DE10114972B4 - Device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors, umfassend einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, wobei der Teilchenfilter abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Menge Teilchen oxidieren und entfernen kann, und wenn eine Menge an eingespritztem Kraftstoff kleiner ist als eine festgelegte Menge, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Menge des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt wird.Device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine, comprising a particle filter arranged in the exhaust system, on which the retained particles are oxidized, and a bypass line through which the exhaust gas can bypass the particle filter, the particle filter oxidizing a certain amount of particles depending on the temperature of the particle filter and if an amount of injected fuel is less than a predetermined amount, causing a portion of the exhaust gas to take the detour through the bypass line, the amount of bypassed exhaust gas being determined based on the amount of injected fuel.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors.The invention relates to a device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art

Das Abgas eines Verbrennungsmotors und insbesondere eines Dieselmotors enthält Feststoffteilchen, die Kohlenstoff als Hauptbestandteil umfassen. Feststoffteilchen sind schädliche Materialien und daher wurde vorgeschlagen, einen Teilchenfilter im Abgassystem vorzusehen, um die Teilchen zurückzuhalten, bevor sie in die Atmosphäre entweichen. In einem solchen Teilchenfilter müssen die zurückgehaltenen Teilchen verbrannt und beseitigt werden, um eine Erhöhung des Widerstandes für das Abgas aufgrund von verstopften Maschen zu verhindern.The exhaust gas of an internal combustion engine, and in particular a diesel engine, contains particulate matter comprising carbon as a main component. Particulates are harmful materials and therefore it has been proposed to provide a particulate filter in the exhaust system to retain the particles before they escape into the atmosphere. In such a particulate filter, the retained particles must be burned and eliminated to prevent an increase in the resistance to the exhaust due to clogged mesh.

Wenn bei solch einer Regeneration des Teilchenfilters die Temperatur der Teilchen über etwa 600°C steigt, entzünden sie sich und verbrennen. Üblicherweise ist die Temperatur des Abgases eines Dieselmotors jedoch deutlich niedriger als 600°C, und daher wird eine Heizvorrichtung benötigt, um den Teilchenfilter selbst zu erwärmen.With such regeneration of the particulate filter, if the temperature of the particulate rises above about 600 ° C, it ignites and burns. However, the temperature of the exhaust gas of a diesel engine is usually much lower than 600 ° C, and therefore a heater is needed to heat the particulate filter itself.

Die geprüfte japanische Patentveröffentlichung JP 7-106 290 B4 offenbart, daß, wenn ein Platingruppen-Metall und ein Alkalierdmetall-Oxid auf dem Filter aufliegen, die Teilchen auf dem Filter verbrennen und sukzessiv bei etwa 400°C beseitigt werden. 400°C ist eine übliche Temperatur für das Abgas eines Dieselmotors.Examined Japanese Patent Publication JP 7-106 290 B4 discloses that when a platinum group metal and an alkaline earth metal oxide rest on the filter, the particles burn on the filter and are successively removed at about 400 ° C. 400 ° C is a common temperature for the exhaust gas of a diesel engine.

Wenn der vorstehend genannte Filter verwendet wird, beträgt die Temperatur des Abgases jedoch nicht immer etwa 400°C. Außerdem kann eine große Menge an Feststoffteilchen von dem Motor ausgestoßen werden. Somit können sich Teilchen, die nicht jedesmal verbrannt und beseitigt werden können, auf dem Filter absetzen.However, when the above-mentioned filter is used, the temperature of the exhaust gas is not always about 400 ° C. In addition, a large amount of particulates may be ejected from the engine. Thus, particles that can not be burned each time can be deposited on the filter.

Wenn sich eine bestimmte Teilchenmenge auf dem Filter absetzt, sinkt bei diesem Filter die Fähigkeit zum Verbrennen und Beseitigen von Feststoffteilchen so stark ab, daß der Filter sich nicht selbst regenerieren kann. Daher kann es, wenn lediglich ein solcher Filter im Abgassystem angeordnet wird, relativ schnell zu einem Verstopfen der Filtermaschen kommen.When a certain amount of particulate settles on the filter, the ability to burn and remove particulates from the filter decreases so much that the filter can not regenerate itself. Therefore, if only such a filter is placed in the exhaust system, clogging of the filter meshes may occur relatively quickly.

DE 38 16 233 C1 offenbart einen Rußpartikelfilter, der im Abgasleitungssystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Außerdem ist eine Bypassleitung für das Abgas vorgesehen, in der die Abgase den Rußpartikelfilter umgehen können. Je nachdem, ob vorgegebene Grenzwerte der Motordrehzahl oder Motortemperatur über- oder unterschritten werden, wird die Bypassleitung entweder vollständig geöffnet oder verschlossen, d. h. der vollständige Abgasstrom wird entweder durch den Rußpartikelfilter oder die Bypassleitung geleitet. DE 38 16 233 C1 discloses a soot particle filter disposed in the exhaust pipe system of an internal combustion engine. In addition, a bypass line for the exhaust gas is provided, in which the exhaust gases can bypass the soot particle filter. Depending on whether the motor speed or the motor temperature exceeds or falls below specified limits, the bypass line is either completely opened or closed, ie the complete exhaust gas flow is conducted through either the soot particle filter or the bypass line.

US 58 39 274 A offenbart ein Abgaskatalysator-Kontrollsystem mit einem katalytischen Umwandler. Der katalytische Umwandler wandelt Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid um. Für die Umwandlung wird Sauerstoff benötigt und die Abgasmethankonzentration wird bestimmt. US 58 39 274 A discloses an exhaust gas catalyst control system with a catalytic converter. The catalytic converter converts hydrocarbon and carbon monoxide. Oxygen is needed for the conversion and the exhaust methane concentration is determined.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Daher ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die ein Verstopfen der Maschen des Teilchenfilters durch darauf zurückgehaltene Teilchen verhindern kann.Therefore, it is an object of this invention to provide an apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine which can prevent clogging of the meshes of the particulate filter by particles retained thereon.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors gemäß einem der Ansprüche 1, 4, 5 und 8.The invention relates to a device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine according to any one of claims 1, 4, 5 and 8.

Bevorzugte Ausgestaltungen davon sind Gegenstand der Ansprüche 2, 3, 6, 7, 9 und 10.Preferred embodiments thereof are the subject matter of claims 2, 3, 6, 7, 9 and 10.

Gemäß dieser Erfindung wird eine erste Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, die einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, umfaßt, wobei der Teilchenfilter abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Teilchenmenge oxidieren und beseitigen kann, und, wenn eine Menge an eingespritztem Kraftstoff kleiner ist als eine festgelegte Menge, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg über die Umgehungsleitung zu nehmen wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Menge des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt wird.According to this invention, there is provided a first apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine, comprising an exhaust gas particulate filter on which the retained particulates are oxidized and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter depending on the temperature of the particulate filter can oxidize and eliminate a certain amount of particulates, and, when an amount of injected fuel is less than a predetermined amount, a part of the exhaust gas is caused to bypass the bypass line, the amount of the recirculated exhaust gas being based on the Amount of injected fuel is determined.

Gemäß dieser Erfindung wird eine zweite Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, die einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, umfaßt, wobei der Teilchenfilter ein Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff trägt, vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzter aktiver Sauerstoff die zurückgehaltenen Teilchen auf dem Teilchenfilter oxidiert, das Freisetzungsmittel für den aktiven Sauerstoff NOx festhält, um das NOx mit Sauerstoff zu kombinieren, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorhanden ist, und kombinierten NOx/Sauerstoff freisetzt, wodurch er zu NOx und aktivem Sauerstoff abgebaut wird, wenn die Sauerstoffkonzentration der Umgebung sinkt, der Teilchenfilter abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Teilchenmenge oxidieren und beseitigen kann, und, wenn die Menge an eingespritztem Kraftstoff kleiner ist als eine festgelegte Menge, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Menge des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt wird.According to this invention, there is provided a second apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine comprising an exhaust gas particulate filter on which the retained particulates are oxidized and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter being a release agent for active oxygen, active oxygen released from the active oxygen release agent carries the retained particles on the particulate filter oxidized, the active oxygen release agent NO x to combine the NO x with oxygen when there is an excess of oxygen in the environment, and release combined NO x / oxygen, thereby degrading to NO x and active oxygen as the ambient oxygen concentration decreases, the particulate filter becomes dependent on the temperature of the particulate filter can oxidize and eliminate a certain amount of particulates, and, if the amount of injected fuel is less than a predetermined amount, causing a portion of the exhaust gas to bypass the bypass, the amount of bypassed exhaust gas being based on the amount of fuel injected is determined.

Gemäß dieser Erfindung wird eine dritte Vorrichtung zum Reinigen der Abgase eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, die einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, umfaßt, wobei der Teilchenfilter abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Teilchenmenge oxidieren und beseitigen kann, und, wenn eine Temperatur des Abgases niedriger ist als eine festgelegte Temperatur, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg über die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Temperatur des Abgases bestimmt wird.According to this invention, there is provided a third apparatus for purifying the exhaust gases of an internal combustion engine, comprising an exhaust gas particulate filter on which the retained particulates are oxidized and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter depending on the temperature of the particulate filter can oxidize and eliminate a certain amount of particulates, and, when a temperature of the exhaust gas is lower than a predetermined temperature, a part of the exhaust gas is caused to bypass the bypass, the amount of the recirculated exhaust gas being based on the Temperature of the exhaust gas is determined.

Gemäß dieser Erfindung wird eine vierte Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, die einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, umfaßt, wobei der Teilchenfilter ein Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff enthält, vom Feisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzter aktiver Sauerstoff die zurückgehaltenen Teilchen auf dem Teilchenfilter oxidiert, das Freisetzungsmittel für den aktiven Sauerstoff NOx festhält, um das NOx mit Sauerstoff zu kombinieren, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorhanden ist, und den kombinierten NOx/Sauerstoff freisetzt, damit er zu NOx und aktivem Sauerstoff abgebaut wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in der Umgebung sinkt, der Teilchenfilter abhängig von Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Teilchenmenge oxidieren und beseitigen kann, und, wenn eine Abgastemperatur niedriger ist als eine festgelegte Temperatur, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Temperatur des Abgases bestimmt wird.According to this invention, there is provided a fourth apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine comprising an exhaust gas particulate filter on which the retained particulates are oxidized and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter being a release agent containing active oxygen, the retained particles oxidized by Feisetzungsmittel of active oxygen released active oxygen on the particulate filter, holding the release agent for the active oxygen NO x to combine the NO x with oxygen when an excess of oxygen in the area is available, and releases the combined NO x / oxygen to degrade it to NO x and active oxygen as the concentration of oxygen in the environment decreases, the particulate filter can oxidize and eliminate a certain amount of particulates depending on the temperature of the particulate filter, and, when an exhaust gas temperature is lower than a predetermined temperature, a part of the exhaust gas is made to take the detour through the bypass line, wherein the amount of the recirculated exhaust gas is determined based on the temperature of the exhaust gas.

Die Erfindung wird aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die nachstehend angegeben ist, zusammen mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden.The invention will be better understood from the description of the preferred embodiments of the invention given below together with the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Zeichnungen bedeuten:The drawings mean:

1 ist eine schematische vertikale Schnittsansicht eines Viertakt-Dieselmotors mit einer Vorrichtung zum Reinigen des Abgases gemäß der Erfindung; 1 is a schematic vertical sectional view of a four-stroke diesel engine with an apparatus for purifying the exhaust gas according to the invention;

2 ist eine vergrößerte vertikale Schnittsansicht der Brennkammer von 1; 2 is an enlarged vertical sectional view of the combustion chamber of 1 ;

3 ist eine Unteransicht des Zylinderkopfs von 1; 3 is a bottom view of the cylinder head of 1 ;

4 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht der Brennkammer von 1; 4 is an enlarged vertical sectional view of the combustion chamber of 1 ;

5 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Grad der Anhebung des Ansaugventils und des Abgasventils und der Brennstoffeinspritzung zeigt; 5 is a view showing the relationship between the degree of increase of the intake valve and the exhaust valve and the fuel injection;

6 ist eine Ansicht, die die Menge an erzeugtem Rauch, NOx und dergleichen zeigt; 6 Fig. 13 is a view showing the amount of generated smoke, NO x, and the like;

7(A) und 7(B) sind Ansichten, die den Verbrennungsdruck zeigen; 7 (A) and 7 (B) are views showing combustion pressure;

8 ist eine Ansicht, die die Kraftstoffmoleküle zeigt; 8th is a view showing the fuel molecules;

9 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Menge an erzeugtem NOx und der EGR-Rate zeigt; 9 Fig. 13 is a view showing the relationship between the amount of NO x generated and the EGR rate;

10 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Menge an eingespritztem Kraftstoff und der Menge an Mischgas zeigt; 10 FIG. 14 is a view showing the relationship between the amount of injected fuel and the amount of mixed gas; FIG.

11 ist eine Ansicht, die den ersten Betriebsbereich (I) und den zweiten Betriebsbereich (II) zeigt; 11 Fig. 12 is a view showing the first operating area (I) and the second operating area (II);

12 ist eine Ansicht, die den Output des Sensors für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zeigt. 12 is a view showing the output of the air-fuel ratio sensor.

13 ist eine Ansicht, die den Öffnungsgrad des Drosselventils und dergleichen zeigt; 13 Fig. 12 is a view showing the opening degree of the throttle valve and the like;

14 ist eine Ansicht, die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im ersten Betriebsbereich (I) zeigt; 14 is a view showing the air / fuel ratio in the first operating range (I);

15(A) ist eine Ansicht, die den angestrebten Öffnungsgrad des Drosselventils zeigt. 15 (A) is a view showing the target opening degree of the throttle valve.

15(B) ist eine Ansicht, die den angestrebten Öffnungsgrad des EGR-Steuerungsventils zeigt; 15 (B) Fig. 13 is a view showing the target opening degree of the EGR control valve;

16 ist eine Ansicht, die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im zweiten Betriebsbereich (II) zeigt; 16 is a view showing the air / fuel ratio in the second operating range (II);

17(A) ist eine Ansicht, die den angestrebten Öffnungsgrad des Drosselventils zeigt; 17 (A) Fig. 13 is a view showing the target opening degree of the throttle valve;

17(B) ist eine Ansicht, die den angestrebten Öffnungsgrad des EGR-Steuerungsventils zeigt; 17 (B) Fig. 13 is a view showing the target opening degree of the EGR control valve;

18 ist eine Draufsicht, die den Umschaltabschnitt und den Teilchenfilter im Abgassystem gemäß einer Ausführungsform aus der Nähe zeigt; 18 FIG. 10 is a plan view showing the switching section and the particulate filter in the exhaust system in close proximity according to an embodiment; FIG.

19 ist eine Seitenansicht von 18; 19 is a side view of 18 ;

20 ist eine Ansicht, die die andere Absperrstellung des Ventilgehäuses im Umschaltabschnitt zeigt, die sich von der in 18 unterscheidet; 20 is a view showing the other shut-off position of the valve housing in the switching section, which differs from the in 18 different;

21 ist eine Ansicht, die die Mittelstellung des Ventilgehäuses im Umschaltabschnitt zeigt; 21 Fig. 13 is a view showing the center position of the valve housing in the switching section;

22(A) ist eine Frontansicht, die die Struktur des Teilchenfilters zeigt; 22 (A) Fig. 10 is a front view showing the structure of the particulate filter;

22(B) ist eine seitliche Schnittansicht, die die Struktur des Teilchenfilters zeigt. 22 (B) Fig. 16 is a side sectional view showing the structure of the particulate filter.

23(A) und 23(B) sind Ansichten, die die oxidierende Wirkung der Teilchen erklären; 23 (A) and 23 (B) are views that explain the oxidizing effect of the particles;

24 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Teilchenmenge, die oxidiert und beseitigt werden kann, und der Temperatur des Teilchenfilters zeigt; 24 Fig. 12 is a view showing the relationship between the amount of particles that can be oxidized and removed and the temperature of the particulate filter;

25(A), 25(B) und 25(C) sind Ansichten, die den Vorgang des Sichabsetzens der Teilchen erklären; 25 (A) . 25 (B) and 25 (C) are views that explain the process of settling particles;

26 ist ein erstes Ablaufschema zum Verhindern des Sichabsetzens der Teilchen auf dem Teilchenfilter; 26 Fig. 10 is a first flowchart for preventing the particulate from settling on the particulate filter;

27 ist ein zweites Ablaufschema zum Verhindern des Sichabsetzens der Teilchen auf dem Teilchenfilter; 27 Fig. 12 is a second flow chart for preventing the particles from settling on the particulate filter;

28(A) und 28(B) sind vergrößerte Schnittansichten der Trennwand des Teilchenfilters; 28 (A) and 28 (B) are enlarged sectional views of the partition wall of the particulate filter;

29 ist eine Draufsicht, die den Umschaltabschnitt und den Teilchenfilter im Abgassystem gemäß einer anderen Ausführungsform aus der Nähe zeigt; 29 Fig. 10 is a plan view showing the switching section and the particulate filter in the exhaust system close up according to another embodiment;

30 ist eine Draufsicht, die den Umschaltabschnitt und den Teilchenfilter im Abgassystem gemäß einer weiteren Ausführungsform aus der Nähe zeigt. 30 FIG. 11 is a plan view showing the switching section and the particulate filter in the exhaust system in close proximity according to another embodiment. FIG.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

1 ist eine schematische vertikale Schnittansicht eines Viertakt-Dieselmotors mit einer Vorrichtung zum Reinigen des Abgases gemäß dieser Erfindung. 2 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht einer Brennkammer des Dieselmotors von 1. 3 ist eine Unteransicht eines Zylinderkopfs des Dieselmotors von 1. 1–3: Die Bezugszahl 1 bezeichnet ein Motorgehäuse, die Bezugszahl 2 bezeichnet einen Zylinderblock, die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Zylinderkopf, die Bezugszahl 4 bezeichnet einen Kolben, die Bezugszahl 5a bezeichnet einen Hohlraum, der an der oberen Oberfläche des Kolbens 4 gebildet wird, die Bezugszahl 5 bezeichnet eine Brennkammer, die im Hohlraum 5a gebildet wird, die Bezugszahl 6 bezeichnet einen elektrisch gesteuerten Kraftstoffinjektor, die Bezugszahl 7 bezeichnet ein Paar Ansaugventile, die Bezugszahl 8 bezeichnet eine Ansaugöffnung und die Bezugszahl 9 bezeichnet ein Paar Abgasventile, und die Bezugszahl 10 bezeichnet eine Abgasöffnung. Die Ansaugöffnung 8 ist über ein korrespondierendes Ansaugrohr 11 mit einem Ausgleichsbehälter 12 verbunden. Der Ausgleichsbehälter 12 ist über einen Ansaugkanal 13 mit einem Luftfilter 14 verbunden. Ein Drosselventil 16, das von einem Elektromotor 15 angetrieben wird, ist im Ansaugkanal 13 angeordnet. Auf der anderen Seite ist die Abgasöffnung 10 mit einem Abgaskrümmer 17 verbunden. 1 Fig. 12 is a schematic vertical sectional view of a four-stroke diesel engine having an apparatus for purifying the exhaust gas according to this invention. 2 is an enlarged vertical sectional view of a combustion chamber of the diesel engine of 1 , 3 is a bottom view of a cylinder head of the diesel engine of 1 , 1 - 3 : The reference number 1 denotes a motor housing, the reference numeral 2 denotes a cylinder block, the reference numeral 3 denotes a cylinder head, the reference numeral 4 denotes a piston, the reference numeral 5a denotes a cavity located on the upper surface of the piston 4 is formed, the reference number 5 denotes a combustion chamber in the cavity 5a is formed, the reference number 6 denotes an electrically controlled fuel injector, the reference numeral 7 denotes a pair of intake valves, the reference numeral 8th denotes a suction port and the reference numeral 9 denotes a pair of exhaust valves, and the reference numeral 10 denotes an exhaust port. The intake opening 8th is via a corresponding intake pipe 11 with a surge tank 12 connected. The expansion tank 12 is via a suction channel 13 with an air filter 14 connected. A throttle valve 16 that by an electric motor 15 is driven, is in the intake 13 arranged. On the other side is the exhaust port 10 with an exhaust manifold 17 connected.

Wie in 1 gezeigt, ist ein Sensor 21 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgaskrümmer 17 angeordnet. Der Abgaskrümmer 17 und der Ausgleichsbehälter 12 sind über eine EGR-Leitung 22 miteinander verbunden. Ein elektronisch gesteuertes EGR-Steuerungsventil 23 ist in der EGR-Leitung 22 angeordnet. Ein EGR-Kühler 24 ist um die EGR-Leitung 22 angeordnet, um das EGR-Gas, das durch die EGR-Leitung 22 strömt, zu kühlen. In der Ausführungsform von 1 wird das Motorkühlwasser in den EGR-Kühler 24 geleitet und daher wird das EGR-Gas mit dem Motorkühlwasser gekühlt.As in 1 shown is a sensor 21 for the air / fuel ratio in the exhaust manifold 17 arranged. The exhaust manifold 17 and the expansion tank 12 are via an EGR line 22 connected with each other. An electronically controlled EGR control valve 23 is in the EGR leadership 22 arranged. An EGR cooler 24 is about the EGR line 22 arranged to control the EGR gas passing through the EGR line 22 flows, to cool. In the embodiment of 1 the engine cooling water gets into the EGR cooler 24 and therefore the EGR gas is cooled with the engine cooling water.

