JP2015004320A

JP2015004320A - Exhaust emission control device of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2015004320A
Application number: JP2013130399A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　和浩; Kazuhiro Ito; 和浩伊藤; 寛真西岡; Hiromasa Nishioka; 村田　宏樹; Hiroki Murata; 宏樹村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2015-01-08

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To supply a fuel additive to an engine or a particulate filter with good responsiveness.SOLUTION: In an exhaust emission control device of an internal combustion engine, a particulate filter 24 for collecting particulate materials included in an exhaust gas is disposed in an engine exhaust passage. A fuel is supplied to a fuel injection valve 3 for supplying the fuel to a combustion chamber 2 through a fuel supply passage FF. The exhaust emission control device includes an additive supply device 30 which supplies a fuel additive for promoting oxidation of the particulate materials. The additive supply device is connected with the fuel supply passage to add the fuel additive to the fuel.

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.

従来から、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た内燃機関の排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置では粒子状物質が大気中に放出されるのが抑制される。 2. Description of the Related Art Conventionally, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine is known in which a particulate filter for collecting particulate matter contained in exhaust gas is disposed in an engine exhaust passage. In this exhaust purification device, the release of particulate matter into the atmosphere is suppressed.

ところが、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量が多くなると、パティキュレートフィルタの圧力損失が大きくなってしまう。 However, when the amount of the particulate matter collected by the particulate filter increases, the pressure loss of the particulate filter increases.

そこで、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するために、粒子状物質の酸化を促進する燃料添加剤を燃料に添加する内燃機関の排気浄化装置が公知である（特許文献１参照）。この排気浄化装置では、燃料添加剤は燃料と共に燃焼室内に流入し、次いで粒子状物質と共にパティキュレートフィルタ上に捕集される。その結果、パティキュレートフィルタ上において粒子状物質の酸化が促進され、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質の量が減少される。このような燃料添加剤は燃料添加触媒（ＦＢＣ）とも称されている。 Therefore, an exhaust purification device for an internal combustion engine is known in which a fuel additive that promotes oxidation of particulate matter is added to the fuel in order to remove the particulate matter from the particulate filter (see Patent Document 1). In this exhaust purification device, the fuel additive flows into the combustion chamber together with the fuel, and is then collected on the particulate filter together with the particulate matter. As a result, the oxidation of particulate matter is promoted on the particulate filter, and the amount of particulate matter on the particulate filter is reduced. Such a fuel additive is also referred to as a fuel addition catalyst (FBC).

特許文献１では、機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を供給するための燃料供給路と、余剰の燃料を燃料噴射弁から燃料タンクに戻すための燃料戻し路とを備えており、燃料中の燃料添加剤の濃度を一定に維持するために、燃料戻し路に燃料添加剤が供給される。この場合、燃料添加剤はまず燃料タンク内に戻され、燃料タンク内の燃料と混合され、次いで燃料供給路により燃料噴射弁に供給され、燃料噴射弁から機関に供給される。 In Patent Document 1, a fuel injection valve for supplying fuel to an engine, a fuel supply passage for supplying fuel from the fuel tank to the fuel injection valve, and a fuel return for returning excess fuel from the fuel injection valve to the fuel tank The fuel additive is supplied to the fuel return path in order to maintain a constant concentration of the fuel additive in the fuel. In this case, the fuel additive is first returned into the fuel tank, mixed with the fuel in the fuel tank, then supplied to the fuel injection valve through the fuel supply path, and supplied from the fuel injection valve to the engine.

特開２０１０−５２６９５９号公報JP 2010-526959 A

しかしながら、燃料添加剤を燃料戻し路に供給すると、燃料添加剤が燃料に添加されてから機関又はパティキュレートフィルタに供給されるまでに長時間を要することになる。したがって、燃料添加剤を応答性よく機関又はパティキュレートフィルタに供給することができないおそれがある。 However, when the fuel additive is supplied to the fuel return path, it takes a long time until the fuel additive is supplied to the engine or the particulate filter after being added to the fuel. Therefore, there is a possibility that the fuel additive cannot be supplied to the engine or the particulate filter with good response.

本発明によれば、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た内燃機関の排気浄化装置において、機関に燃料を供給するための燃料噴射弁に燃料供給路を介して燃料が供給されるようになっており、粒子状物質の酸化を促進する燃料添加剤を供給する添加剤供給器を備え、該添加剤供給器を燃料供給路に連結して燃料添加剤を燃料に添加するようにした、内燃機関の排気浄化装置が提供される。 According to the present invention, in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a particulate filter for collecting particulate matter contained in exhaust gas is disposed in an engine exhaust passage, fuel injection for supplying fuel to the engine The fuel is supplied to the valve through a fuel supply path, and includes an additive supplier that supplies a fuel additive that promotes oxidation of the particulate matter, and the additive supplier is connected to the fuel supply path. An exhaust purification device for an internal combustion engine is provided which is connected to add a fuel additive to a fuel.

燃料添加剤を応答性よく機関に供給することができる。 The fuel additive can be supplied to the engine with high responsiveness.

内燃機関の全体図である。1 is an overall view of an internal combustion engine. 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. ＰＭ除去制御を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating PM removal control. 増大分ｑＰＭｉを示すマップである。It is a map which shows increase part qPMi. 減少分ｑＰＭｄを示すマップである。It is a map which shows decreasing part qPMd. 燃料添加剤の添加パターンの一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the addition pattern of a fuel additive. 図５Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁の概略拡大図である。FIG. 5B is a schematic enlarged view of the partition wall immediately before PM removal control in the example shown in FIG. 5A. 燃料添加剤の添加パターンの別の例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows another example of the addition pattern of a fuel additive. 図６Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁の概略拡大図である。FIG. 6B is a schematic enlarged view of the partition wall immediately before PM removal control in the example shown in FIG. 6A. 燃料添加剤の添加パターンの更に別の例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows another example of the addition pattern of a fuel additive. 図７Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁の概略拡大図である。FIG. 7B is a schematic enlarged view of a partition wall immediately before PM removal control in the example shown in FIG. 7A. 燃料添加剤の添加パターンの更に別の例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows another example of the addition pattern of a fuel additive. 粒子状物質堆積量ＱＰＭの算出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 calculation control of particulate matter deposition amount QPM. ＰＭ除去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 PM removal control. 添加剤添加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 additive addition control. 添加剤添加器の別の実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example of an additive adder. 添加剤添加器の更に別の実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example of an additive adder. 図１３に示される実施例において添加剤容器内の燃料添加剤量が少ない場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the amount of fuel additives in an additive container is small in the Example shown by FIG. 添加剤添加器の更に別の実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example of an additive adder.

