CN101292077B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents
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Abstract
一种内燃机的排气净化装置，具备：多个的DPF(30a、30b)，它们分支地连接于排气通路(15)，并且收集排气气体中的颗粒状物质；和臭氧供给单元，其可在这些DPF(30a、30b)的上游侧分别供给臭氧。本发明所提供的装置分别改变多个的DPF(30a、30b)之间的、排气气体的供给量的比例以及臭氧的供给量的比例。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化装置，特别是涉及一种通过收集、氧化由柴油机排放的排气气体中的颗粒状物质来进行净化的排气净化装置。
背景技术
已知一般在柴油机的排气气体中含有以碳元素为主要成分的颗粒状物质(以下称为PM(Particulate Matter))，其是构成大气污染的主要原因。于是，提出了各种用于从排气气体中收集并除去这些颗粒状物质的装置或方法的方案。
例如提出有以下的方案，即：通过强制地喷射供给燃料，来使柴油机颗粒过滤器(DPF)的温度上升而将已收集了的PM氧化、燃烧的方案；由排气气体中的一氧化氮NO生成二氧化氮NO2，并利用NO2使PM氧化的方案(例如，日本特表2002-531762号公报)；或者，使用催化剂化DPF实现PM氧化的方案(例如，日本特开平6-272541号公报、日本特开平9-125931号公报)等。然而，存在下述的问题等，即：在强制地喷射供给燃料的方案中，导致燃料费用的增加，同时为使PM急剧燃烧而导致DPF因温度上升而破损的问题；在日本特表2002-531762号公报所记载的方案中，由于NO2所提供的PM的氧化速度不充分，所以难以将由发动机排放的PM完全氧化除去的问题；以及在日本特开平6-272541号公报、日本特开平9-125931号公报所记载的使用催化剂化DPF的方案中，由于催化剂以及PM均为固体，所以两者无法充分接触、PM的氧化反应不够充分的问题。
于是，最近公开了使用比NO2氧化能力还强的臭氧O3，来氧化PM而处理的技术(例如，日本特开2005-502823号公报)。在该日本特开2005-502823号公报所记载的、对柴油机的排放气体进行后处理的方法以及装置中，在颗粒过滤器的上游，设有利用等离子从排放气体中生成作为氧化剂的臭氧或NO2的装置，根据排放气体的温度，在低温时选择使用臭氧以及NO2，在高温时选择使用NO2，由此氧化除去收集在颗粒过滤器的黑烟。
在日本特开2005-502823号公报所记载的、对柴油机的排放气体进行后处理的方法以及装置中，通过使用比NO2氧化能力还强的臭氧确实在提高PM的氧化除去能力的问题上获得好评。然而，日本特开2005-502823号公报所记载的方案，存在以下的问题，即：利用等离子从排放气体成分的氧元素中生成臭氧，并把含有NOX等的排放气体与该所生成了的臭氧一同导入颗粒过滤器中，因而无法说臭氧的生成量充分；另外，氧化能力强的臭氧可能会在进入颗粒过滤器之前与排放气体中的NOX等反应而被消耗，使得PM的氧化除去中可以使用的臭氧的量减少，PM的氧化速度降低而无法获得充分的净化效果。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种在使用臭氧氧化除去PM时，可有效地使用臭氧的内燃机的排气净化装置。
本发明的内燃机的排气净化装置，其特征是具备：多个的颗粒状物质收集装置，它们分支地连接于排气通路，并且收集排气气体中的颗粒状物质；臭氧供给单元，其可在所述多个的颗粒状物质收集装置的上游侧分别供给臭氧；和控制单元，其分别改变所述多个的颗粒状物质收集装置之间的、排气气体的供给量的比例以及臭氧的供给量的比例。
根据该内燃机的排气净化装置，由于可以改变多个的颗粒状物质收集装置之间的、排气气体的供给量的比例，所以在排气气体的供给量的比例被减小的颗粒状物质收集装置中，可以抑制排气气体中的NOX或HC等的规定的物质所产生的对臭氧的消耗，并且可以抑制因排气气体的热量引起的臭氧的分解。所以，可以有效地使用臭氧，可以提高由臭氧所提供的PM的净化效率。
优选地，本发明的装置，还具备至少一个的催化剂装置，其被配置于比所述多个的颗粒状物质收集装置还靠近上游侧的所述排气通路内，除去排气气体中的规定物质。
本发明的装置，还具备：收集量检测单元，其个别地检测所述多个的颗粒状物质收集装置的收集量；和温度检测单元，其个别地检测所述多个的颗粒状物质收集装置的温度，所述控制单元，基于由所述收集量检测单元所检测的收集量，控制排气气体的供给量的比例，同时还可以基于由所述温度检测单元所检测的温度，控制臭氧的供给量的比例。此时，对于PM的氧化除去的必要性高的颗粒状物质收集装置，可以优先执行PM的氧化除去。
优选地，所述控制单元，对排气气体的供给量的比例被设定为比较小的所述颗粒状物质收集装置，把流向它的臭氧的供给量的比例设定为比较大。此处所述的“排气气体的供给量的比例被设定为比较小”是指，排气气体的供给量的比例比其他的颗粒状物质收集装置的至少一个小的状态。同样地，“把臭氧的供给量的比例设定为比较大”是指，把臭氧的供给量的比例设定为比其他的颗粒状物质收集装置的至少一个大的状态。
优选地，本发明的装置，可个别地全封闭流向所述多个的颗粒状物质收集装置的排气气体的通路，并且可个别地全封闭流向所述多个的颗粒状物质收集装置的臭氧的通路。
本发明的装置，还具备个别地检测所述多个的颗粒状物质收集装置的收集量的收集量检测单元，所述控制单元还可以选择所述多个的颗粒状物质收集装置中收集量低的颗粒状物质收集装置，作为排气气体的供给对象。此处所述的“收集量低”是指，收集量比其他的颗粒状物质收集装置的至少一个低的状态。
所述控制单元，在所述多个的颗粒状物质收集装置中所述收集量比较大的颗粒状物质收集装置的所述温度，低于规定的低温侧基准值的情况下，把流向该多个的颗粒状物质收集装置的臭氧供给量设定为规定的最大量，在该颗粒状物质收集装置的所述温度，超过所述低温侧基准值的情况下，还可以基于排气气体中的NOX浓度设定流向该颗粒状物质收集装置的臭氧供给量。此处所述的“收集量比较大”是指，收集量比其他的颗粒状物质收集装置的至少一个大的状态。
所述控制单元，在所述多个的颗粒状物质收集装置中所述收集量比较大的颗粒状物质收集装置的所述温度，低于规定的低温侧基准值的情况下，还可以选择所述收集量比较小的颗粒状物质收集装置作为臭氧的供给对象。此处所述的“收集量比较大”是指，收集量比其他的颗粒状物质收集装置的至少一个要大的状态，并且“收集量比较小的颗粒状物质收集装置”是指，除该收集量比较大的颗粒状物质收集装置外的至少一个颗粒状物质收集装置。
所述控制单元，在所述温度超过规定的高温基准值的情况下，还可以停止来自所述臭氧供给单元的臭氧供给。
在本发明的装置中，所述多个的颗粒状物质收集装置还具备升温单元，所述控制单元，还可以控制所述升温单元，在被选择作为排气气体的供给对象的所述颗粒状物质收集装置的所述温度，超过规定的高温基准值的情况下，使该颗粒状物质收集装置升温。
优选地，在本发明的装置具备至少一个的催化剂装置的情况下，还具备检测该催化剂装置的温度的催化剂温度检测单元，所述控制单元基于所述至少一个的催化剂装置的温度，控制所述臭氧供给单元。
优选地，本发明的装置，在所述排气通路的分支点具备排气控制阀，其可在所述多个的颗粒状物质收集装置之间改变排气气体的供给量的比例。
优选地，本发明的所述臭氧供给单元具备臭氧控制阀，其可在所述多个的颗粒状物质收集装置之间改变来自单一臭氧供给源的臭氧的供给量的比例。
本发明的另一方式中，优选地，所述颗粒状物质收集装置，具备：在单一的外壳内相互邻接并且相对排气气体流向并列地划分形成了的多个过滤室；分别被配置于这些过滤室的过滤部件；和切换排气气体流入的所述过滤室的阀单元，所述臭氧供给单元分别被配置于所述多个过滤室，所述阀单元被配置于所述臭氧供给单元的上游侧。
根据本发明的这一方式，通过阀单元来使执行由臭氧供给单元提供的臭氧供给的过滤室关闭，可以抑制向该过滤室的排气气体的流入。这样，可以防止供给臭氧因排气气体中的NOX等而被无用消耗的情况，可以更多地使用臭氧的量，来进行堆积于过滤部件的PM的氧化除去中。这样，就可以有效地使用臭氧。
此时，优选地，所述过滤室在所述外壳内的中央部以及外周部形成有两个。
优选地，所述阀单元，是以排气气体不流入执行臭氧供给的所述过滤室，和排气气体流入不执行臭氧供给的所述过滤室的方式，切换所述过滤室，且所述臭氧供给均来自所述臭氧供给单元。
优选地，所述阀单元具备：第一阀体，其开闭所述多个过滤室中的一部分过滤室的；第二阀体，其开闭所述多个过滤室中的其余过滤室的；和驱动单元，其对应执行臭氧供给的所述过滤室，以所述第一阀体以及第二阀体交替地开闭的方式，驱动所述第一阀体以及第二阀体。
优选地，本发明的装置，具备：至少一个的温度检测单元，其检测流入至少一个的所述过滤部件的气体或该过滤部件的温度；和根据该所检测的温度，控制来自与该过滤部件对应的所述臭氧供给单元的臭氧供给的单元。在利用臭氧进行过滤部件的PM氧化除去的情况下，流入过滤部件的气体或过滤部件的温度，优选处于可以利用臭氧有效地进行PM氧化的适当的温度范围内的时候进行。根据该优选方式，可以执行仅在被检测的温度处于适当的温度范围内时候的臭氧供给，可以防止在不适当的温度范围内供给臭氧无用消耗的情况。
此时，优选地，具备：冷却气体供给单元，其被配置于所述至少一个的过滤部件和所述阀单元之间，并且可向该过滤部件从其上游侧供给冷却气体；和根据所述所检测的温度，对来自所述冷却气体供给单元的冷却气体供给进行控制的单元。根据该优选方式，与进行PM氧化除去的过滤部件对应的温度为比适当的温度范围还高的情况下，从空气供给单元进行冷空气的供给，可以使该温度降低到适当的温度范围。由此可以在适当的温度范围内执行臭氧供给，可以防止在不适当的温度范围内供给臭氧被无用消耗的情况。
附图说明
图1是示意地表示本发明的第一实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的系统框图。
图2是表示DPF的壁流型蜂窝构造体的剖视图。
图3A是用于说明储存还原型NOX催化剂中NOX吸放出的机理的示意图。
图3B是用于说明储存还原型NOX催化剂中NOX吸放出的机理的示意图。
图4是表示选择还原型NOX催化剂的构造的示意图。
图5是表示第一实施方式的ECU中处理的一个例子的流程图。
图6是表示与第一实施方式相关联所进行的实验的实验装置整体的图。
图7是表示图6的实验装置产生的实验结果的图表。
图8是示意地表示本发明的第二实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的系统框图。
图9是表示第二实施方式的ECU中处理的一个例子的流程图。
图10是与第二实施方式相关联所进行的实验的实验装置整体的图。
