JP2001271634A - 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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- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パティキュレートフィルタによって捕集した
パティキュレートを良好に酸化除去し、目詰まりを防止
する。 【解決手段】 機関排気系に配置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２２
と、パティキュレートフィルタに担持された周囲に過剰
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酸素を活性酸素の形で放出す
る活性酸素放出剤６１とを具備する。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。パティキュレートフィル
タ上に堆積している微粒子を酸化除去すべきときにパテ
ィキュレートフィルタに流入する排気ガス中の酸素濃度
を大きくしたり小さくしたりする。
パティキュレートを良好に酸化除去し、目詰まりを防止
する。 【解決手段】 機関排気系に配置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２２
と、パティキュレートフィルタに担持された周囲に過剰
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酸素を活性酸素の形で放出す
る活性酸素放出剤６１とを具備する。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。パティキュレートフィル
タ上に堆積している微粒子を酸化除去すべきときにパテ
ィキュレートフィルタに流入する排気ガス中の酸素濃度
を大きくしたり小さくしたりする。
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】内燃機関、特にディーゼルエンジンの排
気ガス中には煤を主成分とするパティキュレートが含ま
れている。パティキュレートは有害物質であるので大気
に放出される以前にこのパティキュレートを捕集するた
めのフィルタを機関排気系に配置することが提案されて
いる。このようなフィルタでは目詰まりによる排気抵抗
の増加を防止するために捕集したパティキュレートを焼
失させることが必要である。
気ガス中には煤を主成分とするパティキュレートが含ま
れている。パティキュレートは有害物質であるので大気
に放出される以前にこのパティキュレートを捕集するた
めのフィルタを機関排気系に配置することが提案されて
いる。このようなフィルタでは目詰まりによる排気抵抗
の増加を防止するために捕集したパティキュレートを焼
失させることが必要である。
【０００３】このようなフィルタ再生においてパティキ
ュレートは約６００℃となれば着火燃焼するがディーゼ
ルエンジンの排気ガス温度は通常時において６００℃よ
りかなり低く、通常はフィルタ自身を加熱する等の手段
が必要である。特公平７−１０６２９０号公報には白金
族金属とアルカリ土金属酸化物とをフィルタに担持させ
ればフィルタ上のパティキュレートはディーゼルエンジ
ンの通常時の排気ガス温度である約４００℃で連続的に
焼失することが開示されている。
ュレートは約６００℃となれば着火燃焼するがディーゼ
ルエンジンの排気ガス温度は通常時において６００℃よ
りかなり低く、通常はフィルタ自身を加熱する等の手段
が必要である。特公平７−１０６２９０号公報には白金
族金属とアルカリ土金属酸化物とをフィルタに担持させ
ればフィルタ上のパティキュレートはディーゼルエンジ
ンの通常時の排気ガス温度である約４００℃で連続的に
焼失することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのフィ
ルタを使用しても常に排気ガス温度が４００℃程度とな
っているとは限らず、また運転状態によってはディーゼ
ルエンジンから多量のパティキュレートが放出されるこ
ともあり、各時間で焼失できなかったパティキュレート
がフィルタ上に徐々に堆積することがある。
ルタを使用しても常に排気ガス温度が４００℃程度とな
っているとは限らず、また運転状態によってはディーゼ
ルエンジンから多量のパティキュレートが放出されるこ
ともあり、各時間で焼失できなかったパティキュレート
がフィルタ上に徐々に堆積することがある。
【０００５】このフィルタにおいてある程度パティキュ
レートが堆積するとパティキュレート焼失能力が極端に
低下するのでもはや自身でフィルタを再生することはで
きない。このようにこの種のフィルタを単に機関排気系
に配置しただけでは比較的早期に目詰まりが発生するこ
とがある。したがって本発明の目的は周囲に過剰酸素が
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担持したパティキュレートフィル
タによって、捕集したパティキュレートを良好に酸化除
去し、目詰まりを防止することができる内燃機関の排気
浄化装置を提供することにある。
レートが堆積するとパティキュレート焼失能力が極端に
低下するのでもはや自身でフィルタを再生することはで
きない。このようにこの種のフィルタを単に機関排気系
に配置しただけでは比較的早期に目詰まりが発生するこ
とがある。したがって本発明の目的は周囲に過剰酸素が
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担持したパティキュレートフィル
タによって、捕集したパティキュレートを良好に酸化除
去し、目詰まりを防止することができる内燃機関の排気
浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【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、機関排気系に配置された排気ガス
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、パティキュレートフィルタに担持された周囲に過剰
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酸素を活性酸素の形で放出す
る活性酸素放出剤とを具備し、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上に堆積している微粒
子を酸化除去すべきときにパティキュレートフィルタに
流入する排気ガス中の酸素濃度を大きくしたり小さくし
たりする酸素濃度変動処理を実行するようにしている。
的を達成するために、機関排気系に配置された排気ガス
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、パティキュレートフィルタに担持された周囲に過剰
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酸素を活性酸素の形で放出す
る活性酸素放出剤とを具備し、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上に堆積している微粒
子を酸化除去すべきときにパティキュレートフィルタに
流入する排気ガス中の酸素濃度を大きくしたり小さくし
たりする酸素濃度変動処理を実行するようにしている。
【０００７】２番目の発明では１番目の発明において、
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ている。
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ている。
【０００８】３番目の発明では２番目の発明において、
内燃機関の駆動用に燃焼室に燃料を噴射する主噴射を実
行し、その後、これとは別個に燃焼室に燃料を噴射する
副噴射を実行し、該副噴射により噴射される燃料の量を
変えることにより酸素濃度変動処理を実行するようにし
ている。４番目の発明では２番目の発明において、内燃
機関が複数の燃焼室を有し、一部の燃焼室から排出され
る排気ガス中の酸素濃度を残りの燃焼室から排出される
排気ガス中の酸素濃度より大きくすることにより酸素濃
度変動処理を実行するようにしている。
内燃機関の駆動用に燃焼室に燃料を噴射する主噴射を実
行し、その後、これとは別個に燃焼室に燃料を噴射する
副噴射を実行し、該副噴射により噴射される燃料の量を
変えることにより酸素濃度変動処理を実行するようにし
ている。４番目の発明では２番目の発明において、内燃
