JP2001271629A - 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置Info
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- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 新規の方法を採用した排気ガス浄化方法およ
び排気ガス浄化装置において微粒子を確実に除去する。 【解決手段】 機関排気通路内にパティキュレートフィ
ルタ２２を配置する。単位時間当りに燃焼室５から排出
される排出微粒子量をパティキュレートフィルタ２２上
において単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去
可能な酸化除去可能微粒子量よりも少なくし、それによ
って排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィルタ２
２に流入すると輝炎を発することなく酸化除去せしめ
る。パティキュレートフィルタの温度が予め定められた
時間以上に亘って予め定められた温度以下となると予測
されたときにパティキュレートフィルタの温度を上昇さ
せる。
び排気ガス浄化装置において微粒子を確実に除去する。 【解決手段】 機関排気通路内にパティキュレートフィ
ルタ２２を配置する。単位時間当りに燃焼室５から排出
される排出微粒子量をパティキュレートフィルタ２２上
において単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去
可能な酸化除去可能微粒子量よりも少なくし、それによ
って排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィルタ２
２に流入すると輝炎を発することなく酸化除去せしめ
る。パティキュレートフィルタの温度が予め定められた
時間以上に亘って予め定められた温度以下となると予測
されたときにパティキュレートフィルタの温度を上昇さ
せる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気ガス浄化方法お
よび排気ガス浄化装置に関する。
よび排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の
高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機
関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低い。し
たがって排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ
上に捕集された微粒子を着火させるのは困難であり、排
気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ上に捕集さ
れた微粒子を着火させるためには微粒子の着火温度を低
くしなければならない。
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の
高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機
関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低い。し
たがって排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ
上に捕集された微粒子を着火させるのは困難であり、排
気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ上に捕集さ
れた微粒子を着火させるためには微粒子の着火温度を低
くしなければならない。
【０００３】ところで従来よりパティキュレートフィル
タ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下できる
ことが知られており、したがって従来より微粒子の着火
温度を低下させるために触媒を担持した種々のパティキ
ュレートフィルタが公知である。例えば特公平７−１０
６２９０号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金
族金属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持さ
せたパティキュレートフィルタが開示されている。この
パティキュレートフィルタではほぼ３５０℃から４００
℃の比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続
的に燃焼せしめられる。
タ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下できる
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温度を低下させるために触媒を担持した種々のパティキ
ュレートフィルタが公知である。例えば特公平７−１０
６２９０号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金
族金属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持さ
せたパティキュレートフィルタが開示されている。この
パティキュレートフィルタではほぼ３５０℃から４００
℃の比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続
的に燃焼せしめられる。
【０００４】ディーゼル機関では負荷が高くなれば排気
ガス温が３５０℃から４００℃に達し、したがって上述
のパティキュレートフィルタでは一見したところ機関負
荷が高くなったときに排気ガス熱によって微粒子を着火
燃焼せしめることができるように見える。しかしながら
実際には排気ガス温が３５０℃から４００℃に達しても
微粒子が着火しない場合があり、またたとえ微粒子が着
火したとしても一部の微粒子しか燃焼せず、多量の微粒
子が燃え残るという問題を生ずる。
ガス温が３５０℃から４００℃に達し、したがって上述
のパティキュレートフィルタでは一見したところ機関負
荷が高くなったときに排気ガス熱によって微粒子を着火
燃焼せしめることができるように見える。しかしながら
実際には排気ガス温が３５０℃から４００℃に達しても
微粒子が着火しない場合があり、またたとえ微粒子が着
火したとしても一部の微粒子しか燃焼せず、多量の微粒
子が燃え残るという問題を生ずる。
【０００５】すなわち排気ガス中に含まれる微粒子量が
少ないときにはパティキュレートフィルタ上に付着する
微粒子量が少なく、このときには排気ガス温が３５０℃
から４００℃になるとパティキュレートフィルタ上の微
粒子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。しか
しながら排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなるとパ
ティキュレートフィルタ上に付着した微粒子が完全に燃
焼する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積し、その
結果、パティキュレートフィルタ上に微粒子が積層状に
堆積する。このようにパティキュレートフィルタ上に微
粒子が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の微
粒子は燃焼せしめられるが酸素と接触しづらい残りの微
粒子は燃焼せず、斯くして多量の微粒子が燃え残ること
になる。したがって排気ガス中に含まれる微粒子量が多
くなるとパティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が
堆積し続けることになる。
少ないときにはパティキュレートフィルタ上に付着する
微粒子量が少なく、このときには排気ガス温が３５０℃
から４００℃になるとパティキュレートフィルタ上の微
粒子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。しか
しながら排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなるとパ
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焼する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積し、その
結果、パティキュレートフィルタ上に微粒子が積層状に
堆積する。このようにパティキュレートフィルタ上に微
粒子が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の微
粒子は燃焼せしめられるが酸素と接触しづらい残りの微
粒子は燃焼せず、斯くして多量の微粒子が燃え残ること
になる。したがって排気ガス中に含まれる微粒子量が多
くなるとパティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が
堆積し続けることになる。
【０００６】一方、パティキュレートフィルタ上に多量
の微粒子が堆積するとこれら堆積した微粒子は次第に着
火燃焼しづらくなる。このように燃焼しづらくなるのは
おそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しづら
いグラフィイト等に変化するからであると考えられる。
事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆
積し続けると３５０℃から４００℃の低温では堆積した
微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるため
には６００℃以上の高温が必要となる。しかしながらデ
ィーゼル機関では通常、排気ガス温が６００℃以上の高
温になることがなく、したがってパティキュレートフィ
ルタ上に多量の微粒子が堆積し続けると排気ガス熱によ
って堆積した微粒子を着火せしめるのが困難となる。
の微粒子が堆積するとこれら堆積した微粒子は次第に着
火燃焼しづらくなる。このように燃焼しづらくなるのは
おそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しづら
いグラフィイト等に変化するからであると考えられる。
事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆
積し続けると３５０℃から４００℃の低温では堆積した
微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるため
には６００℃以上の高温が必要となる。しかしながらデ
ィーゼル機関では通常、排気ガス温が６００℃以上の高
温になることがなく、したがってパティキュレートフィ
ルタ上に多量の微粒子が堆積し続けると排気ガス熱によ
って堆積した微粒子を着火せしめるのが困難となる。
【０００７】一方、このとき排気ガス温を６００℃以上
の高温にすることができたとすると堆積した微粒子は着
火するがこの場合には別の問題を生ずる。すなわちこの
場合、堆積した微粒子は着火せしめられると輝炎を発し
て燃焼し、このときパティキュレートフィルタの温度は
堆積した微粒子の燃焼が完了するまで長時間に亘り８０
０℃以上に維持される。しかしながらこのようにパティ
キュレートフィルタが長時間に亘り８００℃以上の高温
にさらされるとパティキュレートフィルタが早期に劣化
し、斯くしてパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
の高温にすることができたとすると堆積した微粒子は着
火するがこの場合には別の問題を生ずる。すなわちこの
場合、堆積した微粒子は着火せしめられると輝炎を発し
て燃焼し、このときパティキュレートフィルタの温度は
堆積した微粒子の燃焼が完了するまで長時間に亘り８０
０℃以上に維持される。しかしながらこのようにパティ
キュレートフィルタが長時間に亘り８００℃以上の高温
にさらされるとパティキュレートフィルタが早期に劣化
し、斯くしてパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
【０００８】また堆積した微粒子が燃焼せしめられると
アッシュが凝縮して大きな塊りとなり、これらアッシュ
の塊りによってパティキュレートフィルタの細孔が目詰
まりを生ずる。目詰まりした細孔の数は時間の経過と共
に次第に増大し、斯くしてパティキュレートフィルタに
おける排気ガス流の圧損が次第に大きくなる。排気ガス
流の圧損が大きくなると機関の出力が低下し、斯くして
この点からもパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
アッシュが凝縮して大きな塊りとなり、これらアッシュ
の塊りによってパティキュレートフィルタの細孔が目詰
まりを生ずる。目詰まりした細孔の数は時間の経過と共
に次第に増大し、斯くしてパティキュレートフィルタに
おける排気ガス流の圧損が次第に大きくなる。排気ガス
流の圧損が大きくなると機関の出力が低下し、斯くして
この点からもパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
【０００９】このように多量の微粒子が一旦積層状に堆
積してしまうと上述の如き種々の問題が生じ、したがっ
て排気ガス中に含まれる微粒子量とパティキュレートフ
ィルタ上において燃焼しうる微粒子量とのバランスを考
えて多量の微粒子が積層状に堆積しないようにする必要
がある。しかしながら上述の公報に記載されたパティキ
ュレートフィルタでは排気ガス中に含まれる微粒子量と
パティキュレートフィルタ上において燃焼しうる微粒子
量とのバランスについては何ら考えておらず、斯くして
上述したように種々の問題を生じることになる。
積してしまうと上述の如き種々の問題が生じ、したがっ
て排気ガス中に含まれる微粒子量とパティキュレートフ
ィルタ上において燃焼しうる微粒子量とのバランスを考
えて多量の微粒子が積層状に堆積しないようにする必要
がある。しかしながら上述の公報に記載されたパティキ
ュレートフィルタでは排気ガス中に含まれる微粒子量と
パティキュレートフィルタ上において燃焼しうる微粒子
量とのバランスについては何ら考えておらず、斯くして
上述したように種々の問題を生じることになる。
【００１０】また、上述の公報に記載されたパティキュ
レートフィルタでは排気ガス温が３５０℃以下になると
微粒子は着火されず、斯くしてパティキュレートフィル
タ上に微粒子が堆積する。この場合、堆積量が少なけれ
ば排気ガス温が３５０℃から４００℃になったときに堆
積した微粒子が燃焼せしめられるが多量の微粒子が積層
状に堆積すると排気ガス温が３５０℃から４００℃にな
ったときに堆積した微粒子が着火せず、たとえ着火した
としても一部の微粒子は燃焼しないために燃え残りが生
じる。
レートフィルタでは排気ガス温が３５０℃以下になると
微粒子は着火されず、斯くしてパティキュレートフィル
タ上に微粒子が堆積する。この場合、堆積量が少なけれ
ば排気ガス温が３５０℃から４００℃になったときに堆
積した微粒子が燃焼せしめられるが多量の微粒子が積層
状に堆積すると排気ガス温が３５０℃から４００℃にな
ったときに堆積した微粒子が着火せず、たとえ着火した
としても一部の微粒子は燃焼しないために燃え残りが生
じる。
【００１１】この場合、多量の微粒子が積層状に堆積す
る前に排気ガス温を上昇させれば堆積した微粒子を燃え
残ることなく燃焼せしめることができるが上述の公報に
記載されたパティキュレートフィルタではこのようなこ
とは何ら考えておらず、斯くして多量の微粒子が積層状
に堆積した場合には排気ガス温を６００℃以上に上昇さ
せない限り、堆積した全微粒子を燃焼させることができ
ない。
る前に排気ガス温を上昇させれば堆積した微粒子を燃え
残ることなく燃焼せしめることができるが上述の公報に
記載されたパティキュレートフィルタではこのようなこ
とは何ら考えておらず、斯くして多量の微粒子が積層状
に堆積した場合には排気ガス温を６００℃以上に上昇さ
せない限り、堆積した全微粒子を燃焼させることができ
ない。
【００１２】このような問題点を解決すべく排気ガス中
に含まれる微粒子量とパティキュレートフィルタ上にお
いて燃焼しうる微粒子量とのバランスを考えて多量の微
粒子が積層状に堆積しないように制御した排気ガス浄化
方法および排気ガス浄化装置が本出願人により既に出願
されている（特願２０００−４３５７１号）。
に含まれる微粒子量とパティキュレートフィルタ上にお
いて燃焼しうる微粒子量とのバランスを考えて多量の微
粒子が積層状に堆積しないように制御した排気ガス浄化
方法および排気ガス浄化装置が本出願人により既に出願
されている（特願２０００−４３５７１号）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述したよう
にパティキュレートフィルタ上に微粒子が堆積すること
がある。これをパティキュレートフィルタの温度が低く
なったままで長期間に亘って放置すると微粒子が変質し
てしまい、後にパティキュレートフィルタの温度が高く
なったとしてもこの変質した微粒子を除去しづらくな
る。そこで本発明の目的は新規の方法を採用した排気ガ
ス浄化方法および排気ガス浄化装置において微粒子をさ
らに確実に除去することにある。
にパティキュレートフィルタ上に微粒子が堆積すること
がある。これをパティキュレートフィルタの温度が低く
なったままで長期間に亘って放置すると微粒子が変質し
てしまい、後にパティキュレートフィルタの温度が高く
なったとしてもこの変質した微粒子を除去しづらくな
る。そこで本発明の目的は新規の方法を採用した排気ガ
ス浄化方法および排気ガス浄化装置において微粒子をさ
らに確実に除去することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】１番目の発明では上記目
的を達成するために、燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタと
して、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子
量がパティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微
粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタに流入すると輝炎を発することな
