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JP3519349B2 - Exhaust system for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust system for internal combustion engine

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Publication number
JP3519349B2
JP3519349B2 JP2000227570A JP2000227570A JP3519349B2 JP 3519349 B2 JP3519349 B2 JP 3519349B2 JP 2000227570 A JP2000227570 A JP 2000227570A JP 2000227570 A JP2000227570 A JP 2000227570A JP 3519349 B2 JP3519349 B2 JP 3519349B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
particulate filter
chamber
exhaust
gas outflow
Prior art date
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Application number
JP2000227570A
Other languages
Japanese (ja)
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JP2002038918A (en
Inventor
信也 広田
正仁 柴田
道夫 森下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sango Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Sango Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sango Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Sango Co Ltd
Priority to JP2000227570A priority Critical patent/JP3519349B2/en
Publication of JP2002038918A publication Critical patent/JP2002038918A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3519349B2 publication Critical patent/JP3519349B2/en
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  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

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装置
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は600℃程度以上の
高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機
関の排気ガス温は通常、600℃よりもかなり低い。従
って通常は電気ヒータにより排気ガスを加熱してパティ
キュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼せ
しめるようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a diesel engine, a particulate filter is arranged in an engine exhaust passage to remove fine particles contained in exhaust gas, and the particulate filter temporarily collects fine particles in the exhaust gas. Then, the particulate filter collected on the particulate filter is ignited and burned to regenerate the particulate filter. However, the particulate matter collected on the particulate filter does not ignite unless it reaches a high temperature of about 600 ° C. or higher, whereas the exhaust gas temperature of the diesel engine is usually considerably lower than 600 ° C. Therefore, normally, the exhaust gas is heated by an electric heater to ignite and burn the particulates collected on the particulate filter.

【0003】また、パティキュレートフィルタ上に捕集
された微粒子を燃焼せしめる場合にはパティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流速が速すぎると燃焼が
継続せず、燃焼を継続させるためにはパティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流速を遅くすることが必
要である。更に機関の排気系をコンパクトにするために
は消音器内にパティキュレートフィルタと電気ヒータと
を配置することが好ましい。
Further, when burning the particulates collected on the particulate filter, if the flow velocity of the exhaust gas passing through the particulate filter is too fast, the combustion will not continue, and in order to continue the burning, the particulates It is necessary to slow the flow rate of exhaust gas passing through the filter. Further, in order to make the exhaust system of the engine compact, it is preferable to arrange a particulate filter and an electric heater in the silencer.

【0004】そこで消音器内にパティキュレートフィル
タと電気ヒータとを配置すると共に排気ガスの流路を切
換えるための流路切換弁を具備し、この流路切換弁によ
って通常は全排気ガスをパティキュレートフィルタ内に
流入させ、パティキュレートフィルタ上に捕集された微
粒子を着火燃焼せしめる際には排気ガスの一部を電気ヒ
ータにより加熱した後にパティキュレートフィルタ内に
通常運転時とは逆方向に流入させ、残りの大部分の排気
ガスをパティキュレートフィルタ内に流入させることな
く大気に排出させるようにした排気装置が公知である
(実開平1−149515号公報参照)。
Therefore, a particulate filter and an electric heater are arranged in the silencer, and a passage switching valve for switching the passage of the exhaust gas is provided. Normally, all the exhaust gas is particulated by this passage switching valve. When the fine particles trapped on the particulate filter are ignited and burned by flowing them into the filter, a part of the exhaust gas is heated by an electric heater and then flowed into the particulate filter in the direction opposite to that during normal operation. An exhaust device is known in which most of the remaining exhaust gas is discharged into the atmosphere without flowing into the particulate filter (see Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-149515).

【0005】一方、パティキュレートフィルタ上に補集
された微粒子は電気ヒータを用いずに排気ガス熱でもっ
て着火燃焼させることが好ましく、そのためには微粒子
の着火温度を低くしなければならない。この点について
従来よりパティキュレートフィルタ上に触媒を担持すれ
ば微粒子の着火温度を低下できることが知られており、
従って従来より微粒子の着火温度を低下させるために触
媒を担持した種々のパティキュレートフィルタが公知で
ある。
On the other hand, it is preferable that the particles collected on the particulate filter are ignited and burned by the heat of the exhaust gas without using an electric heater, and for that purpose, the ignition temperature of the particles must be lowered. Regarding this point, it has been conventionally known that the ignition temperature of fine particles can be lowered by supporting a catalyst on a particulate filter,
Therefore, conventionally, various particulate filters carrying a catalyst for lowering the ignition temperature of fine particles are known.

【0006】例えば特公平7−106290号公報には
パティキュレートフィルタ上に白金族金属およびアルカ
リ土類金属酸化物の混合物を担持させたパティキュレー
トフィルタが開示されている。このパティキュレートフ
ィルタではほぼ350℃から400℃の比較的低温でも
って微粒子が着火され、次いで連続的に燃焼せしめられ
る。
For example, Japanese Patent Publication No. 7-106290 discloses a particulate filter in which a mixture of platinum group metal and alkaline earth metal oxide is carried on the particulate filter. In this particulate filter, the fine particles are ignited at a relatively low temperature of approximately 350 ° C. to 400 ° C., and then continuously burned.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ディーゼル機関では負
荷が高くなれば排気ガス温が350℃から400℃に達
し、従って上述のパティキュレートフィルタでは一見し
たところ機関負荷が高くなったときに排気ガス熱によっ
て微粒子を着火燃焼せしめることができるように見え
る。しかしながら実際には一旦多量の微粒子がパティキ
ュレートフィルタ上に堆積してしまうとこれら微粒子は
次第に燃焼しずらいカーボン質に変質し、その結果排気
ガス温が350℃から400℃に達しても微粒子は着火
燃焼しなくなる。従ってパティキュレートフィルタ上の
微粒子を連続的に燃焼せしめるには多量の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタ上に堆積しないようにする必要が
ある。
In a diesel engine, the exhaust gas temperature rises from 350 ° C to 400 ° C when the load increases, and therefore the above-mentioned particulate filter apparently has a high exhaust gas heat when the engine load increases. It seems that the particles can be ignited and burned by. However, in reality, once a large amount of fine particles are accumulated on the particulate filter, these fine particles gradually change into carbon, which is difficult to burn, and as a result, the fine particles are not generated even when the exhaust gas temperature reaches 350 ° C to 400 ° C. Ignition does not burn. Therefore, in order to continuously burn the particulates on the particulate filter, it is necessary to prevent a large amount of particulates from accumulating on the particulate filter.

【0008】本発明はパティキュレートフィルタ上の微
粒子を連続的に酸化除去するのに適したコンパクトで実
用的な内燃機関の排気装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a compact and practical exhaust system for an internal combustion engine, which is suitable for continuously oxidizing and removing fine particles on a particulate filter.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に1番目の発明では、一端に第1の排気ガス流出入口を
有し、他端に第2の排気ガス流出入口を有する排気双方
向流通路内にパティキュレートフィルタが配置され、排
気ガスの流路を切換えるための流路切換弁を具備し、流
路切換弁によって排気ガスを第1の排気ガス流出入口内
に流入させたときにはパティキュレートフィルタ通過後
第2の排気ガス流出入口から流出した排気ガスが消音器
の消音室内に送り込まれ、流路切換弁によって排気ガス
を第2の排気ガス流出入口内に流入させたときにはパテ
ィキュレートフィルタ通過後第1の排気ガス流出入口か
ら流出した排気ガスが消音器の消音室内に送り込まれる
内燃機関の排気装置において、排気双方向流通路、パテ
ィキュレートフィルタ、流路切換弁および消音室を一つ
のケーシング内に配置している。
In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, a bidirectional exhaust having a first exhaust gas outflow inlet at one end and a second exhaust gas outflow inlet at the other end. A particulate filter is arranged in the flow passage, and a flow path switching valve for switching the flow path of the exhaust gas is provided. When the flow path switching valve causes the exhaust gas to flow into the first exhaust gas outlet / inlet port, the particulate filter is provided. After passing through the curate filter, the exhaust gas flowing out from the second exhaust gas inflow / outflow port is sent into the muffler chamber of the muffler, and when the exhaust gas is caused to flow into the second exhaust gas outflow / inflow port by the flow path switching valve, the particulate filter In an exhaust system of an internal combustion engine, in which the exhaust gas flowing out of the first exhaust gas outflow port after passing is sent into the muffler chamber of the muffler, the two-way exhaust passage and the particulate filter are provided. Motor, is arranged the flow path switching valve and silencing chamber in a single casing.

【0010】2番目の発明では1番目の発明において、
ケーシングの一端部に流路切換弁を収容した弁室が形成
され、弁室内に燃焼室から排出された排気ガスが流入す
る排気ガス流入口と、第1の排気ガス流出入口および第
2の排気ガス流出入口と、消音室に通ずる排気ガス流出
口とが開口しており、流路切換弁が排気ガス流入口から
流入した排気ガスを第1の排気ガス流出入口に導びきか
つ第2の排気ガス流出入口から流出した排気ガスを排気
ガス流出口に導びく第1の位置と、排気ガス流入口から
流入した排気ガスを第2の排気ガス流出入口に導びきか
つ第1の排気ガス流出入口から流出した排気ガスを排気
ガス流出口に導びく第2の位置とに切換え可能である。
In the second invention, in the first invention,
A valve chamber accommodating a flow path switching valve is formed at one end of the casing, and an exhaust gas inlet into which exhaust gas discharged from the combustion chamber flows, a first exhaust gas outflow inlet, and a second exhaust gas are introduced into the valve chamber. The gas outflow inlet and the exhaust gas outlet opening to the muffler chamber are open, and the flow path switching valve guides the exhaust gas flowing from the exhaust gas inlet to the first exhaust gas outlet and the second exhaust gas. A first position for leading the exhaust gas flowing out from the gas outlet to the exhaust gas outlet, and a first position for guiding the exhaust gas flowing from the exhaust gas inlet to the second exhaust gas outlet and the first exhaust gas outlet It is possible to switch to a second position where the exhaust gas flowing out of the exhaust gas is guided to the exhaust gas outlet.

【0011】3番目の発明では2番目の発明において、
流路切換弁が排気ガス流入口から流入した排気ガスをパ
ティキュレートフィルタを流通させることなく直接排気
ガス流出口に導びく第3の位置に切換可能である。4番
目の発明では2番目の発明において、弁室の中央部に流
路切換弁を回動可能に配置すると共に弁室の周辺部に4
つの隔壁により分割された4つの区画室を形成して流路
切換弁により各区画室を選択的に連通させ、流路切換弁
が第1の位置に位置したときには排気ガス流入口と第1
の排気ガス流出入口とが連通すると共に第2の排気ガス
流出入口と排気ガス流出口とが連通しかつ流路切換弁が
第2の位置に位置したときには排気ガス流入口と第2の
排気ガス流出入口とが連通すると共に第1の排気ガス流
出入口と排気ガス流出口とが連通するように排気ガス流
入口、第1の排気ガス流出入口、第2の排気ガス流出入
口および排気ガス流出口が夫々各区画室内に開口してい
る。
In the third invention, in the second invention,
The flow path switching valve can be switched to the third position where the exhaust gas flowing from the exhaust gas inlet is directly guided to the exhaust gas outlet without flowing through the particulate filter. According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect, the flow path switching valve is rotatably arranged in the central portion of the valve chamber, and the flow passage switching valve is provided in the peripheral portion of the valve chamber.
Four partition chambers divided by one partition wall are formed, and the respective partition chambers are selectively communicated with each other by the flow passage switching valve. When the flow passage switching valve is located at the first position, the exhaust gas inlet and the first
Of the exhaust gas outlet and the second exhaust gas outlet and the exhaust gas outlet communicate with each other and the flow path switching valve is located at the second position, the exhaust gas inlet and the second exhaust gas An exhaust gas inlet, a first exhaust gas outlet, a second exhaust gas outlet, and an exhaust gas outlet so that the first exhaust gas outlet and the exhaust gas outlet communicate with each other and with the outlet inlet. Are opened in each compartment.