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内には吸気ダクト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 disposed in the intake duct 6, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing in the intake duct 6 is disposed in 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内には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。 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 in the EGR passage 12.

一方、各燃料噴射弁３は燃料枝管１５を介してコモンレール１６に連結され、コモンレール１６は燃料供給管１７を介して燃料タンク１８に連結される。燃料供給管１７内には電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１８が配置される。燃料供給管１７、コモンレール１６、及び燃料枝管１５を燃料供給路ＦＦと称すると、燃料タンク１８内の燃料は燃料供給路ＦＦ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、内燃機関はリーン空燃比のもとで燃焼が行われる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。また、この場合の燃料噴射弁３は吸気通路内又は燃焼室２内に配置される。 On the other hand, each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 16 via a fuel branch pipe 15, and the common rail 16 is connected to a fuel tank 18 via a fuel supply pipe 17. An electronically controlled variable discharge pump 18 is disposed in the fuel supply pipe 17. When the fuel supply pipe 17, the common rail 16, and the fuel branch pipe 15 are referred to as a fuel supply path FF, the fuel in the fuel tank 18 is supplied to the fuel injection valve 3 via the fuel supply path FF. 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 which combustion is performed under a lean air-fuel ratio. In this case, the fuel is composed of gasoline. In this case, the fuel injection valve 3 is arranged in the intake passage or in the combustion chamber 2.

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。別の実施例では、排気管２１内に酸化機能を有する触媒が配置される。 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. In another embodiment, a catalyst having an oxidation function is disposed in the exhaust pipe 21.

更に、燃料に燃料添加剤を供給する添加剤供給器３０が設けられる。添加剤供給器３０は燃料添加剤を収容した添加剤容器３１を備えており、添加剤容器３１は添加剤供給路３２を介して燃料供給路ＦＦに連結される。図１に示される例では、添加剤供給路３２は燃料ポンプ１９下流の燃料供給管１７に連結される。添加剤供給路３２内には添加剤ポンプ３３が配置され、添加剤ポンプ３３によって添加剤容器３１内の燃料添加剤が燃料供給管１７内に供給される。また、添加剤供給路３２内には燃料に添加される燃料添加剤の量を制御する添加剤制御弁３４が配置される。更に、添加剤容器３１には添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないことを検出する添加剤量センサ３５が取り付けられる。添加剤量センサ３５によって添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないことが検出されると、警報を発する警報器３６が作動される。 Furthermore, an additive supplier 30 is provided for supplying the fuel additive to the fuel. The additive supply device 30 includes an additive container 31 containing a fuel additive, and the additive container 31 is connected to a fuel supply path FF via an additive supply path 32. In the example shown in FIG. 1, the additive supply path 32 is connected to the fuel supply pipe 17 downstream of the fuel pump 19. An additive pump 33 is disposed in the additive supply path 32, and the fuel additive in the additive container 31 is supplied into the fuel supply pipe 17 by the additive pump 33. An additive control valve 34 that controls the amount of fuel additive added to the fuel is disposed in the additive supply path 32. Further, an additive amount sensor 35 for detecting that the amount of fuel additive in the additive container 31 is less than the allowable lower limit amount is attached to the additive container 31. When it is detected by the additive amount sensor 35 that the amount of fuel additive in the additive container 31 is less than the allowable lower limit amount, an alarm device 36 for generating an alarm is activated.

電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータから構成され、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６を具備する。エアフローメータ８及び添加剤量センサ３５の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、アクセルペダル４９にはアクセルペダル４９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５０が接続され、負荷センサ５０の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。更に入力ポート４５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５１が接続される。ＣＰＵ４４ではクランク角センサ５１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４６は対応する駆動回路４８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１９、添加剤ポンプ３３、添加剤制御弁３４、及び警報器３６に接続される。 The electronic control unit 40 comprises a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 41. A ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45 and an output port. 46. Output signals from the air flow meter 8 and the additive amount sensor 35 are input to the input port 45 via the corresponding AD converters 47, respectively. The accelerator pedal 49 is connected to a load sensor 50 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 49, and the output voltage of the load sensor 50 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. Is done. Further, a crank angle sensor 51 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 ° is connected to the input port 45. The CPU 44 calculates the engine speed Ne based on the output pulse from the crank angle sensor 51. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 3, the throttle valve 10 drive device, the EGR control valve 13, the fuel pump 19, the additive pump 33, the additive control valve 34, and the alarm device 36 via the corresponding drive circuit 48. Connected.

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.

隔壁７２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。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。このように隔壁７２は排気ガス流入通路７１ｉの内周面を構成する。 The partition wall 72 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, zirconium phosphate. 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. Thus, the partition 72 constitutes the inner peripheral surface of the exhaust gas inflow passage 71i.

隔壁７２の両側面及び細孔内表面には排気浄化触媒が担持される。この排気浄化触媒は図１に示される実施例では酸化機能を有する触媒から構成される。酸化機能を有する触媒は白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄのような貴金属から構成される。別の実施例では、酸化機能を有する触媒はセリウムＣｅ、プラセオジムＰｒ、ネオジムＮｄ、ランタンＬａのような卑金属を含む複合酸化物から構成される。更に別の実施例では、触媒はこれら貴金属及び複合酸化物の組み合わせから構成される。 An exhaust purification catalyst is supported on both side surfaces of the partition wall 72 and the inner surface of the pore. In the embodiment shown in FIG. 1, this exhaust purification catalyst is composed of a catalyst having an oxidation function. The catalyst having an oxidation function is composed of a noble metal such as platinum Pt, rhodium Rh, or palladium Pd. In another embodiment, the catalyst having an oxidation function is composed of a complex oxide containing a base metal such as cerium Ce, praseodymium Pr, neodymium Nd, and lanthanum La. In yet another embodiment, the catalyst is composed of a combination of these noble metals and composite oxides.

