JP2001317336A - 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
の隔壁の一方の面で捕集されるのを回避し、隔壁の方か
ら排気ガス流れ下流側の微粒子に酸化除去作用を及ぼ
し、排気ガス中の微粒子を酸化除去しつつ排気ガス中の
ＮＯｘを浄化する。 【解決手段】 排気管20内のパティキュレートフィルタ
22に一時的に捕集された微粒子を酸化する活性酸素を放
出すると共にリーンでＮＯｘを吸収しストイキ又はリッ
チでＮＯｘを放出する活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤61を
パティキュレートフィルタ22に担持し、パティキュレー
トフィルタ22を通過する排気ガスの流れを排気切換バル
ブ73により逆転させ、排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ22の一方の側と他方の側とから交互にパティキュレ
ートフィルタ22を通過するようにし、ＮＯｘ吸収率が一
定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィルタ
22の温度を通常継続的に維持するようにする。
の隔壁の一方の面で捕集されるのを回避し、隔壁の方か
ら排気ガス流れ下流側の微粒子に酸化除去作用を及ぼ
し、排気ガス中の微粒子を酸化除去しつつ排気ガス中の
ＮＯｘを浄化する。 【解決手段】 排気管20内のパティキュレートフィルタ
22に一時的に捕集された微粒子を酸化する活性酸素を放
出すると共にリーンでＮＯｘを吸収しストイキ又はリッ
チでＮＯｘを放出する活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤61を
パティキュレートフィルタ22に担持し、パティキュレー
トフィルタ22を通過する排気ガスの流れを排気切換バル
ブ73により逆転させ、排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ22の一方の側と他方の側とから交互にパティキュレ
ートフィルタ22を通過するようにし、ＮＯｘ吸収率が一
定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィルタ
22の温度を通常継続的に維持するようにする。
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、排気ガス中のＮＯ
ｘを良好に浄化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、排気ガス中のＮＯ
ｘを良好に浄化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
レートフィルタに担持し、前記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るための排気ガ
ス逆流手段を設け、排気ガスが前記パティキュレートフ
ィルタの一方の側と他方の側とから交互に前記パティキ
ュレートフィルタを通過するようにし、リーンでＮＯｘ
を吸収しストイキ又はリッチでＮＯｘを放出するＮＯｘ
吸収剤を前記パティキュレートフィルタに担持し、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を通常継続的に維持するようにした
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
レートフィルタに担持し、前記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るための排気ガ
ス逆流手段を設け、排気ガスが前記パティキュレートフ
ィルタの一方の側と他方の側とから交互に前記パティキ
ュレートフィルタを通過するようにし、リーンでＮＯｘ
を吸収しストイキ又はリッチでＮＯｘを放出するＮＯｘ
吸収剤を前記パティキュレートフィルタに担持し、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を通常継続的に維持するようにした
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に担持され、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ることに
より、排気ガスがパティキュレートフィルタの一方の側
と他方の側とから交互にパティキュレートフィルタを通
過せしめられる。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に担持された
ＮＯｘ吸収剤によるＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温
度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を通常継続
的に維持される。そのため、排気ガス中の微粒子を酸化
除去しつつ排気ガス中のＮＯｘを浄化することができ
る。
では、パティキュレートフィルタ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に担持され、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ることに
より、排気ガスがパティキュレートフィルタの一方の側
と他方の側とから交互にパティキュレートフィルタを通
過せしめられる。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に担持された
ＮＯｘ吸収剤によるＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温
度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を通常継続
的に維持される。そのため、排気ガス中の微粒子を酸化
除去しつつ排気ガス中のＮＯｘを浄化することができ
る。
【０００７】請求項２に記載の発明によれば、排気ガス
が前記パティキュレートフィルタをバイパスするための
バイパス通路を設け、排気ガスが前記パティキュレート
フィルタをバイパスされるか、あるいは、されないかを
選択することにより、前記ＮＯｘ吸収率が一定値以上と
なる温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を通
常継続的に維持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。
が前記パティキュレートフィルタをバイパスするための
バイパス通路を設け、排気ガスが前記パティキュレート
フィルタをバイパスされるか、あるいは、されないかを
選択することにより、前記ＮＯｘ吸収率が一定値以上と
なる温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を通
常継続的に維持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、排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパス
されるか、あるいは、されないかを選択することによ
り、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパテ
ィキュレートフィルタの温度が通常継続的に維持され
る。例えば、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲
よりも排気ガスの温度が低く、ＮＯｘ吸収率が一定値以
上となる温度範囲よりもパティキュレートフィルタの温
度が低くなる可能性があるときに、排気ガスがパティキ
ュレートフィルタをバイパスされることにより、ＮＯｘ
吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレー
トフィルタの温度が維持される。また、ＮＯｘ吸収率が
一定値以上となる温度範囲よりも排気ガスの温度が高
く、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲よりもパ
ティキュレートフィルタの温度が高くなる可能性がある
ときに、排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパ
スされることにより、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる
温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度が維持さ
れる。一方、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲
内に排気ガスの温度があり、ＮＯｘ吸収率が一定値以上
となる温度範囲からパティキュレートフィルタの温度が
外れてしまう可能性がないときに、排気ガスがパティキ
ュレートフィルタをバイパスされないことにより、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度が維持される。そのため、例えば内