图11是示意地表示本发明的第三实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的系统框图。
图12是表示第三实施方式中温度区域的设定例子的示意图。
图13是表示第三实施方式的ECU中处理的一个例子的流程图。
图14是表示第一、第二或第三实施方式的变形例的示意图。
图15是示意地表示本发明的第四实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的系统框图。
图16是表示过滤部件的侧剖视图。
图17是表示中央阀体和周边阀体的主视示意图。
图18A是表示驱动装置的侧视示意图。
图18B是表示驱动装置的侧视示意图。
图19A是用于说明第四实施方式的排气净化装置的动作的图。
图19B是用于说明第四实施方式的排气净化装置的动作的图。
图20是表示进行了由臭氧提供的PM氧化时的温度与PM氧化速度的关系的图表。
图21是表示实验装置整体的图。
图22是表示对比例1的构成的图。
图23是表示第四实施方式涉及的实验结果的图表。
图24是示意地表示本发明的第五实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的系统框图。
图25是表示第五实施方式涉及的实验结果的图表。
图26是本发明其他实施方式的主视示意图。
具体实施方式
下面，将参照附图对本发明的实施方式进行说明。
第一实施方式
图1是示意地表示本发明的第一实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的系统框图。图中，10是压燃式内燃机即柴油机，11是与进气口连通的进气歧管，12是与排气口连通的排气歧管，13是燃烧室。本实施方式中，从未图示的燃料箱所供给到高压泵17的燃料，因高压泵17的作用而被向高压共轨18中压送，并以高压状态被蓄压，该高压共轨18内的高压燃料从燃料喷射阀14被直接喷射供给燃料室13内。来自柴油机10的排气气体，从排气歧管12经过涡轮增压器19之后，流入其下游的排气通路15，如下述地被净化处理之后，排放到大气中。其中，作为柴油机的形态，不限于这样的具备高压共轨式燃料喷射装置的形态。另外，还任意包含EGR(EXhaust Gas Recirculation)装置等的其他的排气净化设备。
在排气通路15中配置有净化排气气体中的NOX的NOX催化剂20；和收集排气气体中的颗粒状物质(PM)的作为颗粒状物质收集装置的柴油机颗粒过滤器(以下，称为DPF)30a、30b。DPF30a、30b经排气控制阀V1分支地连接于NOX催化剂20的下游侧的排气通路15。
另外，在NOX催化剂20和DPF30a、30b之间，换言之在NOX催化剂20以及排气控制阀V1的下游侧并且在DPF30a、30b的上游侧，配置有可向DPF30a、30b供给臭氧的作为臭氧供给单元的臭氧供给喷嘴40a、40b。作为臭氧供给源的臭氧发生器41，经臭氧控制阀V2分支地连接于臭氧供给喷嘴40a、40b。由臭氧发生器41生成了的臭氧，经由臭氧控制阀V2以及臭氧供给通路42a、42b被供给到臭氧供给喷嘴40a、40b中，并且从该臭氧供给喷嘴40a、40b向在下游侧邻接的DPF30a、30b喷射供给到排气通路15内。
臭氧供给喷嘴40a、40b，被配置于DPF30a、30b的靠近上游位置，并由该处向DPF30a、30b供给臭氧，以使由该处所喷射供给了的臭氧与排气气体中的NOX或未燃烧成分(CO、HC等)反应而避免被无用消耗。另外，具有多个遍及DPF30a、30b的上游端面的整个直径范围那样的臭氧供给口41，从而可以向DPF30a、30b的上游端面整体全面地供给臭氧。臭氧供喷嘴40a、40b在外壳31a、31b的径向延伸，并被固定于外壳31a、31b。DPF30a、外壳31a以及臭氧供给喷嘴40a构成组件A。DPF30b、外壳31b以及臭氧供给喷嘴40b构成组件B。其中，臭氧供给单元的形态，还可以是除该种臭氧供给喷嘴40a、40b以外的各种形态，例如，在仅具有一个臭氧供给口的情况下，使臭氧供给口与DPF的上游端面的距离仅间隔为下述的距离即可，即，臭氧可以全面地遍及到其上游端面整体的距离。
作为臭氧发生器41，可以使用在可施加高电压的放电管内边流动作为原料的干燥了的空气或氧元素边产生臭氧的形态、或其他任意形态的设备。此处作为原料的干燥了的空气或氧元素，与日本特开2005-502823号公报的情况不同，其是从排气通路15外部取来的气体，例如外部气体所含有的气体，不像该公报那样是排气通路15内的排气气体所含有的气体。在臭氧发生器41中，使用低温的原料气体比使用高温的原料气体所生成臭氧的效率高。所以，这样通过使用排气通路15外部的气体生成臭氧，与该公报的情况相比，可以提高臭氧生成效率。此外，本申请发明所使用的空气或氧元素不限于干燥状态。
排气控制阀V1以及臭氧控制阀V2，均为含有螺线管而构成的三通阀，是可全封闭下游侧的各自两方向的吐出口中一者并且全打开另一者的切换阀。
DPF30a、30b经未图示的支承部件，支承于两端部形成为截头圆锥状、且近似圆筒形的金属制的外壳31a、31b内。支承部件具备绝缘性、耐热性、缓冲性等，例如由氧化铝垫构成。DPF30a和臭氧供给喷嘴40a、以及DPF30b和臭氧供给喷嘴40b，分别被收置于金属外壳31a、31b内而形成组件A、B，在本实施方式中，是将多个这样的组件A、B并列地设置。
如图2所示，DPF30a、30b是具备由多孔陶瓷形成的蜂窝构造体32的所谓壁流(wall flow)型，蜂窝构造体32由堇青石、硅石、氧化铝等陶瓷材料形成。排气气体如箭头所示在图中从左向右流动。蜂窝构造体32上交替地划分形成了在上游侧施有密封塞33的第一通路34；和在下游侧施有密封塞35的第二通路36，并呈蜂窝状。这些通路34、36还被称为腔室(cell)，均与排气气体的流向平行。如果排气气体在图中从左向右流动的话，则排气气体从第二通路36穿过多孔陶瓷的流路壁面37流入第一通路34，并流向下游侧。此时，排气气体中的PM被多孔陶瓷收集，防止了PM向大气的放出。这样排气气体经过流路壁面时过滤收集PM的过滤器形式被称为壁流型。
NOX催化剂20也与DPF30a、30b同样地，经未图示的支承部件支承于两端部形成为截头圆锥状、且近似圆筒形的金属制的外壳21内部。支承部件具备绝缘性、耐热性、缓冲性等，例如由氧化铝垫构成。
优选地，NOX催化剂20由储存还原型NOX催化剂(NSR：NOXStorage Reduction)或选择还原型NOX催化剂(SCR：Selective CatalyticReduction)的任意一者形成。
在储存还原型NOX催化剂的情况下，NOX催化剂20是，在由氧化铝A2lO3等氧化物形成的基材表面上，搭载作为催化成分的、如铂Pt那样的稀有金属和NOX吸收成分而构成的。NOX吸收成分是，例如由从如钾K、钠Na、锂Li、铯Cs那样的碱金属，或如钡Ba、钙Ca那样的碱土，或如镧La、钇Y那样的稀土中选择的至少一种形成的。
储存还原型NOX催化剂20，进行下述的NOX吸放出作用，即，当流入其中的排气气体的空燃比比规定值(典型的是理论空燃比)稀之时吸收NOX，如果流入其中的排气气体中的氧元素浓度降低，则放出已经吸收的NOX。在本实施方式中，由于使用柴油机，所以通常时候的排气空燃比为稀的状态，NOX催化剂20会吸收排气中的NOX。另外，如果在NOX催化剂20的上游侧供给还原剂，流入排气气体的空燃比处于浓状态的话，则NOX催化剂20会放出已吸收了的NOX。于是该所放出了的NOX与还原剂反应而被还原净化。
已知该NOX的吸放出以及还原净化如图3A以及图3B所示基于以下的机理进行。关于该机理以使用使铂Pt以及钾K搭载在由氧化铝Al2O3形成的基材表面上的储存还原型NOX催化剂的情况为例子进行说明。此外，即便使用其他的稀有金属、碱金属、碱土、稀土等也为同样的机理。
首先如图3A所示，如果流入排气气体较稀的话，则流入排气气体中的氧元素浓度以及NOX浓度增大，这些氧元素O2以O2 -或O2-的方式附着于铂Pt的表面。另外，流入排气气体中的NO在铂Pt的表面上与O2 -或O2-反应，形成NO2(2NO+O2→2NO2)。接着生成的NO2被吸收到作为吸收成分的钾K上，而形成硝酸盐即硝酸钾KNO3的方式被K吸收。仅在流入排气气体中的氧元素浓度较高时候，在铂Pt的表面生成NO2，仅在K的NOX吸收能力未饱和时候，NO2被K吸收。对此，如果流入排气气体中的氧元素浓度降低而使NO2的生成量降低的话，则反应逆向进行(NO3→NO2)，这样K内的硝酸钾KNO3以NO2的方式从吸收剂中被放出。即，如果流入排气气体中的氧元素浓度降低的话，则会从K中放出有NOX。流入排气气体稀的程度降低的话，流入排气气体中的氧元素浓度降低，所以如果降低流入排气气体稀的程度降低的话，则可以从K中放出NOX。
另外，此时使流入排气气体的空燃比为浓的话，则流入排气气体中的HC、CO会和铂Pt上的氧元素O2 -或O2-反应而被氧化。另外，如果使流入排气气体的空燃比浓的话，则由于流入排气气体中的氧元素浓度极度降低，所以可以从K中放出NO2，该NO2如图3B所示，以铂Pt作为反应的窗口与未燃烧HC、CO反应，还原净化为N2、O2。因而如果在铂PT的表面上未存在NO2的话，则从K陆续放出NO2。所以当使流入排气气体的空燃比为浓的话，就可在短时间内从K放出NOX而使之还原净化。
作为此处使用的还原剂，只要是在排气中生成碳氢化合物HC或一氧化碳CO等的还原成分的即可，可以使用氢、一氧化碳等气体，丙烷、丙烯、丁烷等液体或气体的碳氢化合物，汽油、轻油、煤油等的液体燃料等。在本实施方式中，为了避免储藏、补给等时的繁琐，使用柴油机燃料的轻油作为还原剂。把作为该还原剂的轻油供给到NOX催化剂的方法，有例如可以从另外设置在NOX催化剂20的上游侧的排气通路15的还原剂喷射阀中喷射轻油的方法，也有在膨胀行程后期或排气行程中从燃料喷射阀14向燃烧室13喷射轻油的所谓后喷射的方法。此外，像这样把以NOX催化剂20中的NOX的放出还原为目的的还原剂供给称为燃料过量供给(rich spike)。
下面，在选择还原型NOX催化剂的情况下，NOX催化剂20如图4所示，可以举例出在沸石或氧化铝等基材表面搭载Pt等稀有金属的催化剂，或在该基材表面上把Cu等过渡金属进行离子交换而搭载的催化剂，或在该基材表面搭载了二氧化钛/钒催化剂(V2O5/WO3/TiO2)的催化剂等。对于该选择还原型NOX催化剂，在流入排气气体的空燃比为稀的条件下，使排气气体中的HC、NO稳定并同时反应而净化为N2、O2、H2O。但在NOX的净化中必须存在HC。即便空燃比为稀，排气气体中也必须含有未燃烧的HC，因此可以利用其进行NOX的还原净化。另外，如所述储存还原型NOX催化剂那样，还可以实施燃料过量供给来供给还原剂。此时，作为还原剂除了所述举例的之外，还可以使用氨水或尿素。
