JP2014214599A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Daichi Imai
大地 今井
伊藤　和浩
Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
寛真 西岡
Hiromasa Nishioka
寛真 西岡
佳久 塚本
Yoshihisa Tsukamoto
佳久 塚本
寛 大月
Hiroshi Otsuki
寛 大月
康正 野竹
Yasumasa Notake
康正 野竹
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine for suppressing an increase in the pressure loss of a particulate filter due to ashes while actualizing reliable trap of particulate matters.SOLUTION: The exhaust emission control device for the internal combustion engine includes the particulate filter arranged in an engine exhaust passage, the particulate filter including: exhaust gas inflow passages and exhaust gas outflow passages arranged alternately; and porous partition walls separating the exhaust gas inflow passages and the exhaust gas outflow passages from each other. The partition walls each partitions a coat region where a base material surface is covered with a coat layer of which the average pore diameter is smaller than the average pore diameter of a partition wall base material, and a non-coat region on the downstream side of the coat region where the base material surface is not covered with the coat layer, the non-coat region allowing the ashes contained in exhaust gas to pass through the partition wall. The exhaust emission control device determines whether a flow path resistance value for the coat region is greater than a permissible value or not. When determining that the flow path resistance value for the coat region is greater than the permissible value, it performs PM removing treatment to remove the particulate matters from the particulate filter.

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタは、交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路と、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を互いに隔てる多孔性の隔壁とを備え、隔壁に、触媒を担持するためのコート層により基材表面が覆われたコート領域と、コート領域の下流側において基材表面が前記コート層により覆われていない非コート領域とが区画されており、パティキュレートフィルタを酸化雰囲気に維持しつつパティキュレートフィルタの温度を上昇させることにより粒子状物質を燃焼させてパティキュレートフィルタから除去するＰＭ除去処理を行う、内燃機関の排気浄化装置が公知である（特許文献１参照）。   A particulate filter for collecting particulate matter contained in the exhaust gas is disposed in the engine exhaust passage, and the particulate filter includes the exhaust gas inflow passage and the exhaust gas outflow passage which are alternately arranged, and the exhaust gas. A porous partition wall that separates the gas inflow passage and the exhaust gas outflow passage from each other, wherein the partition wall has a substrate surface covered with a coating layer for supporting the catalyst, and a substrate on the downstream side of the coating region The particulate filter is formed by burning the particulate matter by raising the temperature of the particulate filter while maintaining the particulate filter in an oxidizing atmosphere while the surface is partitioned from the non-coated region that is not covered with the coating layer. 2. Description of the Related Art An exhaust gas purification device for an internal combustion engine that performs a PM removal process to remove from the engine is known (see Patent Document 1).

国際公開第２００８／１２６３３１号International Publication No. 2008/126331

ところで、排気ガス中には粒子状物質だけでなく、アッシュと称される不燃性成分が含まれており、このアッシュは粒子状物質と共にパティキュレートフィルタに捕集される。ところが、ＰＭ除去処理が行われても、アッシュは燃焼せず又は気化せず、パティキュレートフィルタ上に残留する。このため、機関運転時間が長くなるにつれて、パティキュレートフィルタ上のアッシュ量が次第に増大し、パティキュレートフィルタの圧力損失が次第に大きくなる。その結果、ＰＭ除去処理が繰り返し行われても、機関出力が低下するおそれがある。   By the way, the exhaust gas contains not only particulate matter but also an incombustible component called ash, and this ash is collected by the particulate filter together with the particulate matter. However, even if the PM removal process is performed, the ash does not burn or vaporize and remains on the particulate filter. For this reason, as the engine operation time becomes longer, the ash amount on the particulate filter gradually increases, and the pressure loss of the particulate filter gradually increases. As a result, even if the PM removal process is repeatedly performed, the engine output may be reduced.

上述の特許文献１ではこの問題点について何ら考慮されておらず、ましてその解決策も開示されていない。特に、特許文献１では非コート領域における隔壁の平均細孔径が２０μｍ以下に設定されており、このような小さな平均細孔径ではアッシュがパティキュレートフィルタをほとんど通過できないことが本願発明者により確認されている。   In the above-mentioned Patent Document 1, this problem is not taken into consideration at all, and the solution is not disclosed. In particular, in Patent Document 1, the average pore diameter of the partition walls in the non-coated region is set to 20 μm or less, and it has been confirmed by the present inventor that ash hardly passes through the particulate filter with such a small average pore diameter. Yes.

本発明によれば、機関排気通路内に配置された、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタであって、交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路と、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を互いに隔てる多孔性の隔壁とを備え、隔壁に、平均細孔径が隔壁基材の平均細孔径よりも小さいコート層により基材表面が覆われたコート領域と、コート領域の下流側において基材表面が前記コート層により覆われていない非コート領域とが区画され、非コート領域において排気ガス中に含まれるアッシュが隔壁を通過できるように隔壁の細孔径が設定されている、パティキュレートフィルタと、コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去処理を行うＰＭ除去手段と、を具備した、内燃機関の排気浄化装置が提供される。   According to the present invention, a particulate filter disposed in an engine exhaust passage for collecting particulate matter contained in exhaust gas, the exhaust gas inflow passage and the exhaust gas outflow disposed alternately. A porous partition wall that separates the exhaust gas inflow passage and the exhaust gas outflow passage from each other, and the surface of the base material is covered with a coating layer having an average pore diameter smaller than the average pore diameter of the partition wall base material. The coated area and the non-coated area where the substrate surface is not covered with the coated layer on the downstream side of the coated area are partitioned so that the ash contained in the exhaust gas can pass through the partition in the non-coated area. A particulate filter in which the pore diameter is set, a discrimination means for performing discrimination processing for discriminating whether or not the flow path resistance value of the coat region is larger than an allowable value, An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: PM removal means for performing PM removal processing for removing particulate matter from the particulate filter when it is determined that the flow path resistance value in the second region is greater than an allowable value Is provided.

粒子状物質を確実に捕集しつつ、パティキュレートフィルタの圧力損失がアッシュにより増大するのを抑制することができる。   It is possible to suppress the pressure loss of the particulate filter from increasing due to ash while reliably collecting the particulate matter.