一方、燃料添加剤は粒子状物質の酸化を促進するものであり、セリウムＣｅ、鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ、銅Ｃｕなどの化合物から選ばれた少なくとも１つから形成される。また、燃料添加剤は、水溶液、有機溶液、有機コロイド分散体の形で燃料内に添加される。 On the other hand, the fuel additive promotes oxidation of the particulate matter, and is formed from at least one selected from compounds such as cerium Ce, iron Fe, manganese Mn, and copper Cu. The fuel additive is added to the fuel in the form of an aqueous solution, an organic solution, or an organic colloidal dispersion.

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ている。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。燃焼室２では通常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、パティキュレートフィルタ２４には酸化機能を有する触媒が担持されている。その結果、パティキュレートフィルタ２４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、パティキュレートフィルタ２４上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。 Now, the exhaust gas contains particulate matter mainly formed from solid carbon. This particulate matter is collected on the particulate filter 24. In the combustion chamber 2, combustion is usually performed under an excess of oxygen. Therefore, unless the fuel is secondarily supplied from the fuel injection valve 3, the particulate filter 24 is in an oxidizing atmosphere. Further, the particulate filter 24 carries a catalyst having an oxidation function. As a result, the particulate matter collected by the particulate filter 24 is sequentially oxidized. However, when the amount of particulate matter collected per unit time is larger than the amount of particulate matter oxidized per unit time, the amount of particulate matter collected on the particulate filter 24 is reduced. It increases with the passage of engine operating time.

そこで本発明による実施例では、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除去制御が繰り返し行われる。その結果、パティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質が除去され、パティキュレートフィルタ２４の圧力損失が低減される。 Therefore, in the embodiment according to the present invention, the PM removal control for removing the particulate matter from the particulate filter 24 is repeatedly performed. As a result, the particulate matter on the particulate filter 24 is removed, and the pressure loss of the particulate filter 24 is reduced.

図１に示される実施例では、ＰＭ除去制御は、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ながら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保持する昇温制御から構成される。昇温制御を実行するために、一実施例では、燃料噴射弁３から燃焼用燃料とは別に追加の燃料が圧縮行程又は排気行程に噴射され、この追加の燃料が燃焼室２、排気通路、又はパティキュレートフィルタ２４で燃焼される。別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４上流の排気通路内に配置された燃料添加弁から追加の燃料が添加され、この追加の燃料が排気通路又はパティキュレートフィルタ２４で燃焼される。ＰＭ除去温度は例えば６００℃から６５０℃までに設定される。 In the embodiment shown in FIG. 1, the PM removal control is performed by increasing the temperature of the particulate filter 24 up 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 temperature control. In order to execute the temperature raising control, in one embodiment, additional fuel is injected from the fuel injection valve 3 into the compression stroke or the exhaust stroke separately from the combustion fuel, and this additional fuel is injected into the combustion chamber 2, the exhaust passage, Or, it is burned by the particulate filter 24. In another embodiment, additional fuel is added from a fuel addition valve located in the exhaust passage upstream of the particulate filter 24 and this additional fuel is combusted in the exhaust passage or particulate filter 24. The PM removal temperature is set to, for example, 600 ° C. to 650 ° C.

すなわち、図３に示されるように、時間ｔａ１において、パティキュレートフィルタ２４上に捕集された粒子状物質の量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵになると、ＰＭ除去制御が開始される。粒子状物質捕集量ＱＰＭが減少する。次いで、時間ｔａ２において、粒子状物質捕集量ＱＰＭが下限量、例えばゼロになるとＰＭ除去制御が終了される。粒子状物質捕集量ＱＰＭが再び上限量ＱＰＭＵになると、ＰＭ除去制御が開始される。このように、ＰＭ除去制御が繰り返し行われる。 That is, as shown in FIG. 3, when the amount QPM of the particulate matter collected on the particulate filter 24 reaches the upper limit amount QPMU at time ta1, PM removal control is started. The amount of particulate matter collected QPM decreases. Next, at time ta2, when the particulate matter collection amount QPM becomes a lower limit amount, for example, zero, the PM removal control is terminated. When the particulate matter trapping amount QPM reaches the upper limit amount QPMU again, PM removal control is started. In this way, PM removal control is repeatedly performed.

粒子状物質捕集量ＱＰＭは、一実施例では、単位時間当たりの増大分ｑＰＭｉと単位時間当たりの減少分ｑＰＭｄとを機関運転状態に基づきそれぞれ求め、増大分ｑＰＭｉ及び減少分ｑＰＭｄの合計を積算して得られるカウンタ値により表される（ＱＰＭ＝ＱＰＭ＋ｑＰＭｉ−ｑＰＭｄ）。増大分ｑＰＭｉは図４Ａに示されるように燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数Ｎｅの関数としてマップの形であらかじめＲＯＭ４２（図１）に記憶されている。燃料噴射量ＱＦは機関負荷を表している。一方、減少分ｑＰＭｄは図４Ｂに示されるように吸入空気量Ｇａ及びパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの関数としてマップの形であらかじめＲＯＭ３２に記憶されている。吸入空気量Ｇａはパティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガス又は酸素の流量を表している。 In one embodiment, the amount of particulate matter trapped QPM is determined based on the engine operating state for an increase qPMi per unit time and a decrease qPMd per unit time, and the total of the increase qPMi and the decrease qPMd is integrated. (QPM = QPM + qPMi−qPMd). As shown in FIG. 4A, the increase qPMi is stored in advance in the ROM 42 (FIG. 1) in the form of a map as a function of the fuel injection amount QF and the engine speed Ne. The fuel injection amount QF represents the engine load. On the other hand, the decrease qPMd is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the intake air amount Ga and the temperature TF of the particulate filter 24 as shown in FIG. 4B. The intake air amount Ga represents the flow rate of exhaust gas or oxygen flowing into the particulate filter 24.