返回图1，在本实施方式中，设有检测DPF30a、30b中PM的收集量或堵塞情况的单元。即，在DPF30a、30b的上游侧以及下游侧的排气通路15上分别设有检测排气压力的排气压传感器51a、51b、52a、52b，这些设备与作为控制单元的ECU100连接。ECU100基于由上游侧排气压传感器51a、51b所检测的上游侧排气压力和由下游侧排气压传感器52a、52b所检测的下游侧排气压力的偏差亦即压差，判断DPF30a、30b中PM的收集量或堵塞情况。
此外，上游侧排气压传感器51a、51b，在本实施方式中被配置于NOX催化剂20的下游侧且在臭氧供给喷嘴40a、40b的上游侧，但还可以配置于臭氧供给喷嘴40a、40b的下游侧。另外，本实施方式中，虽然利用DPF30a、30b的上下游侧的压差检测PM的收集量或堵塞情况，但还可以仅靠配置于DPF30a、30b的各个上游侧的一个排气压传感器来检测收集量或堵塞情况。再者，通过计算配置于DPF上游侧的黑烟传感器的黑烟信号的时间积分，也可以检测堵塞情况。同样地，评价关于黑烟生成的、ECU内保存的发动机特性映射函数，也可以进行时间积分。
另外，在本实施方式中，设有检测流入DPF30a、30b的排气气体的空燃比的单元。即，在NOX催化剂20的下游侧且在DPF30a、30b的上游侧设有空燃比传感器(未图示)，基于该空燃比传感器54的检测信号，ECU100算出排气空燃比。在本实施方式中，空燃比传感器54检测臭氧供给喷嘴40a、40b的上游侧的排气空燃比。这些传感器51、52、53全部安装于外壳31。
另外，排气控制阀V1以及臭氧控制阀V2，连接在ECU100的输出侧，并通过ECU100的控制输出进行动作。
对如上所述构成的本实施方式的动作的一个例子进行说明。图5中，首先，ECU100对DPF30a、30b比较它们的压差A、B(S10)。其中，关于DPF30a的压差A，可利用DPF30a的前后的排气压传感器51a、52a的检测值Pua、Pla的差(Pua-Pla)算出。关于DPF30b的压差B，可利用DPF30b的前后的排气压传感器51b、52b的检测值Pub、Plb的差(Pub-Plb)算出。可知偏差A、B的值越大则PM的收集量或堵塞情况越大。
对于步骤S10中的比较结果，在压差A＜压差B的情况下，可知DPF30b的收集量或堵塞情况更大。此时，接着ECU100判断压差A是否超过规定的基准值(S20)。在肯定的情况下，ECU100控制排气控制阀V1，选择组件A作为排气气体的供给对象(即全打开组件A侧的排气通路并且全封闭组件B侧的排气通路)(S30)。
接着，ECU100控制臭氧控制阀V2，选择组件B作为臭氧的供给对象(即全封闭组件A侧的臭氧供给通路42a并且全打开组件B侧的臭氧供给通路42b)，同时导通臭氧发生器41(S40)。对组件B的DPF30b的臭氧的供给，在压差A达到规定的基准值以下为止的期间内连续执行，并在基准值以下的情况下，跳过步骤S40的处理。
另外，在压差A≥压差B的情况下，可知DPF30a的收集量或堵塞情况更大。此时，接着ECU100判断压差B是否超过规定基准值(S50)。在肯定的情况下，ECU100控制排气控制阀V1，选择组件B作为排气气体的供给对象(即全封闭组件A侧的排气通路并且全打开组件B侧的排气通路)(S60)。
接着，ECU100控制臭氧控制阀V2，选择组件A作为臭氧的供给对象(即全打开组件A侧的臭氧供给通路42a并且全封闭组件B侧的臭氧供给通路42b)，同时导通臭氧发生器41(S70)。对组件A的DPF30a的臭氧的供给，直到压差B达到规定的基准值以下为止的期间内连续执行，并在基准值以下的情况下，跳过步骤S70的处理。
以上的处理，在发动机进行动作期间反复执行(S80)，并且以发动机停止为条件结束。
以上的处理结果，在本实施方式中，对于DPF30a、30b中PM的收集量或堵塞情况大者，在排气气体的供给停止了的状态下，执行臭氧的供给。此时，对于PM的收集量或堵塞情况小的DPF，进行全量的排气气体的供给，另外不执行臭氧的供给。
如上所述，在本实施方式中，可发挥如下的作用效果。即，由于设定可以控制排气控制阀V1，来改变多个DPF30a、30b之间的排气气体的供给量的比例，所以在排气气体的供给量的比例被减小了的DPF中，可以抑制由排气气体中的NOX或HC等的规定物质引起的臭氧的消耗，另外可以抑制因排气气体的热量引起的臭氧的分解。因此，可以有效地使用臭氧，可以提高臭氧所提供的PM的净化效率。此外，此处所述的“排气气体的供给量的比例被减小”是指，排气气体的供给量的比例比其他的DPF的至少一个小的状态。
另外，由于控制臭氧控制阀V2，以便对利用排气控制阀V1使排气气体的供给量的比例比较小了的DPF，把流向它的臭氧的供给量的比例设定为比较大，所以可以进一步抑制臭氧的消耗以及臭氧的分解。此处所述“把臭氧的供给量的比例设定为比较大”是指，把臭氧的供给量的比例设定为比其他DPF的至少一个大的状态。
另外，由于设定为排气控制阀V1可以个别地全封闭流向多个DPF30a、30b的排气气体的通路，臭氧控制阀V2可以个别地全封闭流向多个DPF30a、30b臭氧的通路，因而可以利用简单的结构实现本发明所期待的效果。
另外，还具备个别地检测多个DPF30a、30b的收集量的收集量检测单元，由于ECU100选择多个DPF30a、30b中收集量低的DPF作为排气气体的供给对象，所以对于PM的氧化除去必要性高的DPF优先执行PM的氧化除去。此处所述“收集量低”是指，收集量比其他DPF的至少一个低的状态。
另外，由于设定为仅在DPF30a、30b的PM收集量或堵塞情况超过规定的基准值的情况下执行臭氧供给，所以可以限定在PM的氧化除去其必要性较高的情况下执行，可以节约臭氧的使用量。
下面，关于该第一实施方式进行的实验结果如下所述。
(1)实验装置
图6中表示实验装置的概要。从氧气瓶67所供给了的氧气O2，被流量控制单元68分成两支，其中一者被供给到臭氧发生器69中。接着，在臭氧发生器69中，氧元素被选择地并且部分地形成臭氧O3，这些氧元素以及臭氧(或仅氧元素)流至臭氧分析计70。另外，对于分支的另一者，氧元素被控制流量之后，与从臭氧发生器69供给来的气体混合，并流至臭氧分析计70。在臭氧分析计70中，流入其中的气体即供向DPF30a、30b的供给气体的臭氧浓度被计量，之后，供给气体被流量控制单元71控制流量。从氮气瓶72所供给了的氮气N2，被流量控制单元73控制流量，而被供给流量控制单元71的下游侧。剩余的供给气体从未图示的排气管道向外部排放，流量被控制的排气气体，经由臭氧控制阀V2而被供给到DPF30a或DPF30b中。
在DPF30a、30b的下游侧，分别从上游侧直列地配置有HC、CO、NOX浓度计量用排气气体分析器77；CO2浓度计量用的排气气体分析器78；和臭氧浓度计量用的臭氧分析器79。
(2)实验条件
发动机10使用了排气量2000cc的柴油机。
前处理催化剂120使用了以下的催化剂，即，在直径103mm、长度155mm、腔室数400cpsi(cells per square inch)的堇青石制蜂窝构造体上，涂敷Ce-Zr复合氧化物200g/L，使Pt相对Ce-Zr复合氧化物搭载3wt％的催化剂。
DPF30a、30b使用了直径103mm、长度155mm、腔室数300cpsi的堇青石制DPF(没有涂敷催化剂)。
从臭氧发生器69流出来的供给气体的组成中，臭氧O3为18700ppm剩余部分为O2。但是，这是在导通臭氧发生器69进行臭氧供给的情况下的组成。在截止臭氧发生器69，不进行臭氧供给的情况下，供给气体仅为O2。供给气体的流量为30L(升)/min。
(3)实验方法
把DPF预先在150℃下干燥2小时，并测定重量。把DPF配置于排气管，使排气气体流通30分钟之后，从排气管取出，并在150℃下干燥2小时测定其重量。以该重量的差值计为PM堆积量。在30分钟的排气气体的流通之后，在未进行PM氧化的情况下的PM堆积量为3.1g/hL。
关于实施例以及对比例，在30分钟的排气气体的流通之后，实施PM氧化，从排气管取出DPF并在150℃下干燥2小时测定其重量。通过与先计算的PM堆积量的差值，计算PM堆积量。
其中，关于实施例，以通过使用CO2计以及CO计计量的合计的碳量来概算出PM的氧化速度为条件，该值与把DPF的重量设为轻量而计算的值在误差范围内一致。关于对比例，排气气体中的CO2浓度高(约7％)，在计量精度上无法分离由PM氧化生成了的CO2的量而定量。
(4)实施例以及对比例/实施例
组件A中流入30分钟的来自发动机10的排气气体，使PM堆积后，把排气控制阀V1切换到组件B侧，使得组件A中没有排气气体流入，此处把来自臭氧发生器69的气体(O2+O3)用120L/min的N2稀释而添加到组件A，使PM氧化了10分钟。
对比例
组件A中流入30分钟的来自发动机10的排气气体，使PM堆积后，保持这向组件A中流过排气气体的状态下，向组件A添加来自臭氧发生器69的气体(O2+O3)，使PM氧化10分钟。不进行N2所提供的稀释。PM氧化中考虑从发动机流入的PM的量算出氧化速度。
(5)实验结果
把实施例与对比例的PM氧化速度的比较示于图7。图中，纵轴的PM氧化速度单位g/hL是指，每1升DPF且在每1小时所氧化的PM的克数。如所见那样，通过实施例与对比例的比较，可知停止向组件A的排气气体的供给所产生的效果。即，在停止了向组件A的排气气体的供给的情况下，可以促进臭氧供给所带来的PM氧化。
第二实施方式
下面，将参照附图对本发明的第二实施方式进行说明。图8是示意地表示本发明的第二实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的系统框图。如图所示，在该第二实施方式中，设有检测DPF30a、30b的DPF床温的单元。即，在DPF30a、30b设有温度传感器53a、53b，ECU100基于该温度传感器53a、53b的检测信号，个别地算出DPF30a、30b的床温。温度传感器53a、53b的温度检测部(在热电偶的情况下，为其前端)，为了检测DPF30a、30b内部的床温而被埋设于DPF30a、30b内部，但温度传感器的温度检测部也可以配置于DPF30a、30b的上游端面的中心附近。其中，第二实施方式的其余机械构成与所述第一实施方式相同，所以标记同一符号并省略详细说明。
将对如上所述地构成的第二实施方式的动作的一例进行说明。图9中，首先，ECU100比较关于DPF30a、30b的压差A、B(S110)。在步骤S110中的比较结果，作为压差A＜压差B的情况下，可知DPF30b的收集量或堵塞情况更大。此时，接着ECU100判断压差A是否超过规定的基准值(S120)。在肯定的情况下，ECU100控制排气控制阀V1，选择组件A作为排气气体的供给对象(即全打开组件A侧的排气通路并且全封闭组件B侧的排气通路)(S130)。以上的处理，与所述的第一实施方式中从步骤S10到S30的处理相同。
接着ECU100，判断DPF30b的床温Tb是否处于适当的温度范围、即可以有效地利用臭氧的温度范围(柴油机的情况为例如150～250℃)(S140)。接着在肯定的情况下，ECU100控制臭氧控制阀V2，选择组件B作为臭氧供给对象(即全封闭组件A侧的臭氧供给通路42a并且全打开组件B臭氧供给通路42b)，同时导通臭氧发生器41(S150)。对组件B的DPF30b的臭氧供给，在从压差A达到规定的基准值以下为止或者床温Tb脱离适当的温度范围为止的期间，持续执行，在步骤S120或S140中为否定的情况下将跳过步骤S150的处理。