本発明による実施例の内燃機関の全体図である。1 is an overall view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. パティキュレートフィルタの正面図である。It is a front view of a particulate filter. パティキュレートフィルタの側面断面図である。It is side surface sectional drawing of a particulate filter. 隔壁の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of a partition. コート層の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of a coat layer. パティキュレートフィルタの作用を説明する概略図である。It is the schematic explaining the effect | action of a particulate filter. 排気浄化制御を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining exhaust purification control. 上流側判断区域及び下流側判断区域を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an upstream judgment area and a downstream judgment area. 増加分ｍＰＭｉｕのマップを示す図である。It is a figure which shows the map of increase mPMiu. 減少分ｍＰＭｒｕのマップを示す図である。It is a figure which shows the map of decrement mPMru. 増加分ｍＰＭｉｄのマップを示す図である。It is a figure which shows the map of increase mPMid. 減少分ｍＰＭｒｄのマップを示す図である。It is a figure which shows the map of decrement mPMrd. 本発明による実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the routine which performs the exhaust gas purification control of the Example by this invention. 本発明による別の実施例を説明する部分断面図である。It is a fragmentary sectional view explaining another Example by this invention.

図１を参照すると、１は圧縮着火式内燃機関の本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ｃの出口に連結され、コンプレッサ７ｃの入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｔの入口に連結され、排気タービン７ｔの出口は排気後処理装置２０に連結される。   Referring to FIG. 1, 1 is a main body of a compression ignition internal combustion engine, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber 2, and 4 is an intake manifold. Reference numeral 5 denotes an exhaust manifold. The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 c of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7 c is connected to the air cleaner 9 via the air flow meter 8. An electrically controlled throttle valve 10 is arranged in the intake duct 6, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing in the intake duct 6 is arranged around the intake duct 6. On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 t of the exhaust turbocharger 7, and the outlet of the exhaust turbine 7 t is connected to the exhaust aftertreatment device 20.

排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１３が配置される。また、ＥＧＲ通路１２周りにはＥＧＲ通路１２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１４が配置される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１５を介してコモンレール１６に連結される。このコモンレール１６内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１７から燃料が供給され、コモンレール１６内に供給された燃料は各燃料供給管１５を介して燃料噴射弁３に供給される。図１に示される実施例ではこの燃料は軽油から構成される。別の実施例では、内燃機関は火花点火式内燃機関から構成される。この場合には燃料はガソリンから構成される。   The exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 12, and an electrically controlled EGR control valve 13 is disposed in the EGR passage 12. A cooling device 14 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 12 is disposed around the EGR passage 12. On the other hand, each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 16 through a fuel supply pipe 15. Fuel is supplied into the common rail 16 from an electronically controlled fuel pump 17 with variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 16 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 15. In the embodiment shown in FIG. 1, this fuel is composed of light oil. In another embodiment, the internal combustion engine comprises a spark ignition internal combustion engine. In this case, the fuel is composed of gasoline.

排気後処理装置２０は排気タービン７ｔの出口に連結された排気管２１と、排気管２１に連結された触媒コンバータ２２と、触媒コンバータ２２に連結された排気管２３とを具備する。触媒コンバータ２２内にはウォールフロー型のパティキュレートフィルタ２４が配置される。   The exhaust aftertreatment device 20 includes an exhaust pipe 21 connected to the outlet of the exhaust turbine 7t, a catalytic converter 22 connected to the exhaust pipe 21, and an exhaust pipe 23 connected to the catalytic converter 22. A wall flow type particulate filter 24 is disposed in the catalytic converter 22.

触媒コンバータ２２には、パティキュレートフィルタ２４の温度を検出するための温度センサ２５が設けられる。別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサが排気管２１に配置される。更に別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４から流出する排気ガスの温度を検出するための温度センサが排気管２３に配置される。これら排気ガスの温度はパティキュレートフィルタ２４の温度を表している。   The catalytic converter 22 is provided with a temperature sensor 25 for detecting the temperature of the particulate filter 24. In another embodiment, a temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the particulate filter 24 is disposed in the exhaust pipe 21. In yet another embodiment, a temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the particulate filter 24 is disposed in the exhaust pipe 23. The temperature of these exhaust gases represents the temperature of the particulate filter 24.

一方、排気マニホルド５には燃料添加弁２７が取り付けられる。この燃料添加弁２７にはコモンレール１６から燃料が添加され、燃料添加弁２７から排気マニホルド５内に燃料が添加される。別の実施例では、燃料添加弁２７が排気管２１に配置される。   On the other hand, a fuel addition valve 27 is attached to the exhaust manifold 5. Fuel is added from the common rail 16 to the fuel addition valve 27, and fuel is added from the fuel addition valve 27 into the exhaust manifold 5. In another embodiment, the fuel addition valve 27 is disposed in the exhaust pipe 21.

電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。エアフローメータ８、及び温度センサ２５の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル３９にはアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４０が接続され、負荷センサ４０の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４１が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４１からの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０駆動装置、ＥＧＲ制御弁１３、燃料ポンプ１７、及び燃料添加弁２７に接続される。   The electronic control unit 30 is composed of a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 31. A ROM (read only memory) 32, a RAM (random access memory) 33, a CPU (microprocessor) 34, an input port 35 and an output port. 36. Output signals from the air flow meter 8 and the temperature sensor 25 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37. The accelerator pedal 39 is connected to a load sensor 40 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 39. The output voltage of the load sensor 40 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Is done. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 41 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 °. The CPU 34 calculates the engine speed Ne based on the output pulse from the crank angle sensor 41. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the throttle valve 10 drive device, the EGR control valve 13, the fuel pump 17, and the fuel addition valve 27 through corresponding drive circuits 38.