機関が複数の燃焼室を有し、一部の燃焼室から排出され
る排気ガス中の酸素濃度を残りの燃焼室から排出される
排気ガス中の酸素濃度より大きくすることにより酸素濃
度変動処理を実行するようにしている。
【０００９】５番目の発明では４番目の発明において、
内燃機関の駆動用に燃焼室に燃料を噴射する主噴射を実
行し、その後、これとは別個に一部の燃焼室に燃料を噴
射する副噴射を実行することにより一部の燃焼室から排
出される排気ガス中の酸素濃度を残りの燃焼室から排出
される排気ガス中の酸素濃度より大きくするようにして
いる。
内燃機関の駆動用に燃焼室に燃料を噴射する主噴射を実
行し、その後、これとは別個に一部の燃焼室に燃料を噴
射する副噴射を実行することにより一部の燃焼室から排
出される排気ガス中の酸素濃度を残りの燃焼室から排出
される排気ガス中の酸素濃度より大きくするようにして
いる。
【００１０】６番目の発明では３または５番目の発明に
おいて、膨張行程後半または排気行程において副噴射を
実行するようにしている。７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上に堆積してい
る微粒子量が予め定められた微粒子量を越えたときに、
または予め定められた間隔毎に、またはアイドル運転時
に酸素濃度変動処理を実行するようにしている。
おいて、膨張行程後半または排気行程において副噴射を
実行するようにしている。７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上に堆積してい
る微粒子量が予め定められた微粒子量を越えたときに、
または予め定められた間隔毎に、またはアイドル運転時
に酸素濃度変動処理を実行するようにしている。
【００１１】８番目の発明では２番目の発明において、
酸化除去可能微粒子量が少なくなると予測されたときに
酸素濃度変動処理を実行するようにしている。９番目の
発明では２番目の発明において、内燃機関の減速を検出
したときに酸化除去可能微粒子量が少なくなると予測し
て燃焼室内に吸入される空気量を多くしたり少なくした
りすることにより酸素濃度変動処理を実行するようにし
ている。
酸化除去可能微粒子量が少なくなると予測されたときに
酸素濃度変動処理を実行するようにしている。９番目の
発明では２番目の発明において、内燃機関の減速を検出
したときに酸化除去可能微粒子量が少なくなると予測し
て燃焼室内に吸入される空気量を多くしたり少なくした
りすることにより酸素濃度変動処理を実行するようにし
ている。
【００１２】１０番目の発明では９番目の発明におい
て、酸素濃度変動処理を実行すると共に排気ガス中に還
元剤を混入するようにしている。１１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上に貴
金属触媒を担持している。１２番目の発明では１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。
て、酸素濃度変動処理を実行すると共に排気ガス中に還
元剤を混入するようにしている。１１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上に貴
金属触媒を担持している。１２番目の発明では１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。
【００１３】１３番目の発明では１２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。１４番目の発
明では１１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って排気
ガス中の酸素濃度を低下させ、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。
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。１４番目の発
明では１１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って排気
ガス中の酸素濃度を低下させ、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。
【００１４】１５番目の発明では上記目的を達成するた
めに、機関排気系に配置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、パティキュ
レートフィルタに担持された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
低下すると酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出
剤とを具備し、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
ュレートフィルタ上に堆積している微粒子を酸化除去す
べきときにパティキュレートフィルタに流入する排気ガ
ス中の酸素濃度を大きくしたり小さくしたりする酸素濃
度変動処理を実行する手段を具備する。
めに、機関排気系に配置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、パティキュ
レートフィルタに担持された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
低下すると酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出
剤とを具備し、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
ュレートフィルタ上に堆積している微粒子を酸化除去す
べきときにパティキュレートフィルタに流入する排気ガ
ス中の酸素濃度を大きくしたり小さくしたりする酸素濃
度変動処理を実行する手段を具備する。
【００１５】１６番目の発明では１５番目の発明におい
て、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
にしている。
て、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
にしている。
【００１６】１７番目の発明では１５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、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。
【００１７】
【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
図示した内燃機関は複数の気筒、すなわち燃焼室を具備
する機関であり、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１
２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って吸入空気
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１
４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
図示した内燃機関は複数の気筒、すなわち燃焼室を具備
する機関であり、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１
２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って吸入空気
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１
４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。
【００１８】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と称す）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
冷却水によって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と称す）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
冷却水によって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。
【００１９】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。