【0012】5番目の発明では4番目の発明において、
流路切換弁の先端部が流路切換弁の回動軸に関し互いに
反対側に位置する一対の隔壁の先端部に当接したときに
これら一対の隔壁と流路切換弁によって弁室内が2分割
され、それにより各区画室が選択的に連通せしめられ
る。6番目の発明では2番目の発明において、ケーシン
グの他端部に消音室が配置されると共に弁室と消音室間
にパティキュレートフィルタ収容室を形成し、弁室とパ
ティキュレートフィルタ収容室とを分離する仕切壁上に
第1の排気ガス流出入口、第2の排気ガス流出入口およ
び排気ガス流出口が形成されている。
In the fifth invention, in the fourth invention,
When the tip portion of the flow path switching valve comes into contact with the tip portions of a pair of partition walls located on opposite sides with respect to the rotation axis of the flow path switching valve, the valve chamber is divided into two by the pair of partition walls and the flow path switching valve. As a result, the compartments are selectively communicated with each other. In a sixth aspect based on the second aspect, the muffler chamber is arranged at the other end of the casing, and the particulate filter accommodating chamber is formed between the valve chamber and the muffler chamber, and the valve chamber and the particulate filter accommodating chamber are formed. A first exhaust gas outflow port, a second exhaust gas outflow port, and an exhaust gas outflow port are formed on the partition wall to be separated.

【0013】7番目の発明では6番目の発明において、
パティキュレートフィルタ収容室が一対の仕切壁によっ
て排気ガス流出口から消音室に向けてパティキュレート
フィルタ収容室の中央部を延びる排気ガス流出室と、排
気ガス流出室の両側に配置されかつ夫々第1の排気ガス
流出入口および第2の排気ガス流出入口に連通する第1
の小室および第2の小室とに分割され、パティキュレー
トフィルタはその排気ガス流出入端が夫々第1の小室お
よび第2の小室内に位置するように排気ガス流出室内を
貫通している。
In the seventh invention, in the sixth invention,
The particulate filter accommodating chamber is disposed on both sides of the exhaust gas outflow chamber and the exhaust gas outflow chamber extending from the exhaust gas outflow port toward the muffler chamber through the central portion of the particulate filter accommodating chamber by the pair of partition walls, and each of the first and second exhaust gas outflow chambers is disposed on the both sides of the exhaust gas outflow chamber. First communication with the exhaust gas outflow inlet and the second exhaust gas outflow inlet of
And a second small chamber, and the particulate filter penetrates the exhaust gas outflow chamber so that the exhaust gas inflow / outflow ends thereof are located in the first small chamber and the second small chamber, respectively.

【0014】8番目の発明では6番目の発明において、
パティキュレートフィルタ収容室内に一対のパティキュ
レートフィルタが各パティキュレートフィルタを順次排
気ガスが通過するように配置され、排気ガス流出口はパ
ティキュレートフィルタ収容室内を延びる排気ガス流出
管を介して消音室に連結されている。9番目の発明では
1番目の発明において、パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持し
ている。
In the eighth invention, in the sixth invention,
A pair of particulate filters are arranged in the particulate filter accommodating chamber so that the exhaust gas sequentially passes through the respective particulate filters, and the exhaust gas outlet is connected to the muffler chamber through an exhaust gas outflow pipe extending in the particulate filter accommodating chamber. It is connected. In a ninth aspect based on the first aspect, as the particulate filter, the amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time can be oxidized and removed on the particulate filter without emitting a luminous flame per unit time. When the amount of the fine particles in the exhaust gas is smaller than the amount that can be removed, a particulate filter that can be oxidized and removed without emitting a bright flame when the particulates in the exhaust gas flow into the particulate filter is used, and the precious metal catalyst is carried on the particulate filter.

【0015】10番目の発明では9番目の発明におい
て、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活性酸素放出剤をパティキュレ
ートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上
に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素
を放出させ、放出された活性酸素によってパティキュレ
ートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにし
ている。
According to the tenth invention, in the ninth invention, when excess oxygen exists in the surroundings, the oxygen is taken in to retain the oxygen, and when the surrounding oxygen concentration decreases, the retained oxygen is released in the form of active oxygen. The oxygen releasing agent is carried on the particulate filter, and when the particulates adhere to the particulate filter, the active oxygen releasing agent releases the active oxygen, and the released active oxygen oxidizes the particulates adhering to the particulate filter. I am trying to let you.

【0016】11番目の発明では10番目の発明におい
て、活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金
属又は希土類又は遷移金属からなる。12番目の発明で
は11番目の発明において、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属
からなる。13番目の発明では10番目の発明におい
て、活性酸素放出剤は、パティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中
のNOx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したNOx を放出する機能を有している。
According to the eleventh invention, in the tenth invention, the active oxygen releasing agent comprises an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth or a transition metal. According to the twelfth invention, in the eleventh invention, the alkali metal and the alkaline earth metal are metals having a higher ionization tendency than calcium. In the thirteenth invention, in the tenth invention, the active oxygen releasing agent absorbs NO x in the exhaust gas and exhausts the exhaust gas flowing into the particulate filter when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter is lean. It has a function of releasing absorbed NO x when the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or becomes rich.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は本発明を圧縮着火式内燃機
関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点
火式内燃機関にも適用することもできる。図1を参照す
ると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリ
ンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御
式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気
弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は対応
する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結さ
れ、サージタンク12は吸気ダクト13を介して排気タ
ーボチャージャ14のコンプレッサ15に連結される。
吸気ダクト13内にはステップモータ16により駆動さ
れるスロットル弁17が配置され、更に吸気ダクト13
周りには吸気ダクト13内を流れる吸入空気を冷却する
ための冷却装置18が配置される。図1に示される実施
例では機関冷却水が冷却装置18内に導びかれ、機関冷
却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気ポート
10は排気マニホルド19および排気管20を介して排
気ターボチャージャ14の排気タービン21に連結さ
れ、排気タービン21の出口は排気管22を介してパテ
ィキュレートフィルタ等を収容したケーシング23に連
結される。
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, and 9 is an intake port. Indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port, respectively. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to a compressor 15 of an exhaust turbocharger 14 via an intake duct 13.
A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is arranged in the intake duct 13, and the intake duct 13 is further provided.
A cooling device 18 for cooling the intake air flowing in the intake duct 13 is arranged around the device. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 18, and the intake air is cooled by the engine cooling water. On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an exhaust turbine 21 of an exhaust turbocharger 14 via an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20, and an outlet of the exhaust turbine 21 is connected via an exhaust pipe 22 to a casing 23 accommodating a particulate filter and the like. Be connected.

【0018】排気マニホルド19とサージタンク12と
は排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路24を介
して互いに連結され、EGR通路24内には電気制御式
EGR制御弁25が配置される。また、EGR通路24
周りにはEGR通路24内を流れるEGRガスを冷却す
るための冷却装置26が配置される。図1に示される実
施例では機関冷却水が冷却装置26内に導びかれ、機関
冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料
噴射弁6は燃料供給管6aを介して燃料リザーバ、いわ
ゆるコモンレール27に連結される。このコモンレール
27内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28か
ら燃料が供給され、コモンレール27内に供給された燃
料は各燃料供給管6aを介して燃料噴射弁6に供給され
る。コモンレール27にはコモンレール27内の燃料圧
を検出するための燃料圧センサ29が取付けられ、燃料
圧センサ29の出力信号に基づいてコモンレール27内
の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ28の吐
出量が制御される。
The exhaust manifold 19 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 24, and an electric control type EGR control valve 25 is arranged in the EGR passage 24. In addition, the EGR passage 24
A cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is arranged around the device. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 26, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water. On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 27, via a fuel supply pipe 6a. Fuel is supplied into the common rail 27 from a fuel pump 28 of an electrically controlled variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 27 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 6a. A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the common rail 27 is attached to the common rail 27, and the fuel pump 28 is arranged so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 29. Is controlled.

【0019】電子制御ユニット30はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス31によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッ
サ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備
する。燃料圧センサ29の出力信号は対応するAD変換
器37を介して入力ポート35に入力される。アクセル
ペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Lに比例
した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負
荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介
して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35
にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力
パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。
一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して
燃料噴射弁6、スロットル弁駆動用ステップモータ1
6、EGR制御弁25、および燃料ポンプ28に接続さ
れる。
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer and has a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35, and an input port 35, which are connected to each other by a bidirectional bus 31. An output port 36 is provided. The output signal of the fuel pressure sensor 29 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. . Further input port 35
A crank angle sensor 42 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to.
On the other hand, the output port 36 is connected through the corresponding drive circuit 38 to the fuel injection valve 6 and the throttle valve driving step motor 1
6, the EGR control valve 25, and the fuel pump 28.

【0020】図2は図1に示されるケーシングの図解的
な斜視図を示しており、図3(A)は図1に示されるケ
ーシングの図解的な平面図を示している。また、図3
(B)は図3(A)において矢印Bに沿ってみた側面図
を示しており、図3(C),(D),(E)は図3
(A)において矢印Cに沿ってみた断面図を示してい
る。図2および図3(A)〜(C)を参照すると、ケー
シング23は外周壁50と、一対の端部壁51,52と
により構成され、ケーシング23はその全体に亘って楕
円に近い一様な断面形状を有する。ケーシング23内は
互いに平行をなす複数の仕切壁53a,53b,53
c,53dによって複数の小室54a,54b,54
c,54d,54eに分割される。この場合、端部壁5
1と仕切壁53a間に形成される小室54aは弁室を形
成し、一対の仕切壁53aと53b間に形成される小室
54bはパティキュレートフィルタ収容室を形成し、仕
切壁53bと端部壁52間に形成される小室54c,5
4d,54eは消音室を形成する。
FIG. 2 shows a schematic perspective view of the casing shown in FIG. 1, and FIG. 3A shows a schematic plan view of the casing shown in FIG. Also, FIG.
3B is a side view taken along the arrow B in FIG. 3A, and FIGS. 3C, 3D, and 3E are shown in FIG.
A sectional view taken along the arrow C in FIG. Referring to FIG. 2 and FIGS. 3A to 3C, the casing 23 includes an outer peripheral wall 50 and a pair of end walls 51 and 52, and the casing 23 has a uniform shape close to an ellipse. It has a unique cross-sectional shape. Inside the casing 23, a plurality of partition walls 53a, 53b, 53 that are parallel to each other are provided.
a plurality of small chambers 54a, 54b, 54 by c, 53d
c, 54d, 54e. In this case, the end wall 5
The small chamber 54a formed between the partition wall 53a and the partition wall 53a forms a valve chamber, the small chamber 54b formed between the pair of partition walls 53a and 53b forms a particulate filter storage chamber, and the partition wall 53b and the end wall. Small chambers 54c, 5 formed between 52
4d and 54e form a muffling chamber.

【0021】パティキュレートフィルタ収容室54bは
一対の仕切壁53a,53b間を互いに平行をなして延
びる一対の仕切壁55a,55bによって下方に位置す
る第1の小室56aと、上方に位置する第2の小室56
bと、中間に位置する第3の小室56cとに分割され
る。第1の小室56aと第2の小室56b間には第3の
小室56c内を貫通して延びるパティキュレートフィル
タ57が配置されており、このパティキュレートフィル
タ57の排気ガス流出入端は夫々第1の小室56aおよ
び第2の小室56b内に位置している。第1の小室56
a内に排気ガスが送り込まれるとこの排気ガスはパティ
キュレートフィルタ57内を流れて第2の小室56b内
に流出し、第2の小室56b内に排気ガスが送り込まれ
るとこの排気ガスはパティキュレートフィルタ57内を
流れて第1の小室56a内に流出する。従ってこれら第
1の小室56aおよび第2の小室56bは排気双方向通
路を形成している。
The particulate filter accommodating chamber 54b has a first small chamber 56a located below by a pair of partition walls 55a and 55b extending parallel to each other between the pair of partition walls 53a and 53b, and a second upper chamber. Small room 56
b and a third small chamber 56c located in the middle. A particulate filter 57 extending through the third small chamber 56c is arranged between the first small chamber 56a and the second small chamber 56b, and the exhaust gas inflow and outflow ends of the particulate filter 57 are respectively the first and second. Of the small chamber 56a and the second small chamber 56b. First small room 56
When the exhaust gas is sent into a, the exhaust gas flows through the particulate filter 57 and flows into the second small chamber 56b, and when the exhaust gas is sent into the second small chamber 56b, the exhaust gas is particulated. It flows through the filter 57 and flows out into the first small chamber 56a. Therefore, the first small chamber 56a and the second small chamber 56b form an exhaust bidirectional passage.

【0022】一方、弁室54aの中央部には流路切換弁
58が配置されている。この流路切換弁58は、弁室5
4aの中心部をケーシング23の長手方向に延びる弁軸
58aと、この弁軸58aにより支持されたバタフライ
型弁体58bからなり、このバタフライ型弁体58bは
矩形状をなしている。弁軸58aは駆動モータ或いは負
圧ダイアフラム装置によって回動制御される。
On the other hand, a flow path switching valve 58 is arranged at the center of the valve chamber 54a. The flow path switching valve 58 is provided in the valve chamber 5
4a, a valve shaft 58a extending in the longitudinal direction of the casing 23 and a butterfly valve body 58b supported by the valve shaft 58a. The butterfly valve body 58b has a rectangular shape. The valve shaft 58a is rotationally controlled by a drive motor or a negative pressure diaphragm device.