Auf der anderen Seite ist jeder Kraftstoffinjektor 6 mit dem Kraftstoffbehälter verbunden, das heißt, über ein Kraftstoff-Versorgungsrohr 25 mit einer gemeinsamen Druckleitung (Common Rail) 26. Kraftstoff wird der Common Rail 26 von einer elektronisch gesteuerten variablen Kraftstoff-Austragspumpe 27 zugeführt. Kraftstoff, der der Common Rail zugeführt wurde, wird dem Kraftstoffinjektor 6 über das Kraftstoff-Versorgungsrohr 25 zugeführt. Ein Kraftstoffdruck-Sensor 28 zum Ermitteln des Kraftstoffdrucks in der Common Rail 26 ist an der Common Rail 26 befestigt. Die Austragsmenge der Kraftstoffpumpe wird aufgrund eines Ausgabesignals des Kraftstoffdruck-Sensors 28 gesteuert, so daß aus dem Kraftstoffdruck in der Common Rail 26 der Ziel-Kraftstoffdruck wird.On the other side is every fuel injector 6 connected to the fuel tank, that is, via a fuel supply pipe 25 with a common pressure line (Common Rail) 26 , Fuel becomes the common rail 26 from an electronically controlled variable fuel discharge pump 27 fed. Fuel that has been supplied to the common rail becomes the fuel injector 6 over the fuel supply pipe 25 fed. A fuel pressure sensor 28 for determining the fuel pressure in the common rail 26 is at the common rail 26 attached. The discharge amount of the fuel pump becomes due to an output signal of the fuel pressure sensor 28 controlled so that from the fuel pressure in the common rail 26 the target fuel pressure is.

Das Bezugszeichen 30 bezeichnet eine elektronische Steuerungseinheit. Sie besteht aus einem digitalen Rechner und ist mit einem ROM (Read Only Memory) 32, einem RAM (Random Access Memory) 33, einer CPU (Mikroprozessor) 34, einem Eingangsport 35 und einem Ausgangsport 36 ausgestattet, die miteinander durch einen bidirektionalen Bus 31 verbunden sind. Die Ausgangssignale des Luft/Brennstoff-Sensors 32 und des Kraftstoffdruck-Sensors 28 werden in den Eingangsport 35 jeweils über einen A/D-Konverter 37 eingegeben. Ein Motorbelastungssensor 41 ist mit dem Gaspedal 40 verbunden, der eine Ausgangsspannung erzeugt, die proportional zum Absenkungsgrad (L) des Gaspedals 40 ist. Das Ausgangssignal des Motorbelastungssensors 41 wird ebenfalls über den A/D-Konverter 37 in den Eingangsport 35 eingegeben. Außerdem wird das Ausgangssignal eines Kurbelwinkelsensors 42, der jedesmal, wenn die Kurbelwelle sich beispielsweise um 30 Grad dreht, einen Ausgangspuls erzeugt, in den Eingangsport 35 eingegeben. Der Kraftstoffinjektor 6, der Elektromotor 15, das EGR-Steuerungsventil 23 und die Kraftstoffpumpe 27 sind jeweils über einen Steuerkreis 38 mit dem Ausgangsport 36 verbunden, um aufgrund der Eingangssignale angetrieben zu werden.The reference number 30 denotes an electronic control unit. It consists of a digital computer and is equipped with a ROM (Read Only Memory) 32 , a RAM (Random Access Memory) 33 , a CPU (microprocessor) 34 , an entrance port 35 and an exit port 36 equipped with each other through a bidirectional bus 31 are connected. The output signals of the air / fuel sensor 32 and the fuel pressure sensor 28 be in the input port 35 each via an A / D converter 37 entered. An engine load sensor 41 is with the gas pedal 40 connected, which produces an output voltage proportional to the degree of reduction (L) of the accelerator pedal 40 is. The output signal of the engine load sensor 41 is also via the A / D converter 37 in the entrance port 35 entered. In addition, the output of a crank angle sensor 42 which generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, by 30 degrees, into the input port 35 entered. The fuel injector 6 , the electric motor 15 , the EGR control valve 23 and the fuel pump 27 are each via a control circuit 38 with the output port 36 connected to be driven due to the input signals.

Wie in den 2 und 3 gezeigt, umfaßt der Kraftstoffinjektor 6 in der Ausführungsform dieser Erfindung eine Düse mit sechs Düsenöffnungen. Kraftstoffspritzer (F) werden aus den Düsenöffnungen in leichter Abwärtsrichtung in gleichen Winkelintervallen gegen eine horizontale Ebene gespritzt. Wie in 3 gezeigt, werden zwei Kraftstoffspritzer (F) der sechs Kraftstoffspritzer (F) entlang der unteren Fläche jedes Abgasventils 9 zerstäubt. Die 2 und 3 zeigen den Fall, in dem Kraftstoff am Ende des Kompressionshubs eingespritzt wird. In diesem Fall gelangen die Kraftstoffspritzer (F) zum Rand der Innenfläche des Hohlraums 5 und werden daraufhin entzündet und verbrannt.As in the 2 and 3 shown includes the fuel injector 6 in the embodiment of this invention, a nozzle with six nozzle openings. Fuel spatters (F) are sprayed from the nozzle openings in a slight downward direction at equal angular intervals against a horizontal plane. As in 3 2, two fuel spatters (F) of the six fuel spatters (F) are shown along the lower surface of each exhaust valve 9 atomized. The 2 and 3 show the case where fuel is injected at the end of the compression stroke. In this case, the fuel spatters (F) reach the edge of the inner surface of the cavity 5 and are then inflamed and burned.

4 zeigt den Fall, in dem zusätzliches Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 6 eingespritzt wird, wenn der Anhebungsgrad der Abgasventile das Maximum des Abgastakts erreicht hat. Das heißt, 5 zeigt den Fall, daß die Haupt-Kraftstoffeinspritzung (Qm) nahe des oberen Kompressions-Totpunkts durchgeführt wird und anschließend die zusätzliche Kraftstoffeinspritzung (Qa) im mittleren Stadium des Abgastakts durchgeführt wird. In diesem Fall werden die Kraftstoffspritzer (F), die sich auf die Abgasventile zu bewegen, zwischen die schirmähnliche Rückenfläche des Abgasventils 9 und die Abgasöffnung 10 gelenkt. Mit anderen Worten, zwei Düsenöffnungen der sechs Düsenöffnungen des Kraftstoffinjektors 6 sind so geformt, daß die Kraftstoffspritzer (F), wenn die Abgasventile 9 geöffnet werden und die zusätzliche Kraftstoffeinspritzung (Qa) durchgeführt wird, zwischen die Rückenfläche des Abgasventils 9 und die Abgasöffnung 10 gelenkt werden. In der Ausführungsform von 4 treffen diese Kraftstoffspritzer (F) auf der Rückenfläche des Abgasventils 9 auf und werden von der Rückenfläche des Abgasventils 9 zurückgeworfen und werden so in die Abgasöffnung 10 gelenkt. 4 shows the case where additional fuel from the fuel injector 6 is injected when the lifting degree of the exhaust valves has reached the maximum of the exhaust stroke. This means, 5 FIG. 12 shows the case where the main fuel injection (Qm) is performed near the upper compression dead center and then the additional fuel injection (Qa) is performed in the middle stage of the exhaust stroke. In this case, the fuel spatters (F) that move toward the exhaust valves become between the umbrella-like back surface of the exhaust valve 9 and the exhaust port 10 directed. In other words, two nozzle openings of the six nozzle openings of the fuel injector 6 are shaped so that the fuel spatters (F) when the exhaust valves 9 are opened and the additional fuel injection (Qa) is performed, between the back surface of the exhaust valve 9 and the exhaust port 10 be steered. In the embodiment of 4 meet these fuel splashes (F) on the back surface of the exhaust valve 9 on and off the back surface of the exhaust valve 9 thrown back and become so in the exhaust port 10 directed.

Üblicherweise wird die zusätzliche Kraftstoffeinspritzung (Qa) nicht durchgeführt und es wird lediglich die Haupt-Kraftstoffeinspritzung (Qm) durchgeführt. 6 zeigt ein Beispiel aus einem Versuch, das die Veränderung des Ausgangsdrehmoments und der ausgestoßenen Menge an Rauch, HC, CO und NOx zu dem Zeitpunkt, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis A/F (Abszisse in 6) durch Änderung des Öffnungsgrads des Drosselventils 16 verändert wird, und die EGR-Rate zum Zeitpunkt des Betriebs mit geringer Motorbelastung zeigt. Wie aus 6 zu ersehen ist, wird in diesem Versuch die EGR-Rate um so höher, je niedriger das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F wird. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis liegt (fast gleich 14,6), steigt die EGR-Rate auf über 65 Prozent.Usually, the additional fuel injection (Qa) is not performed and only the main fuel injection (Qm) is performed. 6 FIG. 14 shows an example of an experiment that shows the change of the output torque and the ejected amount of smoke, HC, CO and NO x at the time when the air-fuel ratio A / F (abscissa in FIG 6 ) by changing the opening degree of the throttle valve 16 is changed and shows the EGR rate at the time of low engine load operation. How out 6 In this experiment, the lower the air-fuel ratio A / F becomes, the higher the EGR rate becomes. When the air / fuel ratio is below the stoichiometric air / fuel ratio (almost equal to 14.6), the EGR rate rises above 65 percent.

Wenn die EGR-Rate erhöht wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F zu verringern, wie in 6 gezeigt, beginnt, wenn die EGR-Rate sich 40 Prozent annähert und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F sich etwa 30 annähert, die Menge des erzeugten Rauchs zu steigen. Sodann steigt, wenn die EGR-Rate weiter erhöht wird und das Luft/-Kraftstoff-Verhältnis A/F verringert wird, die Menge des erzeugten Rauchs scharf an und erreicht ihren Höhepunkt. Sodann sinkt, wenn die EGR-Rate weiter erhöht wird und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F verringert wird, die Menge des erzeugten Rauchs scharf ab. Wenn die EGR-Rate über 65 Prozent erreicht und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F sich 15,0 annähert, ist die Menge des erzeugten Rauchs praktisch gleich Null. Das heißt, es wird fast kein Ruß erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt fällt das Ausgangsdrehmoment des Motors etwas ab und die Menge an erzeugtem NOx wird deutlich geringer. Auf der anderen Seite beginnen zu diesem Zeitpunkt die Mengen an erzeugtem HC und CO anzusteigen.When the EGR rate is increased to decrease the air / fuel ratio A / F as in 6 As the EGR rate approaches 40 percent and the A / F air / fuel ratio approaches approximately 30, the amount of smoke produced begins to increase. Then, as the EGR rate is further increased and the air / fuel ratio A / F is decreased, the amount of smoke produced sharply increases and reaches its peak. Then, as the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is decreased, the amount of generated smoke sharply decreases. When the EGR rate reaches over 65 percent and the A / F air-fuel ratio approaches 15.0, the amount of smoke produced is virtually zero. This means that almost no soot is produced. At this time, the output torque of the engine drops slightly and the amount of NOx produced becomes significantly lower. On the other hand, at this time, the amounts of generated HC and CO begin to increase.

7(A) zeigt die Veränderungen des Verbrennungsdrucks in der Brennkammer 5, wenn die Menge des erzeugten Rauchs in der Nähe eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses A/F von 21 am größten ist. 7(B) zeigt die Veränderungen des Verbrennungsdrucks in der Brennkammer 5, wenn die Menge des erzeugten Rauchs in der Nähe eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses A/F von 18 praktisch Null ist. Wie aus dem Vergleich von 7(A) und 7(B) klar wird, ist der Verbrennungsdruck im in 7(B) gezeigten Fall, in dem die Menge des erzeugten Rauchs praktisch Null ist, niedriger als im in 7(A) gezeigten Fall, in dem die Menge des erzeugten Rauchs groß ist. 7 (A) shows the changes in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the crowd of the generated smoke is the largest in the vicinity of an air-fuel ratio A / F of 21. 7 (B) shows the changes in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the amount of generated smoke near an air-fuel ratio A / F of 18 is practically zero. As from the comparison of 7 (A) and 7 (B) becomes clear, the combustion pressure is in 7 (B) shown case in which the amount of smoke produced is practically zero, lower than in 7 (A) shown case in which the amount of smoke produced is large.

Das Folgende läßt sich aus den Ergebnissen des in den 6 und 7 gezeigten Versuchs folgern. Nämlich erstens, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis A/F niedriger als 15,0 ist und die Menge des erzeugten Rauchs praktisch Null ist, sinkt die Menge des erzeugten NOx beträchtlich, wie in 6 gezeigt. Die Tatsache, daß die Menge des erzeugten NOx sinkt, bedeutet, daß die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 5 abfällt. Daher kann man sagen, daß, wenn fast kein Ruß erzeugt wird, die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 5 sinkt. Das gleiche kann aus 7 gefolgert werden. Das heißt, in dem Stadium, das in 7(B) gezeigt ist, in dem fast kein Ruß erzeugt wird, wird der Verbrennungsdruck niedriger, daher wird die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 5 zu diesem Zeitpunkt niedriger.The following can be deduced from the results of the 6 and 7 conclude the experiment shown. Namely, first, when the air / fuel ratio A / F is lower than 15.0 and the amount of generated smoke is practically zero, the amount of NO x generated considerably decreases, as in FIG 6 shown. The fact that the amount of NO x produced decreases means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 drops. Therefore, it can be said that when almost no soot is generated, the combustion temperature in the combustion chamber 5 sinks. The same thing can happen 7 be inferred. That is, at the stage that is in 7 (B) is shown in which almost no soot is generated, the combustion pressure becomes lower, therefore, the combustion temperature in the combustion chamber becomes 5 lower at this time.

Zweitens, wenn die Menge an erzeugtem Rauch, das heißt die Menge an erzeugtem Ruß, praktisch Null wird, wie in 6 gezeigt, steigt die Menge an ausgestoßenem HC und CO an. Das heißt, daß die Kohlenwasserstoffe ausgestoßen werden, ohne zu Ruß zu werden. Das heißt, die geradkettigen Kohlenwasserstoffe und die aromatischen Kohlenwasserstoffe, die im Kraftstoff enthalten sind und in 8 gezeigt sind, zersetzen sich, wenn ihre Temperatur im Zustand des Sauerstoffmangels erhöht wird, was zur Bildung eines Rußvorläufers führt. Sodann wird Ruß erzeugt, der sich hauptsächlich aus den festen Massen von Kohlenstoffatomen zusammensetzt. In diesem Fall wird der eigentliche Vorgang der Rußerzeugung verkompliziert. Wie der Rußvorläufer gebildet wird, ist nicht klar, aber wie auch immer, die Kohlenwasserstoffe, die in 8 gezeigt sind, verwandeln sich durch den Rußvorläufer in Ruß. Wie vorstehend erklärt, steigt daher, wenn die Menge des erzeugten Rußes praktisch Null wird, die Menge an ausgestoßenem HC und CO an, wie in 6 gezeigt, aber der HC ist zu dieser Zeit ein Rußvorläufer oder befindet sich in einem Kohlenwasserstoff-Zustand vor diesem.Secondly, when the amount of smoke produced, that is the amount of soot produced, becomes practically zero, as in 6 As shown, the amount of HC and CO discharged increases. That is, the hydrocarbons are expelled without becoming soot. That is, the straight-chain hydrocarbons and the aromatic hydrocarbons contained in the fuel and in 8th are decomposed when their temperature is raised in the state of oxygen deficiency, resulting in the formation of a carbon black precursor. Then, soot is produced, which is composed mainly of the solid masses of carbon atoms. In this case, the actual process of making soot is complicated. How the soot precursor is formed is not clear, but anyway, the hydrocarbons that are in 8th are turned into carbon black by the soot precursor. As explained above, therefore, when the amount of soot produced becomes practically zero, the amount of HC and CO discharged increases as in FIG 6 but the HC at this time is a soot precursor or is in a hydrocarbon state before this.

Zusammengefaßt ergibt sich aus diesen Überlegungen auf der Grundlage der Versuche, die in 6 und 7 gezeigt sind: wenn die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 5 niedrig ist, wird die Menge an erzeugtem Ruß praktisch Null. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Rußvorläufer oder ein Kohlenwasserstoff-Zustand davor aus der Brennkammer 5 emittiert. Es wurden detailliertere Versuche und Studien durchgeführt. Als Ergebnis erkannte man, daß, wenn die Temperatur des Kraftstoffs und des Gases um den Kraftstoff in der Brennkammer 5 unter einer bestimmten Temperatur liegt, der Vorgang der Rußbildung auf halbem Weg abbricht, das heißt, daß überhaupt kein Ruß erzeugt wird, und daß, wenn die Temperatur des Kraftstoffs und des Gases um den Kraftstoff in der Brennkammer 5 über die bestimmte Temperatur steigt, Ruß erzeugt wird.In summary, these considerations are based on the experiments presented in 6 and 7 are shown: when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of soot produced becomes practically zero. At this time, a soot precursor or a hydrocarbon state ahead of it becomes out of the combustion chamber 5 emitted. More detailed experiments and studies were carried out. As a result, it was recognized that when the temperature of the fuel and the gas around the fuel in the combustion chamber 5 is below a certain temperature, the process of soot formation stops halfway, that is, no soot is generated at all, and that when the temperature of the fuel and the gas around the fuel in the combustion chamber 5 rises above the certain temperature, soot is generated.

Die Temperatur des Kraftstoffs und des Gases um den Kraftstoff zum Zeitpunkt des Abbruchs des Wachstumsprozesses von Kohlenwasserstoffen im Stadium des Rußvorläufers, das heißt die vorstehende bestimmte Temperatur, ändert sich abhängig von verschiedenen Faktoren, wie der Kraftstoffart, dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und dem Kompressionsverhältnis, daher kann man sie nicht genau voraussagen, aber diese bestimmte Temperatur hängt eng mit der Menge des erzeugten NOx zusammen. Daher kann diese bestimmte Temperatur bis zu einem gewissen Grad aus der Menge des erzeugten NOx bestimmt werden. Das heißt, je größer die EGR-Rate ist, desto geringer wird die Temperatur des Kraftstoffs und des diesen umgebenden Gases zum Zeitpunkt der Verbrennung und desto geringer wird die Menge des erzeugten NOx. Zu dem Zeitpunkt, wenn die Menge des erzeugten NOx etwa 10 ppm oder weniger wird, wird fast kein Ruß mehr erzeugt. Daher entspricht die vorstehende bestimmte Temperatur im wesentlichen der Temperatur zu dem Zeitpunkt, wenn die Menge des erzeugten NOx etwa 10 ppm oder weniger wird.The temperature of the fuel and the gas around the fuel at the time of stopping the growth process of hydrocarbons at the stage of the soot precursor, that is, the above certain temperature, changes depending on various factors such as the fuel type, the air / fuel ratio and the compression ratio therefore they can not predict exactly, but this certain temperature is closely related to the amount of nO x produced together. Therefore, this particular temperature can be determined to some extent from the amount of NO x produced. That is, the larger the EGR rate, the lower the temperature of the fuel and the gas surrounding it at the time of combustion and the lower the amount of NO x generated. At the time when the amount of generated NO x becomes about 10 ppm or less, almost no soot is generated. Therefore, the above certain temperature substantially corresponds to the temperature at the time when the amount of generated NO x becomes about 10 ppm or less.

Sobald Ruß erzeugt wurde, ist es unmöglich, ihn durch eine Nachbehandlung mittels eines Katalysators mit Oxidationsfunktion zu reinigen. Im Gegensatz dazu kann ein Rußvorläufer oder ein Kohlenwasserstoff-Zustand davor leicht durch eine Nachbehandlung mittels eines Katalysators mit Oxidationsfunktion gereinigt werden. Daher ist es für das Reinigen von Abgas extrem wirksam, daß die Kohlenwasserstoffe aus der Brennkammer 5 in Form eines Rußvorläufers oder eines Zustands davor mit der Verringerung der Menge an erzeugten NOx emittiert werden.Once soot has been produced, it is impossible to purify it by aftertreatment with a catalyst having an oxidation function. In contrast, a carbon black precursor or a hydrocarbon state thereof may be easily purified by a post-treatment by means of a catalyst having an oxidation function. Therefore, it is extremely effective for purifying exhaust gas that the hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the form of a soot precursor or a state before that with the reduction in the amount of NO x generated.

Um das Wachstum der Kohlenwasserstoffe im Stadium vor der Rußerzeugung zu beenden, ist es nunmehr notwendig, die Temperatur des Kraftstoffs und des diesen umgebenden Gases zum Zeitpunkt der Verbrennung in der Brennkammer 5 auf eine Temperatur unter der Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird, zu senken. In diesem Fall hat es sich gezeigt, daß die wärmeabsorbierende Wirkung des den Kraftstoff zum Zeitpunkt der Verbrennung des Kraftstoffs umgebenden Gases eine äußerst große Wirkung beim Senken der Temperatur des Brennstoffs und des diesen umgebenden Gases hat.In order to stop the growth of the hydrocarbons in the stage before the soot production, it is now necessary to control the temperature of the fuel and the surrounding gas at the time of combustion in the combustion chamber 5 to lower to a temperature below the temperature at which soot is generated. In this case, it has been found that the heat-absorbing effect of the gas surrounding the fuel at the time of combustion of the fuel has an extremely great effect in lowering the temperature of the fuel and the gas surrounding it.

Das heißt, wenn lediglich Luft den Kraftstoff umgibt, regiert der verdampfte Kraftstoff sofort mit dem Sauerstoff in der Luft und verbrennt. In diesem Fall erhöht sich die Temperatur der Luft in einiger Entfernung vom Kraftstoff nicht so sehr. Nur die Temperatur um den Kraftstoff herum wird lokal extrem hoch. Das heißt, zu diesem Zeitpunkt absorbiert die Luft in einiger Entfernung vom Kraftstoff die Verbrennungswärme des Kraftstoffs kaum. Da die Verbrennungstemperatur lokal extrem hoch wird, erzeugen in diesem Fall die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die die Verbrennungswärme aufnehmen, Ruß. That is, when only air surrounds the fuel, the vaporized fuel immediately reacts with the oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air at some distance from the fuel does not rise so much. Only the temperature around the fuel becomes extremely high locally. That is, at this time, the air at some distance from the fuel scarcely absorbs the heat of combustion of the fuel. In this case, as the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons which absorb the heat of combustion generate soot.

