JP3525860B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP3525860B2
JP3525860B2 JP2000128982A JP2000128982A JP3525860B2 JP 3525860 B2 JP3525860 B2 JP 3525860B2 JP 2000128982 A JP2000128982 A JP 2000128982A JP 2000128982 A JP2000128982 A JP 2000128982A JP 3525860 B2 JP3525860 B2 JP 3525860B2
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    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関、特に、ディーゼルエンジンの
排気ガス中には煤を主成分とするパティキュレートが含
まれている。パティキュレートは有害物質であるため
に、フィルタを機関排気系に配置して大気放出以前にパ
ティキュレートを捕集することが提案されている。この
ようなフィルタは、目詰まりによる排気抵抗の増加を防
止するために、捕集したパティキュレートを焼失させる
ことが必要である。
2. Description of the Related Art Particulates containing soot as a main component are contained in the exhaust gas of an internal combustion engine, especially a diesel engine. Since particulates are harmful substances, it has been proposed to place a filter in the engine exhaust system to collect particulates before they are released into the atmosphere. In such a filter, it is necessary to burn off the collected particulates in order to prevent an increase in exhaust resistance due to clogging.

【0003】このようなフィルタ再生において、パティ
キュレートは約600°Cとなれば着火燃焼するが、デ
ィーゼルエンジンの排気ガス温度は、通常時において6
00°Cよりかなり低く、通常はフィルタ自身を加熱す
る等の手段が必要である。この加熱手段として電気ヒー
タが一般的に使用されるが、フィルタを600°C程度
に加熱するには多大な電力が必要である。
In such filter regeneration, the particulates ignite and burn at about 600 ° C., but the exhaust gas temperature of the diesel engine is normally 6
It is considerably lower than 00 ° C, and usually means such as heating the filter itself is required. An electric heater is generally used as this heating means, but a large amount of electric power is required to heat the filter to about 600 ° C.

【0004】特公平7−106290号公報には、白金
族金属とアルカリ土金属酸化物とをフィルタに担持させ
れば、フィルタ上のパティキュレートは、ディーゼルエ
ンジンの通常時の排気ガス温度である約400°Cで連
続的に焼失することが開示されている。
In Japanese Examined Patent Publication No. 7-106290, when a platinum group metal and an alkaline earth metal oxide are supported on a filter, the particulate matter on the filter is about the exhaust gas temperature at a normal time of a diesel engine. It is disclosed that it burns out continuously at 400 ° C.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
フィルタを使用しても、常に排気ガス温度が400°C
程度になっているとは限らず、また、運転状態によって
はディーゼルエンジンから多量のパティキュレートが放
出されることもあり、各時間で焼失できなかったパティ
キュレートがフィルタ上に徐々に堆積することがある。
However, even if the above-mentioned filter is used, the exhaust gas temperature is always 400 ° C.
However, the diesel engine may release a large amount of particulates depending on the operating conditions, and particulates that could not be burned off may gradually accumulate on the filter at each time. is there.

【0006】このフィルタにおいて、ある程度パティキ
ュレートが堆積すると、パティキュレート焼失能力が極
端に低下するために、もはや自身でフィルタを再生する
ことはできない。このように、この種のフィルタを単に
機関排気系に配置しただけでは、比較的早期に目詰まり
が発生することがある。
When a certain amount of particulates are accumulated in this filter, the ability of burning out particulates is extremely lowered, and the filter can no longer be regenerated by itself. As described above, if the filter of this type is simply arranged in the engine exhaust system, clogging may occur relatively early.

【0007】従って、本発明の目的は、電気ヒータによ
って多大な電力を消費することなく、パティキュレート
フィルタにおける捕集パティキュレートによる目詰まり
を防止することができる内燃機関の排気浄化装置を提供
することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine which can prevent clogging due to trapped particulates in a particulate filter without consuming a large amount of electric power by an electric heater. Is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による請求項1に
記載の内燃機関の排気浄化装置は、機関排気系に配置さ
れたパティキュレートフィルタと、前記パティキュレー
トフィルタを加熱するための電気ヒータと、前記パティ
キュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転
するための逆転手段とを具備し、前記パティキュレート
フィルタは、パティキュレートを捕集するための捕集壁
を有し、前記捕集壁には活性酸素放出剤が担持され、前
記捕集壁は、第一捕集面と第二捕集面とを有し、前記逆
転手段によって前記パティキュレートフィルタの排気上
流側と排気下流側とが逆転されることにより、パティキ
ュレートを捕集するために前記捕集壁の前記第一捕集面
と前記第二捕集面とが交互に使用され、前記パティキュ
レートフィルタは、前記活性酸素放出剤によって前記パ
ティキュレートフィルタの温度に応じた酸化除去可能微
粒子量を有し、現在の機関燃焼室からの排出微粒子量が
現在の前記酸化除去可能微粒子量を上回ることとなる時
には、前記電気ヒータを作動することを特徴とする。
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention includes a particulate filter arranged in an engine exhaust system, and an electric heater for heating the particulate filter. And a reversing means for reversing the exhaust gas upstream side and the exhaust gas downstream side of the particulate filter, wherein the particulate filter has a collection wall for collecting the particulates, An active oxygen-releasing agent is carried on the wall, the collection wall has a first collection surface and a second collection surface, and the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter by the reversing means. There by being reversed, the said first collecting surface of the collecting wall and said second trapping surface are used alternately to trap particulate matter, said Patikyu
The rate filter uses the active oxygen-releasing agent to remove the powder.
Oxygen can be removed depending on the temperature of the particulate filter.
It has a particle amount, and the current amount of fine particles emitted from the engine combustion chamber
When the current amount of fine particles that can be removed by oxidation will be exceeded
In addition, the electric heater is operated .

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】また、本発明による請求項に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、機関排気系に配置されたパティ
キュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタ
を加熱するための電気ヒータと、前記パティキュレート
フィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転するための
逆転手段とを具備し、前記パティキュレートフィルタ
は、パティキュレートを捕集するための捕集壁を有し、
前記捕集壁には活性酸素放出剤が担持され、前記捕集壁
は、第一捕集面と第二捕集面とを有し、前記逆転手段に
よって前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排
気下流側とが逆転されることにより、パティキュレート
を捕集するために前記捕集壁の前記第一捕集面と前記第
二捕集面とが交互に使用され、前記パティキュレートフ
ィルタは、前記活性酸素放出剤によって前記パティキュ
レートフィルタの温度に応じた酸化除去可能微粒子量を
有し、現在の排気ガス状態が現在必要な酸化除去可能微
粒子量を下回らせることとなる時には、前記電気ヒータ
を作動することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which is a patty arranged in an engine exhaust system.
A particulate filter and the particulate filter
And an electric heater for heating the
To reverse the exhaust upstream side and exhaust downstream side of the filter
And a reversing means, the particulate filter
Has a collection wall for collecting particulates,
The collecting wall carries an active oxygen releasing agent, and the collecting wall
Has a first collecting surface and a second collecting surface, and
Therefore, the exhaust gas upstream side of the particulate filter and the exhaust gas
By reversing the air downstream side, the particulates
To collect the first collection surface and the first collection surface of the collection wall.
The two collection surfaces are alternately used, and the particulate filter has an amount of fine particles that can be removed by oxidation according to the temperature of the particulate filter by the active oxygen releasing agent, and the current exhaust gas state is currently required. When the amount of fine particles that can be removed by oxidation is to be reduced, the electric heater is operated.

【0012】また、本発明による請求項に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項1又は2に記載の内燃機
関の排気浄化装置において、前記パティキュレートフィ
ルタを排気ガスがバイパスすることを可能とするバイパ
ス手段を前記逆転手段と一体又は別体に具備し、前記電
気ヒータを作動させる時には、前記バイパス手段によっ
て排気ガスの少なくとも一部をバイパスさせることを特
徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect , wherein the exhaust gas bypasses the particulate filter. It is characterized in that the enabling bypass means is provided integrally with or separately from the reversing means, and at the time of operating the electric heater, at least a part of the exhaust gas is bypassed by the bypass means.

【0013】また、本発明による請求項に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記バイパス手段によってバイパ
スさせる排気ガス量を調節することにより、前記電気ヒ
ータによって加熱される前記パティキュレートフィルタ
の温度を制御することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect , wherein the bypass means adjusts the amount of exhaust gas to be bypassed. The temperature of the particulate filter heated by the electric heater is controlled.

【0014】また、本発明による請求項に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項1又は2に記載の内燃機
関の排気浄化装置において、前記パティキュレートフィ
ルタに担持された酸化触媒へ還元剤を供給するための還
元剤供給装置を具備することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect is reduced to an oxidation catalyst carried on the particulate filter. It is characterized by comprising a reducing agent supply device for supplying the agent.

【0015】また、本発明による請求項に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記電気ヒータを作動させて前記
パティキュレートフィルタの温度が設定温度以上となっ
た時に、前記還元剤供給装置によって前記酸化触媒へ還
元剤が供給されることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the fifth aspect , wherein the electric heater is operated to control the temperature of the particulate filter. The reducing agent is supplied to the oxidation catalyst by the reducing agent supply device when the temperature exceeds a preset temperature.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による排気浄化装
置を備える4ストロークディーゼルエンジンの概略縦断
面図を示しており、図2は図1のディーゼルエンジンの
燃焼室の拡大縦断面図であり、図3は図1のディーゼル
エンジンのシリンダヘッドの底面図である。図1から図
3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、5aはピスト
ン4の頂面上に形成されたキャビティ、5はキャビティ
5a内に形成された燃焼室、6は電気制御式燃料噴射
弁、7は一対の吸気弁、8は吸気ポート、9は一対の排
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を介してエアク
リーナ14に連結される。吸気ダクト13内には電気モ
ータ15により駆動されるスロットル弁16が配置され
る。一方、排気ポート10は排気マニホルド17へ接続
される。
1 is a schematic vertical sectional view of a four-stroke diesel engine equipped with an exhaust emission control device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of a combustion chamber of the diesel engine of FIG. 3 is a bottom view of the cylinder head of the diesel engine of FIG. 1 to 3, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5a is a cavity formed on the top surface of the piston 4, and 5 is formed in the cavity 5a. A combustion chamber, 6 an electrically controlled fuel injection valve, 7 a pair of intake valves, 8 an intake port, 9 a pair of exhaust valves, and 10 an exhaust port. 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 an air cleaner 14 via an intake duct 13. A throttle valve 16 driven by an electric motor 15 is arranged in the intake duct 13. On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust manifold 17.

【0017】図1に示されるように排気マニホルド17
内には空燃比センサ21が配置される。排気マニホルド
17とサージタンク12とはEGR通路22を介して互
いに連結され、EGR通路22内には電気制御式EGR
制御弁23が配置される。また、EGR通路22周りに
はEGR通路22内を流れるEGRガスを冷却するため
の冷却装置24が配置される。図1に示される実施例で
は機関冷却水が冷却装置24内に導びかれ、機関冷却水
によってEGRガスが冷却される。
As shown in FIG. 1, the exhaust manifold 17
An air-fuel ratio sensor 21 is arranged inside. The exhaust manifold 17 and the surge tank 12 are connected to each other via an EGR passage 22, and an electric control type EGR is provided in the EGR passage 22.
A control valve 23 is arranged. A cooling device 24 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 22 is arranged around the EGR passage 22. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 24, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water.

【0018】一方、各燃料噴射弁6は燃料供給管25を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール26に連結
される。このコモンレール26内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ27から燃料が供給され、コモンレ
ール26内に供給された燃料は各燃料供給管25を介し
て燃料噴射弁6に供給される。コモンレール26にはコ
モンレール26内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ28が取付けられ、燃料圧センサ28の出力信号に基
づいてコモンレール26内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ27の吐出量が制御される。
On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 26, via a fuel supply pipe 25. Fuel is supplied into the common rail 26 from an electrically controlled variable fuel discharge fuel pump 27, and the fuel supplied into the common rail 26 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 25. A fuel pressure sensor 28 for detecting the fuel pressure in the common rail 26 is attached to the common rail 26, and the fuel pump 27 so that the fuel pressure in the common rail 26 becomes a target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 28. Is controlled.

【0019】30は電子制御ユニットであり、空燃比セ
ンサ21の出力信号と、燃料圧センサ28の出力信号と
が入力される。また、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、電子制御ユニット30に
は、負荷センサ41の出力信号も入力され、さらに、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の出力信号も入力され
る。こうして、電子制御ユニット30は、各種信号に基
づき、燃料噴射弁6、電気モータ15、EGR制御弁2
3、及び、燃料ポンプ27を作動する。
An electronic control unit 30 receives the output signal of the air-fuel ratio sensor 21 and the output signal of the fuel pressure sensor 28. Further, a load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, an output signal of the load sensor 41 is also input to the electronic control unit 30, and a crankshaft is further provided. For example, the output signal of the crank angle sensor 42, which generates an output pulse each time it rotates by 30 °, is also input. In this way, the electronic control unit 30 is based on various signals, the fuel injection valve 6, the electric motor 15, the EGR control valve 2
3 and the fuel pump 27 is operated.

【0020】図2および図3に示されるように本発明に
よる実施例では燃料噴射弁6が6個のノズル口を有する
ホールノズルからなり、燃料噴射弁6のノズル口からは
水平面に対しやや下向きに等角度間隔でもって燃料Fが
噴射される。図3に示されるように6個の燃料噴霧Fの
うちの2個の燃料噴霧Fは各排気弁9の弁体の下側面に
沿って飛散する。図2および図3は圧縮行程末期に燃料
噴射が行われたときを示している。このときには燃料噴
霧Fはキャビティ5aの内周面に向けて進み、次いで着
火燃焼せしめられる。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the embodiment according to the present invention, the fuel injection valve 6 comprises a hole nozzle having six nozzle openings, and the nozzle opening of the fuel injection valve 6 faces slightly downward with respect to the horizontal plane. Fuel F is injected at equal angular intervals. As shown in FIG. 3, two of the six fuel sprays F are scattered along the lower side surface of the valve body of each exhaust valve 9. 2 and 3 show the case where fuel injection is performed at the end of the compression stroke. At this time, the fuel spray F advances toward the inner peripheral surface of the cavity 5a and is then ignited and burned.

