JP2001289030A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微粒子がパティキュレートフィルタ隔壁の片
面に捕集されるのを回避し、微粒子酸化除去作用をすべ
ての微粒子に十分に伝え、低温燃焼実行時のＨＣ、ＣＯ
により微粒子酸化除去作用を促進し、酸化触媒において
ＮＯからＮＯ2 を生成しそれによっても微粒子酸化除去
作用を向上させる。 【解決手段】 微粒子を酸化する活性酸素放出剤61をパ
ティキュレートフィルタ22の隔壁54に担持し、隔壁54を
通る排気ガス流れを排気切換バルブ73で逆転させ捕集さ
れる微粒子を隔壁54の一方の面と他面とに分散させ、隔
壁54に捕集された微粒子が酸化除去されずに堆積する可
能性を低減し、酸化触媒122 をパティキュレートフィル
タ22と直列に配置し、煤がほとんど発生しない低温燃焼
実行時にパティキュレートフィルタ22、酸化触媒122 の
順に排気ガスを流し、通常燃焼実行時に酸化触媒122 、
パティキュレートフィルタ22の順に排気ガスを流す。
面に捕集されるのを回避し、微粒子酸化除去作用をすべ
ての微粒子に十分に伝え、低温燃焼実行時のＨＣ、ＣＯ
により微粒子酸化除去作用を促進し、酸化触媒において
ＮＯからＮＯ2 を生成しそれによっても微粒子酸化除去
作用を向上させる。 【解決手段】 微粒子を酸化する活性酸素放出剤61をパ
ティキュレートフィルタ22の隔壁54に担持し、隔壁54を
通る排気ガス流れを排気切換バルブ73で逆転させ捕集さ
れる微粒子を隔壁54の一方の面と他面とに分散させ、隔
壁54に捕集された微粒子が酸化除去されずに堆積する可
能性を低減し、酸化触媒122 をパティキュレートフィル
タ22と直列に配置し、煤がほとんど発生しない低温燃焼
実行時にパティキュレートフィルタ22、酸化触媒122 の
順に排気ガスを流し、通常燃焼実行時に酸化触媒122 、
パティキュレートフィルタ22の順に排気ガスを流す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを
機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレート
フィルタの壁を通過するときに排気ガス中の微粒子が捕
集されるようになっている内燃機関の排気浄化装置が知
られている。この種の内燃機関の排気浄化装置の例とし
ては、例えば特公平７−１０６２９０号公報に記載され
たものがある。
の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを
機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレート
フィルタの壁を通過するときに排気ガス中の微粒子が捕
集されるようになっている内燃機関の排気浄化装置が知
られている。この種の内燃機関の排気浄化装置の例とし
ては、例えば特公平７−１０６２９０号公報に記載され
たものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが特開平７−１
０６２９０号公報に記載された内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの
流れが逆転されない。そのため、パティキュレートフィ
ルタの壁に捕集される微粒子をパティキュレートフィル
タの壁の一方の面と他方の面とに分散することができな
い。その結果、ある一定量以上の微粒子がパティキュレ
ートフィルタの壁に捕集されると、微粒子を除去しよう
とする作用がすべての微粒子に十分に伝わらなくなって
しまう。従って、特開平７−１０６２９０号公報に記載
された内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレート
フィルタに流入する微粒子量がある一定量以上になる
と、そのすべての微粒子がパティキュレートフィルタの
壁の一方の面に捕集されてしまうのに伴い、パティキュ
レートフィルタの有する微粒子除去作用がすべての微粒
子に十分に伝わらなくなってしまい、その結果、微粒子
がパティキュレートフィルタの壁に堆積してしまう。そ
のため、パティキュレートフィルタが目詰まりし、背圧
が上昇してしまう。
０６２９０号公報に記載された内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの
流れが逆転されない。そのため、パティキュレートフィ
ルタの壁に捕集される微粒子をパティキュレートフィル
タの壁の一方の面と他方の面とに分散することができな
い。その結果、ある一定量以上の微粒子がパティキュレ
ートフィルタの壁に捕集されると、微粒子を除去しよう
とする作用がすべての微粒子に十分に伝わらなくなって
しまう。従って、特開平７−１０６２９０号公報に記載
された内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレート
フィルタに流入する微粒子量がある一定量以上になる
と、そのすべての微粒子がパティキュレートフィルタの
壁の一方の面に捕集されてしまうのに伴い、パティキュ
レートフィルタの有する微粒子除去作用がすべての微粒
子に十分に伝わらなくなってしまい、その結果、微粒子
がパティキュレートフィルタの壁に堆積してしまう。そ
のため、パティキュレートフィルタが目詰まりし、背圧
が上昇してしまう。
【０００４】前記問題点に鑑み、本発明は、パティキュ
レートフィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させ、
パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子を酸
化除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に伝え
ることにより微粒子がパティキュレートフィルタの壁に
堆積してしまうのを阻止すると共に、パティキュレート
フィルタにおける微粒子の酸化除去作用を促進し、か
つ、パティキュレートフィルタを通過した微粒子及びＨ
Ｃを浄化し、その上、パティキュレートフィルタの酸化
触媒側の表面上に微粒子が堆積してパティキュレートフ
ィルタのその表面上の酸化剤が硫黄被毒されてしまって
いてもその微粒子を硫黄被毒の影響を受けることなく酸
化除去することができる内燃機関の排気浄化装置を提供
することを目的とする。
レートフィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させ、
パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子を酸
化除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に伝え
ることにより微粒子がパティキュレートフィルタの壁に
堆積してしまうのを阻止すると共に、パティキュレート
フィルタにおける微粒子の酸化除去作用を促進し、か
つ、パティキュレートフィルタを通過した微粒子及びＨ
Ｃを浄化し、その上、パティキュレートフィルタの酸化
触媒側の表面上に微粒子が堆積してパティキュレートフ
ィルタのその表面上の酸化剤が硫黄被毒されてしまって
いてもその微粒子を硫黄被毒の影響を受けることなく酸
化除去することができる内燃機関の排気浄化装置を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃焼室から排出された排気ガス中の微粒子を捕
集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路
内に配置し、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁
を通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集されるよう
になっている内燃機関の排気浄化装置において、前記パ
ティキュレートフィルタの壁に一時的に捕集された微粒
子を酸化するための活性酸素を放出する酸化剤を前記パ
ティキュレートフィルタの壁に担持し、前記パティキュ
レートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転さ
せるための排気ガス逆流手段を設け、前記パティキュレ
ートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させ
ることにより、前記パティキュレートフィルタの壁に捕
集される微粒子を前記パティキュレートフィルタの壁の
一方の面と他方の面とに分散させ、それにより、前記パ
ティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子が酸化
除去されることなく堆積する可能性を低減し、酸化触媒
を前記パティキュレートフィルタと直列に配置し、前記
燃焼室内に供給される不活性ガスの量を増大していくと
煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量を更に増大していくと前
記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生し
なくなる内燃機関を用い、煤の発生量がピークとなる不
活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が実行される
時に、排気ガスが最初に前記パティキュレートフィルタ
を通過し次いで前記酸化触媒を通過するようにし、煤の
発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量が少ない燃焼が実行され
る時に、排気ガスが最初に前記酸化触媒を通過し次いで
前記パティキュレートフィルタを通過するようにした内
燃機関の排気浄化装置が提供される。
よれば、燃焼室から排出された排気ガス中の微粒子を捕
集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路
内に配置し、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁
を通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集されるよう
になっている内燃機関の排気浄化装置において、前記パ
ティキュレートフィルタの壁に一時的に捕集された微粒
子を酸化するための活性酸素を放出する酸化剤を前記パ
ティキュレートフィルタの壁に担持し、前記パティキュ
レートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転さ
せるための排気ガス逆流手段を設け、前記パティキュレ
ートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させ
ることにより、前記パティキュレートフィルタの壁に捕
集される微粒子を前記パティキュレートフィルタの壁の
一方の面と他方の面とに分散させ、それにより、前記パ
ティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子が酸化
除去されることなく堆積する可能性を低減し、酸化触媒
を前記パティキュレートフィルタと直列に配置し、前記
燃焼室内に供給される不活性ガスの量を増大していくと
煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量を更に増大していくと前
記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生し
なくなる内燃機関を用い、煤の発生量がピークとなる不
活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が実行される
時に、排気ガスが最初に前記パティキュレートフィルタ
を通過し次いで前記酸化触媒を通過するようにし、煤の
発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量が少ない燃焼が実行され
る時に、排気ガスが最初に前記酸化触媒を通過し次いで
前記パティキュレートフィルタを通過するようにした内
燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００６】請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタの壁に一時的に捕集さ
れた微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化剤
がパティキュレートフィルタの壁に担持され、パティキ
ュレートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転
させることにより、パティキュレートフィルタの壁に捕
集される微粒子がパティキュレートフィルタの壁の一方
の面と他方の面とに分散される。そのため、パティキュ
レートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パティ
キュレートフィルタの壁の一方の面において捕集されて
しまうのを回避すると共に、パティキュレートフィルタ
の壁の方から排気ガス流れの下流側の微粒子に対し酸化
除去作用を及ぼすことができる。更に請求項１に記載の
内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレートフィル
タの壁に捕集される微粒子がパティキュレートフィルタ
の壁の一方の面と他方の面とに分散されることにより、
パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子が酸
化除去されることなく堆積する可能性が低減せしめられ
る。そのため、パティキュレートフィルタの壁に捕集さ
れた微粒子を活性酸素により酸化除去する酸化除去作用
をすべての微粒子に十分に伝えることが可能になり、そ
の結果、微粒子がパティキュレートフィルタの壁に堆積
してしまうのを阻止することができる。また請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置では、酸化触媒がパティ
キュレートフィルタと直列に配置され、煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される
不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が実
行される時に、排気ガスが最初にパティキュレートフィ
ルタを通され次いで酸化触媒を通される。そのため、煤
がほとんど発生しない燃焼が実行される時の排気ガス中
に含まれるＨＣ、ＣＯによりパティキュレートフィルタ
における微粒子の酸化除去作用を促進することができ、
微粒子及びＨＣがパティキュレートフィルタを通過して
もそれらを酸化触媒において浄化することができる。ま
た、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃
焼室内に供給される不活性ガスの量が少ない燃焼が実行
された時にパティキュレートフィルタの酸化触媒側の表
面上に微粒子が堆積し、パティキュレートフィルタのそ
の表面上の酸化剤が硫黄被毒されてしまっていても、パ
ティキュレートフィルタの反対側の表面から流入してパ
ティキュレートフィルタの壁の内部を通過したＨＣ、Ｃ
Ｏ含有排気ガスにより、パティキュレートフィルタの酸
化触媒側の表面上に堆積した微粒子を、硫黄被毒の影響
を受けることなく酸化除去することができる。その上、
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置では、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が少ない燃焼が実行される時
に、排気ガスが最初に酸化触媒を通され次いでパティキ
ュレートフィルタを通される。そのため、酸化触媒にお
いて排気ガス中のＳＯＦ等が酸化されるのに伴って還元
剤が減少し、ＮＯが酸化されて還元剤であるＮＯ2 が生
成され、その結果、そのＮＯ2 によりパティキュレート
フィルタにおける微粒子の酸化除去作用を向上させるこ
とができる。
では、パティキュレートフィルタの壁に一時的に捕集さ
れた微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化剤
がパティキュレートフィルタの壁に担持され、パティキ
ュレートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転
させることにより、パティキュレートフィルタの壁に捕
集される微粒子がパティキュレートフィルタの壁の一方
の面と他方の面とに分散される。そのため、パティキュ
レートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パティ
キュレートフィルタの壁の一方の面において捕集されて
しまうのを回避すると共に、パティキュレートフィルタ
の壁の方から排気ガス流れの下流側の微粒子に対し酸化
除去作用を及ぼすことができる。更に請求項１に記載の
内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレートフィル
タの壁に捕集される微粒子がパティキュレートフィルタ
の壁の一方の面と他方の面とに分散されることにより、
パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子が酸
化除去されることなく堆積する可能性が低減せしめられ
る。そのため、パティキュレートフィルタの壁に捕集さ
れた微粒子を活性酸素により酸化除去する酸化除去作用
をすべての微粒子に十分に伝えることが可能になり、そ
の結果、微粒子がパティキュレートフィルタの壁に堆積
してしまうのを阻止することができる。また請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置では、酸化触媒がパティ
キュレートフィルタと直列に配置され、煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される
不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が実
行される時に、排気ガスが最初にパティキュレートフィ
ルタを通され次いで酸化触媒を通される。そのため、煤
がほとんど発生しない燃焼が実行される時の排気ガス中
に含まれるＨＣ、ＣＯによりパティキュレートフィルタ
における微粒子の酸化除去作用を促進することができ、
微粒子及びＨＣがパティキュレートフィルタを通過して
もそれらを酸化触媒において浄化することができる。ま
た、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃
焼室内に供給される不活性ガスの量が少ない燃焼が実行
された時にパティキュレートフィルタの酸化触媒側の表
面上に微粒子が堆積し、パティキュレートフィルタのそ
の表面上の酸化剤が硫黄被毒されてしまっていても、パ
ティキュレートフィルタの反対側の表面から流入してパ
ティキュレートフィルタの壁の内部を通過したＨＣ、Ｃ
Ｏ含有排気ガスにより、パティキュレートフィルタの酸
化触媒側の表面上に堆積した微粒子を、硫黄被毒の影響
を受けることなく酸化除去することができる。その上、
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置では、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が少ない燃焼が実行される時
に、排気ガスが最初に酸化触媒を通され次いでパティキ
ュレートフィルタを通される。そのため、酸化触媒にお
いて排気ガス中のＳＯＦ等が酸化されるのに伴って還元
剤が減少し、ＮＯが酸化されて還元剤であるＮＯ2 が生
成され、その結果、そのＮＯ2 によりパティキュレート
フィルタにおける微粒子の酸化除去作用を向上させるこ
とができる。
【０００７】請求項２に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタの圧損が上昇したときに、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内
に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生し
ない燃焼を実行すると共に、排気ガスが最初に前記パテ
ィキュレートフィルタを通過し次いで前記酸化触媒を通
過するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置が提供される。
ィキュレートフィルタの圧損が上昇したときに、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内
に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生し
ない燃焼を実行すると共に、排気ガスが最初に前記パテ
ィキュレートフィルタを通過し次いで前記酸化触媒を通
過するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置が提供される。
【０００８】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタの圧損が上昇したとき
に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃
焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど
発生しない燃焼が実行されると共に、排気ガスが最初に
パティキュレートフィルタを通され次いで酸化触媒を通
される。そのため、煤がほとんど発生しない燃焼が実行
される時の排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯにより、パ
ティキュレートフィルタの壁に一時的に捕集された微粒
子を酸化除去し、パティキュレートフィルタの圧損を低
減することができる。
では、パティキュレートフィルタの圧損が上昇したとき
に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃
焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど
発生しない燃焼が実行されると共に、排気ガスが最初に
パティキュレートフィルタを通され次いで酸化触媒を通
される。そのため、煤がほとんど発生しない燃焼が実行
される時の排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯにより、パ
ティキュレートフィルタの壁に一時的に捕集された微粒
子を酸化除去し、パティキュレートフィルタの圧損を低
減することができる。
【０００９】請求項３に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタとして、単位時間当たりに燃焼室
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た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
つ前記排出微粒子量が一時的に前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
前記排出微粒子量が前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、前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、前記
排出微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少
なくなり、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除
去可能微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出
微粒子量が前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前記排出
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１又
は２に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
ィキュレートフィルタとして、単位時間当たりに燃焼室
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た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
つ前記排出微粒子量が一時的に前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
前記排出微粒子量が前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、前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、前記
排出微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少
なくなり、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除
去可能微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出
微粒子量が前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前記排出
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１又
は２に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１０】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、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が維持されることにより、
排気ガス中の微粒子が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られる。その
ため、従来の場合のように微粒子がパティキュレートフ
ィルタ上に積層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒
子を除去する必要なく、微粒子がパティキュレートフィ
ルタ上に積層状に堆積する前に微粒子を酸化させること
により排気ガス中の微粒子を除去することができる。
では、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が維持されることにより、
排気ガス中の微粒子が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られる。その
ため、従来の場合のように微粒子がパティキュレートフ
ィルタ上に積層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒
子を除去する必要なく、微粒子がパティキュレートフィ
ルタ上に積層状に堆積する前に微粒子を酸化させること
により排気ガス中の微粒子を除去することができる。
【００１１】請求項４に記載の発明によれば、前記排出
微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少なく
なり、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除去可
能微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出微粒
子量が前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、前記排出微
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
べく内燃機関の運転条件を制御するようにした請求項３
に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少なく
なり、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除去可