Andererseits ist die Situation, wenn Kraftstoff sich in einem Mischgas aus einer großen Menge inertem Gas und einer kleinen Menge Luft befindet, etwas anders. In diesem Fall dispergiert der verdampfte Kraftstoff in die Umgebung und reagiert mit dem Sauerstoff, der mit dem inerten Gas gemischt ist, und verbrennt. In diesem Fall wird die Verbrennungswärme durch das umgebende inerte Gas absorbiert, so daß die Verbrennungstemperatur nicht mehr so stark steigt. Das heißt, die Verbrennungstemperatur kann niedrig gehalten werden. Das heißt, die Anwesenheit von inertem Gas spielt eine wichtige Rolle bei der Senkung der Verbrennungstemperatur. Es ist möglich, die Verbrennungstemperatur durch die Wärmeabsorptionswirkung des inerten Gases niedrig zu halten.On the other hand, when fuel is in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air, the situation is somewhat different. In this case, the vaporized fuel disperses into the environment and reacts with the oxygen mixed with the inert gas and burns. In this case, the heat of combustion is absorbed by the surrounding inert gas, so that the combustion temperature does not increase so much. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of inert gas plays an important role in lowering the combustion temperature. It is possible to keep the combustion temperature low by the heat absorbing effect of the inert gas.

In diesem Fall ist, um die Temperatur des Kraftstoffs und des ihn umgebenden Gases auf eine Temperatur unter die Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird, zu senken, eine genügend große Menge an inertem Gas notwendig, um eine ausreichende Wärmemenge zu absorbieren, um die Temperatur zu senken. Wenn die Menge an Kraftstoff steigt, erhöht sich daher die Menge des benötigten inerten Gases ebenfalls. Man beachte, daß, je größer in diesem Fall die spezifische Wärme des inerten Gases ist, desto stärker die wärmeabsorbierende Wirkung wird. Daher wird ein Gas mit einer hohen spezifischen Warme als inertes Gas bevorzugt. In diesem Zusammenhang läßt sich sagen, daß es, da CO2 und EGR-Gas eine relative hohe spezifische Wärme aufweisen, bevorzugt ist, EGR-Gas als inertes Gas zu verwenden.In this case, in order to lower the temperature of the fuel and the gas surrounding it to a temperature below the temperature at which soot is generated, a sufficiently large amount of inert gas is necessary to absorb a sufficient amount of heat to the temperature to lower. Therefore, as the amount of fuel increases, the amount of inert gas required also increases. Note that the larger the specific heat of the inert gas in this case, the stronger the heat-absorbing effect becomes. Therefore, a gas having a high specific heat is preferable as an inert gas. In this connection, since CO 2 and EGR gas have a relatively high specific heat, it is preferable to use EGR gas as an inert gas.

9 zeigt die Beziehung zwischen der EGR-Rate und dem Rauch, wenn EGR-Gas als inertes Gas verwendet wird und der Abkühlungsgrad des EGR-Gases verändert wird. Das heißt, die Kurve (A) in 9 zeigt den Fall, daß das EGR-Gas stark abgekühlt wird und die Temperatur des EGR-Gases bei etwa 90°C gehalten wird, die Kurve (B) zeigt den Fall, daß das EGR-Gas durch einen kompakten Kühlapparat gekühlt wird, und die Kurve (C) zeigt den Fall, daß das EGR-Gas nicht zwangsgekühlt wird. 9 Fig. 12 shows the relationship between the EGR rate and the smoke when EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, the curve (A) in 9 shows the case that the EGR gas is strongly cooled and the temperature of the EGR gas is kept at about 90 ° C, the curve (B) shows the case that the EGR gas is cooled by a compact refrigerator, and the Curve (C) shows the case that the EGR gas is not forcibly cooled.

Wenn das EGR-Gas stark abgekühlt wird, wie von Kurve (A) in 9 gezeigt, erreicht die Menge des erzeugten Rußes dann ihren Höhepunkt, wenn die EGR-Rate etwas unter 50 Prozent beträgt. In diesem Fall wird, wenn die EGR-Rate auf über 65 Prozent oder darüber gesteigert wird, fast kein Ruß mehr erzeugt.When the EGR gas is strongly cooled, as from curve (A) in 9 As shown, the amount of soot produced reaches its peak when the EGR rate is slightly below 50 percent. In this case, when the EGR rate is increased above 65 percent or above, almost no soot is produced.

Andererseits, wenn das EGR-Gas leicht abgekühlt wird, wie von Kurve (B) in 9 gezeigt, erreicht die Menge des erzeugten Rußes ihren Höhepunkt, wenn die EGR-Rate etwas über 50 Prozent beträgt. In diesem Fall wird, wenn die EGR-Rate auf über 65 Prozent erhöht wird, fast kein Ruß mehr erzeugt.On the other hand, when the EGR gas is cooled slightly, as from curve (B) in FIG 9 As shown, the amount of soot produced reaches its peak when the EGR rate is slightly above 50 percent. In this case, if the EGR rate is increased above 65 percent, almost no soot is produced.

Außerdem, wenn das EGR-Gas nicht zwangsgekühlt wird, wie von der Kurve (C) in 9 gezeigt, erreicht die Menge des erzeugten Rußes ihren Höhepunkt nahe einer EGR-Rate von 55 Prozent. In diesem Fall wird, wenn die EGR-Rate auf über 70 Prozent erhöht wird, fast kein Ruß mehr erzeugt.In addition, if the EGR gas is not forcibly cooled as shown by the curve (C) in FIG 9 As shown, the amount of soot produced reaches its peak near an EGR rate of 55 percent. In this case, when the EGR rate is increased above 70 percent, almost no soot is produced.

Man beachte, daß 9 die Menge des erzeugten Rauchs zeigt, wenn die Motorbelastung relativ hoch ist. Wenn die Motorbelastung kleiner wird, fällt die EGR-Rate, bei der die Menge des erzeugten Rußes ihren Höhepunkt erreicht, etwas ab, und der untere Grenzwert der EGR-Rate, bei dem fast kein Ruß erzeugt wird, fällt ebenfalls etwas ab. Auf diese Weise verändert sich der untere Grenzwert der EGR-Rate, bei dem fast kein Ruß erzeugt wird, in Übereinstimmung mit dem Grad der Abkühlung des EGR-Gases oder der Motorbelastung.Note that 9 the amount of smoke produced when the engine load is relatively high. As the engine load becomes smaller, the EGR rate at which the amount of soot produced reaches its peak falls a little, and the lower limit of the EGR rate at which almost no soot is generated also falls off a little. In this way, the lower limit of the EGR rate at which almost no soot is generated changes in accordance with the degree of cooling of the EGR gas or the engine load.

10 zeigt die Menge an Mischgas aus EGR-Gas und Luft, den Anteil der Luft im Mischgas und den Anteil des EGR-Gases im Mischgas, die nötig sind, um aus der Temperatur des Kraftstoffs und des diesen umgebenden Gases zum Zeitpunkt der Verbrennung eine Temperatur zu machen, die geringer ist als die Temperatur, bei der Ruß im Fall der Verwendung von EGR-Gas als inertem Gas erzeugt wird. Man beachte, daß in 10 die Ordinate die Gesamtmenge des in die Brennkammer 5 aufgenommenen Ansauggases zeigt. Die unterbrochene Linie (Y) zeigt die Gesamtmenge des Ansauggases, die in die Brennkammer 5 aufgenommen werden kann, wenn keine Überlastung vorgenommen wird. Außerdem zeigt die Abszisse die erforderliche Belastung. (Z1) zeigt den Betriebsbereich mit niedriger Motorbelastung. 10 FIG. 12 shows the amount of mixed gas of EGR gas and air, the proportion of air in the mixed gas, and the proportion of EGR gas in the mixed gas necessary to raise a temperature from the temperature of the fuel and the gas surrounding it at the time of combustion lower than the temperature at which soot is generated in the case of using EGR gas as the inert gas. Note that in 10 the ordinate the total amount of the into the combustion chamber 5 recorded intake gas shows. The broken line (Y) shows the total amount of intake gas entering the combustion chamber 5 can be recorded if no overload is made. In addition, the abscissa shows the required load. (Z1) shows the operating range with low engine load.

10: Der Luftanteil, das heißt, die Menge der Luft im Mischgas, zeigt die Luftmenge, die benötigt wird, um zu bewirken, daß der eingespritzte Kraftstoff vollständig verbrennt. Das heißt, im in 10 gezeigten Fall wird das Verhältnis der Luftmenge und der Menge an eingespritztem Kraftstoff zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Andererseits zeigt in 10 der Anteil an EGR-Gas, das heißt, die Menge an EGR-Gas im Mischgas, die minimale Menge an EGR-Gas, die erforderlich ist, um aus der Temperatur des Kraftstoffs und des diesen umgebenden Gases eine Temperatur zu machen, die unter der Temperatur liegt, bei der Ruß erzeugt wird, wenn der eingespritzte Kraftstoff vollständig verbrannt wurde. Diese Menge an EGR-Gas ist, ausgedrückt als EGR-Rate, gleich oder größer als 55 Prozent, in der in Fig. gezeigten Ausführungsform ist sie gleich oder größer als 70 Prozent. Das heißt, wenn die Gesamtmenge des Ansauggases, die in die Brennkammer 5 aufgenommen wird, zur durchgezogenen Linie (X) in 10 gemacht wird und das Verhältnis zwischen der Luftmenge und der Menge an EGR-Gas in der Gesamtmenge des Ansauggases (X) zum in 10 gezeigten Verhältnis gemacht wird, wird die Temperatur des Kraftstoffs und des diesen umgebenden Gases zu einer Temperatur unterhalb der Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird, und daher wird überhaupt kein Ruß mehr erzeugt. Außerdem beträgt die Menge des erzeugten NOx zu diesem Zeitpunkt etwa 10 ppm oder weniger und daher wird die Menge an erzeugtem NOx äußerst gering. 10 : The proportion of air, that is, the amount of air in the mixed gas, shows the amount of air needed to cause the injected fuel to burn completely. That is, in the 10 As shown, the ratio of the amount of air and the amount of injected fuel becomes the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in 10 the proportion of EGR gas, that is, the amount of EGR gas in the mixed gas, the minimum amount of EGR gas required to make the temperature of the fuel and the surrounding gas at a temperature lower than the temperature at which soot is generated when the injected fuel has been completely burned. This amount of EGR gas, expressed as EGR rate, is equal to or greater than 55 percent; in the embodiment shown in FIG. 1, it is equal to or greater than 70 percent. That is, when the total amount of intake gas entering the combustion chamber 5 is taken to the solid line (X) in 10 is made and the ratio between the amount of air and the amount of EGR gas in the total amount of the intake gas (X) to in 10 is made, the temperature of the fuel and the surrounding gas to a temperature below the temperature at which soot is generated, and therefore no more soot is generated. In addition, the amount of NO x generated at this time is about 10 ppm or less, and therefore the amount of NO x generated becomes extremely small.

Wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs steigt, erhöht sich die Menge der zum Zeitpunkt der Verbrennung erzeugten Wärme, so daß, um die Temperatur des Kraftstoffs und des diesen umgebenden Gases bei einer Temperatur unter der Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird, zu halten, die Menge der vom EGR-Gas erzeugten Wärme erhöht werden muß. Daher muß, wie in 10 gezeigt, die Menge des EGR-Gases erhöht werden, wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs erhöht wird. Das heißt, die Menge an EGR-Gas muß erhöht werden, wenn die benötigte Motorlast höher wird.As the amount of injected fuel increases, the amount of heat generated at the time of combustion increases, so that to maintain the temperature of the fuel and the gas surrounding it at a temperature lower than the temperature at which soot is generated Amount of heat generated by the EGR gas must be increased. Therefore, as in 10 shown, the amount of EGR gas can be increased as the amount of injected fuel is increased. That is, the amount of EGR gas must be increased as the required engine load becomes higher.

Andererseits übersteigt im Motorbelastungsbereich (Z2) von 10 die Gesamtmenge an Ansauggas (X), die für das Verhindern der Rußerzeugung benötigt wird, die Gesamtmenge an Ansauggas (Y), die aufgenommen werden kann. Daher ist es in diesem Fall erforderlich, um die Gesamtmenge an Ansauggas (X), die für das Verhindern der Rußerzeugung benötigt wird, in der Brennkammer 5 zur Verfügung zu stellen, eine Überbelastung oder eine Verdichtung sowohl des EGR-Gases als auch der aufgenommenen Luft oder nur des EGR-Gases durchzuführen. Wenn keine Überbelastung oder Verdichtung des EGR-Gases usw. in der Motorbelastungsregion (Z2) durchgeführt wird, entspricht die Gesamtmenge des Ansauggases (X) der Gesamtmenge des Ansauggases (Y), die aufgenommen werden kann. Daher wird in diesem Fall, um die Rußerzeugung zu verhindern, die Luftmenge etwas reduziert, um die Menge an EGR-Gas zu erhöhen, und der Kraftstoff wird in einem Stadium zum Brennen gebracht, bei dem das Luft/Kraftstoffverhältnis fett ist.On the other hand, in the engine load range (Z2) exceeds 10 the total amount of intake gas (X) needed to prevent soot generation, the total amount of intake gas (Y) that can be consumed. Therefore, in this case, it is necessary to reduce the total amount of intake gas (X) needed for preventing the soot generation in the combustion chamber 5 to provide an overload or a compression of both the EGR gas and the intake air or only the EGR gas to perform. When no load or compression of the EGR gas, etc. is performed in the engine load region (Z2), the total amount of the intake gas (X) corresponds to the total amount of the intake gas (Y) that can be taken. Therefore, in this case, in order to prevent the generation of soot, the amount of air is reduced slightly to increase the amount of EGR gas, and the fuel is made to burn at a stage where the air-fuel ratio is rich.

Wie vorstehend erklärt, zeigt 10 den Fall der Verbrennung von Kraftstoff beim stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Im Betriebsbereich mit niedriger Motorbelastung (Z1), der in 10 gezeigt ist, ist es möglich, sogar wenn die Luftmenge unter die in 10 gezeigte Luftmenge gesenkt wird, d. h. sogar wenn für ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesorgt wird, die Rußerzeugung zu verhindern und eine Menge an erzeugtem NOx von etwa 10 ppm oder darunter zu bewirken. Außerdem ist es im Betriebsbereich mit niedriger Motorbelastung (Z1), der in 10 gezeigt ist, möglich, sogar wenn die Luftmenge über die in 10 gezeigte Luftmenge gesteigert wird, das heißt, wenn für ein mageres durchschnittliches Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 17 bis 18 gesorgt wird, die Rußerzeugung zu verhindern und eine Menge an erzeugtem NOx von etwa 10 ppm oder darunter zu bewirken.As explained above, shows 10 the case of combustion of fuel at the stoichiometric air / fuel ratio. In the operating range with low engine load (Z1), which is in 10 is shown, it is possible even if the amount of air below the in 10 is lowered, that is, even when providing a rich air / fuel ratio, to prevent the generation of soot and to cause an amount of NO x generated of about 10 ppm or less. It is also in the low engine load (Z1) operating area, which is in 10 shown, possible, even if the amount of air over the in 10 is increased, that is, when providing a lean average air / fuel ratio of 17 to 18, to prevent the generation of soot and cause an amount of NO x generated of about 10 ppm or less.

Das heißt, wenn für ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesorgt wird, liegt der Kraftstoff im Überschuß vor, aber da die Verbrennungstemperatur auf eine niedrige Temperatur gesenkt ist, wandelt sich der überschüssige Kraftstoff nicht in Ruß um und daher wird kein Ruß erzeugt. Außerdem wird zu diesem Zeitpunkt nur eine äußerst kleine Menge NOx erzeugt. Andererseits wird, wenn das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mager ist oder wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht, eine kleine Menge Ruß erzeugt, wenn die Verbrennungstemperatur steigt, aber die Verbrennungstemperatur wird auf eine niedrige Temperatur gesenkt, und daher wird überhaupt kein Ruß erzeugt. Außerdem wird nur eine äußerst geringe Menge an NOx erzeugt.That is, when providing a rich air-fuel ratio, the fuel is in excess, but since the combustion temperature is lowered to a low temperature, the excess fuel does not turn into soot, and therefore no soot is generated. In addition, only a very small amount of NO x is generated at this time. On the other hand, when the average air / fuel ratio is lean or when the air / fuel ratio is equal to the stoichiometric air / fuel ratio, a small amount of soot is generated as the combustion temperature increases, but the combustion temperature is lowered to a low temperature , and therefore no soot is generated at all. In addition, only a very small amount of NO x is generated.

Auf diese Weise wird im Betriebsbereich mit geringer Motorbelastung (Z1) unabhängig vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das heißt, unabhängig davon, ob ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder ein im Durchschnitt mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vorliegt, kein Ruß erzeugt und die Menge an erzeugtem NOx wird äußerst klein. Daher läßt sich angesichts der Verbesserung der Kraftstoff-Verbrauchsrate sagen, daß es bevorzugt ist, den Durchschnitt des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mager zu machen.In this way, in the low engine load operating range (Z1), regardless of the air / fuel ratio, that is, whether a rich air / fuel ratio or the stoichiometric air / fuel ratio or an average lean air / fuel Ratio, no soot is generated, and the amount of NO x generated becomes extremely small. Therefore, in view of the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average of the air-fuel ratio lean.

Übrigens kann nur dann, wenn die Motorbelastung relativ niedrig ist und die Menge der erzeugten Wärme gering ist, die Temperatur des Kraftstoffes und des den Kraftstoff umgebenden Gases bei der Verbrennung unter eine Temperatur gesenkt werden, bei der der Vorgang des Rußwachstums auf halbem Wege abbricht. Daher wird bei der Ausführungsform dieser Erfindung, bei der die Motorbelastung relativ niedrig ist, die Temperatur des Kraftstoffs und des den Kraftstoff umgebenden Gases bei der Verbrennung auf unter eine Temperatur gesenkt, bei der der Vorgang des Rußwachstums auf halbem Wege abbricht und daher wird eine erste Verbrennung, d. h. eine Niedertemperaturverbrennung, durchgeführt. Wenn die Motorbelastung relativ hoch ist, wird eine zweite Verbrennung, d. h. eine normale Verbrennung, wie üblich durchgeführt. Hierbei ist, wie aus der vorstehenden Erklärung hervorgeht, die erste Verbrennung, d. h. die Niedertemperaturverbrennung, eine Verbrennung, bei der die Menge an inertem Gas in der Brennkammer größer ist als die ungünstigste Menge an inertem Gas, die die maximale Menge an erzeugtem Ruß bewirkt, und darum wird überhaupt kein Ruß erzeugt. Die zweite Verbrennung, d. h. die normale Verbrennung, ist eine Verbrennung, bei der die Menge an inertem Gas in der Brennkammer kleiner ist als die ungünstigste Menge an inertem Gas.Incidentally, only when the engine load is relatively low and the amount of generated heat is small, the temperature of the fuel and the gas surrounding the fuel in the combustion can be lowered below a temperature at which the process of soot growth stops halfway. Therefore, in the embodiment of this invention in which the engine load is relatively low, the temperature of the fuel and the gas surrounding the fuel in the combustion is lowered below a temperature at which the process of soot growth stops midway and therefore becomes a first Combustion, ie a low-temperature combustion performed. When the engine load is relatively high, a second combustion, ie, normal combustion, is performed as usual. Here, as is apparent from the above explanation, the first combustion, ie, the low-temperature combustion, is a combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the worst-case amount of inert gas that causes the maximum amount of generated soot, and therefore no soot is produced at all. The second combustion, ie normal combustion, is a combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is less than the worst-case amount of inert gas.

11 zeigt einen ersten Betriebsbereich (I), in dem die erste Verbrennung, d. h. die Niedertemperaturverbrennung, durchgeführt wird, und einen zweiten Betriebsbereich (II) in der die zweite Verbrennung, d. h. die normale Verbrennung, durchführt wird. In 11 zeigt die Ordinate (L) die den Absenkungsgrad des Gaspedals 40, d. h. die benötigte Motorbelastung. Die Abszisse (N) zeigt die Motordrehzahl. Außerdem zeigt in 11 X(N) einen ersten Grenzbereich zwischen dem ersten Betriebsbereich (I) und dem zweiten Betriebsbereich (II). Y(N) zeigt einen zweiten Grenzbereich zwischen dem ersten Betriebsbereich (I) und dem zweiten Betriebsbereich (II). Die Entscheidung, vom ersten Betriebsbereich (I) zum zweiten Betriebsbereich (II) zu wechseln, wird aufgrund des ersten Grenzbereichs X(N) getroffen. Die Entscheidung, vom zweiten Betriebsbereich (II) zum ersten Betriebsbereich (I) zu wechseln, wird aufgrund des zweiten Grenzbereichs Y(N) getroffen. 11 shows a first operating range (I) in which the first combustion, ie, the low-temperature combustion is performed, and a second operating range (II) in which the second combustion, that is, the normal combustion is performed. In 11 the ordinate (L) shows the degree of depression of the accelerator pedal 40 ie the required engine load. The abscissa (N) shows the engine speed. Also shows in 11 X (N) a first boundary area between the first operating area (I) and the second operating area (II). Y (N) shows a second boundary area between the first operating area (I) and the second operating area (II). The decision to change from the first operating range (I) to the second operating range (II) is made on the basis of the first limit range X (N). The decision to change from the second operating range (II) to the first operating range (I) is made on the basis of the second limit range Y (N).