燃機関の運転条件を変更できない場合であっても、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を維持し排気ガス中のＮＯｘを浄化
することができる。
では、排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパス
されるか、あるいは、されないかを選択することによ
り、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパテ
ィキュレートフィルタの温度が通常継続的に維持され
る。例えば、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲
よりも排気ガスの温度が低く、ＮＯｘ吸収率が一定値以
上となる温度範囲よりもパティキュレートフィルタの温
度が低くなる可能性があるときに、排気ガスがパティキ
ュレートフィルタをバイパスされることにより、ＮＯｘ
吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレー
トフィルタの温度が維持される。また、ＮＯｘ吸収率が
一定値以上となる温度範囲よりも排気ガスの温度が高
く、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲よりもパ
ティキュレートフィルタの温度が高くなる可能性がある
ときに、排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパ
スされることにより、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる
温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度が維持さ
れる。一方、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲
内に排気ガスの温度があり、ＮＯｘ吸収率が一定値以上
となる温度範囲からパティキュレートフィルタの温度が
外れてしまう可能性がないときに、排気ガスがパティキ
ュレートフィルタをバイパスされないことにより、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度が維持される。そのため、例えば内
燃機関の運転条件を変更できない場合であっても、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を維持し排気ガス中のＮＯｘを浄化
することができる。
【０００９】請求項３に記載の発明によれば、燃焼室か
ら排出された排気ガスが前記パティキュレートフィルタ
内に流入するための機関排気通路が第一通路と第二通路
とを有し、前記第一通路を通過して前記パティキュレー
トフィルタ内に流入する排気ガスの温度よりも、前記第
二通路を通過して前記パティキュレートフィルタ内に流
入する排気ガスの温度が低くなるようにし、前記パティ
キュレートフィルタ内に流入する排気ガスが前記第一通
路を通されるか、あるいは、前記第二通路を通されるか
を選択することにより、前記ＮＯｘ吸収率が一定値以上
となる温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を
通常継続的に維持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。
ら排出された排気ガスが前記パティキュレートフィルタ
内に流入するための機関排気通路が第一通路と第二通路
とを有し、前記第一通路を通過して前記パティキュレー
トフィルタ内に流入する排気ガスの温度よりも、前記第
二通路を通過して前記パティキュレートフィルタ内に流
入する排気ガスの温度が低くなるようにし、前記パティ
キュレートフィルタ内に流入する排気ガスが前記第一通
路を通されるか、あるいは、前記第二通路を通されるか
を選択することにより、前記ＮＯｘ吸収率が一定値以上
となる温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を
通常継続的に維持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。
【００１０】請求項３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内に流入する排気ガス
の温度が高くなる第一通路とパティキュレートフィルタ
内に流入する排気ガスの温度が低くなる第二通路とが設
けられ、パティキュレートフィルタ内に流入する排気ガ
スが第一通路を通されるか、あるいは、第二通路を通さ
れるかを選択することにより、ＮＯｘ吸収率が一定値以
上となる温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度
が通常継続的に維持される。例えば、ＮＯｘ吸収率が一
定値以上となる温度範囲内に排気ガスの温度があり、Ｎ
Ｏｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲からパティキュ
レートフィルタの温度が外れてしまう可能性がないとき
に、排気ガスが第一通路を通されることによってパティ
キュレートフィルタに流入する排気ガスの温度が、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にそのまま維持
されることにより、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温
度範囲内にパティキュレートフィルタの温度が維持され
る。また、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲よ
りも排気ガスの温度が高く、ＮＯｘ吸収率が一定値以上
となる温度範囲よりもパティキュレートフィルタの温度
が高くなる可能性があるときに、排気ガスが第二通路を
通されることによってパティキュレートフィルタに流入
する排気ガスの温度が、ＮＯｘ吸収率が一定値以上とな
る温度範囲内の温度にされることにより、ＮＯｘ吸収率
が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィ
ルタの温度が維持される。そのため、例えば内燃機関の
運転条件を変更できない場合であっても、ＮＯｘ吸収率
が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィ
ルタの温度を維持し排気ガス中のＮＯｘを浄化すること
ができる。
では、パティキュレートフィルタ内に流入する排気ガス
の温度が高くなる第一通路とパティキュレートフィルタ
内に流入する排気ガスの温度が低くなる第二通路とが設
けられ、パティキュレートフィルタ内に流入する排気ガ
スが第一通路を通されるか、あるいは、第二通路を通さ
れるかを選択することにより、ＮＯｘ吸収率が一定値以
上となる温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度
が通常継続的に維持される。例えば、ＮＯｘ吸収率が一
定値以上となる温度範囲内に排気ガスの温度があり、Ｎ
Ｏｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲からパティキュ
レートフィルタの温度が外れてしまう可能性がないとき
に、排気ガスが第一通路を通されることによってパティ
キュレートフィルタに流入する排気ガスの温度が、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にそのまま維持
されることにより、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温
度範囲内にパティキュレートフィルタの温度が維持され
る。また、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲よ
りも排気ガスの温度が高く、ＮＯｘ吸収率が一定値以上
となる温度範囲よりもパティキュレートフィルタの温度
が高くなる可能性があるときに、排気ガスが第二通路を
通されることによってパティキュレートフィルタに流入
する排気ガスの温度が、ＮＯｘ吸収率が一定値以上とな
る温度範囲内の温度にされることにより、ＮＯｘ吸収率
が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィ
ルタの温度が維持される。そのため、例えば内燃機関の
運転条件を変更できない場合であっても、ＮＯｘ吸収率
が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィ
ルタの温度を維持し排気ガス中のＮＯｘを浄化すること
ができる。
【００１１】請求項４に記載の発明によれば、排気ガス
が前記パティキュレートフィルタをバイパスするための
バイパス通路を設け、燃焼カット時であってパティキュ
レートフィルタの温度が前記ＮＯｘ吸収率が一定値以上
となる温度範囲内にあるときに排気ガスが前記パティキ