能微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出微粒
子量が前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、前記排出微
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
べく内燃機関の運転条件を制御するようにした請求項３
に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１２】請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、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べく内燃機関の
運転条件が制御される。詳細には、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなるように、あるいは、
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
ィルタの温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御され
る。そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子量が
酸化除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、ある
いは、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
に堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異なり、確
実に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少な
くするか、あるいは、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することができる。
それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場合に比
べ、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆
積する前に微粒子をより一層確実に酸化させることがで
きる。
では、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べく内燃機関の
運転条件が制御される。詳細には、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなるように、あるいは、
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
ィルタの温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御され
る。そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子量が
酸化除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、ある
いは、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
に堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異なり、確
実に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少な
くするか、あるいは、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することができる。
それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場合に比
べ、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆
積する前に微粒子をより一層確実に酸化させることがで
きる。
【００１３】請求項５に記載の発明によれば、前記酸化
剤が、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その保持し
た酸素を活性酸素の形で放出する酸素吸蔵・活性酸素放
出剤である請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機
関の排気浄化装置が提供される。
剤が、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その保持し
た酸素を活性酸素の形で放出する酸素吸蔵・活性酸素放
出剤である請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機
関の排気浄化装置が提供される。
【００１４】請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタに担持されている酸化
剤としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤により、周囲に過
剰酸素が存在するときに酸素が取り込まれて保持され、
周囲の酸素濃度が低下したときにその保持された酸素が
活性酸素の形で放出される。そのため、従来の場合のよ
うに微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆
積した後にその微粒子が輝炎を発して除去されるのと異
なり、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に
堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放出する活
性酸素により、輝炎を発することなくその微粒子を酸化
除去することができる。
では、パティキュレートフィルタに担持されている酸化
剤としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤により、周囲に過
剰酸素が存在するときに酸素が取り込まれて保持され、
周囲の酸素濃度が低下したときにその保持された酸素が
活性酸素の形で放出される。そのため、従来の場合のよ
うに微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆
積した後にその微粒子が輝炎を発して除去されるのと異
なり、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に
堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放出する活
性酸素により、輝炎を発することなくその微粒子を酸化
除去することができる。
【００１５】請求項６に記載の発明によれば、前記酸化
剤が前記パティキュレートフィルタの壁の内部に担持さ
れ、かつ、前記パティキュレートフィルタの壁を通過す
る排気ガスの流れを逆転させることにより、前記パティ
キュレートフィルタの壁の内部に一時的に捕集された微
粒子を移動させるようにした請求項１〜５のいずれか一
項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
剤が前記パティキュレートフィルタの壁の内部に担持さ
れ、かつ、前記パティキュレートフィルタの壁を通過す
る排気ガスの流れを逆転させることにより、前記パティ
キュレートフィルタの壁の内部に一時的に捕集された微
粒子を移動させるようにした請求項１〜５のいずれか一
項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１６】請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、酸化剤がパティキュレートフィルタの壁の内部に
担持されているため、パティキュレートフィルタの壁の
内部の酸化剤によりパティキュレートフィルタの壁の内
部の微粒子をパティキュレートフィルタの壁の内部にお
いて酸化除去することができる。更に、パティキュレー
トフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させる
ことにより、パティキュレートフィルタの壁の内部に一
時的に捕集された微粒子が移動される。そのため、パテ
ィキュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパティ
キュレートフィルタの壁の内部の微粒子を酸化除去する
酸化除去作用を、パティキュレートフィルタの壁の内部
に一時的に捕集された微粒子を移動させることによって
促進することができる。
では、酸化剤がパティキュレートフィルタの壁の内部に
担持されているため、パティキュレートフィルタの壁の
内部の酸化剤によりパティキュレートフィルタの壁の内
部の微粒子をパティキュレートフィルタの壁の内部にお
いて酸化除去することができる。更に、パティキュレー
トフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させる
ことにより、パティキュレートフィルタの壁の内部に一
時的に捕集された微粒子が移動される。そのため、パテ
ィキュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパティ
キュレートフィルタの壁の内部の微粒子を酸化除去する
酸化除去作用を、パティキュレートフィルタの壁の内部
に一時的に捕集された微粒子を移動させることによって
促進することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００１８】図１は本発明の内燃機関の排気浄化装置を
圧縮着火式内燃機関に適用した第一の実施形態を示して
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。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、更に吸気ダクト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に示される実施形態では機関冷却水が冷却
装置１８内に導びかれ、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１
９及び排気管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、直列に配列されたパティキュレートフィルタ２２及
び酸化触媒１２２を内蔵したケーシング２３に連結され
る。
圧縮着火式内燃機関に適用した第一の実施形態を示して
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。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、更に吸気ダクト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に示される実施形態では機関冷却水が冷却
装置１８内に導びかれ、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１
９及び排気管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、直列に配列されたパティキュレートフィルタ２２及
び酸化触媒１２２を内蔵したケーシング２３に連結され
る。
【００１９】パティキュレートフィルタ２２及び酸化触
媒１２２は排気ガスを順流方向にも逆流方向にも流すこ
とができるように構成されている。７１は排気ガスがパ
ティキュレートフィルタ２２及び酸化触媒１２２を順流
方向に通過するときにパティキュレートフィルタ２２の
上流側通路となる第一通路、７２は排気ガスがパティキ
ュレートフィルタ２２及び酸化触媒１２２を逆流方向に
通過するときに酸化触媒１２２の上流側通路となる第二
通路である。７５はパティキュレートフィルタ２２と酸
化触媒１２２とを連結する連結通路、７３は排気ガスの
流れを順流方向と逆流方向とバイパス状態とで切り換え
るための排気切換バルブ、７４は排気切換バルブ駆動装
置である。
媒１２２は排気ガスを順流方向にも逆流方向にも流すこ
とができるように構成されている。７１は排気ガスがパ
ティキュレートフィルタ２２及び酸化触媒１２２を順流
方向に通過するときにパティキュレートフィルタ２２の
上流側通路となる第一通路、７２は排気ガスがパティキ
ュレートフィルタ２２及び酸化触媒１２２を逆流方向に
通過するときに酸化触媒１２２の上流側通路となる第二
通路である。７５はパティキュレートフィルタ２２と酸
化触媒１２２とを連結する連結通路、７３は排気ガスの
流れを順流方向と逆流方向とバイパス状態とで切り換え
るための排気切換バルブ、７４は排気切換バルブ駆動装
置である。
【００２０】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に示される実
施形態では機関冷却水が冷却装置２６内に導びかれ、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２６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２６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に示される実
施形態では機関冷却水が冷却装置２６内に導びかれ、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２６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２６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。
【００２１】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によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備す
る。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、連結
通路７５内にはパティキュレートフィルタ２２及び酸化
触媒１２２の温度を代表する温度を検出するための温度
センサ３９が取付けられ、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。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４
０の踏込み量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。更に入力ポート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、ＥＧＲ制御弁２５、燃料ポン
プ２８、及び排気切換バルブ駆動装置７４に接続され
る。
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備す
る。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、連結
通路７５内にはパティキュレートフィルタ２２及び酸化
触媒１２２の温度を代表する温度を検出するための温度
センサ３９が取付けられ、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。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４
０の踏込み量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。更に入力ポート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、ＥＧＲ制御弁２５、燃料ポン
プ２８、及び排気切換バルブ駆動装置７４に接続され
る。
【００２２】図２にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。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）及び（Ｂ）に示される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５
３を示している。従って排気ガス流入通路５０及び排気
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。云い換えると排気ガス流入通路５０及び排気ガ
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によって包囲され、各排気ガス流出通
路５１が４つの排気ガス流入通路５０によって包囲され
るように配置される。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、従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）において矢印で示されるように周囲の隔
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。
造を示す。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）及び（Ｂ）に示される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５
３を示している。従って排気ガス流入通路５０及び排気
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。云い換えると排気ガス流入通路５０及び排気ガ
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によって包囲され、各排気ガス流出通
路５１が４つの排気ガス流入通路５０によって包囲され
るように配置される。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、従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）において矢印で示されるように周囲の隔
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。
【００２３】本発明による実施形態では各排気ガス流入
通路５０及び各排気ガス流出通路５１の周壁面、即ち各
隔壁５４の両側表面上、栓５３の外端面及び栓５２，５
３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、この担体上には、貴金属触
媒、及び周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸
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酸素吸蔵・活性酸素放出剤
が、パティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一
時的に捕集された微粒子を酸化するための酸化触媒とし
て担持されている。
通路５０及び各排気ガス流出通路５１の周壁面、即ち各
隔壁５４の両側表面上、栓５３の外端面及び栓５２，５
３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、この担体上には、貴金属触
媒、及び周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸
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酸素吸蔵・活性酸素放出剤
が、パティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一
時的に捕集された微粒子を酸化するための酸化触媒とし
て担持されている。
【００２４】この場合、本発明による実施形態では貴金
属触媒として白金Ｐｔが用いられており、酸素吸蔵・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、及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。なお、この場合酸
素吸蔵・活性酸素放出剤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又はアルカリ土類金
属、即ちカリウム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。
属触媒として白金Ｐｔが用いられており、酸素吸蔵・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、及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。なお、この場合酸
素吸蔵・活性酸素放出剤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又はアルカリ土類金
属、即ちカリウム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。
【００２５】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
及びカリウム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。図１に示される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、従って排気ガスは多量の過
剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路及び燃焼室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に示される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、燃料中にはイオウＳが含まれており、この
イオウＳは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ2 となる。
従って排気ガス中にはＳＯ2 が含まれている。従って過
剰酸素、ＮＯ及び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。
排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金Ｐｔ
及びカリウム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。図１に示される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、従って排気ガスは多量の過
剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路及び燃焼室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に示される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、燃料中にはイオウＳが含まれており、この
イオウＳは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ2 となる。
従って排気ガス中にはＳＯ2 が含まれている。従って過
剰酸素、ＮＯ及び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。
【００２６】図３（Ａ）及び（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）及び（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を含んでいる酸素吸蔵・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２
２の排気ガス流入通路５０内に流入すると図３（Ａ）に
示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ 2-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 - 又はＯ2-と反応し、ＮＯ2 と
なる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮ
Ｏ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ酸素吸蔵・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）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - の形
で酸素吸蔵・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。
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）及び（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を含んでいる酸素吸蔵・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２
２の排気ガス流入通路５０内に流入すると図３（Ａ）に
示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ 2-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 - 又はＯ2-と反応し、ＮＯ2 と
なる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮ
Ｏ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ酸素吸蔵・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）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - の形
で酸素吸蔵・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。
【００２７】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
ムによって酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に吸収され
る。即ち、上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の
形で白金Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ
2 は白金Ｐｔの表面でＯ2 - 又はＯ2-と反応してＳＯ 3
となる。次いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上で
更に酸化されつつ酸素吸蔵・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-
の形で酸素吸蔵・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。このようにして酸素吸
蔵・活性酸素放出触媒６１内には硝酸カリウムＫＮＯ3
及び硫酸カリウムＫ2 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
ムによって酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に吸収され
る。即ち、上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の
形で白金Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ
2 は白金Ｐｔの表面でＯ2 - 又はＯ2-と反応してＳＯ 3