【0021】図4は排気行程中において排気弁9のリフ
ト量が最大のときに燃料噴射弁6から追加の燃料が噴射
された場合を示している。即ち、図5に示されるように
圧縮上死点付近において主噴射Qmが行われ、次いで排
気行程の中ほどで追加の燃料Qaが噴射された場合を示
している。この場合、排気弁9の弁体方向に進む燃料噴
霧Fは排気弁9のかさ部背面と排気ポート10間に向か
う。即ち、云い換えると燃料噴射弁6の6個のノズル口
のうちの2個のノズル口は、排気弁9が開弁していると
き追加の燃料Qaの噴射が行われると燃料噴霧Fが排気
弁9のかさ部背面と排気ポート10間に向かうように形
成されている。なお、図4に示す実施例ではこのとき燃
料噴霧Fが排気弁9のかさ部背面に衝突し、排気弁9の
かさ部背面に衝突した燃料噴霧Fは排気弁9のかさ部背
面上において反射し、排気ポート10内に向かう。
FIG. 4 shows a case where additional fuel is injected from the fuel injection valve 6 when the lift amount of the exhaust valve 9 is maximum during the exhaust stroke. That is, as shown in FIG. 5, the main injection Qm is performed near the compression top dead center, and then the additional fuel Qa is injected in the middle of the exhaust stroke. In this case, the fuel spray F advancing in the valve body direction of the exhaust valve 9 goes between the rear surface of the cap portion of the exhaust valve 9 and the exhaust port 10. In other words, in other words, two of the six nozzle openings of the fuel injection valve 6 discharge the fuel spray F when the additional fuel Qa is injected when the exhaust valve 9 is open. It is formed so as to face between the rear surface of the bulb portion of the valve 9 and the exhaust port 10. In the embodiment shown in FIG. 4, at this time, the fuel spray F collides with the rear surface of the bulge portion of the exhaust valve 9, and the fuel spray F that collides with the rear surface of the bulge portion of the exhaust valve 9 is reflected on the rear surface of the bulge portion of the exhaust valve 9. Then, it goes into the exhaust port 10.

【0022】なお通常は追加の燃料Qaは噴射されず、
主噴射Qmのみが行われる。図6は機関低負荷運転時に
おいてスロットル弁16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6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、C
O、NOx の排出量の変化を示す実験例を表している。
図6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EGR率が大きくなり、理論空燃比(≒1
4.6)以下のときにはEGR率は65パーセント以上
となっている。
Normally, the additional fuel Qa is not injected,
Only the main injection Qm is performed. FIG. 6 shows changes in the output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 6) is changed by changing the opening degree of the throttle valve 16 and the EGR rate during engine low load operation, and smoke, HC , C
An example of an experiment showing changes in the amounts of O and NO x emissions is shown.
As can be seen from FIG. 6, in this experimental example, the EGR rate increases as the air-fuel ratio A / F decreases, and the theoretical air-fuel ratio (≈1
When it is 4.6) or less, the EGR rate is 65% or more.

【0023】図6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EGR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EGR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N
x の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC及
びCOの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 6, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the EGR rate becomes around 40%, and when the air-fuel ratio A / F reaches about 30, smoke is generated. The amount of generation begins to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is made smaller, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke sharply decreases this time, the EGR rate 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 slightly decreases, and N
The amount of O x generated is considerably low. On the other hand, at this time, the amounts of HC and CO generated start to increase.

【0024】図7(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7(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7(A)と図7(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7(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図7
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 7 (A) shows the change in 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. 7 (B) shows the air-fuel ratio A / F. It shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when F is around 18 and the amount of smoke generated is almost zero. As can be seen by comparing FIG. 7 (A) and FIG. 7 (B), in the case of FIG. 7 (B) where the amount of smoke generated is almost zero, the amount of smoke generated is large.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【0025】図6および図7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1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図6
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
x 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7からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図7(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。
From the experimental results shown in FIGS. 6 and 7, the following can be said. That is, first of all, the air-fuel ratio A / F is 1
When the amount of smoke generated is 5.0 or less and the amount of smoke is almost zero, FIG.
As shown in (3), the amount of NO x generated is considerably reduced. N
The decrease in the amount of generated O x means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased, and therefore, when the soot is hardly generated, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased. I can say. The same can be said from FIG. 7. That is, the combustion pressure is low in the state shown in FIG. 7 (B) in which almost no soot is generated.
The combustion temperature inside is low.

【0026】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6に示されるようにHCおよびCO
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8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8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6に示される如くHCおよびCO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。
Secondly, when the amount of smoke produced, that is, the amount of soot produced, becomes almost zero, as shown in FIG. 6, HC and CO
Emissions will 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. 8 are thermally decomposed to form soot precursors when the temperature is raised in a state of oxygen deficiency, and then mainly soot is formed. Soot consisting of a solid with carbon atoms gathered is produced. In this case, the actual soot formation process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. After that, it will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of soot generated becomes almost zero, the amounts of HC and CO emissions increase as shown in FIG. 6, but at this time, HC is a soot precursor or a hydrocarbon in the state before it. .

【0027】図6および図7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
下になると煤が生成されることが判明したのである。
Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 6 and 7, 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 and the gas around it in the combustion chamber 5 is below a certain temperature, the soot growth process stops halfway, that is, the soot is generated. It was found that soot was not generated at all and soot was generated when the temperature of the fuel in the combustion chamber 5 and its surroundings fell below a certain temperature.

【0028】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や圧縮比等の種
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, the air-fuel ratio and the compression ratio. It cannot be said how many times it changes, but this certain temperature has a deep relationship with the amount of NO x produced, and therefore this certain temperature is defined to some extent from the amount of NO x produced. be able to. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel during combustion and the gas around it decreases, and the amount of NO x generated decreases. At this time, soot is hardly generated when the amount of NO x generated is about 10 p.pm or less. Therefore, the above certain temperature is NO
It is almost the same as the temperature when the amount of x generation is around 10 p.pm or less.

【0029】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、NOx の発
生量を低減すると共に炭化水素を煤の前駆体又はその前
の状態で燃焼室5から排出させることは排気ガスの浄化
に極めて有効である。
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. Thus, reducing the amount of NO x generated and discharging hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the state of precursor of soot or in the state before it is extremely effective for purification of exhaust gas.

【0030】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。
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.

【0031】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。
That is, if only air exists 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.

【0032】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.

【0033】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
は強力となり、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 generated, 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. 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.

【0034】図9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9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9
0°C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。
FIG. 9 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, the curve A in FIG. 9 strongly cools the EGR gas to bring the EGR gas temperature to about 9
The curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and the curve C shows the case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0035】図9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9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。
As shown by the curve A in FIG. 9, 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. Almost no soot is generated if the percentage is exceeded. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 9, 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.

【0036】また、図9の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5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9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。
Further, as shown by the curve C in FIG. 9, EG
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate is 5
The soot generation amount peaks near 5%, and in this case, if the EGR rate is set to approximately 70% or more, soot is hardly generated. Note that FIG. 9 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high. When the engine load decreases, the EGR rate at which the amount of soot generated reaches a peak slightly decreases, and soot hardly occurs. 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.

【0037】図10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10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
ており、Z1は低負荷運転領域を示している。
FIG. 10 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 addition, in FIG. 10, 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. In addition, the horizontal axis represents the required load, and Z1 represents the low load operation region.

【0038】図10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10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10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10に示す実施
例では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10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10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。
Referring to FIG. 10, the ratio of air, that is, the amount of air in the mixed gas, shows the amount of air required to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 10, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the theoretical air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 10, 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. Minimum required EGR
The amount of gas is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more in terms of EGR rate, and is 70% or more in the embodiment shown in FIG. That is, the total amount of intake gas drawn into the combustion chamber 5 is shown by the solid line X in FIG.
When the ratio of the air amount to the EGR gas amount of the total intake gas amount X is set to the ratio shown in FIG. 10, the temperature of the fuel and the gas around it becomes lower than the temperature at which soot is generated. Soot will not occur at all. Further, the NO x generation amount at this time is around 10 p.pm or less, so that the NO x generation amount is extremely small.

【0039】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10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。
When the fuel injection amount 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 the EGR gas is used. The amount of absorption must be increased. Therefore, as shown in FIG. 10, 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.

【0040】一方、図10の負荷領域Z2では煤の発生
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Xが吸入しうる全吸
入ガス量Yを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Xを燃焼室5内に供
給するにはEGRガスおよび吸入空気の双方、或いはE
GRガスを過給又は加圧する必要がある。EGRガス等
を過給又は加圧しない場合には負荷領域Z2では全吸入
ガス量Xは吸入しうる全吸入ガス量Yに一致する。従っ
てこの場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干
減少させてEGRガス量を増大すると共に空燃比がリッ
チのもとで燃料を燃焼せしめることになる。
On the other hand, in the load region Z2 of FIG. 10, the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot exceeds the total intake gas amount Y that can be inhaled. Therefore, in this case, in order to supply the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot into the combustion chamber 5, both the EGR gas and the intake air, or E
It is necessary to supercharge or pressurize the GR gas. When the EGR gas or the like is not supercharged or pressurized, the total intake gas amount X matches the total intakeable gas amount Y in the load region Z2. Therefore, in this case, in order to prevent the generation of soot, the air amount is slightly decreased to increase the EGR gas amount and the fuel is burned under the rich air-fuel ratio.

【0041】前述したように図10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図10に示され
る低負荷運転領域Z1において空気量を図10に示され
る空気量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにして
も煤の発生を阻止しつつNO x の発生量を10p.p.m 前
後又はそれ以下にすることができ、また図10に示され
る低負荷領域Z1において空気量を図10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。
As described above, FIG. 10 shows that the fuel is stoichiometric.
Fig. 10 shows the case of combustion under
FIG. 10 shows the air flow rate in the low load operating range Z1.
Less than the amount of air
NO while preventing the generation of soot x10p.p.m before
Can be later or less and is also shown in FIG.
In the low load area Z1
Even if it is larger than the air volume, that is, the average value of the air-fuel ratio from 17
Even if it is lean, NO while preventing the generation of sootxFrom
The yield can be around 10p.p.m or less
It

【0042】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。
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 soot is generated. There is no. Further, at this time, a very small amount of NO x 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, NO x
Also produces only a very small amount.

【0043】このように、機関低負荷運転領域Z1では
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。
Thus, in the engine low load operation region Z1, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. Therefore, the amount of NO x 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.

【0044】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少な
い比較的機関負荷が低いときに限られる。従って本発明
による実施例では機関負荷が比較的低いときには燃焼時
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一燃焼、即ち低温燃
焼を行うようにし、機関負荷が比較的高いときには第二
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、ここで第一燃焼、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最大と
なる最悪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、第二燃
焼、即ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生
量が最大となる最悪不活性ガス量よりも燃焼室内の不活
性ガス量が少な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 calorific value due to combustion is relatively low and the engine load is relatively low. To be Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine load is relatively low, 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 first combustion, that is, low temperature combustion is performed. When the engine load is relatively high, the second combustion, that is, the combustion that is more commonly performed than the conventional one is performed. It should be noted that here, the first combustion, that is, the low temperature combustion, as is clear from the above description, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the worst amount of inert gas in which the amount of soot is maximized, and soot is almost generated. Second combustion, that is, combustion that is more commonly performed than before, is combustion that has less inert gas in the combustion chamber than the worst inert gas that produces maximum soot. Say

【0045】図11は第一燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第二燃焼、即ち従来の燃焼方法
による燃焼が行われる第2の燃焼領域IIとを示してい
る。なお、図11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11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。
FIG. 11 shows a first operating region I in which the first combustion, that is, low temperature combustion is performed, and a second combustion region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 11, the vertical axis L indicates the accelerator pedal 40.
Represents the amount of depression, that is, the required load, and the horizontal axis N represents the engine speed. Further, in FIG. 11, X (N) indicates the 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. A second boundary with region II is shown. First operating area I
Determination of the operating range from the second operating range II to the second operating range II is performed based on the first boundary X (N), and the change of the operating range from the second operating range II to the first operating range I is determined. It is performed based on the second boundary Y (N).

【0046】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。
That is, the operating condition of the engine is the first operating region I.
If the required load L exceeds the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N during low temperature combustion, it is determined that the operating region has moved to the second operating region II. Combustion is performed by a 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.

【0047】図12は空燃比センサ21の出力を示して
いる。図12に示されるように空燃比センサ21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21の出力電流Iから空燃比を知ることができ
る。次に図13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。
FIG. 12 shows the output of the air-fuel ratio sensor 21. As shown in FIG. 12, the output current I of the air-fuel ratio sensor 21 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 21. Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG.

【0048】図13は要求負荷Lに対するスロットル弁
16の開度、EGR制御弁23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13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16の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全
閉近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、EGR
制御弁23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1
3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。
FIG. 13 shows the opening of the throttle valve 16, the opening of the EGR control valve 23, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount with respect to the required load L. As shown in FIG. 13, in the first operating region I where the required load L is low, the opening degree of the throttle valve 16 is gradually increased from near full close to half open as the required load L increases, and the EGR
The opening degree of the control valve 23 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Also, FIG.
In the example shown in FIG. 3, the EGR rate is set to approximately 70% in the first operating region I, and the air-fuel ratio is set to a slightly lean lean air-fuel ratio.

【0049】言い換えると第1の運転領域IではEGR
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16の
開度およびEGR制御弁23の開度が制御される。な
お、このとき空燃比は空燃比センサ21の出力信号に基
づいてEGR制御弁23の開度を補正することによって
目標リーン空燃比に制御される。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。
In other words, in the first operating region I, EGR
The opening of the throttle valve 16 and the opening of the EGR control valve 23 are controlled so that the ratio becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a lean air-fuel ratio. At this time, the air-fuel ratio is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening degree of the EGR control valve 23 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 21. 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.

【0050】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁16は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁
23も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁1
6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、アイドリン
グ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16が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the throttle valve 16 is closed close to the fully closed state, and at this time, the EGR control valve 23 is also closed close to the fully closed state. Throttle valve 1
When the valve 6 is closed to close to the fully closed state, the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low, so that the compression pressure becomes small. When the compression pressure becomes small, the compression work by the piston 4 becomes small, so that the vibration of the engine body 1 becomes small. That is, in idling operation, the throttle valve 16 is closed to close to the fully closed state in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0051】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16の開
度が半開状態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13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9)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。
On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I
When changing from the second operating region II to the second operating region II, the opening degree of the throttle valve 16 is increased stepwise from the half open state to the full open direction. At this time, in the example shown in FIG. 13, the EGR rate is almost 70.
The air-fuel ratio is increased stepwise from a percentage to 40% or less. That is, since the EGR rate jumps over the EGR rate range (FIG. 9) in which a large amount of smoke is generated, a large amount of smoke is generated when the engine operating region changes from the first operating region I to the second operating region II. There is no.

