverses the flow of exhaust gas.
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine that determines when to apply .
した微粒子量を推定する流入微粒子量推定手段を設け、
前記パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量に
対する前記酸化除去された微粒子量の割合が予め定めら
れた値を越えたときに排気ガスの流れが逆転される請求
項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。2. An inflowing particle amount estimating means for estimating the amount of particles flowing into the particulate filter,
The exhaust gas purification of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow of the exhaust gas is reversed when the ratio of the amount of the particulates that have been oxidized and removed with respect to the amount of the particulates that have flowed into the particulate filter exceeds a predetermined value. apparatus.
した微粒子量を推定する流入微粒子量推定手段を設け、
前記パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量に
対する前記酸化除去された微粒子量の割合が予め定めら
れた値を越えた後の内燃機関の減速運転の際に排気ガス
の流れが逆転される請求項1に記載の内燃機関の排気浄
化装置。3. An inflowing particle amount estimating means for estimating the amount of particles flowing into the particulate filter,
The exhaust gas flow is reversed during deceleration operation of the internal combustion engine after the ratio of the amount of the particulates that have been oxidized and removed to the amount of the particulates that have flowed into the particulate filter exceeds a predetermined value. An exhaust emission control device for an internal combustion engine as set forth in.
した微粒子量を推定する流入微粒子量推定手段を設け、
前記パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量と
前記酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値
を越えたときに排気ガスの流れが逆転される請求項1に
記載の内燃機関の排気浄化装置。4. An inflowing particle amount estimating means for estimating the amount of particles flowing into the particulate filter,
The exhaust gas of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow of the exhaust gas is reversed when the difference between the amount of fine particles that has flowed into the particulate filter and the amount of fine particles that have been oxidized and removed exceeds a predetermined value. Purification device.
した微粒子量を推定する流入微粒子量推定手段を設け、
前記パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量と
前記酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値
を越えた後の内燃機関の減速運転の際に排気ガスの流れ
が逆転される請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装
置。5. An inflow particulate amount estimating means for estimating the amount of particulates flowing into the particulate filter is provided.
The exhaust gas flow is reversed during deceleration operation of the internal combustion engine after the difference between the amount of fine particles that has flowed into the particulate filter and the amount of fine particles that have been oxidized and removed exceeds a predetermined value. 1. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to 1.
られた値を越えたときに排気ガスの流れが逆転される請
求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。6. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow of the exhaust gas is reversed when the amount of the particles removed by oxidation exceeds a predetermined value.
られた値を越えた後の内燃機関の減速運転の際に排気ガ
スの流れが逆転される請求項1に記載の内燃機関の排気
浄化装置。7. The exhaust gas purification of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow of exhaust gas is reversed during deceleration operation of the internal combustion engine after the amount of fine particles removed by oxidation exceeds a predetermined value. apparatus.
が逆転されるのを禁止するようにした請求項1〜7のい
ずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。8. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow of exhaust gas is prevented from being reversed during acceleration operation of the internal combustion engine.
記パティキュレートフィルタ内に流入することなく前記
パティキュレートフィルタをバイパスせしめられるバイ
パスモードを有し、前記パティキュレートフィルタを昇
温させるための昇温制御が行われているときに前記排気
ガス逆流手段がバイパスモードに配置されるのを禁止す
るようにした請求項1〜7のいずれか一項に記載の内燃
機関の排気浄化装置。9. The exhaust gas backflow means has a bypass mode in which the exhaust gas is bypassed without flowing into the particulate filter, and a rising mode for raising the temperature of the particulate filter is provided. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the exhaust gas backflow means is prohibited from being placed in the bypass mode when temperature control is being performed.