となる。次いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上で
更に酸化されつつ酸素吸蔵・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-
の形で酸素吸蔵・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。このようにして酸素吸
蔵・活性酸素放出触媒６１内には硝酸カリウムＫＮＯ3
及び硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 が生成される。
【００２８】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、従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２
２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で示されるように担
体層の表面、例えば酸素吸蔵・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、従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２
２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で示されるように担
体層の表面、例えば酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１の表
面上に接触し、付着する。
【００２９】このように微粒子６２が酸素吸蔵・活性酸
素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１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酸素吸蔵・
活性酸素放出剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内の酸素が微粒子６２と
酸素吸蔵・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、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６
１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
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、Ｎ
Ｏが酸素吸蔵・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、再び酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に吸
収される。
素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１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酸素吸蔵・
活性酸素放出剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内の酸素が微粒子６２と
酸素吸蔵・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、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６
１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
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、Ｎ
Ｏが酸素吸蔵・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、再び酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に吸
収される。
【００３０】一方、このとき酸素吸蔵・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と酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向か
い、ＳＯ2 が酸素吸蔵・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Ｐ
ｔ上において酸化され、再び酸素吸蔵・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、安定化しているために硝酸カリウムＫＮＯ 3 に比べ
て活性酸素を放出しづらい。
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と酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向か
い、ＳＯ2 が酸素吸蔵・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Ｐ
ｔ上において酸化され、再び酸素吸蔵・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、安定化しているために硝酸カリウムＫＮＯ 3 に比べ
て活性酸素を放出しづらい。
【００３１】一方、微粒子６２と酸素吸蔵・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ＫＮ
Ｏ3 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。従って微粒子６２と酸素吸蔵・
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。従って微粒
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。
出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮ
Ｏ3 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。従って微粒子６２と酸素吸蔵・
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。従って微粒
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。
【００３２】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、従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、従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。
【００３３】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。即ち、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。従って本発明による輝炎を発しない微粒子６
２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。即ち、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。従って本発明による輝炎を発しない微粒子６
２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。
【００３４】ところで白金Ｐｔ及び酸素吸蔵・活性酸素
放出剤６１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酸素吸蔵・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。従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。
放出剤６１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酸素吸蔵・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。従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。
【００３５】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、即ち図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、即ち図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。
【００３６】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、即ち図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。即ち、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）に示すよ
うに微粒子６２が酸素吸蔵・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）に示されるように担体層の表面が残留
微粒子部分６３によって覆われるようになる。
能微粒子量Ｇよりも多いとき、即ち図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。即ち、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）に示すよ
うに微粒子６２が酸素吸蔵・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）に示されるように担体層の表面が残留
微粒子部分６３によって覆われるようになる。
【００３７】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 の酸化作用及び
酸素吸蔵・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。即ち、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や酸素吸蔵・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、従ってこの微粒子６４上に更に別の微粒子が次から
次へと堆積する。即ち、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 の酸化作用及び
酸素吸蔵・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。即ち、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や酸素吸蔵・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、従ってこの微粒子６４上に更に別の微粒子が次から
次へと堆積する。即ち、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。
【００３８】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。従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。従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。
【００３９】図５からわかるように本発明の実施形態で
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、従って図１に示
す圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍ及びパテ
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。従って本発明による第１の
実施形態においては排出微粒子量Ｍ及びパティキュレー
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。従って機関出力は低下しない。
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、従って図１に示
す圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍ及びパテ
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。従って本発明による第１の
実施形態においては排出微粒子量Ｍ及びパティキュレー
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。従って機関出力は低下しない。
【００４０】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はじめているときに、即ち微粒子が
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によって輝炎を発することなく
酸化除去される。従って第２の実施形態では排出微粒子
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）に示されるように担
体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆われないよ
うに、即ち排出微粒子量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及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。
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はじめているときに、即ち微粒子が
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によって輝炎を発することなく
酸化除去される。従って第２の実施形態では排出微粒子
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）に示されるように担
体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆われないよ
うに、即ち排出微粒子量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及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。
【００４１】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、従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。従
って実際の運転を考えると第２の実施形態の方が現実に
合っていると考えられる。一方、第１の実施形態又は第
２の実施形態を実行しうるように排出微粒子量Ｍ及びパ
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
スの一部又は全体の空燃比を一時的にリッチにすること
によって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。
２２の温度ＴＦは低く、従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。従
って実際の運転を考えると第２の実施形態の方が現実に
合っていると考えられる。一方、第１の実施形態又は第
２の実施形態を実行しうるように排出微粒子量Ｍ及びパ
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
スの一部又は全体の空燃比を一時的にリッチにすること
によって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。
【００４２】即ち、排気ガスの空燃比をリッチにする
と、即ち排気ガス中の酸素濃度を低下させると酸素吸蔵
・活性酸素放出剤６１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によって堆
積した微粒子が輝炎を発することなく一気に燃焼除去さ
れる。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、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ＥＧ
Ｒ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
開度及び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。
と、即ち排気ガス中の酸素濃度を低下させると酸素吸蔵
・活性酸素放出剤６１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によって堆
積した微粒子が輝炎を発することなく一気に燃焼除去さ
れる。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、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ＥＧ
Ｒ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
開度及び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。
【００４３】図６に機関の運転制御ルーチンの一例を示
す。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。
す。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。
【００４４】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。
【００４５】ところで燃料や潤滑油はカルシウムＣａを
含んでおり、従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。従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。この場合、酸素吸蔵・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又
はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると酸素
吸蔵・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。従ってパティキュレートフィルタ２
２の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述し
たように酸素吸蔵・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又はア
ルカリ土類金属、即ちカリウム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ことになる。
含んでおり、従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。従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。この場合、酸素吸蔵・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又
はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると酸素
吸蔵・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。従ってパティキュレートフィルタ２
２の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述し
たように酸素吸蔵・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又はア
ルカリ土類金属、即ちカリウム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ことになる。
【００４６】図７は図２（Ｂ）に示したパティキュレー
トフィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図７に
おいて、６６は隔壁５４の内部に広がっている排気ガス
通路、６７はパティキュレートフィルタの基材、２６１
はパティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に担持
されている酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。上述した
ように、この酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一時的に捕集
された微粒子を酸化する機能を有する。１６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の内部に担持されている
酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。この酸素吸蔵・活性
酸素放出剤１６１も、酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１
と同様な酸化機能を有し、パティキュレートフィルタの
隔壁５４の内部に一時的に捕集された微粒子を酸化する
ことができる。
トフィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図７に
おいて、６６は隔壁５４の内部に広がっている排気ガス
通路、６７はパティキュレートフィルタの基材、２６１
はパティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に担持
されている酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。上述した
ように、この酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一時的に捕集
された微粒子を酸化する機能を有する。１６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の内部に担持されている
酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。この酸素吸蔵・活性
酸素放出剤１６１も、酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１
と同様な酸化機能を有し、パティキュレートフィルタの
隔壁５４の内部に一時的に捕集された微粒子を酸化する
ことができる。
【００４７】図８は図１に示したパティキュレートフィ
ルタ２２及び酸化触媒１２２の拡大図である。詳細に
は、図８（Ａ）はパティキュレートフィルタ及び酸化触
媒の拡大平面図、図８（Ｂ）はパティキュレートフィル
タ及び酸化触媒の拡大側面図である。図９は排気切換バ
ルブの切換位置と排気ガスの流れとの関係を示した図で
ある。詳細には、図９（Ａ）は排気切換バルブ７３が順
流位置にあるときの図、図９（Ｂ）は排気切換バルブ７
３が逆流位置にあるときの図、図９（Ｃ）は排気切換バ
ルブ７３がバイパス位置にあるときの図である。排気切
換バルブ７３が順流位置にあるとき、図９（Ａ）に示す
ように、排気切換バルブ７３を通過してケーシング２３
内に流入した排気ガスは、まず第一通路７１を通過し、
次いでパティキュレートフィルタ２２を通過し、次いで
連結通路７５を通過し、次いで酸化触媒１２２を通過
し、最後に第二通路７２を通過し、再び排気切換バルブ
７３を通過して排気管に戻される。排気切換バルブ７３
が逆流位置にあるとき、図９（Ｂ）に示すように、排気
切換バルブ７３を通過してケーシング２３内に流入した
排気ガスは、まず第二通路７２を通過し、次いで酸化触
媒１２２、連結通路７５、及びパティキュレートフィル
タ２２を図９（Ａ）に示した場合とは逆向きに通過し、
最後に第一通路７１を通過し、再び排気切換バルブ７３
を通過して排気管に戻される。排気切換バルブ７３がバ
イパス位置にあるとき、図９（Ｃ）に示すように、第一
通路７１内の圧力と第二通路７２内の圧力とが等しくな
るために、排気切換バルブ７３に到達した排気ガスはケ
ーシング２３内に流入することなくそのまま排気切換バ
ルブ７３を通過する。
ルタ２２及び酸化触媒１２２の拡大図である。詳細に
は、図８（Ａ）はパティキュレートフィルタ及び酸化触
媒の拡大平面図、図８（Ｂ）はパティキュレートフィル
タ及び酸化触媒の拡大側面図である。図９は排気切換バ
ルブの切換位置と排気ガスの流れとの関係を示した図で
ある。詳細には、図９（Ａ）は排気切換バルブ７３が順
流位置にあるときの図、図９（Ｂ）は排気切換バルブ７
３が逆流位置にあるときの図、図９（Ｃ）は排気切換バ
ルブ７３がバイパス位置にあるときの図である。排気切
換バルブ７３が順流位置にあるとき、図９（Ａ）に示す
ように、排気切換バルブ７３を通過してケーシング２３
内に流入した排気ガスは、まず第一通路７１を通過し、
次いでパティキュレートフィルタ２２を通過し、次いで
連結通路７５を通過し、次いで酸化触媒１２２を通過
し、最後に第二通路７２を通過し、再び排気切換バルブ
７３を通過して排気管に戻される。排気切換バルブ７３
が逆流位置にあるとき、図９（Ｂ）に示すように、排気
切換バルブ７３を通過してケーシング２３内に流入した
排気ガスは、まず第二通路７２を通過し、次いで酸化触
媒１２２、連結通路７５、及びパティキュレートフィル
タ２２を図９（Ａ）に示した場合とは逆向きに通過し、
最後に第一通路７１を通過し、再び排気切換バルブ７３
を通過して排気管に戻される。排気切換バルブ７３がバ
イパス位置にあるとき、図９（Ｃ）に示すように、第一
通路７１内の圧力と第二通路７２内の圧力とが等しくな
るために、排気切換バルブ７３に到達した排気ガスはケ
ーシング２３内に流入することなくそのまま排気切換バ
ルブ７３を通過する。
【００４８】図１０は排気切換バルブ７３の位置が切り
換えられるのに応じてパティキュレートフィルタの隔壁
５４の内部の微粒子が移動する様子を示した図である。
詳細には、図１０（Ａ）は排気切換バルブ７３が順流位
置（図９（Ａ）参照）にあるときのパティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図、図１０（Ｂ）は排
気切換バルブ７３が順流位置から逆流位置（図９（Ｂ）
参照）に切り換えられたときのパティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図１０（Ａ）に
示すように、排気切換バルブ７３が順流位置に配置さ
れ、排気ガスが上側から下側に流れているとき、隔壁内
部の排気ガス通路６６内に存在する微粒子１６２は、排
気ガスの流れによって隔壁内部の酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に押しつけられ、その上に堆積してしまって
いる。そのため、酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１に直
接接触していない微粒子１６２は、十分な酸化作用を受
けていない。次に図１０（Ｂ）に示すように排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられて排気
ガスが下側から上側に流れると、隔壁内部の排気ガス通
路６６内に存在する微粒子１６２は排気ガスの流れによ
って移動せしめられる。その結果、十分に酸化作用を受
けていなかった微粒子１６２が、酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に直接接触せしめられ、十分な酸化作用を受