另外，在作为压差A≥压差B的情况下，接着ECU100判断压差B是否超过规定的基准值(S160)，在肯定的情况下，控制排气控制阀V1，选择组件B作为排气供给对象(即全封闭组件A侧的排气通路并且全打开组件B的排气通路)(S170)。
接着ECU100判断DPF30a的床温Ta是否处于适当的温度范围、即可以有效地利用臭氧的温度范围(柴油机的情况为例如150～250℃)(S180)。接着，在肯定的情况下，ECU100控制臭氧控制阀V2，选择组件A作为臭氧供给对象(即全打开组件A侧的臭氧供给通路42a并且全封闭组件B臭氧供给通路42b)，同时导通臭氧发生器41(S190)。对组件A的DPF30a的臭氧供给，在从压差B达到规定的基准值以下为止或者床温Ta脱离适当的温度范围为止的期间，持续执行，在步骤S160或S180中为否定的情况下将跳过步骤S190的处理。
以上的处理，在发动机动作期间反复执行(S200)，并且以发动机被停止为条件结束。
以上的处理结果，在第二实施方式中，仅在DPF床温Ta、Tb处于适当的温度范围的情况下执行臭氧的供给，脱离适当的温度范围的情况下不进行臭氧的供给。
如上所述，在第二实施方式中，由于设定为仅在DPF床温Ta、Tb处于适当的温度范围的情况下执行臭氧的供给，所以可以把PM的氧化除去限定在与之相适应的情况下执行，可以节约臭氧的使用量。另外，当DPF的床温Ta、Tb不在适当的温度范围内的情况下的待机中(S140、S180)，由于有目的地控制向DPF的排气气体的供给(S130、S170)，所以在床温较高的情况下可以促进该温度降低或冷却。
下面，关于该第二实施方式进行的实验结果如下所示。
(1)实验装置
实验装置与图6所示的第一实施方式的相同。
(2)实验条件
与第一实施方式的相同。
(3)实验方法
与第一实施方式的相同。
(4)实施例以及对比例/实施例
使PM堆积之后，直至使排气气体不流入组件A的点为止与第一实施方式的相同。在该状态下，向组件A供给氮气N2气体，并且调整温度。在配置于DPF的入口(上游侧端部)的温度传感器的检测值，处于目标温度的上下5℃的范围内期间，添加来自臭氧发生器的气体(O2+O3)而使PM氧化。其中，在25℃的情况下算出了从O3的导入开始10分钟的PM氧化速度。
(5)实验结果
把实施例的PM氧化速度示于图10。由该图10可知，在使用臭氧氧化PM的情况下，存在适当的温度窗口。即，在停止了向组件A的排气气体的供给的状态下，通过DPF床温在适当的温度下供给臭氧，可以促进PM氧化。
第三实施方式
下面，将参照附图对本发明的第三实施方式进行说明。图11是示意地表示本发明的第三实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的系统框图。如图所示，在本实施方式的装置中设有检测DPF30a、30b的DPF床温的单元。即，在DPF30a、30b设有温度传感器53a、53b，ECU100基于该温度传感器53a、53b，个别地算出DPF30a、30b的床温。温度传感器53a、53b的温度检测部(在热电偶的情况下，为其前端)，为了检测DPF30a、30b内部的床温而被埋设于DPF30a、30b内部，但温度传感器的温度检测部也可以配置于DPF30a、30b的上游端面的中心附近。
在NOX催化剂20中设有用于检测催化剂床温的温度传感器54。另外，在外壳31a、31b内分别设有燃料添加注射器(未图示)。优选地，该燃料添加注射器尽可能设于外壳31a、31b的上游侧，是为了如下效果而被使用，即，通过使添加了的燃料向DPF30a、30b供给而升温。燃料添加注射器连接着ECU100的输出侧，根据ECU100的控制输出进行动作。其中，第三实施方式的其余机械构成与所述第一实施方式相同，所以标记同一符号并省略详细说明。
如图12所示在本实施方式中，温度区域被基准值Ta、Tb、Tc划分为A、B、C、D区域，如下述，可以根据DPF的温度区域选择适当的PM除去方法。
将对如上所述地构成的第三实施方式的动作的一例进行说明。图13的处理程序，是在发动机的动作中每隔规定时间反复执行。首先ECU100比较关于DPF30a、30b的压差ΔP1、ΔP2(S201)。关于DPF30a的压差ΔP1，可通过DPF30a的前后的排气压传感器51a、52a的检测值Pua、Pla的差(Pua-Pla)算出。关于DPF30b的压差ΔP2，可通过DPF30b的前后的排气压传感器51b、52b的检测值Pub、Plb的差(Pub-Plb)算出。可知当压差ΔP1、ΔP2的值越大则PM的收集量或堵塞情况越大。
对于步骤S201中的比较结果，为否定的情况，即作为压差ΔP1≥压差ΔP2的情况下，首先，收集量更大的DPF30a被优先再生，在该情况下，当该DPF30a的温度低时，除该DPF30a的再生之外，将进行另一DPF30b的再生(S202～S221)。在步骤S201中为肯定的情况即作为压差ΔP1＜压差ΔP2的情况下，进行与步骤S202～S221同样地并且相当于掉换DPF30a、30b的处理(首先，收集量更大的DPF30b被优先再生，在该情况下，当该DPF30b的温度较低时，除了该DPF30b的再生之外，还进行的另一DPF30a的再生的一系列处理)(S222)。由于该一系列处理的内容只是单纯地掉换在步骤S202～S221的处理中的DPF30a、30b的内容，所以省略其详细说明。
对于步骤S201中的比较结果，为否定的情况，即作为压差ΔP1≥压差ΔP2的情况下，可知DPF30a的收集量或堵塞情况更大。此时，接着ECU100判断压差ΔP1是否超过规定的基准值ΔP0(S202)。该基准值ΔP0是指，在DPF中PM是否堵塞成必须使之再生的程度的值，可知在压差ΔP1低于该值的情况下无需再生。所以在步骤S202中为否定的情况下处理返回。
在步骤S202中为肯定的情况下，ECU100判断由温度传感器53a所检测的DPF30a的温度T1，是否超过规定的基准值Ta(S203)。该基准值Ta是对应于如下方式而被确定的低温侧基准值(例如100℃)，即是否可以利用臭氧以规定值以上的速度对PM进行处理。
在步骤S203中为肯定的情况下，由于是在DPF30a的温度处于区域B、C或D的情况，所以接着ECU100判断温度T1是否低于规定的基准值Tb(S204)。该基准值Tb是对应于如下方式而被确定的值(例如250℃)，即，温度适于由臭氧所提供的PM的再生和由NO2所提供的PM的再生中的哪一个。在温度T1低于基准值Tb的情况下，处理移到步骤S205，ECU100判断NOX催化剂20的温度T3是否比预定的基准T0大。在肯定的情况下，处理移到步骤S207，ECU100利用排气控制阀V1选择TRAP2、即DPF30b，以向堵塞情况更小的DPF30b供给排气气体。另外ECU100，还进行利用臭氧控制阀V2选择TRAP1、即DPF30a，并基于预定的臭氧供给量映射算出臭氧供给量、以及供给所算出了的供给量的臭氧。所以，对TRAP1、即DPF30a，在排气气体没有供给状态下，供给臭氧。
在步骤S205中为否定的情况、即作为催化剂温度低的情况下，算出臭氧的加算量(S206)，该加算量被加算于在后续的步骤S207中所算出的臭氧供给量。因此在催化剂温度低的情况下也可以很好地净化排气气体中的NO。
臭氧供给量映射是对应于如下关系而储存建立的数据表，即：发动机的运转状态即发动机转速以及吸入空气量与NOX排放量以及所需臭氧量的关系；臭氧与PM氧化速度的关系；作为DPF上游与下游的压差的ΔP与PM堆积量的关系。ECU100，根据由曲轴传感器(未图示)所检测的发动机转速以及由空气流量计(未图示)所检测的吸入空气量的检测值，并通过参照臭氧供给量映射，可以算出所需臭氧量。
在步骤S204中为否定的情况、即温度T1处于区域C或D的情况下，接着ECU100判断温度T1是否超过规定的基准值Tc(S208)。该基准值Tc是对应于如下方式而被确定的高温侧基准值(例如350～400℃)，即，温度适于由NO2所提供的PM的再生和由向排气通路中添加燃料所提供的PM的再生中的哪一个。
在温度T1低于基准值Tc的情况下，处理移到步骤S209，ECU100利用排气控制阀V1选择TRAP1，以向堵塞情况更大的DPF30a供给排气气体。另外，还进行利用臭氧控制阀V2选择TRAP1即DPF30a，并基于预定的臭氧供给量映射算出的臭氧供给量以及供给所算出了的供给量的臭氧。所以，对TRAP1即DPF30a，在供给有排气气体状态下，供给臭氧。另外，在进行该步骤S209的处理的温度区域C下，与步骤S207的情况(区域B)不同，在臭氧供给量映射中的臭氧供给量是，考虑由臭氧与NO的反应生成的NO2所提供的PM净化速度而设定的量。
在步骤208中，温度T1超过基准值Tc的情况下，处理移到步骤S210，ECU100判断催化剂温度t3是否比基准值t0更大。接着，在否定的情况下，处理移到步骤S209，或者在肯定的情况下移到步骤S211。在步骤S211中，ECU100利用排气控制阀V1选择TRAP1，以向堵塞情况更大的DPF30a供给排气气体。另外，ECU100使臭氧发生器41的运转停止。另外，基于预定的燃料添加量映射算出燃料添加量、以及添加所算出了的量的燃料。所以，对TRAP1即DPF30a，在供给有排气气体的状态下，添加燃料。
其中，燃料添加量映射是，加入作为DPF上游和下游的压差的ΔP和温度T，而对应发动机的运转状态即发动机转速以及吸入空气量、和NOX的排出量以及所需燃料添加量，存储建立的数据表。ECU100根据发动机转速以及吸入空气量的检测值并通过参照燃料添加量映射，可以算出所需燃料添加量。
在步骤S203为否定情况、即温度T1低于基准值Ta并处于区域A的情况下，可知无法期待DPF30a以规定值以上的速度进行再生。此时处理移到步骤S212，ECU100利用排气控制阀V1选择TRAP2，以向堵塞情况更大的DPF30b供给排气气体。另外，还进行利用臭氧控制阀V2选择TRAP1即DPF30a、并以预定的最大供给量的供给臭氧、还向操作者发出“注意”的警报(例如车内的未图示播放装置中的文字信息的显示)。所以，对TRAP1即DPF30a，在没有供给排气气体的状态下，供给臭氧。该最大量的臭氧供给在遍及规定时间内连续进行，以经过规定时间作为条件，处理移到步骤S213以下。
再者，在以后的处理中，讨论是否可以进行TRAP2即堵塞情况更小的DPF30b的再生处理，或者进行处理。首先在步骤S213中，ECU100判断由温度传感器53b所检测的DPF30b的温度T2是否超过所述的规定的基准值Ta(S203)。
在步骤S213为肯定的情况下，由于是DPF30b的温度处于区域B、C或D的情况，所以接着ECU100判断温度T2是否低于所述规定的基准值Tb(S214)。当温度T2低于基准值Tb、即处于区域B的情况下，处理移到步骤S215，ECU100利用排气控制阀V1选择TRAP1，以向堵塞情况更大的DPF30a供给排气气体。另外，进行利用臭氧控制阀V2选择TRAP2即DPF30b、基于所述的臭氧供给量的映射算出臭氧供给量的以及供给算出了的供给量的臭氧。所以，对TRAP2即DPF30b，在没有供给排气气体的状态下，供给臭氧。