く酸化除去せしめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸
化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキュ
レートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか堆
積しないときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなったときにパティキュレートフィルタ上
の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せしめられる
パティキュレートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子
量がパティキュレートフィルタの温度に依存しており、
排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なく
なり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなったとしてもその後、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除去しう
る一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィ
ルタ上に堆積しないように排出微粒子量およびパティキ
ュレートフィルタの温度を維持し、それによって排気ガ
ス中の微粒子をパティキュレートフィルタ上において輝
炎を発することなく酸化除去せしめるようにした排気ガ
ス浄化方法において、パティキュレートフィルタの温度
が予め定められた時間以上に亘って予め定められた温度
以下となると予測されたときにパティキュレートフィル
タの温度を上昇させるパティキュレートフィルタ温度上
昇処理を実行するようにしている。
的を達成するために、燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタと
して、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子
量がパティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微
粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタに流入すると輝炎を発することな
く酸化除去せしめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸
化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキュ
レートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか堆
積しないときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなったときにパティキュレートフィルタ上
の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せしめられる
パティキュレートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子
量がパティキュレートフィルタの温度に依存しており、
排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なく
なり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなったとしてもその後、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除去しう
る一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィ
ルタ上に堆積しないように排出微粒子量およびパティキ
ュレートフィルタの温度を維持し、それによって排気ガ
ス中の微粒子をパティキュレートフィルタ上において輝
炎を発することなく酸化除去せしめるようにした排気ガ
ス浄化方法において、パティキュレートフィルタの温度
が予め定められた時間以上に亘って予め定められた温度
以下となると予測されたときにパティキュレートフィル
タの温度を上昇させるパティキュレートフィルタ温度上
昇処理を実行するようにしている。
【００１５】２番目の発明では１番目の発明において、
内燃機関の運転が停止されようとしたときにパティキュ
レートフィルタの温度が予め定められた時間以上に亘っ
て予め定められた温度以下となると予測するようにして
いる。３番目の発明では２番目の発明において、パティ
キュレートフィルタ温度上昇処理を内燃機関の運転が停
止される前に完了するようにしている。
内燃機関の運転が停止されようとしたときにパティキュ
レートフィルタの温度が予め定められた時間以上に亘っ
て予め定められた温度以下となると予測するようにして
いる。３番目の発明では２番目の発明において、パティ
キュレートフィルタ温度上昇処理を内燃機関の運転が停
止される前に完了するようにしている。
【００１６】４番目の発明では１番目の発明において、
パティキュレートフィルタ温度上昇処理をパティキュレ
ートフィルタ上に堆積した微粒子量に基づいて定まる時
間だけ実行するようにしている。５番目の発明では１番
目の発明において、周囲に過剰酸素が存在するとＮＯx
を取り込んでＮＯx を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下
すると保持したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤をパティ
キュレートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィ
ルタに流入する排気ガスの空燃比を予め定められた周期
でもって大きくしたり小さくしたりすることによりパテ
ィキュレートフィルタ温度上昇処理を実行するようにし
ている。
パティキュレートフィルタ温度上昇処理をパティキュレ
ートフィルタ上に堆積した微粒子量に基づいて定まる時
間だけ実行するようにしている。５番目の発明では１番
目の発明において、周囲に過剰酸素が存在するとＮＯx
を取り込んでＮＯx を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下
すると保持したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤をパティ
キュレートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィ
ルタに流入する排気ガスの空燃比を予め定められた周期
でもって大きくしたり小さくしたりすることによりパテ
ィキュレートフィルタ温度上昇処理を実行するようにし
ている。
【００１７】６番目の発明では１番目の発明において、
パティキュレートフィルタ温度上昇処理が完了した後に
パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比
を理論空燃比よりも小さくするようにしている。７番目
の発明では１番目の発明において、パティキュレートフ
ィルタ上に貴金属触媒を担持している。
パティキュレートフィルタ温度上昇処理が完了した後に
パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比
を理論空燃比よりも小さくするようにしている。７番目
の発明では１番目の発明において、パティキュレートフ
ィルタ上に貴金属触媒を担持している。
【００１８】８番目の発明では７番目の発明において、
周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保
持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活
性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレー
トフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に
微粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を
放出させ、放出された活性酸素によりパティキュレート
フィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにしてい
る。
周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保
持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活
性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレー
トフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に
微粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を
放出させ、放出された活性酸素によりパティキュレート
フィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにしてい
る。
【００１９】９番目の発明では８番目の発明において、
活性酸素放出剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属
または希土類または遷移金属からなる。１０番目の発明
では９番目の発明において、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属
からなる。１１番目の発明では８番目の発明において、
排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的にリッチに
することによりパティキュレートフィルタ上に付着した
微粒子を酸化させるようにしている。
活性酸素放出剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属
または希土類または遷移金属からなる。１０番目の発明
では９番目の発明において、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属
からなる。１１番目の発明では８番目の発明において、
排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的にリッチに
することによりパティキュレートフィルタ上に付着した
微粒子を酸化させるようにしている。
【００２０】１２番目の発明では上記目的を達成するた
めに、機関排気通路内に燃焼室から排出された排気ガス
中の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタ
を配置し、このパティキュレートフィルタとして、単位
時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパティ
キュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発
することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量より
も少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュレー
トフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化除去
せしめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能
微粒子量より多くなったとしてもパティキュレートフィ
ルタ上において微粒子が一定限度以下しか堆積しないと
きには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少な
くなったときにパティキュレートフィルタ上の微粒子が
輝炎を発することなく酸化除去せしめられるパティキュ
レートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子量がパティ
キュレートフィルタの温度に依存しており、排出微粒子
量が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ
排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多く
なったとしてもその後、排出微粒子量が酸化除去可能微
粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度
以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆
積しないように排出微粒子量およびパティキュレートフ
ィルタの温度を維持するための制御手段を具備し、それ
によって排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィル
タ上において輝炎を発することなく酸化除去せしめるよ
うにした排気ガス浄化装置において、パティキュレート
フィルタの温度が予め定められた時間以上に亘って予め
定められた温度以下となると予測されたときにパティキ
ュレートフィルタの温度を上昇させるパティキュレート
フィルタ温度上昇処理を実行するための手段を具備す
る。
めに、機関排気通路内に燃焼室から排出された排気ガス
中の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタ
を配置し、このパティキュレートフィルタとして、単位
時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパティ
キュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発
することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量より
も少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュレー
トフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化除去
せしめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能
微粒子量より多くなったとしてもパティキュレートフィ
ルタ上において微粒子が一定限度以下しか堆積しないと
きには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少な
くなったときにパティキュレートフィルタ上の微粒子が
輝炎を発することなく酸化除去せしめられるパティキュ
レートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子量がパティ
キュレートフィルタの温度に依存しており、排出微粒子
量が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ
排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多く
なったとしてもその後、排出微粒子量が酸化除去可能微
粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度
以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆
積しないように排出微粒子量およびパティキュレートフ
ィルタの温度を維持するための制御手段を具備し、それ
によって排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィル
タ上において輝炎を発することなく酸化除去せしめるよ
うにした排気ガス浄化装置において、パティキュレート
フィルタの温度が予め定められた時間以上に亘って予め
定められた温度以下となると予測されたときにパティキ
ュレートフィルタの温度を上昇させるパティキュレート
フィルタ温度上昇処理を実行するための手段を具備す
る。
【００２１】１３番目の発明では１２番目の発明におい
て、内燃機関の運転が停止されようとしたときにパティ
キュレートフィルタの温度が予め定められた時間以上に
亘って予め定められた温度以下となると予測するように
している。１４番目の発明では１２番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタが互いに平行をなして延
びる複数個の排気流通路を具備し、隣接する排気流通路
の一方は上流端が栓により閉塞されると共に隣接する排
気流通路の他方は下流端が栓により閉塞され、排気流通
路の壁面および栓の壁面上に触媒を担持させている。
て、内燃機関の運転が停止されようとしたときにパティ
キュレートフィルタの温度が予め定められた時間以上に
亘って予め定められた温度以下となると予測するように
している。１４番目の発明では１２番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタが互いに平行をなして延
びる複数個の排気流通路を具備し、隣接する排気流通路
の一方は上流端が栓により閉塞されると共に隣接する排
気流通路の他方は下流端が栓により閉塞され、排気流通
路の壁面および栓の壁面上に触媒を担持させている。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図示した実施例を参照して
本発明を説明する。図１は本発明を圧縮着火式内燃機関
に適用した場合を示している。なお本発明は火花点火式
内燃機関にも適用することもできる。図１を参照する
と、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリン
ダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式
燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気
弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応
する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結さ
れ、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気タ
ーボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。
コンプレッサ１５の上流側の吸気管１３ｂには吸入され
る空気の質量流量を検出するための質量流量計１３ａが
取り付けられる。吸気ダクト１３内にはステップモータ
１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、さ
らに吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる
吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。
図１に示した実施例では冷却装置１８内に機関冷却水が
導びかれ、この機関冷却水により吸入空気が冷却され
る。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９および
排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タ
ービン２１に連結され、排気タービン２１の出口はパテ
ィキュレートフィルタ２２を内蔵したケーシング２３に
連結される。
本発明を説明する。図１は本発明を圧縮着火式内燃機関
に適用した場合を示している。なお本発明は火花点火式
内燃機関にも適用することもできる。図１を参照する
と、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリン
ダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式
燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気
弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応
する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結さ
れ、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気タ
ーボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。
コンプレッサ１５の上流側の吸気管１３ｂには吸入され
る空気の質量流量を検出するための質量流量計１３ａが
取り付けられる。吸気ダクト１３内にはステップモータ
１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、さ
らに吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる
吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。
図１に示した実施例では冷却装置１８内に機関冷却水が
導びかれ、この機関冷却水により吸入空気が冷却され
る。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９および
排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タ
ービン２１に連結され、排気タービン２１の出口はパテ
ィキュレートフィルタ２２を内蔵したケーシング２３に
連結される。
【００２３】排気マニホルド１９とサージタンク１２と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）通路２４を介して互
いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ
制御弁２５が配置される。またＥＧＲ通路２４周りには
ＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための
冷却装置２６が配置される。図１に示した実施例では冷
却装置２６内に機関冷却水が導びかれ、この機関冷却水
によりＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６
は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモ
ンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へ
は電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が
供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃
料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモ
ンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出す
るための燃料圧センサ２９が取り付けられ、燃料圧セン
サ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料
圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が
制御される。
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）通路２４を介して互
いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ
制御弁２５が配置される。またＥＧＲ通路２４周りには
ＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための
冷却装置２６が配置される。図１に示した実施例では冷
却装置２６内に機関冷却水が導びかれ、この機関冷却水
によりＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６
は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモ
ンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へ
は電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が
供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃
料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモ
ンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出す
るための燃料圧センサ２９が取り付けられ、燃料圧セン
サ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料
圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が
制御される。
【００２４】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１により互いに接続され
たＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。またパテ
ィキュレートフィルタ２２にはパティキュレートフィル
タ２２の温度を検出するための温度センサ３９が取り付
けられ、この温度センサ３９の出力信号は対応するＡＤ
変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また
質量流量計１３ａの出力信号は対応するＡＤ変換器３７
を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル
４０にはアクセルペダル４０の踏込量Ｌに比例した出力
電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ
４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力
ポート３５に入力される。さらに入力ポート３５にはク
ランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルス
を発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、
出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴
射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧ
Ｒ制御弁２５、および燃料ポンプ２８に接続される。
ータからなり、双方向性バス３１により互いに接続され
たＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。またパテ
ィキュレートフィルタ２２にはパティキュレートフィル
タ２２の温度を検出するための温度センサ３９が取り付
けられ、この温度センサ３９の出力信号は対応するＡＤ
変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また
質量流量計１３ａの出力信号は対応するＡＤ変換器３７
を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル
４０にはアクセルペダル４０の踏込量Ｌに比例した出力
電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ
４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力
ポート３５に入力される。さらに入力ポート３５にはク
ランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルス
を発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、
出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴
射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧ
Ｒ制御弁２５、および燃料ポンプ２８に接続される。
【００２５】図２にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。なお図２において（Ａ）はパティキュレート
フィルタ２２の正面図であり、（Ｂ）はパティキュレー
トフィルタ２２の側面断面図である。図２（Ａ）および
（Ｂ）に示したようにパティキュレートフィルタ２２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５０，５１を具備する。これら排気
流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気ガス流入
通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気ガス
流出通路５１とにより構成される。
造を示す。なお図２において（Ａ）はパティキュレート
フィルタ２２の正面図であり、（Ｂ）はパティキュレー
トフィルタ２２の側面断面図である。図２（Ａ）および
（Ｂ）に示したようにパティキュレートフィルタ２２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５０，５１を具備する。これら排気
流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気ガス流入
通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気ガス
流出通路５１とにより構成される。
【００２６】なお図２（Ａ）においてハッチングを付し
た部分は栓５３を示している。したがって排気ガス流入
通路５０および排気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４
を介して交互に配置される。言い換えると排気ガス流入
通路５０および排気ガス流出通路５１は各排気ガス流入
通路５０が四つの排気ガス流出通路５１により包囲さ
れ、各排気ガス流出通路５１が四つの排気ガス流入通路
５０により包囲されるように配置される。
た部分は栓５３を示している。したがって排気ガス流入
通路５０および排気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４
を介して交互に配置される。言い換えると排気ガス流入
通路５０および排気ガス流出通路５１は各排気ガス流入
通路５０が四つの排気ガス流出通路５１により包囲さ
れ、各排気ガス流出通路５１が四つの排気ガス流入通路
５０により包囲されるように配置される。
【００２７】パティキュレートフィルタ２２は例えばコ
ージライトのような多孔質材料から形成されており、し
たがって排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは
図２（Ｂ）において矢印で示したように周囲の隔壁５４
内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流出す
る。本発明の実施例では各排気ガス流入通路５０および
各排気ガス流出通路５１の周壁面、すなわち各隔壁５４
の両側表面上、栓５３の外端面および栓５２，５３の内
端面上には全面に亘って例えばアルミナからなる担体の
層が形成されており、この担体上に貴金属触媒と、周囲
に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持し
且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸
素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。
ージライトのような多孔質材料から形成されており、し
たがって排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは
図２（Ｂ）において矢印で示したように周囲の隔壁５４
内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流出す
る。本発明の実施例では各排気ガス流入通路５０および
各排気ガス流出通路５１の周壁面、すなわち各隔壁５４
の両側表面上、栓５３の外端面および栓５２，５３の内
端面上には全面に亘って例えばアルミナからなる担体の
層が形成されており、この担体上に貴金属触媒と、周囲
に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持し
且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸
素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。
【００２８】本発明の実施例では貴金属触媒として白金
Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カ
ルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土
類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土
類、および遷移金属から選ばれた少なくとも一つが用い
られている。
Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カ
ルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土
類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土
類、および遷移金属から選ばれた少なくとも一つが用い
られている。
【００２９】なお活性酸素放出剤としてはカルシウムＣ
ａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシ
ウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチ
ウムＳｒを用いることが好ましい。次にパティキュレー
トフィルタ２２による排気ガス中の微粒子除去作用につ
いて担体上に白金ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場
合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、
アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な
微粒子除去作用が行われる。
ａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシ
ウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチ
ウムＳｒを用いることが好ましい。次にパティキュレー
トフィルタ２２による排気ガス中の微粒子除去作用につ
いて担体上に白金ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場
合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、
アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な
微粒子除去作用が行われる。
【００３０】図１に示したような圧縮着火式内燃機関で
は空気過剰のもとで燃焼が行われ、したがって排気ガス
は多量の過剰空気を含んでいる。すなわち吸気通路およ
び燃焼室５内に供給された空気と燃料との比を排気ガス
の空燃比と称すると図１に示したような圧縮着火式内燃
機関では排気ガスの空燃比はリーンとなっている。また
燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス中にはＮＯ
が含まれている。また燃料中には硫黄Ｓが含まれてお
り、この硫黄Ｓは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ2 と
なる。したがって排気ガス中にはＳＯ2 が含まれてい
る。したがって過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2 を含んだ排
気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入