けるようになる。また、排気切換バルブ７３が順流位置
に配置されていたとき（図１０（Ａ）参照）にパティキ
ュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放出
剤２６１上に堆積していた微粒子の一部は、排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられること
により、パティキュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸
蔵・活性酸素放出剤２６１上から脱離する（図１０
（Ｂ）参照）。この微粒子の脱離量は、パティキュレー
トフィルタ２２の温度が高いほど多くなり、また、排気
ガス量が多いほど多くなる。パティキュレートフィルタ
２２の温度が高いほど微粒子の脱離量が多くなるのは、
パティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるに従っ
て、微粒子を堆積させているバインダとしてのＳＯＦの
結合力が弱くなるからである。
換えられるのに応じてパティキュレートフィルタの隔壁
５４の内部の微粒子が移動する様子を示した図である。
詳細には、図１０（Ａ）は排気切換バルブ７３が順流位
置（図９（Ａ）参照）にあるときのパティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図、図１０（Ｂ）は排
気切換バルブ７３が順流位置から逆流位置（図９（Ｂ）
参照）に切り換えられたときのパティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図１０（Ａ）に
示すように、排気切換バルブ７３が順流位置に配置さ
れ、排気ガスが上側から下側に流れているとき、隔壁内
部の排気ガス通路６６内に存在する微粒子１６２は、排
気ガスの流れによって隔壁内部の酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に押しつけられ、その上に堆積してしまって
いる。そのため、酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１に直
接接触していない微粒子１６２は、十分な酸化作用を受
けていない。次に図１０（Ｂ）に示すように排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられて排気
ガスが下側から上側に流れると、隔壁内部の排気ガス通
路６６内に存在する微粒子１６２は排気ガスの流れによ
って移動せしめられる。その結果、十分に酸化作用を受
けていなかった微粒子１６２が、酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に直接接触せしめられ、十分な酸化作用を受
けるようになる。また、排気切換バルブ７３が順流位置
に配置されていたとき（図１０（Ａ）参照）にパティキ
ュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放出
剤２６１上に堆積していた微粒子の一部は、排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられること
により、パティキュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸
蔵・活性酸素放出剤２６１上から脱離する（図１０
（Ｂ）参照）。この微粒子の脱離量は、パティキュレー
トフィルタ２２の温度が高いほど多くなり、また、排気
ガス量が多いほど多くなる。パティキュレートフィルタ
２２の温度が高いほど微粒子の脱離量が多くなるのは、
パティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるに従っ
て、微粒子を堆積させているバインダとしてのＳＯＦの
結合力が弱くなるからである。
【００４９】本実施形態では、図９（Ａ）に示す排気切
換バルブ７３の順流位置から図９（Ｂ）に示す順流位置
への切り換え、及び、図９（Ｂ）に示す逆流位置から図
９（Ａ）に示す順流位置への切り換えは、パティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子をパテ
ィキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上面と下面（図
７参照）とに分散させるようにして行われる。そのよう
に排気切換バルブ７３の切換を行うことにより、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された微粒子
が酸化除去されることなく堆積する可能性が低減せしめ
られる。好適には、パティキュレートフィルタ２２の隔
壁５４に捕集される微粒子は、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の上面と下面とにほぼ同程度に分散さ
れる。
換バルブ７３の順流位置から図９（Ｂ）に示す順流位置
への切り換え、及び、図９（Ｂ）に示す逆流位置から図
９（Ａ）に示す順流位置への切り換えは、パティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子をパテ
ィキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上面と下面（図
７参照）とに分散させるようにして行われる。そのよう
に排気切換バルブ７３の切換を行うことにより、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された微粒子
が酸化除去されることなく堆積する可能性が低減せしめ
られる。好適には、パティキュレートフィルタ２２の隔
壁５４に捕集される微粒子は、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の上面と下面とにほぼ同程度に分散さ
れる。
【００５０】図１１は機関低負荷運転時にスロットル弁
１７の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃
比Ａ／Ｆ（図１１の横軸）を変化させたときの出力トル
クの変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出
量の変化を示す実験例を表している。図１１からわかる
ようにこの実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥ
ＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下の
ときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
図１１に示されるようにＥＧＲ率を増大することにより
空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が４０パーセ
ント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度になったときに
スモークの発生量が増大を開始する。次いで、更にＥＧ
Ｒ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくするとスモークの発
生量が急激に増大してピークに達する。次いで更にＥＧ
Ｒ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると今度はスモー
クが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセント以上と
し、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとスモークがほ
ぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなくなる。この
とき機関の出力トルクは若干低下し、またＮＯｘの発生
量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，ＣＯの発生
量は増大し始める。
１７の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃
比Ａ／Ｆ（図１１の横軸）を変化させたときの出力トル
クの変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出
量の変化を示す実験例を表している。図１１からわかる
ようにこの実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥ
ＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下の
ときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
図１１に示されるようにＥＧＲ率を増大することにより
空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が４０パーセ
ント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度になったときに
スモークの発生量が増大を開始する。次いで、更にＥＧ
Ｒ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくするとスモークの発
生量が急激に増大してピークに達する。次いで更にＥＧ
Ｒ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると今度はスモー
クが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセント以上と
し、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとスモークがほ
ぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなくなる。この
とき機関の出力トルクは若干低下し、またＮＯｘの発生
量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，ＣＯの発生
量は増大し始める。
【００５１】図１２（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１付近で
スモークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧
変化を示しており、図１２（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８
付近でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の
燃焼圧の変化を示している。図１２（Ａ）と図１２
（Ｂ）とを比較すればわかるようにスモークの発生量が
ほぼ零である図１２（Ｂ）に示す場合はスモークの発生
量が多い図１２（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低い
ことがわかる。
スモークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧
変化を示しており、図１２（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８
付近でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の
燃焼圧の変化を示している。図１２（Ａ）と図１２
（Ｂ）とを比較すればわかるようにスモークの発生量が
ほぼ零である図１２（Ｂ）に示す場合はスモークの発生
量が多い図１２（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低い
ことがわかる。
【００５２】図１１および図１２に示される実験結果か
ら次のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが
１５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図
１１に示されるようにＮＯｘの発生量がかなり低下す
る。ＮＯｘの発生量が低下したということは燃焼室５内
の燃焼温度が低下していることを意味しており、従って
煤がほとんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度
が低くなっていると言える。同じことが図１２からも言
える。即ち、煤がほとんど発生していない図１２（Ｂ）
に示す状態では燃焼圧が低くなっており、従ってこのと
き燃焼室５内の燃焼温度は低くなっていることになる。
ら次のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが
１５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図
１１に示されるようにＮＯｘの発生量がかなり低下す
る。ＮＯｘの発生量が低下したということは燃焼室５内
の燃焼温度が低下していることを意味しており、従って
煤がほとんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度
が低くなっていると言える。同じことが図１２からも言
える。即ち、煤がほとんど発生していない図１２（Ｂ）
に示す状態では燃焼圧が低くなっており、従ってこのと
き燃焼室５内の燃焼温度は低くなっていることになる。
【００５３】第２にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図１１に示されるようにＨＣおよびＣ
Ｏの排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成
長せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中
に含まれる図１３に示されるような直鎖状炭化水素や芳
香族炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられる
と熱分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原
子が集合した固体からなる煤が生成される。この場合、
実際の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのよ
うな形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図１
３に示されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで
成長することになる。従って、上述したように煤の発生
量がほぼ零になると図１１に示される如くＨＣおよびＣ
Ｏの排出量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又
はその前の状態の炭化水素である。
がほぼ零になると図１１に示されるようにＨＣおよびＣ
Ｏの排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成
長せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中
に含まれる図１３に示されるような直鎖状炭化水素や芳
香族炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられる
と熱分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原
子が集合した固体からなる煤が生成される。この場合、
実際の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのよ
うな形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図１
３に示されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで
成長することになる。従って、上述したように煤の発生
量がほぼ零になると図１１に示される如くＨＣおよびＣ
Ｏの排出量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又
はその前の状態の炭化水素である。
【００５４】図１１および図１２に示される実験結果に
基づくこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度
が低いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤
の前駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排
出されることになる。このことについて更に詳細に実験
研究を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその
周囲のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長
過程が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、
燃焼室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温
度以上になると煤が生成されることが判明したのであ
る。
基づくこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度
が低いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤
の前駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排
出されることになる。このことについて更に詳細に実験
研究を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその
周囲のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長
過程が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、
燃焼室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温
度以上になると煤が生成されることが判明したのであ
る。
【００５５】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る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
は言えないがこの或る温度はＮＯｘの発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はＮＯｘの発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、ＮＯｘの発生量が低下する。このときＮＯｘの発
生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯ
ｘの発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る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
は言えないがこの或る温度はＮＯｘの発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はＮＯｘの発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、ＮＯｘの発生量が低下する。このときＮＯｘの発
生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯ
ｘの発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
【００５６】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
【００５７】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。即ち、燃料周りに空気しか存在しな
いと蒸発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃
焼する。この場合、燃料から離れている空気の温度はさ
ほど上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高
くなる。即ち、このときには燃料から離れている空気は
燃料の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合
には燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃
焼熱を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。即ち、燃料周りに空気しか存在しな
いと蒸発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃
焼する。この場合、燃料から離れている空気の温度はさ
ほど上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高
くなる。即ち、このときには燃料から離れている空気は
燃料の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合
には燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃
焼熱を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
【００５８】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
【００５９】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、ＣＯ2 やＥＧＲガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いることは好ましいと言える。
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、ＣＯ2 やＥＧＲガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いることは好ましいと言える。
【００６０】図１４は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図１４において曲
線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ
９０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷
却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線
ＣはＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示して
いる。図１４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パーセントよりも
少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この場合
にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤がほ
とんど発生しなくなる。一方、図１４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パーセントよりも少し高いところで煤の発生量がピ
ークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセン
ト以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。また、図
１４の曲線Ｃで示されるようにＥＧＲガスを強制的に冷
却していない場合にはＥＧＲ率が５５パーセントの付近
で煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を
ほぼ７０パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しな
くなる。なお、図１４は機関負荷が比較的高いときのス
モークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなると
煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤が
ほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下す
る。このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の
下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化す
る。
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図１４において曲
線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ
９０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷
却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線
ＣはＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示して
いる。図１４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パーセントよりも
少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この場合
にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤がほ
とんど発生しなくなる。一方、図１４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パーセントよりも少し高いところで煤の発生量がピ
ークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセン
ト以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。また、図
１４の曲線Ｃで示されるようにＥＧＲガスを強制的に冷
却していない場合にはＥＧＲ率が５５パーセントの付近
で煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を
ほぼ７０パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しな
くなる。なお、図１４は機関負荷が比較的高いときのス
モークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなると
煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤が
ほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下す
る。このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の
下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化す
る。
【００６１】図１５は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いた場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必
要なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガ
ス量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガ
スの割合を示している。なお、図１５において縦軸は燃
焼室５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線
Ｙは過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全
吸入ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示し
ている。図１５を参照すると空気の割合、即ち混合ガス
中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに
必要な空気量を示している。即ち、図１５に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図１５においてＥＧＲガスの割合、即ち混
合ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられた
ときに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される
温度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス
量を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すと
ほぼ５５パーセント以上であり、図１５に示す実施形態
では７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸
入された全吸入ガス量を図１５において実線Ｘとし、こ
の全吸入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割
合を図１５に示すような割合にすると燃料およびその周
囲のガス温度は煤が生成される温度よりも低い温度とな
り、斯くして煤が全く発生しなくなる。また、このとき
のＮＯｘ発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であ
り、従ってＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
いた場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必
要なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガ
ス量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガ
スの割合を示している。なお、図１５において縦軸は燃
焼室５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線
Ｙは過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全
吸入ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示し
ている。図１５を参照すると空気の割合、即ち混合ガス
中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに
必要な空気量を示している。即ち、図１５に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図１５においてＥＧＲガスの割合、即ち混
合ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられた
ときに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される
温度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス
量を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すと
ほぼ５５パーセント以上であり、図１５に示す実施形態
では７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸
入された全吸入ガス量を図１５において実線Ｘとし、こ
の全吸入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割
合を図１５に示すような割合にすると燃料およびその周
囲のガス温度は煤が生成される温度よりも低い温度とな
り、斯くして煤が全く発生しなくなる。また、このとき
のＮＯｘ発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であ
り、従ってＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
【００６２】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図１５に示されるようにＥＧＲガス量は噴射
燃料量が増大するにつれて増大せしめなければならな
い。即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて
増大する必要がある。ところで過給が行われていない場
合には燃焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限は
Ｙであり、従って図１５において要求負荷がＬo よりも
大きい領域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガ
ス割合を低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持す
ることができない。云い換えると過給が行われていない
場合に要求負荷がＬo よりも大きい領域において空燃比
を理論空燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高
くなるにつれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷が
Ｌoよりも大きい領域では燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持しえなく
なる。
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図１５に示されるようにＥＧＲガス量は噴射
燃料量が増大するにつれて増大せしめなければならな
い。即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて
増大する必要がある。ところで過給が行われていない場
合には燃焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限は
Ｙであり、従って図１５において要求負荷がＬo よりも
大きい領域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガ
ス割合を低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持す
ることができない。云い換えると過給が行われていない
場合に要求負荷がＬo よりも大きい領域において空燃比
を理論空燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高
くなるにつれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷が
Ｌoよりも大きい領域では燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持しえなく
なる。
【００６３】ところが、図示しないがＥＧＲ通路を介し
て過給機の入口側即ち排気ターボチャージャの空気吸込
管内にＥＧＲガスを再循環させると要求負荷がＬo より
も大きい領域においてＥＧＲ率を５５パーセント以上、
例えば７０パーセントに維持することができ、斯くして
燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よ
りも低い温度に維持することができる。即ち、空気吸込
管内におけるＥＧＲ率が例えば７０パーセントになるよ
うにＥＧＲガスを再循環させれば排気ターボチャージャ
のコンプレッサにより昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も
７０パーセントとなり、斯くしてコンプレッサにより昇
圧しうる限度まで燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。従って、低温燃焼を生じさせることのできる機関の
運転領域を拡大することができることになる。要求負荷
がＬo よりも大きい領域でＥＧＲ率を５５パーセント以
上にする際にはＥＧＲ制御弁が全開せしめられる、スロ
ットル弁が若干閉弁せしめられる。
て過給機の入口側即ち排気ターボチャージャの空気吸込
管内にＥＧＲガスを再循環させると要求負荷がＬo より
も大きい領域においてＥＧＲ率を５５パーセント以上、
例えば７０パーセントに維持することができ、斯くして
燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よ
りも低い温度に維持することができる。即ち、空気吸込
管内におけるＥＧＲ率が例えば７０パーセントになるよ
うにＥＧＲガスを再循環させれば排気ターボチャージャ
のコンプレッサにより昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も
７０パーセントとなり、斯くしてコンプレッサにより昇
圧しうる限度まで燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。従って、低温燃焼を生じさせることのできる機関の
運転領域を拡大することができることになる。要求負荷
がＬo よりも大きい領域でＥＧＲ率を５５パーセント以
上にする際にはＥＧＲ制御弁が全開せしめられる、スロ
ットル弁が若干閉弁せしめられる。
【００６４】前述したように図１５は燃料を理論空燃比
のもとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図１５
に示される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッ
チにしても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量
を図１５に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃
比の平均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を
阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.m 前後又はそれ以
下にすることができる。即ち、空燃比がリッチにされる
と燃料が過剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されて
いるために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が
生成されることがない。また、このときＮＯｘも極めて
少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのと
き、或いは空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高
くなれば少量の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が
低い温度に抑制されているので煤は全く生成されない。
更に、ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。このよう
に、低温燃焼が行われているときには空燃比にかかわら
ずに、即ち空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であ
ろうと、或いは平均空燃比がリーンであろうと煤が発生
されず、ＮＯｘの発生量が極めて少量となる。従って燃
料消費率の向上を考えるとこのとき平均空燃比をリーン
にすることが好ましいと言える。
のもとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図１５
に示される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッ
チにしても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量
を図１５に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃
比の平均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を
阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.m 前後又はそれ以
下にすることができる。即ち、空燃比がリッチにされる
と燃料が過剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されて
いるために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が
生成されることがない。また、このときＮＯｘも極めて
少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのと
き、或いは空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高
くなれば少量の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が
低い温度に抑制されているので煤は全く生成されない。
更に、ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。このよう
に、低温燃焼が行われているときには空燃比にかかわら
ずに、即ち空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であ
ろうと、或いは平均空燃比がリーンであろうと煤が発生
されず、ＮＯｘの発生量が極めて少量となる。従って燃
料消費率の向上を考えるとこのとき平均空燃比をリーン
にすることが好ましいと言える。
【００６５】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
す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。従って本発明
による実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で
停止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼
を行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている通常燃焼とは煤の発生量
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
ス量が少い燃焼のことを言う。
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
す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。従って本発明
による実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で
停止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼
を行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている通常燃焼とは煤の発生量
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
ス量が少い燃焼のことを言う。
【００６６】図１６は第１の燃焼、即ち低温燃焼が行わ
れる第１の運転領域Ｉ’と、第２の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による燃焼が行われる第２の運転領域II’とを示
している。なお、図１６において縦軸Ｌはアクセルペダ
ル４０の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎ
は機関回転数を示している。また、図１６においてＸ
（Ｎ）は第１の運転領域Ｉ’と第２の運転領域II’との
第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域
Ｉ’と第２の運転領域II’との第２の境界を示してい
る。第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’への運
転領域の変化判断は第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行わ
れ、第２の運転領域II’から第１の運転領域Ｉ’への運
転領域の変化判断は第２の境界Ｙ（Ｎ）に基づいて行わ
れる。即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ’にあ
って低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機関回
転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると運転
領域が第２の運転領域II’に移ったと判断され、従来の
燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低く
なると運転領域が第１の運転領域Ｉ’に移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
れる第１の運転領域Ｉ’と、第２の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による燃焼が行われる第２の運転領域II’とを示
している。なお、図１６において縦軸Ｌはアクセルペダ
ル４０の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎ
は機関回転数を示している。また、図１６においてＸ
（Ｎ）は第１の運転領域Ｉ’と第２の運転領域II’との
第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域
Ｉ’と第２の運転領域II’との第２の境界を示してい
る。第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’への運
転領域の変化判断は第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行わ
れ、第２の運転領域II’から第１の運転領域Ｉ’への運
転領域の変化判断は第２の境界Ｙ（Ｎ）に基づいて行わ
れる。即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ’にあ
って低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機関回
転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると運転
領域が第２の運転領域II’に移ったと判断され、従来の
燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低く
なると運転領域が第１の運転領域Ｉ’に移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
【００６７】このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域II’の高負荷側では比較的燃焼温
度が高く、このとき要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よ
り低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないから
である。即ち、要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、即
ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければ
ただちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理
由は第１の運転領域Ｉ’と第２の運転領域II’間の運転
領域の変化に対してヒステリシスを設けるためである。
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域II’の高負荷側では比較的燃焼温
度が高く、このとき要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よ
り低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないから
である。即ち、要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、即
ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければ
ただちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理
由は第１の運転領域Ｉ’と第２の運転領域II’間の運転
領域の変化に対してヒステリシスを設けるためである。
【００６８】ところで機関の運転領域が第１の運転領域
Ｉ’にあって低温燃焼が行われているときには煤はほと
んど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又は
その前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。こ
のとき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能
を有する触媒（図示せず）により良好に酸化せしめられ
る。この触媒としては酸化触媒、三元触媒、又はＮＯｘ
吸収剤を用いることができる。ＮＯｘ吸収剤は燃焼室５
内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収
し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチになるとＮ
Ｏｘを放出する機能を有する。このＮＯｘ吸収剤は例え
ばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのよ
うな希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのよ
うな貴金属とが担持されている。酸化触媒はもとより、
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤も酸化機能を有しており、
従って上述した如く三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を上述
した触媒として用いることができる。
Ｉ’にあって低温燃焼が行われているときには煤はほと
んど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又は
その前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。こ
のとき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能
を有する触媒（図示せず）により良好に酸化せしめられ
る。この触媒としては酸化触媒、三元触媒、又はＮＯｘ
吸収剤を用いることができる。ＮＯｘ吸収剤は燃焼室５
内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収
し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチになるとＮ
Ｏｘを放出する機能を有する。このＮＯｘ吸収剤は例え
ばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのよ
うな希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのよ
うな貴金属とが担持されている。酸化触媒はもとより、
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤も酸化機能を有しており、
従って上述した如く三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を上述
した触媒として用いることができる。
【００６９】図１７は空燃比センサ（図示せず）の出力
を示している。図１７に示されるように空燃比センサの
出力電流Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空
燃比センサの出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。
を示している。図１７に示されるように空燃比センサの
出力電流Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空
燃比センサの出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。
【００７０】次に図１８を参照しつつ第１の運転領域
Ｉ’および第２の運転領域II’における運転制御につい
て概略的に説明する。図１８は要求負荷Ｌに対するスロ
ットル弁１７の開度、ＥＧＲ制御弁２５の開度、ＥＧＲ
率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図１
８に示されるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域
Ｉ’ではスロットル弁１７の開度は要求負荷Ｌが高くな
るにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大
せしめられ、ＥＧＲ制御弁２５の開度は要求負荷Ｌが高
くなるにつれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめ
られる。また、図１８に示される例では第１の運転領域
Ｉ’ではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとされており、
空燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされてい
る。
Ｉ’および第２の運転領域II’における運転制御につい
て概略的に説明する。図１８は要求負荷Ｌに対するスロ
ットル弁１７の開度、ＥＧＲ制御弁２５の開度、ＥＧＲ
率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図１
８に示されるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域
Ｉ’ではスロットル弁１７の開度は要求負荷Ｌが高くな
るにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大
せしめられ、ＥＧＲ制御弁２５の開度は要求負荷Ｌが高
くなるにつれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめ
られる。また、図１８に示される例では第１の運転領域
Ｉ’ではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとされており、
空燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされてい
る。
【００７１】言い換えると第１の運転領域Ｉ’ではＥＧ