別の実施例では、ＰＭ除去制御は、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増大制御から構成される。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除去制御は、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制御から構成される。 In another embodiment, the PM removal control includes NOx increase control for increasing the amount of NOx in the exhaust gas flowing into the particulate filter 24 in order to oxidize and remove particulate matter by NOx. In order to increase the amount of NOx, for example, the amount of EGR gas is decreased. In still another embodiment, the PM removal control is configured to supply 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 control.

また、別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４の前後差圧が差圧センサにより検出される。粒子状物質捕集量はこの前後差圧によって表される。 In another embodiment, the differential pressure across the particulate filter 24 is detected by a differential pressure sensor. The amount of particulate matter trapped is represented by this differential pressure before and after.

上述したように、本発明による実施例では、燃料に燃料添加剤を添加する添加剤供給器３０が設けられる。燃料添加剤が燃料に添加されると、燃料添加剤は燃料と共に燃焼室２内に流入し、次いで粒子状物質と共にパティキュレートフィルタ２４上に捕集される。燃料添加剤は粒子状物質の酸化を促進する性質を有しており、したがってパティキュレートフィルタ２４において粒子状物質の酸化が促進される。その結果、ＰＭ除去制御が行われる頻度を低くすることができる。あるいは、ＰＭ除去制御として昇温制御が行われる場合にはＰＭ除去温度を低く設定することができる。 As described above, in the embodiment according to the present invention, the additive supply device 30 for adding the fuel additive to the fuel is provided. When the fuel additive is added to the fuel, the fuel additive flows into the combustion chamber 2 together with the fuel, and is then collected on the particulate filter 24 together with the particulate matter. The fuel additive has a property of promoting the oxidation of the particulate matter, and therefore, the particulate filter 24 promotes the oxidation of the particulate matter. As a result, the frequency with which PM removal control is performed can be reduced. Alternatively, when the temperature raising control is performed as the PM removal control, the PM removal temperature can be set low.

また、本発明による実施例では、添加剤供給器３０が燃料供給路ＦＦに連結されるので、機関ないしパティキュレートフィルタ２４に供給される燃料添加剤の量を応答性よく変更することができる。特に図１に示される実施例では、添加剤供給器３０が燃料ポンプ１９下流の燃料供給路ＦＦに連結されるので、燃料添加剤の添加応答性が更に向上される。 Further, in the embodiment according to the present invention, since the additive supply device 30 is connected to the fuel supply path FF, the amount of the fuel additive supplied to the engine or the particulate filter 24 can be changed with good responsiveness. In particular, in the embodiment shown in FIG. 1, the additive supply device 30 is connected to the fuel supply path FF downstream of the fuel pump 19, so that the fuel additive addition response is further improved.

図５Ａは燃料添加剤の添加パターンの一例を示している。
図５Ａに示される例では、通常は燃料添加剤の供給が停止される。次いで、時間ｔｂ１においてパティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＸになると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｂ２において粒子状物質量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵになると、燃料添加剤の添加が停止され、ＰＭ除去制御が開始される。 FIG. 5A shows an example of a fuel additive addition pattern.
In the example shown in FIG. 5A, the supply of the fuel additive is normally stopped. Next, when the particulate matter trapping amount QPM on the particulate filter 24 reaches a predetermined set amount QPMX at time tb1, addition of the fuel additive is started. Next, when the particulate matter amount QPM reaches the upper limit amount QPMU at time tb2, the addition of the fuel additive is stopped and PM removal control is started.

図５Ｂは、図５Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁７２を模式的に示している。図５Ｂからわかるように、隔壁７２表面上にはまず、粒子状物質８０が多く燃料添加剤８１が少ない層ＬＡＬが形成され、この層ＬＡＬの上に粒子状物質８０が少なく燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨが形成される。この状態でＰＭ除去制御である昇温制御が行われると、高温の排気ガスがまず燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨに接触する。その結果、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨ周りの粒子状物質８０が良好に酸化除去され、粒子状物質の酸化除去が確実に開始される。 FIG. 5B schematically shows the partition wall 72 immediately before the PM removal control in the example shown in FIG. 5A. As can be seen from FIG. 5B, first, a layer LAL having a large amount of particulate matter 80 and a small amount of fuel additive 81 is formed on the surface of the partition wall 72. Many layers LAH are formed. In this state, when temperature increase control that is PM removal control is performed, high-temperature exhaust gas first comes into contact with the layer LAH rich in the fuel additive 81. As a result, the particulate matter 80 around the layer LAH containing a large amount of the fuel additive 81 is satisfactorily oxidized and removed, and the particulate matter is reliably started to be removed by oxidation.

図６Ａは燃料添加剤の添加パターンの別の例を示している。
図６Ａに示される例でも、通常は燃料添加剤の供給が停止される。次いで、時間ｔｃ１において粒子状物質捕集量ＱＰＭがゼロになると、すなわちＰＭ除去制御が停止されると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｃ２において粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＹになると、燃料添加剤の添加が停止される。 FIG. 6A shows another example of the fuel additive addition pattern.
Also in the example shown in FIG. 6A, the supply of the fuel additive is normally stopped. Next, when the particulate matter trapping amount QPM becomes zero at time tc1, that is, when the PM removal control is stopped, the addition of the fuel additive is started. Next, when the particulate matter collection amount QPM reaches a predetermined set amount QPMY at time tc2, the addition of the fuel additive is stopped.

図６Ｂは、図６Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁７２を模式的に示している。図６Ｂからわかるように、隔壁７２表面上にはまず、粒子状物質８０が少なく燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨが形成され、この層ＬＡＨの上に粒子状物質８０が多く燃料添加剤８１が少ない層ＬＡＬが形成される。この状態でＰＭ除去制御である昇温制御が行われると、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨ周りの粒子状物質８０が良好に酸化除去される。その結果、不十分に酸化により隔壁７２上に残存する粒子状物質の量を低減することができる。 FIG. 6B schematically shows the partition 72 immediately before PM removal control in the example shown in FIG. 6A. As can be seen from FIG. 6B, first, a layer LAH having a small amount of particulate matter 80 and a large amount of fuel additive 81 is formed on the surface of the partition wall 72, and a large amount of particulate matter 80 is present on the layer LAH. Fewer layers LAL are formed. In this state, when temperature increase control that is PM removal control is performed, the particulate matter 80 around the layer LAH with a large amount of the fuel additive 81 is satisfactorily oxidized and removed. As a result, the amount of particulate matter remaining on the partition wall 72 due to insufficient oxidation can be reduced.