図２Ａ及び図２Ｂはウォールフロー型パティキュレートフィルタ２４の構造を示している。なお、図２Ａはパティキュレートフィルタ２４の正面図を示しており、図２Ｂはパティキュレートフィルタ２４の側面断面図を示している。図２Ａ及び図２Ｂに示されるようにパティキュレートフィルタ２４はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路７１ｉ，７１ｏと、これら排気流通路７１ｉ，７１ｏを互いに隔てる隔壁７２とを具備する。図２Ａに示される実施例では、排気流通路７１ｉ，７１ｏは、上流端が開放されかつ下流端が栓７３ｄにより閉塞された排気ガス流入通路７１ｉと、上流端が栓７３ｕにより閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路７１ｏとにより構成される。なお、図２Ａにおいてハッチングを付した部分は栓７３ｕを示している。したがって、排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは薄肉の隔壁７２を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは各排気ガス流入通路７１ｉが４つの排気ガス流出通路７１ｏによって包囲され、各排気ガス流出通路７１ｏが４つの排気ガス流入通路７１ｉによって包囲されるように配置される。別の実施例では、排気流通路は、上流端及び下流端が開放された排気ガス流入通路と、上流端が栓により閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路とにより構成される。   2A and 2B show the structure of the wall flow type particulate filter 24. FIG. 2A shows a front view of the particulate filter 24, and FIG. 2B shows a side sectional view of the particulate filter 24. As shown in FIG. As shown in FIGS. 2A and 2B, the particulate filter 24 has a honeycomb structure, and a plurality of exhaust flow passages 71i and 71o extending in parallel with each other, and a partition wall separating the exhaust flow passages 71i and 71o from each other. 72. In the embodiment shown in FIG. 2A, the exhaust flow passages 71i and 71o are composed of an exhaust gas inflow passage 71i having an upstream end opened and a downstream end closed by a plug 73d, and an upstream end closed by a plug 73u and a downstream end. The exhaust gas outflow passage 71o is opened. In FIG. 2A, hatched portions indicate plugs 73u. Therefore, the exhaust gas inflow passages 71 i and the exhaust gas outflow passages 71 o are alternately arranged via the thin partition walls 72. In other words, in the exhaust gas inflow passage 71i and the exhaust gas outflow passage 71o, each exhaust gas inflow passage 71i is surrounded by four exhaust gas outflow passages 71o, and each exhaust gas outflow passage 71o is surrounded by four exhaust gas inflow passages 71i. Arranged so that. In another embodiment, the exhaust flow passage is constituted by an exhaust gas inflow passage whose upstream end and downstream end are opened, and an exhaust gas outflow passage whose upstream end is closed by a plug and whose downstream end is opened.

図２Ｂに示されるように、隔壁７２には、コート領域ＣＺと、コート領域ＣＺの下流側に位置する非コート領域ＮＣＺとが区画される。図３に示されるように、コート領域ＣＺでは、隔壁７２の基材７２ｓの表面がコート層７５により覆われる。これに対し、非コート領域ＮＣＺでは、隔壁基材７２ｓの表面が上述のコート層７５により覆われていない。   As shown in FIG. 2B, the partition wall 72 is divided into a coat region CZ and a non-coat region NCZ located on the downstream side of the coat region CZ. As shown in FIG. 3, the surface of the base material 72 s of the partition wall 72 is covered with the coat layer 75 in the coat region CZ. On the other hand, in the uncoated region NCZ, the surface of the partition wall base material 72s is not covered with the above-described coat layer 75.

図３に示される実施例では、コート層７５が排気ガス流入通路７１ｉに対面する隔壁基材７２ｓの一表面に設けられる。別の実施例では、コート層７５が排気ガス流出通路７１ｏに対面する隔壁基材７２ｓの一表面に設けられる。更に別の実施例では、コート層７５が排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏに対面する隔壁基材７２ｓの両表面に設けられる。   In the embodiment shown in FIG. 3, the coat layer 75 is provided on one surface of the partition wall substrate 72s facing the exhaust gas inflow passage 71i. In another embodiment, the coat layer 75 is provided on one surface of the partition wall substrate 72s facing the exhaust gas outflow passage 71o. In yet another embodiment, the coat layer 75 is provided on both surfaces of the partition wall base 72s facing the exhaust gas inflow passage 71i and the exhaust gas outflow passage 71o.

更に、図２Ｂに示される実施例では、コート領域ＣＺの上流縁は隔壁７２の上流端にほぼ一致している。別の実施例では、コート領域ＣＺの上流縁は隔壁７２の上流端よりも下流側に位置する。また、図２Ｂに示される実施例では、非コート領域ＮＣＺの下流縁は隔壁７２の下流端にほぼ一致している。別の実施例では、非コート領域ＮＣＺの下流縁は隔壁７２の下流端よりも上流側に位置する。コート領域ＣＺの長手方向長さはパティキュレートフィルタ２４の長手方向長さの例えば５０％から９０％に設定される。   Further, in the embodiment shown in FIG. 2B, the upstream edge of the coat region CZ substantially coincides with the upstream end of the partition wall 72. In another embodiment, the upstream edge of the coat region CZ is located downstream of the upstream end of the partition wall 72. In the embodiment shown in FIG. 2B, the downstream edge of the non-coated region NCZ substantially coincides with the downstream end of the partition wall 72. In another embodiment, the downstream edge of the uncoated region NCZ is located upstream from the downstream end of the partition wall 72. The longitudinal length of the coat region CZ is set to, for example, 50% to 90% of the longitudinal length of the particulate filter 24.

隔壁基材７２ｓは多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。   The partition wall substrate 72s is formed of a porous material, for example, a ceramic such as cordierite, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, titania, alumina, silica, mullite, lithium aluminum silicate, and zirconium phosphate.

一方、コート層７５は図４に示されるように多数の粒子７６から形成され、粒子７６同士の間に多数の隙間ないし細孔７７を有する。したがって、コート層７５は多孔性を有する。したがって、図２Ｂに矢印で示されるように、排気ガスはまず排気ガス流入通路７１ｉ内に流入し、次いで周囲の隔壁７２内を通って隣接する排気ガス流出通路７１ｏ内に流出する。   On the other hand, the coat layer 75 is formed of a large number of particles 76 as shown in FIG. 4, and has a large number of gaps or pores 77 between the particles 76. Therefore, the coat layer 75 has porosity. Therefore, as shown by an arrow in FIG. 2B, the exhaust gas first flows into the exhaust gas inflow passage 71i, and then flows into the adjacent exhaust gas outflow passage 71o through the surrounding partition wall 72.

図４に示される実施例では、粒子７６は酸化機能を有する金属から構成される。酸化機能を有する金属として、白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄのような白金族の金属を用いることができる。別の実施例では、粒子７６は隔壁基材７２ｓと同様のセラミックから構成される。更に別の実施例では、粒子７６はセラミック及び金属の一方又は両方から構成される。   In the embodiment shown in FIG. 4, the particles 76 are composed of a metal having an oxidizing function. As the metal having an oxidation function, a platinum group metal such as platinum Pt, rhodium Rh, or palladium Pd can be used. In another embodiment, the particles 76 are composed of a ceramic similar to the partition wall substrate 72s. In yet another embodiment, the particles 76 are composed of one or both of ceramic and metal.