ュレートフィルタをバイパスされ、燃焼カット時であっ
てパティキュレートフィルタの温度が前記ＮＯｘ吸収率
が一定値以上となる温度範囲よりも高いときに排気ガス
が前記パティキュレートフィルタをバイパスされないよ
うにすることにより、前記ＮＯｘ吸収率が一定値以上と
なる温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を通
常継続的に維持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。
が前記パティキュレートフィルタをバイパスするための
バイパス通路を設け、燃焼カット時であってパティキュ
レートフィルタの温度が前記ＮＯｘ吸収率が一定値以上
となる温度範囲内にあるときに排気ガスが前記パティキ
ュレートフィルタをバイパスされ、燃焼カット時であっ
てパティキュレートフィルタの温度が前記ＮＯｘ吸収率
が一定値以上となる温度範囲よりも高いときに排気ガス
が前記パティキュレートフィルタをバイパスされないよ
うにすることにより、前記ＮＯｘ吸収率が一定値以上と
なる温度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を通
常継続的に維持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。
【００１２】請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、燃焼カット時であってパティキュレートフィルタ
の温度が、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内
にあるときに排気ガスがパティキュレートフィルタをバ
イパスされ、燃焼カット時であってパティキュレートフ
ィルタの温度が、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度
範囲よりも高いときに排気ガスがパティキュレートフィ
ルタをバイパスされないようにすることにより、ＮＯｘ
吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレー
トフィルタの温度が通常継続的に維持される。例えば、
ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキ
ュレートフィルタの温度があり、燃料カット時の排気ガ
スがパティキュレートフィルタ内に流入するとＮＯｘ吸
収率が一定値以上となる温度範囲よりもパティキュレー
トフィルタの温度が低くなってしまう可能性があるとき
に、排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスさ
れることにより、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度
範囲内にパティキュレートフィルタの温度が維持され
る。また、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲よ
りもパティキュレートフィルタの温度が高く、パティキ
ュレートフィルタの温度を低下させる必要があるとき
に、排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスさ
れず、燃料カット時の比較的温度の低い排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタ内に流入せしめられることによ
り、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパテ
ィキュレートフィルタの温度が入れられる。そのため、
燃料カット時のような内燃機関の運転条件を変更できな
い場合であっても、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温
度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を維持し排
気ガス中のＮＯｘを浄化することができる。
では、燃焼カット時であってパティキュレートフィルタ
の温度が、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内
にあるときに排気ガスがパティキュレートフィルタをバ
イパスされ、燃焼カット時であってパティキュレートフ
ィルタの温度が、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度
範囲よりも高いときに排気ガスがパティキュレートフィ
ルタをバイパスされないようにすることにより、ＮＯｘ
吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレー
トフィルタの温度が通常継続的に維持される。例えば、
ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキ
ュレートフィルタの温度があり、燃料カット時の排気ガ
スがパティキュレートフィルタ内に流入するとＮＯｘ吸
収率が一定値以上となる温度範囲よりもパティキュレー
トフィルタの温度が低くなってしまう可能性があるとき
に、排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスさ
れることにより、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度
範囲内にパティキュレートフィルタの温度が維持され
る。また、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲よ
りもパティキュレートフィルタの温度が高く、パティキ
ュレートフィルタの温度を低下させる必要があるとき
に、排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスさ
れず、燃料カット時の比較的温度の低い排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタ内に流入せしめられることによ
り、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパテ
ィキュレートフィルタの温度が入れられる。そのため、
燃料カット時のような内燃機関の運転条件を変更できな
い場合であっても、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温
度範囲内にパティキュレートフィルタの温度を維持し排
気ガス中のＮＯｘを浄化することができる。
【００１３】請求項５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、リーンでＮＯｘを吸収しス
トイキ又はリッチでＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を前
記パティキュレートフィルタに担持し、ＮＯｘ吸収率が
一定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィル
タの温度を通常継続的に維持するようにした内燃機関の
排気浄化装置が提供される。
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、リーンでＮＯｘを吸収しス
トイキ又はリッチでＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を前
記パティキュレートフィルタに担持し、ＮＯｘ吸収率が
一定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィル
タの温度を通常継続的に維持するようにした内燃機関の
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たＮＯｘ吸収剤によるＮＯｘ吸収率
が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィ
ルタの温度を通常継続的に維持される。そのため、排気
ガス中の微粒子を酸化除去しつつ排気ガス中のＮＯｘを
浄化することができる。
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たＮＯｘ吸収剤によるＮＯｘ吸収率
が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレートフィ
ルタの温度を通常継続的に維持される。そのため、排気
ガス中の微粒子を酸化除去しつつ排気ガス中のＮＯｘを
浄化することができる。
【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】請求項７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、通常
は継続的に前記排出微粒子量及びパティキュレートフィ
ルタの温度を前記排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくかつＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度