在步骤S214为否定的情况、即温度T2处于区域C或D的情况下，接着ECU100判断温度T2是否超过所述的规定的基准值Tc(S216)。
在温度T2低于基准值Tc的情况下，接着ECU100判断催化剂温度T3是否比基准值T0大。在否定的情况下，处理移到步骤S218，另外在肯定的情况下，移到步骤S219，在步骤S218中，ECU100利用排气控制阀V1选择TRAP2，以向堵塞情况更小的DPF30b供给排气气体。另外，进行利用臭氧控制阀V2选择TRAP2即DPF30b、并基于所述的臭氧供给量的映射算出臭氧供给量以及供给算出了的供给量的臭氧。所以，对TRAP2即DPF30b，在供给有排气气体的状态下，供给臭氧。另外，在进行该步骤S218的处理的温度的区域C中，与步骤S215的情况(区域B)不同，臭氧供给量映射中的臭氧供给量是，考虑由臭氧与NO反应生成的NO2所提供的PM的净化速度来设定的。
在步骤S219中，ECU100利用排气利用阀V1选择TRAP2，以向堵塞情况更小的DPF30b供给排气气体。另外，ECU100使臭氧发生器41的运转停止。另外，进行基于所述燃料添加量映射算出燃料添加量以及添加算出了的量的燃料。所以，对TRAP2即DPF30b，在供给有排气气体的状态下，添加燃料。
在步骤为S213否定的情况，即，堵塞比较大的DPF30a的温度T1以及堵塞比较小的DPF30b的温度T2，均处于比低温侧基准值Ta低的惰性状态的情况下，判断前者的压差ΔP1是否比压差的上限基准值ΔPmax小(S220)。
在步骤S220为否定的情况，即，DPF30a、30b均为低温并且压差ΔP1比压差上限基准值ΔPMas大的情况下，处理移到步骤S221，ECU100利用排气控制阀V1选择TRAP1，以向该DPF30a供给排气气体，并且，利用臭氧控制阀V2选择TRAP1，以向该DPF30a供给臭氧。而且，ECU100还指示温度T1超过低温侧基准值Ta那样的规定的升温运转。该升温运转包括例如针对用于控制发动机的发动机ECU(未图示)的发动机转速增大要求以及空燃比的燃料过量供给要求。另外，ECU100进行向操作者发出“警告”的警报(例如，车内的未图示的显示装置中的文字信息的显示)。
在步骤S220为肯定的情况，即，DPF30a、30b均为低温并且压差ΔP1比压差上限基准值ΔPmax还小的情况下，再次执行步骤S212的处理。由此，向堵塞情况更大的DPF30b供给排气气体和最大供给量的臭氧，促进PM的净化。
如上所述在本实施方式中，可以发挥如下所述的作用效果。即，由于设定为可以控制排气控制阀V1改变多个DPF30a、30b之间的排气气体供给量的比例，所以在排气气体的供给量的比例小的DPF中，可以抑制因排气气体中的NOX或HC等的规定物质引起的臭氧的消耗，还可以抑制因排气气体中的热量引起的臭氧的分解。所以，可以有效地使用臭氧，可以提高利用臭氧所提供的PM的净化效果。
另外，ECU100利用排气压传感器51a、51b、52a、52b检测收集量，基于所检测的收集量控制排气控制阀V1，所以对于PM的氧化除去必要性高的DPF30a、30b，可以优先执行PM的氧化除去，可以根据收集量进行适当的处理。
另外，ECU100根据利用温度传感器53a、53b检测的温度控制臭氧供给单元，所以可以根据DPF30a、30b的温度进行适当的处理。
另外，在本实施方式中，由于设定臭氧供给单元具有作为单一臭氧供给源的臭氧发生器41和臭氧控制阀，所以可以在本发明中利用简单的构成获得所期的效果。
另外，在本实施方式中，由于设定为排气控制阀V1可以个别地全封闭流向多个DPF30a、30b排气气体的通路，臭氧供给阀V2可以个别地全封闭流向多个DPF30a、30b臭氧的通路，所以可以利用简单的构成在本发明中获得所期的效果。
另外，在本实施方式中，ECU100，根据温度改变由排气控制阀V1所选择的DPF和由臭氧控制阀V2所选择的DPF的组合，所以可以根据温度进行适当处理。
另外，在本实施方式中，ECU100，在多个DPF中收集量比较大的DPF的温度低于规定的低温侧基准值Ta的情况下，把流向该DPF臭氧供给量设定为规定的最大量，并在该DPF的温度超过低温侧基准值Ta的情况下，由于基于排气气体中的NOX浓度设定流向该DPF的臭氧供给量(S212)，所以可以根据温度进行适当处理。此处所述“收集量比较大”是指，收集量比其他DPF至少一者大的状态。
另外，在本实施方式中，由于设定ECU100，在多个DPF中收集量比较大的DPF的温度低于规定的低温侧基准值Ta的情况下，利用臭氧控制阀V2选择收集量比较小的DPF作为的臭氧供给对象，所以通过优先再生温度比较高的DPF，可以有效地活用臭氧等的再生资源。此处所述“收集量比较大”是指，收集量比其他DPF至少一者大的状态，另外，此处所述“收集量比较小DPF”是指，除了该收集量比较大的DPF以外至少一者的DPF。
另外，在本实施方式中，由于ECU100在DPF的温度超过规定的高温基准值Tc的情况下，停止来自臭氧供给源(臭氧发生器41)的臭氧的供给，所以可以避免高温时的臭氧分解而有效地利用臭氧。
另外，在本实施方式中，在多个DPF上游具备作为升温单元的燃料添加注射器，ECU100控制燃料添加注射器，在由排气控制阀V1所选择的DPF的温度超过规定的高温侧基准值Tc的情况下，由于使该DPF升温，所以可以避免高温时的臭氧分解而有效地利用臭氧。其中，是否使用升温单元的、作为阈值的高温基准值，还可以与是否停止臭氧的供给的、作为阈值的高温基准值为不同的值。
此外，温度区域的设定以及由排气控制阀V1所选择的DPF与由臭氧控制阀V2所选择的DPF的组合，不限于第三实施方式。
另外，虽然设定使用燃料添加注射器作为升温单元，但是作为本发明中的升温单元还可以使用配设于DPF30a、30b的内部或周围的电热线等的其他单元。
此外，在所述各实施方式中将催化剂装置20设为单一，并在其下游侧设有作为分支点的排气控制阀V1，但也可以如图14所示，将本发明中的催化剂装置120a、120b并列设为多个，另外，还可以在这些并列设置了的催化剂装置120a、120b的上游侧设置作为分支点的排气控制阀V1。另外，在所述各实施方式中，虽然使用单一种类的催化剂作为催化剂装置20，但也可以并列设置多种的催化剂。另外，包括DPF和臭氧供给喷嘴的组件，还可以并列设为三组以上。
另外，还可以把在流入DPF30a、30b的排气气体中没有包括与臭氧发生反应那样的不要的成分，作为用于执行PM氧化的条件。该不要的成分例如是NOX，另外，未燃烧的HC还与臭氧反应而发生臭氧的无用的消耗。是否含有这样的不要的成分，可以通过例如由在排气控制阀V1与臭氧供给喷嘴40a、40b之间设置空燃比传感器所检测的排气空燃比来推定。所以，ECU100基于所检测的排气空燃比，在判断为含有不要的成分的情况下，将臭氧发生器41截至，停止臭氧的供给。另一方面，ECU100在判断为没有含有不要的成分的情况下，将臭氧发生器41导通，执行臭氧的供给。
另外，在所述各实施方式中，采用了把排气控制阀V1以及臭氧控制阀V2的动作设为全打开或全封闭的两个状态，但是也可以使用如可以连续改变流向排气侧的两个方向的排出量的比例的那样的排气控制阀以及臭氧控制阀，来代替这样的步骤性的改变。
另外，在所述各实施方式中，在臭氧供给时导通臭氧发生器41而直接供给所生成了的臭氧，但也可以预先生成、储藏臭氧，并通过切换阀来供给臭氧。另外，可以使用泵或压缩机等对臭氧加压供给。另外，在所述各实施方式中，使用了单一的臭氧供给源，但臭氧供给源也可以是多个。
另外，在所述各实施方式中，虽然采用了壁流型DPF作为PM收集装置，但是还可以采用其他各种各样的过滤构造。例如，静电收集式的直流型过滤器，其是在存在于排气气体中的一对电极之间施加直流电压而生成放电，例如使PM带负电，通过静电力使其附着于正侧的或接地侧的电极的过滤器。所以，把PM收集装置作为正侧或接地侧的电极形成。基材的形状或构造除如上所述的蜂窝状外，还可以是板状、筒状、颗粒状、网状等。
第四实施方式
下面将参照附图对本发明的第四实施方式进行说明。图15中，在排气通路15中配置有收集排气气体中颗粒状物质(PM)的作为颗粒状物质收集装置的柴油机颗粒过滤器(以下称为DPF)220。图中，DPF220被以剖面表示。
DPF220包括：单一的金属制外壳221；在该外壳221内所划分形成的多个(在本实施方式中为两个)的过滤室110、210；分别配置于这些过滤室110、210的过滤部件130、230；分别配置于这些过滤室110、210、并且可向过滤部件130、230从其上游侧供给臭氧(O3)作为臭氧供给单元的臭氧供给喷嘴140、240；和配置于这些臭氧供给喷嘴140、240的上游侧、并且切换排气气体流入的过滤室110、210的阀单元50。
外壳221被设于划分排气通路15形成的排气管22的中途，并且具有在排气气体流向上延伸的、近似圆筒形状，同时其两端部221a被形成为截头圆锥状。一侧的过滤室110被设于外壳221内的中央部或中心部，而另一侧的过滤室210被设于外壳221内的外周部。这些的过滤室110、210被圆筒形的隔壁23隔开，作为整体呈两层管构造。以下，把中央部的过滤室110称为中央过滤室，而把外周部的过滤室210称为外周过滤室。隔壁23被设为距离外壳221的入口以及出口规定距离。过滤部件130、230位于中央过滤室110以及外周过滤室210的轴向中央部。在从过滤部件130、230的上游端面或前端面到隔壁23的上游端或前端之间设有臭氧供给喷嘴140、240。
作为臭氧发生单元的臭氧发生器41经臭氧供给通路42连接于臭氧供给喷嘴140、240。臭氧供给通路42在中途分为两支，在该分支部设有切换阀43。切换阀43以把由臭氧发生器41送来的臭氧供给到臭氧供给喷嘴140、240中任意一者的方式切换。臭氧被从臭氧供给喷嘴140、240的供给口141、241向下游侧的过滤部件130、230喷射供给。
过滤部件130、230借助未图示的支承部件支承于过滤室110、210内。支承部件具备绝缘性、耐热性、缓冲性等，例如由氧化铝垫构成。
如图16所示，过滤部件130、230是具备由多孔陶瓷形成的蜂窝构造体32的所谓壁流型，蜂窝构造体32可以使用堇青石、硅石、氧化铝等陶瓷材料形成。排气气体如箭头表示那样，在图中从左向右流动。在蜂窝构造体32上，交替地划分形成在上游侧施有密封塞33的第一通路34；和下游侧施有密封塞35的第二通路36，形成蜂窝状。这些通路34、36还被称为腔室，均与排气气体的流向平行。如果排气气体在图中从左向右流动的话，则排气气体从第二通路36经过多孔陶瓷的流路壁面37流入第一通路34，流向下游侧。此时，排气气体中的PM被多孔陶瓷收集，可以防止PM向大气的排放。这样排气气体经过流路壁面时过滤收集PM的过滤器形式被称为壁流型。