Ｒ率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばか
りリーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁１７
の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度が制御される。ま
た、第１の運転領域Ｉ’では圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料
噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負
荷Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも
噴射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。なお、
アイドル運転時にはスロットル弁１７は全閉近くまで閉
弁され、このときＥＧＲ制御弁２５も全閉近くまで閉弁
せしめられる。スロットル弁１７を全閉近くまで閉弁す
ると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が低くなるために圧縮
圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなるとピストン４
による圧縮仕事が小さくなるために機関本体１の振動が
小さくなる。即ち、アイドル運転時には機関本体１の振
動を抑制するためにスロットル弁１７が全閉近くまで閉
弁せしめられる。
Ｒ率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばか
りリーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁１７
の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度が制御される。ま
た、第１の運転領域Ｉ’では圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料
噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負
荷Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも
噴射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。なお、
アイドル運転時にはスロットル弁１７は全閉近くまで閉
弁され、このときＥＧＲ制御弁２５も全閉近くまで閉弁
せしめられる。スロットル弁１７を全閉近くまで閉弁す
ると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が低くなるために圧縮
圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなるとピストン４
による圧縮仕事が小さくなるために機関本体１の振動が
小さくなる。即ち、アイドル運転時には機関本体１の振
動を抑制するためにスロットル弁１７が全閉近くまで閉
弁せしめられる。
【００７２】一方、機関の運転領域が第１の運転領域
Ｉ’から第２の運転領域II’に変わるとスロットル弁２
０の開度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に
増大せしめられる。このとき図１８に示す例ではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以下までス
テップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大き
くされる。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生する
ＥＧＲ率範囲（図１４）を飛び越えるので機関の運転領
域が第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’に変わ
るときに多量のスモークが発生することがない。第２の
運転領域II’では従来から行われている燃焼が行われ
る。この第２の運転領域II’ではスロットル弁１７は一
部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁２５の開
度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。ま
た、この運転領域II’ではＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高く
なるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほど
小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなって
もリーン空燃比とされる。また、第２の運転領域II’で
は噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
Ｉ’から第２の運転領域II’に変わるとスロットル弁２
０の開度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に
増大せしめられる。このとき図１８に示す例ではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以下までス
テップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大き
くされる。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生する
ＥＧＲ率範囲（図１４）を飛び越えるので機関の運転領
域が第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’に変わ
るときに多量のスモークが発生することがない。第２の
運転領域II’では従来から行われている燃焼が行われ
る。この第２の運転領域II’ではスロットル弁１７は一
部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁２５の開
度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。ま
た、この運転領域II’ではＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高く
なるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほど
小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなって
もリーン空燃比とされる。また、第２の運転領域II’で
は噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
【００７３】図１９（Ａ）は第１の運転領域Ｉ’におけ
る目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図１９（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１９
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉ’では空燃比
がリーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉ’では要
求負荷Ｌが低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとさ
れる。即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼による発熱
量が少くなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほどＥＧＲ
率を低下させても低温燃焼を行うことができる。ＥＧＲ
率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図１９
（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれて
目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施形態では
要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大き
くされる。
る目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図１９（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１９
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉ’では空燃比
がリーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉ’では要
求負荷Ｌが低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとさ
れる。即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼による発熱
量が少くなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほどＥＧＲ
率を低下させても低温燃焼を行うことができる。ＥＧＲ
率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図１９
（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれて
目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施形態では
要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大き
くされる。
【００７４】なお、図１９（Ａ）に示される目標空燃比
Ａ／Ｆは図１９（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３
２内に記憶されている。また、空燃比を図１９（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１
７の目標開度ＳＴが図２０（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図１９
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ
制御弁２５の目標開度ＳＥが図２０（Ｂ）に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
Ａ／Ｆは図１９（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３
２内に記憶されている。また、空燃比を図１９（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１
７の目標開度ＳＴが図２０（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図１９
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ
制御弁２５の目標開度ＳＥが図２０（Ｂ）に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００７５】図２１（Ａ）は第２の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ
／Ｆを示している。なお、図２１（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図２１（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図２１（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２
内に記憶されている。また、空燃比を図２１（Ａ）に示
す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１７
の目標開度ＳＴが図２２（Ａ）に示されるように要求負
荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予め
ＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図２１（Ａ）
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁
２５の目標開度ＳＥが図２２（Ｂ）に示されるように要
求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ
／Ｆを示している。なお、図２１（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図２１（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図２１（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２
内に記憶されている。また、空燃比を図２１（Ａ）に示
す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１７
の目標開度ＳＴが図２２（Ａ）に示されるように要求負
荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予め
ＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図２１（Ａ）
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁
２５の目標開度ＳＥが図２２（Ｂ）に示されるように要
求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００７６】また、第２の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図２３に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図２３に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００７７】次に図２４を参照しつつ本実施形態の運転
制御について説明する。図２４を参照すると、まず初め
にステップ１１００において機関の運転状態が第１の運
転領域Ｉ’であることを示すフラグＩがセットされてい
るか否かが判別される。フラグＩがセットされていると
き、即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ’であると
きにはステップ１１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ
≦Ｘ（Ｎ）のときにはステップ１１０３に進んで低温燃
焼が行われる。一方、ステップ１１０１においてＬ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１１０２
に進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ１１
０９に進んで第２の燃焼が行われる。
制御について説明する。図２４を参照すると、まず初め
にステップ１１００において機関の運転状態が第１の運
転領域Ｉ’であることを示すフラグＩがセットされてい
るか否かが判別される。フラグＩがセットされていると
き、即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ’であると
きにはステップ１１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ
≦Ｘ（Ｎ）のときにはステップ１１０３に進んで低温燃
焼が行われる。一方、ステップ１１０１においてＬ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１１０２
に進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ１１
０９に進んで第２の燃焼が行われる。
【００７８】ステップ１１００において、機関の運転状
態が第１の運転領域Ｉ’であることを示すフラグＩがセ
ットされていないと判別されたとき、即ち機関の運転状
態が第２の運転領域II’であるときには、ステップ１１
０８に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低
くなったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときには
ステップ１１１０に進み、リーン空燃比のもとで第２の
燃焼が行われる。一方、ステップ１１０８においてＬ＜
Ｙ（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１１０
９に進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１１
０３に進んで低温燃焼が行われる。
態が第１の運転領域Ｉ’であることを示すフラグＩがセ
ットされていないと判別されたとき、即ち機関の運転状
態が第２の運転領域II’であるときには、ステップ１１
０８に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低
くなったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときには
ステップ１１１０に進み、リーン空燃比のもとで第２の
燃焼が行われる。一方、ステップ１１０８においてＬ＜
Ｙ（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１１０
９に進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１１
０３に進んで低温燃焼が行われる。
【００７９】ステップ１１０３では図２０（Ａ）に示す
マップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出さ
れ、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされ
る。次いでステップ１１０４では図２０（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
次いでステップ１１０５では質量流量検出器（図示せ
ず）により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１０６では図１９（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ
／Ｆが算出される。次いでステップ１１０７では吸入空
気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空
燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出され
る。
マップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出さ
れ、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされ
る。次いでステップ１１０４では図２０（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
次いでステップ１１０５では質量流量検出器（図示せ
ず）により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１０６では図１９（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ
／Ｆが算出される。次いでステップ１１０７では吸入空
気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空
燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出され
る。
【００８０】上述したようにに低温燃焼が行われている
ときには要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロ
ットル弁１７の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度がた
だちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度
ＳＴ，ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷
Ｌが増大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が
増大せしめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに
増大せしめられる。一方、スロットル弁１７の開度又は
ＥＧＲ制御弁２５の開度が変化して吸入空気量が変化す
るとこの吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器により
検出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃
料噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際
に変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることに
なる。
ときには要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロ
ットル弁１７の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度がた
だちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度
ＳＴ，ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷
Ｌが増大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が
増大せしめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに
増大せしめられる。一方、スロットル弁１７の開度又は
ＥＧＲ制御弁２５の開度が変化して吸入空気量が変化す
るとこの吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器により
検出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃
料噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際
に変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることに
なる。
【００８１】ステップ１１１０では図２３に示されるマ
ップから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこ
の目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１１１
では図２２（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の
目標開度ＳＴが算出される。次いでステップ１１１２で
は図２２（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２５の目
標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの
目標開度ＳＥとされる。次いでステップ１１１３では質
量流量検出器により検出された吸入空気量Ｇａが取込ま
れる。次いでステップ１１１４では燃料噴射量Ｑと吸入
空気量Ｇａから実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出され
る。次いでステップ１１１５では図２１（Ｂ）に示すマ
ップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステッ
プ１１１６では実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比
Ａ／Ｆよりも大きいか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R
＞Ａ／Ｆのときにはステップ１１１７に進んでスロット
ル開度の補正値ΔＳＴが一定値αだけ減少せしめられ、
次いでステップ１１１９へ進む。これに対して（Ａ／
Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときにはステップ１１１８に進んで補
正値ΔＳＴが一定値αだけ増大せしめられ、次いでステ
ップ１１１９に進む。ステップ１１１９ではスロットル
弁１７の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算することに
より最終的な目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１
７の開度がこの最終的な目標開度ＳＴとされる。即ち、
実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆとなるよ
うにスロットル弁１７の開度が制御される。
ップから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこ
の目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１１１
では図２２（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の
目標開度ＳＴが算出される。次いでステップ１１１２で
は図２２（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２５の目
標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの
目標開度ＳＥとされる。次いでステップ１１１３では質
量流量検出器により検出された吸入空気量Ｇａが取込ま
れる。次いでステップ１１１４では燃料噴射量Ｑと吸入
空気量Ｇａから実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出され
る。次いでステップ１１１５では図２１（Ｂ）に示すマ
ップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステッ
プ１１１６では実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比
Ａ／Ｆよりも大きいか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R
＞Ａ／Ｆのときにはステップ１１１７に進んでスロット
ル開度の補正値ΔＳＴが一定値αだけ減少せしめられ、
次いでステップ１１１９へ進む。これに対して（Ａ／
Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときにはステップ１１１８に進んで補
正値ΔＳＴが一定値αだけ増大せしめられ、次いでステ
ップ１１１９に進む。ステップ１１１９ではスロットル
弁１７の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算することに
より最終的な目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１
７の開度がこの最終的な目標開度ＳＴとされる。即ち、