【００２０】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の正面図を示しており、（Ｂ）はパティキ
ュレートフィルタ２２の側面断面図を示している。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。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４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４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。
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の正面図を示しており、（Ｂ）はパティキ
ュレートフィルタ２２の側面断面図を示している。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。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４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４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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】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、ＮＯが活性酸素放出剤６
１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、ＮＯが活性酸素放出剤６
１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。
【００２９】一方、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 ＳＯ 4 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、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Ｓ
Ｏ2 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Ｋ
2 ＳＯ4 は安定化しているので硝酸カリウムＫＮＯ3 に
比べて活性酸素を放出しづらい。
成されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ 4 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、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Ｓ
Ｏ2 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Ｋ
2 ＳＯ4 は安定化しているので硝酸カリウムＫＮＯ3 に
比べて活性酸素を放出しづらい。
【００３０】一方、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６
２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。
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６
２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。
【００３１】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。
【００３２】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。すなわち云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。すなわち云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。
【００３３】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。
【００３４】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では燃焼室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では燃焼室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。
【００３５】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で
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６１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で
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６１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。
【００３６】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の上に別の微粒子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微粒子６４はもは
や活性酸素Ｏにより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２２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の上に別の微粒子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微粒子６４はもは
や活性酸素Ｏにより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２２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。
【００３７】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。
【００３８】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。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。
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。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。
【００３９】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。
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。
【００４０】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の方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
方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
にはパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積し
ている微粒子（以下、堆積微粒子）を酸化除去する必要
がある。以下、本発明の堆積微粒子酸化除去処理方法に
ついて説明する。
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の方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
方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
にはパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積し
ている微粒子（以下、堆積微粒子）を酸化除去する必要
がある。以下、本発明の堆積微粒子酸化除去処理方法に
ついて説明する。