【0052】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。この燃焼方法では煤およびNOx
若干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って
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に変わると図13に示されるように噴射量がステップ
状に低減せしめられる。
In the second operating region II, the conventional combustion is performed. Although some soot and NO x are generated in this combustion method, the thermal efficiency is higher than that in low temperature combustion, and therefore the engine operating range is from the first operating range I to the second operating range.
When changed to II, the injection amount is reduced stepwise as shown in FIG.

【0053】第2の運転領域IIではスロットル弁16は
一部を除いて全開状態に保持され、EGR制御弁23の
開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さくされる。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。
In the second operating region II, the throttle valve 16 is kept fully open except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 23 is gradually reduced as the required load L increases. 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 set near the compression top dead center TDC.

【0054】図14は第1の運転領域Iにおける空燃比
A/Fを示している。図14において、A/F=15.
5、A/F=16、A/F=17、A/F=18で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が15.5、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14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が低くなるほど空燃比A/Fが
リーンとされる。
FIG. 14 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 14, A / F = 15.
5, each curve shown by A / F = 16, A / F = 17, A / F = 18 has an air-fuel ratio of 15.5, 16, 17, 18 respectively.
And the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 14, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the air-fuel ratio A / F is leaner as the required load L is lower.

【0055】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。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14に示されるように要求負荷Lが低くなるにつれ
て空燃比A/Fが大きくされる。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実施例では要求負荷Lが低くな
るにつれて空燃比A/Fが大きくされる。
That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, as the required load L decreases, low temperature combustion can be performed even if the EGR rate is decreased. When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio becomes large, so that the air-fuel ratio A / F becomes larger as the required load L becomes lower as shown in FIG. The fuel consumption rate increases as the air-fuel ratio A / F increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, the air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases in this embodiment.

【0056】なお、空燃比を図14に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁16の目標開度STが図1
5(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14に示す目標空燃比とするのに
必要なEGR制御弁23の目標開度SEが図15(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。
It should be noted that the target opening degree ST of the throttle valve 16 required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 5 (A), it is pre-stored in the ROM 32 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, and the EGR required to make the air-fuel ratio the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening degree SE of the control valve 23 is shown in FIG.
As shown in (4), it 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.

【0057】図16は第二燃焼、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を示してい
る。なお、図16においてA/F=24、A/F=3
5、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、60を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁1
6の目標開度STが図17(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、空燃比をこの目標空
燃比とするのに必要なEGR制御弁23の目標開度SE
が図17(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. 16 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. Note that in FIG. 16, A / F = 24, A / F = 3
The curves indicated by 5, A / F = 45 and A / F = 60 respectively show the target air-fuel ratios 24, 35, 45 and 60. Throttle valve 1 required to set the air-fuel ratio to this target air-fuel ratio
The target opening degree ST of 6 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. 17 (A), and the air-fuel ratio is set to this target air-fuel ratio. Target opening degree SE of the EGR control valve 23 necessary for
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. 17 (B).

【0058】こうして、本実施例のディーゼルエンジン
では、アクセルペダル40の踏み込み量L及び機関回転
数Nとに基づき、第一燃焼、すなわち、低温燃焼と、第
二燃焼、すなわち、普通の燃焼とが切り換えられ、各燃
焼において、アクセルペダル40の踏み込み量L及び機
関回転数Nとに基づき、図15又は図17に示すマップ
によってスロットル弁16及びEGR弁の開度制御が実
施される。
As described above, in the diesel engine of this embodiment, the first combustion, that is, the low temperature combustion and the second combustion, that is, the normal combustion are performed based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. In each combustion, the opening control of the throttle valve 16 and the EGR valve is performed in each combustion based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N according to the map shown in FIG. 15 or 17.

【0059】図18は排気浄化装置を示す平面図であ
り、図19はその側面図である。本排気浄化装置は、排
気マニホルド17の下流側に排気管18を介して接続さ
れた切換部71と、パティキュレートフィルタ70と、
パティキュレートフィルタ70の一方側と切換部71と
を接続する第一接続部72aと、パティキュレートフィ
ルタ70の他方側と切換部71とを接続する第二接続部
72bと、切換部71の下流側の排気通路73とを具備
している。切換部71は、切換部71内で排気流れを遮
断することを可能とする弁体71aを具備している。弁
体71aの一方の遮断位置において、切換部71内の上
流側が第一接続部72aと連通されると共に切換部71
内の下流側が第二接続部72bと連通され、排気ガス
は、図18に矢印で示すように、パティキュレートフィ
ルタ70の一方側から他方側へ流れる。
FIG. 18 is a plan view showing the exhaust purification system, and FIG. 19 is a side view thereof. The exhaust gas purification device includes a switching unit 71 connected to the downstream side of the exhaust manifold 17 via an exhaust pipe 18, a particulate filter 70,
A first connecting portion 72a connecting one side of the particulate filter 70 and the switching portion 71, a second connecting portion 72b connecting the other side of the particulate filter 70 and the switching portion 71, and a downstream side of the switching portion 71. Exhaust passage 73. The switching unit 71 includes a valve body 71a that allows the exhaust flow to be blocked in the switching unit 71. At one shutoff position of the valve body 71a, the upstream side in the switching unit 71 is communicated with the first connecting unit 72a and the switching unit 71 is connected.
The downstream side of the inside is communicated with the second connecting portion 72b, and the exhaust gas flows from one side of the particulate filter 70 to the other side, as indicated by an arrow in FIG.

【0060】また、図20は、弁体71aの他方の遮断
位置を示している。この遮断位置において、切換部71
内の上流側が第二接続部72bと連通されると共に切換
部71内の下流側が第一接続部72aと連通され、排気
ガスは、図20に矢印で示すように、パティキュレート
フィルタ70の他方側から一方側へ流れる。こうして、
弁体71aを切り換えることによって、パティキュレー
トフィルタ70へ流入する排気ガスの方向を逆転するこ
とができ、すなわち、パティキュレートフィルタ70の
排気上流側と排気下流側とを逆転することが可能とな
る。
FIG. 20 shows the other shut-off position of the valve body 71a. In this cutoff position, the switching unit 71
The upstream side of the inside is communicated with the second connection portion 72b and the downstream side of the switching portion 71 is communicated with the first connection portion 72a, and the exhaust gas is discharged from the other side of the particulate filter 70 as indicated by an arrow in FIG. Flows from one side to the other. Thus
By switching the valve body 71a, the direction of the exhaust gas flowing into the particulate filter 70 can be reversed, that is, the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter 70 can be reversed.

【0061】このように、本排気浄化装置は、非常に簡
単な構成によってパティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側とを逆転することが可能である。また、
パティキュレートフィルタにおいては、排気ガスの流入
を容易にするために、大きな開口面積が必要とされる
が、本排気浄化装置では、車両搭載性を悪化させること
なく、図18及び19に示すように、大きな開口面積を
有するパティキュレートフィルタを使用可能である。
As described above, the present exhaust gas purification apparatus can reverse the exhaust gas upstream side and the exhaust gas downstream side of the particulate filter with a very simple structure. Also,
In the particulate filter, a large opening area is required in order to facilitate the inflow of exhaust gas. However, in the exhaust gas purification device, as shown in FIGS. It is possible to use a particulate filter having a large opening area.

【0062】また、図21は、弁体71aの二つの遮断
位置の間の中間位置を示している。この中間位置におい
ては、切換部71内は遮断されることがなく、排気ガス
は、通過抵抗の高いパティキュレートフィルタ70を通
過することなく、すなわち、図20に矢印で示すよう
に、パティキュレートフィルタ70をバイパスして直接
的に排気通路73へ流れる。弁体71aは、負圧アクチ
ュエータ又はステップモータ等によって、二つの遮断位
置を含む任意の位置に開度制御可能となっている。
Further, FIG. 21 shows an intermediate position between the two shut-off positions of the valve body 71a. At this intermediate position, the inside of the switching unit 71 is not shut off, and the exhaust gas does not pass through the particulate filter 70 having a high passage resistance, that is, as shown by the arrow in FIG. 20, the particulate filter. It bypasses 70 and flows directly to the exhaust passage 73. The opening degree of the valve body 71a can be controlled to an arbitrary position including two shutoff positions by a negative pressure actuator or a step motor.

【0063】本排気浄化装置は、さらに、パティキュレ
ートフィルタ70内に配置された電気ヒータ74と、パ
ティキュレートフィルタ70の両側へ広範囲に燃料のよ
うな還元剤を供給する還元剤供給装置75a,75bと
が設けられている。
The present exhaust gas purifying apparatus further includes an electric heater 74 arranged in the particulate filter 70, and reducing agent supply devices 75a and 75b for supplying a reducing agent such as fuel to both sides of the particulate filter 70 in a wide range. And are provided.

【0064】図22にパティキュレートフィルタ70の
構造を示す。なお、図22において、(A)はパティキ
ュレートフィルタ70の正面図であり、(B)は側面断
面図である。これらの図に示すように、本パティキュレ
ートフィルタ70は、長円正面形状を有し、例えば、コ
ージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム
構造をなすウォールフロー型であり、多数の軸線方向に
延在する隔壁54によって細分された多数の軸線方向空
間を有している。隣接する二つの軸線方向空間におい
て、栓53によって、一方は排気下流側で閉鎖され、他
方は排気上流側で閉鎖される。こうして、隣接する二つ
の軸線方向空間の一方は排気ガスの流入通路50とな
り、他方は流出通路51となり、排気ガスは、図22
(B)に矢印で示すように、必ず隔壁54を通過する。
排気ガス中のパティキュレートは、隔壁54の細孔の大
きさに比較して非常に小さいものであるが、隔壁54の
排気上流側表面上及び隔壁54内の細孔表面上に衝突し
て捕集される。こうして、各隔壁54は、パティキュレ
ートを捕集する捕集壁として機能する。本パティキュレ
ートフィルタ70において、捕集されたパティキュレー
トを酸化除去するために、隔壁54の両側表面上、及
び、好ましくは隔壁54内の細孔表面上にアルミナ等を
使用して以下に説明する活性酸素放出剤と貴金属触媒と
が担持されている。前述したように、本パティキュレー
トフィルタ70には電気ヒータが配置されている。この
電気ヒータは、図19に示すように、隔壁54内を通り
矩形波状に配置されているために、排気ガスがパティキ
ュレートフィルタを通過する際の妨げとはならない。
FIG. 22 shows the structure of the particulate filter 70. 22, (A) is a front view of the particulate filter 70, and (B) is a side sectional view. As shown in these drawings, the present particulate filter 70 has an oblong front shape and is of a wall-flow type having a honeycomb structure formed of a porous material such as cordierite, and has a large number of axis lines. It has a number of axial spaces subdivided by partitions 54 extending in the direction. In the two adjacent axial spaces, one is closed on the exhaust downstream side and the other is closed on the exhaust upstream side by the plug 53. Thus, one of the two adjoining axial spaces serves as the exhaust gas inflow passage 50 and the other serves as the outflow passage 51, and the exhaust gas flows as shown in FIG.
As shown by the arrow in (B), it always passes through the partition wall 54.
Although the particulates in the exhaust gas are very small compared with the size of the pores of the partition wall 54, they are collided and caught on the exhaust gas upstream side surface of the partition wall 54 and the pore surface in the partition wall 54. Gathered. In this way, each partition wall 54 functions as a collection wall that collects particulates. In the present particulate filter 70, in order to oxidize and remove the collected particulates, alumina or the like is used on both side surfaces of the partition wall 54 and preferably on the pore surface in the partition wall 54, which will be described below. An active oxygen releasing agent and a noble metal catalyst are supported. As described above, an electric heater is arranged in the present particulate filter 70. As shown in FIG. 19, this electric heater does not obstruct the passage of the exhaust gas through the particulate filter because it is arranged in a rectangular wave shape through the partition wall 54.

【0065】活性酸素放出剤とは、活性酸素を放出する
ことによってパティキュレートの酸化を促進するもので
あり、好ましくは、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ものである。
The active oxygen releasing agent is one that promotes the oxidation of particulates by releasing active oxygen, and preferably, when excess oxygen is present in the surroundings, it takes in oxygen and retains it, and When the oxygen concentration decreases, the retained oxygen is released in the form of active oxygen.

【0066】この貴金属触媒としては、通常、白金Pt
が用いられており、活性酸素放出剤としてカリウムK、
ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCs、ルビジ
ウムRbのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシ
ウムCa、ストロンチウムSrのようなアルカリ土類金
属、ランタンLa、イットリウムYのような希土類、お
よび遷移金属から選ばれた少くとも一つが用いられてい
る。
This precious metal catalyst is usually platinum Pt.
Is used, and potassium K is used as an active oxygen releasing agent.
It is selected from sodium Na, lithium Li, cesium Cs, alkali metals such as rubidium Rb, barium Ba, calcium Ca, alkaline earth metals such as strontium Sr, lanthanum La, rare earths such as yttrium Y, and transition metals. At least one is used.

【0067】なお、この場合、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, as the active oxygen releasing agent, 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,
It is preferable to use strontium Sr.

【0068】次に、このような活性酸素放出剤を担持す
るパティキュレートフィルタによって、捕集されたパテ
ィキュレートがどのように酸化除去されるかについて、
白金PtおよびカリウムKの場合を例にとって説明す
る。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パティキュレート除去
作用が行われる。
Next, as to how the collected particulates are oxidized and removed by the particulate filter carrying the active oxygen releasing agent,
The case of platinum Pt and potassium K will be described as an example. Similar noble metals, alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, and transition metals can be used to perform the same particulate removing action.

【0069】ディーゼルエンジンでは通常空気過剰のも
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、吸気通路および燃焼室内に供給され
た空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称すると、こ
の空燃比はリーンとなっている。また、燃焼室内ではN
O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およびSO2 を含んだ排気ガスがパティキュレート
フィルタ70の排気上流側へ流入することになる。
Diesel engines normally burn under excess air, so the exhaust gas contains a large amount of excess air. That is, when the ratio of the air supplied to the intake passage and the combustion chamber to the fuel is called the air-fuel ratio of the exhaust gas, this air-fuel ratio is lean. In the combustion chamber, N
Since O is generated, NO is contained in the exhaust gas.
Further, the fuel contains sulfur S, and this sulfur S reacts with oxygen in the combustion chamber to become SO 2 . Therefore, the exhaust gas contains SO 2 . Therefore excess oxygen,
The exhaust gas containing NO and SO 2 will flow into the exhaust gas upstream side of the particulate filter 70.