て、単位時間当た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た
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や否や輝炎を発する
ことなく短時間のうちに酸化除去せしめられ、かつ前記
排出微粒子量が一時的に前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前記排
出微粒子量が前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、前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、前記排出微
粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくな
り、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除去可能
微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出微粒子
量が前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前記排出微粒子
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るようにした請求項1〜9のい
ずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。10. As the particulate filter, the amount of fine particles discharged from the combustion chamber per unit time is smaller than the amount of fine particles that can be oxidized and removed on the particulate filter per unit time without oxidization and without emitting a luminous flame. When the amount is small, the particles in the exhaust gas are oxidized and removed in a short time without emitting a bright flame as soon as they flow into the particulate filter, and the amount of the discharged particles is temporarily higher than the amount of the oxidizable and removable particles. Even if the particulates are deposited on the particulate filter only below a certain limit, the particulates on the particulate filter are oxidized without emitting a bright flame when the amount of the discharged particulates is less than the amount of the oxidatively removable particulates. Using a particulate filter that can be removed, The amount of oxidatively removable fine particles depends on the temperature of the particulate filter, the amount of discharged fine particles is usually smaller than the amount of oxidizable and removable fine particles, and the amount of discharged fine particles is temporarily the amount of oxidatively removable fine particles. Even if the amount of discharged fine particles becomes greater than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, the amount of discharged fine particles and the amount of fine particles discharged so that only a predetermined amount or less of fine particles that can be oxidized and removed can be deposited on the particulate filter. 10. A control means for maintaining the temperature of the particulate filter is provided, whereby fine particles in the exhaust gas can be oxidatively removed on the particulate filter without emitting a bright flame. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to item.
微粒子量よりも通常少なくなり、かつ前記排出微粒子量
が一時的に前記酸化除去可能微粒子量より多くなったと
してもその後前記排出微粒子量が前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、前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べく内燃機関の運転条件を制
御するようにした請求項10に記載の内燃機関の排気浄
化装置。11. The discharged particulate amount is usually smaller than the oxidative / removable particulate amount, and even if the discharged particulate amount temporarily exceeds the oxidative / removable particulate amount, the discharged particulate amount is thereafter reduced. When the amount of fine particles that can be removed by oxidation is reduced, the amount of discharged fine particles and the temperature of the particulate filter of the internal combustion engine are maintained so that only a certain amount or less of fine particles that can be oxidized and removed are deposited on the particulate filter. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 10, wherein the operating conditions are controlled.
すると酸素を取り込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃
度が低下するとその保持した酸素を活性酸素の形で放出
する酸素吸蔵・活性酸素放出剤である請求項1〜11の
いずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。12. The oxygen storage / active oxygen, wherein the oxidant takes in oxygen to retain oxygen when excess oxygen exists in the surroundings and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the ambient oxygen concentration decreases. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11, which is a releasing agent.
ュレートフィルタの壁を第一の向きに通過する順流モー
ドと、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を前記
第一の向きとは逆向きの第二の向きに通過する逆流モー
ドとを有し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量
を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに
達し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に
増大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およ
びその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤
がほとんど発生しなくなる内燃機関を用い、前記逆流手
段の順流モード時に、煤の発生量がピークとなる不活性
ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガスの
量が少ない燃焼を実行し、前記逆流手段の逆流モード時
に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前
記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほと
んど発生しない燃焼を実行するようにした請求項1〜1
2のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。13. The backflow means comprises a forward flow mode in which exhaust gas passes through a wall of the particulate filter in a first direction, and a backflow means is configured to move the exhaust gas through a wall of the particulate filter in a direction opposite to the first direction. And a backflow mode that passes in two directions, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak when the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is increased, and the soot is supplied to the combustion chamber. When the amount of the inert gas is further increased, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas temperature around it become lower than the soot generation temperature, and soot is hardly generated. In the forward flow mode of the means, the amount of the inert gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of the inert gas at which the amount of soot generated reaches a peak, and the combustion is performed. The amount generated is The combustion is performed such that the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of the inert gas that becomes the smoke and soot is hardly generated.
2. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of 2.
ィルタの壁の内部に担持され、かつ、前記パティキュレ
ートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させ
ることにより、前記パティキュレートフィルタの壁の内
部に一時的に捕集された微粒子を移動させるようにした
請求項1〜13のいずれか一項に記載の内燃機関の排気
浄化装置。14. The interior of the wall of the particulate filter by carrying the oxidant inside the wall of the particulate filter and reversing the flow of exhaust gas passing through the wall of the particulate filter. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 13, wherein the fine particles that have been temporarily collected in the exhaust gas are moved.
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