作为臭氧发生器41，可以使用在可施加高电压的放电管内边流动作为原料的干燥了的空气或氧元素边使臭氧生成的形态，或其他任意的形式。此处成为原料的干燥了的空气或氧元素，与日本特开2005-502823号公报的情况不同，是从排气通路15外取来的气体，例如外部气体所含有的气体，不是如该公报那样的排气通路15内的排气气体所含有的气体。在臭氧发生器41中，使用低温的原料气体比使用高温的原料气体，臭氧的生成效率高。所以，通过这样使用排气通路15外的气体生成臭氧，与该公报的情况相比，可以提高臭氧生成效率。
臭氧供给喷嘴140、240具有如在遍及过滤部件130、230的上游端面的整个直径范围那样的多个臭氧供给口41，以可以向过滤部件130、230的上游端面整体全面地供给臭氧。臭氧供喷嘴140、240被固定于外壳221内。其中，臭氧供给单元的形态除了这样的臭氧供给喷嘴140、240以外，还可以是各种形态的形态，例如在仅具有一个臭氧供给口的情况下，使臭氧供给口与DPF的上游端面的距离仅间隔为下述的距离即可，即臭氧可以全面遍及其上游端面整体的距离。
阀单元50具备：分别设于中央过滤室110以及外周过滤室210的入口部，开闭这些过滤室110、210的中央阀体(第一阀体)151以及外周阀体(第二阀体)251；和可以以交替开闭这些阀体151、251的方式驱动阀体151、251的作为驱动单元的驱动装置352。
如图17所示，中央阀体151与剖面圆形的中央过滤室110的形状配合被形成圆形，另外，外周阀体251与剖面环状的外周过滤室210的形状相配合被形成环形。外周阀体251被上下等分为两部分，由两个阀体部件251a、251b构成，这些阀体部件251a、251b是以左右对开状(likea double hinged door or a double casement window)进行开闭。
如图18A、18B所示，驱动装置352具备分别与中央阀体151和阀体部件251a、251b连接固定的三根旋转轴353、353a、353b。这些旋转轴353、353a、353b，在外壳221的高度的中心部水平且相互平行地向外壳221外延伸。旋转轴353被连接固定于中央阀体151高度的中心位置，旋转轴353a、353b分别连接固定于阀体部件251a、251b的下端部以及上端部。这些旋转轴353、353a、353b的中心为中央阀体151与阀体部件251a、251b的旋转中心，利用这些旋转轴353、353a、353b的90度的旋转而开闭中央阀体151和阀体部件251a、251b。中央阀体151及其旋转轴353，相对阀体部件251a、251b及它们的旋转轴353a、353b，偏装于排气气体流向(图18A以及图18B箭头所示)，特别是在本实施方式中，偏装于下游侧。
如图18A以及图18B所示，在旋转轴353、353a、353b上安装有同一齿数的被驱动齿轮354、354a、354b，与步进马达等的驱动源(未图示)连结了的驱动齿轮355、355ab，分别与中央阀体151的被驱动齿轮354和上侧阀体部件251a的被驱动齿轮354a啮合。上侧阀体部件251a的被驱动齿轮354a与下侧阀体部件251b的被驱动齿轮354b啮合。驱动齿轮355、355ab个别地旋转，所以中央阀体151以及外周阀体251也可以独立地开闭。
但是在下述的过滤再生时，中央阀体151以及外周阀体251可以交替开闭。即如图18A所示，中央阀体151关闭的时候，外周阀体251的阀体部件251a、251b处于打开状态。从该状态使驱动源动作，如图18B所示使驱动齿轮355、355ab旋转，使被驱动齿轮354、354a、354b以及旋转轴353、353a、353b各向箭头所示方向旋转90°，把中央阀体151打开，外周阀体251的阀体部件251a、251b关闭。
如图15所示，臭氧发生器41、切换阀43以及驱动装置352的驱动源，被连接于作为控制单元的电子控制单元(以下称为ECU)500，它们各自的动作由ECU500控制。
另外，在本实施方式中，设有检测过滤部件130、230中的PM的收集量或堵塞情况的单元。在外壳221的上下游端部221a、即两过滤室110、210的上下游侧的合流部，分别设有检测排气压力的排气压传感器61、62，ECU500基于由这些排气压传感器61、62所检测的上游侧排气压力以及下游侧排气压力的排气压偏差，判断过滤部件130、230中的PM的收集量或堵塞情况。在本实施方式中，在该排气压偏差超过规定值时，判断两个过滤部件130、230两者均堵塞，在同一时刻进行两者的过滤部件130、230的PM除去处理即过滤再生处理。然而，也可以逐个对每个过滤部件130、230或者过滤室110、210检测排气排气压偏差，并逐个执行过滤再生处理。
另外，在本实施方式中，通过过滤部件130、230的上下游侧的压差来检测PM的收集量或堵塞情况，但还可以仅通过配置于过滤部件130、230的上游侧的、一个排气压传感器检测收集量或堵塞情况。再者，也可以通过计算配置于过滤部件上游侧的黑烟传感器的黑烟信号的时间积分，来检测堵塞情况。同样地，也可以评价关于黑烟生成的、保存于ECU内的发动机特性映射数据，并进行时间积分。
另外，在DPF220的上游侧排气通路15上，还可以设有净化排气气体中的NOX的NOX催化剂或净化排气气体中的HC、CO等的未燃烧成分的氧化催化剂等。作为NOX催化剂既可以是储存还原型NOX催化剂(NSR：NOX Storage Reduction)，还可以是选择还原型NOX催化剂(SCR：Selective Catalytic Reduction)。
储存还原型NOX催化剂进行下述的NOX的吸放出作用，即流入其中的排气气体的空燃比比规定值(典型理论空燃比)稀时吸收NOX，如果流入其中的排气气体中的氧元素浓度降低的话，则放出吸收了的NOX。在本实施方式中，由于使用柴油机，所以通常时候的排气空燃比较稀，NOX催化剂通常情况进行排气中的NOX的吸收。另外，如果在NOX催化剂的上游侧供给还原剂，使得流入排气气体的空燃比较浓，则NOX催化剂进行已吸收了的NOX放出。接着该所放出的NOX与还原剂反应而被还原净化。作为还原剂，只要是在排气中产生碳氢化合物HC或一氧化碳CO等的还原成分的还原剂即可，可以使用氢气、一氧化碳等气体，丙烷、丙烯、丁烷等液体或气体的碳氢化合物，汽油、轻油、煤油等的液体燃料等。在使用柴油机的情况下，为了避免储藏、补给等时的繁琐，优选使用作为燃料的轻油。作为还原剂供给方法，有可以进行例如从另设于NOX催化剂的上游侧排气通路15上的还原剂喷射阀喷射轻油方法，或者在膨胀行程后期或者排气形成中从燃料喷射阀14向燃料室13喷射轻油的所谓后喷射。此外，像这样把以NOX催化剂中的NOX的放出还原为目的的还原剂供给称为燃料过量供给。
还原选择型NOX催化剂是在流入排气气体的空燃比较稀的条件下，稳定且同时使排气气体中的HC、NO反应，净化为N2、O2、H2O那样的催化剂。在NOX的净化中必须存在HC。即便空燃比较稀，在排气全体中也必须包括未燃烧HC，所以可以利用其进行NOX的还原净化。另外，还可以像储存还原型NOX催化剂那样，实施然了过量供给而供给还原剂。此时，作为还原剂除了所述示例外，也可以使用氨水或尿素。
氧化催化剂是使HC、CO等的未燃烧成分与O2反应而形成CO、CO2、H2O等催化剂。
由于第四实施方式的其余机械构成与所述第一实施方式相同，所以标记同一符号并省略详细说明。
在本实施方式涉及的排气净化装置中，是从中央侧的臭氧供给喷嘴140供给臭氧，氧化(燃烧)除去堆积于中央侧的过滤部件130中的PM，或者是从外周侧的臭氧供给喷嘴240供给臭氧，氧化除去堆积于外周侧的过滤部件230中的PM。
对其进行具体说明。ECU500在由排气压传感器61、62所检测的上游侧排气压力以及下游侧排气压力偏差超过规定值时，判断必须进行堆积于过滤部件130、230的PM的氧化除去即再生。于是，使驱动装置352的驱动源动作，把中央阀体151以及外周阀体251的任意一者关闭，而把另一者打开。在本实施方式中，先进行中央侧的过滤部件130的再生，如图19A所示，把中央阀体151关闭，外周阀体251打开。由此可以限制向中央过滤室110的排气气体的流入，这样排气气体实际上仅通过外周过滤室210以及外周过滤部件230。此时排气气体中的PM的收集仅靠外周过滤部件230进行。
接着ECU100切换切换阀43到中央侧，同时导通臭氧发生器41，并从中央侧的臭氧供给喷嘴140，供给使用臭氧发生器140生成的臭氧。利用该臭氧氧化除去堆积于中央侧的过滤部件130的PM。
如果经过规定时间，如图19B所示使驱动装置352的驱动源动作而把中央阀体151打开，把外周阀体251关闭。由此，限制向外周过滤室210的排气气体的流入，这样排气气体实际上仅通过中央过滤室110以及中央过滤部件130。接着ECU500切换切换阀43到外周侧，开始进行来自外周侧的臭氧供给喷嘴240的臭氧供给，同时停止来自中央侧的臭氧供给喷嘴140的臭氧供给。利用所供给了的臭氧氧化除去堆积于外周侧的过滤部件230的PM。
如果经过规定时间外周侧过滤部件230的再生结束，截止臭氧发生器41而停止臭氧供给，同时使驱动装置352的驱动源动作而打开外周阀体251。由此，才允许向外周过滤室210的排气气体的流入，排气气体经过中央过滤室110以及外周过滤室210的两者，并能够使用两个过滤部件130、230进行PM的收集。
这样，根据本实施方式涉及的排气净化装置，由于供给臭氧侧的过滤室被阀单元50关闭，所以可以防止向该过滤室的排气气体的流入，可以防止供给臭氧因排气气体中的NOX以及HC等被无用消耗，可以在堆积于过滤部件的PM的氧化除去中使用更多的臭氧量。因而可以提高臭氧所提供的PM的净化效率。
此处，关于NOX与臭氧的反应消耗更详细地进行说明。如果臭氧O3与排气气体中的NOX、特别是NO反应，则其反应式由下式表示。
NO+O3→NO2+O2...(1)
利用该反应生成的NO2，进一步与臭氧O3如下式发生反应。
NO2+O3→NO3+O2...(2)
于是再次利用该反应生成的NO3，因臭氧O3的影响如下式发生分解。
2NO3→2NO2+O2...(3)
此处，如果着眼于(1)式，NO的氧化消耗了臭氧O3，另外，如果着眼于(2)式，NO2的氧化消耗了臭氧O3。另外，如果着眼于(3)式的话，右边的NO2为(2)式左边的NO2，因而为了氧化该(2)式左边的NO2而消耗臭氧O3。
这样，NOX与臭氧反复进行连锁反应。因而即便暂时在过滤部件130、230的正前供给臭氧，只要该位置的排气气体中含有NOX，即有很多的臭氧在NOX的氧化、分解中被消耗，导致可以向过滤部件130、230供给的臭氧量显著减少了。由于在臭氧发生器41中生成臭氧时候需要电力，所以这样的臭氧无用消耗引起电力的无用消耗，进而有可能引起燃费的恶化。
另外，如果向存在HC的排气气体中供给臭氧，则臭氧O3部分氧化HC，进行生成CO、CO2、H2O那样的HC氧化物的反应。这样一来，就没有向过滤部件供给与该反应消耗对应的臭氧，发生所述的同样问题。