【0070】図23(A)および(B)はパティキュレ
ートフィルタ70における排気ガス接触面の拡大図を模
式的に表わしている。なお、図23(A)および(B)
において60は白金Ptの粒子を示しており、61はカ
リウムKを含んでいる活性酸素放出剤を示している。
23A and 23B schematically show enlarged views of the exhaust gas contact surface of the particulate filter 70. 23 (A) and (B)
In the above, 60 indicates particles of platinum Pt, and 61 indicates an active oxygen releasing agent containing potassium K.

【0071】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
ィルタの排ガス接触面内に接触すると、図23(A)に
示されるようにこれら酸素O2 がO2 - 又はO2-の形で
白金Ptの表面に付着する。一方、排気ガス中のNOは
白金Ptの表面上でO2 - 又はO2-と反応し、NO2
なる(2NO+O2 →2NO2 )。次いで生成されたN
2 の一部は白金Pt上で酸化されつつ活性酸素放出剤
61内に吸収され、カリウムKと結合しながら図23
(A)に示されるように硝酸イオンNO3 - の形で活性
酸素放出剤61内に拡散し、硝酸カリウムKNO3 を生
成する。このようにして、本実施例では、排気ガスに含
まれる有害なNOx をパティキュレートフィルタ20に
吸収し、大気中への放出量を大幅に減少させることがで
きる。
As described above, since a large amount of excess oxygen is contained in the exhaust gas, when the exhaust gas comes into contact with the exhaust gas contact surface of the particulate filter, the oxygen O 2 as shown in FIG. 2 attaches to the surface of platinum Pt in the form of O 2 or O 2− . On the other hand, NO in the exhaust gas reacts with O 2 or O 2 on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Then generated N
23. Part of O 2 is absorbed on the active oxygen release agent 61 while being oxidized on platinum Pt, and is bonded to potassium K.
As shown in (A), nitrate ion NO 3 diffuses into the active oxygen release agent 61 to form potassium nitrate KNO 3 . In this way, in this embodiment, harmful NO x contained in the exhaust gas can be absorbed by the particulate filter 20 and the amount released into the atmosphere can be greatly reduced.

【0072】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P
tの表面に付着しており、排気ガス中のSO2 は白金P
tの表面でO2 - 又はO2-と反応してSO3 となる。次
いで生成されたSO3 の一部は白金Pt上で更に酸化さ
れつつ活性酸素放出剤61内に吸収され、カリウムKと
結合しながら硫酸イオンSO4 2- の形で活性酸素放出剤
61内に拡散し、硫酸カリウムK2 SO4 を生成する。
このようにして活性酸素放出触媒61内には硝酸カリウ
ムKNO3 および硫酸カリウムK2 SO 4 が生成され
る。
On the other hand, as described above, the exhaust gas contains SO.
2Also included, this SO2The same mechanism as NO
The oxygen is absorbed in the active oxygen release agent 61. That is,
As described above, oxygen O2Is O2 -Or O2-In the form of platinum P
attached to the surface of t and SO in exhaust gas2Is platinum P
O on the surface of t2 -Or O2-Reacts with SO3Becomes Next
SO generated by3Is partially oxidized on platinum Pt.
While being absorbed into the active oxygen release agent 61, potassium K
Sulfate ion SO while bindingFour 2-Active oxygen releasing agent in the form of
61 diffuses into potassium sulfate K2SOFourTo generate.
In this way, potassium nitrate is contained in the active oxygen release catalyst 61.
Mu KNO3And potassium sulfate K2SO FourIs generated
It

【0073】排気ガス中のパティキュレートは、図23
(B)において62で示されるように、パティキュレー
トフィルタに担持された活性酸素放出剤61の表面上に
付着する。この時、パティキュレート62と活性酸素放
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活性酸素放出剤61内との
間で濃度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤61内の酸
素がパティキュレート62と活性酸素放出剤61との接
触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素放
出剤61内に形成されている硝酸カリウムKNO3 がカ
リウムKと酸素OとNOとに分解され、酸素Oがパティ
キュレート62と活性酸素放出剤61との接触面に向か
い、NOが活性酸素放出剤61から外部に放出される。
外部に放出されたNOは下流側の白金Pt上において酸
化され、再び活性酸素放出剤61内に吸収される。
The particulates in the exhaust gas are shown in FIG.
As shown by 62 in (B), it adheres on the surface of the active oxygen release agent 61 carried by the particulate filter. At this time, the oxygen concentration decreases at the contact surface between the particulate 62 and the active oxygen release agent 61. When the oxygen concentration decreases, a difference in concentration occurs between the active oxygen release agent 61 and the active oxygen release agent 61 having a high oxygen concentration, so that the oxygen in the active oxygen release agent 61 is transferred to the contact surface between the particulate 62 and the active oxygen release agent 61. Try to move towards. As a result, potassium nitrate KNO 3 formed in the active oxygen release agent 61 is decomposed into potassium K, oxygen O and NO, and the oxygen O moves toward the contact surface between the particulate 62 and the active oxygen release agent 61, and NO Are released from the active oxygen release agent 61 to the outside.
The NO released to the outside is oxidized on the platinum Pt on the downstream side and is again absorbed in the active oxygen release agent 61.

【0074】一方、このとき活性酸素放出剤61内に形
成されている硫酸カリウムK2 SO 4 もカリウムKと酸
素OとSO2 とに分解され、酸素Oがパティキュレート
62と活性酸素放出剤61との接触面に向かい、SO2
が活性酸素放出剤61から外部に放出される。外部に放
出されたSO2 は下流側の白金Pt上において酸化さ
れ、再び活性酸素放出剤61内に吸収される。但し、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KNO3 に比べて活性酸素を放出し難い。
On the other hand, at this time, the inside of the active oxygen releasing agent 61 is formed.
Potassium sulfate K2SO FourAlso potassium K and acid
Element O and SO2Is decomposed into and oxygen O is particulated
62 toward the contact surface between the active oxygen releasing agent 61 and the SO2
Are released from the active oxygen release agent 61 to the outside. Released outside
SO issued2Is oxidized on the platinum Pt on the downstream side.
And is absorbed again in the active oxygen release agent 61. However, sulfur
Potassium acid K2SOFourNitric acid because it is stabilized
Potassium KNO3It is difficult to release active oxygen compared to.

【0075】一方、パティキュレート62と活性酸素放
出剤61との接触面に向かう酸素Oは硝酸カリウムKN
3 や硫酸カリウムK2 SO4 のような化合物から分解
された酸素である。化合物から分解された酸素Oは高い
エネルギを有しており、極めて高い活性を有する。従っ
てパティキュレート62と活性酸素放出剤61との接触
面に向かう酸素は活性酸素Oとなっている。これら活性
酸素Oがパティキュレート62に接触するとパティキュ
レート62は輝炎を発することなく酸化せしめられる。
On the other hand, oxygen O toward the contact surface between the particulate 62 and the active oxygen release agent 61 is potassium nitrate KN.
Oxygen decomposed from compounds such as O 3 and potassium sulfate K 2 SO 4 . Oxygen O decomposed from the compound has high energy and has extremely high activity. Therefore, oxygen toward the contact surface between the particulate 62 and the active oxygen release agent 61 is active oxygen O. When these active oxygen O comes into contact with the particulates 62, the particulates 62 are oxidized without emitting a bright flame.

【0076】ところで白金Ptおよび活性酸素放出剤6
1はパティキュレートフィルタの温度が高くなるほど活
性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤61が放出
される活性酸素Oの量はパティキュレートフィルタの温
度が高くなるほど増大する。従ってパティキュレートフ
ィルタ上において単位時間当りに輝炎を発することなく
パティキュレートを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の温度が高くなるほど増
大する。
By the way, platinum Pt and active oxygen releasing agent 6
Since No. 1 is activated as the temperature of the particulate filter increases, the amount of active oxygen O released from the active oxygen release agent 61 per unit time increases as the temperature of the particulate filter increases. Therefore, the amount of oxidatively removable fine particles capable of oxidizing and removing the particulates per unit time on the particulate filter without emitting a luminous flame increases as the temperature of the particulate filter increases.

【0077】図24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24において横軸はパティキュレー
トフィルタの温度TFを示している。単位時間当りに燃
焼室から排出されるパティキュレートの量を排出微粒子
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
子量Gよりも少ないとき、即ち図24の領域Iでは燃焼
室から排出された全てのパティキュレートがパティキュ
レートフィルタに捕集されるや否や短時間のうちにパテ
ィキュレートフィルタ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. 24 shows the amount G of oxidizable / removable fine particles that can be oxidized and removed per unit time without emitting a luminous flame. In FIG. 24, the horizontal axis represents the temperature TF of the particulate filter. The amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time is referred to as the amount M of discharged fine particles. When the amount M of discharged fine particles is smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, that is, in the region I of FIG. As soon as all the particulates thus collected are collected by the particulate filter, they are oxidized and removed in the particulate filter in a short time without emitting a bright flame.

【0078】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24の領域IIでは
全てのパティキュレートを酸化するには活性酸素量が不
足している。図25(A)〜(C)はこのような場合の
パティキュレートの酸化の様子を示している。
On the other hand, when the amount M of discharged particles is larger than the amount G of particles that can be removed by oxidation, that is, in the region II of FIG. 24, the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the particulates. FIGS. 25 (A) to 25 (C) show the state of oxidation of particulates in such a case.

【0079】即ち、全てのパティキュレートを酸化する
には活性酸素量が不足している場合には図25(A)に
示すようにパティキュレート62が活性酸素放出剤61
上に付着するとパティキュレート62の一部のみが酸化
され、十分に酸化されなかったパティキュレート部分が
パティキュレートフィルタの排気上流側面上に残留す
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パティキュレート部分が
排気上流面上に残留し、その結果図25(B)に示され
るようにパティキュレートフィルタの排気上流面が残留
パティキュレート部分63によって覆われるようにな
る。
That is, when the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the particulates, the particulate 62 is converted into the active oxygen releasing agent 61 as shown in FIG.
When it adheres to the upper part, only a part of the particulate 62 is oxidized, and the insufficiently oxidized particulate part remains on the exhaust gas upstream side surface of the particulate filter. Next, if the state in which the amount of active oxygen is insufficient continues, the particulates that have not been oxidized one after another remain on the upstream surface of the exhaust gas, and as a result, as shown in FIG. The exhaust gas upstream surface is covered by the residual particulate portion 63.

【0080】このような残留パティキュレート部分63
は、次第に酸化され難いカーボン質に変質し、また、排
気上流面が残留パティキュレート部分63によって覆わ
れると白金PtによるNO,SO2 の酸化作用および活
性酸素放出剤61による活性酸素の放出作用が抑制され
る。それにより、時間を掛ければ徐々に残留パティキュ
レート部分63を酸化させることができるが、図25
(C)に示されるように残留パティキュレート部分63
の上に別のパティキュレート64が次から次へと堆積し
て、即ち、パティキュレートが積層状に堆積すると、こ
れらパティキュレートは、白金Ptや活性酸素放出剤か
ら距離を隔てているために、例え酸化され易いパティキ
ュレートであっても活性酸素によって酸化されることは
ない。従ってこのパティキュレート64上に更に別のパ
ティキュレート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上にはパティキュレ
ートが積層状に堆積してしまう。
Such residual particulate portion 63
Gradually changes into carbon that is difficult to oxidize, and when the exhaust upstream surface is covered with the residual particulate portion 63, NO and SO 2 oxidizing action of platinum Pt and active oxygen releasing action of the active oxygen releasing agent 61 occur. Suppressed. As a result, the residual particulate portion 63 can be gradually oxidized over time.
As shown in (C), the residual particulate portion 63 is
When another particulate 64 is deposited one after another on the above, that is, when the particulates are deposited in a laminated form, since these particulates are separated from platinum Pt and the active oxygen release agent, Even if particulates are easily oxidized, they are not oxidized by active oxygen. Therefore, further particulates are deposited one after another on the particulates 64. That is, if the state in which the amount M of discharged particulates is larger than the amount G of particulates that can be removed by oxidation continues, particulates will be accumulated in a layered manner on the particulate filter.

【0081】このように図24の領域Iではパティキュ
レートはパティキュレートフィルタ上において輝炎を発
することなく短時間のうちに酸化せしめられ、図24の
領域IIではパティキュレートがパティキュレートフィル
タ上に積層状に堆積する。従って、排出微粒子量Mと酸
化除去可能微粒子量Gとの関係を領域Iにすれば、パテ
ィキュレートフィルタ上へのパティキュレートの堆積を
防止することができる。しかしながら、これが常に実現
されるとは限らず、何もしなければパティキュレートフ
ィルタにはパティキュレートが堆積することがある。
As described above, in the area I of FIG. 24, the particulates are oxidized on the particulate filter in a short time without emitting a luminous flame, and in the area II of FIG. 24, the particulates are laminated on the particulate filter. Deposits in the shape of. Therefore, if the relationship between the amount M of discharged particulates and the amount G of particles that can be removed by oxidation is set to the region I, it is possible to prevent the accumulation of particulates on the particulate filter. However, this is not always realized, and if nothing is done, particulates may be deposited on the particulate filter.