隔壁基材７２ｓの平均細孔径は２５μｍ以上かつ１００μｍ以下に設定される。隔壁基材７２ｓの平均細孔径が２５μｍ以上であると、排気ガス中に含まれるアッシュの大部分が隔壁７２を通過できる。したがって、言い換えると、非コート領域ＮＣＺにおいて排気ガス中に含まれるアッシュが隔壁７２を通過できるように隔壁７２の細孔径が設定される。更に言い換えると、非コート領域ＮＣＺにおけるアッシュの捕集率が許容率よりも低くなるように隔壁７２の細孔径が設定される。この許容率は例えば５０％である。なお、粒子状物質の平均粒径がアッシュの平均粒径よりも小さいことを考えると、非コート領域ＮＣＺにおいて粒子状物質及びアッシュが隔壁７２を通過できるように隔壁７２の細孔径が設定されるという見方もできる。   The average pore diameter of the partition wall substrate 72s is set to 25 μm or more and 100 μm or less. When the average pore diameter of the partition wall substrate 72s is 25 μm or more, most of the ash contained in the exhaust gas can pass through the partition wall 72. Therefore, in other words, the pore diameter of the partition wall 72 is set so that the ash contained in the exhaust gas can pass through the partition wall 72 in the uncoated region NCZ. In other words, the pore diameter of the partition wall 72 is set so that the ash collection rate in the uncoated region NCZ is lower than the allowable rate. This allowable rate is, for example, 50%. Considering that the average particle size of the particulate material is smaller than the average particle size of the ash, the pore diameter of the partition wall 72 is set so that the particulate material and the ash can pass through the partition wall 72 in the uncoated region NCZ. You can also see that.

コート層７５の平均細孔径は隔壁基材７２ｓの平均細孔径よりも小さく設定される。具体的には、コート層７５の平均細孔径は、コート層７５が排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集できるように設定される。更に、粒子７６（二次粒子）の平均径は１μｍ以上かつ１０μｍ以下に設定される。粒子７６の平均径が１μｍよりも小さいと、コート層７５を通過する粒子状物質の量が許容量よりも多くなる。また、粒子７６の平均径が１０μｍよりも大きいと、パティキュレートフィルタ２４ないしコート層７５の圧力損失が許容値よりも大きくなる。   The average pore diameter of the coat layer 75 is set smaller than the average pore diameter of the partition wall substrate 72s. Specifically, the average pore diameter of the coat layer 75 is set so that the coat layer 75 can collect the particulate matter contained in the exhaust gas. Furthermore, the average diameter of the particles 76 (secondary particles) is set to 1 μm or more and 10 μm or less. If the average diameter of the particles 76 is smaller than 1 μm, the amount of the particulate matter passing through the coat layer 75 becomes larger than the allowable amount. If the average diameter of the particles 76 is larger than 10 μm, the pressure loss of the particulate filter 24 or the coat layer 75 becomes larger than the allowable value.

なお、本発明による実施例では、隔壁基材の細孔の平均径は水銀圧入法により得られた細孔径分布のメディアン径（５０％径）を意味し、粒子の平均径はレーザ回折・散乱法により得られた体積基準の粒度分布のメディアン径（５０％径）を意味する。   In the examples according to the present invention, the average pore diameter of the partition wall substrate means the median diameter (50% diameter) of the pore diameter distribution obtained by the mercury intrusion method, and the average particle diameter is the laser diffraction / scattering. This means the median diameter (50% diameter) of the volume-based particle size distribution obtained by the method.

さて、排気ガス中には主として固体炭素から形成される粒子状物質が含まれる。この粒子状物質はパティキュレートフィルタ２４上に捕集される。   Now, the exhaust gas contains particulate matter mainly formed from solid carbon. This particulate matter is collected on the particulate filter 24.

また、排気ガス中にはアッシュと称される不燃性成分も含まれており、このアッシュも粒子状物質と共にパティキュレートフィルタ２４に捕集される。このアッシュは主として硫酸カルシウムＣａＳＯ４、リン酸亜鉛カルシウムＣａ１９Ｚｎ２（ＰＯ４）１４のようなカルシウム塩から形成されることが本願発明者により確認されている。カルシウムＣａ，亜鉛Ｚｎ，リンＰ等は機関潤滑油に由来し、イオウＳは燃料に由来する。すなわち、硫酸カルシウムＣａＳＯ４を例にとって説明すると、機関潤滑油が燃焼室２内に流入して燃焼し、潤滑油中のカルシウムＣａが燃料中のイオウＳと結合することにより硫酸カルシウムＣａＳＯ４が生成される。 The exhaust gas also contains an incombustible component called ash, and this ash is also collected by the particulate filter 24 together with the particulate matter. It has been confirmed by the present inventors that this ash is mainly formed from calcium salts such as calcium sulfate CaSO 4 and zinc phosphate calcium Ca 19 Zn 2 (PO 4 ) 14 . Calcium Ca, zinc Zn, phosphorus P and the like are derived from engine lubricating oil, and sulfur S is derived from fuel. That is, taking calcium sulfate CaSO 4 as an example, engine lubricating oil flows into combustion chamber 2 and burns, and calcium Ca in the lubricating oil combines with sulfur S in the fuel to produce calcium sulfate CaSO 4. Is done.

本願発明者らによれば、平均細孔径が１０μｍから２５μｍ程度でコート層７５を備えていない従来のパティキュレートフィルタ、言い換えるとアッシュがほとんど通過できないパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置した場合、粒子状物質は隔壁７２の下流側部分よりも隔壁７２の上流側部分に堆積する傾向にあり、アッシュは隔壁７２の上流側部分よりも隔壁７２の下流側部分に堆積する傾向にあることが確認されている。   According to the inventors of the present application, when a conventional particulate filter having an average pore diameter of about 10 μm to 25 μm and not provided with the coat layer 75, in other words, a particulate filter that hardly allows ash to pass, is disposed in the engine exhaust passage. It is confirmed that the particulate matter tends to accumulate in the upstream portion of the partition wall 72 rather than the downstream portion of the partition wall 72, and the ash tends to accumulate in the downstream portion of the partition wall 72 rather than the upstream portion of the partition wall 72. Has been.