对此，如本实施方式那样，如果关闭供给有臭氧侧的过滤室的话，则可以防止向该过滤室的排气气体的流入，可以防止所供给的臭氧因与NOX以及HC的反应而被消耗，可以有效地用于过滤部件的PM的氧化除去中。此处，在供给有臭氧侧的过滤室中，实际上仅流过臭氧、臭氧生成的原料以及臭氧稀释所用到的气体(空气等)。
另外，作为其他的优点，由于把两个过滤室110、210以夹持隔壁23且相互邻接并列地配置，所以在一侧过滤室的过滤部件的再生中，利用流入另一侧过滤室的排气气体的热量，可以把一侧的过滤室温度维持在可有效地进行由臭氧提供的PM氧化的、适当的温度范围内，可以比较高效地进行臭氧所提供的PM氧化。
即，即便在单一的外壳上配置过滤部件以及臭氧供给喷嘴，并使排气气体的流动停止而进行臭氧供给，在进行臭氧供给过程中，外壳内还是会因臭氧或外部气体的影响被冷却，存在处于比适当温度范围低的低温的可能性。根据本实施方式，可以把流入另一侧过滤室的排气气体的热量，经过隔壁23传递到一侧的过滤室，可以抑制一侧过滤室的温度降低，同时可以保持一侧过滤室温度在适当温度范围内。
图20表示供给有臭氧过滤部件的温度(横轴)与在规定时间内的PM氧化速度(纵轴)的关系。其中，纵轴的PM氧化速度单位g/hL是，表示每一升过滤部件并且在每一小时内所氧化的PM的克数。如所看到的那样，随着温度的上升，PM氧化速度在150℃附近迎来暂时的峰值，之后渐渐降低。接着，从300℃附近开始臭氧的热分解，如果超过350℃的话，则难以确保足够的PM氧化速度。由其结果可知，为了有效地氧化PM，过滤部件或其气氛温度，优选在150～300℃范围内。在使用柴油机的情况下，由于排气温度通常在200～300℃以下，所以，优选把邻接的过滤室保持在适于PM氧化的温度范围内。另外，如本实施方式那样，如果关闭臭氧供给侧的过滤室，则可以防止因排气气体中的热量而导致臭氧被分解。
再者，作为关闭臭氧供给侧的过滤室的优点，还可举出因气体的流动为低速而使臭氧与PM的接触概率增高，同时延长反应时间，从而可以提高PM氧化效率。
此外，在本实施方式中，在臭氧供给时虽然把臭氧发生器41导通而将生成的臭氧直接供给，但也可以预先生成、存储臭氧，而使用阀来切换其的供给、停止。另外，还可以使用泵或压缩机等对臭氧加压后而使之供给。
接着，进行了用于确认该第四实施方式效果的实验，其结果如下所示。
(1)实验装置
图21中表示实验装置的整体。从柴油机10排出的排气气体，经由排气管22，并依次通过催化剂70以及DPF220之后，被向大气排放。催化剂70，由所述NOX催化剂(储存还原型或选择还原型)以及氧化催化剂的至少一者形成。可以向切换阀43，供给作为臭氧气体O3、氧气O2以及氮气N2的混合气体的供给气体。
从氧气瓶71所供给了的氧气O2，利用流量控制单元72控制向臭氧发生器73供给的流量。剩余的氧气作为旁路流供给向臭氧发生器73。接着，使用臭氧分析计74计量臭氧浓度，此后，臭氧与氧元素的混合气体由流量控制单元75控制流量，剩余部分从未图示的排气管道向外部排放。流量被控制了的混合气体，与由氮气瓶76送出并通过流量控制单元77控制流量的氮气N2相混合，并且把由此获得的供给气体送到切换阀43。
在DPF220中，在中央过滤室110和外周过滤室210的出口部(过滤部件130、230的下游侧)分别插入配置有抽出管178、278，这些抽出管178、278被切换阀79切换，可以抽出中央过滤室110与外周过滤室210的任意一者的排气气体的样品。被抽出了的样品气体，可利用由上游侧所直列配置的HC、CO、NOX浓度计量用的排气气体分析器80；CO2浓度计量用的排气气体分析器81；和臭氧浓度计量用的排气气体分析器82进行计量处理。
(2)实验条件
发动机10使用了排气量2000cc的柴油机。另外，使发动机10以转速2200rpm、转矩46Nm的运转条件稳定运转。
关于中央过滤部件130，使用直径120mm、长度177mm、体积2L(升)、腔室数300cpsi(cells per square inch)的堇青石制过滤材料(没有涂敷催化剂)，利用机械加工把该过滤材料的外周部切削，切削成直径为60mm，并且把其配置于中央过滤室110。
关于中央过滤部件230，使用直径120mm、长度177mm、体积2L(升)、腔室数300cpsi的堇青石制过滤材料(没有涂敷催化剂)，并且把在该过滤材料的中心部开设有直径80mm的孔的部件配置于外周过滤室210。
关于催化剂70，使用了在直径103mm、长度155mm、体积1.3L(升)、腔室数400cpsi的堇青石制蜂窝构造体上，以涂敷量200g/L涂敷Ce-Zr复合氧化物(其中，分母的L(升)是指每1L催化剂的意思)，并使Pt相对于Ce-Zr复合氧化物可搭载重量3wt％。此处，由于如果没有催化剂70的话，则未燃烧的HC量较多，导致臭氧与该HC反应而影响PM氧化速度，因而设置了催化剂70。
关于臭氧添加量，从流量控制单元75出来的臭氧与氧元素的混合气体中，臭氧浓度为18700ppm、剩余部分为氧气，流量30L/min，再把流量120L/min的氮气加入其中而稀释，并将该稀释了的气体即供给气体供给到切换阀43。
(3)PM氧化速度算出方法
通过由排气气体分析器80、81计测的合计碳元素量概算出PM氧化速度。
(4)实施例以及对比例
实施例1
关闭外周阀体251，打开中央阀体151，使来自发动机的排气气体仅流入中央过滤室110，该状态持续30分钟。期间，PM堆积于中央过滤部件130。之后，打开外周阀体251，关闭中央阀体151，将流有来自发动机的排气气体的过滤室切换为外周过滤室210，同时向中央过滤室110供给含有臭氧的过滤气体，使堆积于中央过滤部件130的PM氧化10分钟。
另外，还进行与其相反的动作。即，关闭中央阀体151，打开外周阀体251，使来自发动机的排气气体仅流入外周过滤室210，该状态持续30分钟。期间，PM堆积于外周过滤部件230。之后，打开中央阀体151，关闭外周阀体251，将流有来自发动机的排气气体的过滤室切换为中央过滤室110，同时向外周过滤室210供给含有臭氧的气体，使堆积于外周过滤部件230的PM氧化10分钟。
对比例1
为了明确本实施方式的下述效果，即利用流入另一侧过滤室的排气气体的热量，把供给有臭氧一侧的过滤室保温的效果，使用了如图22的对比例。其中，与本实施方式相同的构成标记同一符号并省略详细说明。
在该对比例中，在催化剂70的下游侧借助切换阀85把排气通路分为两支，在这些排气通路中分别设有DPF186、286。所以，外壳187、287也被分别独立地设置，在这些外壳187、287上分别设有过滤部件188、288以及臭氧供给喷嘴189、289。切换阀85把排气通路切换到一侧的DPF186或另一侧的DPF286。在该构成中，当一侧的DPF再生时，无法利用流经另一侧的外壳内的排气气体的热量，对一侧的外壳内保温。
此时，把切换阀85切换到一侧的DPF186侧，使排气气体向其中流入30分钟，并且进行了PM收集之后，将切换阀85切换到另一侧的DPF286侧，以不向一侧DPF186流入排气气体，从臭氧供给喷嘴189供给供给气体，使堆积一侧过滤部件188的PM氧化10分钟。
(5)实验结果
把这些实施例1以及对比例1的PM氧化速度的比较结果示于图23中。如看到那样，在实施例1的情况，较之PM对比例1，氧化速度被提高，由此，明示了本实施方式的利用排气热量的效果。其中在实施例1中，中央侧与外周侧的PM氧化速度几乎没有差别。
第五实施方式
下面将参照附图对本发明的第五实施方式进行说明。其中，对于与所述第一实施方式相同的构成，标记图中同一符号并省略详细说明。
图24是示意地表示本发明的第五实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的系统框图。如图所示，在该第五实施方式中，追加设置有分别检测中央过滤部件130以及外周过滤部件230的温度(床温)的温度传感器190、290。这些温度传感器190、290被连接于ECU500。这些温度传感器190、290的测温部(前端部)，被埋设于各个过滤部件130、230的中心部，以正确地检测各个过滤部件130、230的温度。
此外，这些温度传感器190、290还可以是下述的传感器，即在中央过滤部件130以及外周过滤部件230的上游侧的中央过滤室110以及外周过滤室210上分别配置有测温部，检测流入这些过滤部件130、230的排气气体的温度。
另外，在中央过滤部件130以及外周过滤部件230的上游侧的中央过滤室110以及外周过滤室210上，分别配置有作为冷却气体供给单元的空气供给喷嘴191、291，该空气供给喷嘴191、291供给作为冷却气体的冷却空气。空气供给喷嘴191、291的构成与臭氧供给喷嘴141、241相同。在本实施方式中，空气供给喷嘴191、291被设于臭氧供给喷嘴141、241的上游侧。空气供给喷嘴191、291与臭氧供给喷嘴141、241相同，具有遍及过滤部件130、230的上游端面的全部径向范围那样的多个空气供给口192、292，并且被固定于外壳221内，以可以向过滤部件130、230上游端面整体全面供给空气。其中，冷却气体供给单元的形态不受限于该种空气供给喷嘴191、291，还可以是仅具有一个冷却气体供给口的形态，另外作为冷却气体可以使用空气以外的气体。
作为冷却气体源的气罐93经空气供给通路94被连接于空气供给喷嘴191、291。空气供给通路94在中途分为两支，在该分支部设有切换阀95。切换阀95由ECU500切换，以便把由气罐93送来了的空气供给到空气供给喷嘴191、291的任意一者，或不进行完全供给。空气从空气供给喷嘴191、291的空气供给口192、292，向下游侧的过滤部件130、230喷射供给。
在该第五实施方式中，在由中央过滤部件130或外周过滤部件230的臭氧而发生再生时，根据由对应的温度传感器190、290所检测的温度，利用ECU500控制来自对应的空气供给喷嘴191、291的空气供给。即，如所述第一实施方式所示，过滤部件的再生优选为在如下时机进行，即过滤温度或气氛温度处于可有效进行利用由臭氧产生的PM氧化的温度范围内。因而，根据该第五实施方式，根据温度传感器190、290的检测值，判断温度是否在适当的温度范围内，如果处于适当的温度范围内，则可以执行过滤再生，如果不处于适当的温度范围内，则可以中止过滤再生。由此，可以防止在不适当温度范围内供给臭氧被无用消耗的情况。
例如，以中央过滤部件130的再生为例，即便在过滤部件130的再生时刻到来，如果例如在高负荷运转后等情况下中央过滤部件130的检测温度比规定上限温度(例如350℃)高的话，则供给臭氧有可能在到达过滤部件130前即被分解，因此，ECU500会中止臭氧供给(即，不导通臭氧发生器41)，另外，例如在低温运转时等情况下，如果中央过滤部件130的检测温度比规定下限温度(例如150℃)小的话，则有可能无法有效地进行供给臭氧所产生的PM氧化的情况，所以ECU500也会中止臭氧供给。另外，如果中央过滤部件130的检测温度处于上限温度以下、下限温度以上的范围内，由于可以有效地进行供给臭氧所产生的PM氧化，所以ECU500将执行来自中央供给喷嘴141的臭氧供给。