【0023】一方、弁室54aの周辺部には4つの隔壁
59a,59b,59c,59dにより分割された4つ
の区画室60a,60b,60c,60dが形成されて
いる。弁室54aとパティキュレートフィルタ収容室5
4bとを分割する仕切壁53a上には第1の小室56a
内に連通する第1の排気ガス流出入口61と、第2の小
室56b内に連通する第2の排気ガス流出入口62と、
第3の小室56cに連通する排気ガス流出口63とが形
成されている。一方、端部壁51上には排気管22に連
通する排気ガス流入口64が形成されている。
On the other hand, four partition chambers 60a, 60b, 60c, 60d divided by four partition walls 59a, 59b, 59c, 59d are formed around the valve chamber 54a. Valve chamber 54a and particulate filter storage chamber 5
The first small chamber 56a is provided on the partition wall 53a which divides the partition 4b.
A first exhaust gas outlet / inlet 61 that communicates with the inside, and a second exhaust gas outlet / inlet 62 that communicates with the inside of the second small chamber 56b,
An exhaust gas outlet 63 that communicates with the third small chamber 56c is formed. On the other hand, an exhaust gas inlet 64 communicating with the exhaust pipe 22 is formed on the end wall 51.

【0024】図3(C)からわかるように第1の排気ガ
ス流出入口61は区画室61a内に開口しており、第2
の排気ガス流出入口62は区画室60b内に開口してお
り、排気ガス流出口63は区画室60c内に開口してお
り、排気ガス流入口64は区画室60d内に開口してい
る。流路切換弁58は図3(C)に示されるように流路
切換弁58の先端部が弁軸58aに関し互いに反対側に
位置する一部の隔壁59a,59cの先端部に当接する
第1の位置Aと、図3(E)に示されるように流路切換
弁58の先端部が弁軸58aに関し互いに反対側に位置
する一対の隔壁59b,59dの先端部に当接する第2
の位置Bと、図3(D)に示されるように第1の位置A
と第2の位置Bとの中間位置である第3の位置Cに回動
制御される。
As can be seen from FIG. 3 (C), the first exhaust gas outflow inlet 61 is opened in the compartment 61a, and
The exhaust gas outflow inlet 62 is opened in the compartment 60b, the exhaust gas outlet 63 is opened in the compartment 60c, and the exhaust gas inlet 64 is opened in the compartment 60d. As shown in FIG. 3C, the flow path switching valve 58 has a first end portion in which the front end portion of the flow path switching valve 58 abuts on the front end portions of some of the partitions 59a and 59c located on opposite sides of the valve shaft 58a. 2A in which the tip of the flow path switching valve 58 abuts the tip of a pair of partition walls 59b and 59d located on opposite sides of the valve shaft 58a.
Position B and the first position A as shown in FIG.
The rotation is controlled to a third position C which is an intermediate position between the second position B and the second position B.

【0025】流路切換弁58が図3(C)に示される第
1の位置Aに位置するときには区画室60a,60dと
区画室60b,60cとは一対の隔壁59a,59cと
流路切換弁58により分離され、このとき排気ガス流入
口64が第1の排気ガス流出入口61に連通しかつ第2
の排気ガス流出入口62が排気ガス流出口63に連通す
る。
When the flow path switching valve 58 is located at the first position A shown in FIG. 3C, the partition chambers 60a and 60d and the partition chambers 60b and 60c are a pair of partition walls 59a and 59c and the flow path switching valve. 58, at which time the exhaust gas inlet 64 communicates with the first exhaust gas outlet 61 and the second exhaust gas inlet 64
Of the exhaust gas outlet 62 communicates with the exhaust gas outlet 63.

【0026】これに対し、流路切換弁58が図3(E)
に示される第2の位置Bに位置するときには区画室60
a,60cと区画室60b,60dとは一対の隔壁59
b,59dと流路切換弁58により分離され、このとき
排気ガス流入口64が第2の排気ガス流出入口62に連
通しかつ第1の排気ガス流出入口61が排気ガス流出口
63に連通する。
On the other hand, the flow path switching valve 58 is shown in FIG.
When located in the second position B shown in FIG.
a and 60c and the compartments 60b and 60d are a pair of partition walls 59.
b and 59d and the flow path switching valve 58, the exhaust gas inflow port 64 communicates with the second exhaust gas outflow port 62 and the first exhaust gas outflow port 61 communicates with the exhaust gas outflow port 63. .

【0027】また、流路切換弁58が図3(D)に示さ
れる第3の位置Cに位置するときには全区画室60a,
60b,60c,60dは互いに連通する。一方、前述
したように小室54c,54d,54eは消音室を形成
しており、この場合図3(A)に示される実施例では小
室54cは第1の拡張室を、小室54dは第2の拡張室
兼共鳴室を、小室54eは共鳴室を形成している。
When the flow path switching valve 58 is located at the third position C shown in FIG. 3 (D), all the compartments 60a,
60b, 60c, 60d communicate with each other. On the other hand, as described above, the small chambers 54c, 54d, 54e form a sound deadening chamber. In this case, in the embodiment shown in FIG. 3 (A), the small chamber 54c is the first expansion chamber and the small chamber 54d is the second expansion chamber. The expansion chamber / resonance chamber and the small chamber 54e form a resonance chamber.

【0028】第4(A)にケーシングの別の実施例を示
す。なお、図4(B)は図4(A)において矢印Bに沿
ってみた側面図を示しており、図4(C)および(D)
は図4(A)において夫々矢印C,Dに沿ってみた断面
図を示している。なお、図4において図3に示される構
成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
Fourth (A) shows another embodiment of the casing. Note that FIG. 4B is a side view taken along the arrow B in FIG. 4A and includes FIGS. 4C and 4D.
Shows a sectional view taken along arrows C and D in FIG. 4 (A), respectively. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0029】この実施例ではパティキュレートフィルタ
収容室54b内に一対のパティキュレートフィルタ57
が並置される。これらパティキュレートフィルタ57の
一端部はフィルタ支持用仕切壁65により支持されてお
り、パティキュレートフィルタ58の他端部はステー6
6によって支持されている。また、仕切壁53aとフィ
ルタ支持用仕切壁65間には第1の小室56aと第2の
小室56bとを分離するための仕切壁67が延びてい
る。
In this embodiment, a pair of particulate filters 57 are provided in the particulate filter storage chamber 54b.
Are juxtaposed. One end of the particulate filter 57 is supported by the filter supporting partition wall 65, and the other end of the particulate filter 58 is attached to the stay 6.
Supported by 6. Further, a partition wall 67 for separating the first small chamber 56a and the second small chamber 56b extends between the partition wall 53a and the filter supporting partition wall 65.

【0030】この実施例では図4(C)に示されるよう
に第1の排気ガス流出入口61および第2の排気ガス流
出入口62が多数の小孔からなり、また排気ガス流出口
63はパティキュレートフィルタ収容室54b内を貫通
して小室54c内に開口する排気ガス流出管68に連通
している。図5は図4に示すパティキュレートフィルタ
57を一体化した図4の変形例を示している。この変形
例ではパティキュレートフィルタ57の中央部分57a
はパティキュレートフィルタ57の上方部から下方部
へ、或いは下方部から上方部へ排気ガスが流通しないよ
うに形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 4C, the first exhaust gas outflow inlet 61 and the second exhaust gas outflow inlet 62 are made up of a large number of small holes, and the exhaust gas outflow port 63 is provided with a pattern. It communicates with the exhaust gas outflow pipe 68 which penetrates the inside of the curate filter accommodating chamber 54b and opens inside the small chamber 54c. FIG. 5 shows a modification of FIG. 4 in which the particulate filter 57 shown in FIG. 4 is integrated. In this modification, the central portion 57a of the particulate filter 57 is
Is formed so that exhaust gas does not flow from the upper part to the lower part of the particulate filter 57 or from the lower part to the upper part.

【0031】図6(A)は代表的なパティキュレートフ
ィルタの正面図を示しており、図6(B)は図6(A)
に示すパティキュレートフィルタの側面断面図を示して
いる。図3に示されるパティキュレートフィルタ57は
断面形状が楕円形であり、しかも図6に示すパティキュ
レートフィルタよりも軸方向長さが短かいが図6に示す
パティキュレートフィルタと基本的には同じ構造を有し
ており、図4に示されるパティキュレートフィルタ57
は図6に示されるパティキュレートフィルタよりも軸方
向長さが長いがやはり図6に示すパティキュレートフィ
ルタと基本的に同じ構造を有している。従って以下図3
および図4に示される各パティキュレートフィルタ57
を個別に説明する代りに図6に示される代表的なパティ
キュレートフィルタについてその構造を説明する。
FIG. 6 (A) shows a front view of a typical particulate filter, and FIG. 6 (B) shows FIG. 6 (A).
3 is a side sectional view of the particulate filter shown in FIG. The particulate filter 57 shown in FIG. 3 has an elliptical cross-sectional shape, and has a shorter axial length than the particulate filter shown in FIG. 6, but basically has the same structure as the particulate filter shown in FIG. And has the particulate filter 57 shown in FIG.
Has a longer axial length than the particulate filter shown in FIG. 6, but also has basically the same structure as the particulate filter shown in FIG. Therefore,
And each particulate filter 57 shown in FIG.
6 will be described separately, but the structure of a typical particulate filter shown in FIG. 6 will be described.

【0032】図6(A)および(B)に示されるように
パティキュレートフィルタはハニカム構造をなしてお
り、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路8
0,81を具備する。これら排気流通路は一端が栓82
により閉塞された排気ガス流通路80と、他端が栓83
により閉塞された排気ガス流通路81とにより構成され
る。なお、図6(A)においてハッチングを付した部分
は栓83を示している。従って排気ガス流通路80およ
び排気ガス流通路81は薄肉の隔壁84を介して交互に
配置される。云い換えると排気ガス流通路80および排
気ガス流通路81は各排気ガス流通路80が四つの排気
ガス流通路81によって包囲され、各排気ガス流通路8
1が四つの排気ガス流通路80によって包囲されるよう
に配置される。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the particulate filter has a honeycomb structure, and a plurality of exhaust flow passages 8 extending in parallel with each other.
It is equipped with 0,81. One end of these exhaust flow passages is a plug 82.
The exhaust gas flow passage 80 closed by the
The exhaust gas flow passage 81 is closed by The hatched portion in FIG. 6A indicates the plug 83. Therefore, the exhaust gas flow passages 80 and the exhaust gas flow passages 81 are alternately arranged via the thin partition walls 84. In other words, in the exhaust gas flow passage 80 and the exhaust gas flow passage 81, each exhaust gas flow passage 80 is surrounded by four exhaust gas flow passages 81, and each exhaust gas flow passage 8
1 is arranged so as to be surrounded by four exhaust gas flow passages 80.

【0033】パティキュレートフィルタは例えばコージ
ライトのような多孔質材料から形成されており、従って
図6(B)においてX方向からパティキュレートフィル
タ内に排気ガスが送り込まれると排気ガス流通路80内
に流入した排気ガスは矢印で示されるように周囲の隔壁
84内を通って隣接する排気ガス流通路81内に流出す
る。これに対し、図6(B)において矢印Y方向からパ
ティキュレートフィルタ内に排気ガスが送り込まれると
排気ガス流通路81内に流入した排気ガスは図6(B)
に示される矢印とは逆向きに周囲の隔壁84内を通って
隣接する排気ガス流通路80内に流出する。
The particulate filter is made of a porous material such as cordierite. Therefore, when the exhaust gas is fed into the particulate filter from the X direction in FIG. 6 (B), it enters the exhaust gas flow passage 80. The inflowing exhaust gas passes through the surrounding partition wall 84 as shown by the arrow and flows out into the adjacent exhaust gas flow passage 81. On the other hand, when the exhaust gas is fed into the particulate filter from the direction of the arrow Y in FIG. 6 (B), the exhaust gas flowing into the exhaust gas flow passage 81 is shown in FIG. 6 (B).
In the opposite direction to the arrow shown in FIG. 5, the gas flows through the surrounding partition wall 84 into the adjacent exhaust gas flow passage 80.