そこで、本発明による実施例では、隔壁７２の上流側にコート領域ＣＺを設け、隔壁７２の下流側に非コート領域ＮＣＺを設けている。その結果、図５に示されるように、粒子状物質８０が上流側のコート領域ＣＺにおいてコート層７５に捕集され、アッシュ８１が下流側の非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２を通過する。したがって、粒子状物質８０がパティキュレートフィルタ２４を通過するのを抑制しつつ、アッシュがパティキュレートフィルタ２４に堆積するのを抑制することができる。言い換えると、粒子状物質８０を確実に捕集しつつパティキュレートフィルタ２４の圧力損失がアッシュにより増大するのを抑制することができる。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, the coat region CZ is provided on the upstream side of the partition wall 72, and the non-coat region NCZ is provided on the downstream side of the partition wall 72. As a result, as shown in FIG. 5, the particulate matter 80 is collected in the coat layer 75 in the upstream coat region CZ, and the ash 81 passes through the partition wall 72 in the downstream non-coat region NCZ. Therefore, it is possible to suppress the accumulation of ash on the particulate filter 24 while suppressing the particulate matter 80 from passing through the particulate filter 24. In other words, it is possible to suppress the pressure loss of the particulate filter 24 from being increased by ash while reliably collecting the particulate matter 80.

燃焼室２では酸素過剰のもとで燃焼が行われている。したがって、燃料噴射弁３及び燃料添加弁２７から燃料が２次的に供給されない限り、パティキュレートフィルタ２４は酸化雰囲気にある。また、コート層７５は酸化機能を有する金属から構成される。その結果、コート層７５に捕集された粒子状物質は順次酸化される。ところが、単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が単位時間当たりに酸化される粒子状物質の量よりも多くなると、コート領域ＣＺに捕集されている粒子状物質の量が機関運転時間の経過と共に増大する。   Combustion is performed in the combustion chamber 2 under excess oxygen. Therefore, unless the fuel is secondarily supplied from the fuel injection valve 3 and the fuel addition valve 27, the particulate filter 24 is in an oxidizing atmosphere. The coat layer 75 is made of a metal having an oxidation function. As a result, the particulate matter collected in the coat layer 75 is sequentially oxidized. However, when the amount of the particulate matter collected per unit time is larger than the amount of the particulate matter oxidized per unit time, the amount of the particulate matter collected in the coat region CZ is engine-operated. Increasing with time.

コート領域ＣＺに捕集されている粒子状物質の量が増大するにつれて、コート領域ＣＺの流路抵抗値が増大する。その結果、排気ガスがコート領域ＣＺにおける隔壁７２を通過するのが困難になり、多量の排気ガスが非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２を通過するようになる。このため、多量の粒子状物質が非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２を通過し、したがってパティキュレートフィルタ２４を通過するおそれがある。   As the amount of the particulate matter collected in the coat region CZ increases, the flow path resistance value of the coat region CZ increases. As a result, it becomes difficult for the exhaust gas to pass through the partition 72 in the coat region CZ, and a large amount of exhaust gas passes through the partition 72 in the non-coat region NCZ. For this reason, a large amount of particulate matter may pass through the partition wall 72 in the uncoated region NCZ and thus pass through the particulate filter 24.

そこで本発明による実施例では、コート領域ＣＺの流路抵抗値が許容値よりも大きいか否かを判別する判別処理を行い、コート領域ＣＺの流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときに、パティキュレートフィルタ２４から粒子状物質を除去するＰＭ除去処理を行うようにしている。すなわち、図６に示されるように、コート領域ＣＺの流路抵抗値が許容値ＬＭＴを越えるとＰＭ除去処理が行われる。その結果、コート領域ＣＺの流路抵抗値が低下され、非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２を通過する粒子状物質の量を低減することができる。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, it is determined whether or not the flow resistance value of the coat region CZ is larger than the allowable value, and it is determined that the flow resistance value of the coat region CZ is larger than the allowable value. In this case, PM removal processing for removing particulate matter from the particulate filter 24 is performed. That is, as shown in FIG. 6, when the flow path resistance value in the coat region CZ exceeds the allowable value LMT, PM removal processing is performed. As a result, the flow path resistance value in the coated region CZ is reduced, and the amount of particulate matter passing through the partition 72 in the non-coated region NCZ can be reduced.

このようにコート領域ＣＺの流路抵抗値に基づいてＰＭ除去処理を行うか否かを判断しているので、ＰＭ除去処理を適切なタイミングで行うことができる。   Thus, since it is judged whether PM removal processing is performed based on the channel resistance value of the coat area CZ, the PM removal processing can be performed at an appropriate timing.

本発明による実施例では、図７に示されるように、コート領域ＣＺ内に２つの判断区域、即ち上流側に位置する上流側判断区域ＲＤｕ及び下流側に位置する下流側判断区域ＲＤｄがあらかじめ画定されている。これら区域ＲＤｕ，ＲＤｄは長手方向に隣接して又は互いに離間して区画される。その上で、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値及び下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値がそれぞれ許容値よりも大きいか否かを判別する判別処理が行われ、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値又は下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときには、ＰＭ除去処理が行われる。   In the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 7, two judgment areas, that is, an upstream judgment area RDu located on the upstream side and a downstream judgment area RDd located on the downstream side are defined in advance in the coat area CZ. Has been. These sections RDu and RDd are partitioned adjacent to each other in the longitudinal direction or spaced apart from each other. After that, a determination process is performed to determine whether or not the flow resistance value of the upstream determination area RDu and the flow resistance value of the downstream determination area RDd are each greater than an allowable value, and the upstream determination area RDu When it is determined that the flow path resistance value or the flow path resistance value in the downstream determination area RDd is larger than the allowable value, PM removal processing is performed.

本発明による実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は上流側判断区域ＲＤｕに捕集されている粒子状物質の量によって表される。すなわち、上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量が多くなるにつれて上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は大きくなる。上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕはその単位時間当たりの増加分ｍＰＭｉｕ及び減少分ｍＰＭｒｕを積算することにより算出される（ＭＰＭｕ＝ＭＰＭｕ＋ｍＰＭｉｕ−ｍＰＭｒｕ）。増加分ｍＰＭｉｕはアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌ、機関回転数Ｎｅ、及び吸入空気量Ｇａのような機関運転状態の関数として図８Ａに示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。減少分ｍＰＭｒｕもアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌ、機関回転数Ｎｅ、及び吸入空気量Ｇａのような機関運転状態の関数として図８Ｂに示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。   In the embodiment according to the present invention, the channel resistance value of the upstream determination area RDu is represented by the amount of particulate matter collected in the upstream determination area RDu. That is, the flow path resistance value of the upstream determination area RDu increases as the amount of particulate matter trapped in the upstream determination area RDu increases. The particulate matter trapping amount MPMu in the upstream determination area RDu is calculated by integrating the increase mPMiu and the decrease mPMru per unit time (MPMu = MPMu + mPMiu−mPMru). The increase mPMiu is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map shown in FIG. 8A as a function of the engine operating state such as the depression amount L of the accelerator pedal 39, the engine speed Ne, and the intake air amount Ga. The decrease mPMru is also stored in advance in the ROM 32 in the form of a map shown in FIG. 8B as a function of the engine operating state such as the depression amount L of the accelerator pedal 39, the engine speed Ne, and the intake air amount Ga.