通路５０内に流入することになる。
は空気過剰のもとで燃焼が行われ、したがって排気ガス
は多量の過剰空気を含んでいる。すなわち吸気通路およ
び燃焼室５内に供給された空気と燃料との比を排気ガス
の空燃比と称すると図１に示したような圧縮着火式内燃
機関では排気ガスの空燃比はリーンとなっている。また
燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス中にはＮＯ
が含まれている。また燃料中には硫黄Ｓが含まれてお
り、この硫黄Ｓは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ2 と
なる。したがって排気ガス中にはＳＯ2 が含まれてい
る。したがって過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2 を含んだ排
気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入
通路５０内に流入することになる。
【００３１】図３（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通
路５０の内周面上に形成された担体層の表面の拡大図を
模式的に表わしている。なお図３（Ａ）および（Ｂ）に
おいて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリ
ウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示している。上述
したように排気ガス中には多量の過剰酸素が含まれてい
るので排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気
ガス流入通路５０内に流入すると図３（Ａ）に示したよ
うにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - またはＯ2-の形で白金Ｐｔ
の表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔ
の表面上でＯ2 - またはＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる
（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮＯ2
の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ活性酸素放出剤６１
内に吸収され、カリウムＫと結合しながら図３（Ａ）に
示したように硝酸イオンＮＯ3 - の形で活性酸素放出剤
６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。
路５０の内周面上に形成された担体層の表面の拡大図を
模式的に表わしている。なお図３（Ａ）および（Ｂ）に
おいて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリ
ウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示している。上述
したように排気ガス中には多量の過剰酸素が含まれてい
るので排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気
ガス流入通路５０内に流入すると図３（Ａ）に示したよ
うにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - またはＯ2-の形で白金Ｐｔ
の表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔ
の表面上でＯ2 - またはＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる
（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮＯ2
の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ活性酸素放出剤６１
内に吸収され、カリウムＫと結合しながら図３（Ａ）に
示したように硝酸イオンＮＯ3 - の形で活性酸素放出剤
６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。
【００３２】一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ
2 も含まれており、このＳＯ2 もＮＯと同様なメカニズ
ムにより活性酸素放出剤６１内に吸収される。すなわち
上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 - またはＯ2-の形で白金
Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ2 は白金
Ｐｔの表面でＯ2 - またはＯ2-と反応してＳＯ3 とな
る。次いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上でさら
に酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリ
ウムＫと結合しながら硫酸イオンＳＯ4 2- の形で活性酸
素放出剤６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を生
成する。このようにして活性酸素放出触媒６１内には硝
酸カリウムＫＮＯ3 および硫酸カリウムＫ 2 ＳＯ4 が生
成される。
2 も含まれており、このＳＯ2 もＮＯと同様なメカニズ
ムにより活性酸素放出剤６１内に吸収される。すなわち
上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 - またはＯ2-の形で白金
Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ2 は白金
Ｐｔの表面でＯ2 - またはＯ2-と反応してＳＯ3 とな
る。次いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上でさら
に酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリ
ウムＫと結合しながら硫酸イオンＳＯ4 2- の形で活性酸
素放出剤６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を生
成する。このようにして活性酸素放出触媒６１内には硝
酸カリウムＫＮＯ3 および硫酸カリウムＫ 2 ＳＯ4 が生
成される。
【００３３】一方、燃焼室５内においては主にカーボン
Ｃからなる微粒子が生成され、したがって排気ガス中に
はこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれて
いるこれら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィル
タ２２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、
或いは排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１
に向かうときに図３（Ｂ）において６２で示したように
担体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接
触し、付着する。
Ｃからなる微粒子が生成され、したがって排気ガス中に
はこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれて
いるこれら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィル
タ２２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、
或いは排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１
に向かうときに図３（Ｂ）において６２で示したように
担体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接
触し、付着する。
【００３４】このように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６
１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成
されている硝酸カリウムＫＮＯ3 がカリウムＫと酸素Ｏ
とＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放
出剤６１との接触面に向かい、その一方でＮＯが活性酸
素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出された
ＮＯは下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性
酸素放出剤６１内に吸収される。
１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６
１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成
されている硝酸カリウムＫＮＯ3 がカリウムＫと酸素Ｏ
とＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放
出剤６１との接触面に向かい、その一方でＮＯが活性酸
素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出された
ＮＯは下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性
酸素放出剤６１内に吸収される。
【００３５】またこのとき活性酸素放出剤６１内に形成
されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4もカリウムＫと酸素
ＯとＳＯ2 とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸
素放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＳＯ2 が
活性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出
されたＳＯ2 は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、
再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。ただし硫酸カ
リウムＫ2 ＳＯ4 は安定化しているので硝酸カリウムＫ
ＮＯ3 に比べて活性酸素を放出しづらい。
されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4もカリウムＫと酸素
ＯとＳＯ2 とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸
素放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＳＯ2 が
活性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出
されたＳＯ2 は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、
再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。ただし硫酸カ
リウムＫ2 ＳＯ4 は安定化しているので硝酸カリウムＫ
ＮＯ3 に比べて活性酸素を放出しづらい。
【００３６】ところで微粒子６２と活性酸素放出剤６１
との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3 や硫
酸カリウムＫ2 ＳＯ4 のような化合物から分解された酸
素である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギ
を有しており、極めて高い活性を有する。したがって微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素
は活性酸素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子
６２に接触すると微粒子６２はただちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられ、微粒子６２は完全に消滅する。
したがって微粒子６２はパティキュレートフィルタ２２
上に堆積することがない。
との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3 や硫
酸カリウムＫ2 ＳＯ4 のような化合物から分解された酸
素である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギ
を有しており、極めて高い活性を有する。したがって微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素
は活性酸素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子
６２に接触すると微粒子６２はただちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられ、微粒子６２は完全に消滅する。
したがって微粒子６２はパティキュレートフィルタ２２
上に堆積することがない。
【００３７】従来のようにパティキュレートフィルタ２
２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるとき
にはパティキュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴
って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でない
と持続せず、したがってこのような火炎を伴なう燃焼を
持続させるためにはパティキュレートフィルタ２２の温
度を高温に維持しなければならない。
２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるとき
にはパティキュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴
って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でない
と持続せず、したがってこのような火炎を伴なう燃焼を
持続させるためにはパティキュレートフィルタ２２の温
度を高温に維持しなければならない。
【００３８】これに対して本発明では微粒子６２は上述
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱するこ
ともない。すなわち言い換えると本発明では従来に比べ
てかなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめ
られている。したがって本発明による輝炎を発しない微
粒子６２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来
の燃焼による微粒子除去作用と全く異なっている。
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱するこ
ともない。すなわち言い換えると本発明では従来に比べ
てかなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめ
られている。したがって本発明による輝炎を発しない微
粒子６２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来
の燃焼による微粒子除去作用と全く異なっている。
【００３９】ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６
１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。したがってパティ
キュレートフィルタ２２上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど
増大する。
１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。したがってパティ
キュレートフィルタ２２上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど
増大する。
【００４０】図５の実線は単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ている。なお図５において横軸はパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃焼
室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称す
るとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも
少ないとき、すなわち図５の領域Ｉにあるときには燃焼
室５から排出された全ての微粒子がパティキュレートフ
ィルタ２２に接触するや否や短時間のうちにパティキュ
レートフィルタ２２上において輝炎を発することなく酸
化除去せしめられる。
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ている。なお図５において横軸はパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃焼
室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称す
るとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも
少ないとき、すなわち図５の領域Ｉにあるときには燃焼
室５から排出された全ての微粒子がパティキュレートフ
ィルタ２２に接触するや否や短時間のうちにパティキュ
レートフィルタ２２上において輝炎を発することなく酸
化除去せしめられる。