【0034】本発明による実施例では各排気ガス流通路
80および81の周壁面、即ち各隔壁84の両側表面上
および隔壁84内の細孔内壁面上には例えばアルミナか
らなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属
触媒、および周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込ん
で酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持し
た酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持
されている。
In the embodiment according to the present invention, a carrier layer made of, for example, alumina is formed on the peripheral wall surfaces of the exhaust gas flow passages 80 and 81, that is, on both side surfaces of each partition wall 84 and on the inner wall surfaces of the pores in the partition wall 84. When a precious metal catalyst and excess oxygen are present on this support, oxygen is taken in to retain oxygen and when the ambient oxygen concentration decreases, the retained oxygen is released in the form of active oxygen. The agent is carried.

【0035】この場合、本発明による実施例では貴金属
触媒として白金Ptが用いられており、活性酸素放出剤
としてカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セ
シウムCs、ルビジウムRbのようなアルカリ金属、バ
リウムBa、カルシウムCa、ストロンチウムSrのよ
うなアルカリ土類金属、ランタンLa、イットリウム
Y、セリウムCe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。
In this case, in the embodiment of the present invention, platinum Pt is used as the noble metal catalyst, and as the active oxygen releasing agent, potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, alkali metal such as rubidium Rb, barium Ba. , Calcium Ca, alkaline earth metals such as strontium Sr, lanthanum La, yttrium Y, rare earths such as cerium Ce, and at least one selected from transition metals.

【0036】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。次に図3および
図4に示されるパティキュレートフィルタ57による排
気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金Ptお
よびカリウムKを担持させた場合を例にとって説明する
が他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土
類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行われ
る。
In this case, the active oxygen releasing agent is an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li,
It is preferable to use cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr. Next, the action of removing particulates in the exhaust gas by the particulate filter 57 shown in FIGS. 3 and 4 will be described by taking as an example the case where platinum Pt and potassium K are supported on the carrier, but other precious metals, alkali metals, alkalis The same fine particle removing action is performed by using an earth metal, a rare earth or a transition metal.

【0037】図1に示されるような圧縮着火式内燃機関
では空気過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは
多量の過剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路、燃焼室
5および排気通路内に供給された空気と燃料との比を排
気ガスの空燃比と称すると図1に示されるような圧縮着
火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなってい
る。また、燃焼室5内ではNOが発生するので排気ガス
中にはNOが含まれている。また、燃料中にはイオウS
が含まれており、このイオウSは燃焼室5内で酸素と反
応してSO2 となる。従って排気ガス中にはSO2 が含
まれている。従って排気ガスがパティキュレートフィル
タ57内に送り込まれると過剰酸素、NOおよびSO2
を含んだ排気ガスが排気ガス流通路80又は81内に流
入することになる。
In a compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. 1, combustion is performed under an excess of air, and therefore the exhaust gas contains a large amount of excess air. That is, when the ratio of air to fuel supplied into the intake passage, the combustion chamber 5 and the exhaust passage is called the air-fuel ratio of exhaust gas, the air-fuel ratio of exhaust gas in a compression ignition internal combustion engine as shown in FIG. It is lean. Further, NO is generated in the combustion chamber 5, so the exhaust gas contains NO. In addition, sulfur S in the fuel
This sulfur S reacts with oxygen in the combustion chamber 5 to become SO 2 . Therefore, the exhaust gas contains SO 2 . Therefore, when the exhaust gas is sent into the particulate filter 57, excess oxygen, NO and SO 2
The exhaust gas containing the gas will flow into the exhaust gas flow passage 80 or 81.

【0038】図7(A)および(B)は排気ガス流通路
80又は81の内周面および隔壁84内の細孔内壁面上
に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わして
いる。なお、図7(A)および(B)において90は白
金Ptの粒子を示しており、91はカリウムKを含んで
いる活性酸素放出剤を示している。上述したように排気
ガス中には多量の過剰酸素が含まれているので排気ガス
がパティキュレートフィルタ57の排気ガス流通路80
又は81内に流入すると図7(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 となる(2NO+O
2 →2NO2 )。次いで生成されたNO2 の一部は白金
Pt上で酸化されつつ活性酸素放出剤91内に吸収さ
れ、カリウムKと結合しながら図7(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91内に
拡散し、一部の硝酸イオンNO3 - は硝酸カリウムKN
3 を生成する。
FIGS. 7A and 7B schematically show enlarged views of the surface of the carrier layer formed on the inner peripheral surface of the exhaust gas flow passage 80 or 81 and the inner wall surface of the pores in the partition wall 84. ing. In FIGS. 7A and 7B, 90 indicates particles of platinum Pt, and 91 indicates an active oxygen release agent containing potassium K. As described above, since the exhaust gas contains a large amount of excess oxygen, the exhaust gas is exhausted to the exhaust gas flow passage 80 of the particulate filter 57.
Or when flowing into 81, these oxygen O 2 adheres to the surface of platinum Pt in the form of O 2 or O 2 as shown in FIG. 7 (A). 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, a part of NO 2 produced is absorbed in the active oxygen releasing agent 91 while being oxidized on platinum Pt, and is combined with potassium K to form nitrate ion NO 3 as shown in FIG. 7 (A). And diffused into the active oxygen releasing agent 91, and some of the nitrate ions NO 3 are potassium nitrate KN.
Generates O 3 .

【0039】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91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91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
91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91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, SO is contained in the exhaust gas.
2Also included, this SO2The same mechanism as NO
The oxygen is absorbed in the active oxygen release agent 91. 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 91, potassium K
Sulfate ion SO while bindingFour 2-Active oxygen releasing agent in the form of
91 diffuses into potassium sulfate K2SOFourTo generate.
Thus, potassium nitrate is contained in the active oxygen release catalyst 91.
Mu KNO3And potassium sulfate K2SO FourIs generated
It

【0040】一方、燃焼室5内においては主にカーボン
Cからなる微粒子が生成され、従って排気ガス中にはこ
れら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれている
これら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィルタ5
7の排気ガス流通路80又は81内を流れているとき
に、或いは隔壁84内を流れているときに図7(B)に
おいて92で示されるように担体層の表面、例えば活性
酸素放出剤91の表面上に接触し、付着する。
On the other hand, in the combustion chamber 5, fine particles mainly composed of carbon C are produced, and therefore, the exhaust gas contains these fine particles. As for these fine particles contained in the exhaust gas, the exhaust gas is particulate filter 5
7 while flowing in the exhaust gas flow passage 80 or 81 or in the partition wall 84, as shown by 92 in FIG. 7B, the surface of the carrier layer, for example, the active oxygen releasing agent 91. Contact and adhere to the surface of.

【0041】このように微粒子92が活性酸素放出剤9
1の表面上に付着すると微粒子92と活性酸素放出剤9
1との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤91内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤91内の酸素が微
粒子92と活性酸素放出剤91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91内に形成
されている硝酸カリウムKNO3 がカリウムKと酸素O
とNOとに分解され、酸素Oが微粒子92と活性酸素放
出剤91との接触面に向かい、NOが活性酸素放出剤9
1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
91内に吸収される。
Thus, the fine particles 92 are the active oxygen releasing agent 9
When attached on the surface of No. 1, fine particles 92 and active oxygen releasing agent 9
The oxygen concentration decreases at the contact surface with 1. When the oxygen concentration decreases, a difference in concentration occurs between the active oxygen releasing agent 91 having a high oxygen concentration, so that the oxygen in the active oxygen releasing agent 91 is directed toward the contact surface between the fine particles 92 and the active oxygen releasing agent 91. Try to move. As a result, potassium nitrate KNO 3 formed in the active oxygen release agent 91 is converted into potassium K and oxygen O.
Is decomposed into NO and NO, oxygen O moves toward the contact surface between the fine particles 92 and the active oxygen release agent 91, and NO changes into the active oxygen release agent 9
It is released from 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 releasing agent 91.

【0042】一方、このとき活性酸素放出剤91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が微粒子92と活性
酸素放出剤91との接触面に向かい、SO2 が活性酸素
放出剤91から外部に放出される。外部に放出されたS
2 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91内に吸収される。
On the other hand, at this time, a form is formed in the active oxygen releasing agent 91.
Potassium sulfate K2SO FourAlso potassium K and acid
Element O and SO2Is decomposed into and oxygen O is activated with the fine particles 92.
Toward the contact surface with the oxygen releasing agent 91,2Is active oxygen
It is released from the release agent 91 to the outside. S released outside
O2Is oxidized on the platinum Pt on the downstream side and becomes active again.
It is absorbed in the oxygen releasing agent 91.

【0043】一方、微粒子92と活性酸素放出剤91と
の接触面に向かう酸素Oは硝酸カリウムKNO3 や硫酸
カリウムK2 SO4 のような化合物から分解された酸素
である。化合物から分解された酸素Oは高いエネルギを
有しており、極めて高い活性を有する。従って微粒子9
2と活性酸素放出剤91との接触面に向かう酸素は活性
酸素Oとなっている。これら活性酸素Oが微粒子92に
接触すると微粒子92は短時間のうちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられ、微粒子92は完全に消滅する。
従って微粒子92はパティキュレートフィルタ57上に
堆積することがない。なお、このようにパティキュレー
トフィルタ57上に付着した微粒子92は活性酸素Oに
よって酸化せしめられるがこれら微粒子92は排気ガス
中の酸素によっても酸化せしめられる。
On the other hand, oxygen O toward the contact surface between the fine particles 92 and the active oxygen release agent 91 is oxygen decomposed from a compound such as potassium nitrate KNO 3 or potassium sulfate K 2 SO 4 . Oxygen O decomposed from the compound has high energy and has extremely high activity. Therefore, fine particles 9
Oxygen toward the contact surface between 2 and the active oxygen release agent 91 is active oxygen O. When the active oxygen O comes into contact with the fine particles 92, the fine particles 92 are oxidized in a short time without emitting a bright flame, and the fine particles 92 disappear completely.
Therefore, the fine particles 92 do not deposit on the particulate filter 57. The fine particles 92 thus attached to the particulate filter 57 are oxidized by the active oxygen O, but the fine particles 92 are also oxidized by oxygen in the exhaust gas.

【0044】パティキュレートフィルタ57上に積層状
に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはパティキ
ュレートフィルタ57が赤熱し、火炎を伴って燃焼す
る。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続せ
ず、従ってこのような火炎を伴なう燃焼を持続させるた
めにはパティキュレートフィルタ57の温度を高温に維
持しなければならない。これに対して本発明による実施
例では微粒子92は上述したように輝炎を発することな
く酸化せしめられ、このときパティキュレートフィルタ
57の表面が赤熱することもない。即ち、云い換えると
本発明による実施例ではかなり低い温度でもって微粒子
92が酸化除去せしめられている。従って本発明におい
て用いられている輝炎を発しない微粒子92の酸化によ
る微粒子除去作用は火炎を伴う燃焼による微粒子除去作
用と全く異なっている。
When the particulates accumulated in layers on the particulate filter 57 are burned, the particulate filter 57 becomes red hot and burns with a flame. The combustion with such a flame does not continue unless the temperature is high. Therefore, in order to continue the combustion with such a flame, the temperature of the particulate filter 57 must be maintained at a high temperature. On the other hand, in the embodiment according to the present invention, the fine particles 92 are oxidized without emitting a bright flame as described above, and at this time, the surface of the particulate filter 57 does not become red hot. In other words, in other words, in the embodiment according to the present invention, the fine particles 92 are removed by oxidation at a considerably low temperature. Therefore, the effect of removing fine particles by oxidation of the fine particles 92 which does not emit a bright flame used in the present invention is completely different from the effect of removing fine particles by combustion accompanied by a flame.

【0045】ところで白金Ptおよび活性酸素放出剤9
1はパティキュレートフィルタ57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91が
放出しうる活性酸素Oの量はパティキュレートフィルタ
57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57上において単位時間当りに輝炎を発
することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量はパ
ティキュレートフィルタ57の温度が高くなるほど増大
する。
By the way, platinum Pt and active oxygen releasing agent 9
Since 1 is activated as the temperature of the particulate filter 57 increases, the amount of active oxygen O that can be released by the active oxygen releasing agent 91 per unit time increases as the temperature of the particulate filter 57 increases. Therefore, the amount of the oxidatively removable fine particles that can be oxidatively removed on the particulate filter 57 without emitting a luminous flame per unit time increases as the temperature of the particulate filter 57 increases.