同様に、下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は下流側判断区域ＲＤｄに捕集されている粒子状物質の量によって表される。すなわち、下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量が多くなるにつれて下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は大きくなる。下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄはその単位時間当たりの増加分ｍＰＭｉｄ及び減少分ｍＰＭｒｄを積算することにより算出される（ＭＰＭｄ＝ＭＰＭｄ＋ｍＰＭｉｄ−ｍＰＭｒｄ）。増加分ｍＰＭｉｕはアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌ、機関回転数Ｎｅ、及び吸入空気量Ｇａのような機関運転状態の関数として図９Ａに示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。減少分ｍＰＭｒｕもアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌ、機関回転数Ｎｅ、及び吸入空気量Ｇａのような機関運転状態の関数として図９Ｂに示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。   Similarly, the flow path resistance value in the downstream determination area RDd is represented by the amount of particulate matter collected in the downstream determination area RDd. That is, the flow path resistance value of the downstream determination area RDd increases as the amount of particulate matter trapped in the downstream determination area RDd increases. The particulate matter trapping amount MPMd in the downstream determination area RDd is calculated by integrating the increase mPMid and the decrease mPMrd per unit time (MPMd = MPMd + mPMid−mPMrd). The increase mPMiu is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map shown in FIG. 9A as a function of the engine operating state such as the depression amount L of the accelerator pedal 39, the engine speed Ne, and the intake air amount Ga. The decrease mPMru is also stored in advance in the ROM 32 in the form of a map shown in FIG. 9B as a function of the engine operating state such as the depression amount L of the accelerator pedal 39, the engine speed Ne, and the intake air amount Ga.

したがって本発明による実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕが許容量ＭＬＭＴよりも多いときに上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値が許容値ＬＭＴよりも大きいと判別され、下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄが許容量ＭＬＭＴよりも多いときに下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値ＬＭＴよりも大きいと判別される。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the particulate matter trapping amount MPMu in the upstream determination area RDu is larger than the allowable amount MLMT, it is determined that the flow path resistance value in the upstream determination area RDu is larger than the allowable value LMT. When the particulate matter collection amount MPMd in the downstream determination area RDd is larger than the allowable amount MLMT, it is determined that the flow path resistance value in the downstream determination area RDd is larger than the allowable value LMT.

なお、吸入空気量Ｇａはパティキュレートフィルタ１４内に流入する排気ガスの流速を表している。排気ガスの流速が低いときには上流側判断区域ＲＤｕに捕集される粒子状物質量が多く、排気ガスの流速が高くなると下流側判断区域ＲＤｄに捕集される粒子状物質量が増大する。また、減少分ｍＰＭｒｕ，ｍＰＭｒｄは、酸素による粒子状物質の酸化や二酸化窒素ＮＯ２による粒子状物質の酸化に起因する。 The intake air amount Ga represents the flow rate of the exhaust gas flowing into the particulate filter 14. When the flow rate of the exhaust gas is low, the amount of particulate matter collected in the upstream determination area RDu is large, and when the flow rate of the exhaust gas is high, the amount of particulate matter collected in the downstream determination area RDd increases. Further, decrease mPMru, mPMrd is due to oxidation of the particulate matter by oxidation and nitrogen dioxide NO 2 of particulate matter by oxygen.

一方、本発明による実施例では、ＰＭ除去処理は、粒子状物質を酸化除去するためにパティキュレートフィルタ２４を酸化雰囲気に維持しつつパティキュレートフィルタ２４の温度をＰＭ除去温度まで上昇させる昇温処理から構成される。昇温制御を行うために、燃料噴射弁３から燃焼行程又は排気行程に追加の燃料が燃焼室２内に噴射され、又は燃料添加弁２７から燃料が排気マニホルド５に添加される。   On the other hand, in the embodiment according to the present invention, the PM removal process is a temperature raising process for raising the temperature of the particulate filter 24 to the PM removal temperature while maintaining the particulate filter 24 in an oxidizing atmosphere in order to oxidize and remove the particulate matter. Consists of In order to perform temperature increase control, additional fuel is injected into the combustion chamber 2 from the fuel injection valve 3 in the combustion stroke or exhaust stroke, or fuel is added to the exhaust manifold 5 from the fuel addition valve 27.

別の実施例では、ＰＭ除去処理は、粒子状物質をＮＯｘにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガス中のＮＯｘ量を増大させるＮＯｘ増大処理から構成される。ＮＯｘ量を増大させるために例えばＥＧＲガス量が減少される。更に別の実施例では、ＰＭ除去処理は、粒子状物質をオゾンにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ２４上流の排気通路に連結されたオゾン供給器からオゾンをパティキュレートフィルタ２４に供給するオゾン供給処理から構成される。   In another embodiment, the PM removal process includes a NOx increasing process for increasing the amount of NOx in the exhaust gas flowing into the particulate filter 24 in order to oxidize and remove particulate matter with NOx. In order to increase the amount of NOx, for example, the amount of EGR gas is decreased. In yet another embodiment, the PM removal treatment is performed by supplying ozone to the particulate filter 24 from an ozone supply device connected to an exhaust passage upstream of the particulate filter 24 in order to oxidize and remove particulate matter by ozone. Consists of supply processing.

なお、パティキュレートフィルタ２４の前後差圧はパティキュレートフィルタ２４全体の流路抵抗を表しており、コート領域ＣＺの流路抵抗を表していない。   Note that the differential pressure across the particulate filter 24 represents the flow resistance of the entire particulate filter 24 and does not represent the flow resistance of the coat region CZ.