図７Ａは燃料添加剤の添加パターンの更に別の例を示している。
図７Ａに示される例でも、通常は燃料添加剤の供給が停止される。次いで、時間ｔｄ１において粒子状物質捕集量ＱＰＭがゼロになると、すなわちＰＭ除去制御が停止されると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｄ２において粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＹになると、燃料添加剤の添加が停止される。次いで、時間ｔｄ３において粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＺになると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｄ４において粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＷになると、燃料添加剤の添加が停止される。次いで、時間ｔｄ５においてパティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＸになると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｄ６において粒子状物質量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵになると、燃料添加剤の添加が停止され、ＰＭ除去制御が開始される。 FIG. 7A shows still another example of the fuel additive addition pattern.
Also in the example shown in FIG. 7A, the supply of the fuel additive is normally stopped. Next, when the particulate matter trapping amount QPM becomes zero at time td1, that is, when the PM removal control is stopped, the addition of the fuel additive is started. Next, when the particulate matter collection amount QPM reaches a predetermined set amount QPMY at time td2, the addition of the fuel additive is stopped. Next, when the particulate matter collection amount QPM reaches a predetermined set amount QPMZ at time td3, the addition of the fuel additive is started. Next, when the particulate matter collection amount QPM reaches a predetermined set amount QPMW at time td4, the addition of the fuel additive is stopped. Next, when the particulate matter collection amount QPM on the particulate filter 24 reaches a predetermined set amount QPMX at time td5, the addition of the fuel additive is started. Next, when the particulate matter amount QPM reaches the upper limit amount QPMU at time td6, the addition of the fuel additive is stopped and PM removal control is started.

図７Ｂは、図７Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁７２を模式的に示している。図７Ｂからわかるように、隔壁７２表面上にはまず、粒子状物質８０が少なく燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨが形成され、この層ＬＡＨの上に粒子状物質８０が多く燃料添加剤８１が少ない層ＬＡＬが形成される。更に、この層ＬＡＬの上に、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨ、燃料添加剤８１が少ない層ＬＡＬ、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨが順次形成される。この状態でＰＭ除去制御である昇温制御が行われると、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨ周りの粒子状物質８０が良好に酸化除去される。その結果、粒子状物質を確実に酸化除去することができる。 FIG. 7B schematically shows the partition wall 72 immediately before PM removal control in the example shown in FIG. 7A. As can be seen from FIG. 7B, on the surface of the partition wall 72, first, a layer LAH having a small amount of particulate matter 80 and a large amount of fuel additive 81 is formed, and on this layer LAH there is a lot of particulate matter 80 and the fuel additive 81 is present. Fewer layers LAL are formed. Further, on this layer LAL, a layer LAH with a large amount of fuel additive 81, a layer LAL with a small amount of fuel additive 81, and a layer LAH with a large amount of fuel additive 81 are sequentially formed. In this state, when temperature increase control that is PM removal control is performed, the particulate matter 80 around the layer LAH with a large amount of the fuel additive 81 is satisfactorily oxidized and removed. As a result, the particulate matter can be reliably removed by oxidation.

このように図５Ａ、図６Ａ、及び図７Ａに示される例では、燃料に添加される燃料添加剤の量が変更される。具体的には、燃料に添加される燃料添加剤の量を一時的に増量する添加剤増量制御が行われる。 As described above, in the example shown in FIGS. 5A, 6A, and 7A, the amount of the fuel additive added to the fuel is changed. Specifically, additive increase control is performed to temporarily increase the amount of fuel additive added to the fuel.

この場合、図５Ａに示される例では、粒子状物質捕集量ＱＰＭが設定量ＱＰＭＸになると添加剤増量制御が開始され、粒子状物質捕集量ＱＰＭがゼロになると添加剤増量制御が終了される。図６Ａに示される例では、粒子状物質捕集量ＱＰＭがゼロになると添加剤増量制御が開始され、粒子状物質捕集量ＱＰＭが設定量ＱＰＭＸになると添加剤増量制御が終了される。図７Ａに示される例では、粒子状物質捕集量ＱＰＭがそれぞれゼロ、設定量ＱＰＭＺ、設定量ＱＰＭＸになると添加剤増量制御が開始され、粒子状物質捕集量ＱＰＭがそれぞれ設定量ＱＰＭＹ、設定量ＱＰＭＷ、ゼロになると添加剤増量制御が終了される。したがって、粒子状物質捕集量ＱＰＭに基づいて添加剤増量制御が開始又は停止されるということになる。 In this case, in the example shown in FIG. 5A, the additive increase control is started when the particulate matter trapping amount QPM reaches the set amount QPMX, and the additive increase control is ended when the particulate matter trapping amount QPM becomes zero. The In the example shown in FIG. 6A, the additive increase control is started when the particulate matter collection amount QPM becomes zero, and the additive increase control is ended when the particulate matter collection amount QPM becomes the set amount QPMX. In the example shown in FIG. 7A, when the particulate matter collection amount QPM reaches zero, the set amount QPMZ, and the set amount QPMX, the additive increase control is started, and the particulate matter collection amount QPM is set to the set amount QPMY, respectively. When the amount QPMW becomes zero, the additive increase control is terminated. Therefore, additive increase control is started or stopped based on the particulate matter collection amount QPM.

別の見方をすると、図５Ａに示される例では、添加剤増量制御に引き続いてＰＭ除去制御が行われるということになる。また、図６Ａに示される例では、ＰＭ除去制御に引き続いて添加剤増量制御が行われる。図７Ａに示される例では、ＰＭ除去制御に引き続いて添加剤増量制御が行われ、別の添加剤増量制御に引き続いてＰＭ除去制御が行われる。 From another viewpoint, in the example shown in FIG. 5A, PM removal control is performed following the additive increase control. In the example shown in FIG. 6A, the additive increase control is performed following the PM removal control. In the example shown in FIG. 7A, additive increase control is performed following PM removal control, and PM removal control is performed following another additive increase control.