【0082】本実施例では、前述の電子制御ユニット3
0により図26に示す第一フローチャートに従って電気
ヒータ74及び弁体71aを制御し、パティキュレート
フィルタへの多量のパティキュレートの堆積を防止して
いる。本フローチャートは所定時間毎に繰り返される。
先ず、ステップ101において、パティキュレートフィ
ルタの温度TFが検出される。この検出には、パティキ
ュレートフィルタに温度センサを設けて直接的に検出す
る。また、機関始動から所定時間毎にパティキュレート
フィルタに流入した排気ガス量及び排気ガス温度等に基
づきパティキュレートフィルタの温度を算出するように
しても良い。次いで、負荷センサ41及びクランク角セ
ンサ42等を使用して現在の機関運転状態が把握され
る。本実施例のディーゼルエンジンの場合には、二つの
燃焼方式のうちのいずれの燃焼方式が採用されているか
も把握される。この運転状態の把握によって、排気ガス
量、排気ガス温度、排気ガス中の酸素濃度、及び、排出
微粒子量等を推定することが可能である。
In this embodiment, the electronic control unit 3 described above is used.
The electric heater 74 and the valve body 71a are controlled by 0 according to the first flowchart shown in FIG. 26 to prevent the accumulation of a large amount of particulates on the particulate filter. This flowchart is repeated every predetermined time.
First, in step 101, the temperature TF of the particulate filter is detected. For this detection, a temperature sensor is provided in the particulate filter to directly detect. Further, the temperature of the particulate filter may be calculated based on the amount of exhaust gas flowing into the particulate filter, the temperature of the exhaust gas, and the like every predetermined time after the engine is started. Next, the load sensor 41, the crank angle sensor 42, and the like are used to grasp the current engine operating state. In the case of the diesel engine of the present embodiment, it is also known which of the two combustion methods has been adopted. By grasping this operating state, it is possible to estimate the exhaust gas amount, the exhaust gas temperature, the oxygen concentration in the exhaust gas, the discharged particulate amount, and the like.

【0083】次いで、ステップ103において、排気ガ
ス中の酸素濃度及び排出微粒子量等に基づき現在必要と
されるパティキュレートフィルタの酸化除去可能微粒子
量が算出され、この酸化除去可能微粒子量をもたらすパ
ティキュレートフィルタの最低温度TFtが算出され
る。ステップ104では、現在のパティキュレートフィ
ルタの温度TF、排気ガス量、及び、排気ガス温度等に
基づき、パティキュレートフィルタの温度変化量dTF
が算出される。
Next, in step 103, the amount of particulates that can be oxidized and removed by the particulate filter, which is required at present, is calculated based on the oxygen concentration in the exhaust gas, the amount of particulates that are discharged, etc. The minimum temperature TFt of the filter is calculated. In step 104, the temperature change amount dTF of the particulate filter is calculated based on the current temperature TF of the particulate filter, the exhaust gas amount, the exhaust gas temperature, and the like.
Is calculated.

【0084】次いで、ステップ105では、パティキュ
レートフィルタにおいて、現在の温度TFに温度変化量
dTFが加えられ、その結果が最低温度TFtを上回る
か否かが判断される。例えば、パティキュレートフィル
タの現在の温度TFがかなり高く、排気ガス温度が、こ
の温度TFより低くてパティキュレートフィルタの温度
を低下させる場合でも、ステップ105における判断が
肯定されるならば、特に問題はなく、弁体71aは一方
の遮断位置のままとされて終了する。
Next, at step 105, in the particulate filter, the temperature change amount dTF is added to the current temperature TF, and it is determined whether or not the result exceeds the minimum temperature TFt. For example, even if the current temperature TF of the particulate filter is considerably high and the exhaust gas temperature is lower than this temperature TF to lower the temperature of the particulate filter, if the judgment in step 105 is affirmed, then the problem is particularly serious. Instead, the valve body 71a is left in one of the shut-off positions and ends.

【0085】しかしながら、ステップ105における判
断が否定される時は、このままではパティキュレートフ
ィルタ上にパティキュレートが堆積して酸化除去不可能
となるために、ステップ106において電気ヒータ74
を作動させてパティキュレートフィルタ70を前述の最
低温度TFtへ昇温することにより、パティキュレート
フィルタ70の酸化除去可能微粒子量を現在の必要量へ
向上させるようになっている。
However, when the determination in step 105 is negative, the particulate matter is deposited on the particulate filter and cannot be removed by oxidation in this state. Therefore, in step 106, the electric heater 74 is used.
Is operated to raise the temperature of the particulate filter 70 to the above-mentioned minimum temperature TFt, so that the amount of particulates that can be oxidized and removed by the particulate filter 70 is increased to the present required amount.

【0086】もちろん、こうして単に電気ヒータ74を
作動させてパティキュレートフィルタ70を昇温させて
も良いが、本フローチャートでは、この時に、弁体71
aを図21に示す中間位置近傍として、少なくとも一部
の排気ガスをパティキュレートフィルタを通過させずに
バイパスさせるようになっている。それにより、電気ヒ
ータ74により発生させた熱が排気ガスと共にパティキ
ュレートフィルタ70から流出することを低減させ、電
気ヒータ74によって効率的にパティキュレートフィル
タ70を昇温させることにより、パティキュレートフィ
ルタを最低温度TFtへ昇温するための電力消費を低減
することが可能であり、また、パティキュレートフィル
タ70の最低温度TFtへの昇温が大幅である場合に、
これを可能とする。
Of course, the electric heater 74 may be operated in this way to raise the temperature of the particulate filter 70. However, in this flowchart, at this time, the valve body 71 is used.
With a set at a near the intermediate position shown in FIG. 21, at least part of the exhaust gas is bypassed without passing through the particulate filter. As a result, the heat generated by the electric heater 74 is prevented from flowing out of the particulate filter 70 together with the exhaust gas, and the electric heater 74 efficiently raises the temperature of the particulate filter 70. It is possible to reduce the power consumption for raising the temperature to the temperature TFt, and when the temperature rise of the particulate filter 70 to the minimum temperature TFt is large,
This is possible.

【0087】もちろん、全ての排気ガスをバイパスさせ
ることは、電気ヒータ74の電力消費低減又は電気ヒー
タ74によるパティキュレートフィルタ70の大幅な昇
温に最も有効であるが、この時の排気ガス中にパティキ
ュレートが含まれていると、このパティキュレートは全
て大気中へ放出されることとなる。それにより、燃焼が
行われないフューエルカット時のように排気ガス中に全
くパティキュレートが含まれていない場合を除き、バイ
パス排気ガス量はできる限り少なくすることが好まし
い。こうして、ステップ107ではバイパスさせる排気
ガス量を算出し、ステップ108では、このバイパス排
気ガス量を実現するように、弁体71aが開度制御され
る。
Of course, bypassing all the exhaust gas is most effective for reducing the power consumption of the electric heater 74 or for significantly raising the temperature of the particulate filter 70 by the electric heater 74. If particulates are included, all the particulates will be released into the atmosphere. Therefore, it is preferable to reduce the amount of bypass exhaust gas as much as possible, except when the exhaust gas does not contain any particulates as in the fuel cut when combustion is not performed. Thus, in step 107, the exhaust gas amount to be bypassed is calculated, and in step 108, the opening degree of the valve body 71a is controlled so as to realize this bypass exhaust gas amount.

【0088】ところで、ステップ103及び104にお
ける最低温度TFt及び温度変化量dTFは、排気ガス
の全量がパティキュレートフィルタへ流入した場合であ
り、例えば、排気ガスのバイパスによってパティキュレ
ートフィルタへ流入する排気ガスが半分となれば、排出
微粒子量、すなわち、パティキュレートフィルタへ流入
する微粒子量も半減され、必要な最低温度TFtも下げ
ることができる。さらに、排気ガス温度がパティキュレ
ートフィルタの現在の温度TFより低い場合には、温度
変化量dTFがマイナス値となるが、排気ガスのバイパ
スによって、この絶対値を小さくすることができる。フ
ューエルカット時のように、排気ガス中にパティキュレ
ートが含まれておらず、排気ガス温度が非常に低い場合
には、弁体71aを中間位置として、全ての排気ガスを
バイパスさせ、電気ヒータによるパティキュレートフィ
ルタの昇温効率を最大限高めると共に、低温排気ガスに
よるパティキュレートフィルタの温度低下を抑制するこ
とが好ましい。
By the way, the minimum temperature TFt and the temperature change amount dTF in steps 103 and 104 are when the total amount of exhaust gas flows into the particulate filter. For example, exhaust gas flowing into the particulate filter by bypass of exhaust gas is used. If the ratio is half, the amount of discharged fine particles, that is, the amount of fine particles flowing into the particulate filter is also halved, and the required minimum temperature TFt can be lowered. Further, when the exhaust gas temperature is lower than the current temperature TF of the particulate filter, the temperature change amount dTF has a negative value, but this absolute value can be reduced by bypassing the exhaust gas. When the exhaust gas does not contain particulates and the exhaust gas temperature is very low as in the fuel cut, all the exhaust gas is bypassed by using the valve body 71a as an intermediate position and the electric heater is used. It is preferable to maximize the temperature raising efficiency of the particulate filter and suppress the temperature decrease of the particulate filter due to the low temperature exhaust gas.

【0089】また、ステップ103において算出される
現在必要な酸化除去可能微粒子量は、常に現在の排出微
粒子量だけを酸化除去できれば良いものではない。例え
ば、機関減速時等にフューエルカットが実施されれば、
排出微粒子量はほぼゼロとなるが、この時に必要な酸化
除去可能微粒子量をゼロとして、最低温度TFtを10
0°C以下(図24参照)とすると、実際にパティキュ
レートフィルタの温度が100°C以下となった場合に
おいて、次回の機関加速時には、パティキュレートフィ
ルタの温度は直ぐには昇温せず、ほとんどのパティキュ
レートを酸化除去できないこととなる。従って、必要な
酸化除去可能微粒子量は常に所定量以上とし、すなわ
ち、パティキュレートフィルタの最低温度TFtは、例
えば、200°Cを下回らないようにすることが好まし
い。
Further, the presently required amount of oxidatively removable fine particles calculated in step 103 is not limited to the one that can always oxidize and remove only the present amount of discharged fine particles. For example, if a fuel cut is performed during engine deceleration, etc.,
Although the amount of discharged fine particles is almost zero, the minimum temperature TFt is set to 10 by setting the amount of fine particles that can be removed by oxidation to be zero.
If the temperature is 0 ° C. or lower (see FIG. 24), when the temperature of the particulate filter actually becomes 100 ° C. or lower, the temperature of the particulate filter does not rise immediately at the time of the next engine acceleration, and almost no temperature rises. Therefore, the particulates cannot be removed by oxidation. Therefore, it is preferable that the required amount of fine particles that can be oxidized and removed is always a predetermined amount or more, that is, the minimum temperature TFt of the particulate filter does not fall below 200 ° C., for example.

【0090】こうして、第一フローチャートにおいて
は、排出微粒子量が多量となってパティキュレートフィ
ルタの温度に応じた現在の酸化除去可能微粒子量を上回
ることとなる時、及び排気ガス温度が低くなってパティ
キュレートフィルタの現在必要な酸化除去可能微粒子量
を下回らせることとなる時には、ステップ105におけ
る判断が否定されて電気ヒータが作動され、パティキュ
レートフィルタの酸化除去可能微粒子量が向上させられ
るために、パティキュレートフィルタにはパティキュレ
ートが堆積することはない。また、電気ヒータを作動さ
せる時に、排気ガスをバイパスさせれば、パティキュレ
ートフィルタを効率的に昇温させることができる。バイ
パス排気ガス量が多いほど、パティキュレートフィルタ
の昇温が効率的となるために、パティキュレートフィル
タを高温度に昇温することができ、すなわち、電気ヒー
タの作動時において、バイパス排気ガス量を調節するこ
とにより、パティキュレートフィルタの温度を所望温度
に制御することが可能である。
Thus, in the first flow chart, when the amount of discharged particulates becomes large and exceeds the present amount of particulates that can be oxidized and removed according to the temperature of the particulate filter, and when the exhaust gas temperature becomes low and the particulates become low. When the amount of particulates that can be oxidized and removed by the particulate filter is to be reduced, the determination in step 105 is denied and the electric heater is activated to improve the amount of particulates that can be oxidized and removed by the particulate filter. Particulates do not accumulate on the curate filter. Further, by bypassing the exhaust gas when operating the electric heater, the temperature of the particulate filter can be efficiently raised. The larger the amount of bypass exhaust gas, the more efficient the temperature rise of the particulate filter. Therefore, it is possible to raise the temperature of the particulate filter to a high temperature, that is, when the electric heater is operating, the amount of bypass exhaust gas is reduced. By adjusting the temperature, the temperature of the particulate filter can be controlled to a desired temperature.

【0091】第一フローチャートを単純化して、例え
ば、排出微粒子量を算出することなく、パティキュレー
トフィルタが設定温度(例えば、300°C)を下回る
時に電気ヒータを作動させ、酸化除去可能微粒子量を所
定値以上に維持することにより、パティキュレートフィ
ルタへのパティキュレートの堆積を低減するようにして
も良い。また、例えば、機関運転状態を把握して排出微
粒子量が設定量を上回る時に電気ヒータを作動させ、酸
化除去可能微粒子量を向上させることにより、パティキ
ュレートフィルタへのパティキュレートの堆積を低減す
るようにしても良い。
By simplifying the first flow chart, the electric heater is operated when the particulate filter falls below a set temperature (for example, 300 ° C.) to calculate the amount of fine particles that can be removed by oxidation, without calculating the amount of discharged fine particles. It may be possible to reduce the accumulation of particulates on the particulate filter by maintaining the particulate filter at a predetermined value or more. Further, for example, by grasping the engine operating state and operating the electric heater when the amount of discharged particulates exceeds the set amount to improve the amount of particulates that can be removed by oxidation, it is possible to reduce the accumulation of particulates on the particulate filter. You can

【0092】また、第一フローチャートにおいて、ステ
ップ108で弁体71aの開度制御を実施した後に、ス
テップ109において弁体71aが他方の遮断位置へ切
り換えられるようになっている。本実施例で使用したよ
うなウォールフロー型パティキュレートフィルタでは、
パティキュレートは、排気ガスが主に衝突する隔壁54
の排気上流側表面及び細孔内の排気ガス流対向面、すな
わち、隔壁54の一方の捕集面に衝突捕集され、この一
方の捕集面からの活性酸素の放出が捕集パティキュレー
トに対して不十分であると、全て酸化除去されずに残留
することとなる。第一フローチャートのステップ108
までの処理によって、このようなパティキュレートの残
留はほぼ防止されるが、何らかの理由によって図28
(A)に示すように隔壁の一方の捕集面にパティキュレ
ートが残留している時に弁体71aの切り換えは有効で
ある。
Further, in the first flow chart, after the opening degree of the valve body 71a is controlled in step 108, the valve body 71a is switched to the other shut-off position in step 109. In the wall flow type particulate filter as used in this example,
Particulate 54 is a partition wall 54 against which exhaust gas mainly collides.
Of the exhaust gas on the upstream side and the surface facing the exhaust gas flow in the pores, that is, one of the collecting surfaces of the partition wall 54 is collected by collision, and the release of the active oxygen from this one collecting surface becomes a collecting particulate. On the other hand, if it is insufficient, all of it remains without being removed by oxidation. Step 108 of the first flowchart
By the processing up to, almost no such particulates remain, but for some reason, as shown in FIG.
As shown in (A), when the particulate remains on one of the collecting surfaces of the partition wall, the switching of the valve body 71a is effective.