Das heißt, wenn die Betriebszustand des Motors der erste Betriebsbereich (I) ist und die Niedertemperaturverbrennung durchgeführt wird und falls die benötigte Motorbelastung (L) den ersten Grenzbereich X(N), der eine Funktion der Motordrehzahl (N) ist, übersteigt, wird entschieden, daß der Motorbetriebsbereich in den zweiten Betriebsbereich (II) wechselt, und daher wird die normale Verbrennung durchgeführt. Falls danach die benötigte Motorbelastung (L) unter den zweiten Grenzbereich Y(N), der eine Funktion der Motorgeschwindigkeit (N) ist, sinkt, wird entschieden, daß der Motorbetriebsbereich in den ersten Betriebsbereich (I) wechselt, und daher wird wieder die Niedertemperaturverbrennung durchgeführt.That is, when the operating state of the engine is the first operating region (I) and the low-temperature combustion is performed and if the required engine load (L) exceeds the first limit region X (N) which is a function of the engine speed (N), a decision is made in that the engine operating range changes to the second operating range (II), and therefore the normal combustion is performed. If thereafter the required engine load (L) falls below the second limit range Y (N) which is a function of the engine speed (N), it is judged that the engine operating range is changed to the first operating range (I), and therefore the low temperature combustion again becomes carried out.

12 zeigt die Ausgabe des Sensors 21 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Wie in 12 gezeigt, ändert sich der Ausgabestrom (I) des Sensors 21 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis entsprechend dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F. Demgemäß kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis aus dem Ausgabestrom (I) des Sensors 21 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis abgeleitet werden. Nun wird mit Bezug auf 13 die Motorbetriebssteuereng im ersten Betriebsbereich (I) und im zweiten Betriebsbereich (II) schematisch erklärt. 12 shows the output of the sensor 21 for the air / fuel ratio. As in 12 As shown, the output current (I) of the sensor changes 21 for the air / fuel ratio according to the air / fuel ratio A / F. Accordingly, the air / fuel ratio of the output current (I) of the sensor 21 be derived for the air / fuel ratio. Now, with respect to 13 the engine operation control in the first operating range (I) and in the second operating range (II) is explained schematically.

13 zeigt den Öffnungsgrad des Drosselventils 16, den Öffnungsgrad des EGR-Steuerungsventils 23, die EGR-Rate, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, die Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung und die Menge an eingespritztem Kraftstoff in Bezug auf die benötigte Motorbelastung (L). Wie in 13 gezeigt, wird im ersten Betriebsbereich (I), wenn die benötigte Motorbelastung (L) niedrig ist, das Drosselventil 16 ausgehend vom beinahe vollständig geschlossenen Zustand zum fast halb geöffneten Zustand allmählich geöffnet, während die benötigte Motorlast (L) ansteigt, und das EGR-Steuerungsventil 23 wird ausgehend vom beinahe vollständig geschlossenen Zustand zum völlig geöffneten Zustand allmählich geöffnet, während die benötigte Motorlast (L) ansteigt. Bei der in 13 gezeigten Ausführungsform wird im ersten Betriebsbereich (I) eine EGR-Rate von etwa 70 Prozent bewirkt und für ein leicht mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis darin gesorgt. 13 shows the opening degree of the throttle valve 16 , the opening degree of the EGR control valve 23 , the EGR rate, the air / fuel ratio, the timing of the fuel injection, and the amount of injected fuel in relation to the required engine load (L). As in 13 is shown, in the first operating range (I), when the required engine load (L) is low, the throttle valve 16 gradually opened from the nearly fully closed state to the almost half-opened state while the required engine load (L) increases, and the EGR control valve 23 is gradually opened from the almost fully closed state to the fully open state while the required engine load (L) increases. At the in 13 In the embodiment shown, in the first operating range (I), an EGR rate of about 70 percent is effected, providing for a slightly lean air / fuel ratio therein.

Mit anderen Worten werden im ersten Betriebsbereich (I) der Öffnungsgrad des Drosselventils 16 und des EGR-Steuerungsventils 23 so gesteuert, daß die EGR-Rate etwa 70% wird und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem leicht mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird zu diesem Zeitpunkt auf das angestrebte Luft/Kraftstoff-Verhältnis bin gesteuert, um den Öffnungsgrad des EGR-Steuerungsventils 23 aufgrund des Ausgabesignals des Sensors 21 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu korrigieren. Im ersten Betriebsbereich (Z) wird der Kraftstoff vor dem Kompressions-Totpunkt TDC eingespritzt. In diesem Fall wird der Anlaufzeitpunkt (θS) der Kraftstoffeinspritzung verzögert, wenn sich die benötigte Motorbelastung (L) erhöht, und der Auslaufzeitpunkt (θE) der Kraftstoffeinspritzung wird verzögert, wenn sich der Anlaufzeitpunkt (θS) der Kraftstoffeinspritzung verzögert.In other words, in the first operating region (I), the opening degree of the throttle valve 16 and the EGR control valve 23 so controlled that the EGR rate becomes about 70% and the air / fuel ratio becomes a slightly lean air / fuel ratio. The air / fuel ratio at this time is controlled to the target air / fuel ratio bin, the opening degree of the EGR control valve 23 due to the output signal of the sensor 21 to correct for the air / fuel ratio. In the first operating range (Z), the fuel is injected before the compression dead center TDC. In this case, the fuel injection start timing (θS) is delayed as the required engine load (L) increases, and the fuel injection timing (θE) is retarded as the fuel injection start timing (θS) delays.

Im Leerlauf wird das Drosselventil 16 bis zum beinahe völlig geschlossenen Zustand geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt wird das EGR-Steuerungsventil 23 ebenfalls bis zum beinahe völlig geschlossenen Zustand geschlossen. Wenn das Drosselventil 16 bis zum beinahe völlig geschlossenen Zustand geschlossen ist, wird der Druck in der Brennkammer 5 im Anfangsstadium des Kompressionshubs gesenkt und daher sinkt der Kompressionsdruck. Wenn der Kompressionsdruck sinkt, sinkt die Kompressionsleistung des Kolbens 4, und daher verringert sich die Vibration des Motorgehäuses 1. Das heißt, im Leerlauf wird das Drosselventil 16 bis zum nahezu völlig geschlossenen Zustand geschlossen, wodurch die Vibration des Motorgehäuses 1 eingeschränkt wird.At idle, the throttle valve 16 closed until almost completely closed. At this time, the EGR control valve 23 also closed until almost completely closed. When the throttle valve 16 is closed to almost fully closed state, the pressure in the combustion chamber 5 lowered in the initial stage of the compression stroke and therefore the compression pressure decreases. When the compression pressure decreases, the compression power of the piston decreases 4 , and therefore the vibration of the motor housing decreases 1 , That is, idling becomes the throttle valve 16 closed to almost fully closed state, reducing the vibration of the motor housing 1 is restricted.

Andererseits, erhöht sich, wenn der Motorbetriebsbereich vom ersten Betriebsbereich (I) zum zweiten Betriebsbereich (II) wechselt, der Öffnungsgrad des Drosselventils 16 in einer Stufe vom halb geöffneten Zustand zum völlig geöffneten Zustand. Währenddessen sinkt in der in 13 gezeigten Ausführungsform die EGR-Rate auf einmal von etwa 70 Prozent auf unter 40 Prozent und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis erhöht sich auf einmal. Das heißt, die EGR-Rate überspringt den Bereich der EGR-Rate (9) in dem die große Rauchmenge erzeugt wird und daher wird keine große Rauchmenge erzeugt, wenn der Motorbetriebsbereich vom ersten Betriebsbereich (I) zum zweiten Betriebsbereich (II) wechselt.On the other hand, when the engine operating region changes from the first operating region (I) to the second operating region (II), the opening degree of the throttle valve increases 16 in a step of half open state to fully open state. Meanwhile, in the sinks in 13 In the embodiment shown, the EGR rate at once increases from about 70 percent to less than 40 percent, and the air / fuel ratio increases at once. That is, the EGR rate skips the range of the EGR rate ( 9 ) in which the large amount of smoke is generated, and therefore no large amount of smoke is generated when the engine operating range from the first operating range (I) to the second operating range (II) changes.

Im zweiten Betriebsbereich (II) wird die normale Verbrennung wie üblich durchgeführt. Diese Verbrennung verursacht in gewissem Umfang eine Erzeugung von Ruß und NOx. Ihr thermischer Wirkungsgrad ist jedoch höher als der der Niedertemperaturverbrennung. Daher sinkt, wenn der Motorbetriebsbereich vom ersten Betriebsbereich (I) zum zweiten Betriebsbereich (II) wechselt, die Menge an eingespritztem Kraftstoff in einer Stufe, wie in 13 gezeigt.In the second operating range (II) normal combustion is carried out as usual. This combustion causes some generation of soot and NO x . Their thermal efficiency, however, is higher than that of low temperature combustion. Therefore, as the engine operating range changes from the first operating range (I) to the second operating range (II), the amount of injected fuel decreases in one stage, as in FIG 13 shown.

Im zweiten Betriebsbereich (II) wird das Drosselventil 16 im völlig geöffneten Zustand gehalten, außer in einem Teil davon. Der Öffnungsgrad des EGR-Steuerungsventils 23 sinkt allmählich, wenn die benötigte Motorbelastung (L) steigt. In diesem Betriebsbereich (II) sinkt die EGR-Rate, wenn die benötigte Motorbelastung (L) steigt, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis verringert sich, wenn die benötigte Motorbelastung (L) steigt. Jedoch wird aus dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein mageres Luft/-Kraftstoff-Verhältnis gemacht, auch wenn die benötigte Motorbelastung (L) hoch wird. Außerdem wird im zweiten Betriebsbereich (II) dafür gesorgt, daß der Anlaufzeitpunkt (θS) der Kraftstoffeinspritzung in der Nähe des Kompressions-Totpunkt TDC liegt.In the second operating range (II), the throttle valve 16 kept in fully open condition, except in a part of it. The opening degree of the EGR control valve 23 decreases gradually as the required engine load (L) increases. In this operating range (II), the EGR rate decreases as the required engine load (L) increases, and the air / fuel ratio decreases as the required engine load (L) increases. However, a lean air / fuel ratio is made from the air / fuel ratio even if the required engine load (L) becomes high. In addition, in the second operating range (II), the fuel injection start timing (θS) is made close to the compression dead center TDC.

14 zeigt die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse A/F im ersten Betriebsbereich (I). In 14 zeigen die Kurven, die mit A/F = 15,5, A/F = 16, A/F = 17 und A/F = 18 bezeichnet sind, jeweils die Fälle, in denen die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse 15,5, 16, 17 und 18 betrugen. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen zwei dieser Kurven ist durch die proportionale Zuteilung definiert. Wie in 14 gezeigt, ist im ersten Betriebsbereich (I) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager, und je magerer das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, desto niedriger wird die benötigte Motorlast (L). 14 shows the air / fuel ratios A / F in the first operating range (I). In 14 the curves denoted by A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17 and A / F = 18 respectively show the cases in which the air / fuel ratios are 15.5, 16, 17 and 18 were. The air / fuel ratio between two of these curves is defined by the proportional allocation. As in 14 In the first operating range (I), the air / fuel ratio is lean, and the leaner the air / fuel ratio is, the lower the required engine load (L) becomes.

Das heißt, die bei der Verbrennung erzeugte Wärmemenge nimmt ab, wenn die benötigte Motorbelastung (L) abnimmt. Darum kann, sogar wenn die EGR-Rate sinkt, sobald die benötigte Motorbelastung (L) abnimmt, die Niedertemperaturverbrennung durchgeführt werden. Wenn die EGR-Rate sinkt, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis hoch. Darum erhöht sich, wie in 14 gezeigt, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F, wenn die benötigte Motorbelastung (L) abnimmt. Je höher das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird, desto mehr verbessert sich der Kraftstoffverbrauch. Demgemäß erhöht sich in der vorliegenden Ausführungsform das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F, wenn die benötigte Motorbelastung (L) abnimmt, so daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis so mager wie möglich gemacht wird.That is, the amount of heat generated during combustion decreases as the required engine load (L) decreases. Therefore, even if the EGR rate decreases, as soon as the required engine load (L) decreases, the low-temperature combustion can be performed. As the EGR rate decreases, the air / fuel ratio becomes high. That's why, as in 14 shown, the air / fuel ratio A / F, when the required engine load (L) decreases. The higher the air / fuel ratio becomes, the more the fuel consumption improves. Accordingly, in the present embodiment, the air-fuel ratio A / F increases as the required engine load (L) decreases, so that the air-fuel ratio is made as lean as possible.

Ein angestrebter Öffnungsgrad (ST) des Drosselventils 16, der benötigt wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum angestrebten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das in 14 gezeigt ist, zu machen, wird im ROM 32 der elektronischen Steuereinheit 32 hinterlegt, wobei er eine Funktion der benötigten Motorbelastung (L) und der Motordrehzahl (N), die in 15(A) gezeigt ist, darstellt. Ein angestrebter Öffnungsgrad (SE) des EGR-Steuerungsventils 23, der benötigt wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum angestrebten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das in 14 gezeigt ist, zu machen, wird im ROM 32 der elektronischen Steuerungseinheit hinterlegt, wobei er eine Funktion der benötigten Motorbelastung (L) und der Motordrehzahl (N), die in 15(B) gezeigt ist, darstellt.A target opening degree (ST) of the throttle valve 16 , which is needed to set the air / fuel ratio to the target air / fuel ratio in 14 is shown in the ROM 32 the electronic control unit 32 It stores a function of the required engine load (L) and the engine speed (N), which in 15 (A) is shown. A target opening degree (SE) of the EGR control valve 23 , which is needed to set the air / fuel ratio to the target air / fuel ratio in 14 is shown in the ROM 32 the electronic control unit, wherein it has a function of the required engine load (L) and the engine speed (N), in 15 (B) is shown.

16 zeigt angestrebte Luft/Kraftstoff-Verhältnisse, wenn die zweite Verbrennung, d. h. die normale Verbrennung, wie üblich durchgeführt wird. In 16 zeigen die Kurven, die mit A/F = 24, A/F = 35, A/F = 45 und a/F = 60 bezeichnet sind, jeweils die Fälle, in denen die angestrebten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse 24, 35, 45 und 60 betragen. Ein angestrebter Öffnungsgrad (ST) des Drosselventils 16, der erforderlich ist, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum angestrebten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu machen, wird im ROM 32 der elektronischen Steuereinheit hinterlegt, wobei er eine Funktion der benötigten Motorbelastung (L) und der Motordrehzahl (N), die in 17(A) gezeigt ist, darstellt. Ein angestrebter Öffnungsgrad (SE) des EGR-Steuerungsventils 23, der erforderlich ist, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum angestrebten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu machen, wird im ROM 32 der elektronischen Steuereinheit hinterlegt, wobei er eine Funktion der benötigten Motorbelastung (L) und der Motordrehzahl (N), die in 17(B) gezeigt ist, darstellt. 16 FIG. 12 shows target air / fuel ratios when the second combustion, ie, normal combustion, is performed as usual. In 16 the curves denoted A / F = 24, A / F = 35, A / F = 45 and a / F = 60 respectively show the cases in which the target air / fuel ratios 24, 35, 45 and 60. A target opening degree (ST) of the throttle valve 16 , which is required to make the air / fuel ratio to the desired air / fuel ratio, is in the ROM 32 stored the electronic control unit, wherein it has a function of the required engine load (L) and the engine speed (N), in 17 (A) is shown. A target opening degree (SE) of the EGR control valve 23 , which is required to make the air / fuel ratio to the desired air / fuel ratio, is in the ROM 32 stored the electronic control unit, wherein it has a function of the required engine load (L) and the engine speed (N), in 17 (B) is shown.

Daher wechseln sich im Dieselmotor dieser Ausführungsform die erste Verbrennung, d. h. die Niedertemperaturverbrennung, und die zweite Verbrennung, d. h. die normale Verbrennung, aufgrund des Absenkungsgrades (L) des Gaspedals 40 und der Motordrehzahl (N) ab. Bei jeder Verbrennung werden die Öffnungsgrade des Drosselventils 16 und des EGR-Steuerungsventils aufgrund der Aufzeichnungen, die in den 15 und 17 gezeigt sind, gesteuert.Therefore, in the diesel engine of this embodiment, the first combustion, that is, the low-temperature combustion and the second combustion, that is, the normal combustion, change due to the degree of depression (L) of the accelerator pedal 40 and the engine speed (N). With each combustion, the opening degrees of the throttle valve 16 and the EGR control valve on the basis of the records given in the 15 and 17 are shown controlled.

18 ist eine Draufsicht, die eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases zeigt, und 19 ist eine Seitenansicht davon. Die Vorrichtung umfaßt einen Umschaltabschnitt 71, der mit dem stromabwärts gerichteten Abgaskrümmer 17 über ein Abgasrohr 18 verbunden ist, einen Teilchenfilter 70, einen ersten Verbindungsabschnitt 72a zum Verbinden einer Seite des Teilchenfilters 70 mit dem Umschaltabschnitt 71, einen zweiten Verbindungsabschnitt 72b zum Verbinden der anderen Seite des Teilchenfilters 70 mit dem Umschaltabschnitt 71, und eine Abgasleitung 73 am stromabwärts gerichteten Umschaltabschnitt 71. Der Umschaltabschnitt 71 umfaßt ein Ventilgehäuse 71a, das den Strom des Abgases im Wechselbereich 71 absperrt. Das Ventilgehäuse 71a wird durch einen Negativdruck-Antrieb, einen Schrittmotor oder dergleichen, angetrieben. In einer Absperrstellung des Ventilgehäuses 71a kommuniziert die stromaufwärts gerichtete Seite im Umschaltabschnitt 71 mit dem ersten Verbindungsabschnitt 72a und die stromabwärts gerichtete Seite desselben kommuniziert mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 72b, und daher strömt das Abgas von der ersten Seite des Teilchenfilters 70 zur zweiten Seite, wie in 18 durch Pfeile angezeigt ist. 18 is a plan view showing an apparatus for purifying the exhaust gas, and 19 is a side view of it. The device comprises a switching section 71 that with the downstream exhaust manifold 17 over an exhaust pipe 18 connected, a particle filter 70 , a first connecting portion 72a for connecting one side of the particulate filter 70 with the switching section 71 , a second connecting portion 72b for connecting the other side of the particulate filter 70 with the switching section 71 , and an exhaust pipe 73 at the downstream switching section 71 , The switching section 71 comprises a valve housing 71a , which regulates the flow of the exhaust gas in the change region 71 shuts off. The valve housing 71a is driven by a negative pressure drive, a stepping motor or the like. In a shut-off position of the valve housing 71a communicates the upstream side in the switching section 71 with the first connection section 72a and the downstream side thereof communicates with the second connection portion 72b , and therefore, the exhaust gas flows from the first side of the particulate filter 70 to the second page, as in 18 indicated by arrows.

20 zeigt eine weitere Absperrposition des Ventilgehäuses 71a. Bei dieser Absperrposition kommuniziert die stromaufwärts gerichtete Seite im Umschaltabschnitt 71 mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 72b und die stromabwärts gerichtete Seite im Umschaltabschnitt 71 kommuniziert mit dem ersten Verbindungsabschnitt 72a, und daher strömt das Abgas von der zweiten Seite des Teilchenfilters 70 zur ersten Seite, wie durch Pfeile in 20 angezeigt. Daher kann durch Umstellen des Ventilgehäuses 71a die Richtung des Abgases, das in den Teilchenfilter 70 strömt, umgekehrt werden, d. h. die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, und die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas abwärts strömt, können umgekehrt werden. 20 shows a further shut-off position of the valve housing 71a , In this shut-off position, the upstream side communicates in the switching section 71 with the second connection section 72b and the downstream side in the switching section 71 communicates with the first connection section 72a , and therefore, the exhaust gas flows from the second side of the particulate filter 70 to the first page, as indicated by arrows in 20 displayed. Therefore, by switching the valve body 71a the direction of the exhaust gas entering the particle filter 70 can be reversed, that is, the side of the particulate filter at which the exhaust gas flows upward, and the side of the particulate filter, where the exhaust gas flows downward, can be reversed.

Daher kann diese Vorrichtung zum Reinigen des Abgases die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt und die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas abwärts strömt, durch eine sehr einfach Konstruktion umkehren. Außerdem benötigt der Teilchenfilter eine große Öffnungsfläche, um die Einführung des Abgases zu erleichtern. In der Vorrichtung kann der Teilchenfilter mit großer Öffnungsfläche verwendet werden, ohne daß seine Befestigung am Fahrzeug Schwierigkeiten bereitet, wie in den 18 und 19 gezeigt.Therefore, this device for purifying the exhaust gas can reverse the side of the particulate filter, where the exhaust gas flows upward and the side of the particulate filter, where the exhaust gas flows downward, by a very simple construction. In addition, the particulate filter requires a large opening area to facilitate the introduction of the exhaust gas. In the apparatus, the particle filter can be used with a large opening area without its attachment to the vehicle causes difficulties, as in the 18 and 19 shown.

Außerdem zeigt 21 eine Mittelstellung des Ventilgehäuses 71a zwischen den beiden Absperrpositionen. In der Mittelposition wird der Umschaltabschnitt 71 nicht abgesperrt. Das Abgas strömt nicht durch den Teilchenfilter 70, der einen höheren Widerstand besitzt. Das heißt, das Abgas umgeht den Teilchenfilter 70 und strömt direkt in die Abgasleitung, wie durch die Pfeile in 21 gezeigt. Das Ventilgehäuse 71a kann durch den Schrittmotor oder dergleichen auf jede beliebige von dieser Position verschiedene Position eingestellt werden. Jedoch wird das Ventilgehäuse üblicherweise in eine der beiden Absperrstellungen gebracht und der Teilchenfilter wird verwendet.Also shows 21 a middle position of the valve housing 71a between the two shut-off positions. In the middle position, the switching section becomes 71 not locked. The exhaust gas does not flow through the particle filter 70 which has a higher resistance. That is, the exhaust gas bypasses the particle filter 70 and flows directly into the exhaust pipe, as indicated by the arrows in 21 shown. The valve housing 71a can be adjusted to any position other than this position by the stepping motor or the like. However, the valve housing is usually placed in one of the two shut-off positions and the particle filter is used.