【0046】図9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9において横軸はパティキュレートフ
ィルタ57の温度TFを示している。単位時間当りに燃
焼室5から排出される微粒子の量を排出微粒子量Mと称
するとこの排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子Gより
も少ないとき、即ち図9の領域Iでは燃焼室5から排出
された全ての微粒子がパティキュレートフィルタ57に
接触するや否や短時間のうちにパティキュレートフィル
タ57上において輝炎を発することなく酸化除去せしめ
られる。
The solid line in FIG. 9 shows the amount G of oxidatively removable fine particles that can be oxidatively removed without emitting a luminous flame per unit time. Note that in FIG. 9, the horizontal axis represents the temperature TF of the particulate filter 57. When the amount of fine particles discharged from the combustion chamber 5 per unit time is referred to as the discharged fine particle amount M, when the discharged fine particle amount M is smaller than the oxidatively removable fine particles G, that is, in the region I of FIG. 9, the fine particles are discharged from the combustion chamber 5. As soon as all the particles thus made come into contact with the particulate filter 57, they are oxidized and removed on the particulate filter 57 in a short time without emitting a bright flame.

【0047】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9の領域IIでは全
ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している。
図8(A)〜(C)はこのような場合の微粒子の酸化の
様子を示している。即ち、全ての微粒子を酸化するには
活性酸素量が不足している場合には図8(A)に示すよ
うに微粒子92が活性酸素放出剤91上に付着すると微
粒子92の一部のみが酸化され、十分に酸化されなかっ
た微粒子部分が担体層上に残留する。次いで活性酸素量
が不足している状態が継続すると次から次へと酸化され
なかった微粒子部分が担体層上に残留し、その結果図8
(B)に示されるように担体層の表面が残留微粒子部分
93によって覆われるようになる。
On the other hand, when the amount M of discharged fine particles is larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, that is, in the region II of FIG. 9, the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles.
8A to 8C show the state of oxidation of the fine particles in such a case. That is, when the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles, as shown in FIG. 8A, when the fine particles 92 adhere to the active oxygen release agent 91, only a part of the fine particles 92 is oxidized. As a result, the fine particles that have not been sufficiently oxidized remain on the carrier layer. Next, when the state in which the amount of active oxygen is insufficient continues, the fine particles that were not oxidized one after another remain on the carrier layer, and as a result, FIG.
As shown in (B), the surface of the carrier layer is covered with the residual fine particle portion 93.

【0048】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分9
3は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分93はそのまま残留しやすくな
る。また、担体層の表面が残留微粒子部分93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91による活性酸素の放出作用が抑制
される。その結果、図8(C)に示されるように残留微
粒子部分93の上に別の微粒子94が次から次へと堆積
する。即ち、微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ptや活性酸素放出剤91から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Oによって酸化されることがなく、従ってこの微粒子
94上に更に別の微粒子が次から次へと堆積する。即
ち、排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも多
い状態が継続するとパティキュレートフィルタ57上に
は微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス温を高温
にするか、或いはパティキュレートフィルタ57の温度
を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させる
ことができなくなる。
This residual fine particle portion 9 covering the surface of the carrier layer
3 gradually deteriorates into a carbon material that is difficult to be oxidized, and thus the residual fine particle portion 93 is likely to remain as it is. Further, when the surface of the carrier layer is covered with the residual fine particle portion 93, the NO and SO 2 oxidizing action of platinum Pt and the active oxygen releasing action of the active oxygen releasing agent 91 are suppressed. As a result, as shown in FIG. 8C, another fine particle 94 is deposited on the residual fine particle portion 93 one after another. That is, the fine particles are deposited in a laminated form. When the fine particles are stacked in this manner, since the fine particles are separated from the platinum Pt and the active oxygen release agent 91, even the fine particles that are easily oxidized are no longer oxidized by the active oxygen O. Therefore, further fine particles are successively deposited on the fine particles 94. That is, if the state in which the amount M of discharged particulates is larger than the amount G of particulates that can be removed by oxidation continues, the particulates are deposited in a layered manner on the particulate filter 57, thus raising the exhaust gas temperature to a high temperature or particulates. Unless the temperature of the filter 57 is raised, the deposited particles cannot be ignited and burned.

【0049】このように図9の領域Iでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ57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9の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ57上に積層状に堆
積する。従って微粒子がパティキュレートフィルタ57
上に積層状に堆積しないようにするためには排出微粒子
量Mを常時酸化除去可能微粒子量Gよりも少くしておく
必要がある。
As described above, in the region I of FIG. 9, the fine particles are oxidized on the particulate filter 57 in a short time without emitting a bright flame. In the region II of FIG. 9, the fine particles are laminated on the particulate filter 57. Deposits in the shape of. Therefore, the particulates are not included in the particulate filter 57.
In order to prevent the particles from being accumulated in a stacked state on the upper side, it is necessary to keep the discharged fine particle amount M smaller than the oxidatively removable fine particle amount G at all times.

【0050】図9からわかるように本発明の実施例で用
いられているパティキュレートフィルタ57ではパティ
キュレートフィルタ57の温度TFがかなり低くても微
粒子を酸化させることが可能であり、従って図1に示す
圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Mおよびパテ
ィキュレートフィルタ57の温度TFを排出微粒子量M
が酸化除去可能微粒子量Gよりも通常少なくなるように
維持することが可能である。従って本発明による実施例
においては排出微粒子量Mおよびパティキュレートフィ
ルタ57の温度TFを排出微粒子量Mが酸化除去可能微
粒子量Gよりも通常少なくなるように維持するようにし
ている。
As can be seen from FIG. 9, in the particulate filter 57 used in the embodiment of the present invention, it is possible to oxidize the fine particles even if the temperature TF of the particulate filter 57 is considerably low, and therefore, in FIG. In the compression ignition type internal combustion engine shown, the amount M of discharged particulates and the temperature TF of the particulate filter 57 are set to the amount M of discharged particulates.
Can be maintained so as to be usually smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the amount M of discharged particulate and the temperature TF of the particulate filter 57 are maintained so that the amount M of discharged particulate is usually smaller than the amount G of particulate that can be removed by oxidation.

【0051】このように排出微粒子量Mが酸化除去可能
微粒子量Gよりも通常少なくなるように維持するとパテ
ィキュレートフィルタ57上に微粒子が全く堆積しなく
なる。その結果、パティキュレートフィルタ57におけ
る排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化するこ
となくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くして機
関の出力低下を最小限に維持することができる。
As described above, if the amount M of discharged fine particles is maintained to be usually smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, fine particles will not be deposited on the particulate filter 57 at all. As a result, the pressure loss of the exhaust gas flow in the particulate filter 57 does not change at all and is maintained at a substantially constant minimum pressure loss value. In this way, the reduction in engine output can be kept to a minimum.

【0052】また、微粒子の酸化による微粒子除去作用
はかなり低温でもって行われる。従ってパティキュレー
トフィルタ57の温度はさほど上昇せず、斯くしてパテ
ィキュレートフィルタ57が劣化する危険性はほとんど
ない。また、パティキュレートフィルタ57上に微粒子
が全く堆積しないのでアッシュが凝集する危険性が少な
く、従ってパティキュレートフィルタ57が目詰まりす
る危険性が少なくなる。
Further, the action of removing fine particles by oxidizing fine particles is carried out at a considerably low temperature. Therefore, the temperature of the particulate filter 57 does not rise so much, and there is almost no risk of the particulate filter 57 deteriorating. Further, since no particulates are deposited on the particulate filter 57 at all, there is less risk of ash aggregation, and hence less risk of clogging of the particulate filter 57.

【0053】ところでこの目詰まりは主に硫酸カルシウ
ムCaSO4 によって生ずる。即ち、燃料や潤滑油はカ
ルシウムCaを含んでおり、従って排気ガス中にカルシ
ウムCaが含まれている。このカルシウムCaはSO3
が存在すると硫酸カルシウムCaSO4 を生成する。こ
の硫酸カルシウムCaSO4 は固体であって高温になっ
ても熱分解しない。従って硫酸カルシウムCaSO4
生成され、この硫酸カルシウムCaSO4 によってパテ
ィキュレートフィルタ57の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。
By the way, this clogging is mainly caused by calcium sulfate CaSO 4 . That is, the fuel and the lubricating oil contain calcium Ca, and therefore the exhaust gas contains calcium Ca. This calcium Ca is SO 3
Exists to produce calcium sulfate CaSO 4 . This calcium sulfate CaSO 4 is a solid and does not thermally decompose even at high temperatures. Therefore, calcium sulfate CaSO 4 is generated, and if the pores of the particulate filter 57 are blocked by this calcium sulfate CaSO 4 , clogging will occur.

【0054】しかしながらこの場合、活性酸素放出剤9
1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91内に拡散するSO3 はカリウ
ムKと結合して硫酸カリウムK2 SO4 を形成し、カル
シウムCaはSO3 と結合することなくパティキュレー
トフィルタ57の隔壁84を通過して排気ガス流通路8
0又は81内に流出する。従ってパティキュレートフィ
ルタ57の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って
前述したように活性酸素放出剤91としてはカルシウム
Caよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属、即ちカリウムK、リチウムLi、セシウム
Cs、ルビジウムRb、バリウムBa、ストロンチウム
Srを用いることが好ましいことになる。
However, in this case, the active oxygen releasing agent 9
When an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, such as potassium K, is used as 1, SO 3 diffused in the active oxygen release agent 91 is combined with potassium K to form potassium sulfate K 2 SO 4 . However, the calcium Ca passes through the partition wall 84 of the particulate filter 57 without combining with SO 3 and passes through the exhaust gas flow passage 8
0 or 81. Therefore, the pores of the particulate filter 57 will not be clogged. Therefore, as described above, as the active oxygen releasing agent 91, an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, or strontium Sr is used. Would be preferable.

【0055】さて、本発明による実施例では基本的に全
ての運転状態において排出微粒子量Mが酸化除去可能微
粒子量Gよりも少なくなるように維持することを意図し
ている。しかしながら実際には全ての運転状態において
排出微粒子量Mを酸化除去可能微粒子量Gよりも少くす
ることはほとんど不可能である。そこで本発明による実
施例では流路切換弁58によってパティキュレートフィ
ルタ57内を流れる排気ガスの流れ方向を時折逆転させ
るようにしている。
In the embodiments of the present invention, basically, it is intended to maintain the amount M of discharged fine particles to be smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation in all operating conditions. However, in reality, it is almost impossible to make the amount M of discharged particulate smaller than the amount G of particulate that can be removed by oxidation in all operating conditions. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the flow direction switching valve 58 occasionally reverses the flow direction of the exhaust gas flowing in the particulate filter 57.

【0056】即ち、例えば図6(B)において排気ガス
が矢印Xの方向に流れており、このとき排気ガス流通路
80の内壁面上に微粒子が堆積したとする。このとき排
気ガス流通路81の内壁面上には微粒子が堆積していな
いのでこのとき排気ガスの流れ方向を逆転すると、即ち
図6(B)において排気ガスの流れ方向を矢印Yの方向
に切換えると排気ガス中の微粒子は排気ガス流通路81
の内壁面上において良好に酸化除去せしめられる。ま
た、このとき排気ガス流通路80の内壁面には微粒子が
堆積することがないので既に堆積している微粒子が酸化
除去せしめられる。このように排気ガスの流れ方向を逆
転すると排気ガス流通路81の内壁面上において微粒子
が酸化除去せしめられ、更に排気ガス流通路80の内壁
面上でも堆積微粒子の酸化除去作用が行われる。従って
排気ガスの流れ方向を時折逆転することによって微粒子
の連続的な酸化除去作用が可能となる。
That is, for example, in FIG. 6B, the exhaust gas is flowing in the direction of arrow X, and at this time, fine particles are deposited on the inner wall surface of the exhaust gas flow passage 80. At this time, since fine particles are not accumulated on the inner wall surface of the exhaust gas flow passage 81, the flow direction of the exhaust gas is reversed at this time, that is, the flow direction of the exhaust gas is switched to the direction of the arrow Y in FIG. 6 (B). Fine particles in the exhaust gas and the exhaust gas flow passage 81
Oxidized and removed well on the inner wall surface of the. Further, at this time, since fine particles do not deposit on the inner wall surface of the exhaust gas flow passage 80, the fine particles already deposited can be removed by oxidation. By reversing the flow direction of the exhaust gas in this way, the fine particles are oxidized and removed on the inner wall surface of the exhaust gas flow passage 81, and the accumulated fine particles are also oxidized and removed on the inner wall surface of the exhaust gas flow passage 80. Therefore, by occasionally reversing the flow direction of the exhaust gas, it becomes possible to continuously oxidize and remove fine particles.