【００４１】これに対し、排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇよりも多いとき、すなわち図５の領域IIに
あるときには全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が
不足している。図４（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の
微粒子の酸化の様子を示している。すなわち全ての微粒
子を酸化するには活性酸素量が不足している場合には図
４（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１上に付着すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十
分に酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留す
る。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると
次から次へと酸化されなかった微粒子部分が担体層上に
残留し、その結果、図４（Ｂ）に示したように担体層の
表面が残留微粒子部分６３により覆われるようになる。
能微粒子量Ｇよりも多いとき、すなわち図５の領域IIに
あるときには全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が
不足している。図４（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の
微粒子の酸化の様子を示している。すなわち全ての微粒
子を酸化するには活性酸素量が不足している場合には図
４（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１上に付着すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十
分に酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留す
る。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると
次から次へと酸化されなかった微粒子部分が担体層上に
残留し、その結果、図４（Ｂ）に示したように担体層の
表面が残留微粒子部分６３により覆われるようになる。
【００４２】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分６
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくな
る。また担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆
われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用および
活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が抑制さ
れる。その結果、図４（Ｃ）に示されるように残留微粒
子部分６３上に別の微粒子６４が次から次へと堆積す
る。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって酸化されることがなく、したがってこの微
粒子６４上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積す
る。すなわち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇ
よりも多い状態が継続するとパティキュレートフィルタ
２２上には微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス
温を高温にするか、或いはパティキュレートフィルタ２
２の温度を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃
焼させることができなくなる。
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくな
る。また担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆
われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用および
活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が抑制さ
れる。その結果、図４（Ｃ）に示されるように残留微粒
子部分６３上に別の微粒子６４が次から次へと堆積す
る。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって酸化されることがなく、したがってこの微
粒子６４上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積す
る。すなわち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇ
よりも多い状態が継続するとパティキュレートフィルタ
２２上には微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス
温を高温にするか、或いはパティキュレートフィルタ２
２の温度を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃
焼させることができなくなる。
【００４３】このように図５の領域Ｉでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ２２上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図５の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆
積する。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ
２２上に積層状に堆積しないようにするためには排出微
粒子量Ｍを常時、酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なく
しておく必要がある。
ィキュレートフィルタ２２上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図５の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆
積する。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ
２２上に積層状に堆積しないようにするためには排出微
粒子量Ｍを常時、酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なく
しておく必要がある。
【００４４】図５から判るように本発明の実施例で用い
られているパティキュレートフィルタ２２ではパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微粒
子を酸化させることが可能であり、したがって図１に示
した圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよび
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなる
ように維持することが可能である。したがって本発明に
よる第１の実施例においては排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなるよう
に維持するようにしている。
られているパティキュレートフィルタ２２ではパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微粒
子を酸化させることが可能であり、したがって図１に示
した圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよび
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなる
ように維持することが可能である。したがって本発明に
よる第１の実施例においては排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなるよう
に維持するようにしている。
【００４５】排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇ
よりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ２２上
に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど
上昇しない。したがって機関出力は低下しない。一方、
前述したように一旦、微粒子がパティキュレートフィル
タ２２上において積層状に堆積するとたとえ排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなったとし
ても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化させることは困難で
ある。しかしながら酸化されなかった微粒子部分が残留
し始めているときに、すなわち微粒子が一定限度以下し
か堆積していないときに排気微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留微粒子部分は活
性酸素Ｏにより輝炎を発することなく酸化除去される。
したがって第２の実施例では排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、かつ排出微粒子
量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇより多くなった
としても図４（Ｂ）に示したように担体層の表面が残留
微粒子部分６３により覆われないように、すなわち排出
微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少なくなった
ときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパ
ティキュレートフィルタ２２上に積層しないように排出
微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦを維持するようにしている。
よりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ２２上
に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど
上昇しない。したがって機関出力は低下しない。一方、
前述したように一旦、微粒子がパティキュレートフィル
タ２２上において積層状に堆積するとたとえ排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなったとし
ても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化させることは困難で
ある。しかしながら酸化されなかった微粒子部分が残留
し始めているときに、すなわち微粒子が一定限度以下し
か堆積していないときに排気微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留微粒子部分は活
性酸素Ｏにより輝炎を発することなく酸化除去される。
したがって第２の実施例では排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、かつ排出微粒子
量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇより多くなった
としても図４（Ｂ）に示したように担体層の表面が残留
微粒子部分６３により覆われないように、すなわち排出
微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少なくなった
ときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパ
ティキュレートフィルタ２２上に積層しないように排出
微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦを維持するようにしている。
【００４６】特に機関始動直後はパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦは低く、したがってこのときには排
出微粒子量Ｍのほうが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
くなる。したがって実際の運転を考えると第２の実施例
のほうが現実に合っていると考えられる。一方、第１の
実施例または第２の実施例を実行しうるように排出微粒
子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
を制御していたとしてもパティキュレートフィルタ２２
上に微粒子が積層状に堆積する場合がある。このような
場合には排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的に
リッチにすることによりパティキュレートフィルタ２２
上に堆積した微粒子を輝炎を発することなく酸化させる
ことができる。
ルタ２２の温度ＴＦは低く、したがってこのときには排
出微粒子量Ｍのほうが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
くなる。したがって実際の運転を考えると第２の実施例
のほうが現実に合っていると考えられる。一方、第１の
実施例または第２の実施例を実行しうるように排出微粒
子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
を制御していたとしてもパティキュレートフィルタ２２
上に微粒子が積層状に堆積する場合がある。このような
場合には排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的に
リッチにすることによりパティキュレートフィルタ２２
上に堆積した微粒子を輝炎を発することなく酸化させる
ことができる。
【００４７】すなわち排気ガスの空燃比をリッチにして
排気ガス中の酸素濃度を低下させると活性酸素放出剤６
１から外部に活性酸素Ｏが一気に放出され、これら一気
に放出された活性酸素Ｏにより堆積している微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去される。またリッチ化した
ことにより金属表面の被毒が回復するのでその後の酸化
活性が向上し、微粒子の酸化を促進することになる。こ
の場合、パティキュレートフィルタ２２上において微粒
子が積層状に堆積したときに排気ガスの空燃比をリッチ
にしてもよいし、微粒子が積層状に堆積しているか否か
に係わらず周期的に排気ガスの空燃比をリッチにしても
よい。
排気ガス中の酸素濃度を低下させると活性酸素放出剤６
１から外部に活性酸素Ｏが一気に放出され、これら一気
に放出された活性酸素Ｏにより堆積している微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去される。またリッチ化した
ことにより金属表面の被毒が回復するのでその後の酸化
活性が向上し、微粒子の酸化を促進することになる。こ
の場合、パティキュレートフィルタ２２上において微粒
子が積層状に堆積したときに排気ガスの空燃比をリッチ
にしてもよいし、微粒子が積層状に堆積しているか否か
に係わらず周期的に排気ガスの空燃比をリッチにしても
よい。
【００４８】排気ガスの空燃比をリッチにする方法とし
ては例えば機関負荷が比較的低いときにＥＧＲ率（ＥＧ
Ｒガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））が６５パー
セント以上となるようにスロットル弁１７の開度および
ＥＧＲ制御弁２５の開度を制御し、このとき燃焼室５内
における平均空燃比がリッチになるように噴射量を制御
する方法を用いることができる。
ては例えば機関負荷が比較的低いときにＥＧＲ率（ＥＧ
Ｒガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））が６５パー
セント以上となるようにスロットル弁１７の開度および
ＥＧＲ制御弁２５の開度を制御し、このとき燃焼室５内
における平均空燃比がリッチになるように噴射量を制御
する方法を用いることができる。
【００４９】以上説明した内燃機関の運転制御ルーチン
の一例を図６に示した。図６を参照するとまず初めにス
テップ１００において燃焼室５内の平均空燃比をリッチ
にすべきか否かが判別される。燃焼室５内の平均空燃比
をリッチにする必要がないときには排出微粒子量Ｍが酸
化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるようにステップ
１０１においてスロットル弁１７の開度が制御され、ス
テップ１０２においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御さ
れ、ステップ１０３において燃料噴射量が制御される。
の一例を図６に示した。図６を参照するとまず初めにス
テップ１００において燃焼室５内の平均空燃比をリッチ
にすべきか否かが判別される。燃焼室５内の平均空燃比
をリッチにする必要がないときには排出微粒子量Ｍが酸
化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるようにステップ
１０１においてスロットル弁１７の開度が制御され、ス
テップ１０２においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御さ
れ、ステップ１０３において燃料噴射量が制御される。
【００５０】一方、ステップ１００において燃焼室５内
の平均空燃比をリッチにすべきであると判別されたとき
にはＥＧＲ率が６５パーセント以上になるようにステッ
プ１０４においてスロットル弁１７の開度が制御され、
ステップ１０５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御
され、燃焼室５内の平均空燃比がリッチとなるようにス
テップ１０６において燃料噴射量が制御される。
の平均空燃比をリッチにすべきであると判別されたとき
にはＥＧＲ率が６５パーセント以上になるようにステッ