22 zeigt die Konstruktion des Teilchenfilters 70, wobei 22(A) eine Frontansicht des Teilchenfilters 70 ist und 22(B) eine seitliche Schnittansicht davon ist. Wie in diesen Figuren gezeigt, hat der Teilchenfilter 70 eine elliptische Form und stellt beispielsweise den Wandströmungs-Typ einer Honigwabenstruktur dar, die aus einem porösen Material, wie Cordierit, besteht, und weist viele Zwischenräume in Axialrichtung auf, die durch viele Trennwände 54, die sich in Axialrichtung erstrecken, getrennt sind. Jeweils einer von zwei benachbarten Zwischenräumen wird mit einem Verschluß 53 an der Seite, an der das Abgas abwärts strömt, verschlossen, und der andere wird mit einem Verschluß 53 an der an der Seite, an der das Abgas aufwärts strömt, verschlossen. Daher dient einer der beiden benachbarten Zwischenräume als Abgas-Einflußkanal 50 und der andere dient als Abgas-Ausflußkanal 51, wodurch das Abgas gezwungen wird, die Trennwand 54 zu durchdringen, wie durch Pfeile in 22(B) angezeigt. Die im Abgas enthaltenen Teilchen sind viel kleiner als die Poren der Trennwand 54, kollidieren aber mit dieser und werden an der Oberfläche der Trennwand 54 an der Seite, an der das Abgas aufwärts strömt, und an den Porenoberflächen der Trennwand 54 zurückgehalten. Daher dient jede Trennwand 54 als Falle zum Zurückhalten der Teilchen. Im vorliegenden Teilchenfilter werden, um die zurückgehaltenen Teilchen zu oxidieren und zu beseitigen, ein Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff und ein Edelmetallkatalysator, der nachstehend erklärt wird, auf beiden Seiten der Flächen der Trennwand 54 und vorzugsweise ebenso auf den Porenoberflächen der Trennwand 54 getragen. 22 shows the construction of the particle filter 70 , in which 22 (A) a front view of the particle filter 70 is and 22 (B) a side sectional view thereof. As shown in these figures, the particle filter has 70 an elliptical shape and represents, for example, the wall-flow type honeycomb structure consisting of a porous material such as cordierite, and has many spaces in the axial direction passing through many partitions 54 which extend in the axial direction, are separated. Each one of two adjacent spaces is with a shutter 53 on the side where the exhaust gas flows down, closed, and the other is with a closure 53 at the side on which the exhaust gas flows upward, closed. Therefore, one of the two adjacent spaces serves as an exhaust gas flow passage 50 and the other serves as an exhaust outflow channel 51 , whereby the exhaust gas is forced, the partition 54 to penetrate, as indicated by arrows in 22 (B) displayed. The particles contained in the exhaust are much smaller than the pores of the partition 54 but collide with this and become on the surface of the dividing wall 54 on the side where the exhaust gas flows upward and on the pore surfaces of the partition wall 54 retained. Therefore, every partition wall serves 54 as a trap for retaining the particles. In the present particulate filter, in order to oxidize and eliminate the retained particulates, an active oxygen release agent and a noble metal catalyst, which will be explained below, are formed on both sides of the surfaces of the partition wall 54 and preferably also on the pore surfaces of the partition 54 carried.

Das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff setzt aktiven Sauerstoff frei, um die Oxidation der Teilchen zu fördern und nimmt vorzugsweise Sauerstoff auf und hält ihn zurück, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorliegt, und setzt den zurückgehaltenen Sauerstoff als aktiven Sauerstoff frei, wenn die Sauerstoffkonzentration in der Umgebung abfällt.The active oxygen release agent releases active oxygen to promote the oxidation of the particles, and preferably captures and retains oxygen when there is an excess of oxygen in the environment, and releases the retained oxygen as active oxygen when the oxygen concentration in the atmosphere Environment drops.

Als Edelmetallkatalysator wird üblicherweise Platin Pt verwendet. Als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff wird mindestens ein Element, ausgewählt aus den Alkalimetallen, wie Kalium K, Natrium Na, Lithium Li, Cäsium Cs und Rubidium Rb, den Alkalierdmetallen, wie Barium Ba, Calcium Ca und Strontium Sr, den Seltenerdelementen, wie Lanthan La und Yttrium Y, und den Übergangsmetallen, verwendet.Platinum Pt is usually used as the noble metal catalyst. As the active oxygen releasing agent, at least one element selected from the alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs and rubidium Rb, the alkaline earth metals such as barium Ba, calcium Ca and strontium Sr, the rare earth elements such as lanthanum La and yttrium Y, and the transition metals.

Als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff wird bevorzugt ein Alkalimetall oder ein Alkalierdmetall mit einer Ionisierungstendenz, die stärker ist als diejenige von Calcium Ca, verwendet, d. h. Kalium K, Lithium Li, Cäsium Cs, Rubidium Rb, Barium Ba oder Strontium Sr.As the active oxygen releasing agent, an alkali metal or an alkaline earth metal having an ionization tendency stronger than that of calcium Ca is preferably used, that is, an alkali metal. H. Potassium K, Lithium Li, Cesium Cs, Rubidium Rb, Barium Ba or Strontium Sr.

Als nächstes wird erklärt, wie die auf dem Teilchenfilter zurückgehaltenen Teilchen durch den Teilchenfilter, der ein solches Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff trägt, oxidiert und beseitigt werden, wobei auf den Fall Bezug genommen wird, in dem Platin Pt und Kalium K verwendet werden. Die Teilchen werden auf die gleiche Weise oxidiert und entfernt, auch wenn ein anderes Edelmetall und eine anderes Alkalimetall, ein Alkalierdmetall, ein Seltenerdmetall oder ein Übergangsmetall verwendet wird.Next, how the particles retained on the particulate filter are oxidized and eliminated by the particulate filter carrying such an active oxygen release agent will be explained, referring to the case where platinum Pt and potassium K are used. The particles are oxidized and removed in the same manner even if another noble metal and another alkali metal, alkaline earth metal, rare earth metal or transition metal is used.

In einem Dieselmotor findet die Verbrennung üblicherweise unter einer Bedingung von Luftüberschuß statt und daher enthält das Abgas eine große Menge überschüssiger Luft. Das heißt, wenn das Verhältnis der Luft zum in das Ansaugsystem und die Brennkammer eingeleiteten Kraftstoff als ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bezeichnet wird, ist das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager. Außerdem wird NO in der Brennkammer erzeugt und daher enthält das Abgas NO. Außerdem enthält der Kraftstoff Schwefel S, und Schwefel S reagiert mit dem Sauerstoff in der Brennkammer, wodurch SO2 gebildet wird. Demgemäß strömt das Abgas, das überschüssigen Sauerstoff, NO und SO2 enthält, in die Seite des Teilchenfilters 70, in der das Abgas nach aufwärts strömt.In a diesel engine, the combustion usually takes place under a condition of excess air, and therefore the exhaust gas contains a large amount of excess air. That is, when the ratio of the air to the fuel introduced into the intake system and the combustion chamber is called an air-fuel ratio of the exhaust gas, the air-fuel ratio is lean. In addition, NO is generated in the combustion chamber, and therefore the exhaust gas contains NO. In addition, the fuel contains sulfur S, and sulfur S reacts with the oxygen in the combustion chamber, thereby forming SO 2 . Accordingly, the exhaust gas containing excess oxygen, NO and SO 2 flows into the side of the particulate filter 70 in which the exhaust gas flows upwards.

Die 23(A) und 23(B) sind vergrößerte Ansichten, die die Oberfläche des Teilchenfilters 70, mit der das Abgas in Kontakt kommt, schematisch darstellen. In den 23(A) und 23(B) bezeichnet die Bezugszahl 60 ein Platin Pt-Teilchen und 61 bezeichnet das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff, das Kalium K enthält.The 23 (A) and 23 (B) are enlarged views showing the surface of the particle filter 70 , with which the exhaust gas comes into contact, represent schematically. In the 23 (A) and 23 (B) denotes the reference number 60 a platinum Pt particle and 61 refers to the active oxygen release agent containing potassium K.

Wie vorstehend beschrieben, enthält das Abgas eine große Menge an überschüssigem Sauerstoff. Wenn das Abgas in Kontakt mit der Abgas-Kontaktoberfläche des Teilchenfilters kommt, haftet Sauerstoff O2 auf der Platin(Pt)-Oberfläche in Form von O2 – oder O2–, wie in 23(A) gezeigt. Andererseits reagiert NO im Abgas auf der Oberfläche von Platin Pt mit O2 – oder O2–, wodurch NO2(2NO + O2 → 2NO2) erzeugt wird. Als nächstes wird ein Teil des erzeugten NO2 im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 absorbiert, während es auf dem Platin Pt oxidiert wird, und diffundiert in Farm des Salpetersäureions NO3 – in das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61, während es mit Kalium K kombiniert wird, wodurch Kaliumnitrat KNO3 gebildet wird, wie in 23(A) gezeigt. Daher wird in dieser Ausführungsform NOx, das im Abgas enthalten ist, im Teilchenfilter 70 absorbiert, und die Menge davon, die in die Atmosphäre abgegeben wird, kann verringert werden, das heißt, das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff dient auch als NOx-Absorptionsmittel.As described above, the exhaust gas contains a large amount of excess oxygen. When the exhaust gas comes into contact with the exhaust gas contact surface of the particulate filter, oxygen O 2 adheres to the platinum (Pt) surface in the form of O 2 - or O 2- as shown in FIG 23 (A) shown. On the other hand, NO in the exhaust gas reacts on the surface of platinum Pt with O 2 - or O 2- , thereby producing NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Next, part of the generated NO 2 is released in the active oxygen release agent 61 absorbed as it is oxidized on the platinum Pt, and diffuses in farm of nitric acid NO 3 - in the active oxygen release agent 61 while it is combined with potassium K, whereby potassium nitrate KNO 3 is formed, as in 23 (A) shown. Therefore, in this embodiment, NO x contained in the exhaust gas becomes in the particulate filter 70 can be reduced, and the amount thereof, which is discharged into the atmosphere, can be reduced, that is, the active oxygen release agent also serves as a NO x absorbent.

Außerdem enthält das Abgas SO2, wie vorstehend beschrieben, und SO2 wird ebenfalls aufgrund eines Mechanismus, der dem des NO-Falles ähnelt, im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 absorbiert. Das heißt, wie vorstehend beschrieben, haftet Sauerstoff O2 in Form von O2 – oder O2– an der Oberfläche von Platin (Pt), und SO2 im Abgas reagiert mit O2 – oder O2– an der Oberfläche von Platin (Pt), wodurch SO3 erzeugt wird. Als nächstes wird ein Teil des erzeugten SO3 im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 absorbiert, während es auf dem Platin Pt oxidiert wird, und diffundiert in Form des Schwefelsäureions SO4 2– in das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61, während es mit Kalium K kombiniert wird, wodurch Kaliumsulfat K2SO4 – gebildet wird. Daher werden Kaliumnitrat KNO3 und Kaliumsulfat K2SO4 im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 erzeugt.In addition, the exhaust gas contains SO 2 as described above, and SO 2 is also released into the active oxygen releasing agent due to a mechanism similar to that of the NO case 61 absorbed. That is, as described above, oxygen O 2 in the form of O 2 - or O 2- adheres to the surface of platinum (Pt), and SO 2 in the exhaust gas reacts with O 2 - or O 2- on the surface of platinum ( Pt), producing SO 3 . Next, part of the generated SO 3 in the active oxygen release agent 61 absorbs while being oxidized on the platinum Pt, and diffuses in the form of sulfuric acid ion SO 4 2- in the active oxygen release agent 61 while it is combined with potassium K, whereby potassium sulfate K 2 SO 4 - is formed. Therefore, potassium nitrate KNO 3 and potassium sulfate K 2 SO 4 in the active oxygen release agent 61 generated.

Die Teilchen im Abgas haften an der Oberfläche des Freisetzungsmittels für aktiven Sauerstoff 61, das auf dem Teilchenfilter 70 aufliegt, wie bei 62 in 23(B) gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Sauerstoffkonzentration an der Oberfläche des Freisetzungsmittels für aktiven Sauerstoff 61, mit dem das Teilchen 62 in Kontakt steht, ab. Da die Sauerstoffkonzentration abfällt, entsteht ein Unterschied in der Konzentration zum Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61, das eine hohe Sauerstoffkonzentration aufweist, und daher neigt Sauerstoff im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 dazu, an die Oberfläche des Freisetzungsmittels für aktiven Sauerstoff 61 zu wandern, mit dem das Teilchen 62 in Kontakt steht. Infolgedessen wird Kaliumnitrat KNO3, das im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 erzeugt wurde, zu Kalium K, Sauerstoff O und NO abgebaut, wobei Sauerstoff O an die Oberfläche des Freisetzungsmittels für aktiven Sauerstoff 61 wandert, mit dem das Teilchen 62 in Kontakt steht, und NO wird vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 nach außen emittiert. Nach außen emittiertes NO wird auf Platin (Pt) an der Seite des Abwärtsstroms oxidiert und wird wiederum im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 absorbiert.The particles in the exhaust gas adhere to the surface of the active oxygen releasing agent 61 that on the particle filter 70 rests as with 62 in 23 (B) shown. At this time, the oxygen concentration falls on the surface of the active oxygen releasing agent 61 with which the particle 62 in contact, from. As the oxygen concentration drops, a difference in concentration to the active oxygen release agent arises 61 which has a high oxygen concentration, and therefore, oxygen tends to be active oxygen releasing agent 61 to the surface of the active oxygen releasing agent 61 to wander, with which the particle 62 in contact. As a result, potassium nitrate becomes KNO 3 , which in the active oxygen release agent 61 was degraded to potassium K, oxygen O and NO degraded, with oxygen O to the surface of the active oxygen release agent 61 wanders, with which the particle 62 is in contact and NO becomes the active oxygen release agent 61 emitted to the outside. Outwardly emitted NO is oxidized on platinum (Pt) on the downstream side, and again becomes active oxygen release agent 61 absorbed.

Zu diesem Zeitpunkt wird außerdem auch Kaliumsulfat K2SO4, das im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 erzeugt wurde, zu Kalium K, Sauerstoff O und SO2 abgebaut, wobei Sauerstoff O an die Oberfläche des Freisetzungsmittels für aktiven Sauerstoff 61 wandert, mit dem das Teilchen 62 in Kontakt steht, und SO2 wird vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff nach außen emittiert. Nach außen emittiertes SO2 wird auf Platin Pt an der Seite des Abwärtsstroms oxidiert und wird wieder im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 absorbiert. Hier ist das Kaliumsulfat K2SO4 jedoch stabil und setzt weniger aktiven Sauerstoff frei als Kaliumnitrat KNO3.At this time, potassium sulfate K 2 SO 4 , which is active in the active oxygen release agent, also becomes active 61 was degraded to potassium K, oxygen O and SO 2 degraded, with oxygen O to the surface of the active oxygen release agent 61 wanders, with which the particle 62 is in contact, and SO 2 is emitted to the outside by the active oxygen releasing agent. SO 2 emitted externally is oxidized on platinum Pt on the downstream side and becomes active oxygen release agent again 61 absorbed. Here However, the potassium sulfate K 2 SO 4 is stable and releases less active oxygen than potassium nitrate KNO 3 .

Andererseits handelt es sich bei dem Sauerstoff O, der zur Oberfläche des Freisetzungsmittels für aktiven Sauerstoff 61 wandert, mit der das Teilchen 62 in Kontakt steht, um einen, der aus solchen Verbindungen wie Kaliumnitrat KNO3 oder Kaliumsulfat K2SO4 abgebaut wurde. Sauerstoff O, der aus der Verbindung abgebaut wurde, weist einen hohen Grad an Energie auf und zeigt eine sehr hohe Aktivität. Daher handelt es sich bei dem Sauerstoff, der an die Oberfläche des Freisetzungsmittels für aktiven Sauerstoff 61 wandert, mit dem das Teilchen 62 in Kontakt steht, um aktiven Sauerstoff O. Sobald es in Kontakt mit aktivem Sauerstoff O kommt, wird das Teilchen 62 oxidiert, ohne kurzzeitig, beispielsweise einige Minuten oder einige zehn Minuten lang, eine Leuchtflamme zu erzeugen. Außerdem wird aktiver Sauerstoff zum Oxidieren des Teilchens 62 auch freigesetzt, wenn NO und SO2 im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 absorbiert sind. Das heißt, man kann davon ausgehen, daß NOx in das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 in Form von Salpetersäureionen NO3 – diffundiert, während es mit Sauerstoffatomen kombiniert wird und von einem Sauerstoffatom getrennt wird, und währenddessen wird aktiver Sauerstoff erzeugt. Die Teilchen 62 werden ebenfalls durch diesen aktiven Sauerstoff oxidiert. Außerdem werden die Teilchen, die am Teilchenfilter 70 haften, nicht nur durch aktiven Sauerstoff oxidiert, sondern auch durch Sauerstoff, der im Abgas enthalten ist.On the other hand, the oxygen O is the surface of the active oxygen releasing agent 61 wanders, with which the particle 62 is in contact to one which has been degraded from such compounds as potassium nitrate KNO 3 or potassium sulfate K 2 SO 4 . Oxygen released from the compound has a high level of energy and shows a very high activity. Therefore, the oxygen that comes to the surface of the active oxygen releasing agent 61 wanders, with which the particle 62 is in contact to active oxygen O. As soon as it comes in contact with active oxygen O, the particle becomes 62 oxidized without generating a flash for a short time, for example a few minutes or a few tens of minutes. In addition, active oxygen becomes oxidized to the particle 62 also released when NO and SO 2 in the active oxygen release agent 61 are absorbed. That is, it can be considered that NO x in the active oxygen release agent 61 in the form of nitric acid ions NO 3 - diffuses, while it is combined with oxygen atoms and separated by an oxygen atom, and during which active oxygen is generated. The particles 62 are also oxidized by this active oxygen. In addition, the particles that are on the particle filter 70 Not only oxidized by active oxygen, but also by oxygen contained in the exhaust gas.

Je höher die Temperatur des Teilchenfilters wird, desto mehr werden das Platin Pt und das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 aktiviert. Je höher daher die Temperatur des Teilchenfilters wird, desto größer wird die Menge des aktiven Sauerstoffs O, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 freigesetzt wird, pro Zeiteinheit. Je höher außerdem die Temperatur der Teilchen ist, desto leichter werden die Teilchen natürlich oxidiert. Daher erhöht sich die Teilchenmenge, die pro Zeiteinheit ohne Erzeugung einer Leuchtflamme auf dem Teilchenfilter oxidiert und beseitigt werden kann, wobei gleichzeitig ein Anstieg der Temperatur des Teilchenfilters stattfindet.The higher the temperature of the particulate filter becomes, the more becomes the platinum Pt and the active oxygen release agent 61 activated. Therefore, the higher the temperature of the particulate filter becomes, the larger the amount of active oxygen O becomes, that of the active oxygen releasing agent 61 is released, per unit of time. In addition, the higher the temperature of the particles, the easier it is for the particles to naturally oxidize. Therefore, the amount of particles that can be oxidized and eliminated per unit time without generation of a luminous flame on the particulate filter increases, and at the same time there is an increase in the temperature of the particulate filter.

Die durchgehende Linie in 24 zeigt die Teilchenmenge (G), die pro Zeiteinheit oxidiert und beseitigt werden kann, ohne eine Leuchtflamme zu erzeugen. In 24 stellt die Abszisse die Temperatur TF des Teilchenfilters dar. Hier zeigt 24 den Fall, daß die Zeiteinheit 1 Sekunde beträgt, das heißt, die Teilchenmenge (G), die pro 1 Sekunde oxidiert und beseitigt werden kann. Es können jedoch beliebige Zeiten, wie 1 Minute, 10 Minuten oder dergleichen, als Zeiteinheit gewählt werden. Beispielsweise stellt in dem Fall, wenn 10 Minuten als Zeiteinheit verwendet werden, die Teilchenmenge (O), die pro Zeiteinheit oxidiert und beseitigt werden kann, die Teilchenmenge (G) dar, die pro 10 Minuten oxidiert und beseitigt werden kann. Im gleichen Fall erhöht sich die Teilchenmenge (G), die ohne Erzeugung einer Leuchtflamme oxidiert und beseitigt werden kann, wenn die Temperatur des Teilchenfilters 70 ansteigt, wie in 24 gezeigt. Die Teilchenmenge, die aus der Brennkammer pro Zeiteinheit emittiert wird, wird als Menge der emittierten Teilchen (M) bezeichnet. Wenn die Menge der emittierten Teilchen (M) kleiner ist als die Teilchenmenge (G), die oxidiert und beseitigt werden kann, wenn beispielsweise die Menge an emittierten Teilchen (M) pro 1 Sekunde kleiner ist als die Teilchenmenge (G), die pro 1 Sekunde oxidiert und beseitigt werden kann, oder die Menge der emittierten Teilchen (M) pro 10 Minuten kleiner ist als die Teilchenmenge (G), die pro 10 Minuten oxidiert und beseitigt werden kann, das heißt, im Bereich (I) von 24 liegt, werden die Teilchen, die aus der Brennkammer emittiert werden, alle nacheinander oxidiert und beseitigt, ohne für kurze Zeit auf dem Teilchenfilter eine Leuchtflamme zu erzeugen.The solid line in 24 shows the amount of particles (G) which can be oxidized and eliminated per unit time without producing a luminous flame. In 24 the abscissa represents the temperature TF of the particulate filter. Here shows 24 the case where the time unit is 1 second, that is, the amount of particles (G) that can be oxidized and eliminated per 1 second. However, any times such as 1 minute, 10 minutes or the like may be selected as the time unit. For example, in the case where 10 minutes are used as a unit time, the amount of particles (O) that can be oxidized and removed per unit time represents the amount of particles (G) that can be oxidized and eliminated every 10 minutes. In the same case, the particle amount (G) which can be oxidized and eliminated without generating a luminous flame when the temperature of the particulate filter increases 70 rises, as in 24 shown. The amount of particles emitted from the combustion chamber per unit time is referred to as the amount of emitted particles (M). When the amount of the emitted particles (M) is smaller than the amount of particles (G) that can be oxidized and eliminated, for example, if the amount of emitted particles (M) per 1 second is smaller than the amount of particles (G) per 1 Can be oxidized and eliminated, or the amount of emitted particles (M) per 10 minutes is smaller than the amount of particles (G) which can be oxidized and eliminated per 10 minutes, that is, in the range (I) of 24 is located, the particles that are emitted from the combustion chamber, all oxidized and eliminated one after the other, without producing a luminous flame on the particle filter for a short time.