【0057】また、例えば図6(B)において排気ガス
が矢印Xの方向に流れ、排気ガス流通路80の内壁面上
における細孔の開口部が微粒子の固まりによって閉塞さ
れた場合には排気ガスの流れ方向を逆転させたときに排
気ガス流によって微粒子の固まりが細孔の開口部から吹
き飛ばされ、それによって細孔の目詰りを阻止すること
ができるという利点もある。
Further, for example, when the exhaust gas flows in the direction of arrow X in FIG. 6 (B) and the openings of the pores on the inner wall surface of the exhaust gas flow passage 80 are blocked by the solidification of fine particles, the exhaust gas There is also an advantage that when the flow direction of R is reversed, the aggregate of fine particles is blown off from the openings of the pores by the exhaust gas flow, and thereby clogging of the pores can be prevented.

【0058】次に図10を参照しつつ流路切換弁58の
制御ルーチンについて説明する。図10を参照するとま
ず初めにステップ100においてパティキュレートフィ
ルタ57への排気ガスの流入を禁止すべきか否かが判別
される。機関始動時のようにパティキュレートフィルタ
57の温度が低いときにはパティキュレートフィルタ5
7上に多量の微粒子が堆積する可能性がある。また、排
気ガス温が低くなる運転状態のときにはパティキュレー
トフィルタ57の温度が低下し、斯くしてこのときにも
多量の微粒子がパティキュレートフィルタ57上に堆積
する可能性がある。このように多量の微粒子がパティキ
ュレートフィルタ57上に堆積する可能性があるときに
はパティキュレートフィルタ57への排気ガスの流入を
禁止すべきであると判断され、ステップ101に進む。
Next, the control routine of the flow path switching valve 58 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 10, first, at step 100, it is judged if the inflow of exhaust gas to the particulate filter 57 should be prohibited. When the temperature of the particulate filter 57 is low, such as when the engine is started, the particulate filter 5
There is a possibility that a large amount of fine particles will be deposited on 7. Further, the temperature of the particulate filter 57 is lowered in the operating state in which the exhaust gas temperature is low, so that also at this time, a large amount of fine particles may be deposited on the particulate filter 57. When a large amount of particulates may be deposited on the particulate filter 57 as described above, it is determined that the inflow of exhaust gas into the particulate filter 57 should be prohibited, and the routine proceeds to step 101.

【0059】ステップ101では流路切換弁58の位置
が図3(D)に示される第3の位置Cとされる。このと
き排気管22を経て排気ガス流出口64から弁室54a
内に流出した排気ガスはほとんど第1の排気ガス流出入
口61および第2の排気ガス流出入口62内に流入する
ことなく排気ガス流出口63内に流入する。従ってこの
とき多量の微粒子がパティキュレートフィルタ57上に
堆積することがなくなる。
In step 101, the position of the flow path switching valve 58 is set to the third position C shown in FIG. 3 (D). At this time, through the exhaust pipe 22, from the exhaust gas outlet 64 to the valve chamber 54a
Exhaust gas that has flowed in flows into the exhaust gas outflow port 63 without flowing into the first exhaust gas outflow port 61 and the second exhaust gas outflow port 62. Therefore, at this time, a large amount of fine particles are not deposited on the particulate filter 57.

【0060】排気ガス流出口63内に流出した排気ガス
は図3(A)に示す実施例ではパティキュレートフィル
タ57周りの第3の小室56cを通って仕切壁53bに
形成された開口70から第1の拡張室54c内に流入す
る。従って図3(A)に示す実施例では第3の小室56
cが排気ガス流出室を形成している。一方、図4(A)
に示す実施例では排気ガス流出口63内に流出した排気
ガスは排気ガス流出管68を介して第1の拡張室54c
内に流入する。
In the embodiment shown in FIG. 3A, the exhaust gas flowing out into the exhaust gas outlet 63 passes through the third small chamber 56c around the particulate filter 57 and the opening 70 formed in the partition wall 53b. 1 into the expansion chamber 54c. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 3A, the third small chamber 56
c forms an exhaust gas outflow chamber. On the other hand, FIG. 4 (A)
In the embodiment shown in FIG. 3, the exhaust gas flowing out into the exhaust gas outlet 63 is passed through the exhaust gas outflow pipe 68 to the first expansion chamber 54c.
Flows in.

【0061】排気ガスが第1拡張室54cに流入すると
その際に排気音が低減される。次いで一部の排気ガスは
仕切壁53cに形成された開口71から第2の拡張室5
4d内に流出し、更に排気音が低減された後、排出管7
2を介してケーシング23内から排出される。残りの排
気ガスは開孔74を具えた連通管73内に流入し、共鳴
作用によって特定周波数の排気音が低減される。
When the exhaust gas flows into the first expansion chamber 54c, the exhaust noise is reduced. Then, a part of the exhaust gas is discharged from the opening 71 formed in the partition wall 53c into the second expansion chamber 5
4d, after the exhaust noise is further reduced, the exhaust pipe 7
2 is discharged from inside the casing 23. The remaining exhaust gas flows into the communication pipe 73 having the opening 74, and the exhaust sound of a specific frequency is reduced by the resonance action.

【0062】一方、ステップ100においてパティキュ
レートフィルタ57への排気ガスの流入を禁止すべきで
ないと判断されたときにはステップ102に進んでパテ
ィキュレートフィルタ57への排気ガスの流入方向を切
換えるべきか否かが判別される。例えばパティキュレー
トフィルタ57への排気ガスの流入方向を切換えた後一
定期間が経過したとき、或いは機関から多量の微粒子が
排出される加速運転が完了したときにはパティキュレー
トフィルタ57への排気ガスの流入方向を切換えるべき
であると判断される。パティキュレートフィルタ57へ
の排気ガスの流入方向を切換えるべきであると判断され
たときにはステップ103に進む。
On the other hand, when it is judged in step 100 that the inflow of the exhaust gas into the particulate filter 57 should not be prohibited, the process proceeds to step 102 and whether the inflow direction of the exhaust gas into the particulate filter 57 should be switched or not. Is determined. For example, when a certain period of time elapses after switching the inflow direction of the exhaust gas to the particulate filter 57, or when the acceleration operation in which a large amount of fine particles are discharged from the engine is completed, the inflow direction of the exhaust gas to the particulate filter 57. Is determined to be switched. When it is determined that the exhaust gas inflow direction to the particulate filter 57 should be switched, the process proceeds to step 103.

【0063】ステップ103では流入方向切換用のフラ
グFがセットされているか否かが判別され、フラグFが
セットされているときにはステップ104に進んでフラ
グFがリセットされる。次いでステップ105では流路
切換弁58の位置が図3(C)に示す第1の位置Aに切
換えられる。このとき排気ガス流入口64から弁室54
a内に流入した排気ガスは第1の排気ガス流出入口61
内に送り込まれる。
At step 103, it is judged if the inflow direction switching flag F is set or not. If the flag F is set, the routine proceeds to step 104, where the flag F is reset. Next, at step 105, the position of the flow path switching valve 58 is switched to the first position A shown in FIG. 3 (C). At this time, from the exhaust gas inlet 64 to the valve chamber 54
The exhaust gas that has flowed into the inside a is the first exhaust gas outflow port 61.
Sent in.

【0064】第1の排気ガス流出入口61内に送り込ま
れた排気ガスは図3(A)に示す実施例では第1の小室
56a、パティキュレートフィルタ57、第2の小室5
6bを介して第2の排気ガス流出入口62から弁室54
a内に流出し、次いで排気ガス流出口63内に流入す
る。一方、図4(A)に示す実施例では第1の排気ガス
流出入口61内に送り込まれた排気ガスは第1の小室5
6a、図4において下方に位置するパティキュレートフ
ィルタ57、図4において上方に位置するパティキュレ
ートフィルタ57、第2の小室56bを介して第2の排
気ガス流出入口62から弁室54a内に流出し、次いで
排気ガス流出口63内に流入する。
In the embodiment shown in FIG. 3A, the exhaust gas sent into the first exhaust gas inflow / outflow port 61 is the first small chamber 56a, the particulate filter 57, and the second small chamber 5.
6b from the second exhaust gas outflow port 62 to the valve chamber 54
It flows out into a and then into the exhaust gas outlet 63. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 4 (A), the exhaust gas sent into the first exhaust gas inflow / outflow port 61 has the first small chamber 5
6a, the particulate filter 57 located on the lower side in FIG. 4, the particulate filter 57 located on the upper side in FIG. 4, and the second exhaust chamber 56b through the second exhaust gas outflow port 62 into the valve chamber 54a. Then, it flows into the exhaust gas outlet 63.

【0065】その後再びステップ102においてパティ
キュレートフィルタ66への排気ガスの流入方向を切換
えるべきであると判断されるとこのときにはフラグFが
リセットされているのでステップ103からステップ1
06に進み、フラグFがセットされる。次いでステップ
107では流路切換弁58の位置が図3(E)に示す第
2の位置Bに切換えられる。このとき排気ガス流入口6
4から弁室54a内に流入した排気ガスは第2の排気ガ
ス流出入口62内に送り込まれる。
Thereafter, when it is judged again in step 102 that the inflow direction of the exhaust gas to the particulate filter 66 should be switched, since the flag F is reset at this time, the steps from step 103 to step 1
Proceeding to 06, the flag F is set. Next, at step 107, the position of the flow path switching valve 58 is switched to the second position B shown in FIG. At this time, the exhaust gas inlet 6
The exhaust gas flowing into the valve chamber 54a from No. 4 is sent into the second exhaust gas outflow port 62.

【0066】第2の排気ガス流出入口62内に送り込ま
れた排気ガスは図3(A)に示す実施例では第2の小室
56b、パティキュレートフィルタ57、第1の小室5
6aを介して第1の排気ガス流出入口61から弁室54
a内に流出し、次いで排気ガス流出口63内に流入す
る。一方、図4(A)に示す実施例では第2の排気ガス
流出入口62内に送り込まれた排気ガスは第2の小室5
6b、図4において上方に位置するパティキュレートフ
ィルタ57、図4において下方に位置するパティキュレ
ートフィルタ57、第1の小室56aを介して第1の排
気ガス流出入口61から弁室54a内に流出し、次いで
排気ガス流出口63内に流入する。
In the embodiment shown in FIG. 3A, the exhaust gas sent into the second exhaust gas inflow / outflow port 62 has the second small chamber 56b, the particulate filter 57, and the first small chamber 5 therein.
6a to the valve chamber 54 from the first exhaust gas outflow inlet 61
It flows out into a and then into the exhaust gas outlet 63. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 4 (A), the exhaust gas sent into the second exhaust gas inflow / outflow port 62 has the second small chamber 5
6b, the particulate filter 57 located on the upper side in FIG. 4, the particulate filter 57 located on the lower side in FIG. 4, and the first exhaust chamber 56a through the first exhaust gas inflow / outflow port 61 into the valve chamber 54a. Then, it flows into the exhaust gas outlet 63.

【0067】ところで図3に示す実施例でも図4に示す
実施例でもパティキュレートフィルタ57とケーシング
23間には空隙が存在する。従っていずれの実施例にお
いてもパティキュレートフィルタ57は外気に対して保
温された状態にあり、特に図3に示す実施例では高温の
排気ガスがパティキュレートフィルタ57の周囲を流通
する。従ってパティキュレートフィルタ57の温度を高
温に維持することができるので広い運動領域に亘って微
粒子をパティキュレートフィルタ57上において酸化除
去することができることになる。
By the way, in both the embodiment shown in FIG. 3 and the embodiment shown in FIG. 4, there is a gap between the particulate filter 57 and the casing 23. Therefore, in any of the embodiments, the particulate filter 57 is kept warm with respect to the outside air, and particularly in the embodiment shown in FIG. 3, high temperature exhaust gas flows around the particulate filter 57. Therefore, the temperature of the particulate filter 57 can be maintained at a high temperature, so that the particulates can be oxidized and removed on the particulate filter 57 over a wide motion region.