実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆとなるよ
うにスロットル弁１７の開度が制御される。
【００８２】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空燃比
が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃比Ａ
／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御され
る。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化せ
しめられることになる。
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空燃比
が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃比Ａ
／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御され
る。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化せ
しめられることになる。
【００８３】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
【００８４】図２５は本実施形態の排気切換バルブ７３
の切換制御方法を示したフローチャートである。図２５
に示すように、このルーチンが開始されると、まずステ
ップ２００において上述した低温燃焼が実行可能である
か否かが判断される。詳細には、内燃機関の運転条件が
図１６の領域Ｉ’内にあるか否かが判断される。ＹＥＳ
のときにはステップ２０１に進み、ＮＯのときにはステ
ップ２０３に進む。ステップ２０１では、煤の発生量が
ピークとなる不活性ガスとしてのＥＧＲガス量よりも燃
焼室５内に供給されるＥＧＲガス量が多く煤がほとんど
発生しない低温燃焼が実行される。詳細には、図２４の
ステップ１１０３からステップ１１０７が実行される。
次いでステップ２０２では排気切換バルブ７３が順流位
置（図９（Ａ））に配置される。その結果、ＨＣ及び酸
素が混在した排気ガスがまず最初にパティキュレートフ
ィルタ２２内に流入し、ＨＣがパティキュレートフィル
タ２２内で酸化（後燃え）することにより発熱し、パテ
ィキュレートフィルタ２２の温度が上昇し、それゆえ、
微粒子の酸化除去能力が向上する（図５参照）。パティ
キュレートフィルタ２２を通過した微粒子やＨＣは、パ
ティキュレートフィルタ２２の排気ガス流れ下流側に位
置する酸化触媒１２２により浄化される。
の切換制御方法を示したフローチャートである。図２５
に示すように、このルーチンが開始されると、まずステ
ップ２００において上述した低温燃焼が実行可能である
か否かが判断される。詳細には、内燃機関の運転条件が
図１６の領域Ｉ’内にあるか否かが判断される。ＹＥＳ
のときにはステップ２０１に進み、ＮＯのときにはステ
ップ２０３に進む。ステップ２０１では、煤の発生量が
ピークとなる不活性ガスとしてのＥＧＲガス量よりも燃
焼室５内に供給されるＥＧＲガス量が多く煤がほとんど
発生しない低温燃焼が実行される。詳細には、図２４の
ステップ１１０３からステップ１１０７が実行される。
次いでステップ２０２では排気切換バルブ７３が順流位
置（図９（Ａ））に配置される。その結果、ＨＣ及び酸
素が混在した排気ガスがまず最初にパティキュレートフ
ィルタ２２内に流入し、ＨＣがパティキュレートフィル
タ２２内で酸化（後燃え）することにより発熱し、パテ
ィキュレートフィルタ２２の温度が上昇し、それゆえ、
微粒子の酸化除去能力が向上する（図５参照）。パティ
キュレートフィルタ２２を通過した微粒子やＨＣは、パ
ティキュレートフィルタ２２の排気ガス流れ下流側に位
置する酸化触媒１２２により浄化される。
【００８５】ステップ２０３では、煤の発生量がピーク
となる不活性ガスとしてのＥＧＲガス量よりも燃焼室５
内に供給されるＥＧＲガス量が少ない通常燃焼が実行さ
れる。詳細には、図２４のステップ１１１０からステッ
プ１１１９が実行される。次いでステップ２０４では排
気切換バルブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配置され
る。その結果、排気ガス流れ上流側の酸化触媒１２２内
では、リーンの排気ガス中でＳＯＦ等が酸化されるため
に還元剤が減少し、ＮＯが酸化されることにより酸化剤
であるＮＯ2 が生成される。そのＮＯ2 を含有する排気
ガスがパティキュレートフィルタ２２内に流入すること
により、パティキュレートフィルタ２２が担持している
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１の酸化除去能力が向上す
る（図３参照）。
となる不活性ガスとしてのＥＧＲガス量よりも燃焼室５
内に供給されるＥＧＲガス量が少ない通常燃焼が実行さ
れる。詳細には、図２４のステップ１１１０からステッ
プ１１１９が実行される。次いでステップ２０４では排
気切換バルブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配置され
る。その結果、排気ガス流れ上流側の酸化触媒１２２内
では、リーンの排気ガス中でＳＯＦ等が酸化されるため
に還元剤が減少し、ＮＯが酸化されることにより酸化剤
であるＮＯ2 が生成される。そのＮＯ2 を含有する排気
ガスがパティキュレートフィルタ２２内に流入すること
により、パティキュレートフィルタ２２が担持している
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１の酸化除去能力が向上す
る（図３参照）。
【００８６】図２６は本実施形態のパティキュレートフ
ィルタの圧損を低減する圧損低減制御方法を示したフロ
ーチャートである。このルーチンは、図２５に示したル
ーチンに割り込んで実行される。このルーチンが開始さ
れると、まずステップ３００においてパティキュレート
フィルタ２２の圧損が閾値ＴＰを越えたか否かが判断さ
れる。パティキュレートフィルタ２２の圧損は、パティ
キュレートフィルタ２２の排気ガス流れ上流側及び排気
ガス流れ下流側に配置された不図示の圧力センサにより
検出された圧力から算出される。ＹＥＳのときにはステ
ップ３０１に進み、ＮＯのときにはこのルーチンを終了
する。ステップ３０１では、図２５のステップ２００と
同様に低温燃焼が実行可能であるか否かが判断される。
ＹＥＳのときにはステップ３０２に進み、ＮＯのときに
はこのルーチンを終了する。ステップ３０３では、図２
５のステップ２０１と同様に、煤の発生量がピークとな
る不活性ガスとしてのＥＧＲガス量よりも燃焼室５内に
供給されるＥＧＲガス量が多く煤がほとんど発生しない
低温燃焼が実行される。次いでステップ３０３では、図
２５のステップ２０２と同様に排気切換バルブ７３が順
流位置（図９（Ａ））に配置される。その結果、パティ
キュレートフィルタ２２が担持している酸素吸蔵・活性
酸素放出剤６１による微粒子の酸化除去能力が向上せし
められ、パティキュレートフィルタ２２が一時的に捕集
している微粒子が酸化除去され、それゆえ、パティキュ
レートフィルタ２２の圧損が低減される。
ィルタの圧損を低減する圧損低減制御方法を示したフロ
ーチャートである。このルーチンは、図２５に示したル
ーチンに割り込んで実行される。このルーチンが開始さ
れると、まずステップ３００においてパティキュレート
フィルタ２２の圧損が閾値ＴＰを越えたか否かが判断さ
れる。パティキュレートフィルタ２２の圧損は、パティ
キュレートフィルタ２２の排気ガス流れ上流側及び排気
ガス流れ下流側に配置された不図示の圧力センサにより
検出された圧力から算出される。ＹＥＳのときにはステ
ップ３０１に進み、ＮＯのときにはこのルーチンを終了
する。ステップ３０１では、図２５のステップ２００と
同様に低温燃焼が実行可能であるか否かが判断される。
ＹＥＳのときにはステップ３０２に進み、ＮＯのときに
はこのルーチンを終了する。ステップ３０３では、図２
５のステップ２０１と同様に、煤の発生量がピークとな
る不活性ガスとしてのＥＧＲガス量よりも燃焼室５内に
供給されるＥＧＲガス量が多く煤がほとんど発生しない
低温燃焼が実行される。次いでステップ３０３では、図
２５のステップ２０２と同様に排気切換バルブ７３が順
流位置（図９（Ａ））に配置される。その結果、パティ
キュレートフィルタ２２が担持している酸素吸蔵・活性
酸素放出剤６１による微粒子の酸化除去能力が向上せし
められ、パティキュレートフィルタ２２が一時的に捕集
している微粒子が酸化除去され、それゆえ、パティキュ
レートフィルタ２２の圧損が低減される。
【００８７】更に本実施形態では、単位時間当たりに燃
焼室５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２２上において単位時間当たりに輝炎を発す
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
通常少なくなり、つまり、通常、図５の領域Ｉ内に位置
し、かつ、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなり図５の領域II内に位置したとしてもその
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２２上に堆積しないように、
排出微粒子量及びパティキュレートフィルタ２２の温度
を維持すべく内燃機関の運転条件が制御される。
焼室５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２２上において単位時間当たりに輝炎を発す
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
通常少なくなり、つまり、通常、図５の領域Ｉ内に位置
し、かつ、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなり図５の領域II内に位置したとしてもその
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２２上に堆積しないように、
排出微粒子量及びパティキュレートフィルタ２２の温度
を維持すべく内燃機関の運転条件が制御される。
【００８８】本実施形態によれば、図７に示すようにパ
ティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に一時的に捕集
された微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化
剤としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１がパティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４に担持され、図９に示
すようにパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通
過する排気ガスの流れが逆転されることにより、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子
がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上面と下
面（図７参照）とに分散される。そのため、パティキュ
レートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パティ
キュレートフィルタの隔壁の一方の面において捕集され
てしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の方から排気ガス流れの下流側の微粒
子に対し酸化除去作用を及ぼすことができる。上述した
酸化除去作用は、パティキュレートフィルタ２２の隔壁
５４表面上の酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１（図７参
照）を必須要件としているため、パティキュレートフィ
ルタ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤
１６１（図７参照）が存在しない場合であっても達成す
ることが可能である。
ティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に一時的に捕集
された微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化
剤としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１がパティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４に担持され、図９に示
すようにパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通
過する排気ガスの流れが逆転されることにより、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子
がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上面と下
面（図７参照）とに分散される。そのため、パティキュ
レートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パティ
キュレートフィルタの隔壁の一方の面において捕集され
てしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の方から排気ガス流れの下流側の微粒
子に対し酸化除去作用を及ぼすことができる。上述した
酸化除去作用は、パティキュレートフィルタ２２の隔壁
５４表面上の酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１（図７参
照）を必須要件としているため、パティキュレートフィ
ルタ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤
１６１（図７参照）が存在しない場合であっても達成す
ることが可能である。
【００８９】更に本実施形態によれば、上述したように
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される
微粒子がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の一
方の面と他方の面とに分散されることにより、パティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された微粒子が
酸化除去されることなく堆積する可能性は、微粒子が分
散されない場合に比べて低減せしめられる。そのため、
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された
微粒子を活性酸素により酸化除去する酸化除去作用をす
べての微粒子に十分に伝えることが可能になり、その結
果、微粒子がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４
に堆積してしまうのを阻止することができる。酸化除去
作用をすべての微粒子に十分に伝えることも、パティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４表面上の酸素吸蔵・活
性酸素放出剤２６１（図７参照）を必須要件としている
ため、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１（図７参照）が存在
しない場合であっても達成することが可能である。
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される
微粒子がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の一
方の面と他方の面とに分散されることにより、パティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された微粒子が
酸化除去されることなく堆積する可能性は、微粒子が分
散されない場合に比べて低減せしめられる。そのため、
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された
微粒子を活性酸素により酸化除去する酸化除去作用をす
べての微粒子に十分に伝えることが可能になり、その結
果、微粒子がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４
に堆積してしまうのを阻止することができる。酸化除去
作用をすべての微粒子に十分に伝えることも、パティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４表面上の酸素吸蔵・活
性酸素放出剤２６１（図７参照）を必須要件としている
ため、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１（図７参照）が存在
しない場合であっても達成することが可能である。
【００９０】また本実施形態によれば、酸化触媒１２２
がパティキュレートフィルタ２２と直列に配置され、ス
テップ２０１において煤の発生量がピークとなる不活性
ガスの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が
多く煤がほとんど発生しない低温燃焼が実行される時
に、ステップ２０２において排気ガスが最初にパティキ
ュレートフィルタ２２を通され次いで酸化触媒１２２を
通される。そのため、煤がほとんど発生しない低温燃焼
が実行される時の排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯによ
りパティキュレートフィルタ２２における微粒子の酸化
除去作用を促進することができ、微粒子及びＨＣがパテ
ィキュレートフィルタ２２を通過してもそれらを酸化触
媒１２２において浄化することができる。また、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が少ない通常燃焼が実行された
時にパティキュレートフィルタ２２の酸化触媒側（図８
（Ａ）の下側）の表面上に微粒子が堆積し、パティキュ
レートフィルタ２２のその表面上の酸化剤としての酸素
吸蔵・活性酸素放出剤６１が硫黄被毒されてしまってい
ても、パティキュレートフィルタ２２の反対側（図８
（Ａ）の上側）の表面から流入してパティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の内部を通過したＨＣ、ＣＯ含有
排気ガスにより、パティキュレートフィルタ２２の酸化
触媒側（図８（Ａ）の下側）の表面上に堆積した微粒子
を、硫黄被毒の影響を受けることなく酸化除去すること
ができる。
がパティキュレートフィルタ２２と直列に配置され、ス
テップ２０１において煤の発生量がピークとなる不活性
ガスの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が
多く煤がほとんど発生しない低温燃焼が実行される時
に、ステップ２０２において排気ガスが最初にパティキ
ュレートフィルタ２２を通され次いで酸化触媒１２２を
通される。そのため、煤がほとんど発生しない低温燃焼
が実行される時の排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯによ
りパティキュレートフィルタ２２における微粒子の酸化
除去作用を促進することができ、微粒子及びＨＣがパテ
ィキュレートフィルタ２２を通過してもそれらを酸化触
媒１２２において浄化することができる。また、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が少ない通常燃焼が実行された
時にパティキュレートフィルタ２２の酸化触媒側（図８
（Ａ）の下側）の表面上に微粒子が堆積し、パティキュ
レートフィルタ２２のその表面上の酸化剤としての酸素
吸蔵・活性酸素放出剤６１が硫黄被毒されてしまってい
ても、パティキュレートフィルタ２２の反対側（図８
（Ａ）の上側）の表面から流入してパティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の内部を通過したＨＣ、ＣＯ含有
排気ガスにより、パティキュレートフィルタ２２の酸化
触媒側（図８（Ａ）の下側）の表面上に堆積した微粒子
を、硫黄被毒の影響を受けることなく酸化除去すること
ができる。
【００９１】また本実施形態によれば、ステップ２０３
において煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量より
も燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少ない通常燃
焼が実行される時に、ステップ２０４において排気ガス
が最初に酸化触媒１２２を通され次いでパティキュレー
トフィルタ２２を通される。そのため、酸化触媒１２２
において排気ガス中のＳＯＦ等が酸化されるのに伴って
還元剤が減少し、ＮＯが酸化されて還元剤であるＮＯ2
が生成され、その結果、そのＮＯ2 によりパティキュレ
ートフィルタ２２における微粒子の酸化除去作用を向上
させることができる。
において煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量より
も燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少ない通常燃
焼が実行される時に、ステップ２０４において排気ガス
が最初に酸化触媒１２２を通され次いでパティキュレー
トフィルタ２２を通される。そのため、酸化触媒１２２
において排気ガス中のＳＯＦ等が酸化されるのに伴って
還元剤が減少し、ＮＯが酸化されて還元剤であるＮＯ2
が生成され、その結果、そのＮＯ2 によりパティキュレ
ートフィルタ２２における微粒子の酸化除去作用を向上
させることができる。
【００９２】また本実施形態によれば、ステップ３００
においてパティキュレートフィルタ２２の圧損が上昇し
た、詳細には、パティキュレートフィルタ２２の圧損が
閾値ＴＰを越えたと判断されたときであって、ステップ
３０１において煤の発生量がピークとなる不活性ガスの
量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤
がほとんど発生しない低温燃焼が実行できると判断され
たときに、ステップ３０２において煤がほとんど発生し
ない低温燃焼が実行されると共に、ステップ３０３にお
いて排気ガスが最初にパティキュレートフィルタ２２を
通され次いで酸化触媒１２２を通される。そのため、煤
がほとんど発生しない低温燃焼が実行される時の排気ガ
ス中に含まれるＨＣ、ＣＯにより、パティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４に一時的に捕集された微粒子を酸
化除去し、パティキュレートフィルタ２２の圧損を低減
することができる。
においてパティキュレートフィルタ２２の圧損が上昇し
た、詳細には、パティキュレートフィルタ２２の圧損が
閾値ＴＰを越えたと判断されたときであって、ステップ
３０１において煤の発生量がピークとなる不活性ガスの
量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤
がほとんど発生しない低温燃焼が実行できると判断され
たときに、ステップ３０２において煤がほとんど発生し
ない低温燃焼が実行されると共に、ステップ３０３にお
いて排気ガスが最初にパティキュレートフィルタ２２を
通され次いで酸化触媒１２２を通される。そのため、煤
がほとんど発生しない低温燃焼が実行される時の排気ガ
ス中に含まれるＨＣ、ＣＯにより、パティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４に一時的に捕集された微粒子を酸
化除去し、パティキュレートフィルタ２２の圧損を低減
することができる。
【００９３】また本実施形態によれば、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２２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２２の温度が維持されることにより、排気ガス中の
微粒子が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。そのため、従
来の場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上
に積層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去
する必要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に
積層状に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排
気ガス中の微粒子を除去することができる。
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２２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２２の温度が維持されることにより、排気ガス中の
微粒子が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。そのため、従
来の場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上
に積層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去
する必要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に
積層状に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排
気ガス中の微粒子を除去することができる。
【００９４】また本実施形態によれば、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２２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２２の温度を維持すべく内燃機関の運転条件が制
御される。詳細には、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量よりも少なくなるように、あるいは、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２２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２
２の温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御される。
そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、あるい
は、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
堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異なり、確実
に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少なく
するか、あるいは、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２２上に堆積しないようにすることができ
る。それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場合
に比べ、微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積
層状に堆積する前に微粒子をより一層確実に酸化させる
ことができる。
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２２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２２の温度を維持すべく内燃機関の運転条件が制