【００４１】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とは排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇを越えている場合である。すなわち活性
酸素放出剤６１から単位時間当たりに放出される活性酸
素の量（以下、放出活性酸素量）が微粒子を完全に酸化
除去するには少ない場合である。上述したように活性酸
素放出剤６１は周囲の酸素濃度が大きくなると酸素を吸
収し、周囲の酸素濃度が小さくなると吸収している酸素
を活性酸素の形で放出する。そこで本発明では堆積微粒
子を酸化除去すべきときにはパティキュレートフィルタ
２２に流入する排気ガス中の酸素濃度を予め定められた
周期でもって積極的に大きくしたり小さくしたりする。
これによれば活性酸素放出剤６１は周囲の酸素濃度が小
さくなったときに一気に活性酸素を放出するので堆積微
粒子を酸化除去することができ、また周囲の酸素濃度が
大きくなったときに一気に酸素を吸収するので次に周囲
の酸素濃度が小さくなったときに一気に活性酸素を放出
することができる。斯くして堆積微粒子を酸化除去する
ことができる。
が積層状に堆積する場合とは排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇを越えている場合である。すなわち活性
酸素放出剤６１から単位時間当たりに放出される活性酸
素の量（以下、放出活性酸素量）が微粒子を完全に酸化
除去するには少ない場合である。上述したように活性酸
素放出剤６１は周囲の酸素濃度が大きくなると酸素を吸
収し、周囲の酸素濃度が小さくなると吸収している酸素
を活性酸素の形で放出する。そこで本発明では堆積微粒
子を酸化除去すべきときにはパティキュレートフィルタ
２２に流入する排気ガス中の酸素濃度を予め定められた
周期でもって積極的に大きくしたり小さくしたりする。
これによれば活性酸素放出剤６１は周囲の酸素濃度が小
さくなったときに一気に活性酸素を放出するので堆積微
粒子を酸化除去することができ、また周囲の酸素濃度が
大きくなったときに一気に酸素を吸収するので次に周囲
の酸素濃度が小さくなったときに一気に活性酸素を放出
することができる。斯くして堆積微粒子を酸化除去する
ことができる。
【００４２】次に上記堆積微粒子酸化除去処理の具体的
な実行方法について説明する。本実施例の具体的な実行
方法としては主に以下の三つの方法がある。一つ目の方
法では内燃機関の駆動用に各燃焼室に燃料を噴射する主
噴射を実行した後にこの主噴射とは別個に膨張行程後半
または排気行程において各燃焼室に燃料を噴射する副噴
射を実行し、この副噴射を実行するに当たり燃焼室に噴
射される燃料の量（以下、副噴射燃料量）を各副噴射毎
に予め定められた周期でもって変化させるようにする。
斯くしてパティキュレートフィルタ２２に流入する排気
ガス中の酸素濃度が積極的に大きくなったり小さくなっ
たりせしめられる。なおここでの副噴射燃料量は活性酸
素放出剤６１の温度、すなわち活性酸素放出剤６１の作
用特性や内燃機関の運転状態に応じて決定されるが、酸
素濃度の大きい排気ガスの空燃比が１７〜２０の間にあ
り、酸素濃度が小さい排気ガスの空燃比が１１〜１４の
間にあるような量であることが好ましい。もちろん或る
膨張行程後半または排気行程において副噴射燃料量が零
ではない副噴射を実行し、別の膨張行程後半または排気
行程において副噴射燃料量が零である副噴射を実行する
ようにしてもよい。またこのようにリッチ化すれば金属
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。
な実行方法について説明する。本実施例の具体的な実行
方法としては主に以下の三つの方法がある。一つ目の方
法では内燃機関の駆動用に各燃焼室に燃料を噴射する主
噴射を実行した後にこの主噴射とは別個に膨張行程後半
または排気行程において各燃焼室に燃料を噴射する副噴
射を実行し、この副噴射を実行するに当たり燃焼室に噴
射される燃料の量（以下、副噴射燃料量）を各副噴射毎
に予め定められた周期でもって変化させるようにする。
斯くしてパティキュレートフィルタ２２に流入する排気
ガス中の酸素濃度が積極的に大きくなったり小さくなっ
たりせしめられる。なおここでの副噴射燃料量は活性酸
素放出剤６１の温度、すなわち活性酸素放出剤６１の作
用特性や内燃機関の運転状態に応じて決定されるが、酸
素濃度の大きい排気ガスの空燃比が１７〜２０の間にあ
り、酸素濃度が小さい排気ガスの空燃比が１１〜１４の
間にあるような量であることが好ましい。もちろん或る
膨張行程後半または排気行程において副噴射燃料量が零
ではない副噴射を実行し、別の膨張行程後半または排気
行程において副噴射燃料量が零である副噴射を実行する
ようにしてもよい。またこのようにリッチ化すれば金属
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。
【００４３】以上説明した一つ目の方法を採用した内燃
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１０において堆積微粒子
酸化除去処理を実行すべきか否かが判別される。ステッ
プ１０において堆積微粒子酸化除去処理を実行する必要
がないと判別された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２０に
おいてスロットル弁１７の開度が制御され、ステップ２
１においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御され、ステッ
プ２２において主噴射のみが実行され、ステップ２３に
おいてフラグＦがセットされる。フラグＦは排気ガス中
の酸素濃度が比較的小さくなるように副噴射が実行され
たとき（ステップ１５）にリセットされ、排気ガス中の
酸素濃度が比較的大きくなるように副噴射が実行された
とき（ステップ１９）および主噴射のみが実行されたと
き（ステップ２３）にセットされる。
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１０において堆積微粒子
酸化除去処理を実行すべきか否かが判別される。ステッ
プ１０において堆積微粒子酸化除去処理を実行する必要
がないと判別された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２０に
おいてスロットル弁１７の開度が制御され、ステップ２
１においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御され、ステッ
プ２２において主噴射のみが実行され、ステップ２３に
おいてフラグＦがセットされる。フラグＦは排気ガス中
の酸素濃度が比較的小さくなるように副噴射が実行され
たとき（ステップ１５）にリセットされ、排気ガス中の
酸素濃度が比較的大きくなるように副噴射が実行された
とき（ステップ１９）および主噴射のみが実行されたと
き（ステップ２３）にセットされる。
【００４４】一方、ステップ１０において堆積微粒子酸
化除去処理を実行すべきであるときにはステップ１１に
おいてフラグＦがセットされている（Ｆ＝１）か否かが
判別される。ステップ１１においてＦ＝１であるときに
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１２においてスロットル弁１７の
開度が制御され、ステップ１３においてＥＧＲ制御弁２
５の開度が制御され、排気ガス中の酸素濃度が比較的小
さくなるようにステップ１４において主噴射と副噴射が
実行され、ステップ１５においてフラグＦがリセットさ
れる。
化除去処理を実行すべきであるときにはステップ１１に
おいてフラグＦがセットされている（Ｆ＝１）か否かが
判別される。ステップ１１においてＦ＝１であるときに
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１２においてスロットル弁１７の
開度が制御され、ステップ１３においてＥＧＲ制御弁２
５の開度が制御され、排気ガス中の酸素濃度が比較的小
さくなるようにステップ１４において主噴射と副噴射が
実行され、ステップ１５においてフラグＦがリセットさ
れる。
【００４５】一方、ステップ１１においてＦ＝０である
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１６においてスロットル弁
１７の開度が制御され、ステップ１７においてＥＧＲ制
御弁２５の開度が制御され、排気ガス中の酸素濃度が比
較的小さくなるようにステップ１８において主噴射と副
噴射とが実行され、ステップ１９においてフラグＦがセ
ットされる。