Wenn andererseits die Menge an emittierten Teilchen (M) größer ist als die Teilchenmenge (G), die oxidiert und beseitigt werden kann, das heißt, im Bereich (II) von 24 liegt, reicht die Menge an aktivem Sauerstoff nicht aus, um alle Teilchen nacheinander zu oxidieren und zu beseitigen. Die 25(A) bis (C) zeigen, wie die Teilchen in einem solchen Fall oxidiert werden.On the other hand, when the amount of emitted particles (M) is larger than the amount of particles (G) that can be oxidized and eliminated, that is, in the range (II) of 24 The amount of active oxygen is insufficient to oxidize and remove all particles sequentially. The 25 (A) to (C) show how the particles are oxidized in such a case.

Das heißt, in dem Fall, wenn die Menge an aktivem Sauerstoff nicht ausreicht, um alle Teilchen zu oxidieren, wird, wenn die Teilchen 62 am Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 62 haften, nur ein Teil der Teilchen oxidiert, wie in 25(A) gezeigt, und der andere Teil der Teilchen, der nicht ausreichen oxidiert wurde, verbleibt auf der Oberfläche des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt. Wenn der Zustand des Mangels an aktivem Sauerstoff anhält, verbleibt nacheinander ein Teil der Teilchen, die nicht oxidiert wurden, auf der Oberfläche des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt. Infolgedessen wird die Oberfläche des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, mit den zurückgebliebenen Teichen 63 bedeckt, wie in 25(B) gezeigt.That is, in the case when the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the particles, when the particles 62 on the active oxygen release agent 62 adhere, only a part of the particles oxidizes, as in 25 (A) and the other part of the particle which has not been sufficiently oxidized remains on the surface of the particulate filter where the exhaust gas flows upward. When the state of lack of active oxygen is stopped, a part of the particles which have not been oxidized sequentially remains on the surface of the particulate filter where the exhaust gas flows upward. As a result, the surface of the particulate filter, where the exhaust gas flows upward, with the remaining ponds 63 covered, as in 25 (B) shown.

Die zurückgebliebenen Teilchen 63 wandeln sich allmählich in kohlenstoffhaltige Substanzen um, die kaum oxidiert werden können. Außerdem werden, wenn die Oberfläche des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, mit den zurückgebliebenen Teilchen 63 bedeckt wird, das Platin (Pt) am Oxidieren von NO und SO2 und das Feisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 am Freisetzen von aktivem Sauerstoff gehindert. Die zurückgebliebenen Teilchen 63 können allmählich über einen relativ langen Zeitraum hinweg oxidiert werden. Jedoch lagern sich, wie in 25(C) gezeigt, andere Teilchen 64 eines nach dem anderen an die übrigen Teilchen 63 an, und wenn die angelagerten Teilchen eine Schicht bilden, können diese Teilchen, auch wenn es sich bei ihnen um leicht oxidierbare Teilchen handelt, nicht oxidiert werden, da diese Teilchen vom Platin (Pt) oder vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff getrennt sind. Demgemäß lagern sich allmählich andere Teilchen an diesen Teilchen 64 an. Das heißt, wenn der Zustand, in dem die Menge der emittierten Teilchen (M) größer ist als die Teilchenmenge (G), die oxidiert und beseitigt werden kann, andauert, bilden die abgesetzten Teilchen eine Schicht auf dem Teilchenfilter.The remaining particles 63 gradually convert to carbonaceous substances that can hardly be oxidized. In addition, when the surface of the particulate filter, where the exhaust gas flows upward, with the remaining particles 63 is covered, the platinum (Pt) on the oxidation of NO and SO 2 and the active oxygen precipitating agent 61 hindered in the release of active oxygen. The remaining particles 63 can gradually over a relative oxidized over a long period of time. However, store as in 25 (C) shown, other particles 64 one by one to the remaining particles 63 and when the deposited particles form a layer, these particles, even if they are easily oxidizable particles, can not be oxidized since these particles are separated from platinum (Pt) or the active oxygen release agent. Accordingly, other particles gradually deposit on these particles 64 at. That is, when the state in which the amount of emitted particles (M) is larger than the amount of particles (G) that can be oxidized and removed, the settled particles form a layer on the particle filter.

Daher werden im Bereich (I) von 24 die Teilchen oxidiert und beseitigt, ohne für eine kurze Zeit eine Leuchtflamme zu bilden, um im Bereich (11) von 24 bilden die abgesetzten Teilchen eine Schicht auf dem Teilchenfilter. Daher kann das Absetzen von Teilchen auf dem Teilchenfilter verhindert werden, wenn die Beziehung zwischen der Menge an emittierten Teilchen (M) und der Teilchenmenge, die oxidiert und beseitigt werden kann (G), im Bereich (I) liegt. Infolgedessen ändert sich der Druckverlust des Abgases im Teilchenfilter kaum und wird bei einem minimalen Druckverlustwert gehalten, der nahezu konstant ist. Daher kann die Abnahme der Motorleistung so niedrig wir möglich gehalten werden. Dies wird jedoch nicht immer in die Tat umgesetzt, und die Teilchen können sich auf dem Teilchenfilter absetzen, wenn nichts unternommen wird.Therefore, in the range (I) of 24 the particles are oxidized and eliminated without forming a luminous flame for a short time in order to 11 ) from 24 the settled particles form a layer on the particle filter. Therefore, the settling of particles on the particulate filter can be prevented when the relationship between the amount of emitted particulates (M) and the amount of particulates which can be oxidized and eliminated (G) is in the range (I). As a result, the pressure loss of the exhaust gas in the particulate filter hardly changes and is maintained at a minimum pressure loss value which is almost constant. Therefore, the decrease in engine power can be kept as low as possible. However, this is not always done and the particles can settle on the particulate filter if nothing is done.

Um zu verhindern, daß die Teilchen sich auf dem Teilchenfilter absetzen, steuert in dieser Ausführungsform die vorstehende Steuerungseinheit 30 den Öffnungsgrad des Ventilgehäuses 71a gemäß eines ersten Ablaufdiagramms, das in 26 gezeigt ist. Dieses Ablaufdiagramm wird in festgelegten Zeitabständen wiederholt. Bei Stufe 101 wird eine Temperatur (TF) des Teilchenfilters bestimmt. Bei dieser Bestimmung wird ein Temperatursensor auf dem Teilchenfilter angebracht und bestimmt die Temperatur des Teilchenfilters direkt. Außerdem kann die Temperatur des Teilchenfilters in festgelegten Zeitabständen aufgrund der Abgasmenge, die beim Motorstart in den Teilchenfilter strömt, und seiner Temperatur berechnet werden. Als nächstes wird der momentane Betriebszustand des Motors ermittelt, indem man den Motorbelastungssensor 41, den Kurbelwinkelsensor 42 und dergleichen verwendet. Im Fall des Dieselmotors dieser Ausführungsform wird auch bestimmt, welche der beiden Verbrennungen gewählt wurde. Wenn der Betriebszustand des Motors bestimmt wurde, können die Menge des Abgases, die Temperatur des Abgases, die Sauerstoffkonzentration im Abgas, die Menge der emittierten Teilchen und dergleichen geschätzt werden.In order to prevent the particles from settling on the particulate filter, in this embodiment, the above control unit controls 30 the degree of opening of the valve body 71a according to a first flowchart, which is in 26 is shown. This flowchart is repeated at fixed intervals. At stage 101 a temperature (TF) of the particulate filter is determined. In this determination, a temperature sensor is mounted on the particulate filter and determines the temperature of the particulate filter directly. In addition, the temperature of the particulate filter at predetermined time intervals can be calculated based on the amount of exhaust gas flowing into the particulate filter at engine start and its temperature. Next, the current operating condition of the engine is determined by looking at the engine load sensor 41 , the crank angle sensor 42 and the like. In the case of the diesel engine of this embodiment, it is also determined which of the two burns was selected. When the operating condition of the engine has been determined, the amount of exhaust gas, the temperature of the exhaust gas, the oxygen concentration in the exhaust gas, the amount of the emitted particulates, and the like can be estimated.

Als nächstes kann bei Schritt 103 die momentan benötigte Teilchenmenge, die oxidiert und beseitigt werden kann, aufgrund der Sauerstoffkonzentration im Abgas, der Menge der emittierten Teilchen und dergleichen berechnet werden. Außerdem wird die niedrigste Temperatur (TFt) des Teilchenfilters, die bewirkt, daß diese Teilchenmenge oxidiert und beseitigt werden kann, berechnet. Bei Schritt 104 wird der Betrag der Temperaturveränderung (dTF) des Teilchenfilters aufgrund der momentanen Temperatur (TF) des Teilchenfilters, der momentanen Menge des Abgases, der momentanen Temperatur des Abgases und dergleichen berechnet.Next, at step 103 the currently required amount of particles that can be oxidized and removed can be calculated based on the oxygen concentration in the exhaust gas, the amount of emitted particles, and the like. In addition, the lowest temperature (TFt) of the particulate filter that causes this amount of particulates to be oxidized and removed is calculated. At step 104 the amount of temperature change (dTF) of the particulate filter is calculated based on the instantaneous temperature (TF) of the particulate filter, the instantaneous amount of exhaust gas, the instantaneous temperature of the exhaust gas, and the like.

Als nächstes wird bei Schritt 105 der Betrag der Temperaturänderung (dTF) zur momentanen Temperatur (TF) des Teilchenfilters addiert, und es wird bestimmt, ob das Ergebnis größer ist als die niedrigste Temperatur (TFt). Beispielsweise kann, wenn die momentane Temperatur (TF) des Teilchenfilters sehr hoch ist, selbst wenn die momentane Temperatur des Abgases niedriger ist als diese Temperatur (TF), so daß die Temperatur des Teilchenfilters gesenkt wird, das Ergebnis bei Schritt 105 positiv sein. Wenn des Ergebnis bei Schritt 105 positiv ist, treten keine Probleme auf. Demgemäß verbleibt das Ventilgehäuse 71a in einer Absperrstellung und die Routine wird angehalten.Next, at step 105 the amount of temperature change (dTF) adds to the instantaneous temperature (TF) of the particulate filter, and it is determined whether the result is greater than the lowest temperature (TFt). For example, if the instantaneous temperature (TF) of the particulate filter is very high, even if the instantaneous temperature of the exhaust gas is lower than this temperature (TF), so that the temperature of the particulate filter is lowered, the result in step 105 be positive. If the result at step 105 is positive, no problems arise. Accordingly, the valve housing remains 71a in a shut-off position and the routine is stopped.

Wenn das Ergebnis bei Schritt 105 jedoch negativ ist und nichts unternommen wird, setzen sich die Teilchen auf dem Teilchenfilter ab und es wird schwierig, sie zu oxidieren und zu beseitigen. Um dies zu verhindern, wird das Abgas dazu gebracht, nicht durch den Teilchenfilter zu strömen, sondern diesen zu umgehen. Bei Schritt 106 wird die Menge des umgeleiteten Abgases berechnet. Die niedrigste Temperatur (TFt) und der Betrag der Temperaturänderung (dTF) bei den Schritten 103 und 104 gelten für den Fall, daß die gesamte Abgasmenge in den Teilchenfilter strömt. Wenn beispielsweise nur die Hälfte der Abgasmenge in den Teilchenfilters strömt, nimmt die Menge der emittierten Teilchen (M), d. h. die Teilchenmenge, die in den Teilchenfilter strömt, um die Hälfte ab, und daher kann die benötigte niedrigste Temperatur (TFt) niedriger sein. Wenn außerdem die Temperatur des Abgases niedriger ist als die momentane Temperatur (TF) des Teilchenfilters, wird aus dem Betrag der Temperaturänderung (dTF) ein Minuswert. Deren absoluter Wert kann klein gehalten werden. Wenn daher die Temperatur des Abgases niedriger ist als die momentane Temperatur (TF) des Teilchenfilters und das Ergebnis bei Schritt 105 ohne eine große Differenz negativ ist, wird das Ventilgehäuse bis zu einem geeigneten Öffnungsgrad zwischen der momentanen Absperrposition und der Mittelposition von Schritt 107 bewegt. Somit wird nur die Abgasmenge, die bei Schritt 106 berechnet wurde, veranlaßt, den Teilchenfilter zu umgehen, und das Absetzen von Teilchen auf diesem wird verhindert.If the result at step 105 however, if it is negative and nothing is done, the particles settle on the particle filter and it becomes difficult to oxidize and eliminate them. To prevent this, the exhaust gas is caused not to flow through the particulate filter, but to bypass it. At step 106 the amount of diverted exhaust gas is calculated. The lowest temperature (TFt) and the amount of temperature change (dTF) in the steps 103 and 104 apply in the event that the entire amount of exhaust gas flows into the particle filter. For example, when only half the amount of exhaust gas flows in the particulate filter, the amount of the emitted particulates (M), that is, the amount of particulates flowing into the particulate filter decreases by half, and therefore the required lowest temperature (TFt) may be lower. In addition, when the temperature of the exhaust gas is lower than the instantaneous temperature (TF) of the particulate filter, the amount of the temperature change (dTF) becomes a minus value. Their absolute value can be kept small. Therefore, when the temperature of the exhaust gas is lower than the instantaneous temperature (TF) of the particulate filter and the result at step 105 without a large difference being negative, the valve housing becomes a suitable opening degree between the current shut-off position and the middle position of step 107 emotional. Thus, only the amount of exhaust gas that is at step 106 has been calculated, causes the particle filter to bypass and settling of particles on it is prevented.

Natürlich wird, wenn die Temperatur des Abgases sehr niedrig ist, das Ventilgehäuse 71a in die Mittelstellung bewegt, um ein Absinken der Temperatur des Teilchenfilters zu verhindern, und daher wird das gesamte Abgas veranlaßt, den Teilchenfilter zu umgehen. Übrigens ist die momentan benötigte Teilchenmenge, die bei Schritt 103 oxidiert und beseitigt werden kann, nicht immer gleich der momentanen Menge von emittierten Teilchen. Wenn beispielsweise während eines Abbremsens des Motors und dergleichen kein Kraftstoff mehr zugeführt wird, wird die Menge der emittierten Teilchen praktisch Null. Wenn jedoch zu diesem Zeitpunkt die benötigte Teilchenmenge, die oxidiert und beseitigt werden kann, Null wird und die niedrigste Temperatur (TFt) unter 100°C sinkt (siehe 24), so daß die Temperatur des Teilchenfilters tatsächlich unter 100°C sinkt, kann die Temperatur des Teilchenfilters bei der nächsten Motorbeschleunigung nicht sofort steigen, und daher können nicht alle Teilchen oxidiert werden. Demgemäß ist es bevorzugt, daß die benötigte Teilchenmenge, die oxidiert und beseitigt werden kann, immer über einer festgelegten Menge liegt, das heißt, die niedrigste Temperatur (TFt) des Teilchenfilters nicht unter beispielsweise 200°C sinkt. Of course, when the temperature of the exhaust gas is very low, the valve housing 71a moved to the center position to prevent a decrease in the temperature of the particulate filter, and therefore, the entire exhaust gas is caused to bypass the particulate filter. Incidentally, the currently required amount of particles that is at step 103 oxidized and eliminated, not always equal to the instantaneous amount of emitted particles. For example, when fuel is no longer supplied during braking of the engine and the like, the amount of emitted particles becomes practically zero. However, if at this time the required amount of particulate that can be oxidized and removed becomes zero and the lowest temperature (TFt) drops below 100 ° C (see 24 ), so that the temperature of the particulate filter actually drops below 100 ° C, the temperature of the particulate filter at the next engine acceleration can not rise immediately, and therefore, not all particles can be oxidized. Accordingly, it is preferable that the required amount of particulate which can be oxidized and eliminated is always more than a predetermined amount, that is, the lowest temperature (TFt) of the particulate filter does not fall below, for example, 200 ° C.

Übrigens steigt abhängig vom Betriebszustand des Motors die Menge der emittierten Teilchen an, und damit ist das Ergebnis bei Schritt 105 negativ. Zu diesem Zeitpunkt kann, wenn ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Teilchenfilter zu umgehen, die Menge der emittierten Teilchen, d. h. die Menge der Teilchen, die in den Teilchenfilter strömt, reduziert werden, und damit kann das Absetzen von Teilchen auf dem Teilchenfilter verhindert werden.Incidentally, depending on the operating condition of the engine, the amount of the emitted particulates increases, and thus the result is step 105 negative. At this time, when a part of the exhaust gas is caused to bypass the particulate filter, the amount of the emitted particulates, that is, the amount of the particulates flowing into the particulate filter can be reduced, and thus the settling of particulates on the particulate filter can be prevented become.

27 ist ein zweites Ablaufschema, das anstelle des ersten Ablaufschemas ausgeführt wird, um das Absetzen von Teilchen auf dem Teilchenfilter zu verhindern. Dies wird nachstehend erklärt. Dieses Ablaufschema wird in festgelegten Zeitabständen wiederholt. Zuerst wird bei Schritt 201 bestimmt, ob die momentane Menge des eingespritzten Kraftstoffs (TAU) kleiner ist als die festgelegte Menge (TAU1). Wenn das Ergebnis negativ ist, ist die Menge an eingespritztem Kraftstoff (TAU) relativ groß und daher steigt die Temperatur des Abgases. Daher wird, da die Temperatur des Teilchenfilters nicht stark sinkt, das Ventilgehäuse 71a in einer Absperrposition gehalten und die Routine wird abgebrochen. 27 FIG. 12 is a second flowchart that is performed in place of the first flowchart to prevent settling of particulates on the particulate filter. This will be explained below. This flowchart is repeated at fixed intervals. First, at step 201 determines whether the current amount of injected fuel (TAU) is less than the set amount (TAU1). If the result is negative, the amount of injected fuel (TAU) is relatively large and therefore the temperature of the exhaust gas increases. Therefore, since the temperature of the particulate filter does not drop much, the valve body becomes 71a held in a shut-off position and the routine is aborted.

Andererseits sinkt, wenn das Ergebnis von Schritt 201 negativ ist, die Temperatur des Abgases unter eine festgelegte Temperatur. Wenn das gesamte Abgas durch den Teilchenfilter strömt, sinkt daher die Temperatur des Teilchenfilters beträchtlich und daher nimmt die Teilchenmenge, die oxidiert und beseitigt werden kann, beträchtlich ab. Demgemäß wird die Menge des umgeleiteten Abgases so berechnet, daß, je niedriger die Temperatur des Abgases ist, oder je kleiner die Menge an eingespritztem Kraftstoff ist, desto größer die Menge an Abgas ist, die nicht durch den Teilchenfilter strömt, sondern diesen umgeht. Bei Schritt 203 wird der Öffnungsgrad des Ventilgehäuses 71a zwischen einer Absperrposition und der Mittelposition aufgrund dieser Menge des umgeleiteten Gases eingestellt.On the other hand, if the result of step 201 is negative, the temperature of the exhaust gas below a predetermined temperature. Therefore, when all the exhaust gas passes through the particulate filter, the temperature of the particulate filter drops considerably, and therefore, the amount of the particulate which can be oxidized and removed considerably decreases. Accordingly, the amount of the bypassed exhaust gas is calculated so that the lower the temperature of the exhaust gas or the smaller the amount of injected fuel, the larger the amount of exhaust gas that does not flow through the particulate filter but bypasses it. At step 203 becomes the opening degree of the valve body 71a set between a shut-off position and the center position due to this amount of the bypassed gas.

Daher wird beispielsweise während einer Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr, bei der die Temperatur des Abgases sehr niedrig wird, das gesamte Abgas veranlaßt, den Teilchenfilter zu umgehen. Wenn die Temperatur des Abgases nicht sehr niedrig ist, wird ein Teil des Abgases veranlaßt, den Teilchenfilter zu umgehen. Demgemäß wird verhindert, daß die Temperatur des Teilchenfilters stark absinkt, und daher bleibt die Teilchenmenge, die auf dem Teilchenfilter oxidiert und beseitigt werden kann, relativ hoch und ein Absetzen von Teilchen auf dem Teilchenfilter kann verhindert werden.Therefore, for example, during an interruption of the fuel supply, in which the temperature of the exhaust gas is very low, the entire exhaust gas is caused to bypass the particulate filter. If the temperature of the exhaust gas is not very low, a portion of the exhaust gas is caused to bypass the particulate filter. Accordingly, the temperature of the particulate filter is prevented from greatly decreasing, and therefore, the amount of the particulate which can be oxidized and eliminated on the particulate filter remains relatively high, and settling of particulates on the particulate filter can be prevented.