【0068】一方、前述したように流路切換弁58は図
3(C)に示される第1の位置Aと、図3(E)に示さ
れる第2の位置Bと、図3(D)に示される第3の位置
Cのいずれか一つの位置に制御される。しかしながら排
気ガス流入口64から弁室54a内に流入した排気ガス
の一部を第1の排気ガス流出入口61に流入させ、残り
の排気ガスを排気ガス流出口63に直接流入させるため
に流路切換弁58を第1の位置Aと第3の位置Cとの中
間の位置に保持することもできるし、排気ガス流入口6
4から弁室54a内に流入した排気ガスの一部を第2の
排気ガス流出入口62に流入させ、残りの排気ガスを排
気ガス流出口63に直接流入させるために流路切換弁5
8を第2の位置Bと第3の位置Cとの中間の位置に保持
することもできる。
On the other hand, as described above, the flow path switching valve 58 has the first position A shown in FIG. 3 (C), the second position B shown in FIG. 3 (E), and the FIG. 3 (D). Is controlled to any one of the third positions C shown in FIG. However, a part of the exhaust gas flowing into the valve chamber 54a from the exhaust gas inlet 64 is caused to flow into the first exhaust gas outlet 61, and the remaining exhaust gas is directly caused to flow into the exhaust gas outlet 63. The switching valve 58 can be held at an intermediate position between the first position A and the third position C, and the exhaust gas inlet 6
4 to allow a part of the exhaust gas flowing into the valve chamber 54a to flow into the second exhaust gas outflow port 62 and the remaining exhaust gas directly into the exhaust gas outflow port 63.
It is also possible to hold 8 at a position intermediate between the second position B and the third position C.

【0069】さて、これまで述べた実施例ではパティキ
ュレートフィルタ57の各隔壁84の両側面上および隔
壁84内の細孔内壁面上に例えばアルミナからなる担体
の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒および
活性酸素放出剤が担持されている。この場合、この担体
上にパティキュレートフィルタ57に流入する排気ガス
の空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNO
x を吸収しパティキュレートフィルタ57に流入する排
気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収し
たNOx を放出するNOx 吸収剤を担持させることもで
きる。
In the above-described embodiments, a carrier layer made of alumina, for example, is formed on both side surfaces of each partition wall 84 of the particulate filter 57 and on the inner wall surfaces of the pores in the partition wall 84. A noble metal catalyst and an active oxygen releasing agent are carried on the top. In this case, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 57 on this carrier is lean, NO contained in the exhaust gas.
The the NO x absorbent when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 57 absorbs x emits NO x absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich can also be supported.

【0070】この場合、貴金属としては前述したように
白金Ptが用いられ、NOx 吸収剤としてはカリウム
K、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCs、ル
ビジウムRbのようなアルカリ金属、バリウムBa、カ
ルシウムCa、ストロンチウムSrのようなアルカリ土
類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から
選ばれた少くとも一つが用いられる。なお、前述した活
性酸素放出剤を構成する金属と比較すればわかるように
NOx 吸収剤を構成する金属と、活性酸素放出剤を構成
する金属とは大部分が一致している。
In this case, platinum Pt is used as the noble metal as described above, and an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, calcium Ca is used as the NO x absorbent. , At least one selected from alkaline earths such as strontium Sr, lanthanum La, and rare earths such as yttrium Y. It should be noted that, as can be seen from comparison with the above-described metal forming the active oxygen releasing agent, the metal forming the NO x absorbent and the metal forming the active oxygen releasing agent are mostly in agreement.

【0071】この場合、NOx 吸収剤および活性酸素放
出剤として夫々異なる金属を用いることもできるし、同
一の金属を用いることもできる。NOx 吸収剤および活
性酸素放出剤として同一の金属を用いた場合にはNOx
吸収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との
双方の機能を同時に果すことになる。次に貴金属触媒と
して白金Ptを用い、NOx 吸収剤としてカリウムKを
用いた場合を例にとってNOx の吸放出作用について説
明する。
In this case, different metals may be used as the NO x absorbent and the active oxygen releasing agent, or the same metal may be used. When the same metal is used as the NO x absorbent and the active oxygen release agent, NO x
Both the function as the absorbent and the function as the active oxygen releasing agent are simultaneously fulfilled. Next, the action of absorbing and releasing NO x will be described by taking as an example the case where platinum Pt is used as the noble metal catalyst and potassium K is used as the NO x absorbent.

【0072】まず初めにNOx の吸収作用について検討
するとNOx は図7(A)に示すメカニズムと同じメカ
ニズムでもってNOx 吸収剤に吸収される。ただし、こ
の場合図7(A)において符号91はNOx 吸収剤を示
す。即ち、パティキュレートフィルタ57に流入する排
気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に多量の
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57の排気ガス流通路80又は81内に流入
すると図7(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO
2 - 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 となる(2NO+O2 →2NO2 )。
次いで生成されたNO2 の一部は白金Pt上で酸化され
つつNOx 吸収剤91内に吸収され、カリウムKと結合
しながら図7(A)に示されるように硝酸イオンNO3
- の形でNOx 吸収剤91内に拡散し、一部の硝酸イオ
ンNO3 - は硝酸カリウムKNO3 を生成する。このよ
うにしてNOがNOx 吸収剤91内に吸収される。
First, considering the action of absorbing NO x , NO x is absorbed by the NO x absorbent by the same mechanism as shown in FIG. 7 (A). However, in this case, reference numeral 91 in FIG. 7A indicates a NO x absorbent. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 57 is lean, the exhaust gas contains a large amount of excess oxygen, so the exhaust gas flows into the exhaust gas flow passage 80 or 81 of the particulate filter 57. Then, as shown in FIG. 7 (A), the oxygen O 2 becomes O 2.
It attaches to the surface of platinum Pt in the form of 2 or O 2− . on the other hand,
NO in the exhaust gas is O 2 or O 2 on the surface of platinum Pt.
Reacts with NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ).
Then, a part of the generated NO 2 is absorbed in the NO x absorbent 91 while being oxidized on the platinum Pt, and is combined with the potassium K to form the nitrate ion NO 3 as shown in FIG. 7 (A).
In the form of , it diffuses into the NO x absorbent 91, and some nitrate ions NO 3 generate potassium nitrate KNO 3 . In this way, NO is absorbed in the NO x absorbent 91.

【0073】一方、パティキュレートフィルタ57に流
入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンNO3 -
酸素とOとNOに分解され、次から次へとNOx 吸収剤
91からNOが放出される。従ってパティキュレートフ
ィルタ57に流入する排気ガスの空燃比がリッチになる
と短時間のうちにNOx 吸収剤91からNOが放出さ
れ、しかもこの放出されたNOが還元されるために大気
中にNOが排出されることはない。
On the other hand, when the exhaust gas flowing into the particulate filter 57 becomes rich, the nitrate ion NO 3 is decomposed into oxygen, O and NO, and NO is released from the NO x absorbent 91 one after another. Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 57 becomes rich, NO is released from the NO x absorbent 91 within a short time, and the released NO is reduced, so that NO is released into the atmosphere. It will not be discharged.

【0074】なお、この場合、パティキュレートフィル
タ57に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にして
もNOx 吸収剤91からNOが放出される。しかしなが
らこの場合にはNOx 吸収剤91からNOが徐々にしか
放出されないためにNOx 吸収剤91に吸収されている
全NOx を放出させるには若干長い時間を要する。とこ
ろで前述したようにNOx 吸収剤および活性酸素放出剤
として夫々異なる金属を用いることもできるし、NOx
吸収剤および活性酸素放出剤として同一の金属を用いる
こともできる。NOx 吸収剤および活性酸素放出剤とし
て同一の金属を用いた場合には前述したようにNOx
収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との双
方の機能を同時に果すことになり、このように双方の機
能を同時に果すものを以下、活性酸素放出・NOx 吸収
剤と称する。この場合には図7(A)における符号91
は活性酸素放出・NOx 吸収剤を示すことになる。
In this case, NO is released from the NO x absorbent 91 even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 57 is changed to the stoichiometric air-fuel ratio. However it takes some long time to release all NO x absorbed in the NO x absorbent 91 to the NO from the NO x absorbent 91 are not only released gradually in this case. Meanwhile it can either be to use different metals as the NO x absorbent and the active oxygen release agent as described above, NO x
The same metal can be used as the absorbent and the active oxygen releasing agent. Will be fulfill both functions of the function of the function and the active oxygen release agent as the NO x absorbent as described above at the same time in the case of using the same metal as the NO x absorbent and the active oxygen release agent, The one that fulfills both functions at the same time is hereinafter referred to as an active oxygen release / NO x absorbent. In this case, reference numeral 91 in FIG.
Indicates an active oxygen release / NO x absorbent.

【0075】このような活性酸素放出・NOx 吸収剤9
1を用いた場合、パティキュレートフィルタ57に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるNOは活性酸素放出・NOx 吸収剤91に吸収
され、排気ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・N
x 吸収剤91に付着するとこの微粒子は活性酸素放出
・NOx 吸収剤91から放出される活性酸素によって短
時間のうちに酸化除去せしめられる。従ってこのとき排
気ガス中の微粒子およびNOx の双方が大気中に排出さ
れるのを阻止することができることになる。
Such active oxygen release / NO x absorbent 9
When 1 is used, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 57 is lean, the NO contained in the exhaust gas is absorbed by the active oxygen release / NO x absorbent 91, and the fine particles contained in the exhaust gas. Is active oxygen release / N
When attached to the O x absorbent 91 The particles are oxidized removed in a short time by the active oxygen released from the active oxygen release · NO x absorbent 91. Thus both the particulates and NO x in the exhaust gas at this time is able to be prevented from being discharged into the atmosphere.

【0076】一方、パティキュレートフィルタ57に流
入する排気ガスの空燃比がリッチになると活性酸素放出
・NOx 吸収剤91からNOが放出される。このNOは
未燃HC,COにより還元され、斯くしてこのときにも
NOが大気中に排出されることがない。また、このとき
パティキュレートフィルタ57上に微粒子が堆積してい
た場合にはこの微粒子は活性酸素放出・NOx 吸収剤9
1から放出される活性酸素によって酸化除去せしめられ
る。
On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 57 becomes rich, NO is released from the active oxygen release / NO x absorbent 91. This NO is reduced by unburned HC and CO, so that NO is not discharged into the atmosphere at this time as well. Further, at this time, if the particulates are deposited on the particulate filter 57, the particulates are the active oxygen releasing / NO x absorbent 9
It is oxidized and removed by the active oxygen released from 1.

【0077】なお、NOx 吸収剤又は活性酸素放出・N
x 吸収剤が用いられた場合にはNOx 吸収剤又は活性
酸素放出・NOx 吸収剤のNOx 吸収能力が飽和する前
に、NOx 吸収剤又は活性酸素放出・NOx 吸収剤から
NOx を放出するためにパティキュレートフィルタ57
に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ
る。
It should be noted that NO x absorbent or active oxygen release / N
Before absorption of NO x capacity of the NO x absorbent or the active oxygen release · the NO x absorbent is saturated when the O x absorbent is used, NO from the NO x absorbent or the active oxygen release · the NO x absorbent Particulate filter 57 to emit x
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into is temporarily made rich.

【0078】また、本発明はパティキュレートフィルタ
57の両側面上に形成された担体の層上に白金Ptのよ
うな貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただし、この場合には酸化除去可能微粒子量Gを示
す実線は図9に示す実線に比べて若干右側に移動する。
この場合には白金Ptの表面上に保持されるNO2 又は
SO3 から活性酸素が放出される。
The present invention can also be applied to the case where only a noble metal such as platinum Pt is carried on the carrier layers formed on both side surfaces of the particulate filter 57. However, in this case, the solid line indicating the amount G of particles that can be removed by oxidation moves to the right of the solid line shown in FIG.
In this case, active oxygen is released from NO 2 or SO 3 retained on the surface of platinum Pt.

【0079】また、活性酸素放出剤としてNO2 又はS
3 を吸着保持し、これら吸着されたNO2 又はSO3
から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
更に本発明は、パティキュレートフィルタ上流の排気通
路、例えば排気管22内に酸化触媒を配置してこの酸化
触媒により排気ガス中のNOをNO2 に変換し、このN
2 とパティキュレートフィルタ上に堆積した微粒子と
を反応させてこのNO2 により微粒子を酸化するように
した排気ガス浄化装置にも適用できる。
Further, NO 2 or S is used as an active oxygen releasing agent.
O 3 is adsorbed and held, and these adsorbed NO 2 or SO 3
It is also possible to use a catalyst capable of releasing active oxygen from
Further, according to the present invention, an oxidation catalyst is arranged in the exhaust passage upstream of the particulate filter, for example, in the exhaust pipe 22, and NO in the exhaust gas is converted into NO 2 by this oxidation catalyst.
It can also be applied to an exhaust gas purifying apparatus in which O 2 and fine particles deposited on a particulate filter are reacted to oxidize the fine particles by this NO 2 .

【0080】[0080]

【発明の効果】排気ガス中の微粒子をパティキュレート
フィルタ上において連続的に酸化除去することの可能な
コンパクトな排気装置を得ることができる。
As described above, it is possible to obtain a compact exhaust system capable of continuously oxidizing and removing fine particles in exhaust gas on a particulate filter.

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

【図1】内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.