図８は添加剤増量制御の別の例を示している。図８に示される例では、通常時には燃料に燃料添加剤がベース量ＱＡＭだけ添加される。次いで、粒子状物質捕集量ＱＰＭが設定量ＱＰＭＸになると燃料に添加される燃料添加剤の量がＱＡＭまで増大される。次いで、粒子状物質捕集量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵになると添加剤増量制御が終了される。 FIG. 8 shows another example of additive increase control. In the example shown in FIG. 8, the fuel additive is added to the fuel by the base amount QAM at normal times. Next, when the particulate matter collection amount QPM reaches the set amount QPMX, the amount of the fuel additive added to the fuel is increased to QAM. Next, when the particulate matter collection amount QPM reaches the upper limit amount QPMU, the additive increase control is terminated.

このように添加剤増量制御を行うと、燃料添加剤を多量に含む層を形成することができ、粒子状物質の酸化促進を少量の燃料添加剤でもって確実に行うことができる。すなわち、燃料添加剤を燃料に一様に供給すると、粒子状物質中における燃料添加剤の濃度が低くなり、燃料添加剤が効果的に作用しないおそれがある。あるいは、燃料添加剤を燃料中に高濃度でもって一様に供給すると、多量の燃料添加剤が必要になってしまう。 When the additive increase control is performed as described above, a layer containing a large amount of the fuel additive can be formed, and the oxidation of the particulate matter can be reliably performed with a small amount of the fuel additive. That is, when the fuel additive is uniformly supplied to the fuel, the concentration of the fuel additive in the particulate matter becomes low, and the fuel additive may not work effectively. Alternatively, if the fuel additive is uniformly supplied at a high concentration in the fuel, a large amount of fuel additive is required.

図９は上述した粒子状物質堆積量ＱＰＭの算出制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図９を参照すると、ステップ１００では増大分ｑＰＭｉが図４Ａのマップから算出される。続くステップ１０１では減少分ｑＰＭｄが図４Ｂのマップから算出される。続くステップ１０２では粒子状物質堆積量ＱＰＭが算出される（ＱＰＭ＝ＱＰＭ＋ｑＰＭｉ−ｑＰＭｄ）。 FIG. 9 shows a routine for executing the calculation control of the particulate matter accumulation amount QPM described above. This routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 9, in step 100, an increase qPMi is calculated from the map of FIG. 4A. In the following step 101, the decrease qPMd is calculated from the map of FIG. 4B. In the following step 102, the particulate matter deposition amount QPM is calculated (QPM = QPM + qPMi−qPMd).

図１０は上述したＰＭ除去制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎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１２０ではＰＭ除去制御が行われているか否かが判別される。ＰＭ除去制御が行われていないときには次いでステップ１２１に進み、粒子状物質捕集量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵよりも多いか否かが判別される。ＱＰＭ≦ＱＰＭＵのときには処理サイクルを終了する。したがって、ＰＭ除去制御は行われない。これに対し、ＱＰＭ＞ＱＰＭＵのときにはステップ１２１からステップ１２２に進み、ＰＭ除去制御が開始される。 FIG. 10 shows a routine for executing the PM removal control described above. This routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 10, in step 120, it is determined whether PM removal control is being performed. When the PM removal control is not being performed, the routine proceeds to step 121 where it is determined whether or not the particulate matter collection amount QPM is larger than the upper limit amount QPMU. When QPM ≦ QPMU, the processing cycle is terminated. Therefore, PM removal control is not performed. On the other hand, when QPM> QPMU, the routine proceeds from step 121 to step 122, where PM removal control is started.

ＰＭ除去制御が行われているときにはステップ１２０からステップ１２３に進み、粒子状物質捕集量ＱＰＭが下限量、すなわちゼロ以下であるか否かが判別される。ＱＰＭ＞０のときには処理サイクルを終了する。したがって、ＰＭ除去制御が継続される。これに対し、ＱＰＭ≦０のときにはステップ１２３からステップ１２４に進み、ＰＭ除去制御が終了される。 When PM removal control is being performed, the routine proceeds from step 120 to step 123, where it is determined whether or not the particulate matter trapping amount QPM is the lower limit amount, that is, zero or less. When QPM> 0, the processing cycle is terminated. Therefore, PM removal control is continued. On the other hand, when QPM ≦ 0, the routine proceeds from step 123 to step 124, where PM removal control is terminated.

図１１は上述した添加剤添加制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図１１を参照すると、ステップ１４０では添加剤増量制御が行われているか否かが判別される。添加剤増量制御が行われていないときには次いでステップ１４１に進み、添加剤増量制御を開始すべきか否かが判別される。図５Ａに示される例では粒子状物質捕集量ＱＰＭが設定量ＱＰＭＸ以上のときに添加剤増量制御を開始すべきと判断される。添加剤増量制御を開始すべきと判断されないときには処理サイクルを終了する。したがって、添加剤増量制御は行われない。これに対し、添加剤増量制御を開始すべきと判断されたときにはステップ１４１からステップ１４２に進み、添加剤増量制御が開始される。 FIG. 11 shows a routine for executing the additive addition control described above. This routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 11, in step 140, it is determined whether or not additive increase control is being performed. When the additive increase control is not being performed, the routine proceeds to step 141 where it is determined whether or not the additive increase control should be started. In the example shown in FIG. 5A, it is determined that the additive increase control should be started when the particulate matter collection amount QPM is equal to or greater than the set amount QPMX. When it is not determined that the additive increase control should be started, the processing cycle is terminated. Therefore, additive increase control is not performed. On the other hand, when it is determined that the additive increase control should be started, the routine proceeds from step 141 to step 142, where the additive increase control is started.