範囲内の微粒子ＮＯｘ同時処理領域内に維持するように
した請求項１〜６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。
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、通常
は継続的に前記排出微粒子量及びパティキュレートフィ
ルタの温度を前記排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくかつＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度
範囲内の微粒子ＮＯｘ同時処理領域内に維持するように
した請求項１〜６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。
【００１８】請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、通常は継続的に排出微粒子量及びパティキュレー
トフィルタの温度が、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量よりも少なくかつＮＯｘ吸収率が一定値以上となる
温度範囲内の微粒子ＮＯｘ同時処理領域内に維持され
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しつつ、排気
ガス中のＮＯｘを浄化することができる。
では、通常は継続的に排出微粒子量及びパティキュレー
トフィルタの温度が、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量よりも少なくかつＮＯｘ吸収率が一定値以上となる
温度範囲内の微粒子ＮＯｘ同時処理領域内に維持され
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しつつ、排気
ガス中のＮＯｘを浄化することができる。
【００１９】請求項８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７
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７
に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００２０】請求項８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。
【００２１】
【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。
【００２２】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。
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
はパティキュレートフィルタ２２を内蔵したケーシング
２３に連結される。
【００２３】パティキュレートフィルタ２２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を逆流方向に通過
するときにパティキュレートフィルタ２２の上流側通路
となる第二通路である。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。
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を逆流方向に通過
するときにパティキュレートフィルタ２２の上流側通路
となる第二通路である。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。
【００２４】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。
【００２５】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、ケー
シング２３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４０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、ケー
シング２３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４０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。
【００２６】図２（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセル
ペダル４０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示
している。なお、図２（Ａ）において各曲線は等トルク
曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが
零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ，Ｔ
Ｑ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが
高くなる。図２（Ａ）に示される要求トルクＴＱは図２
（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み量
Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ
３２内に記憶されている。本発明による実施形態では図
２（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み
量Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず
初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴
射量等が算出される。
ペダル４０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示
している。なお、図２（Ａ）において各曲線は等トルク
曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが
零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ，Ｔ
Ｑ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが
高くなる。図２（Ａ）に示される要求トルクＴＱは図２
（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み量
Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ
３２内に記憶されている。本発明による実施形態では図
２（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み
量Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず
初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴
射量等が算出される。
【００２７】図３にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。なお、図３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
３（Ａ）および（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３（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。云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。
造を示す。なお、図３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
３（Ａ）および（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３（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。云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。
【００２８】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３
（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。
本発明による実施形態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、即ち各隔壁５４の
両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えば