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１６においてスロットル弁
１７の開度が制御され、ステップ１７においてＥＧＲ制
御弁２５の開度が制御され、排気ガス中の酸素濃度が比
較的小さくなるようにステップ１８において主噴射と副
噴射とが実行され、ステップ１９においてフラグＦがセ
ットされる。
【００４６】二つ目の方法では一部の燃焼室において内
燃機関の駆動用に燃焼室に燃料を噴射する主噴射を実行
し、その後、この主噴射とは別個に膨張行程後半または
排気行程において燃焼室に燃料を噴射する副噴射を実行
する。すなわち一部の燃焼室においては予め定められた
周期でもって主噴射と副噴射とを実行し、残りの燃焼室
においては主噴射のみを実行するようにする。斯くして
一部の燃焼室からは酸素濃度の小さい排気ガスが流出
し、残りの燃焼室からは酸素濃度の大きい排気ガスが流
出する。内燃機関では予め定められた順に各燃焼室内に
おいて排気行程が実行される。このためパティキュレー
トフィルタ２２に流入する排気ガス中の酸素濃度が予め
定められた周期でもって積極的に大きくなったり小さく
なったりする。なおここでの副噴射燃料量も活性酸素放
出剤６１の温度、すなわち活性酸素放出剤６１の作用特
性や内燃機関の運転状態に応じて決定される。
燃機関の駆動用に燃焼室に燃料を噴射する主噴射を実行
し、その後、この主噴射とは別個に膨張行程後半または
排気行程において燃焼室に燃料を噴射する副噴射を実行
する。すなわち一部の燃焼室においては予め定められた
周期でもって主噴射と副噴射とを実行し、残りの燃焼室
においては主噴射のみを実行するようにする。斯くして
一部の燃焼室からは酸素濃度の小さい排気ガスが流出
し、残りの燃焼室からは酸素濃度の大きい排気ガスが流
出する。内燃機関では予め定められた順に各燃焼室内に
おいて排気行程が実行される。このためパティキュレー
トフィルタ２２に流入する排気ガス中の酸素濃度が予め
定められた周期でもって積極的に大きくなったり小さく
なったりする。なおここでの副噴射燃料量も活性酸素放
出剤６１の温度、すなわち活性酸素放出剤６１の作用特
性や内燃機関の運転状態に応じて決定される。
【００４７】以上説明した二つ目の方法を採用した内燃
機関の運転制御ルーチンの一例を図７に示した。なおこ
のルーチンは一部の燃焼室における制御に適用される。
図７を参照するとまず初めにステップ３０において堆積
微粒子酸化除去処理を実行すべきか否かが判別される。
ステップ３０において堆積微粒子酸化処理を実行する必
要がないと判別されたときにはステップ３４において排
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３４においてスロットル弁１７の開度
が制御され、ステップ３５においてＥＧＲ制御弁２５の
開度が制御され、ステップ３６において主噴射のみが実
行される。
機関の運転制御ルーチンの一例を図７に示した。なおこ
のルーチンは一部の燃焼室における制御に適用される。
図７を参照するとまず初めにステップ３０において堆積
微粒子酸化除去処理を実行すべきか否かが判別される。
ステップ３０において堆積微粒子酸化処理を実行する必
要がないと判別されたときにはステップ３４において排
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３４においてスロットル弁１７の開度
が制御され、ステップ３５においてＥＧＲ制御弁２５の
開度が制御され、ステップ３６において主噴射のみが実
行される。
【００４８】一方、ステップ３０において堆積微粒子酸
化除去処理を実行すべきであると判別されたときには排
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３１においてスロットル弁１７の開度
が制御され、ステップ３２においてＥＧＲ制御弁２５の
開度が制御され、ステップ３３において一部の燃焼室で
は主噴射と副噴射とが実行される。もちろんこの前後に
おいて他の残りの燃焼室では主噴射のみが実行される。
化除去処理を実行すべきであると判別されたときには排
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３１においてスロットル弁１７の開度
が制御され、ステップ３２においてＥＧＲ制御弁２５の
開度が制御され、ステップ３３において一部の燃焼室で
は主噴射と副噴射とが実行される。もちろんこの前後に
おいて他の残りの燃焼室では主噴射のみが実行される。
【００４９】三つ目の方法では大部分の運転領域におい
て燃焼室５内における平均空燃比がリーンになるように
噴射量を制御し、機関負荷が比較的低いときに予め定め
られた周期でもってＥＧＲ率（ＥＧＲ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。
て燃焼室５内における平均空燃比がリーンになるように
噴射量を制御し、機関負荷が比較的低いときに予め定め
られた周期でもってＥＧＲ率（ＥＧＲ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。
【００５０】以上説明した三つ目の方法を採用した内燃
機関の運転制御ルーチンの一例を図８に示した。図８を
参照するとまず初めにステップ４０において堆積微粒子
酸化除去処理を実行すべきか否かが判別される。ステッ
プ４０において堆積微粒子酸化除去処理を実行する必要
がないと判別された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４４に
おいてスロットル弁１７の開度が制御され、ステップ４
５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御され、ステッ
プ４６において燃料噴射が実行される。
機関の運転制御ルーチンの一例を図８に示した。図８を
参照するとまず初めにステップ４０において堆積微粒子
酸化除去処理を実行すべきか否かが判別される。ステッ
プ４０において堆積微粒子酸化除去処理を実行する必要
がないと判別された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４４に
おいてスロットル弁１７の開度が制御され、ステップ４
５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御され、ステッ
プ４６において燃料噴射が実行される。
【００５１】一方、ステップ４０において堆積微粒子酸
化除去処理を実行する必要が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４
１においてスロットル弁１７の開度が制御され、ステッ
プ４２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４
３において燃料噴射が実行される。
化除去処理を実行する必要が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４
１においてスロットル弁１７の開度が制御され、ステッ
プ４２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４
３において燃料噴射が実行される。
【００５２】なお上述した三つの方法において副噴射を
実行するタイミング（以下、副噴射タイミング）は燃焼
室内でのスモーク発生量と副噴射により噴射された燃料
の熱分解特性とを考慮して決定される。すなわち副噴射
タイミングが早いほどスモーク発生量が多くなる。この
ためスモーク発生量を少なく抑えるという観点では副噴
射タイミングが遅いほどよい。一方、副噴射タイミング
が遅いほど燃料が熱分解しづらくなる。熱分解された燃
料は熱分解されていない燃料に比べてパティキュレート
フィルタ２２において浄化されやすい。このためパティ
キュレートフィルタ２２において燃料を高い浄化率で浄
化するという観点では副噴射タイミングが早いほどよ
い。こうした事情を考慮して本実施例ではスモークが発
生しない程度に早いタイミングで副噴射を実行するよう
にする。
実行するタイミング（以下、副噴射タイミング）は燃焼
室内でのスモーク発生量と副噴射により噴射された燃料
の熱分解特性とを考慮して決定される。すなわち副噴射
タイミングが早いほどスモーク発生量が多くなる。この
ためスモーク発生量を少なく抑えるという観点では副噴
射タイミングが遅いほどよい。一方、副噴射タイミング
が遅いほど燃料が熱分解しづらくなる。熱分解された燃
料は熱分解されていない燃料に比べてパティキュレート
フィルタ２２において浄化されやすい。このためパティ
キュレートフィルタ２２において燃料を高い浄化率で浄
化するという観点では副噴射タイミングが早いほどよ