另外，在中央过滤部件130的检测温度比上限温度高的情况下，ECU500把切换阀95切换到中央供给喷嘴191侧，并从该空气供给喷嘴191进行冷却空气的供给，从而冷却中央过滤部件130。由此中央过滤部件130的温度降低，而处于上限温度以下的适当温度范围内。这样的话，ECU500即执行来自中央臭氧供给喷嘴141的臭氧供给。以上所述控制方法对于外周过滤部件230的再生而言相同。
这样，根据本第五实施方式，除与所述第一实施方式相同的作用效果外，还可以防止在不适当的温度范围特别是在过多的高温下的臭氧供给，可以进一步实现对臭氧的有效利用。
关于该第五实施方式，进行了用于确认效果的实验，其结果如下所示。
(1)实验装置
与第一实施方式相同。
(2)实验条件
除把发动机10的运转条件改变为转速2400rpm、转矩77Nm的点之外，与第一实施方式相同。此处之所以采用了更高负荷侧的运转条件，是为了使排气温度上升。在该运转条件的情况下，排气气体温度达到300余度。
(3)PM氧化速度算出方法
与第一实施方式相同。
(4)实施例及对比例
实施例2
关闭外周阀体251，打开中央阀体151，使来自发动机的排气气体仅流入中央过滤室110，该状态持续30分钟。期间，PM堆积于中央过滤部件130，中央过滤部件130温度上升到比较高温。之后，打开外周阀体251，关闭中央阀体151，使排气气体仅流入外周过滤室210，同时截止向中央过滤室110的排气气体流入。在该状态下，从中央空气供给喷嘴191向中央过滤室110供给空气，并将由中央温度传感器190所检测的温度控制在245～255℃的范围内。在该状态下，向中央过滤室110供给含有臭氧的供给气体，使堆积于中央过滤部件130的PM氧化10分钟。
对比例2
该对比例2与实施例2使用相同的实验装置，但在以下的点与实施例2不同。即，把排气气体流入从外周过滤室210切换到过滤室110后，既不进行来自中央空气供给喷嘴191的空气供给，也不控制温度，在这种情况下向中央过滤室110供给供给气体，使堆积于中央过滤部件130的PM氧化10分钟。此时的温度为295～283℃。
(5)实验结果
把该实施例2以及对比例2的PM氧化速度的比较结果示于图25中。如所看到的那样，实施例2的情况，较之对比例2，PM氧化速度被提高，由此，明示了利用空气供给在适当温度范围内进行臭氧供给的本实施方式的效果。
以上，虽然对本发明的第四以及第五实施方式进行了说明，但本发明还可以采用其他的实施方式。例如，如图26所示，还可以用沿着轴方向的平面把外壳22内呈纵向分割状地分割为两块，从而形成过滤室110A、210A。此时，在过滤室110A、210A中分别配置过滤部件130A、230A、臭氧供给喷嘴(未图示)等所述的各构成要素。然后，使半圆状的一个阀体51A，与进行臭氧供给的过滤室对应，并利用旋转轴353A旋转180°，来交替地开闭过滤室110A、210A。在不进行臭氧供给之时，阀体51A被水平保持，允许进行向两过滤室110A、210A的排气气体流入。如果比较该纵向分割状的构造与所述实施方式的两层管构造，则在使用两层管构造的情况下，将在全周向的较宽范围内进行从一侧过滤室向另一侧过滤室的热传递，从此点上看比纵向分割状的构造更加有利，但构造略显复杂，此点较之纵向分割状的构造较为不利。
在所述第四以及第五实施方式中，采用了两个过滤室及与其对应的构成要素，还可以采用三个以上。另外，虽然使用壁流型DPF作为PM收集装置，但也可以采用其他各种各样的过滤构造。例如，静电收集式的直流型过滤器，其是在存在于排气气体中的一对电极之间施加直流电压而生成放电，而使PM带例如负电，并利用静电力使之附着于正侧的或接地侧的电极。所以，PM收集装置作为正侧或接地侧的电极被形成。
另外，在上述各实施方式中，采用了使切换阀43以及阀单元50的动作为全打开或全封闭的两种状态，但也可以使用如可连续地改变流向排气侧两个方向的排气量的比例那样的切换阀以及阀单元，来代替该种步骤的改变。
此外，在上述各实施方式中，具有某种程度的具体性地说明了本发明，但对于本发明而言，必须理解为只要不脱离权利要求范围所记载的发明的精神或范围，可进行各种各样改变或变更。即，本发明是包含权利要求范围及其等价范围、以及主旨所包含的修改以及变更的发明。
本发明除适用于作为压燃式内燃机的柴油机以外，还可适用于具有PM发生可能性的全部内燃机。例如，直喷火花点火式内燃机，更具体地就是直喷稀空燃比燃烧汽油发动机。在该发动机中，虽然燃料直接被喷射到缸内燃料室，但在燃料喷射量较多的高的负荷区域，燃料未燃烧尽，从而具有产生PM的可能性。即便应用本发明到这样的发动机中，仍可以充分期待所述同样的作用效果。
产业上的可利用性
在使用臭氧氧化除去PM时，为了有效地使用臭氧可以利用本发明。
Claims (19)
1.一种内燃机的排气净化装置，其特征是具备：
多个的颗粒状物质收集装置，它们分支地连接于排气通路，并且收集排气气体中的颗粒状物质；
臭氧供给单元，其可在所述多个的颗粒状物质收集装置的上游侧分别供给臭氧；和
控制单元，其分别改变所述多个的颗粒状物质收集装置之间的、排气气体的供给量的比例以及臭氧的供给量的比例。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征是还具备至少一个的催化剂装置，其被配置于比所述多个的颗粒状物质收集装置靠近上游侧的所述排气通路内，除去排气气体中的规定物质。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征是还具备：收集量检测单元，其个别地检测所述多个的颗粒状物质收集装置的收集量；和温度检测单元，其个别地检测所述多个的颗粒状物质收集装置的温度，
所述控制单元，基于由所述收集量检测单元所检测的收集量控制排气气体的供给量的比例，同时基于由所述温度检测单元所检测的温度控制臭氧的供给量的比例。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述控制单元，对排气气体的供给量的比例被设定为比较小的所述颗粒状物质收集装置，把流向它的臭氧的供给量的比例设定为比较大。
5.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征是，可个别地全封闭流向所述多个的颗粒状物质收集装置的排气气体的通路，并且可个别地全封闭流向所述多个的颗粒状物质收集装置的臭氧的通路。
6.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征是还具备个别地检测所述多个的颗粒状物质收集装置的收集量的收集量检测单元，
所述控制单元选择所述多个的颗粒状物质收集装置中收集量低的颗粒状物质收集装置，作为排气气体的供给对象。
7.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述控制单元，
在所述多个的颗粒状物质收集装置中所述收集量比较大的颗粒状物质收集装置的所述温度，低于规定的低温侧基准值的情况下，把流向该颗粒状物质收集装置的臭氧供给量设定为规定的最大量，
在该颗粒状物质收集装置的所述温度，超过所述低温侧基准值的情况下，基于排气气体中的NOX浓度设定流向该颗粒状物质收集装置的臭氧供给量。
8.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述控制单元，在所述多个的颗粒状物质收集装置中所述收集量比较大的颗粒状物质收集装置的所述温度，低于规定的低温侧基准值的情况下，选择所述收集量比较小的颗粒状物质收集装置作为臭氧的供给对象。
9.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述控制单元，在所述温度超过规定的高温基准值的情况下，停止来自所述臭氧供给单元的臭氧的供给。
10.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述多个的颗粒状物质收集装置还具备升温单元，
所述控制单元，控制所述升温单元，在被选择作为排气气体的供给对象的所述颗粒状物质收集装置的所述温度，超过规定的高温基准值的情况下，使该颗粒状物质收集装置升温。
11.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其特征是还具备检测所述至少一个的催化剂装置的温度的催化剂温度检测单元，
所述控制单元基于所述至少一个的催化剂装置的温度，控制所述臭氧供给单元。
12.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征是在所述排气通路的分支点具备排气控制阀，其可在所述多个的颗粒状物质收集装置之间改变排气气体的供给量的比例。
13.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述臭氧供给单元具备臭氧控制阀，其可在所述多个的颗粒状物质收集装置之间改变来自单一的臭氧供给源的臭氧的供给量的比例。
14.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述颗粒状物质收集装置具备：在单一的外壳内相互邻接并且相对排气气体流向并列地划分形成了的多个过滤室；分别被配置于这些过滤室的过滤部件；和切换排气气体所流入的所述过滤室的阀单元，
所述臭氧供给单元分别被配置于所述多个过滤室，所述阀单元被配置于所述臭氧供给单元的上游侧。
15.根据权利要求14所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述过滤室被形成为两个，分别形成在所述外壳内的中央部以及外周部。
16.根据权利要求14或15所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述阀单元，以排气气体不流入执行臭氧供给的所述过滤室，和排气气体流入不执行臭氧供给的所述过滤室的方式，切换所述过滤室，且所述臭氧供给均来自所述臭氧供给单元。
17.根据权利要求14或15所述的内燃机的排气净化装置，其特征是所述阀单元具备：
第一阀体，其开闭所述多个过滤室中的一部分过滤室；第二阀体，其开闭所述多个过滤室中的其余过滤室；和驱动单元，其对应于执行臭氧供给的所述过滤室，以所述第一阀体以及第二阀体交替地开闭的方式，驱动所述第一阀体以及第二阀体。
18.根据权利要求14或15所述的内燃机的排气净化装置，其特征是具备：
至少一个的温度检测单元，其检测流入至少一个的所述过滤部件的气体或该过滤部件的温度；和根据该所检测的温度，对来自与该过滤部件对应的所述臭氧供给单元的臭氧供给进行控制的单元。
19.根据权利要求18所述的内燃机的排气净化装置，其特征是具备：
冷却气体供给单元，其被配置于所述至少一个的过滤部件和所述阀单元之间，并且可向该过滤部件从其上游侧供给冷却气体；和根据所述所检测的温度，对来自所述冷却气体供给单元的冷却气体供给进行控制的单元。
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