図１０は本発明による実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。
図１０を参照すると、ステップ１００では上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕの増加分ｍＰＭｉｕ及び減少分ｍＰＭｒｕが図８Ａ及び図８Ｂのマップからそれぞれ算出される。続くステップ１０１では上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕが算出される。続くステップ１０２では下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄの増加分ｍＰＭｉｄ及び減少分ｍＰＭｒｄが図９Ａ及び図９Ｂのマップからそれぞれ算出される。続くステップ１０３では下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄが算出される。続くステップ１０４では上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕ又は下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄが許容量ＭＬＭＴよりも多いか否かが判別される。ＭＰＭｕ≦ＭＬＭＴ及びＭＰＭｄ≦ＭＬＭＴのときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＭＰＭｕ＞ＭＬＭＴ又はＭＰＭｄ＞ＭＬＭＴのときにはステップ１０５に進み、ＰＭ除去処理が実行される。続くステップ１０６では粒子状物質捕集量ＭＰＭｕ，ＭＰＭｄがそれぞれクリアされる。なお、電子制御ユニット３０（図１）は判別処理及びＰＭ除去処理を行うようにプログラムされている。 FIG. 10 shows a routine for executing the exhaust purification control of the embodiment according to the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 10, in step 100, an increase mPMiu and a decrease mPMru of the particulate matter trapping amount MPMu in the upstream determination area RDu are calculated from the maps of FIGS. 8A and 8B, respectively. In the following step 101, the particulate matter trapping amount MPMu in the upstream determination area RDu is calculated. In the subsequent step 102, an increase mPMid and a decrease mPMrd of the particulate matter trapping amount MPMd in the downstream determination area RDd are calculated from the maps of FIGS. 9A and 9B, respectively. In the subsequent step 103, the particulate matter trapping amount MPMd in the downstream determination area RDd is calculated. In the following step 104, it is determined whether or not the particulate matter trapping amount MPMu in the upstream judgment area RDu or the particulate matter trapping amount MPMd in the downstream judgment area RDd is larger than the allowable amount MLMT. When MPMu ≦ MLMT and MPMd ≦ MLMT, the processing cycle ends. On the other hand, when MPMu> MLMT or MPMd> MLMT, the routine proceeds to step 105 where PM removal processing is executed. In subsequent step 106, the particulate matter trapping amounts MPMu and MPMd are cleared. The electronic control unit 30 (FIG. 1) is programmed to perform a discrimination process and a PM removal process.

上流側判断区域ＲＤｕ及び下流側判断区域ＲＤｄにアッシュが捕集されると上流側判断区域ＲＤｕ及び下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値がそれぞれ増大する。そこで、別の実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は上流側判断区域ＲＤｕに捕集されている粒子状物質及びアッシュの量によって表され、下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は下流側判断区域ＲＤｄに捕集されている粒子状物質及びアッシュの量によって表される。   When ash is collected in the upstream determination area RDu and the downstream determination area RDd, the flow path resistance values of the upstream determination area RDu and the downstream determination area RDd increase. Therefore, in another embodiment, the flow resistance value of the upstream determination area RDu is represented by the amount of particulate matter and ash collected in the upstream determination area RDu, and the flow resistance of the downstream determination area RDd. The value is represented by the amount of particulate matter and ash collected in the downstream determination area RDd.

図１１は本発明による別の実施例を示している。
図１１を参照すると、上流側判断区域ＲＤｕに隣接する排気ガス流入通路７１ｉには圧力センサ９０ｕが配置され、下流側判断区域ＲＤｄに隣接する排気ガス流入通路７１ｉには圧力センサ９０ｄが配置される。また、排気ガス流出通路７１ｏ内にも圧力センサ９１が配置される。 FIG. 11 shows another embodiment according to the present invention.
Referring to FIG. 11, a pressure sensor 90u is disposed in the exhaust gas inflow passage 71i adjacent to the upstream determination section RDu, and a pressure sensor 90d is disposed in the exhaust gas inflow passage 71i adjacent to the downstream determination section RDd. . A pressure sensor 91 is also disposed in the exhaust gas outflow passage 71o.

本発明による別の実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は上流側判断区域ＲＤｕの前後差圧ΔＰｕによって表される。すなわち、上流側判断区域ＲＤｕの前後差圧ΔＰｕが大きくなるにつれて上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は大きくなる。この前後差圧ΔＰｕは圧力センサ９０ｕにより検出される圧力と、圧力センサ９１により検出される圧力との差として算出される。同様に、下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は上流側判断区域ＲＤｄの前後差圧ΔＰｄによって表される。すなわち、下流側判断区域ＲＤｄの前後差圧ΔＰｄが大きくなるにつれて下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は大きくなる。この前後差圧ΔＰｄは圧力センサ９０ｄにより検出される圧力と、圧力センサ９１により検出される圧力との差として算出される。   In another embodiment according to the present invention, the flow resistance value of the upstream determination area RDu is represented by the differential pressure ΔPu across the upstream determination area RDu. That is, as the differential pressure ΔPu in the upstream determination area RDu increases, the flow path resistance value in the upstream determination area RDu increases. This front-rear differential pressure ΔPu is calculated as the difference between the pressure detected by the pressure sensor 90 u and the pressure detected by the pressure sensor 91. Similarly, the flow path resistance value in the downstream determination area RDd is represented by the differential pressure ΔPd across the upstream determination area RDd. That is, the flow path resistance value in the downstream determination area RDd increases as the differential pressure ΔPd in the downstream determination area RDd increases. This front-rear differential pressure ΔPd is calculated as the difference between the pressure detected by the pressure sensor 90 d and the pressure detected by the pressure sensor 91.

したがって本発明による別の実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの前後差圧ΔＰｕが許容差圧よりも大きいときに上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値が許容値ＬＭＴよりも大きいと判別され、下流側判断区域ＲＤｄの前後差圧ΔＰｄが許容差圧よりも大きいときに下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値ＬＭＴよりも大きいと判別される。   Therefore, in another embodiment according to the present invention, it is determined that the flow resistance value of the upstream determination area RDu is larger than the allowable value LMT when the differential pressure ΔPu in the upstream determination area RDu is larger than the allowable differential pressure. When the front-rear differential pressure ΔPd in the downstream determination area RDd is larger than the allowable differential pressure, it is determined that the flow path resistance value in the downstream determination area RDd is larger than the allowable value LMT.

これまで述べてきた本発明による実施例では、非コート領域ＮＣＺにコート層が設けられていない。別の実施例では、非コート領域ＮＣＺに、コート層７５とは異なる別のコート層が設けられる。この場合、非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２の平均細孔径は別のコート層が設けられた状態において、２５μｍ以上５０μｍ以下に設定される。別のコート層は例えば酸化機能を有する金属を担持した触媒コート層から形成される。その結果、非コート領域ＮＣＺに到達した粒子状物質を容易に酸化除去することができる。   In the embodiments according to the present invention described so far, no coating layer is provided in the non-coated region NCZ. In another embodiment, another coating layer different from the coating layer 75 is provided in the uncoated region NCZ. In this case, the average pore diameter of the partition wall 72 in the non-coated region NCZ is set to 25 μm or more and 50 μm or less in a state where another coat layer is provided. Another coat layer is formed from, for example, a catalyst coat layer supporting a metal having an oxidation function. As a result, the particulate matter that has reached the uncoated region NCZ can be easily oxidized and removed.