い。こうした事情を考慮して本実施例ではスモークが発
生しない程度に早いタイミングで副噴射を実行するよう
にする。
【００５３】またパティキュレートフィルタ２２の温度
が高いほど燃料はパティキュレートフィルタ２２により
浄化されやすい。すなわちパティキュレートフィルタ２
２はその温度が高ければ熱分解されていない燃料でも比
較的容易に浄化することができる。そこで副噴射タイミ
ングを決定するに当たりパティキュレートフィルタ２２
の温度を考慮してもよい。
が高いほど燃料はパティキュレートフィルタ２２により
浄化されやすい。すなわちパティキュレートフィルタ２
２はその温度が高ければ熱分解されていない燃料でも比
較的容易に浄化することができる。そこで副噴射タイミ
ングを決定するに当たりパティキュレートフィルタ２２
の温度を考慮してもよい。
【００５４】また上述した三つの方法以外にも例えばパ
ティキュレートフィルタ２２の上流側に還元剤として燃
料を噴射するための燃料噴射装置を燃料噴射弁６とは別
個に配置し、この燃料噴射装置から燃料を噴射するよう
にし、この燃料噴射装置から噴射される燃料量を予め定
められた周期でもって変化させるといった方法もある。
ティキュレートフィルタ２２の上流側に還元剤として燃
料を噴射するための燃料噴射装置を燃料噴射弁６とは別
個に配置し、この燃料噴射装置から燃料を噴射するよう
にし、この燃料噴射装置から噴射される燃料量を予め定
められた周期でもって変化させるといった方法もある。
【００５５】次に上記堆積微粒子酸化除去処理を実行す
る条件について説明する。本実施例では堆積微粒子量が
予め定められた許容限界値を越えたときに上記堆積微粒
子酸化除去処理を実行する。堆積微粒子量が許容限界値
を越えたか否かはパティキュレートフィルタ２２による
圧力損失や内燃機関の運転履歴から判断する。すなわち
パティキュレートフィルタ２２による圧力損失が大きけ
れば堆積微粒子量が許容限界値を越えたと判断する。こ
こで圧力損失とはパティキュレートフィルタ２２の上流
側の排気ガスの圧力と下流側の排気ガスの圧力との差で
ある。あるいは或る期間にパティキュレートフィルタ２
２に流入した総微粒子量を内燃機関の運転履歴を基に推
定し、この総微粒子量が予め定められた量より多ければ
堆積微粒子量が許容限界値を越えたと判断する。
る条件について説明する。本実施例では堆積微粒子量が
予め定められた許容限界値を越えたときに上記堆積微粒
子酸化除去処理を実行する。堆積微粒子量が許容限界値
を越えたか否かはパティキュレートフィルタ２２による
圧力損失や内燃機関の運転履歴から判断する。すなわち
パティキュレートフィルタ２２による圧力損失が大きけ
れば堆積微粒子量が許容限界値を越えたと判断する。こ
こで圧力損失とはパティキュレートフィルタ２２の上流
側の排気ガスの圧力と下流側の排気ガスの圧力との差で
ある。あるいは或る期間にパティキュレートフィルタ２
２に流入した総微粒子量を内燃機関の運転履歴を基に推
定し、この総微粒子量が予め定められた量より多ければ
堆積微粒子量が許容限界値を越えたと判断する。
【００５６】また本実施例ではパティキュレートフィル
タ２２の微粒子酸化除去能力が低下すると予測されたと
きにも堆積微粒子酸化除去処理を実行する。微粒子酸化
除去能力が低下すると予測されるか否かは例えば排気ガ
スの温度から判断する。すなわち排気ガスの温度が低く
なったときにはパティキュレートフィルタ２２の温度が
低下するので微粒子酸化除去能力が低下すると予測す
る。
タ２２の微粒子酸化除去能力が低下すると予測されたと
きにも堆積微粒子酸化除去処理を実行する。微粒子酸化
除去能力が低下すると予測されるか否かは例えば排気ガ
スの温度から判断する。すなわち排気ガスの温度が低く
なったときにはパティキュレートフィルタ２２の温度が
低下するので微粒子酸化除去能力が低下すると予測す
る。
【００５７】なお車両の減速時にもパティキュレート２
２に流入する排気ガスの温度が急激に低くなることから
微粒子酸化除去能力が低下すると予測することができ
る。したがってこのときにも堆積微粒子酸化除去処理を
実行すべきであるがその具体的な方法は上述した三つの
方法とは異なる。すなわちパティキュレートフィルタ２
２に流入する排気ガスの酸素濃度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点では同様であ
るがここではＥＧＲ制御弁２５を全開とした状態でスロ
ットル弁１７を予め定められた周期でもって全閉とした
り開弁したりする。
２に流入する排気ガスの温度が急激に低くなることから
微粒子酸化除去能力が低下すると予測することができ
る。したがってこのときにも堆積微粒子酸化除去処理を
実行すべきであるがその具体的な方法は上述した三つの
方法とは異なる。すなわちパティキュレートフィルタ２
２に流入する排気ガスの酸素濃度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点では同様であ
るがここではＥＧＲ制御弁２５を全開とした状態でスロ
ットル弁１７を予め定められた周期でもって全閉とした
り開弁したりする。
【００５８】すなわちＥＧＲ率を最大とした状態で空気
を予め定められた周期でもってスパイク的に燃焼室５に
導入する。斯くしてパティキュレートフィルタ２２に流
入する排気ガスの酸素濃度が予め定められた周期でもっ
て変動せしめられる。なおこの場合に極めて少量の燃料
を内燃機関の動力とならない範囲で燃焼室５に噴射して
もよい。これによればこの燃料によりパティキュレート
フィルタ２２の温度を積極的に上昇させることができ
る。またＥＧＲ制御弁２５を全開とし且つスロットル弁
１７を全閉とすることでパティキュレートフィルタ２２
を通過する排気ガス量が極めて少なくなる。これによれ
ばパティキュレートフィルタ２２の温度が排気ガスの通
過により低下せしめられることが防止される。
を予め定められた周期でもってスパイク的に燃焼室５に
導入する。斯くしてパティキュレートフィルタ２２に流
入する排気ガスの酸素濃度が予め定められた周期でもっ
て変動せしめられる。なおこの場合に極めて少量の燃料
を内燃機関の動力とならない範囲で燃焼室５に噴射して
もよい。これによればこの燃料によりパティキュレート
フィルタ２２の温度を積極的に上昇させることができ
る。またＥＧＲ制御弁２５を全開とし且つスロットル弁
１７を全閉とすることでパティキュレートフィルタ２２
を通過する排気ガス量が極めて少なくなる。これによれ
ばパティキュレートフィルタ２２の温度が排気ガスの通
過により低下せしめられることが防止される。
【００５９】次に上記堆積微粒子酸化除去処理の実行を
禁止する条件について説明する。本実施例では以下の二
つの場合に堆積微粒子酸化除去処理を実行すべきときで
あってもその実行を禁止する。すなわちパティキュレー
トフィルタ２２の温度が予め定められた許容最低温度よ
り低いときには堆積微粒子酸化除去処理の実行を禁止す
る。これが一つ目の場合である。パティキュレートフィ
ルタ２２の温度が許容最低温度より低いときには副噴射
により噴射された燃料をパティキュレートフィルタ２２
において浄化することができない。したがってこのよう
な場合に堆積微粒子酸化除去処理の実行を禁止すればパ
ティキュレートフィルタ２２から下流へ燃料が流出する
ことを防止することができる。
禁止する条件について説明する。本実施例では以下の二
つの場合に堆積微粒子酸化除去処理を実行すべきときで
あってもその実行を禁止する。すなわちパティキュレー
トフィルタ２２の温度が予め定められた許容最低温度よ
り低いときには堆積微粒子酸化除去処理の実行を禁止す
る。これが一つ目の場合である。パティキュレートフィ
ルタ２２の温度が許容最低温度より低いときには副噴射
により噴射された燃料をパティキュレートフィルタ２２
において浄化することができない。したがってこのよう
な場合に堆積微粒子酸化除去処理の実行を禁止すればパ
ティキュレートフィルタ２２から下流へ燃料が流出する
ことを防止することができる。
【００６０】また内燃機関の運転状態を考慮すると副噴
射を実行したときに微粒子が発生しやすいと判断された
ときには堆積微粒子酸化除去処理の実行を禁止する。こ
れが二つ目の場合である。堆積微粒子を酸化除去すべく
副噴射により燃料を噴射してもこの燃料が微粒子となっ
てしまうと堆積微粒子を却って増やしてしまう結果とな
る。したがってこのような場合に堆積微粒子酸化除去処
理の実行を禁止すれば堆積微粒子が増大することが防止
される。
射を実行したときに微粒子が発生しやすいと判断された
ときには堆積微粒子酸化除去処理の実行を禁止する。こ
れが二つ目の場合である。堆積微粒子を酸化除去すべく
副噴射により燃料を噴射してもこの燃料が微粒子となっ
てしまうと堆積微粒子を却って増やしてしまう結果とな