添加剤増量制御が行われているときにはステップ１４０からステップ１４３に進み、添加剤増量制御を終了すべきか否かが判別される。図５Ａに示される例では粒子状物質捕集量ＱＰＭが下限量以下のときに添加剤増量制御を終了すべきと判断される。添加剤増量制御を終了すべきと判断されないときには処理サイクルを終了する。したがって、添加剤増量制御が継続される。添加剤増量制御を終了すべきと判断されたときにはステップ１４３からステップ１４４に進み、添加剤増量制御が終了される。なお、電子制御ユニット３０は排気浄化制御を行うようにプログラムされている。すなわち、電子制御ユニット３０は粒子状物質捕集量の算出制御、ＰＭ除去制御、及び添加剤添加制御を行うようにプログラムされている。 When the additive increase control is being performed, the routine proceeds from step 140 to step 143, where it is determined whether or not the additive increase control should be terminated. In the example shown in FIG. 5A, it is determined that the additive increase control should be terminated when the particulate matter collection amount QPM is equal to or less than the lower limit amount. When it is not determined that the additive increase control should be terminated, the processing cycle is terminated. Therefore, additive increase control is continued. When it is determined that the additive increase control should be terminated, the routine proceeds from step 143 to step 144, where the additive increase control is terminated. The electronic control unit 30 is programmed to perform exhaust purification control. That is, the electronic control unit 30 is programmed to perform calculation control of particulate matter collection amount, PM removal control, and additive addition control.

図１２は本発明による別の実施例を示している。図１２に示される実施例では、添加剤供給器３０が燃料ポンプ１９上流の燃料供給路ＦＦに連結される。その結果、燃料添加剤の添加応用性を高く維持しながら、添加剤ポンプ３３の吐出圧を低くすることができる。 FIG. 12 shows another embodiment according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 12, the additive supplier 30 is connected to the fuel supply path FF upstream of the fuel pump 19. As a result, it is possible to reduce the discharge pressure of the additive pump 33 while maintaining high application applicability of the fuel additive.

図１３は本発明による更に別の実施例を示している。図１３に示される実施例では、燃料供給路ＦＦに絞り８５が形成されており、添加剤供給器３０の添加剤供給路３２が絞り８５に連結される。その結果、ベンチュリ効果により添加剤を燃料に供給することができ、したがって添加剤ポンプを省略できる。また、添加剤制御弁３３が開弁しているときには添加剤供給路３２及び添加剤容器３１の容積によって、添加剤制御弁３３が閉弁しているときには添加剤制御弁３３下流の添加剤供給路３２の容積によって、燃料供給路ＦＦ内に生ずる燃料圧脈動を抑制することができる。 FIG. 13 shows a further embodiment according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 13, a throttle 85 is formed in the fuel supply path FF, and the additive supply path 32 of the additive supplier 30 is connected to the throttle 85. As a result, the additive can be supplied to the fuel by the venturi effect, and therefore the additive pump can be omitted. Further, when the additive control valve 33 is open, the additive supply path 32 and the volume of the additive container 31 cause the additive supply downstream of the additive control valve 33 when the additive control valve 33 is closed. Due to the volume of the passage 32, fuel pressure pulsation generated in the fuel supply passage FF can be suppressed.

また、図１３に示される実施例では、添加剤容器３１が可撓性を有する袋から形成される。その結果、添加剤容器３１に外力が作用した場合に添加剤容器が変形するので、添加剤容器３１が破損するのが抑制される。別の実施例では、変形不能なハウジング内に添加剤容器３１が収納される。 Moreover, in the Example shown by FIG. 13, the additive container 31 is formed from the bag which has flexibility. As a result, when an external force is applied to the additive container 31, the additive container is deformed, so that the additive container 31 is prevented from being damaged. In another embodiment, the additive container 31 is housed in a non-deformable housing.

また、添加剤容器３１が可撓性を有しているので、添加剤容器３１の形状が添加剤容器３１内の燃料添加剤量に応じて変形する。したがって、添加剤容器３１の形状を検出することによって、添加剤容器３１内の燃料添加剤量を知ることができる。 Further, since the additive container 31 has flexibility, the shape of the additive container 31 is deformed according to the amount of fuel additive in the additive container 31. Therefore, by detecting the shape of the additive container 31, the amount of fuel additive in the additive container 31 can be known.

図１３に示される実施例では、添加剤量センサ３５は添加剤容器３１の形状を検出し、添加剤容器３１の形状に基づいて、添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないか否かを判断する。すなわち、添加剤量センサ３５は添加剤容器３１に取り付けられた一対の測定子３５ａ，３５ａを有する。これら測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離が限界値よりも大きいときには添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも多いと判断され、測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離が限界値よりも小さいときには添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないと判断される。図１３は添加剤容器３１内の燃料添加剤量が多くしたがって測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離が大きい場合を示している。図１４は添加剤容器３１内の燃料添加剤量が少なくしたがって測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離が小さい場合を示している。なお、測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離は例えば電磁的又は光学的に検出される。 In the embodiment shown in FIG. 13, the additive amount sensor 35 detects the shape of the additive container 31, and based on the shape of the additive container 31, the amount of fuel additive in the additive container 31 is less than the allowable lower limit amount. It is judged whether there are few. That is, the additive amount sensor 35 includes a pair of measuring elements 35 a and 35 a attached to the additive container 31. When the distance between the measuring elements 35a and 35a is larger than the limit value, it is determined that the amount of the fuel additive in the additive container 31 is larger than the allowable lower limit amount, and the distance between the measuring elements 35a and 35a is the limit value. When the value is smaller than that, it is determined that the amount of fuel additive in the additive container 31 is smaller than the allowable lower limit amount. FIG. 13 shows a case where the amount of the fuel additive in the additive container 31 is large and therefore the distance between the measuring elements 35a, 35a is large. FIG. 14 shows a case where the amount of the fuel additive in the additive container 31 is small and therefore the distance between the measuring elements 35a and 35a is small. The distance between the measuring elements 35a and 35a is detected, for example, electromagnetically or optically.

図１５は本発明による更に別の実施例を示している。図１５に示される実施例では、添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４よりも上流の添加剤供給路３２から、三方弁９０を介して、分岐路９１が分岐される。分岐路９１は、燃料供給路ＦＦに設けられている絞り９２に連結される。したがって、三方弁９０は添加剤タンク３１を、一方では添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４を介して燃料供給路ＦＦに連結し、他方では分岐路９１を介して燃料供給路ＦＦに連結する。 FIG. 15 shows still another embodiment according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 15, the branch path 91 is branched from the additive supply path 32 upstream of the additive pump 33 and the additive control valve 34 via the three-way valve 90. The branch path 91 is connected to a throttle 92 provided in the fuel supply path FF. Therefore, the three-way valve 90 connects the additive tank 31 to the fuel supply path FF on the one hand via the additive pump 33 and the additive control valve 34, and connects to the fuel supply path FF on the other hand via the branch path 91. .