また、これまで述べてきた本発明による実施例では、コート領域ＣＺ内に２つの判断区域が画定される。別の実施例ではコート領域ＣＺ内に１つの判断区域が画定される。更に別の実施例ではコート領域ＣＺ内に３つ以上の判断区域が画定される。したがって、本発明による実施例ではコート領域ＣＺ内に少なくとも１つの判断区域が画定されるということになる。   In the embodiment according to the present invention described so far, two judgment areas are defined in the coat area CZ. In another embodiment, one decision area is defined in the coat area CZ. In yet another embodiment, three or more decision areas are defined in the coat area CZ. Therefore, in the embodiment according to the present invention, at least one judgment area is defined in the coat area CZ.

更に、これまで述べてきた本発明による実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値又は下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときには、ＰＭ除去処理が行われる。別の実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値及び下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときに、ＰＭ除去処理が行われる。   Further, in the embodiments according to the present invention described so far, when it is determined that the flow path resistance value of the upstream determination area RDu or the flow path resistance value of the downstream determination area RDd is larger than the allowable value, the PM removal process is performed. Is done. In another embodiment, the PM removal process is performed when it is determined that the flow path resistance value of the upstream determination area RDu and the flow path resistance value of the downstream determination area RDd are larger than the allowable values.

ところで、隔壁７２を通過する排気ガスについてのダルシーの法則は次式で表される。
｜Ｖ｜∝｜ｋ・ΔＰ｜
ここで、Ｖは隔壁７２を通過するガス流量、ｋは隔壁７２の透過率、ΔＰは隔壁７２の前後差圧ないし圧力損失をそれぞれ表している。 By the way, Darcy's law for the exhaust gas passing through the partition wall 72 is expressed by the following equation.
| V | ∝ | k · ΔP |
Here, V represents the gas flow rate passing through the partition wall 72, k represents the permeability of the partition wall 72, and ΔP represents the differential pressure across the partition wall 72 or the pressure loss.

透過率ｋは隔壁７２の透過のしやすさを表しており、隔壁７２上に捕集された粒子状物質の量が多くなるにつれて透過率ｋが小さくなる。そうすると、本発明は、コート領域ＣＺの透過率が許容率よりも低いか否かを判別し、コート領域ＣＺの透過率が許容率よりも低いと判別されたときにＰＭ除去処理を行なっている、とみることもできる。   The transmittance k represents the ease of transmission through the partition wall 72, and the transmittance k decreases as the amount of particulate matter collected on the partition wall 72 increases. Then, the present invention determines whether or not the transmittance of the coat region CZ is lower than the allowable rate, and performs PM removal processing when it is determined that the transmittance of the coat region CZ is lower than the allowable rate. You can also see.

１ 機関本体
２１ 排気管
２４ パティキュレートフィルタ
７１ｉ 排気ガス流入通路
７１ｏ 排気ガス流出通路
７２ 隔壁
７５ コート層
ＣＺ コート領域
ＮＣＺ 非コート領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 21 Exhaust pipe 24 Particulate filter 71i Exhaust gas inflow passage 71o Exhaust gas outflow passage 72 Bulkhead 75 Coat layer CZ Coat area NCZ Uncoated area

Claims (4)

機関排気通路内に配置された、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタであって、交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路と、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を互いに隔てる多孔性の隔壁とを備え、隔壁に、平均細孔径が隔壁基材の平均細孔径よりも小さいコート層により基材表面が覆われたコート領域と、コート領域の下流側において基材表面が前記コート層により覆われていない非コート領域とが区画され、非コート領域において排気ガス中に含まれるアッシュが隔壁を通過できるように隔壁の細孔径が設定されている、パティキュレートフィルタと、
コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、
コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去処理を行うＰＭ除去手段と、
を具備した、内燃機関の排気浄化装置。 A particulate filter disposed in the engine exhaust passage for collecting particulate matter contained in the exhaust gas, the exhaust gas inflow passage and the exhaust gas outflow passage arranged alternately, and the exhaust gas A porous partition wall that separates the inflow passage and the exhaust gas outflow passage from each other, and a coating region in which the surface of the substrate is covered with a coating layer having an average pore diameter smaller than the average pore diameter of the partition wall substrate; On the downstream side of the region, the substrate surface is partitioned from the non-coated region that is not covered with the coating layer, and the pore diameter of the partition is set so that the ash contained in the exhaust gas can pass through the partition in the non-coated region. The particulate filter,
A discriminating means for performing discriminating processing for discriminating whether or not the flow path resistance value of the coat region is larger than an allowable value;
PM removal means for performing PM removal processing for removing particulate matter from the particulate filter when it is determined that the flow path resistance value of the coat region is larger than the allowable value;
An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: コート領域内に少なくとも１つの判断区域があらかじめ画定されており、判別手段は、判断区域の流路抵抗値がそれぞれ許容値よりも大きいか否かを判断し、ＰＭ除去手段は、これら判断区域の流路抵抗値のうち少なくとも１つが許容値よりも大きいと判別されたときにＰＭ除去処理を行う、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。   At least one determination area is preliminarily defined in the coat area, and the determination means determines whether or not the flow resistance values of the determination areas are each greater than an allowable value, and the PM removal means The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein PM removal processing is performed when it is determined that at least one of the flow path resistance values is greater than an allowable value. 判別手段は、判断区域に捕集された粒子状物質の量をそれぞれ算出し、算出された粒子状物質の量が許容量よりも多いときに当該検出区域の流路抵抗値が許容値よりも大きいと判断する、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The discriminating means calculates the amount of particulate matter collected in the judgment area, respectively, and when the calculated amount of particulate matter is larger than the allowable amount, the flow resistance value of the detection area is less than the allowable value. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the exhaust gas purification device is determined to be large. 判別手段は、判断区域の前後差圧をそれぞれ検出し、検出された前後差圧が許容差圧よりも大きいときに当該検出区域の流路抵抗値が許容値よりも大きいと判断する、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The discriminating means detects the front-rear differential pressure in the determination area, and determines that the flow path resistance value in the detection area is larger than the allowable value when the detected front-rear differential pressure is larger than the allowable differential pressure. 2. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to 2.
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