【図2】ケーシングの図解的な斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of a casing.

【図3】ケーシングの第1実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the casing.

【図4】ケーシングの第2実施例を示す図である。FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the casing.

【図5】パティキュレートフィルタの変形例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a modified example of a particulate filter.

【図6】パティキュレートフィルタを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a particulate filter.

【図7】微粒子の酸化作用を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an oxidizing effect of fine particles.

【図8】微粒子の堆積作用を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a deposition action of fine particles.

【図9】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. 9 is a diagram showing a relationship between the amount of fine particles that can be removed by oxidation and the temperature of a particulate filter.

【図10】流路切換弁を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 10 is a flowchart for controlling a flow path switching valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…燃焼室 6…燃料噴射弁 23…ケーシング 25…EGR制御弁 57…パティキュレートフィルタ 58…流路切換弁 5 ... Combustion chamber 6 ... Fuel injection valve 23 ... Casing 25 ... EGR control valve 57 ... Particulate filter 58 ... Flow path switching valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 1/08 F01N 1/08 K 1/18 1/18 3/08 3/08 A 3/24 3/24 E J 3/28 301 3/28 301C (72)発明者 森下 道夫 愛知県西加茂郡三好町大字三好字八和田 山5番地35 株式会社三五 八和田山工 場内 (56)参考文献 特開 平1−178715(JP,A) 特開 平4−94409(JP,A) 特開 平7−174018(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 F01N 1/08 F01N 1/18 F01N 3/08 - 3/28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 1/08 F01N 1/08 K 1/18 1/18 3/08 3/08 A 3/24 3/24 EJ 3 / 28 301 3/28 301C (72) Inventor Michio Morishita 5-3, Hawadayama, Miyoshi, Miyoshi-cho, Nishikamo-gun, Aichi Prefecture 35 Sango Hachiwadayama Factory (56) Reference JP-A-1-178715 (JP , A) JP-A-4-94409 (JP, A) JP-A-7-174018 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/02 F01N 1/08 F01N 1/18 F01N 3/08-3/28

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一端に第1の排気ガス流出入口を有し、
他端に第2の排気ガス流出入口を有する排気双方向流通
路内にパティキュレートフィルタが配置され、排気ガス
の流路を切換えるための流路切換弁を具備し、流路切換
弁によって排気ガスを第1の排気ガス流出入口内に流入
させたときにはパティキュレートフィルタ通過後第2の
排気ガス流出入口から流出した排気ガスが消音器の消音
室内に送り込まれ、流路切換弁によって排気ガスを第2
の排気ガス流出入口内に流入させたときにはパティキュ
レートフィルタ通過後第1の排気ガス流出入口から流出
した排気ガスが消音器の消音室内に送り込まれる内燃機
関の排気装置において、上記排気双方向流通路、パティ
キュレートフィルタ、流路切換弁および消音室を一つの
ケーシング内に配置した内燃機関の排気装置。
1. A first exhaust gas outflow inlet is provided at one end,
A particulate filter is disposed in an exhaust bidirectional flow passage having a second exhaust gas outflow inlet at the other end, and a passage switching valve for switching the passage of the exhaust gas is provided. When flowing into the first exhaust gas outflow inlet, the exhaust gas flowing out from the second exhaust gas outflow inlet after passing through the particulate filter is sent into the muffler chamber of the muffler, and the exhaust gas is removed by the flow path switching valve. Two
In the exhaust device of the internal combustion engine, the exhaust gas flowing out of the first exhaust gas outflow port after passing through the particulate filter when being made to flow into the exhaust gas outflow port of An exhaust system for an internal combustion engine in which a particulate filter, a flow path switching valve, and a muffling chamber are arranged in one casing.
【請求項2】 該ケーシングの一端部に上記流路切換弁
を収容した弁室が形成され、該弁室内に燃焼室から排出
された排気ガスが流入する排気ガス流入口と、上記第1
の排気ガス流出入口および第2の排気ガス流出入口と、
消音室に通ずる排気ガス流出口とが開口しており、該流
路切換弁が排気ガス流入口から流入した排気ガスを第1
の排気ガス流出入口に導びきかつ第2の排気ガス流出入
口から流出した排気ガスを排気ガス流出口に導びく第1
の位置と、排気ガス流入口から流入した排気ガスを第2
の排気ガス流出入口に導びきかつ第1の排気ガス流出入
口から流出した排気ガスを排気ガス流出口に導びく第2
の位置とに切換え可能である請求項1に記載の内燃機関
の排気装置。
2. A valve chamber accommodating the flow path switching valve is formed at one end of the casing, and an exhaust gas inflow port into which exhaust gas exhausted from a combustion chamber flows, and the first chamber.
An exhaust gas outflow inlet and a second exhaust gas outflow inlet of
An exhaust gas outlet opening to the muffler chamber is opened, and the flow path switching valve is configured to remove the exhaust gas flowing from the exhaust gas inlet first.
Of the exhaust gas flowing out of the second exhaust gas outflow inlet and the exhaust gas flowing out of the second exhaust gas outflow inlet of the first exhaust gas
Position and the exhaust gas flowing from the exhaust gas inlet
The exhaust gas flowing out from the first exhaust gas outflow port and the exhaust gas flowing out from the first exhaust gas outflow port to the exhaust gas outflow port
The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust system is switchable to the position of.
【請求項3】 上記流路切換弁が排気ガス流入口から流
入した排気ガスをパティキュレートフィルタを流通させ
ることなく直接排気ガス流出口に導びく第3の位置に切
換可能である請求項2に記載の内燃機関の排気装置。
3. The flow path switching valve can be switched to a third position where the exhaust gas flowing from the exhaust gas inlet is directly guided to the exhaust gas outlet without flowing through the particulate filter. Exhaust device for an internal combustion engine as described.
【請求項4】 上記弁室の中央部に流路切換弁を回動可
能に配置すると共に該弁室の周辺部に4つの隔壁により
分割された4つの区画室を形成して該流路切換弁により
各区画室を選択的に連通させ、流路切換弁が第1の位置
に位置したときには排気ガス流入口と第1の排気ガス流
出入口とが連通すると共に第2の排気ガス流出入口と排
気ガス流出口とが連通しかつ流路切換弁が第2の位置に
位置したときには排気ガス流入口と第2の排気ガス流出
入口とが連通すると共に第1の排気ガス流出入口と排気
ガス流出口とが連通するように排気ガス流入口、第1の
排気ガス流出入口、第2の排気ガス流出入口および排気
ガス流出口が夫々各区画室内に開口している請求項2に
記載の内燃機関の排気装置。
4. A flow path switching valve is rotatably arranged in the central portion of the valve chamber, and four partition chambers divided by four partition walls are formed in the peripheral portion of the valve chamber to switch the flow channel. When the flow path switching valve is located at the first position, the exhaust gas inflow port and the first exhaust gas outflow port communicate with each other and the second exhaust gas outflow port and the exhaust gas are selectively communicated with each other by the valve. When the gas outlet is in communication and the flow path switching valve is in the second position, the exhaust gas inlet is in communication with the second exhaust gas outflow inlet, and the first exhaust gas outflow inlet and exhaust gas outlet are in communication. 3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the exhaust gas inlet, the first exhaust gas outflow inlet, the second exhaust gas outflow inlet, and the exhaust gas outlet are each opened in each compartment so as to communicate with Exhaust system.
【請求項5】 流路切換弁の先端部が流路切換弁の回動
軸に関し互いに反対側に位置する一対の隔壁の先端部に
当接したときに該一対の隔壁と流路切換弁によって弁室
内が2分割され、それにより各区画室が選択的に連通せ
しめられる請求項4に記載の内燃機関の排気装置。
5. The pair of partition walls and the flow passage switching valve when the front end portions of the flow passage switching valve come into contact with the front end portions of the pair of partition walls located on opposite sides with respect to the rotation axis of the flow passage switching valve. The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the valve chamber is divided into two, whereby the respective compartments are selectively communicated with each other.
【請求項6】 該ケーシングの他端部に消音室が配置さ
れると共に該弁室と消音室間にパティキュレートフィル
タ収容室を形成し、該弁室とパティキュレートフィルタ
収容室とを分離する仕切壁上に上記第1の排気ガス流出
入口、第2の排気ガス流出入口および排気ガス流出口が
形成されている請求項2に記載の内燃機関の排気装置。
6. A partition for disposing a muffler chamber at the other end of the casing, forming a particulate filter accommodating chamber between the valve chamber and the muffler chamber, and separating the valve chamber and the particulate filter accommodating chamber. The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the first exhaust gas outflow inlet, the second exhaust gas outflow inlet, and the exhaust gas outflow outlet are formed on a wall.
【請求項7】 パティキュレートフィルタ収容室が一対
の仕切壁によって排気ガス流出口から消音室に向けてパ
ティキュレートフィルタ収容室の中央部を延びる排気ガ
ス流出室と、該排気ガス流出室の両側に配置されかつ夫
々第1の排気ガス流出入口および第2の排気ガス流出入
口に連通する第1の小室および第2の小室とに分割さ
れ、パティキュレートフィルタはその排気ガス流出入端
が夫々第1の小室および第2の小室内に位置するように
排気ガス流出室内を貫通する請求項6に記載の内燃機関
の排気装置。
7. An exhaust gas outflow chamber extending in the central portion of the particulate filter storage chamber from the exhaust gas outflow port toward the muffling chamber by a pair of partition walls, and the particulate filter storage chamber is provided on both sides of the exhaust gas outflow chamber. A first small chamber and a second small chamber that are arranged and communicate with the first exhaust gas outflow inlet and the second exhaust gas outflow inlet, respectively, and the particulate filter has an exhaust gas inflow and outflow end, respectively, which is first. 7. The exhaust device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the exhaust gas outflow chamber penetrates so as to be located in the small chamber and the second small chamber.
【請求項8】 パティキュレートフィルタ収容室内に一
対のパティキュレートフィルタが各パティキュレートフ
ィルタを順次排気ガスが通過するように配置され、排気
ガス流出口はパティキュレートフィルタ収容室内を延び
る排気ガス流出管を介して消音室に連結されている請求
項6に記載の内燃機関の排気装置。
8. A pair of particulate filters are arranged in the particulate filter accommodating chamber so that exhaust gas passes through the respective particulate filters in sequence, and an exhaust gas outlet port is provided with an exhaust gas outflow pipe extending in the particulate filter accommodating chamber. The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the exhaust system is connected to the muffling chamber through the exhaust system.
【請求項9】 上記パティキュレートフィルタとして、
単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパ
ティキュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュ
レートフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化
除去せしめられるパティキュレートフィルタを用い、パ
ティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持した請求
項1に記載の内燃機関の排気装置。
9. The particulate filter,
When the amount of particulates emitted from the combustion chamber per unit time is less than the amount of oxidatively removable particulates that can be oxidized and removed on the particulate filter per unit time without emitting a luminous flame, particulates in the exhaust gas are particulated. The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a particulate filter that can be oxidized and removed without emitting a luminous flame when flowing into the filter is used, and the precious metal catalyst is carried on the particulate filter.
【請求項10】 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活性酸素放出剤を
パティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレー
トフィルタ上に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤
から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によって
パティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化さ
せるようにした請求項9に記載の内燃機関の排気装置。
10. An active oxygen releasing agent which takes in oxygen to retain oxygen when excess oxygen is present in the surroundings and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the ambient oxygen concentration decreases on a particulate filter. 10. The carrier according to claim 9, wherein when the fine particles adhere to the particulate filter, the active oxygen releasing agent releases active oxygen, and the released active oxygen oxidizes the fine particles adhered to the particulate filter. Exhaust system for internal combustion engine.
【請求項11】 上記活性酸素放出剤がアルカリ金属又
はアルカリ土類金属又は希土類又は遷移金属からなる請
求項10に記載の内燃機関の排気装置。
11. The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 10, wherein the active oxygen releasing agent is made of an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth or a transition metal.
【請求項12】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類
金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からな
る請求項11に記載の内燃機関の排気装置。
12. The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the alkali metal and the alkaline earth metal are metals having a higher ionization tendency than calcium.
【請求項13】 上記活性酸素放出剤は、パティキュレ
ートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きには排気ガス中のNOx を吸収しパティキュレートフ
ィルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリ
ッチになると吸収したNOx を放出する機能を有してい
る請求項10に記載の内燃機関の排気装置。
13. The active oxygen releasing agent absorbs NO x in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter is lean, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter is the theoretical air-fuel ratio. The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 10, which has a function of releasing absorbed NO x when the fuel ratio becomes rich.
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