プ１０４においてスロットル弁１７の開度が制御され、
ステップ１０５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御
され、燃焼室５内の平均空燃比がリッチとなるようにス
テップ１０６において燃料噴射量が制御される。
【００５１】ところで上述したように排出微粒子量Ｍが
酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなるとパティキュレ
ートフィルタ２２上に微粒子が堆積する。このときに内
燃機関の運転が停止されるとパティキュレートフィルタ
２２の温度が低くなる。この状態が長期間に亘って放置
されるとパティキュレートフィルタ２２上の微粒子は変
質してしまう。このように変質した微粒子は後に内燃機
関の運転が再開され、パティキュレートフィルタ２２の
温度が上昇しても酸化除去することが困難である。この
ため内燃機関の再始動後においてもパティキュレートフ
ィルタ２２上に微粒子が積層状に堆積したままであるの
で新たにパティキュレートフィルタ２２に流入する微粒
子をも酸化除去することができなくなってしまう。
酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなるとパティキュレ
ートフィルタ２２上に微粒子が堆積する。このときに内
燃機関の運転が停止されるとパティキュレートフィルタ
２２の温度が低くなる。この状態が長期間に亘って放置
されるとパティキュレートフィルタ２２上の微粒子は変
質してしまう。このように変質した微粒子は後に内燃機
関の運転が再開され、パティキュレートフィルタ２２の
温度が上昇しても酸化除去することが困難である。この
ため内燃機関の再始動後においてもパティキュレートフ
ィルタ２２上に微粒子が積層状に堆積したままであるの
で新たにパティキュレートフィルタ２２に流入する微粒
子をも酸化除去することができなくなってしまう。
【００５２】そこで本発明ではパティキュレートフィル
タ２２の温度が低い状態が長期間に亘って継続すると予
測されたときにパティキュレートフィルタ２２の温度を
上昇させ、堆積している微粒子（以下、堆積微粒子）を
完全に酸化除去するようにする。具体的には内燃機関の
運転が停止されようとしたときに内燃機関の運転が現実
に停止される前または内燃機関の運転が停止された直後
にパティキュレートフィルタ２２の温度を上昇させ、堆
積微粒子を酸化除去するようにする。こうすれば内燃機
関が次に始動されたときにパティキュレートフィルタ２
２を微粒子酸化能力の高い状態で使用することができ
る。
タ２２の温度が低い状態が長期間に亘って継続すると予
測されたときにパティキュレートフィルタ２２の温度を
上昇させ、堆積している微粒子（以下、堆積微粒子）を
完全に酸化除去するようにする。具体的には内燃機関の
運転が停止されようとしたときに内燃機関の運転が現実
に停止される前または内燃機関の運転が停止された直後
にパティキュレートフィルタ２２の温度を上昇させ、堆
積微粒子を酸化除去するようにする。こうすれば内燃機
関が次に始動されたときにパティキュレートフィルタ２
２を微粒子酸化能力の高い状態で使用することができ
る。
【００５３】特に内燃機関が始動された直後においては
排気ガスの温度が低く、したがってパティキュレートフ
ィルタ２２の温度が低い。このため内燃機関の始動直後
はパティキュレートフィルタ２２上に微粒子が堆積しや
すい。このときに内燃機関の運転停止時に堆積していて
酸化除去が困難となった微粒子がパティキュレートフィ
ルタ２２上にあると内燃機関の始動後にパティキュレー
トフィルタ２２の温度が高くなったとしても内燃機関の
始動直後にパティキュレートフィルタ２２に流入する微
粒子を酸化除去することができなくなってしまう。この
ことからも内燃機関の運転が停止される前または内燃機
関の運転が停止された直後にパティキュレートフィルタ
２２上の微粒子を積極的に酸化除去することには利点が
ある。
排気ガスの温度が低く、したがってパティキュレートフ
ィルタ２２の温度が低い。このため内燃機関の始動直後
はパティキュレートフィルタ２２上に微粒子が堆積しや
すい。このときに内燃機関の運転停止時に堆積していて
酸化除去が困難となった微粒子がパティキュレートフィ
ルタ２２上にあると内燃機関の始動後にパティキュレー
トフィルタ２２の温度が高くなったとしても内燃機関の
始動直後にパティキュレートフィルタ２２に流入する微
粒子を酸化除去することができなくなってしまう。この
ことからも内燃機関の運転が停止される前または内燃機
関の運転が停止された直後にパティキュレートフィルタ
２２上の微粒子を積極的に酸化除去することには利点が
ある。
【００５４】では如何にしてパティキュレートフィルタ
２２の温度を上昇させるかについて以下で説明する。本
発明の基本的な考え方によればパティキュレートの温度
を上昇させるためにはパティキュレートフィルタ２２に
流入する排気ガスの空燃比を予め定められた周期でもっ
て大きくしたり小さくしたりする。より具体的にはパテ
ィキュレートの温度を上昇させるためにはパティキュレ
ートフィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比を予め定
められた周期でもって理論空燃比よりもリッチとしたり
リーンとしたりする。こうすれば排気ガスの空燃比を理
論空燃比よりもリーンとしたときには多量の酸素がパテ
ィキュレートフィルタ２２に流入し、排気ガスの空燃比
を理論空燃比よりもリッチとしたときには多量の未燃炭
化水素（未燃ＨＣ）がパティキュレートフィルタ２２に
流入することとなる。パティキュレートフィルタ２２に
流入した未燃ＨＣは同じくパティキュレートフィルタ２
２に流入した酸素により酸化され、斯くしてパティキュ
レートフィルタ２２の温度が上昇せしめられる。このと
き白金Ｐｔや活性酸素放出剤が未燃ＨＣを酸化するため
の酸化触媒として働くことになる。
２２の温度を上昇させるかについて以下で説明する。本
発明の基本的な考え方によればパティキュレートの温度
を上昇させるためにはパティキュレートフィルタ２２に
流入する排気ガスの空燃比を予め定められた周期でもっ
て大きくしたり小さくしたりする。より具体的にはパテ
ィキュレートの温度を上昇させるためにはパティキュレ
ートフィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比を予め定
められた周期でもって理論空燃比よりもリッチとしたり
リーンとしたりする。こうすれば排気ガスの空燃比を理
論空燃比よりもリーンとしたときには多量の酸素がパテ
ィキュレートフィルタ２２に流入し、排気ガスの空燃比
を理論空燃比よりもリッチとしたときには多量の未燃炭
化水素（未燃ＨＣ）がパティキュレートフィルタ２２に
流入することとなる。パティキュレートフィルタ２２に
流入した未燃ＨＣは同じくパティキュレートフィルタ２
２に流入した酸素により酸化され、斯くしてパティキュ
レートフィルタ２２の温度が上昇せしめられる。このと
き白金Ｐｔや活性酸素放出剤が未燃ＨＣを酸化するため
の酸化触媒として働くことになる。
【００５５】またパティキュレートフィルタ２２下流側
の排気通路に排気通路の流路面積を調節することができ
る排気絞り弁を設け、上述した方法によりパティキュレ
ート２２の温度を上昇させるのに合わせて排気絞り弁を
閉弁するようにしてもよい。これによればパティキュレ
ートフィルタ２２を通過する排気ガスの速度が低下する
のでパティキュレートフィルタ２２の昇温を助けること
ができる。また排気ガス中の酸素の分圧も上昇するので
例えば未燃ＨＣと酸素とが反応しやすくなり、この点に
おいてもパティキュレートフィルタ２２の昇温を助ける
ことになる。
の排気通路に排気通路の流路面積を調節することができ
る排気絞り弁を設け、上述した方法によりパティキュレ
ート２２の温度を上昇させるのに合わせて排気絞り弁を
閉弁するようにしてもよい。これによればパティキュレ
ートフィルタ２２を通過する排気ガスの速度が低下する
のでパティキュレートフィルタ２２の昇温を助けること
ができる。また排気ガス中の酸素の分圧も上昇するので
例えば未燃ＨＣと酸素とが反応しやすくなり、この点に
おいてもパティキュレートフィルタ２２の昇温を助ける
ことになる。
【００５６】またこのようにパティキュレートフィルタ
２２に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリ
ッチとしたりリーンとしたりする周期を調節することに
よりパティキュレートフィルタ２２に流入する酸素と未
燃ＨＣとの割合を調節することができる。これによれば
パティキュレートフィルタ２２の温度上昇速度を所望ど
おりに調節することができる。
２２に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリ
ッチとしたりリーンとしたりする周期を調節することに
よりパティキュレートフィルタ２２に流入する酸素と未
燃ＨＣとの割合を調節することができる。これによれば
パティキュレートフィルタ２２の温度上昇速度を所望ど
おりに調節することができる。
【００５７】以上説明した堆積微粒子酸化除去処理ルー
チンの一例を図７に示した。図７を参照するとまず初め
にステップ２００において内燃機関の運転を停止するた
めの命令が発せられたか否かを判別する。ステップ２０
０において内燃機関の運転を停止するための命令が発せ
られていないと判別されたときには堆積微粒子酸化除去
処理を実行する必要がないので処理が終了される。一
方、ステップ２００において内燃機関の運転を停止する
ための命令が発せられたと判別されたときにはステップ
２０１に進んで排気ガスの空燃比を予め定められた周期
でもって理論空燃比よりもリッチとしたりリーンとした
りする。次いでステップ２０２において内燃機関の運転
を停止する。斯くして堆積微粒子を酸化除去することが
できる。
チンの一例を図７に示した。図７を参照するとまず初め
にステップ２００において内燃機関の運転を停止するた
めの命令が発せられたか否かを判別する。ステップ２０
０において内燃機関の運転を停止するための命令が発せ
られていないと判別されたときには堆積微粒子酸化除去
処理を実行する必要がないので処理が終了される。一
方、ステップ２００において内燃機関の運転を停止する
ための命令が発せられたと判別されたときにはステップ
２０１に進んで排気ガスの空燃比を予め定められた周期
でもって理論空燃比よりもリッチとしたりリーンとした
りする。次いでステップ２０２において内燃機関の運転
を停止する。斯くして堆積微粒子を酸化除去することが
できる。
【００５８】なお本発明ではパティキュレートフィルタ
２２に堆積している微粒子量（以下、堆積微粒子量）に
基づいて上述した処理を実行する時間（以下、堆積微粒
子酸化除去処理実行時間）を決定する。より具体的には
堆積微粒子量が多いほど堆積微粒子酸化除去処理実行時
間を長くする。こうすれば堆積微粒子を過不足なく酸化
除去することができる。なお堆積微粒子量はパティキュ
レートフィルタ２２による圧力損失の大きさや排出微粒
子量に基づいて推定すればよい。
２２に堆積している微粒子量（以下、堆積微粒子量）に
基づいて上述した処理を実行する時間（以下、堆積微粒
子酸化除去処理実行時間）を決定する。より具体的には
堆積微粒子量が多いほど堆積微粒子酸化除去処理実行時
間を長くする。こうすれば堆積微粒子を過不足なく酸化
除去することができる。なお堆積微粒子量はパティキュ
レートフィルタ２２による圧力損失の大きさや排出微粒
子量に基づいて推定すればよい。
【００５９】ところで上述したように活性酸素放出剤６
１内にはＮＯx がＫＮＯ3 の形で吸収されている。パテ
ィキュレートフィルタ２２の温度が低い状態が長期間に
亘って継続すると予測されたときにはこの活性酸素放出
剤６１に吸収されているＮＯ x をも浄化しておくことが
望ましい。そこで本発明ではパティキュレートフィルタ
２２上の堆積微粒子が酸化除去された後にパティキュレ
ートフィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比を理論空
燃比よりもリッチとする。ここでの特徴は堆積微粒子を
完全にパティキュレートフィルタ２２から除去した後に
ＮＯx の浄化処理を実行する点にある。すなわち微粒子
がパティキュレートフィルタ２２上に堆積しているとこ
の堆積微粒子に阻まれてパティキュレートフィルタ２２
に流入した未燃ＨＣやＣＯがＮＯx と反応することがで
きない。ところが堆積微粒子を活性酸素放出剤６１上か
ら完全に除去した上で排気ガスの空燃比をリッチとすれ
ば活性酸素放出剤６１に吸収されているＮＯx は堆積微
粒子に阻まれることなくＮＯ2 の形で活性酸素放出剤６
１から放出される。ＮＯ2 の形で放出されたＮＯxは排
気ガス中の未燃ＨＣやＣＯと反応することができる。斯
くして活性酸素放出剤６１内にＫＮＯ3 の形で吸収され
ているＮＯx を還元して浄化することができる。
１内にはＮＯx がＫＮＯ3 の形で吸収されている。パテ
ィキュレートフィルタ２２の温度が低い状態が長期間に
亘って継続すると予測されたときにはこの活性酸素放出
剤６１に吸収されているＮＯ x をも浄化しておくことが
望ましい。そこで本発明ではパティキュレートフィルタ
２２上の堆積微粒子が酸化除去された後にパティキュレ
ートフィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比を理論空
燃比よりもリッチとする。ここでの特徴は堆積微粒子を
完全にパティキュレートフィルタ２２から除去した後に
ＮＯx の浄化処理を実行する点にある。すなわち微粒子
がパティキュレートフィルタ２２上に堆積しているとこ
の堆積微粒子に阻まれてパティキュレートフィルタ２２
に流入した未燃ＨＣやＣＯがＮＯx と反応することがで
きない。ところが堆積微粒子を活性酸素放出剤６１上か
ら完全に除去した上で排気ガスの空燃比をリッチとすれ
ば活性酸素放出剤６１に吸収されているＮＯx は堆積微
粒子に阻まれることなくＮＯ2 の形で活性酸素放出剤６
１から放出される。ＮＯ2 の形で放出されたＮＯxは排
気ガス中の未燃ＨＣやＣＯと反応することができる。斯
くして活性酸素放出剤６１内にＫＮＯ3 の形で吸収され
ているＮＯx を還元して浄化することができる。
【００６０】なお本発明では活性酸素放出剤６１内に吸
収されていると推定されるＮＯx 量（以下、吸収ＮＯx
量）に基づいて上述した処理を実行する時間（以下、吸
収ＮＯx 浄化処理実行時間）を決定する。より具体的に
は吸収ＮＯx 量が多いほど吸収ＮＯx 浄化処理実行時間
を長くする。こうすれば吸収ＮＯx を過不足なく浄化す
ることができる。なお吸収ＮＯx 量は図８に示したよう
に単位時間当たりに燃焼室から排出されるＮＯx 量を機
関回転数と要求負荷との関数でマップの形で予め求めて
おき、このマップに従って算出されるＮＯx 量を積算す
ることにより吸収ＮＯx 量を推定する。
収されていると推定されるＮＯx 量（以下、吸収ＮＯx
量）に基づいて上述した処理を実行する時間（以下、吸
収ＮＯx 浄化処理実行時間）を決定する。より具体的に
は吸収ＮＯx 量が多いほど吸収ＮＯx 浄化処理実行時間
を長くする。こうすれば吸収ＮＯx を過不足なく浄化す
ることができる。なお吸収ＮＯx 量は図８に示したよう
に単位時間当たりに燃焼室から排出されるＮＯx 量を機
関回転数と要求負荷との関数でマップの形で予め求めて
おき、このマップに従って算出されるＮＯx 量を積算す
ることにより吸収ＮＯx 量を推定する。
【００６１】ところで本発明の排気ガス浄化方法によれ
ば微粒子をパティキュレートフィルタ２２上に殆ど堆積
させることなく酸化除去することができる。すなわち堆
積微粒子量は殆どの場合において極めて少ない。そこで
堆積微粒子量が予め定められた量より少ないとき或いは
零であるときには堆積微粒子酸化除去処理の実行を禁止
するようにしてもよい。別の言い方をすれば堆積微粒子
量が予め定められた量以上であるときであってパティキ
ュレートフィルタ２２の温度が低い状態が長期間に亘っ
て継続すると予測されたときにのみ堆積微粒子酸化除去
処理を実行するようにしてもよい。
ば微粒子をパティキュレートフィルタ２２上に殆ど堆積
させることなく酸化除去することができる。すなわち堆
積微粒子量は殆どの場合において極めて少ない。そこで
堆積微粒子量が予め定められた量より少ないとき或いは
零であるときには堆積微粒子酸化除去処理の実行を禁止
するようにしてもよい。別の言い方をすれば堆積微粒子
量が予め定められた量以上であるときであってパティキ
ュレートフィルタ２２の温度が低い状態が長期間に亘っ
て継続すると予測されたときにのみ堆積微粒子酸化除去
処理を実行するようにしてもよい。
【００６２】ところで上述したようにパティキュレート
フィルタ２２の温度を上昇させるためにはパティキュレ
ートフィルタ２２に酸化剤として過剰な酸素を供給する
と共に還元剤として未燃ＨＣを供給する。ここで重要な
点は還元剤として供給された未燃ＨＣが全てパティキュ
レートフィルタ２２の温度を上昇させるために消費され
ることである。すなわち未燃ＨＣがパティキュレートフ
ィルタ２２において完全に酸化されることが重要であ
る。さもなければ未燃ＨＣがパティキュレートフィルタ
２２の下流に流出し、排気エミッションを悪化させる結
果となる。すなわちパティキュレートフィルタ２２の温
度を上昇させるためには還元剤として未燃ＨＣを供給し
なければならないが供給された未燃ＨＣは全てパティキ
ュレートフィルタ２２において消費されなければならな
いという要求がある。
フィルタ２２の温度を上昇させるためにはパティキュレ
ートフィルタ２２に酸化剤として過剰な酸素を供給する
と共に還元剤として未燃ＨＣを供給する。ここで重要な
点は還元剤として供給された未燃ＨＣが全てパティキュ
レートフィルタ２２の温度を上昇させるために消費され
ることである。すなわち未燃ＨＣがパティキュレートフ
ィルタ２２において完全に酸化されることが重要であ
る。さもなければ未燃ＨＣがパティキュレートフィルタ
２２の下流に流出し、排気エミッションを悪化させる結
果となる。すなわちパティキュレートフィルタ２２の温
度を上昇させるためには還元剤として未燃ＨＣを供給し
なければならないが供給された未燃ＨＣは全てパティキ
ュレートフィルタ２２において消費されなければならな
いという要求がある。
【００６３】そこでパティキュレートフィルタ２２に供
給された還元剤全てが確実に消費されるように以下で説
明する二つの異なる運転領域を有する内燃機関の一方の
運転領域において堆積微粒子酸化除去処理を実行すれば
上記要求を達成することができる。すなわち近年の研究
によりスロットル開度、ＥＧＲ率、トルク、排出微粒子
量、排出ＨＣ量、排出ＣＯ量、排出ＮＯx 量、および空