Natürlich kann in diesem Ablaufschema, wenn das Ergebnis bei Schritt 201 negativ ist, das gesamte Abgas veranlaßt werden, den Teilchenfilter zu umgehen, um ein Absenken der Temperatur des Teilchenfilters mit Gewißheit zu verhindern. Die Steuerung dieses Ablaufschemas ist weniger präzise als die des ersten Ablaufschemas. Sie ist jedoch sehr einfach und erfordert keine komplizierten Berechnungen. Außerdem kann bei Schritt 201 bestimmt werden, ob der Fahrer das Gaspedal niederdrückt, anstatt die Menge des eingespritzten Kraftstoffs zu bestimmen. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr ausgeführt, so daß das gesamte Abgas veranlaßt werden kann, den Teilchenfilter zu umgehen. Außerdem wird beispielsweise bestimmt, ob der Fahrer das Gaspedal während des Anhaltens des Wagens losläßt und sich der Motor zu diesem Zeitpunkt im Leerlauf befindet, so daß die Menge an eingespritztem Kraftstoff niedrig ist. Daher kann das gesamte oder ein Teil des Abgases veranlaßt werden, den Teilchenfilter zu umgehen.Of course, in this flowchart, if the result at step 201 is negative, the entire exhaust gas are caused to bypass the particle filter in order to prevent lowering of the temperature of the particulate filter with certainty. The control of this flowchart is less precise than that of the first flowchart. However, it is very simple and does not require complicated calculations. In addition, at step 201 determining whether the driver depresses the accelerator pedal instead of determining the amount of fuel injected. At this time, an interruption of the fuel supply is performed so that all the exhaust gas can be made to bypass the particulate filter. In addition, it is determined, for example, whether the driver releases the accelerator pedal during the stop of the car and the engine is idling at this time, so that the amount of injected fuel is low. Therefore, all or part of the exhaust gas may be caused to bypass the particulate filter.

Wenn das Abgas vom ersten oder zweiten Ablaufschema veranlaßt wird, den Teilchenfilter zu umgehen, setzen, falls die Teilchen auf der Trennwand des Teilchenfilters zurückbleiben, sich keine anderen Teilchen auf den zurückgebliebenen Teilchen ab, da das Abgas umgeleitet wird. Daher können die zurückgebliebenen Teilchen von aktivem Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff an der Trennwand freigesetzt wird, allmählich oxidiert und beseitigt werden. Die Menge an aktivem Sauerstoff, die vom aktiven Sauerstoff freigesetzt wird, ist begrenzt und daher kann das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff nach dem Freisetzen von aktivem Sauerstoff, wodurch die Teilchen oxidiert und zu beseitigt werden, nicht erneut aktiven Sauerstoff freisetzen, wenn es keinen Sauerstoff aus der Umgebung absorbiert, wie vorstehend beschrieben. Wenn das gesamte Abgas den Filter umgeht, wird der Umgebung der Teilchenfilter-Trennwand kein neuer Sauerstoff zugeführt und daher wird der absorbierte und freigesetzte Sauerstoff auf dem Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff aufgrund des Sauerstoffmangels inaktiv. Daher werden die zurückgebliebenen Teilchen möglicherweise nicht vollständig oxidiert und beseitigt. Außerdem können die Teilchen, die keinen Kontakt mit dem Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff auf der Trennwand des Teilchenfilters haben, aufgrund des Sauerstoffmangels nur schwer oxidiert werden. Demgemäß ist es, wenn das Abgas veranlaßt wird, den Teilchenfilter aufgrund des ersten oder zweiten Ablaufschemas zu umgehen, bevorzugt, daß nicht das ganze Abgas veranlaßt wird, den Teilchenfilter zu umgehen, so daß zumindest ein Teil des Abgases durch den Teilchenfilter strömt. Dies muß jedoch nicht immer durchgeführt werden. Somit tritt kein Sauerstoffmangel in der Umgebung der Trennwand des Teilchenfilters auf.If the exhaust gas of the first or second flow scheme is caused to bypass the particulate filter, if the particulates remain on the partition wall of the particulate filter, no other particulate matters will be deposited on the remaining particulates as the exhaust gas is diverted. Therefore, the residual particles of active oxygen released from the active oxygen releasing agent at the partition wall can be gradually oxidized and eliminated. The amount of active oxygen released from the active oxygen is limited, and therefore the active oxygen release agent can not re-release active oxygen after releasing active oxygen, thereby oxidizing and eliminating the particles, if it does not produce oxygen the environment absorbed as above described. When all the exhaust gas bypasses the filter, no new oxygen is supplied to the environment of the particulate filter bulkhead, and therefore the absorbed and released oxygen on the active oxygen release agent becomes inactive due to the lack of oxygen. Therefore, the remaining particles may not be completely oxidized and eliminated. In addition, the particles which have no contact with the active oxygen releasing agent on the partition wall of the particulate filter are difficult to be oxidized due to the oxygen deficiency. Accordingly, when the exhaust gas is caused to bypass the particulate filter due to the first or second flowchart, it is preferable that all of the exhaust gas is not caused to bypass the particulate filter so that at least a part of the exhaust gas flows through the particulate filter. However, this does not always have to be done. Thus, no oxygen deficiency occurs in the vicinity of the partition wall of the particulate filter.

29 ist eine Draufsicht, die eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Reinigen des Abgases zeigt. Ein Unterschied zur in 18 gezeigten Vorrichtung besteht darin, daß die Sauerstoff-Versorgungseinheiten 74a und 74b für die Sauerstoffversorgung mit dem ersten Verbindungsabschnitt 72a bzw. mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 74b bereitgestellt werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann, wenn ein Teil des Abgases den Teilchenfilter umgeht, wie vorstehend erwähnt, Sauerstoff in einen der Verbindungsabschnitte 72a oder 72b geleitet werden, der sich auf der Seite befindet, wo das Abgas aufwärts strömt. Daher wird der Sauerstoffmangel in der Umgebung der Trennwand des Teilchenfilters mit Sicherheit verhindert und daher können die zurückgebliebenen Teilchen auf der Trennwand des Teilchenfilters mit Sicherheit oxidiert und beseitigt werden, während das Abgas umgeleitet wird. 29 Fig. 10 is a plan view showing another embodiment of the exhaust gas purifying apparatus. A difference to in 18 shown device is that the oxygen supply units 74a and 74b for the oxygen supply with the first connection section 72a or with the second connection section 74b to be provided. According to this embodiment, when a part of the exhaust gas bypasses the particulate filter, as mentioned above, oxygen may be introduced into one of the connecting portions 72a or 72b which is located on the side where the exhaust gas flows upwards. Therefore, the oxygen deficiency in the vicinity of the partition wall of the particulate filter is surely prevented, and therefore, the remaining particulates on the partition wall of the particulate filter can be surely oxidized and removed while the exhaust gas is being diverted.

30 ist eine Draufsicht, die eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Reinigen des Abgases zeigt. Ein Unterschied zu der in 18 gezeigten Vorrichtung besteht darin, daß die Reduzierungsmittel-Versorgungseinheiten 75a und 75b, die ein Reduzierungsmittel, wie Kraftstoff, in einen großen Bereich zu beiden Seiten des Teilchenfilters leiten können, bereitgestellt werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann, wenn ein Teil des Abgases durch den Teilchenfilter strömt, wie vorstehend erwähnt, das Reduzierungsmittel zu der Seite des Teilchenfilters geleitet werden, wo das Abgas eingesaugt wird. Daher wird das zugeführte Reduktionsmittel durch den Oxidationskatalysator Platin (Pt), der auf der Trennwand des Teilchenfilters aufliegt, ohne Sauerstoffmangel ausreichend verbrannt. Die Verbrennungswärme daraus erhöht nicht nur die Temperatur in Abgas-Einlaßbereich des Teilchenfilters, sondern auch die Temperatur in Abgas-Auslaßbereich mit dem hindurchströmenden Abgas. Daher wird die Temperatur des ganzen Teilchenfilters erhöht, so daß die Teilchenmenge, die an der Trennwand des Teilchenfilters oxidiert und beseitigt werden kann, und damit die auf der Trennwand des Teilchenfilters zurückgebliebenen Teilchen mit Sicherheit oxidiert und beseitigt werden können, während das Abgas umgeleitet wird. In dieser Ausführungsform leiten die Reduzierungsmittel-Versorgungseinheiten das Reduzierungsmittel direkt in den Teilchenfilter, und daher wird kein überflüssiges Reduzierungsmittel, das an der Innenwand der Verbindungsabschnitte 72a, 72b und dergleichen haftet, zugeführt, und die Menge des Reduzierungsmittels kann auf ein Minimum beschränkt werden. 30 Fig. 10 is a plan view showing another embodiment of the exhaust gas purifying apparatus. A difference to the in 18 shown device is that the reducing agent supply units 75a and 75b which can supply a reducing agent such as fuel in a large area to both sides of the particulate filter can be provided. According to this embodiment, when a part of the exhaust gas flows through the particulate filter as mentioned above, the reducing agent may be led to the side of the particulate filter where the exhaust gas is sucked. Therefore, the supplied reducing agent is sufficiently burned by the oxidation catalyst platinum (Pt), which rests on the partition wall of the particulate filter, without oxygen deficiency. The heat of combustion therefrom not only increases the temperature in the exhaust gas inlet portion of the particulate filter, but also the temperature in the exhaust gas outlet portion with the exhaust gas flowing therethrough. Therefore, the temperature of the whole particulate filter is increased, so that the amount of particulates that can be oxidized and removed at the partition wall of the particulate filter, and thus the particles remaining on the partition wall of the particulate filter can be oxidized and eliminated with certainty while the exhaust gas is being diverted. In this embodiment, the reducing agent supply units direct the reducing agent directly into the particulate filter, and therefore, no unnecessary reducing agent is applied to the inner wall of the connecting portions 72a . 72b and the like, is supplied, and the amount of the reducing agent can be restricted to a minimum.

Außerdem wird im ersten und zweiten Ablaufschema das Abgas, das nicht durch den Teilchenfilter strömt, zeitweise in die Atmosphäre abgegeben. Zu dieser Zeit ist jedoch im ersten Ablaufschema, außer wenn die Menge der emittierten Teilchen beim spezifischen Motorbetriebszustand groß ist, die Temperatur des Abgases üblicherweise niedrig, d. h. die Menge an eingespritztem Kraftstoff ist niedrig und die Menge an emittierten Teilchen ist niedrig. Daher treten keine großen Probleme auf.In addition, in the first and second flowcharts, the exhaust gas that does not flow through the particulate filter is temporarily released into the atmosphere. At this time, however, in the first flowchart, except when the amount of the emitted particulates is large at the specific engine operating condition, the temperature of the exhaust gas is usually low, that is, the exhaust gas temperature. H. the amount of injected fuel is low and the amount of emitted particles is low. Therefore, there are no big problems.

Übrigens kollidieren im Teilchenfilter vom Wandstromtyp, der in dieser Ausführungsform verwendet wird, die Teilchen mit der Oberfläche der Trennwand 54, an der das Abgas aufwärts strömt, und mit der dem Abgas entgegengesetzten Oberfläche in den Poren darin, d. h. mit einer der Einfangflächen der Trennwand 54, und werden dort festgehalten. Wenn die Menge des aktiven Sauerstoffs, die von einer der Einfangflächen freigesetzt wird, für die zurückgehaltenen Teilchen nicht ausreicht, werden nicht alle zurückgehaltenen Teilchen oxidiert und beseitigt, und ein Teil bleibt zurück. Obwohl gemäß dem ersten und zweiten Ablaufschema solche zurückbleibenden Teilchen kaum erzeugt werden, können Teilchen aus irgendeinem Grund auf einer der Einfangflächen der Trennwand zurückbleiben, wie in 28(A) gezeigt. Das Ventilgehäuse 71a im Umschaltabschnitt 71 kann sich in einer der beiden Absperrstellungen befinden und daher können die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, und die Seite, an der das Abgas abwärts strömt, gewechselt werden. Daher können, wenn das Ventilgehäuse 71a in eine andere Absperrposition wechselt, nachdem das Ventilgehäuse 71a aus einer der Absperrstellungen in die Nähe der Mittelstellung gebracht wurde, die zurückgebliebenen Teilchen und die abgesetzten Teilchen oxidiert und entfernt werden.Incidentally, in the wall-flow type particle filter used in this embodiment, the particles collide with the surface of the partition wall 54 at which the exhaust gas flows upward, and with the surface opposite to the exhaust gas in the pores therein, that is, with one of the trapping surfaces of the partition wall 54 , and are detained there. If the amount of active oxygen released from one of the capture surfaces is insufficient for the retained particles, not all the retained particles are oxidized and eliminated, and a portion remains. Although, according to the first and second flowcharts, such residual particles are hardly generated, for some reason particles may remain on one of the trapping surfaces of the partition wall, as in FIG 28 (A) shown. The valve housing 71a in the switching section 71 may be in one of the two shut-off positions, and therefore, the side of the particulate filter where the exhaust gas flows upward and the side where the exhaust gas flows downward may be changed. Therefore, if the valve body 71a changes to another shut-off position after the valve body 71a was brought from one of the shut-off positions in the vicinity of the center position, the remaining particles and the settled particles are oxidized and removed.

Da sich keine anderen Teilchen wieder auf den zurückgebliebenen Teilchen auf einer der Einfangflächen der Trennwand absetzen, da man die Seite des Teilchenfilters, wo das Abgas aufwärts strömt, und die Seite, wo das Abgas abwärts strömt, umkehrt, können die zurückgebliebenen Teilchen allmählich durch aktiven Sauerstoff, der aus einer der Einfangflächen freigesetzt wird, oxidiert und beseitigt werden. Außerdem werden insbesondere die in den Poren in der Trennwand zurückgebliebenen Teilchen leicht durch das in Gegenrichtung strömende Abgas in kleine Stücke zerschlagen, wie in 28(B) gezeigt, und sie wandern meist durch die Pore hindurch zur Seite des Abwärtsstroms.Since no other particles settle back on the remaining particles on one of the capture surfaces of the partition, as the side of the particulate filter, where the exhaust gas upwards When the gas flows, and the side where the exhaust gas flows downward, the remaining particles are gradually oxidized and removed by active oxygen released from one of the trapping surfaces. In addition, particularly, the particles remaining in the pores in the partition wall are easily crushed by the exhaust gas flowing in the opposite direction into small pieces as in FIG 28 (B) shown, and they usually wander through the pore to the side of the downward flow.

Demgemäß diffundieren viele der Teilchen, die in kleine Stücke zerschlagen wurden, in die Poren der Trennwand, und sie kommen direkt in Kontakt mit dem Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff, der auf der Porenoberfläche aufliegt, und werden oxidiert und beseitigt. Wenn daher das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff ebenfalls auf den Porenoberflächen in der Trennwand aufliegt, können die zurückgebliebenen Teilchen sehr leicht oxidiert und beseitigt werden. An der anderen Einfangfläche, die sich nun an der Seite des Aufwärtsstroms befindet, da der Abgasstrom umgekehrt wurde, d. h. an der Oberfläche der Trennwand 54, an der das Abgas aufwärts strömt, und an der dem Abgas entgegengesetzten Oberfläche in deren Poren, auf der das Abgas hauptsächlich auftrifft (von der gegenüberliegenden Seite einer der Einfangflächen), haften die Teilchen im Abgas erneut und werden durch aktiven Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzt wird, oxidiert und beseitigt. Bei dieser Oxidation wandert ein Teil des aktiven Sauerstoffs, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff auf der anderen Einfangfläche freigesetzt wurde, mit dem Abgas zur Seite des Abwärtsstroms, und wird dazu gebracht, die Teilchen, die sich trotz der Umkehrung des Abgasstroms immer noch auf einer der Einfangflächen befinden, zu oxidieren und zu beseitigen.Accordingly, many of the particles which have been crushed into small pieces diffuse into the pores of the partition wall, and they come into direct contact with the active oxygen release agent, which rests on the pore surface, and are oxidized and eliminated. Therefore, if the active oxygen release agent also rests on the pore surfaces in the bulkhead, the remaining particles can be oxidized and eliminated very easily. On the other capture surface, which is now on the side of the upward flow, since the exhaust gas flow has been reversed, ie on the surface of the dividing wall 54 where the exhaust gas flows upwards and at the surface opposite to the exhaust gas in the pores thereof on which the exhaust gas mainly impinges (from the opposite side of one of the trapping surfaces), the particulates in the exhaust gas adhere again and become active oxygen, that of the releasing agent released for active oxygen, oxidized and eliminated. In this oxidation, a part of the active oxygen released from the active oxygen releasing agent on the other trapping surface migrates with the exhaust gas to the downstream side, and is caused to still move the particles on one side in spite of the reversal of the exhaust gas flow the capture surfaces are oxidized and eliminated.

Das heißt, die zurückgebliebenen Teilchen auf einer der Einfangflächen werden nicht nur aktivem Sauerstoff ausgesetzt, der von dieser Einfangfläche freigesetzt wurde, sondern auch dem Rest des aktiven Sauerstoffs, der für das Oxidieren und Beseitigen der Teilchen auf der anderen Einfangfläche verwendet wurde, da der Strom des Abgases umgekehrt wird. Wenn daher die Teilchen zurückgehalten werden, indem man abwechselnd die eine Einfangfläche und die andere Einfangfläche der Trennwand des Teilchenfilters benutzt, um die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, und die Seite, an der das Abgas abwärts strömt, umzukehren, sogar wenn einige Teilchen sich als Schicht auf einer der Einfangflächen des Teilchenfilters absetzen, gelangt, wenn der Abgasstrom umgekehrt wird, aktiver Sauerstoff zu den abgesetzten Teilchen und es lagern sich aufgrund des umgekehrten Abgasstroms keine Teilchen mehr an den abgesetzten Teilchen an, und daher werden die abgesetzten Teilchen allmählich oxidiert und beseitigt, und sie können bis zum nächsten Umkehren des Abgases für eine gewisse Zeit ausreichend oxidiert und beseitigt werden. Natürlich ist durch das abwechselnde Benutzen der einen Einfangfläche und der anderen Einfangfläche der Trennwand die Menge an zurückgehaltenen Teilchen auf jeder Einfangfläche kleiner als bei einem Teilchenfilter, bei dem immer die gleiche Einfangfläche die Teilchen einfängt. Dies erleichtert das Oxidieren und Entfernen der zurückgehaltenen Teilchen auf der Einfangfläche.That is, the residual particles on one of the capture surfaces are exposed not only to active oxygen released from this capture surface, but also to the remainder of the active oxygen used to oxidize and remove the particles on the other capture surface, since the stream the exhaust gas is reversed. Therefore, if the particles are restrained by alternately using the one trapping surface and the other trapping surface of the partition wall of the particulate filter to reverse the side of the particulate filter at which the exhaust gas flows upward and the side where the exhaust gas flows downward When some particles settle as a layer on one of the trapping surfaces of the particulate filter, when the exhaust gas flow is reversed, active oxygen is added to the sedimented particles, and due to the reverse flow of the exhaust gas, no particles are deposited on the sedimented particles, and therefore the sedimented particles are deposited Particles are gradually oxidized and removed, and they can be sufficiently oxidized and removed for a while until the next time the exhaust gas is reversed. Of course, by alternately using the one capture surface and the other capture surface of the septum, the amount of retained particles on each capture surface is smaller than for a particulate filter where the same capture surface always traps the particles. This facilitates the oxidation and removal of the retained particles on the capture surface.

Außerdem wird, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases fett gemacht wird, d. h., wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas gesenkt wird, aktiver Sauerstoff O auf einmal vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 nach außen emittiert. Daher werden aus den abgesetzten Teilchen solche, die aufgrund der großen Menge an aktivem Sauerstoff, die auf einmal freigesetzt wird, leicht oxidiert werden können, und sie können von dieser ohne Leuchtflamme oxidiert und beseitigt werden.In addition, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is lowered, active oxygen O is suddenly released from the active oxygen releasing agent 61 emitted to the outside. Therefore, from the settled particles, those which can be easily oxidized due to the large amount of active oxygen released at one time, and they can be oxidized and removed from the same without the luminous flame.

Wenn andererseits das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager gehalten wird, wird die Oberfläche des Platins (Pt) mit Sauerstoff bedeckt, d. h. eine Sauerstoffkontaminierung wird verursacht. Wenn eine solche Sauerstoffkontaminierung verursacht wird, sinkt die Oxidationswirkung auf das NOx durch das Platin (Pt) ab und daher sinkt der Absorptionswirkungsgrad des NOx. Daher nimmt die Menge an aktivem Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzt wird, ab. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis jedoch fett gemacht wird, wird Sauerstoff auf der Oberfläche des Platins Pt verbraucht und daher hört die Sauerstoffkontaminierung auf. Wenn demgemäß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis erneut von fett zu mager wechselt, wird die Oxidationswirkung auf das NOx stark und daher steigt der Wirkungsgrad der Absorption. Daher steigt die Menge an aktivem Sauerstoff, die vom Feisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 freigesetzt wird.On the other hand, if the air-fuel ratio is kept lean, the surface of the platinum (Pt) is covered with oxygen, that is, oxygen contamination is caused. When such oxygen contamination is caused, the oxidation effect on the NO x by the platinum (Pt) decreases, and therefore the absorption efficiency of the NO x decreases. Therefore, the amount of active oxygen released from the active oxygen release agent decreases. However, when the air-fuel ratio is made rich, oxygen is consumed on the surface of the platinum Pt, and therefore the oxygen contamination ceases. Accordingly, when the air / fuel ratio again changes from rich to lean, the oxidation effect on the NO x becomes strong, and therefore the efficiency of absorption increases. Therefore, the amount of active oxygen that increases from the active oxygen precipitating agent increases 61 is released.