【0093】なぜなら、パティキュレートフィルタの排
気上流側と排気下流側との逆転によって、隔壁の一方の
捕集面に残留するパティキュレート上には、さらにパテ
ィキュレートが堆積することはなく、一方の捕集面から
放出される活性酸素によって残留パティキュレートは徐
々に酸化除去される。また、特に隔壁の細孔内に残留す
るパティキュレートは、逆方向の排気ガス流によって、
図28(B)に示すように、容易に破壊されて細分化さ
れ、細孔内を主に下流側へ移動する。
Because of the reverse rotation of the exhaust gas upstream side and the exhaust gas downstream side of the particulate filter, further particulate matter does not accumulate on the particulate matter remaining on one collecting surface of the partition wall, and one particulate matter is trapped. Residual particulates are gradually oxidized and removed by the active oxygen released from the collecting surface. In addition, the particulates that remain in the pores of the partition walls, in particular, due to exhaust gas flow in the opposite direction,
As shown in FIG. 28 (B), it is easily broken and fragmented, and moves mainly in the pores to the downstream side.

【0094】それにより、細分化された多くのパティキ
ュレートは、隔壁の細孔内に分散し、隔壁の細孔内表面
に担持させた活性酸素放出剤と直接的に接触して酸化除
去される機会が多くなる。こうして、隔壁の細孔内にも
活性酸素放出剤を担持させることで、残留パティキュレ
ートを格段に酸化除去させ易くなる。さらに、この酸化
除去に加えて、排気ガスの逆流によって上流側となった
隔壁54の他方の捕集面、すなわち、現在において排気
ガスが主に衝突する隔壁54の排気上流側表面及び細孔
内の排気ガス流対向面(一方の捕集面とは反対側の関係
となる)では、排気ガス中の新たなパティキュレートが
付着して活性酸素放出剤から放出された活性酸素によっ
て酸化除去される。これらの酸化除去の際に活性酸素放
出剤から放出された活性酸素の一部は、排気ガスと共に
下流側へ移動し、排気ガスの逆流によっても依然として
残留するパティキュレートを酸化除去する。
As a result, many of the finely divided particulates are dispersed in the pores of the partition walls, and are directly contacted with the active oxygen releasing agent carried on the inner surfaces of the pores of the partition walls to be oxidized and removed. More opportunities. By thus supporting the active oxygen-releasing agent also in the pores of the partition wall, the residual particulates can be markedly easily oxidized and removed. Further, in addition to this oxidation removal, the other collection surface of the partition wall 54 that is upstream due to the backflow of exhaust gas, that is, the exhaust upstream surface and the inside of the pores of the partition wall 54 where the exhaust gas mainly collides at present. On the surface facing the exhaust gas flow (the relationship opposite to the one collecting surface), new particulates in the exhaust gas adhere and are oxidized and removed by the active oxygen released from the active oxygen release agent. . A part of the active oxygen released from the active oxygen release agent during the oxidative removal moves to the downstream side together with the exhaust gas, and oxidizes and removes the particulates still remaining due to the reverse flow of the exhaust gas.

【0095】すなわち、隔壁の一方の捕集面の残留パテ
ィキュレートには、この捕集面から放出される活性酸素
だけでなく、排気ガスの逆流によって隔壁の他方の捕集
面でのパティキュレートの酸化除去に使用された残りの
活性酸素が排気ガスと共に到来する。それにより、パテ
ィキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆
転させてパティキュレートフィルタ隔壁の一方の捕集面
と他方の捕集面とをパティキュレートの捕集に交互に使
用することにより、逆転時にパティキュレートフィルタ
隔壁の一方の捕集面にある程度パティキュレートが積層
状に堆積していたとしても、排気ガスの逆流によって、
この堆積パティキュレートへも活性酸素が到来すること
に加えて、さらにパティキュレートが堆積することはな
いために、堆積パティキュレートは徐々に酸化除去さ
れ、次回の逆流までに、ある程度の時間があれば、この
間で十分に酸化除去可能である。もちろん、弁体71a
の切り換えは、電気ヒータの作動後に限らず、定期的
に、不定期に、又は、所定走行距離毎に、実施しても、
残留及び堆積パティキュレートの酸化除去に有効であ
る。
That is, in the residual particulate matter on one of the collecting surfaces of the partition wall, not only the active oxygen released from this collecting surface but also the particulate matter on the other collecting surface of the partition wall due to the backflow of the exhaust gas. The remaining active oxygen used for oxidative removal comes with the exhaust gas. Thereby, the exhaust gas upstream side and the exhaust gas downstream side of the particulate filter are reversed to alternately use one of the collecting surfaces of the particulate filter partition wall and the other collecting surface for collecting the particulates. Even if a certain amount of particulates are accumulated in a layered manner on one collecting surface of the particulate filter partition wall during reverse rotation, due to the backflow of exhaust gas,
In addition to the arrival of active oxygen in the accumulated particulates, no additional particulates are accumulated, so the accumulated particulates are gradually oxidized and removed, and if there is some time before the next backflow. During this period, it can be sufficiently oxidized and removed. Of course, the valve body 71a
The switching of is not limited to after the operation of the electric heater, but may be performed regularly, irregularly, or every predetermined mileage,
It is effective for removing residual and accumulated particulates by oxidation.

【0096】本フローチャートにおいて、フューエルカ
ット時のように排気ガス中にパティキュレートが含まれ
ていない場合に、電気ヒータを作動すると共に全ての排
気ガスをバイパスさせれば、パティキュレートフィルタ
隔壁の一方の捕集面にパティキュレートが残留していて
も、さらにパティキュレートが堆積することはなく、前
述した逆転時と同様に、隔壁の一方の捕集面から放出さ
れる活性酸素によって残留パティキュレートは良好に酸
化除去される。活性酸素放出剤から放出される活性酸素
は有限であり、活性酸素放出剤は、活性酸素を放出して
パティキュレートの酸化除去に使用した後には、前述の
ごとく雰囲気中の酸素を吸収しなければ、新たに活性酸
素放出することはできない。こうして、全ての排気ガス
がバイパスされていると、隔壁周囲には新たな酸素が供
給されず、酸素不足によってこのような活性酸素放出剤
による酸素の吸放出が不活発となり、残留パティキュレ
ートを完全に酸化除去できないことがある。また、隔壁
の活性酸素放出剤に接触していないパティキュレートは
酸素不足によって酸化され難い。それにより、本フロー
チャートにおいて、排気ガスをバイパスさせる際には、
常にそうしなくても良いが、全ての排気ガスをバイパス
させずに、少なくとも一部の排気ガスがパティキュレー
トフィルタを通過するようにし、パティキュレートフィ
ルタ隔壁周囲を酸素不足としないことが好ましい。
In this flow chart, when the exhaust gas does not contain particulates as in the fuel cut, if the electric heater is operated and all the exhaust gases are bypassed, one of the particulate filter partition walls Even if the particulates remain on the collection surface, the particulates do not accumulate further, and the residual particulates are good due to the active oxygen released from one collection surface of the partition wall as in the case of the reverse rotation described above. Is removed by oxidation. The amount of active oxygen released from the active oxygen releasing agent is finite, and the active oxygen releasing agent must absorb the oxygen in the atmosphere as described above after releasing the active oxygen and using it for oxidizing and removing the particulates. , Cannot release active oxygen newly. In this way, when all the exhaust gas is bypassed, new oxygen is not supplied around the partition wall, and due to lack of oxygen, oxygen absorption and release by the active oxygen release agent becomes inactive, and the residual particulates are completely removed. In some cases, it cannot be removed by oxidation. Further, the particulates that are not in contact with the active oxygen-releasing agent on the partition wall are less likely to be oxidized due to lack of oxygen. Therefore, in this flowchart, when bypassing the exhaust gas,
It is not always necessary to do so, but it is preferable that at least a part of the exhaust gas passes through the particulate filter without bypassing all the exhaust gas, and oxygen is not deficient around the partition wall of the particulate filter.

【0097】図27は、パティキュレートフィルタへの
パティキュレートの多量の堆積を防止するために、第一
フローチャートに代えて実施される第二フローチャート
である。これを以下に説明する。本フローチャートも所
定時間毎に繰り返される。先ず、ステップ201におい
て、第一フローチャートと同様にパティキュレートフィ
ルタの温度TFが検出される。次いで、ステップ202
において、この温度TFが第一設定温度T1(例えば、
300°C)以上であるか否かが判断される。この判断
が肯定される時には、パティキュレートフィルタの酸化
除去可能微粒子量は比較的高いために、パティキュレー
トフィルタに捕集されるパティキュレートは十分に酸化
除去可能であるとして、弁体71aは一方の遮断位置の
ままとされて終了する。
FIG. 27 is a second flow chart executed in place of the first flow chart in order to prevent a large amount of particulates from accumulating on the particulate filter. This will be explained below. This flowchart is also repeated every predetermined time. First, in step 201, the temperature TF of the particulate filter is detected as in the first flowchart. Then, step 202
At this temperature TF, the first set temperature T1 (for example,
It is determined whether the temperature is 300 ° C) or higher. When this determination is affirmed, the amount of particulates that can be removed by oxidation of the particulate filter is relatively high, so it is assumed that the particulates collected by the particulate filter can be sufficiently removed by oxidation, and the valve body 71a has one side. The cutoff position remains and the process ends.

【0098】一方、ステップ202における判断が否定
される時には、パティキュレートフィルタの酸化除去可
能微粒子量は低く、これを向上させるためにステップ2
03において電気ヒータ74を作動させる。次いで、ス
テップ204において、機関運転状態等に基づき現在の
排出微粒子量Mが設定量M1以下であるか否かが判断さ
れる。フューエルカット時、アイドル時、又は、低温燃
焼時には、排気ガス中にはパティキュレートは殆ど含ま
れておらず、この判断は肯定され、ステップ205にお
いて、弁体71aは中間位置とされ、全ての排気ガスは
パティキュレートフィルタをバイパスするようにされ、
電気ヒータによって非常に効率的にパティキュレートフ
ィルタを昇温する。一方、排気ガス中にパティキュレー
トが比較的多く含まれる時には、ステップ204におけ
る判断は否定され、弁体71aは一方の遮断位置のまま
とされ、排気ガス中のパティキュレートはパティキュレ
ートフィルタによって捕集される。
On the other hand, if the determination in step 202 is negative, the amount of particulates that can be oxidized and removed by the particulate filter is low, and in order to improve this, step 2
At 03, the electric heater 74 is activated. Next, at step 204, it is judged based on the engine operating condition or the like whether or not the current amount M of discharged particulate is equal to or less than the set amount M1. At the time of fuel cut, idling, or low temperature combustion, the exhaust gas contains almost no particulates, and this judgment is affirmed. In step 205, the valve body 71a is set to the intermediate position and all the exhaust gas is exhausted. The gas is allowed to bypass the particulate filter,
The electric heater heats up the particulate filter very efficiently. On the other hand, when the exhaust gas contains a relatively large amount of particulates, the determination in step 204 is denied, the valve body 71a is left in one of the shut-off positions, and the particulates in the exhaust gas are collected by the particulate filter. To be done.

【0099】次いで、ステップ207において、パティ
キュレートフィルタの温度TFが第二設定温度T2以上
であるか否かが判断される。この第二設定温度T2は、
例えば、パティキュレートフィルタに担持させた白金P
t等の酸化触媒の活性温度であり、この判断が否定され
る時にはステップ203からの処理が繰り返される。こ
うして、パティキュレートフィルタの温度TFが電気ヒ
ータの加熱によって第二設定温度T2以上となると、又
は、第一設定温度T1より低いが第二設定温度T2以上
であった時には、ステップ207における判断が肯定さ
れ、ステップ208において電気ヒータは停止される。
Next, at step 207, it is judged if the temperature TF of the particulate filter is equal to or higher than the second set temperature T2. The second set temperature T2 is
For example, platinum P supported on a particulate filter
This is the activation temperature of the oxidation catalyst such as t, and when this determination is denied, the processing from step 203 is repeated. Thus, when the temperature TF of the particulate filter becomes equal to or higher than the second set temperature T2 due to the heating of the electric heater, or when it is lower than the first set temperature T1 but equal to or higher than the second set temperature T2, the determination in step 207 is affirmative. Then, in step 208, the electric heater is stopped.

【0100】次いで、ステップ209では、還元剤供給
装置75a又は75bによって、パティキュレートフィ
ルタ70に全く排気ガス流れが存在しない時には、パテ
ィキュレートフィルタ70のいずれの側又は両側から還
元剤が供給され、少なくとも一部の排気ガス流れが存在
する時にはパティキュレートフィルタ70の排気入口側
から還元剤が供給される。それにより、還元剤は、パテ
ィキュレートフィルタ70に担持された酸化触媒によっ
て良好に燃焼を開始し、パティキュレートフィルタ70
を第一設定温度T1以上に昇温させる。それにより、酸
化除去可能微粒子量が比較的高くされるために、パティ
キュレートフィルタに捕集されたパティキュレートは十
分に酸化除去され、パティキュレートフィルタへ堆積す
ることはない。本フローチャートにおいて、電気ヒータ
の作動は、パティキュレートフィルタが第二設定温度と
なるまでに限定されるために、電気ヒータでの消費電力
を少なくすることができる。
Next, at step 209, the reducing agent is supplied from either side or both sides of the particulate filter 70 by the reducing agent supply device 75a or 75b when there is no exhaust gas flow in the particulate filter 70, at least. When a part of the exhaust gas flow exists, the reducing agent is supplied from the exhaust inlet side of the particulate filter 70. As a result, the reducing agent satisfactorily starts combustion by the oxidation catalyst carried by the particulate filter 70, and the particulate filter 70
Is raised above the first set temperature T1. As a result, the amount of fine particles that can be removed by oxidation is made relatively high, so that the particulates collected by the particulate filter are sufficiently oxidized and removed, and are not deposited on the particulate filter. In this flowchart, the operation of the electric heater is limited until the particulate filter reaches the second set temperature, and therefore the power consumption of the electric heater can be reduced.