燃比の間に図９に示したような関係があることが判明し
た。すなわち空燃比Ａ／Ｆが４０程度から２０程度まで
小さくなるようにスロットル開度とＥＧＲ率とを調節す
ると排出微粒子量、排出ＨＣ量、および排出ＣＯ量は徐
々に多くなるが排出ＮＯx 量は徐々に少なくなる。そし
て空燃比Ａ／Ｆが２０程度から１５程度まで小さくなる
ようにスロットル開度とＥＧＲ率とを調節すると排出Ｈ
Ｃ量および排出ＣＯ量は急激に多くなり、排出ＮＯx 量
はさらに少なくなるが排出微粒子量は空燃比Ａ／Ｆが約
１８程度のところでピークとなった後に急激に少なくな
り、空燃比Ａ／Ｆが約１５程度のところで殆ど零とな
る。このように排出微粒子量が零となるところのＥＧＲ
率は約６５％である。したがってＥＧＲ率を６５％以上
として内燃機関を運転させれば排出微粒子量は極めて少
なく、殆ど零とすることができる。
給された還元剤全てが確実に消費されるように以下で説
明する二つの異なる運転領域を有する内燃機関の一方の
運転領域において堆積微粒子酸化除去処理を実行すれば
上記要求を達成することができる。すなわち近年の研究
によりスロットル開度、ＥＧＲ率、トルク、排出微粒子
量、排出ＨＣ量、排出ＣＯ量、排出ＮＯx 量、および空
燃比の間に図９に示したような関係があることが判明し
た。すなわち空燃比Ａ／Ｆが４０程度から２０程度まで
小さくなるようにスロットル開度とＥＧＲ率とを調節す
ると排出微粒子量、排出ＨＣ量、および排出ＣＯ量は徐
々に多くなるが排出ＮＯx 量は徐々に少なくなる。そし
て空燃比Ａ／Ｆが２０程度から１５程度まで小さくなる
ようにスロットル開度とＥＧＲ率とを調節すると排出Ｈ
Ｃ量および排出ＣＯ量は急激に多くなり、排出ＮＯx 量
はさらに少なくなるが排出微粒子量は空燃比Ａ／Ｆが約
１８程度のところでピークとなった後に急激に少なくな
り、空燃比Ａ／Ｆが約１５程度のところで殆ど零とな
る。このように排出微粒子量が零となるところのＥＧＲ
率は約６５％である。したがってＥＧＲ率を６５％以上
として内燃機関を運転させれば排出微粒子量は極めて少
なく、殆ど零とすることができる。
【００６４】このようにＥＧＲ率を比較的大きくすると
排出ＮＯx 量および排出微粒子量を同時に極めて少なく
できる理由は不明な点もあるがおおよそ以下の理由によ
ると考えられる。すなわち排出ＮＯx 量が極めて少なく
なるということは燃焼室５内における燃焼温度が低くな
っている。このように燃焼室５内の燃焼温度が低く、燃
焼室５内の酸素が不足した状態では燃焼室５内に噴射さ
れた炭化水素は熱分解されるものの微粒子になるまでは
成長できずにその前駆体の状態で成長が停止する。この
ため排出微粒子量が少ない一方で排出ＨＣ量が多いと考
えられる。以上が排出ＮＯX 量と排出微粒子量とを同時
に極めて少なくできる理由であると考えられる。なお排
出微粒子量が少なくなった代わりに排出ＨＣ量が多くな
ったと考えれば燃焼室５から排出される未燃ＨＣは微粒
子の前駆体の形をとっていると考えられる。
排出ＮＯx 量および排出微粒子量を同時に極めて少なく
できる理由は不明な点もあるがおおよそ以下の理由によ
ると考えられる。すなわち排出ＮＯx 量が極めて少なく
なるということは燃焼室５内における燃焼温度が低くな
っている。このように燃焼室５内の燃焼温度が低く、燃
焼室５内の酸素が不足した状態では燃焼室５内に噴射さ
れた炭化水素は熱分解されるものの微粒子になるまでは
成長できずにその前駆体の状態で成長が停止する。この
ため排出微粒子量が少ない一方で排出ＨＣ量が多いと考
えられる。以上が排出ＮＯX 量と排出微粒子量とを同時
に極めて少なくできる理由であると考えられる。なお排
出微粒子量が少なくなった代わりに排出ＨＣ量が多くな
ったと考えれば燃焼室５から排出される未燃ＨＣは微粒
子の前駆体の形をとっていると考えられる。
【００６５】いずれにしてもＥＧＲ率を大きくして燃焼
室５内における燃焼温度を低下させれば排出微粒子量を
ほぼ零とすることができる。ここで排出微粒子量をほぼ
零とすることができる燃焼温度は燃料の種類や空燃比の
圧縮比等の種々の要因によって変化するので何度である
かということは一概には言えないがこの温度は排出ＮＯ
x 量と深い関係を有しており、したがってこの温度は排
出ＮＯx 量から或る程度規定することができる。すなわ
ちＥＧＲ率が増大するほど燃焼時における燃料およびそ
の周囲のガス温度は低下し、排出ＮＯx 量が低下する。
このとき排出ＮＯx 量が１０p.p.m 前後またはそれ以下
になったときに排出微粒子量がほぼ零となる。したがっ
て排出微粒子量をほぼ零とできる燃焼温度は排出ＮＯx
量が１０p.p.m 前後またはそれ以下になるときの温度で
あると言える。
室５内における燃焼温度を低下させれば排出微粒子量を
ほぼ零とすることができる。ここで排出微粒子量をほぼ
零とすることができる燃焼温度は燃料の種類や空燃比の
圧縮比等の種々の要因によって変化するので何度である
かということは一概には言えないがこの温度は排出ＮＯ
x 量と深い関係を有しており、したがってこの温度は排
出ＮＯx 量から或る程度規定することができる。すなわ
ちＥＧＲ率が増大するほど燃焼時における燃料およびそ
の周囲のガス温度は低下し、排出ＮＯx 量が低下する。
このとき排出ＮＯx 量が１０p.p.m 前後またはそれ以下
になったときに排出微粒子量がほぼ零となる。したがっ
て排出微粒子量をほぼ零とできる燃焼温度は排出ＮＯx
量が１０p.p.m 前後またはそれ以下になるときの温度で
あると言える。
【００６６】また排出微粒子量をほぼ零とすることがで
きるＥＧＲ率には図１０に示したような特性がある。す
なわち図１０は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い、Ｅ
ＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率と排出微粒
子量との関係を示している。図１０において曲線ＡはＥ
ＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガスの温度をほぼ９０
℃に維持した場合を示し、曲線Ｂは小型の冷却装置でＥ
ＧＲガスを冷却した場合を示し、曲線ＣはＥＧＲガスを
強制的には冷却していない場合を示している。
きるＥＧＲ率には図１０に示したような特性がある。す
なわち図１０は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い、Ｅ
ＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率と排出微粒
子量との関係を示している。図１０において曲線ＡはＥ
ＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガスの温度をほぼ９０
℃に維持した場合を示し、曲線Ｂは小型の冷却装置でＥ
ＧＲガスを冷却した場合を示し、曲線ＣはＥＧＲガスを
強制的には冷却していない場合を示している。
【００６７】図１０の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガ
スを強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０％よりも少
し低いところで排出微粒子量がピークとなり、この場合
にはＥＧＲ率をほぼ５５％以上にすれば排出微粒子量は
ほぼ零となる。一方、図１０の曲線Ｂで示されるように
ＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０％よ
りも少し高いところで排出微粒子量がピークとなり、こ
の場合にはＥＧＲ率をほぼ６５％以上にすれば排出微粒
子量はほぼ零となる。さらに図１０の曲線Ｃで示される
ようにＥＧＲガスを強制的には冷却していない場合には
ＥＧＲ率が５５％の付近のところで排出微粒子量がピー
クとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ７０％以上にす
れば排出微粒子量はほぼ零となる。
スを強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０％よりも少
し低いところで排出微粒子量がピークとなり、この場合
にはＥＧＲ率をほぼ５５％以上にすれば排出微粒子量は
ほぼ零となる。一方、図１０の曲線Ｂで示されるように
ＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０％よ
りも少し高いところで排出微粒子量がピークとなり、こ
の場合にはＥＧＲ率をほぼ６５％以上にすれば排出微粒
子量はほぼ零となる。さらに図１０の曲線Ｃで示される
ようにＥＧＲガスを強制的には冷却していない場合には
ＥＧＲ率が５５％の付近のところで排出微粒子量がピー
クとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ７０％以上にす
れば排出微粒子量はほぼ零となる。
【００６８】さらに図１０は要求負荷が比較的高いとき
におけるＥＧＲ率と排出微粒子量との関係を示している
が排出微粒子量がピークとなるＥＧＲ率は要求負荷が小
さくなると若干低下し、排出微粒子量をほぼ零とするこ
とができるＥＧＲ率の下限も若干低下する傾向がある。
以上をまとめると排出微粒子量をほぼ零とすることがで
きるＥＧＲ率の下限はＥＧＲガスの冷却度合や要求負荷
に応じて変化することが判る。
におけるＥＧＲ率と排出微粒子量との関係を示している
が排出微粒子量がピークとなるＥＧＲ率は要求負荷が小
さくなると若干低下し、排出微粒子量をほぼ零とするこ
とができるＥＧＲ率の下限も若干低下する傾向がある。
以上をまとめると排出微粒子量をほぼ零とすることがで
きるＥＧＲ率の下限はＥＧＲガスの冷却度合や要求負荷
に応じて変化することが判る。
【００６９】ところで燃焼室５内における燃焼温度を排
出微粒子量をほぼ零とすることができる温度以下に抑制
しうるのは燃焼による発熱量が比較的少ない機関中低負
荷運転時に限られる。したがって機関中低負荷運転時に
は燃焼室５内における燃焼温度を排出微粒子量をほぼ零
とすることができる温度以下に抑制した第一の燃焼を内
燃機関に行わせ、機関高負荷運転時には従来より普通に
行われている第二の燃焼を内燃機関に行わせるようにす
る。なおここで第一の燃焼とはこれまでの説明から明ら
かなように排出微粒子量がピークとなる不活性ガス量よ
りも燃焼室内の不活性ガス量が多く、微粒子がほとんど
発生しない燃焼のことを言い、第二の燃焼とは排出微粒
子量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活
性ガス量が少ない燃焼のことを言う。
出微粒子量をほぼ零とすることができる温度以下に抑制
しうるのは燃焼による発熱量が比較的少ない機関中低負
荷運転時に限られる。したがって機関中低負荷運転時に
は燃焼室５内における燃焼温度を排出微粒子量をほぼ零
とすることができる温度以下に抑制した第一の燃焼を内
燃機関に行わせ、機関高負荷運転時には従来より普通に
行われている第二の燃焼を内燃機関に行わせるようにす
る。なおここで第一の燃焼とはこれまでの説明から明ら
かなように排出微粒子量がピークとなる不活性ガス量よ
りも燃焼室内の不活性ガス量が多く、微粒子がほとんど
発生しない燃焼のことを言い、第二の燃焼とは排出微粒
子量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活
性ガス量が少ない燃焼のことを言う。
【００７０】さてこのように機関負荷に応じて異なる燃
焼形態を選択するようにした内燃機関に本発明を適用す
ると以下のようになる。すなわち上述したようにパティ
キュレートフィルタ２２の温度が低い状態が長期間に亘
って継続すると予測されたとき、すなわち特に内燃機関
の運転が停止されようとしたときに排気ガスの空燃比を
理論空燃比よりリッチとしたりリーンとしたりする。こ
のように内燃機関の運転が停止されようとするときの機
関負荷は極めて小さいので上述した内燃機関においては
第一の燃焼が行われている。第一の燃焼が行われている
ときにはＥＧＲ率が非常に大きいので燃焼室５内の空気
量は少なく、したがって排気ガスの空燃比を容易に理論
空燃比よりもリッチとすることができる。またこのとき
に排気ガス中には多量の未燃ＨＣが含まれているが上述
したように微粒子の前駆体であるので非常に酸化されや
すく、したがってパティキュレートフィルタ２２の下流
に流出することはない。また燃焼室５内の酸素濃度が低
いことからＣＯやＨ2 が多量に生成されるので排気ガス
中にはＣＯやＨ2 も多量に含まれている。これらＣＯお
よびＨ2 も非常に酸化されやすく、したがってパティキ
ュレートフィルタ２２の下流に流出することはない。
焼形態を選択するようにした内燃機関に本発明を適用す
ると以下のようになる。すなわち上述したようにパティ
キュレートフィルタ２２の温度が低い状態が長期間に亘
って継続すると予測されたとき、すなわち特に内燃機関
の運転が停止されようとしたときに排気ガスの空燃比を
理論空燃比よりリッチとしたりリーンとしたりする。こ
のように内燃機関の運転が停止されようとするときの機
関負荷は極めて小さいので上述した内燃機関においては
第一の燃焼が行われている。第一の燃焼が行われている
ときにはＥＧＲ率が非常に大きいので燃焼室５内の空気
量は少なく、したがって排気ガスの空燃比を容易に理論
空燃比よりもリッチとすることができる。またこのとき
に排気ガス中には多量の未燃ＨＣが含まれているが上述
したように微粒子の前駆体であるので非常に酸化されや
すく、したがってパティキュレートフィルタ２２の下流
に流出することはない。また燃焼室５内の酸素濃度が低
いことからＣＯやＨ2 が多量に生成されるので排気ガス
中にはＣＯやＨ2 も多量に含まれている。これらＣＯお
よびＨ2 も非常に酸化されやすく、したがってパティキ
ュレートフィルタ２２の下流に流出することはない。
【００７１】このように第一の燃焼を行うことができる
内燃機関において本発明を実行すればパティキュレート
フィルタ２２の温度を上昇するためにパティキュレート
フィルタ２２に供給される還元剤全てが酸化されやすい
性質を有している。したがって還元剤がパティキュレー
トフィルタ２２から下流へ流出することを防止しつつパ
ティキュレートフィルタ２２の温度を適切に上昇するこ
とができる。
内燃機関において本発明を実行すればパティキュレート
フィルタ２２の温度を上昇するためにパティキュレート
フィルタ２２に供給される還元剤全てが酸化されやすい
性質を有している。したがって還元剤がパティキュレー
トフィルタ２２から下流へ流出することを防止しつつパ
ティキュレートフィルタ２２の温度を適切に上昇するこ
とができる。
【００７２】ところで燃料や潤滑油はカルシウムＣａを
含んでおり、したがって排気ガス中にカルシウムＣａが
含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3 が存在する
と硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。この硫酸カル
シウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっても熱分解
しない。したがって硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が生成さ
れるとこの硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパティキ
ュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されてしまい、その
結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流
れづらくなる。
含んでおり、したがって排気ガス中にカルシウムＣａが
含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3 が存在する
と硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。この硫酸カル
シウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっても熱分解
しない。したがって硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が生成さ
れるとこの硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパティキ
ュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されてしまい、その
結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流
れづらくなる。
【００７３】この場合、活性酸素放出剤６１としてカル
シウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属また
はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると活性
酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ3 はカリウムＫと結合
して硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4を形成し、カルシウムＣａ
はＳＯ3 と結合することなくパティキュレートフィルタ
２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路５１内に流
出する。したがってパティキュレートフィルタ２２の細
孔が目詰まりすることがなくなる。したがって前述した
ように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａより
もイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類
金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣ
ｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳ
ｒを用いることが好ましいことになる。
シウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属また
はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると活性
酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ3 はカリウムＫと結合
して硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4を形成し、カルシウムＣａ
はＳＯ3 と結合することなくパティキュレートフィルタ
２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路５１内に流
出する。したがってパティキュレートフィルタ２２の細
孔が目詰まりすることがなくなる。したがって前述した
ように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａより
もイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類
金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣ
ｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳ
ｒを用いることが好ましいことになる。
【００７４】また本発明はパティキュレートフィルタ２
２の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのよう
な貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただしこの場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示す
実線は図５に示す実線に比べて若干、右側に移動する。
この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2 また
はＳＯ3 から活性酸素が放出される。
２の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのよう
な貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただしこの場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示す
実線は図５に示す実線に比べて若干、右側に移動する。
この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2 また
はＳＯ3 から活性酸素が放出される。
【００７５】さらに本発明はパティキュレートフィルタ
上流の排気通路内に酸化触媒を配置してこの酸化触媒に
より排気ガス中のＮＯをＮＯ2 に変換し、このＮＯ2 と
パティキュレートフィルタ上に堆積した微粒子とを反応
させてこのＮＯ2 により微粒子を酸化するようにした排
気ガス浄化装置にも適用可能である。
上流の排気通路内に酸化触媒を配置してこの酸化触媒に
より排気ガス中のＮＯをＮＯ2 に変換し、このＮＯ2 と
パティキュレートフィルタ上に堆積した微粒子とを反応
させてこのＮＯ2 により微粒子を酸化するようにした排
気ガス浄化装置にも適用可能である。
【００７６】
【発明の効果】排気ガス中の微粒子をパティキュレート
フィルタ上においてただちに、しかも確実に酸化除去す
ることができる。
フィルタ上においてただちに、しかも確実に酸化除去す
ることができる。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図３】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図４】微粒子の堆積作用を説明するための図である。
【図５】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフィ
ルタの温度との関係を示す図である。
ルタの温度との関係を示す図である。
【図６】内燃機関の運転を制御するためのフローチャー
トである。
トである。
【図７】堆積微粒子を酸化除去するためのフローチャー
トである。
トである。
【図８】機関回転数Ｎｅと要求負荷Ｌと排出ＮＯx 量と
の関係を示すマップである。
の関係を示すマップである。
【図９】スロットル開度、ＥＧＲ率、トルク、排出微粒
子量、排出ＨＣ量、排出ＣＯ量、排出ＮＯx 量、および
空燃比Ａ／Ｆの間の関係を示した図である。
子量、排出ＨＣ量、排出ＣＯ量、排出ＮＯx 量、および
空燃比Ａ／Ｆの間の関係を示した図である。
【図１０】ＥＧＲガスの温度を変化させたときにおける
ＥＧＲ率と排出微粒子量との関係を示した図である。
ＥＧＲ率と排出微粒子量との関係を示した図である。
５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ２２…パティキュレートフィルタ ２５…ＥＧＲ制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 23/63 Ｂ０１Ｊ 35/04 ３０１Ｅ ４Ｇ０６６ 23/58 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 3/08 Ａ ４Ｇ０６９ 35/04 ３０１ 3/28 ３０１Ａ Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｊ 20/06 Ｃ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｈ // Ｂ０１Ｊ 20/06 １０４Ｂ １０４Ａ Ｂ０１Ｊ 23/56 ３０１Ａ (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G090 AA03 BA01 CB04 CB23 DA12 DA13 EA02 EA05 EA06 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA18 AA28 AB05 AB13 BA04 CA26 CA27 CB02 DA02 EA01 EA07 EA08 EA19 FB10 FB12 GA09 GA20 GB02Z GB03Z GB06Z HA15 HA38 HB05 HB06 3G301 HA02 HA11 HA13 JA21 JA25 LB11 MA11 NE01 NE06 PA11Z PB03Z PD12Z PE03Z 4D048 AA02 AA06 AA14 AB01 AB02 AB05 AB07 BA14X BA15X BA30X BA41X BB14 CC41 CD05 DA01 DA03 DA13 EA04 4D058 JA32 MA41 MA51 SA08 TA02 TA06 UA13 4G066 AA12B AA13B AA16B AA28D AA37B BA07 CA23 CA28 CA37 DA02 4G069 AA03 AA11 BB02A BB02B BB04A BB04B BC01A BC02B BC03B BC05B BC06B BC08A BC09B BC12B BC13B BC38A BC40B BC42B BC69A BC75B CA03 CA07 CA08 CA12 CA13 CA18 EA27
Claims (14)
- 【請求項１】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
子を除去するためのパティキュレートフィルタとして、
単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパ
ティキュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュ
レートフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化
除去せしめられ、かつ上記排出微粒子量が一時的に上記
酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキ
ュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか
堆積しないときには上記排出微粒子量が上記酸化除去可
能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレート
フィルタ上の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せ
しめられるパティキュレートフィルタを用い、上記酸化
除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温度に
依存しており、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微
粒子量よりも通常少なくなり、かつ上記排出微粒子量が
一時的に上記酸化除去可能微粒子量より多くなったとし
てもその後、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないように上記排出微粒子量およびパティキュレート
フィルタの温度を維持し、それによって排気ガス中の微
粒子をパティキュレートフィルタ上において輝炎を発す
ることなく酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方
法において、パティキュレートフィルタの温度が予め定
められた時間以上に亘って予め定められた温度以下とな
ると予測されたときにパティキュレートフィルタの温度
を上昇させるパティキュレートフィルタ温度上昇処理を
実行するようにする排気ガス浄化方法。 - 【請求項２】 内燃機関の運転が停止されようとしたと
きにパティキュレートフィルタの温度が予め定められた
時間以上に亘って予め定められた温度以下となると予測
するようにした請求項１に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項３】 上記パティキュレートフィルタ温度上昇
処理を内燃機関の運転が停止される前に完了するように
した請求項２に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項４】 上記パティキュレートフィルタ温度上昇
処理をパティキュレートフィルタ上に堆積した微粒子量
に基づいて定まる時間だけ実行するようにした請求項１
に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項５】 周囲に過剰酸素が存在するとＮＯx を取
り込んでＮＯx を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下する
と保持したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤をパティキュ
レートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ
に流入する排気ガスの空燃比を予め定められた周期でも
って大きくしたり小さくしたりすることにより上記パテ
ィキュレートフィルタ温度上昇処理を実行するようにし
た請求項１に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項６】 上記パティキュレートフィルタ温度上昇
処理が完了した後にパティキュレートフィルタに流入す
る排気ガスの空燃比を理論空燃比よりも小さくするよう
にした請求項１に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項７】 パティキュレートフィルタ上に貴金属触
媒を担持した請求項１に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項８】 周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り
込んで酸素を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保
持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤を
パティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレー
トフィルタ上に微粒子が付着したときに上記活性酸素放
出剤から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によ
りパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化
させるようにした請求項７に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項９】 上記活性酸素放出剤がアルカリ金属また
はアルカリ土類金属または希土類または遷移金属からな
る請求項８に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１０】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類
金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からな
る請求項９に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１１】 排気ガスの一部または全体の空燃比を
一時的にリッチにすることによりパティキュレートフィ
ルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにした請求項
８に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１２】 機関排気通路内に燃焼室から排出され
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられ、かつ上記排出微粒子量が一時的に
上記酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパテ
ィキュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下
しか堆積しないときには上記排出微粒子量が上記酸化除
去可能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレ
ートフィルタ上の微粒子が輝炎を発することなく酸化除
去せしめられるパティキュレートフィルタを用い、上記
酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温
度に依存しており、上記排出微粒子量が上記酸化除去可
能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ上記排出微粒子
量が一時的に上記酸化除去可能微粒子量より多くなった
としてもその後、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能
微粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限
度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に
堆積しないように上記排出微粒子量およびパティキュレ
ートフィルタの温度を維持するための制御手段を具備
し、それによって排気ガス中の微粒子をパティキュレー
トフィルタ上において輝炎を発することなく酸化除去せ
しめるようにした排気ガス浄化装置において、パティキ
ュレートフィルタの温度が予め定められた時間以上に亘
って予め定められた温度以下となると予測されたときに
パティキュレートフィルタの温度を上昇させるパティキ
ュレートフィルタ温度上昇処理を実行するための手段を
具備する排気ガス浄化装置。 - 【請求項１３】 内燃機関の運転が停止されようとした
ときにパティキュレートフィルタの温度が予め定められ
た時間以上に亘って予め定められた温度以下となると予
測するようにした請求項１２に記載の排気ガス浄化装
置。 - 【請求項１４】 上記パティキュレートフィルタが互い
に平行をなして延びる複数個の排気流通路を具備し、隣
接する排気流通路の一方は上流端が栓により閉塞される
と共に隣接する排気流通路の他方は下流端が栓により閉
塞され、該排気流通路の壁面および栓の壁面上に触媒を
担持させた請求項１２に記載の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000092998A JP3463647B2 (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000092998A JP3463647B2 (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001271629A true JP2001271629A (ja) | 2001-10-05 |
| JP3463647B2 JP3463647B2 (ja) | 2003-11-05 |
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ID=18608242
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|---|---|---|---|
| JP2000092998A Expired - Fee Related JP3463647B2 (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3463647B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006092946A1 (ja) | 2005-02-28 | 2006-09-08 | Yanmar Co., Ltd. | 排気ガス浄化装置及びその排気ガス浄化装置を備えた内燃機関並びにパティキュレートフィルタ再生方法 |
-
2000
- 2000-03-28 JP JP2000092998A patent/JP3463647B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006092946A1 (ja) | 2005-02-28 | 2006-09-08 | Yanmar Co., Ltd. | 排気ガス浄化装置及びその排気ガス浄化装置を備えた内燃機関並びにパティキュレートフィルタ再生方法 |
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| JP3463647B2 (ja) | 2003-11-05 |
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