る。したがってこのような場合に堆積微粒子酸化除去処
理の実行を禁止すれば堆積微粒子が増大することが防止
される。
【００６１】なお上述したようにパティキュレートフィ
ルタ２２の温度が許容最低温度より低いときには堆積微
粒子酸化除去処理の実行を禁止するが、このときにパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度を積極的に上昇するよ
うにしてもよい。具体的な方法としては初めに排気ガス
の平均空燃比がリーンに維持される量の燃料を副噴射に
より噴射し、次いで排気ガスの平均空燃比がリッチとな
る量の燃料を副噴射により噴射する。これによれば初め
の副噴射が実行されたときには排気ガス中に多量の酸素
が含まれているので副噴射により噴射された燃料がパテ
ィキュレートフィルタ２２において燃焼しやすく、した
がって次の副噴射が実行されたときにはパティキュレー
トフィルタ２２の温度が適度に上昇せしめられており、
このため次の副噴射により噴射された燃料は排気ガス中
の酸素量が少ないながらもパティキュレートフィルタ２
２において良好に燃焼する。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。
ルタ２２の温度が許容最低温度より低いときには堆積微
粒子酸化除去処理の実行を禁止するが、このときにパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度を積極的に上昇するよ
うにしてもよい。具体的な方法としては初めに排気ガス
の平均空燃比がリーンに維持される量の燃料を副噴射に
より噴射し、次いで排気ガスの平均空燃比がリッチとな
る量の燃料を副噴射により噴射する。これによれば初め
の副噴射が実行されたときには排気ガス中に多量の酸素
が含まれているので副噴射により噴射された燃料がパテ
ィキュレートフィルタ２２において燃焼しやすく、した
がって次の副噴射が実行されたときにはパティキュレー
トフィルタ２２の温度が適度に上昇せしめられており、
このため次の副噴射により噴射された燃料は排気ガス中
の酸素量が少ないながらもパティキュレートフィルタ２
２において良好に燃焼する。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。
【００６２】なお上述したようにパティキュレートフィ
ルタ２２の温度を積極的に上昇するために実行される副
噴射においてそのタイミングは上述したように微粒子発
生量と熱分解率とに基づいて決定される。また排気ガス
の平均空燃比がリーンに維持されるように燃料を噴射す
るリーン副噴射と排気ガスの平均空燃比がリッチとなる
ように燃料を噴射するリッチ副噴射との実行周期はパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度上昇速度が最適な速度
となるように設定される。すなわちパティキュレートフ
ィルタ２２の温度をできるだけ迅速に高くするという観
点からはパティキュレートフィルタ２２の温度上昇速度
は速いほど好ましいが余りに速いと堆積微粒子が輝炎を
発して燃焼する可能性がある。そしてパティキュレート
フィルタ２２の温度上昇速度は酸素濃度の低い排気ガス
がパティキュレートフィルタ２２に流入したときにおけ
る活性酸素吸放出剤６１への酸素の吸収量と、酸素濃度
の大きい排気ガスがパティキュレートフィルタ２２に流
入したときにおける排気ガス中の燃料量とで決まる。そ
こで本実施例ではパティキュレートフィルタ２２の温度
上昇速度が堆積微粒子が輝炎を発して燃焼することがな
い程度に速くなるように活性酸素吸放出剤６１への酸素
の吸収量とパティキュレートフィルタ２２に流入する排
気ガス中の燃料量とを考慮して実行周期が決定される。
ルタ２２の温度を積極的に上昇するために実行される副
噴射においてそのタイミングは上述したように微粒子発
生量と熱分解率とに基づいて決定される。また排気ガス
の平均空燃比がリーンに維持されるように燃料を噴射す
るリーン副噴射と排気ガスの平均空燃比がリッチとなる
ように燃料を噴射するリッチ副噴射との実行周期はパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度上昇速度が最適な速度
となるように設定される。すなわちパティキュレートフ
ィルタ２２の温度をできるだけ迅速に高くするという観
点からはパティキュレートフィルタ２２の温度上昇速度
は速いほど好ましいが余りに速いと堆積微粒子が輝炎を
発して燃焼する可能性がある。そしてパティキュレート
フィルタ２２の温度上昇速度は酸素濃度の低い排気ガス
がパティキュレートフィルタ２２に流入したときにおけ
る活性酸素吸放出剤６１への酸素の吸収量と、酸素濃度
の大きい排気ガスがパティキュレートフィルタ２２に流
入したときにおける排気ガス中の燃料量とで決まる。そ
こで本実施例ではパティキュレートフィルタ２２の温度
上昇速度が堆積微粒子が輝炎を発して燃焼することがな
い程度に速くなるように活性酸素吸放出剤６１への酸素
の吸収量とパティキュレートフィルタ２２に流入する排
気ガス中の燃料量とを考慮して実行周期が決定される。
【００６３】なお堆積微粒子酸化除去処理は上述した条
件以外に予め定められた時間が経過したことを条件とし
て予め定められた間隔毎に、または予め定められた距離
だけ車両が走行したことを条件として予め定められた間
隔毎に、または内燃機関の運転状態が予め定められた運
転状態、例えば要求負荷が極めて小さいアイドル運転状
態となった毎に実行してもよい。特に内燃機関の運転状
態がアイドル運転状態となったことを条件として堆積微
粒子酸化除去処理を実行するようにすれば副噴射による
車両走行への影響を最小限に抑えることができる。
件以外に予め定められた時間が経過したことを条件とし
て予め定められた間隔毎に、または予め定められた距離
だけ車両が走行したことを条件として予め定められた間
隔毎に、または内燃機関の運転状態が予め定められた運
転状態、例えば要求負荷が極めて小さいアイドル運転状
態となった毎に実行してもよい。特に内燃機関の運転状
態がアイドル運転状態となったことを条件として堆積微
粒子酸化除去処理を実行するようにすれば副噴射による
車両走行への影響を最小限に抑えることができる。
【００６４】また本発明によれば上述した効果以外にも
堆積微粒子が酸化されるときの反応熱によりパティキュ
レートフィルタ２２の温度を高めることができるという
効果がある。また燃料を含んだ排気ガスをパティキュレ
ートフィルタ２２に流入させることにより燃料が還元剤
として働いて窒素酸化物ＮＯX や硫黄酸化物ＳＯX を浄
化することもできるという効果もある。さらに副噴射に
よる燃料噴射量を変化させることにより酸素濃度の大き
い排気ガスと酸素濃度の小さい排気ガスとを生成する制
御の場合にはこれら酸素濃度の大きい排気ガスと酸素濃
度の小さい排気ガスとを生成する周期を比較的大きな自
由度をもって設定することができるという効果もある。
堆積微粒子が酸化されるときの反応熱によりパティキュ
レートフィルタ２２の温度を高めることができるという
効果がある。また燃料を含んだ排気ガスをパティキュレ
ートフィルタ２２に流入させることにより燃料が還元剤
として働いて窒素酸化物ＮＯX や硫黄酸化物ＳＯX を浄
化することもできるという効果もある。さらに副噴射に
よる燃料噴射量を変化させることにより酸素濃度の大き
い排気ガスと酸素濃度の小さい排気ガスとを生成する制
御の場合にはこれら酸素濃度の大きい排気ガスと酸素濃
度の小さい排気ガスとを生成する周期を比較的大きな自
由度をもって設定することができるという効果もある。
【００６５】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
れずらくなる。
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
れずらくなる。
【００６６】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。
【００６７】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。
【００６８】
【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酸化除去することができる
と共にパティキュレートフィルタ上に微粒子が堆積した
としてもその微粒子を酸化除去することができ、目詰ま
りを防止することができる。
フィルタ上においてただちに酸化除去することができる
と共にパティキュレートフィルタ上に微粒子が堆積した
としてもその微粒子を酸化除去することができ、目詰ま
りを防止することができる。