Wenn daher das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager gehalten wird, hört, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis hin und wieder von mager zu fett wechselt, die Sauerstoffkontaminierung des Platins (Pt) jedesmal auf, und daher steigt die Menge an freigesetztem aktivem Sauerstoff an, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Daher kann der Oxidationsprozeß des Teilchens auf dem Teilchenfilter 70 gefördert werden.Therefore, if the air-fuel ratio is kept lean, as the air-fuel ratio changes from lean to rich now and then, the oxygen contamination of the platinum (Pt) every time stops, and therefore, the amount of released active oxygen increases when the air / fuel ratio is lean. Therefore, the oxidation process of the particle on the particle filter 70 be encouraged.

Außerdem verursacht die Beendigung der Sauerstoffkontaminierung eine Verbrennung des Reduzierungsmittels und die Verbrennungswärme daraus erhöht die Temperatur des Teilchenfilters. Daher steigt die Teilchenmenge, die vom Teilchenfilter oxidiert und beseitigt werden kann an, und daher werden die abgesetzten Teilchen leichter oxidiert und beseitigt. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgas fett gemacht wird, wenn die Seite des Aufwärtsstroms und die Seite des Abwärtsstroms des Teilchenfilters vom Ventilgehäuse 71a umgekehrt werden, oder unmittelbar danach, kann die andere Einfangfläche, auf der keine Teilchen zurückbleiben oder sich absetzen, eine größere Menge aktiven Sauerstoff freisetzen. Daher kann die größere Menge an freigesetztem aktivem Sauerstoff die zurückgebliebenen und abgesetzten Teilchen mit größerer Sicherheit oxidieren und beseitigen.In addition, the termination of the oxygen contamination causes combustion of the reducing agent and the heat of combustion thereof increases the temperature of the particulate filter. Therefore, the amount of particles that can be oxidized and eliminated by the particulate filter increases, and therefore, the settled particles are more easily oxidized and eliminated. When the air / fuel ratio in the exhaust is made rich when the upstream side and the downstream side of the particulate filter from the valve housing 71a vice versa, or immediately thereafter, the other capture surface, on which no particles remain or settle, can release a greater amount of active oxygen. Therefore, the larger amount of released active oxygen can oxidize and eliminate the remaining and settled particles with greater certainty.

Als eine Methode, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett zu machen, kann beispielsweise die vorstehend erwähnte Niedertemperaturverbrennung durchgeführt werden. Natürlich können, wenn man von der normalen Verbrennung zur Niedertemperaturverbrennung wechselt, oder davor, die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, und die Seite, an der das Abgas abwärts strömt, umgekehrt werden. Wie vorstehend erwähnt, wird die Niedertemperaturverbrennung an der Seite mit der niedrigen Motorbelastung durchgeführt, und daher wird die Niedertemperaturverbrennung häufig unmittelbar nach der Drosselung der Kraftstoffzufuhr bei der Motorabbremsung durchgeführt. Daher wird unmittelbar nachdem das Ventilgehäuse 71a in die Mittelstellung gebracht wurde, häufig eine Niedertemperaturverbrennung durchgeführt. Außerdem kann durch Zuleiten von Reduzierungsmittel durch die vorstehend erwähnten Versorgungseinheiten für Reduzierungsmittel das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases fett gemacht werden. Um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett zu machen, kann außerdem lediglich das Verbrennungsluft/Kraftstoff-Verhältnis fett gemacht werden. Außerdem kann der Kraftstoffinjektor, zusätzlich zur Haupt-Kraftstoffeinspritzung im Kompressionshub, im Abgashub oder im Expansionshub Kraftstoff in den Zylinder einspritzen (Nach-Einspritzung) oder im Ansaughub Kraftstoff in den Zylinder einspritzen (Vor-Einspritzung). Natürlich ist es möglich, daß keine Pause zwischen der Nach-Einspritzung oder der Vor-Einspritzung und der Haupt-Kraftstoffeinspritzung liegt. Außerdem kann dem Abgassystem Kraftstoff zugeführt werden.As a method to make the air-fuel ratio rich, for example, the above-mentioned low-temperature combustion may be performed. Of course, when changing from the normal combustion to the low-temperature combustion or before, the side of the particulate filter where the exhaust gas flows upward and the side where the exhaust gas flows downward may be reversed. As mentioned above, the low temperature combustion is performed on the low engine load side, and therefore, the low temperature combustion is often performed immediately after the engine braking fuel supply throttling. Therefore, immediately after the valve body 71a was brought into the middle position, often performed a low-temperature combustion. In addition, by supplying reducing agent through the above-mentioned reducing agent supply units, the exhaust gas air-fuel ratio can be made rich. In addition, in order to make the air-fuel ratio of the exhaust rich, only the combustion air-fuel ratio can be made rich. In addition, in addition to the main fuel injection in the compression stroke, the exhaust stroke, or the expansion stroke, the fuel injector may inject fuel into the cylinder (post-injection) or inject fuel into the cylinder in the intake stroke (pre-injection). Of course, it is possible that there is no break between the post-injection or the pre-injection and the main fuel injection. In addition, fuel can be supplied to the exhaust system.

Wenn außerdem die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, und die Seite, an der das Abgas abwärts strömt, umgekehrt werden, werden, selbst wenn sich eine große Teilchenmenge an einer der Einfangflächen des Teilchenfilters abgesetzt hat, die abgesetzten Teilchen durch den umgekehrten Abgasstrom leicht in kleine Stücke zerschlagen. Ein Teil der Teilchen, die in den Poren der Trennwand nicht oxidiert und beseitigt werden können, wird vom Teilchenfilter abgeführt. Jedoch wird deshalb vermieden, daß der Abgaswiderstand des Teilchenfilters stärker steigt, was eine schädliche Wirkung auf den Fahrzeugbetrieb hätte, und daß die große Menge an abgesetzten Teilchen sich auf einmal entzündet und verbrennt, wodurch der Teilchenfilter aufgrund der Wärme schmelzen würde. Außerdem kann die andere Einfangfläche der Trennwand des Teilchenfilters erneut Teilchen zurückhalten.In addition, when the side of the particulate filter at which the exhaust gas flows upward and the side where the exhaust gas flows downward are reversed, even if a large amount of particulates has settled on one of the trapping surfaces of the particulate filter, the settled particles will pass through Inverted exhaust stream easily smashed into small pieces. Some of the particles which can not be oxidized and removed in the pores of the partition wall are removed by the particle filter. However, therefore, it is avoided that the exhaust resistance of the particulate filter increases more, which would have a detrimental effect on the vehicle operation, and that the large amount of sedimented particles ignites and burns at once, whereby the particulate filter would melt due to the heat. In addition, the other capture surface of the particle filter bulkhead may again retain particles.

Übrigens bildet, wenn SO3 vorliegt, Calcium (Ca) im Abgas Calciumsulfat (CaSO4) in Form von Asche. Um ein Verstopfen der Maschen des Teilchenfilters durch Calciumsulfat CaSO4 zu verhindern, kann ein Alkalimetall oder ein Alkalierdmetall mit einer stärkeren Ionisierungstendenz als Calcium (Ca), beispielsweise Kalium (K), als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 verwendet werden. Daher wird SO3, das in das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 diffundiert ist, mit Kalium (K) kombiniert, wodurch Kaliumsulfat (K2SO4) gebildet wird, und daher wird Calcium (Ca) nicht mit SO3 kombiniert, sondern durchdringt die Trennwände des Teilchenfilters. Demgemäß werden die Maschen des Teilchenfilters nicht von Asche verstopft. Daher ist es wünschenswert, als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff 61 ein Alkalimetall oder ein Alkalierdmetall mit einer stärkeren Ionisierungstendenz als Calcium (Ca) zu verwenden, beispielsweise Kalium (K), Lithium (Li), Cäsium (Cs), Rubidium (Rb), Barium (Ba) oder Strontium (Sr).Incidentally, when SO 3 is present, calcium (Ca) in the exhaust gas forms calcium sulfate (CaSO 4 ) in the form of ash. In order to prevent clogging of the meshes of the particulate filter with calcium sulfate CaSO 4 , an alkali metal or an alkaline earth metal having a ionization tendency stronger than calcium (Ca), for example, potassium (K), as an active oxygen releasing agent may be used 61 be used. Therefore, SO 3 , which is in the active oxygen release agent 61 is combined with potassium (K) to form potassium sulfate (K 2 SO 4 ), and therefore calcium (Ca) is not combined with SO 3 but permeates the partition walls of the particulate filter. Accordingly, the meshes of the particulate filter are not clogged with ash. Therefore, it is desirable as an active oxygen release agent 61 to use an alkali metal or an alkaline earth metal having a stronger ionization tendency than calcium (Ca), for example potassium (K), lithium (Li), cesium (Cs), rubidium (Rb), barium (Ba) or strontium (Sr).

Sogar wenn nur ein Edelmetall wie Platin (Pt) auf dem Teilchenfilter aufliegt, kann aktiver Sauerstoff vom NO2 oder SO3 freigesetzt werden, das auf der Oberfläche von Platin (Pt) festgehalten wird. In diesem Fall wird jedoch eine Kurve, die die Teilchenmenge darstellt, die oxidiert und beseitigt werden kann (G), leicht nach rechts verschoben, verglichen mit der festen Kurve, die in 24 gezeigt ist. Außerdem kann Cer als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff verwendet werden. Das Cer absorbiert Sauerstoff, wenn die Sauerstoffkonzentration hoch ist (Ce2O3 → 2CeO2) und setzt aktiven Sauerstoff frei, wenn die Sauerstoffkonzentration abnimmt (2CeO2 → Ce2O3). Daher muß, um die Teilchen zu oxidieren und zu beseitigen, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen fett gemacht werden. Anstelle von Cer kann Eisen (Fe) oder Zinn (Sn) als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff verwendet werden.Even if only a noble metal such as platinum (Pt) rests on the particle filter, active oxygen can be released from the NO 2 or SO 3 trapped on the surface of platinum (Pt). In this case, however, a curve representing the amount of particles which can be oxidized and eliminated (G) is shifted slightly to the right, compared to the solid curve shown in FIG 24 is shown. In addition, cerium can be used as the active oxygen release agent. The cerium absorbs oxygen when the oxygen concentration is high (Ce 2 O 3 → 2CeO 2 ) and releases active oxygen as the oxygen concentration decreases (2CeO 2 → Ce 2 O 3 ). Therefore, in order to oxidize and eliminate the particles, the air-fuel ratio of the exhaust gas must be made rich at regular or irregular intervals. Instead of cerium, iron (Fe) or tin (Sn) can be used as the active oxygen release agent.

Es ist auch möglich, als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff ein NOx-Absorptionsmittel zum Reinigen von NOx zu verwenden. In diesem Fall muß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zumindest zeitweise fett gemacht werden, um das absorbierte NOx und SOx freizusetzen und zu reduzieren. Es ist wünschenswert, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett zu machen, nachdem die Seite des Aufwärtsstroms und die Seite des Abwärtsstroms umgekehrt wurden.It is also possible to use an NO x absorbent for purifying NO x as the active oxygen releasing agent. In this case, the exhaust gas air-fuel ratio must at least temporarily be made rich to release and reduce the absorbed NO x and SO x . It is desirable to make the air-fuel ratio rich after the upstream side and the downstream side have been reversed.

Daher ist es erwünscht, daß die Seite des Aufwärtsstroms und die Seite des Abwärtsstroms des Teilchenfilters umgekehrt werden. Dies beschränkt die vorliegende Erfindung jedoch nicht. Ein Teil des Abgases oder das gesamte Abgas kann veranlaßt werden, den Teilchenfilter zu umgehen, indem man eine Umgehungsleitung verwendet, die die Seite des Teilchenfilters, an der der Strom aufwärts gerichtet ist, mit der Seite, an der der Strom abwärts gerichtet ist, je nach Bedarf kommunizieren läßt. Außerdem kann der Dieselmotor dieser Ausführungsform zwischen der Niedertemperaturverbrennung und der normalen Verbrennung wechseln. Dies beschränkt die vorliegende Erfindung nicht. Natürlich kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Dieselmotor angewendet werden, der nur die normale Verbrennung durchführt, oder auf einen Ottomotor, der Feststoffteilchen emittiert.Therefore, it is desirable that the upstream side and the downstream side of the particulate filter be reversed. However, this does not limit the present invention. Part of the exhaust gas or all of the exhaust gas may be caused to bypass the particulate filter by using a bypass line which is the side of the particulate filter at which the flow is directed upwards, with the side at which the flow is directed downwards to communicate as needed. In addition, the diesel engine of this embodiment can switch between the low-temperature combustion and the normal combustion. This does not limit the present invention. Of course, the present invention can also be applied to a diesel engine that performs only the normal combustion, or a gasoline engine that emits particulate matter.

In dieser Ausführungsform trägt der Teilchenfilter selbst das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff und aktiver Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzt wurde, oxidiert und beseitigt die Teilchen. Dies beschränkt die vorliegende Erfindung jedoch nicht. Beispielsweise kann ein Teilchen-Oxidationsmaterial, wie aktiver Sauerstoff und NO2, das genauso wie aktiver Sauerstoff wirkt, von einem Teilchenfilter oder einem Material, das auf diesem aufliegt, freigesetzt werden, oder kann von außerhalb des Teilchenfilters in diesen strömen. Im Falle, daß das Teilchen-Oxidationsmaterial von außerhalb des Teilchenfilters in diesen strömt, können sich, wenn die erste Einfangfläche und die zweite Einfangfläche der Trennwand abwechselnd benutzt werden, um die Teilchen zurückzuhalten, auf einer Einfangfläche, die sich nun an der Seite befindet, an der das Abgas abwärts strömt, keine Teilchen mehr an den zurückgebliebenen Teilchen absetzen und die zurückgebliebenen Teilchen werden nach einer gewissen Zeit vollständig oxidiert und beseitigt. Während dieser Zeitspanne kann die andere Einfangfläche die Teilchen zurückhalten und die zurückgehaltenen Teilchen werden von dem Teilchen-Oxidationsmaterial auf der anderen Einfangfläche oxidiert und beseitigt. Somit können die gleichen Wirkungen erzielt werden wie vorstehend erwähnt. Natürlich steigt, wenn in diesem Fall die Temperatur des Teilchenfilters steigt, die Temperatur der Teilchen selbst an und daher kann ihre Oxidierung und Beseitigung erleichtert werden.In this embodiment, the particle filter itself carries the active oxygen release agent and active oxygen released from the active oxygen release agent, oxidizes and eliminates the particles. However, this does not limit the present invention. For example, a particulate oxidation material, such as active oxygen and NO 2 , which acts as well as active oxygen may be released from a particulate filter or material that rests on it, or may flow into it from outside the particulate filter. In the case that the particle oxidation material flows into the particle filter from outside the particle filter, when the first capture surface and the second capture surface of the partition are alternately used to retain the particles, on a capture surface which is now on the side, at which the exhaust gas flows down, no more particles settle on the remaining particles and the remaining particles are completely oxidized and eliminated after a certain time. During this period of time, the other capture surface can retain the particles and the retained particles are oxidized and removed by the particulate oxidation material on the other capture surface. Thus, the same effects as mentioned above can be achieved. Of course, in this case, as the temperature of the particulate filter increases, the temperature of the particulates themselves increases, and hence their oxidation and elimination can be facilitated.

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen davon beschrieben wurde, sollte klar sein, daß von einem Fachmann zahlreiche Modifizierungen davon durchgeführt werden können, ohne vom Grundgedanken und Rahmen der Erfindung abzuweichen.Although the invention has been described with reference to specific embodiments thereof, it should be understood that numerous modifications thereof may be made by one skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (10)

Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors, umfassend einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, wobei der Teilchenfilter abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Menge Teilchen oxidieren und entfernen kann, und wenn eine Menge an eingespritztem Kraftstoff kleiner ist als eine festgelegte Menge, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Menge des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt wird.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine, comprising a particulate filter disposed in the exhaust system on which the retained particulates are oxidized, and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter oxidizing a predetermined amount of particulate matter depending on the temperature of the particulate filter and when an amount of injected fuel is less than a predetermined amount, a portion of the exhaust gas is caused to bypass the bypass passage, wherein the amount of bypassed exhaust gas is determined based on the amount of injected fuel. Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, wobei der Teilchenfilter ein Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff trägt, und aktiver Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzt wurde, das zurückgehaltene Teilchen auf dem Teilchenfilter oxidiert.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the particulate filter carries an active oxygen release agent, and active oxygen released from the active oxygen release agent oxidizes the retained particulate on the particulate filter. Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 2, wobei das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff Sauerstoff aufnimmt und festhält, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorliegt, und den festgehaltenen Sauerstoff als aktiven Sauerstoff freisetzt, wenn die Sauerstofkonzentration in der Umgebung sinkt.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine according to claim 2, wherein the active oxygen release agent receives and holds oxygen when there is excess oxygen in the environment and releases the trapped oxygen as active oxygen as the concentration of oxygen in the environment decreases. Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors, umfassend einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, wobei der Teilchenfilter ein Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff trägt, aktiver Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzt wurde, die zurückgehaltenen Teilchen auf dem Teilchenfilter oxidiert, das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff NOx festhält, um das NOx mit Sauerstoff zu kombinieren, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorliegt, und den kombinierten NOx/Sauerstoff freisetzt, damit er zu NOx und aktivem Sauerstoff abgebaut wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in der Umgebung sinkt, der Teilchenfilter eine Menge von Teilchen aufweist, die abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters oxidiert und entfernt werden kann, und wenn die Menge an eingespritztem Kraftstoff kleiner ist als eine festgelegte Menge, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Menge des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt wird.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine, comprising an exhaust gas arranged particulate filter on which the retained particles are oxidized, and a bypass line through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, wherein the particulate filter carries an active oxygen release agent, active oxygen was released from the release agent for active oxygen, the retained particles on the particulate filter is oxidized, holding the release agent for active oxygen NO x to combine the NO x with oxygen when an excess of oxygen in the surroundings is present, and the combined NO x / oxygen liberates to degrade it to NO x and active oxygen when the oxygen concentration in the environment decreases, the particulate filter has a lot of particles depending on the Temperature of the particulate filter can be oxidized and removed, and if the amount of injected fuel is less than a predetermined amount, a portion of the exhaust gas is caused to take the detour through the bypass line, wherein the amount of bypassed exhaust gas based on the amount of injected Fuel is determined. Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors, umfassend einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, wobei der Teilchenfilter eine Menge an Teilchen aufweist, die abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters oxidiert und entfernt werden kann, und wenn eine Temperatur des Abgases niedriger ist als eine festgelegte Temperatur, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Temperatur des Abgases bestimmt wird.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine, comprising a particulate filter disposed in the exhaust system on which the retained particulates are oxidized and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter having a quantity of particulate matter dependent on the temperature can be oxidized and removed, and when a temperature of the exhaust gas is lower than a predetermined temperature, a part of the exhaust gas is caused to take the detour through the bypass line, wherein the amount of the diverted exhaust gas is determined based on the temperature of the exhaust gas , Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 5, wobei der Teilchenfilter ein Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff trägt, und aktiver Sauerstoff vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzt wurde, die zurückgehaltenen Teilchen auf dem Teilchenfilter oxidiert.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine according to claim 5, wherein the particulate filter carries an active oxygen release agent, and active oxygen is released from the active oxygen release agent, which oxidizes retained particulates on the particulate filter. Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 6, wobei das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff Sauerstoff aufnimmt und festhält, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorliegt, und den festgehaltenen Sauerstoff als aktiven Sauerstoff abgibt, wenn die Sauerstoffkonzentration in der Umgebung sinkt.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine according to claim 6, wherein the active oxygen release agent receives and holds oxygen when there is excess oxygen in the environment, and releases the trapped oxygen as active oxygen when the oxygen concentration in the environment decreases. Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors, umfassend einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, wobei der Teilchenfilter ein Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff trägt, aktiver Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzt wurde, die zurückgehaltenen Teilchen auf dem Teilchenfilter oxidiert, das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff NOx festhält, um das NOx mit Sauerstoff zu kombinieren, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorliegt, und kombinierten NOx/Sauerstoff freisetzt, wodurch er zu aktivem Sauerstoff und NOx abgebaut wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in der Umgebung sinkt, der Teilchenfilter eine Menge an Teilchen aufweist, die abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters oxidiert und entfernt werden kann, und wenn eine Abgastemperatur niedriger ist als eine festgelegte Temperatur, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Temperatur des Abgases bestimmt wird.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine, comprising an exhaust gas arranged particulate filter on which the retained particles are oxidized, and a bypass line through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, wherein the particulate filter carries an active oxygen release agent, active oxygen was released from the release agent for active oxygen, the retained particles on the particulate filter is oxidized, holding the release agent for active oxygen NO x to combine the NO x with oxygen when an excess of oxygen in the surroundings is present, and releases combined NO x / oxygen, whereby it degrades to active oxygen and NO x as the oxygen concentration in the environment decreases, the particulate filter has an amount of particulates that can be oxidized and removed depending on the temperature of the particulate filter, and when an exhaust gas temperature is lower than s a predetermined temperature, a portion of the exhaust gas is caused to take the detour through the bypass line, wherein the amount of the bypassed exhaust gas is determined based on the temperature of the exhaust gas. Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 1–8, wobei, wenn ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, Sauerstoff in den Teilchenfilter geleitet wird.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine according to any one of claims 1-8, wherein when a part of the exhaust gas is caused to bypass the bypass passage, oxygen is introduced into the particulate filter. Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der Teilchenfilter eine Oxidationsfähigkeit aufweist, und wenn ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, ein Reduzierungsmittel dem Teilchenfilter zugeführt wird.An apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine according to any one of claims 1-8, wherein the particulate filter has an oxidizing ability, and when a part of the exhaust gas is caused to take the detour through the bypass, a reducing agent is supplied to the particulate filter.
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