御される。詳細には、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量よりも少なくなるように、あるいは、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２２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２
２の温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御される。
そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、あるい
は、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
堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異なり、確実
に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少なく
するか、あるいは、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２２上に堆積しないようにすることができ
る。それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場合
に比べ、微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積
層状に堆積する前に微粒子をより一層確実に酸化させる
ことができる。
【００９５】また本実施形態によれば、パティキュレー
トフィルタ２２に担持されている酸素吸蔵・活性酸素放
出剤６１により、周囲に過剰酸素が存在するときに酸素
が取り込まれて保持され、周囲の酸素濃度が低下したと
きにその保持された酸素が活性酸素の形で放出される
（図３参照）。そのため、従来の場合のように微粒子が
パティキュレートフィルタ上に積層状に堆積した後にそ
の微粒子が輝炎を発して除去されるのと異なり、微粒子
６２がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積
する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１が放出する活
性酸素により、輝炎を発することなくその微粒子６２を
酸化除去することができる。
トフィルタ２２に担持されている酸素吸蔵・活性酸素放
出剤６１により、周囲に過剰酸素が存在するときに酸素
が取り込まれて保持され、周囲の酸素濃度が低下したと
きにその保持された酸素が活性酸素の形で放出される
（図３参照）。そのため、従来の場合のように微粒子が
パティキュレートフィルタ上に積層状に堆積した後にそ
の微粒子が輝炎を発して除去されるのと異なり、微粒子
６２がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積
する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１が放出する活
性酸素により、輝炎を発することなくその微粒子６２を
酸化除去することができる。
【００９６】本実施形態によれば、図７及び図１０に示
すように、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の
内部に一時的に捕集された微粒子１６２を酸化するため
の酸化剤としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１が、
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部に担持
されている。そのため、パティキュレートフィルタ２２
の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１に
より、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
の微粒子１６２をパティキュレートフィルタ２２の隔壁
５４の内部において酸化除去することができる。更に本
実施形態によれば、パティキュレートフィルタ２２の隔
壁５４の内部に一時的に捕集された微粒子１６２を移動
させるための排気ガス逆流手段として、排気切換バルブ
７３が設けられている。そのため、パティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出
剤１６１によりパティキュレートフィルタ２２の隔壁５
４の内部の微粒子１６２を酸化除去する酸化除去作用
を、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部に
一時的に捕集された微粒子１６２を移動させることによ
って促進することができる（図１０参照）。
すように、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の
内部に一時的に捕集された微粒子１６２を酸化するため
の酸化剤としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１が、
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部に担持
されている。そのため、パティキュレートフィルタ２２
の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１に
より、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
の微粒子１６２をパティキュレートフィルタ２２の隔壁
５４の内部において酸化除去することができる。更に本
実施形態によれば、パティキュレートフィルタ２２の隔
壁５４の内部に一時的に捕集された微粒子１６２を移動
させるための排気ガス逆流手段として、排気切換バルブ
７３が設けられている。そのため、パティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出
剤１６１によりパティキュレートフィルタ２２の隔壁５
４の内部の微粒子１６２を酸化除去する酸化除去作用
を、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部に
一時的に捕集された微粒子１６２を移動させることによ
って促進することができる（図１０参照）。
【００９７】本実施形態の変形例では、図８に示したパ
ティキュレートフィルタ２２及び酸化触媒１２２の代わ
りに、図２７に示すパティキュレートフィルタ２２及び
酸化触媒１２２を設けることも可能である。図２７はパ
ティキュレートフィルタ２２及び酸化触媒１２２の変形
例の拡大図である。本変形例によっても、上述した実施
形態と同様の効果を奏することができる。
ティキュレートフィルタ２２及び酸化触媒１２２の代わ
りに、図２７に示すパティキュレートフィルタ２２及び
酸化触媒１２２を設けることも可能である。図２７はパ
ティキュレートフィルタ２２及び酸化触媒１２２の変形
例の拡大図である。本変形例によっても、上述した実施
形態と同様の効果を奏することができる。
【００９８】更に本発明は、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させるようにした
内燃機関の排気浄化装置にも適用できる。
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させるようにした
内燃機関の排気浄化装置にも適用できる。
【００９９】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、パティ
キュレートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パ
ティキュレートフィルタの壁の一方の面において捕集さ
れてしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィ
ルタの壁の方から排気ガス流れの下流側の微粒子に対し
酸化除去作用を及ぼすことができる。更に、パティキュ
レートフィルタの壁に捕集された微粒子を活性酸素によ
り酸化除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に
伝えることが可能になり、その結果、微粒子がパティキ
ュレートフィルタの壁に堆積してしまうのを阻止するこ
とができる。また、煤がほとんど発生しない燃焼が実行
される時の排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯによりパテ
ィキュレートフィルタにおける微粒子の酸化除去作用を
促進することができ、微粒子及びＨＣがパティキュレー
トフィルタを通過してもそれらを酸化触媒において浄化
することができる。また、煤の発生量がピークとなる不
活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの
量が少ない燃焼が実行された時にパティキュレートフィ
ルタの酸化触媒側の表面上に微粒子が堆積し、パティキ
ュレートフィルタのその表面上の酸化剤が硫黄被毒され
てしまっていても、パティキュレートフィルタの反対側
の表面から流入してパティキュレートフィルタの壁の内
部を通過したＨＣ、ＣＯ含有排気ガスにより、パティキ
ュレートフィルタの酸化触媒側の表面上に堆積した微粒
子を、硫黄被毒の影響を受けることなく酸化除去するこ
とができる。その上、酸化触媒において排気ガス中のＳ
ＯＦ等が酸化されるのに伴って還元剤が減少し、ＮＯが
酸化されて還元剤であるＮＯ2 が生成され、その結果、
そのＮＯ2 によりパティキュレートフィルタにおける微
粒子の酸化除去作用を向上させることができる。
キュレートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パ
ティキュレートフィルタの壁の一方の面において捕集さ
れてしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィ
ルタの壁の方から排気ガス流れの下流側の微粒子に対し
酸化除去作用を及ぼすことができる。更に、パティキュ
レートフィルタの壁に捕集された微粒子を活性酸素によ
り酸化除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に
伝えることが可能になり、その結果、微粒子がパティキ
ュレートフィルタの壁に堆積してしまうのを阻止するこ
とができる。また、煤がほとんど発生しない燃焼が実行
される時の排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯによりパテ
ィキュレートフィルタにおける微粒子の酸化除去作用を
促進することができ、微粒子及びＨＣがパティキュレー
トフィルタを通過してもそれらを酸化触媒において浄化
することができる。また、煤の発生量がピークとなる不
活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの
量が少ない燃焼が実行された時にパティキュレートフィ
ルタの酸化触媒側の表面上に微粒子が堆積し、パティキ
ュレートフィルタのその表面上の酸化剤が硫黄被毒され
てしまっていても、パティキュレートフィルタの反対側
の表面から流入してパティキュレートフィルタの壁の内
部を通過したＨＣ、ＣＯ含有排気ガスにより、パティキ
ュレートフィルタの酸化触媒側の表面上に堆積した微粒
子を、硫黄被毒の影響を受けることなく酸化除去するこ
とができる。その上、酸化触媒において排気ガス中のＳ
ＯＦ等が酸化されるのに伴って還元剤が減少し、ＮＯが
酸化されて還元剤であるＮＯ2 が生成され、その結果、
そのＮＯ2 によりパティキュレートフィルタにおける微
粒子の酸化除去作用を向上させることができる。
【０１００】請求項２に記載の発明によれば、煤がほと
んど発生しない燃焼が実行される時の排気ガス中に含ま
れるＨＣ、ＣＯにより、パティキュレートフィルタの壁
に一時的に捕集された微粒子を酸化除去し、パティキュ
レートフィルタの圧損を低減することができる。
んど発生しない燃焼が実行される時の排気ガス中に含ま
れるＨＣ、ＣＯにより、パティキュレートフィルタの壁
に一時的に捕集された微粒子を酸化除去し、パティキュ
レートフィルタの圧損を低減することができる。
【０１０１】請求項３に記載の発明によれば、従来の場
合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去する必
要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状
に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排気ガス
中の微粒子を除去することができる。
合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去する必
要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状
に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排気ガス
中の微粒子を除去することができる。
【０１０２】請求項４に記載の発明によれば、内燃機関
の運転条件が、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よ
りも少なくなる運転条件、あるいは、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運転条件に
偶然合致する場合と異なり、確実に、排出微粒子量を酸
化除去可能微粒子量よりも少なくするか、あるいは、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
ないようにすることができる。それゆえ、内燃機関の運
転条件が偶然合致する場合に比べ、微粒子がパティキュ
レートフィルタ上に積層状に堆積する前に微粒子をより
一層確実に酸化させることができる。
の運転条件が、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よ
りも少なくなる運転条件、あるいは、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運転条件に
偶然合致する場合と異なり、確実に、排出微粒子量を酸
化除去可能微粒子量よりも少なくするか、あるいは、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
ないようにすることができる。それゆえ、内燃機関の運
転条件が偶然合致する場合に比べ、微粒子がパティキュ
レートフィルタ上に積層状に堆積する前に微粒子をより
一層確実に酸化させることができる。
【０１０３】請求項５に記載の発明によれば、従来の場
合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積した後にその微粒子が輝炎を発して除去される
のと異なり、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積
層状に堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放出
する活性酸素により、輝炎を発することなくその微粒子
を酸化除去することができる。
合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積した後にその微粒子が輝炎を発して除去される
のと異なり、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積
層状に堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放出
する活性酸素により、輝炎を発することなくその微粒子
を酸化除去することができる。
【０１０４】請求項６に記載の発明によれば、パティキ
ュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパティキュ
レートフィルタの壁の内部の微粒子をパティキュレート
フィルタの壁の内部において酸化除去することができ
る。更に、パティキュレートフィルタの壁の内部の酸化
剤によりパティキュレートフィルタの壁の内部の微粒子
を酸化除去する酸化除去作用を、パティキュレートフィ
ルタの壁の内部に一時的に捕集された微粒子を移動させ
ることによって促進することができる。
ュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパティキュ
レートフィルタの壁の内部の微粒子をパティキュレート
フィルタの壁の内部において酸化除去することができ
る。更に、パティキュレートフィルタの壁の内部の酸化
剤によりパティキュレートフィルタの壁の内部の微粒子
を酸化除去する酸化除去作用を、パティキュレートフィ
ルタの壁の内部に一時的に捕集された微粒子を移動させ
ることによって促進することができる。
【図１】本発明の内燃機関の排気浄化装置を圧縮着火式
内燃機関に適用した第一の実施形態を示した図である。
内燃機関に適用した第一の実施形態を示した図である。
【図２】パティキュレートフィルタ２２の構造を示した
図である。
図である。
【図３】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である。
担体層の表面の拡大図である。
【図４】微粒子の酸化の様子を示した図である。
【図５】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を示した図である。
可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示した図である。
【図６】機関の運転制御ルーチンの一例を示した図であ
る。
る。
【図７】図２（Ｂ）に示したパティキュレートフィルタ
の隔壁５４の拡大断面図である。
の隔壁５４の拡大断面図である。
【図８】図１に示したパティキュレートフィルタ２２の
拡大図である。
拡大図である。
【図９】排気切換バルブの切換位置と排気ガスの流れと
の関係を示した図である。
の関係を示した図である。
【図１０】排気切換バルブ７３の位置が切り換えられる
のに応じてパティキュレートフィルタの隔壁５４の内部
の微粒子が移動する様子を示した図である。
のに応じてパティキュレートフィルタの隔壁５４の内部
の微粒子が移動する様子を示した図である。
【図１１】スモークおよびＮＯｘの発生量等を示す図で
ある。
ある。
【図１２】燃焼圧を示す図である。
【図１３】燃料分子を示す図である。
【図１４】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す
図である。
図である。
【図１５】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図で
ある。
ある。
【図１６】第１の運転領域Ｉ’および第２の運転領域I
I’を示す図である。
I’を示す図である。
【図１７】空燃比センサの出力を示す図である。
【図１８】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１９】第１の運転領域Ｉ’における空燃比等を示す
図である。
図である。
【図２０】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
である。
【図２１】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
る。
【図２２】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
である。
【図２３】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図２４】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
である。
【図２５】第一及び第二の実施形態の排気切換バルブ７
３の切換制御方法を示したフローチャートである。
３の切換制御方法を示したフローチャートである。
【図２６】第一及び第二の実施形態のパティキュレート
フィルタの圧損を低減する圧損低減制御方法を示したフ
ローチャートである。
フィルタの圧損を低減する圧損低減制御方法を示したフ
ローチャートである。
【図２７】パティキュレートフィルタ２２及び酸化触媒
１２２の変形例の拡大図である。
１２２の変形例の拡大図である。
５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ２０…排気管 ２２…パティキュレートフィルタ ２５…ＥＧＲ制御弁 ５４…隔壁 ６１…酸素吸蔵・活性酸素放出剤 ６２…微粒子 ７３…排気切換バルブ １２２…酸化触媒
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） Ｂ０１Ｄ 53/86 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ 53/94 １０３Ｃ Ｆターム(参考） 3G090 AA03 BA01 CB23 DA04 DA18 DA20 EA02 EA06 4D048 AA14 AC06 BA30X CC61 CD05 4D058 JA32 MA15 NA05 QA19 RA19 SA08 TA06
Claims (6)
- 【請求項１】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
子を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排
気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレートフィル
タの壁を通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集され
るようになっている内燃機関の排気浄化装置において、
前記パティキュレートフィルタの壁に一時的に捕集され
た微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化剤を
前記パティキュレートフィルタの壁に担持し、前記パテ
ィキュレートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを
逆転させるための排気ガス逆流手段を設け、前記パティ
キュレートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆
転させることにより、前記パティキュレートフィルタの
壁に捕集される微粒子を前記パティキュレートフィルタ
の壁の一方の面と他方の面とに分散させ、それにより、
前記パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子
が酸化除去されることなく堆積する可能性を低減し、酸
化触媒を前記パティキュレートフィルタと直列に配置
し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前
記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増大して
いくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周
囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとん
ど発生しなくなる内燃機関を用い、煤の発生量がピーク
となる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される
不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が実
行される時に、排気ガスが最初に前記パティキュレート
フィルタを通過し次いで前記酸化触媒を通過するように
し、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前
記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少ない燃焼が
実行される時に、排気ガスが最初に前記酸化触媒を通過
し次いで前記パティキュレートフィルタを通過するよう
にした内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記パティキュレートフィルタの圧損が
上昇したときに、煤の発生量がピークとなる不活性ガス
の量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が
多く煤がほとんど発生しない燃焼を実行すると共に、排
気ガスが最初に前記パティキュレートフィルタを通過し
次いで前記酸化触媒を通過するようにした請求項１に記
載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記パティキュレートフィルタとして、
単位時間当た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たりに
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、かつ前記排出微粒子量が一時的に
前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前記排出微粒子量が前記酸化除
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、前記
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、前記排出微粒子量が前記酸化除去可
能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ前記排出微粒子
量が一時的に前記酸化除去可能微粒子量より多くなった
としてもその後前記排出微粒子量が前記酸化除去可能微
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
積しないように前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１又は２に記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項４】 前記排出微粒子量が前記酸化除去可能微
粒子量よりも通常少なくなり、かつ前記排出微粒子量が
一時的に前記酸化除去可能微粒子量より多くなったとし
てもその後前記排出微粒子量が前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、前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べく内燃機関の運転条件を制御
するようにした請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項５】 前記酸化剤が、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
が低下するとその保持した酸素を活性酸素の形で放出す
る酸素吸蔵・活性酸素放出剤である請求項１〜４のいず
れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】 前記酸化剤が前記パティキュレートフィ
ルタの壁の内部に担持され、かつ、前記パティキュレー
トフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させる
ことにより、前記パティキュレートフィルタの壁の内部
に一時的に捕集された微粒子を移動させるようにした請
求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000108035A JP3491599B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2000108035A JP3491599B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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