【0101】次いで、ステップ210において、弁体は
他方の遮断位置へ切り換えられるために、前述したよう
に、もしパティキュレートフィルタ隔壁の一方の捕集面
にパティキュレートが堆積していたとしても良好に酸化
除去することができる。本フローチャートにおいて、還
元剤を燃焼させる際に、排気ガス中にパティキュレート
が殆ど含まれていなければ、パティキュレートフィルタ
をバイパスさせて熱流出を防止することは好ましい。し
かしながら、パティキュレートフィルタへ排気ガスが全
く供給されないと、酸素不足によって還元剤が良好に燃
焼しないことがあり、この場合には、弁体71aを中間
位置から遮断位置側へ多少回動させて、一部の排気ガス
がパティキュレートフィルタへ流入するようにすれば良
い。
Next, at step 210, since the valve body is switched to the other shut-off position, as described above, even if the particulates are deposited on one of the collecting surfaces of the particulate filter partition wall, it will be satisfactory. It can be removed by oxidation. In this flowchart, when the reducing agent is burned, if the exhaust gas contains almost no particulates, it is preferable to bypass the particulate filter to prevent heat outflow. However, if exhaust gas is not supplied to the particulate filter at all, the reducing agent may not satisfactorily burn due to lack of oxygen. In this case, the valve body 71a is slightly rotated from the intermediate position to the shutoff position side, It is sufficient that a part of the exhaust gas flows into the particulate filter.

【0102】本フローチャートにおいて、パティキュレ
ートフィルタの排気入口側から供給された還元剤は、そ
の燃焼熱によってパティキュレートフィルタの排気入口
部を昇温させるだけでなく、この燃焼熱は排気ガスによ
ってパティキュレートフィルタの排気出口部も昇温させ
る。こうして、パティキュレートフィルタ全体が昇温さ
せられるために、パティキュレートフィルタ全体の酸化
除去可能微粒子量が向上する。それにより、ステップ2
10において、弁体71aが他方の遮断位置へ切り換え
られると、前述したように、パティキュレートフィルタ
隔壁の一方の捕集面にパティキュレートが残留していて
も、これは良好に酸化除去されると共に、パティキュレ
ートフィルタ隔壁の他方の捕集面によって捕集開始され
たパティキュレートは、向上された酸化除去可能微粒子
量によって良好に酸化除去可能となる。
In the present flowchart, the reducing agent supplied from the exhaust gas inlet side of the particulate filter not only heats the exhaust gas inlet portion of the particulate filter by its combustion heat, but this combustion heat is also particulated by the exhaust gas. The exhaust outlet of the filter is also heated. In this way, since the temperature of the entire particulate filter is raised, the amount of fine particles that can be oxidized and removed in the entire particulate filter is improved. Thereby, step 2
In FIG. 10, when the valve body 71a is switched to the other shut-off position, as described above, even if the particulates remain on one of the collecting surfaces of the particulate filter partition wall, this is satisfactorily oxidized and removed. The particulates started to be collected by the other collecting surface of the particulate filter partition wall can be satisfactorily oxidatively removed by the improved amount of oxidatively removable fine particles.

【0103】本実施例の還元剤供給装置75a,75b
は、パティキュレートフィルタ70へ直接的に還元剤を
供給するために、接続部21a,21bの内壁に付着す
る等の無駄な還元剤の使用が防止され、還元剤を必要最
小限とすることができる。また、パティキュレートフィ
ルタへの還元剤の供給が、少なくとも一部の排気ガスを
バイパスしている時に行われることがあるために、還元
剤供給装置は、バイパス機構(本実施例では切換部71
と一体である)とパティキュレートフィルタとの間に配
置され、供給された還元剤がパティキュレートフィルタ
をバイパスすることを防止している。さらに、いずれも
排気上流側となるためにパティキュレートフィルタの両
側へ還元剤の供給を可能とするように、第一接続部72
a及び第二接続部72bにそれぞれ還元剤供給装置75
a,75bが配置されている。
Reducing agent supply device 75a, 75b of this embodiment
In order to supply the reducing agent directly to the particulate filter 70, useless use of the reducing agent such as adhering to the inner walls of the connection portions 21a and 21b is prevented, and the reducing agent can be minimized to the minimum necessary. it can. Further, since the supply of the reducing agent to the particulate filter may be performed when at least a part of the exhaust gas is bypassed, the reducing agent supply device has the bypass mechanism (the switching unit 71 in the present embodiment).
(Integrated with) and the particulate filter to prevent the supplied reducing agent from bypassing the particulate filter. Further, since both are on the exhaust upstream side, the first connecting portion 72 is provided so that the reducing agent can be supplied to both sides of the particulate filter.
a and the second connecting portion 72b, a reducing agent supply device 75, respectively.
a and 75b are arranged.

【0104】しかしながら、これらは、本発明を限定す
るものではなく、例えば、還元剤の供給をパティキュレ
ートフィルタの一方側が排気上流側となっている時又は
排気ガスを全てバイパスしている時に限れば、一方の還
元剤供給装置を省略することも可能である。
However, these do not limit the present invention. For example, the supply of the reducing agent is limited only when one side of the particulate filter is at the exhaust upstream side or when all the exhaust gas is bypassed. It is also possible to omit one of the reducing agent supply devices.

【0105】また、例えば、排気ガスがパティキュレー
トフィルタをバイパスしていない時に還元剤を供給する
のであれば、バイパス機構の上流側に還元剤を供給する
ようにしても良く、機関燃料噴射弁によって排気行程で
燃料を噴射しても良く、前述の低温燃焼を実施するよう
にしても良い。
Further, for example, if the reducing agent is supplied when the exhaust gas is not bypassing the particulate filter, the reducing agent may be supplied to the upstream side of the bypass mechanism by the engine fuel injection valve. The fuel may be injected in the exhaust stroke, or the low temperature combustion described above may be performed.

【0106】また、本実施例において、電気ヒータ74
は、パティキュレートフィルタの隔壁内において、排気
ガス流れに対して垂直方向に延在させて二つ配置されて
いるが、もちろん、一つでも良く、排気ガス流れに対し
て平行な複数の電気ヒータを配置するようにしても良
い。また、還元剤供給装置と同様に、一つ又は二つの同
形状の電気ヒータをパティキュレートフィルタの排気入
口部又は排気入口部及び排気出口部に隣接配置させても
良い。このように、電気ヒータの数、形状、及び配置
は、パティキュレートフィルタ内の排気ガスの通過を妨
げずに確実にパティキュレートフィルタを加熱すること
ができれば、いずれにしても良い。
In the present embodiment, the electric heater 74
Two are arranged in the partition wall of the particulate filter so as to extend in the direction perpendicular to the exhaust gas flow, but of course, one may be provided, and a plurality of electric heaters parallel to the exhaust gas flow may be provided. May be arranged. Further, like the reducing agent supply device, one or two electric heaters having the same shape may be arranged adjacent to the exhaust gas inlet portion or the exhaust gas inlet portion and the gas exhaust outlet portion of the particulate filter. As described above, the number, shape, and arrangement of the electric heaters may be any as long as the particulate filters can be reliably heated without hindering the passage of exhaust gas in the particulate filters.

【0107】また、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によって堆積したパテ
ィキュレートが輝炎を発することなく一気に燃焼除去さ
せることができる。こうして、弁体71aによってパテ
ィキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆
転する時に、又は、その直後に排気ガスの空燃比をリッ
チにすれば、パティキュレートフィルタ隔壁のパティキ
ュレートが残留及び堆積していない他方の捕集面では、
一方の捕集面に比較して活性酸素を放出し易いために、
さらに多量に放出される活性酸素によって、残留及び堆
積パティキュレートを、さらに確実に酸化除去すること
が可能となる。
Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced, the active oxygen releasing agent 61 releases the active oxygen O all at once, and the active oxygen O released all at once. The accumulated particulates can be burned and removed all at once without emitting a luminous flame. Thus, when the exhaust gas upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter are reversed by the valve body 71a or immediately after that, the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, so that the particulates on the particulate filter partition remain and accumulate. On the other collecting side, which does not
Since it is easier to release active oxygen than one of the collection surfaces,
The larger amount of active oxygen released makes it possible to more reliably oxidize and remove the residual and deposited particulates.

【0108】排気ガスの空燃比をリッチにする方法とし
ては、例えば、前述の低温燃焼を実施すれば良い。もち
ろん、通常燃焼から低温燃焼へ切り換わる時に、又は、
それに先立ってパティキュレートフィルタの排気上流側
と排気下流側とを切り換えるようにしても良い。前述し
たように、低温燃焼は機関低負荷側で実施されるため
に、機関減速時フューエルカット直後に低温燃焼が実施
される機会は多く、すなわち、第一及び第二フローチャ
ートにおいて、フューエルカット時に電気ヒータが作動
されて弁体71aが切り換えられれば、その後に低温燃
焼が実施される機会は多く、パティキュレートの良好な
酸化除去が実現される。また、前述の還元剤供給装置に
よって還元剤を供給することにより、排気ガスの空燃比
をリッチにすることも可能である。
As a method for making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, for example, the above-mentioned low temperature combustion may be carried out. Of course, when switching from normal combustion to low temperature combustion, or
Prior to that, the exhaust gas upstream side and the exhaust gas downstream side of the particulate filter may be switched. As described above, since the low temperature combustion is performed on the engine low load side, there are many occasions when the low temperature combustion is performed immediately after the fuel cut during deceleration of the engine. If the heater is operated and the valve body 71a is switched, the low temperature combustion is often carried out thereafter, and good oxidation removal of particulates is realized. It is also possible to make the air-fuel ratio of the exhaust gas rich by supplying the reducing agent with the reducing agent supply device described above.

【0109】また、パティキュレートフィルタの排気上
流側と排気下流側とを逆転する時に、パティキュレート
フィルタ隔壁の一方の捕集面に多量のパティキュレート
が堆積してしまったとしても、この堆積パティキュレー
トは、排気ガスの逆流によって比較的容易に破壊及び細
分化されるために、隔壁の細孔内で酸化除去できなかっ
た一部のパティキュレートはパティキュレートフィルタ
から排出されることとなるが、パティキュレートフィル
タの排気抵抗がさらに高まって車両走行に悪影響を与え
ることはなく、また、パティキュレートフィルタ隔壁の
他方の捕集面によって新たなパティキュレートの捕集が
可能となる。
Further, even when a large amount of particulates are deposited on one collecting surface of the particulate filter partition wall when the exhaust gas upstream side and the exhaust gas downstream side of the particulate filter are reversed, this accumulated particulate matter. Is relatively easily destroyed and subdivided by the backflow of exhaust gas, so that some of the particulates that could not be oxidized and removed in the pores of the partition wall are discharged from the particulate filter. The exhaust resistance of the particulate filter does not further increase and does not adversely affect the vehicle traveling, and new particulates can be trapped by the other trapping surface of the particulate filter partition.

【0110】ところで、排気ガス中のカルシウムCaは
SO3 が存在すると、前述したアッシュのような硫酸カ
ルシウムCaSO4 を生成する。この硫酸カルシウムC
aSO4 によるパティキュレートフィルタの目詰まりを
防止するためには、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SO
3 と結合することなくパティキュレートフィルタの隔壁
を通過する。従ってパティキュレートフィルタがアッシ
ュによって目詰まりすることがなくなる。こうして、前
述したように活性酸素放出剤61としてはカルシウムC
a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C
s、ルビジウムRb、バリウムBa、ストロンチウムS
rを用いることが好ましいことになる。
When SO 3 is present in the calcium Ca in the exhaust gas, calcium sulfate CaSO 4 such as the above-mentioned ash is produced. This calcium sulfate C
In order to prevent the particulate filter from being clogged with aSO 4, an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, such as potassium K, is used as the active oxygen releasing agent 61 in the active oxygen releasing agent 61. The SO 3 that diffuses into the potassium is combined with potassium K to form potassium sulfate K 2 SO 4 , and calcium Ca is converted to SO.
It passes through the partition wall of the particulate filter without being combined with 3 . Therefore, the particulate filter will not be clogged with ash. Thus, as described above, calcium C is used as the active oxygen release agent 61.
Alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than a, that is, potassium K, lithium Li, cesium C
s, rubidium Rb, barium Ba, strontium S
It will be preferred to use r.

【0111】また、パティキュレートフィルタに白金P
tのような貴金属のみを担持させても、白金Ptの表面
上に保持されるNO2 又はSO3 から活性酸素を放出さ
せることができる。ただし、この場合には酸化除去可能
微粒子量Gを示す実線は図24に示す実線に比べて若干
右側に移動する。また、活性酸素放出剤としてセリアを
用いることも可能である。セリアは、排気ガス中の酸素
濃度が高いと酸素を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低
下すると活性酸素を放出するものであるために、パティ
キュレートの酸化除去のために、排気ガスの空燃比を定
期的に又は不定期にリッチにする必要がある。
In addition, platinum P was added to the particulate filter.
Even when only a noble metal such as t is supported, active oxygen can be released from NO 2 or SO 3 retained on the surface of platinum Pt. However, in this case, the solid line indicating the amount G of particles that can be removed by oxidation moves to the right side slightly as compared with the solid line shown in FIG. It is also possible to use ceria as the active oxygen releasing agent. Ceria absorbs oxygen when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, and releases active oxygen when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. It is necessary to make the fuel ratio rich regularly or irregularly.

【0112】また、活性酸素放出剤として排気ガス中の
NOx 浄化に使用されるNOx 吸蔵還元触媒を用いるこ
とも可能である。この場合においては、吸蔵したNOx
及びSOx を放出させるために排気ガスの空燃比を少な
くとも一時的にリッチにする必要があり、このリッチ化
制御をパティキュレートフィルタの上流側と下流側との
逆転後に実施することが好ましい。
It is also possible to use a NO x storage reduction catalyst used for purification of NO x in the exhaust gas as the active oxygen releasing agent. In this case, the stored NO x
In order to release SO x and SO x , it is necessary to at least temporarily make the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, and it is preferable to carry out this enrichment control after the upstream side and the downstream side of the particulate filter are reversed.