【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】一つ目の方法を採用した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。
するためのフローチャートである。
【図７】二つ目の方法を採用した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。
するためのフローチャートである。
【図８】三つ目の方法を採用した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。
するためのフローチャートである。
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） Ｆ０２Ｄ 41/12 ３６０ Ｆ０２Ｄ 41/12 ３６０ 41/40 41/40 Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｄ ３０１Ｎ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｚ Ｆターム(参考） 3G084 AA01 BA05 BA09 BA13 BA15 BA20 CA03 CA06 DA00 DA10 EA02 EB01 EB12 EC07 FA07 FA10 FA27 FA38 3G090 AA03 BA01 CA01 DB03 DB07 EA04 EA06 3G301 HA02 HA04 HA11 HA13 JA24 KA07 KA16 LA03 LB06 LB11 LC04 MA01 MA03 MA12 MA18 MA23 MA26 NC01 ND02 NE13 PA03Z PB08A PB08Z PD11A PD11Z PD14Z PE03Z PF03Z
Claims (17)
- 【請求項１】 機関排気系に配置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、パ
ティキュレートフィルタに担持された周囲に過剰酸素が
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酸素を活性酸素の形で放出する活性
酸素放出剤とを具備し、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上に堆積している微粒子を酸
化除去すべきときにパティキュレートフィルタに流入す
る排気ガス中の酸素濃度を大きくしたり小さくしたりす
る酸素濃度変動処理を実行するようにする排気ガス浄化
方法。 - 【請求項２】 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請求項１に記載
の排気ガス浄化方法。 - 【請求項３】 内燃機関の駆動用に燃焼室に燃料を噴射
する主噴射を実行し、その後、これとは別個に燃焼室に
燃料を噴射する副噴射を実行し、該副噴射により噴射さ
れる燃料の量を変えることにより上記酸素濃度変動処理
を実行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】 内燃機関が複数の燃焼室を有し、一部の
燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を残りの燃
焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度より大きくす
ることにより上記酸素濃度変動処理を実行するようにし
た請求項２に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項５】 内燃機関の駆動用に燃焼室に燃料を噴射
する主噴射を実行し、その後、これとは別個に一部の燃
焼室に燃料を噴射する副噴射を実行することにより一部
の燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を残りの
燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度より大きく
するようにした請求項４に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項６】 膨張行程後半または排気行程において上
記副噴射を実行するようにした請求項３または５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堆積して
いる微粒子量が予め定められた微粒子量を越えたとき
に、または予め定められた間隔毎に、またはアイドル運
転時に上記酸素濃度変動処理を実行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８】 上記酸化除去可能微粒子量が少なくなる
と予測されたときに上記酸素濃度変動処理を実行するよ
うにした請求項２に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項９】 内燃機関の減速を検出したときに上記酸
化除去可能微粒子量が少なくなると予測し、燃焼室内に
吸入される空気量を多くしたり少なくしたりすることに
より上記酸素濃度変動処理を実行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１０】 上記酸素濃度変動処理を実行すると共
に排気ガス中に還元剤を混入するようにした請求項９に
記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１１】 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２に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１２】 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１に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１３】 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１２に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１４】 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って排気ガス中の酸素濃
度を低下させ、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１１に記載の排気
ガス浄化方法。 - 【請求項１５】 機関排気系に配置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、
パティキュレートフィルタに担持された周囲に過剰酸素
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酸素を活性酸素の形で放出する活
性酸素放出剤とを具備し、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上に堆積している微粒子
を酸化除去すべきときにパティキュレートフィルタに流
入する排気ガス中の酸素濃度を大きくしたり小さくした
りする酸素濃度変動処理を実行する手段を具備する排気
ガス浄化装置。 - 【請求項１６】 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
しめるようにした請求項１５に記載の排気ガス浄化装
置。 - 【請求項１７】 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１５に記載の排気ガス浄化装置。
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Cited By (10)
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|---|---|---|---|---|
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| US7393808B2 (en) | 2002-05-15 | 2008-07-01 | Toyota Jisdosha Kabushiki Kaisha | Particulate matter-oxidizing material and oxidizing catalyst |
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