添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４が故障していないと判断されたときには、添加剤タンク３１は三方弁９０により添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４を介して燃料供給路ＦＦに連結される。これに対し、添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４の一方又は両方が故障していると判断されたときには、添加剤タンク３１は三方弁９０により分岐路９１を介して燃料供給路ＦＦに連結される。その結果、例えば添加剤ポンプ３３が燃料添加剤を吐出しない場合や、添加剤制御弁３４が開弁状態もしくは閉弁状態に保持される場合であっても、燃料への燃料添加剤の添加を継続することができる。なお、別の実施例では、分岐路９１内に別の添加剤制御弁が配置される。更に別の実施例では、燃料供給路ＦＦ内に絞り９２が設けられず、分岐路９１内に別の添加剤ポンプが配置される。 When it is determined that the additive pump 33 and the additive control valve 34 have not failed, the additive tank 31 is connected to the fuel supply path FF via the additive pump 33 and the additive control valve 34 by the three-way valve 90. The On the other hand, when it is determined that one or both of the additive pump 33 and the additive control valve 34 has failed, the additive tank 31 is connected to the fuel supply path FF via the branch path 91 by the three-way valve 90. Is done. As a result, for example, even when the additive pump 33 does not discharge the fuel additive or when the additive control valve 34 is held in the open or closed state, the fuel additive is not added to the fuel. Can continue. In another embodiment, another additive control valve is disposed in the branch path 91. In yet another embodiment, the throttle 92 is not provided in the fuel supply path FF, and another additive pump is disposed in the branch path 91.

１機関本体
１９燃料ポンプ
２１排気管
２４パティキュレートフィルタ
３０添加剤供給器
ＦＦ燃料供給路 1 Engine Body 19 Fuel Pump 21 Exhaust Pipe 24 Particulate Filter 30 Additive Feeder FF Fuel Supply Path

Claims

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た内燃機関の排気浄化装置において、機関に燃料を供給するための燃料噴射弁に燃料供給路を介して燃料が供給されるようになっており、粒子状物質の酸化を促進する燃料添加剤を供給する添加剤供給器を備え、該添加剤供給器を燃料供給路に連結して燃料添加剤を燃料に添加するようにした、内燃機関の排気浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a particulate filter for collecting particulate matter contained in exhaust gas is disposed in an engine exhaust passage, a fuel supply path is provided in a fuel injection valve for supplying fuel to the engine. The fuel supply device is configured to supply an additive supply device that supplies a fuel additive that promotes oxidation of particulate matter, and the additive supply device is connected to a fuel supply path to connect the fuel additive. An exhaust purification device for an internal combustion engine, in which is added to fuel.

添加剤供給器は燃料に添加される燃料添加剤の量を変更可能である、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the additive supplier is capable of changing an amount of the fuel additive added to the fuel.

添加剤供給器は燃料に添加される燃料添加剤の量を一時的に増やす添加剤増量制御を行う、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the additive supplier performs additive increase control for temporarily increasing the amount of the fuel additive added to the fuel.

パティキュレートフィルタ上に捕集された粒子状物質の量に基づいて添加剤増量制御が開始又は停止される、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the additive increase control is started or stopped based on the amount of the particulate matter collected on the particulate filter.

パティキュレートフィルタ上に捕集された粒子状物質を酸化除去するＰＭ除去制御が繰り返し行われるようになっており、添加剤増量制御に引き続いてＰＭ除去制御が行われる、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The internal combustion engine according to claim 3, wherein PM removal control for oxidizing and removing particulate matter collected on the particulate filter is repeatedly performed, and PM removal control is performed following the additive increase control. Engine exhaust purification system.

パティキュレートフィルタ上に捕集された粒子状物質を酸化除去するＰＭ除去制御が繰り返し行われるようになっており、ＰＭ除去制御に引き続いて添加剤増量制御が行われる、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The internal combustion engine according to claim 3, wherein PM removal control for oxidizing and removing particulate matter collected on the particulate filter is repeatedly performed, and additive increase control is performed following the PM removal control. Engine exhaust purification system.

燃料供給路内に燃料ポンプが配置されており、燃料ポンプ下流の燃料供給路内に添加剤供給器が連結される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a fuel pump is disposed in the fuel supply path, and an additive supplier is connected to the fuel supply path downstream of the fuel pump.

燃料供給路内に燃料ポンプが配置されており、燃料ポンプ上流の燃料供給路内に添加剤供給器が連結される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a fuel pump is disposed in the fuel supply path, and an additive supplier is connected to the fuel supply path upstream of the fuel pump.

燃料供給路内に絞りが設けられており、該絞りに添加剤供給器が連結される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a throttle is provided in the fuel supply path, and an additive supplier is connected to the throttle.

添加剤供給器が、燃料添加剤を収容する添加剤容器と、該添加剤容器内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないか否かを判断する判断器と、添加剤容器内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないと判断されたときに警報を発する警報器と、を備えている、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 An additive supply device for containing the fuel additive; a determination device for determining whether or not the amount of the fuel additive in the additive container is less than an allowable lower limit; and the fuel in the additive container The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an alarm device that issues an alarm when it is determined that the amount of additive is less than the allowable lower limit amount.

添加剤供給器が、燃料供給路に連結された添加剤供給路と、該添加剤供給路内に配置された添加剤ポンプ及び添加剤制御弁と、添加剤ポンプ及び添加剤制御弁よりも上流の添加剤供給路から分岐した分岐路とを備え、添加剤ポンプ及び添加剤制御弁が故障したときには分岐路を介して燃料添加剤を燃料に添加するようにした、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The additive supply device includes an additive supply passage connected to the fuel supply passage, an additive pump and an additive control valve disposed in the additive supply passage, and an upstream of the additive pump and the additive control valve. 2. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising: a branch passage branched from the additive supply passage, wherein the fuel additive is added to the fuel via the branch passage when the additive pump and the additive control valve fail. Engine exhaust purification system.