【0113】本実施例では、パティキュレートフィルタ
の排気上流側と排気下流側との逆転機構と排気ガスのパ
ティキュレートフィルタのバイパス機構とを一体として
構造を簡素化しているが、逆転機構とは別にバイパス機
構を設けることも可能である。また、本実施形態のディ
ーゼルエンジンは、低温燃焼と通常燃焼とを切り換えて
実施するものとしたが、これは本発明を限定するもので
はなく、もちろん、通常燃焼のみを実施するディーゼル
エンジン、又はパティキュレートを排出するガソリンエ
ンジンにも本発明は適用可能である。
In the present embodiment, the structure is simplified by integrating the reverse rotation mechanism between the exhaust gas upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter and the bypass mechanism of the exhaust gas particulate filter, but separately from the reverse rotation mechanism. It is also possible to provide a bypass mechanism. Further, the diesel engine of the present embodiment is assumed to be carried out by switching between low temperature combustion and normal combustion, but this does not limit the present invention, and of course, a diesel engine that carries out only normal combustion, or a patty The present invention is also applicable to a gasoline engine that discharges curates.

【0114】[0114]

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の排
気浄化装置によれば、機関排気系に配置されたパティキ
ュレートフィルタと、パティキュレートフィルタを加熱
するための電気ヒータと、パティキュレートフィルタの
排気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段と
を具備し、パティキュレートフィルタは、パティキュレ
ートを捕集するための捕集壁を有し、捕集壁には活性酸
素放出剤が担持され、捕集壁は、第一捕集面と第二捕集
面とを有し、逆転手段によってパティキュレートフィル
タの排気上流側と排気下流側とが逆転されることによ
り、パティキュレートを捕集するために捕集壁の第一捕
集面と第二捕集面とが交互に使用されるようになってい
る。それにより、運転状態によっては、活性酸素放出剤
による酸化除去が不十分となってパティキュレートフィ
ルタ捕集壁の第一捕集面にはある程度のパティキュレー
トが残留することがあるが、逆転手段によるパティキュ
レートフィルタの排気上流側と排気下流側との逆転によ
って、捕集壁の第一捕集面には新たにパティキュレート
が堆積することはなく、第一捕集面の活性酸素放出剤か
ら放出される活性酸素によって残留パティキュレート
は、徐々に酸化除去される。同時に、捕集壁の第二捕集
面によってパティキュレートの捕集及び酸化除去が開始
され、この酸化除去で使用された残りの活性酸素は排気
ガスと共に第一捕集面に残留するパティキュレートへ到
来し、残留パティキュレートを酸化除去するのに使用さ
れる。こうして、パティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側との逆転によって残留パティキュレート
を良好に酸化除去することができ、パティキュレートフ
ィルタの目詰まりを防止することができる。さらに、
ティキュレートフィルタは、活性酸素放出剤によってパ
ティキュレートフィルタの温度に応じた酸化除去可能微
粒子量を有し、現在の機関燃焼室からの排出微粒子量が
現在の酸化除去可能微粒子量を上回ることとなる時、又
は、現在の排気ガス状態が現在必要な酸化除去可能微粒
子量を下回らせることとなる時には、電気ヒータを作動
するようになっている。それにより、パティキュレート
フィルタが昇温して活性酸素放出剤による酸化除去可能
微粒子量が向上し、捕集面にパティキュレートが残留し
難くなり、パティキュレートフィルタの目詰まりをさら
に確実に防止することができる。
As described above, according to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the particulate filter disposed in the engine exhaust system, the electric heater for heating the particulate filter, and the particulate filter are provided. The exhaust gas upstream side and the exhaust downstream side are provided with a reversing means for reversing, the particulate filter has a trapping wall for trapping particulates, the trapping wall contains an active oxygen releasing agent. The trapping wall is carried and has a first trapping surface and a second trapping surface, and traps particulates by reversing the exhaust gas upstream side and the exhaust gas downstream side of the particulate filter by the reversing means. The first collecting surface and the second collecting surface of the collecting wall are alternately used for collecting. As a result, depending on the operating conditions, the oxidation removal by the active oxygen releasing agent may be insufficient and some particulate matter may remain on the first collecting surface of the particulate filter collecting wall. By reversing the exhaust gas upstream side and the exhaust gas downstream side of the particulate filter, new particulates will not be accumulated on the first collection surface of the collection wall, and will be released from the active oxygen release agent on the first collection surface. The residual particulates are gradually oxidized and removed by the active oxygen generated. At the same time, the second collection surface of the collection wall starts the collection and oxidation removal of particulates, and the remaining active oxygen used in this oxidation removal is discharged to the particulates remaining on the first collection surface together with the exhaust gas. Incoming and used to oxidize and remove residual particulates. In this way, the residual particulates can be favorably oxidized and removed by the reverse rotation of the exhaust gas upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter, and clogging of the particulate filter can be prevented. In addition, path
The particulate filter is activated by the active oxygen release agent.
Oxygen can be removed depending on the temperature of the particulate filter.
It has a particle amount, and the current amount of fine particles emitted from the engine combustion chamber is
When the amount of fine particles that can be removed by oxidation is exceeded,
Is the fine particles that can be removed by oxidation because the current exhaust gas state
Activate the electric heater when it is going to fall below the volume
It is supposed to do. As a result, the temperature of the particulate filter rises , the amount of fine particles that can be oxidized and removed by the active oxygen release agent increases, and it becomes difficult for particulates to remain on the collection surface, and it is possible to more reliably prevent clogging of the particulate filter. You can

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

【図1】本発明による排気浄化装置を備えるディーゼル
エンジンの概略縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a diesel engine including an exhaust emission control device according to the present invention.

【図2】図1の燃焼室の拡大縦断面図である。2 is an enlarged vertical sectional view of the combustion chamber of FIG.

【図3】図1のシリンダヘッドの底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the cylinder head of FIG.

【図4】燃焼室の側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view of a combustion chamber.

【図5】吸排気弁のリフトと燃料噴射を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing lift of intake and exhaust valves and fuel injection.

【図6】スモークおよびNOx の発生量等を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing the amount of smoke and NO x generated, and the like.

【図7】燃焼圧を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a combustion pressure.

【図8】燃料分子を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a fuel molecule.

【図9】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an amount of smoke generated and an EGR rate.

【図10】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.

【図11】第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIを
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a first operating region I and a second operating region II.

【図12】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図13】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the opening of a throttle valve and the like.

【図14】第1の運転領域Iにおける空燃比を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operating region I.

【図15】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 15 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.

【図16】第2の燃焼における空燃比を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an air-fuel ratio in the second combustion.

【図17】スロットル弁等の目標開度を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a target opening of a throttle valve or the like.

【図18】機関排気系における切換部及びパティキュレ
ートフィルタ近傍の平面図である。
FIG. 18 is a plan view of the vicinity of a switching unit and a particulate filter in the engine exhaust system.

【図19】図18の側面図である。FIG. 19 is a side view of FIG.

【図20】切換部内の弁体の図18とは異なるもう一つ
の遮断位置を示す図である。
FIG. 20 is a view showing another shut-off position of the valve body in the switching portion, which is different from FIG. 18.

【図21】切換部内の弁体の中間位置を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an intermediate position of the valve element in the switching section.

【図22】パティキュレートフィルタの構造を示す図で
ある。
FIG. 22 is a diagram showing a structure of a particulate filter.

【図23】パティキュレートの酸化作用を説明するため
の図である。
FIG. 23 is a diagram for explaining an oxidizing action of particulates.

【図24】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフ
ィルタの温度との関係を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the amount of fine particles that can be removed by oxidation and the temperature of a particulate filter.

【図25】パティキュレートの堆積作用を説明するため
の図である。
FIG. 25 is a diagram for explaining a deposition action of particulates.

【図26】パティキュレートフィルタへのパティキュレ
ートの堆積を防止するための第一フローチャートであ
る。
FIG. 26 is a first flowchart for preventing the accumulation of particulates on the particulate filter.

【図27】パティキュレートフィルタへのパティキュレ
ートの堆積を防止するための第二フローチャートであ
る。
FIG. 27 is a second flowchart for preventing the accumulation of particulates on the particulate filter.

【図28】パティキュレートフィルタの隔壁の拡大断面
図である。
FIG. 28 is an enlarged cross-sectional view of a partition wall of the particulate filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 16…スロットル弁 71…切換部 71a…弁体 70…パティキュレートフィルタ 74…電気ヒータ 6 ... Fuel injection valve 16 ... Throttle valve 71 ... Switching unit 71a ... valve body 70 ... Particulate filter 74 ... Electric heater

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/08 F01N 3/24 E 3/24 B01D 53/36 103C (56)参考文献 特開 平7−189655(JP,A) 特開 平1−182517(JP,A) 特開 平7−174018(JP,A) 特開 平5−214923(JP,A) 実開 昭59−30507(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 B01D 46/42 F01N 3/08 - 3/24 Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI F01N 3/08 F01N 3/24 E 3/24 B01D 53/36 103C (56) Reference JP-A-7-189655 (JP, A) JP 1-182517 (JP, A) JP 7-174018 (JP, A) JP 5-214923 (JP, A) Actual development Sho 59-30507 (JP, U) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) F01N 3/02 B01D 46/42 F01N 3/08-3/24

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 機関排気系に配置されたパティキュレー
トフィルタと、前記パティキュレートフィルタを加熱す
るための電気ヒータと、前記パティキュレートフィルタ
の排気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段
とを具備し、前記パティキュレートフィルタは、パティ
キュレートを捕集するための捕集壁を有し、前記捕集壁
には活性酸素放出剤が担持され、前記捕集壁は、第一捕
集面と第二捕集面とを有し、前記逆転手段によって前記
パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側と
が逆転されることにより、パティキュレートを捕集する
ために前記捕集壁の前記第一捕集面と前記第二捕集面と
が交互に使用され、前記パティキュレートフィルタは、
前記活性酸素放出剤によって前記パティキュレートフィ
ルタの温度に応じた酸化除去可能微粒子量を有し、現在
の機関燃焼室からの排出微粒子量が現在の前記酸化除去
可能微粒子量を上回ることとなる時には、前記電気ヒー
タを作動することを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。
1. A particulate filter arranged in an engine exhaust system, an electric heater for heating the particulate filter, and a reversing means for reversing an exhaust upstream side and an exhaust downstream side of the particulate filter. The particulate filter has a trapping wall for trapping particulates, the trapping wall carries an active oxygen release agent, and the trapping wall is a first trap. Surface and a second collection surface, the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter is reversed by the reversing means, to collect the particulates of the trapping wall The first collection surface and the second collection surface are used alternately, the particulate filter,
By the active oxygen releasing agent, the particulate filter
The amount of fine particles that can be oxidized and removed according to the temperature of the
The amount of fine particles emitted from the engine combustion chamber of
When the amount of fine particles exceeds
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which operates an engine.
【請求項2】 機関排気系に配置されたパティキュレー
トフィルタと、前記パティキュレートフィルタを加熱す
るための電気ヒータと、前記パティキュレートフィルタ
の排気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段
とを具備し、前記パティキュレートフィルタは、パティ
キュレートを捕集するための捕集壁を有し、前記捕集壁
には活性酸素放出剤が担持され、前記捕集壁は、第一捕
集面と第二捕集面とを有し、前記逆転手段によって前記
パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側と
が逆転されることにより、パティキュレートを捕集する
ために前記捕集壁の前記第一捕集面と前記第二捕集面と
が交互に使用され、前記パティキュレートフィルタは、
前記活性酸素放出剤によって前記パティキュレートフィ
ルタの温度に応じた酸化除去可能微粒子量を有し、現在
の排気ガス状態が現在必要な酸化除去可能微粒子量を下
回らせることとなる時には、前記電気ヒータを作動する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. A particulate matter arranged in an engine exhaust system.
Heating the particulate filter and the particulate filter.
Electric heater for the above, and the particulate filter
Reversing means for reversing the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the
And the particulate filter is a particulate filter.
A collection wall for collecting the curate, wherein the collection wall
An active oxygen releasing agent is carried on the collecting wall, and the collecting wall is
A collecting surface and a second collecting surface;
Exhaust gas upstream side and exhaust gas downstream side of the particulate filter
Is reversed to collect particulates.
The first collection surface and the second collection surface of the collection wall for
Are used alternately, the particulate filter is
By the active oxygen releasing agent, the particulate filter
The amount of fine particles that can be oxidized and removed according to the temperature of the
The exhaust gas state of the
The electric heater is activated when it is supposed to rotate.
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, which is characterized in that:
【請求項3】 前記パティキュレートフィルタを排気ガ
スがバイパスすることを可能とするバイパス手段を前記
逆転手段と一体又は別体に具備し、前記電気ヒータを作
動させる時には、前記バイパス手段によって排気ガスの
少なくとも一部をバイパスさせることを特徴とする請求
項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. The exhaust gas is attached to the particulate filter.
The bypass means that allows the bypass
The electric heater is provided integrally with or separately from the reversing means.
When operating the exhaust gas, the bypass means
Claims characterized by bypassing at least a part
Item 3. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to item 1 or 2 .
【請求項4】 前記バイパス手段によってバイパスさせ
る排気ガス量を調節することにより、前記電気ヒータに
よって加熱される前記パティキュレートフィルタの温度
を制御することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関
の排気浄化装置。
4. Bypassing by the bypass means
The electric heater by adjusting the amount of exhaust gas
Therefore, the temperature of the particulate filter to be heated
The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 3 , wherein the exhaust gas purification device is controlled.
【請求項5】 前記パティキュレートフィルタに担持さ
れた酸化触媒へ還元剤を供給するための還元剤供給装置
を具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の内
燃機関の排気浄化装置。
5. The particulate filter is supported by the particulate filter.
Reductant supply device for supplying reductant to the generated oxidation catalyst
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , further comprising:
【請求項6】 前記電気ヒータを作動させて前記パティ
キュレートフィルタの温度が設定温度以上となった時
に、前記還元剤供給装置によって前記酸化触媒へ還元剤
が供給されることを特徴とする請求項5に記載の内燃機
関の排気浄化装置。
6. The electric heater is operated to activate the putty.
When the temperature of the curate filter exceeds the set temperature
The reducing agent is supplied to the oxidation catalyst by the reducing agent supply device.
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 , wherein
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JPH0715250B2 (en) * 1988-01-11 1995-02-22 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for diesel engine
JP2861599B2 (en) * 1992-02-03 1999-02-24 トヨタ自動車株式会社 Diesel engine exhaust purification system
JP3342200B2 (en) * 1993-11-08 2002-11-05 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
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