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、およ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・
活性酸素放出剤が担持されている。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、セリウムＣｅのよ
うな希土類、および遷移金属から選ばれた少くとも一つ
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。
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３
（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。
本発明による実施形態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、即ち各隔壁５４の
両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えば
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、およ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・
活性酸素放出剤が担持されている。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、セリウムＣｅのよ
うな希土類、および遷移金属から選ばれた少くとも一つ
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。
【００２９】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。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、燃焼室５およ
び排気通路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。
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。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、燃焼室５およ
び排気通路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。
【００３０】図４（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通
路５０の内周面および隔壁５４内の細孔内壁面上に形成
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４（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２２の排気ガス流入通
路５０内に流入すると図４（Ａ）に示されるようにこれ
ら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又は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 - 又は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Ｐ
ｔ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４（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、一部の硝酸イオンＮＯ3 - は
硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。
路５０の内周面および隔壁５４内の細孔内壁面上に形成
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４（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２２の排気ガス流入通
路５０内に流入すると図４（Ａ）に示されるようにこれ
ら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又は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 - 又は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Ｐ
ｔ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４（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、一部の硝酸イオンＮＯ3 - は
硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。
【００３１】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
および硫酸カリウム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
および硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 が生成される。
【００３２】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４（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。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６１内に形成されている硝酸カリウムＫＮＯ
3 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、ＮＯ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。
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４（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。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６１内に形成されている硝酸カリウムＫＮＯ
3 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、ＮＯ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。
【００３３】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。但し、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 は
安定化しているため、硝酸カリウムＫＮＯ3 に比べ放出
しづらい。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ＫＮＯ
3 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。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は短時間のう
ちに輝炎を発することなく酸化せしめられ、微粒子６２
は消滅する。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。なお、このようにパ
ティキュレートフィルタ２２上に付着した微粒子６２は
活性酸素Ｏによって酸化せしめられるがこれら微粒子６
２は排気ガス中の酸素によっても酸化せしめられる。
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。但し、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 は
安定化しているため、硝酸カリウムＫＮＯ3 に比べ放出
しづらい。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ＫＮＯ
3 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。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は短時間のう
ちに輝炎を発することなく酸化せしめられ、微粒子６２
は消滅する。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。なお、このようにパ
ティキュレートフィルタ２２上に付着した微粒子６２は
活性酸素Ｏによって酸化せしめられるがこれら微粒子６
２は排気ガス中の酸素によっても酸化せしめられる。
【００３４】パティキュレートフィルタ２２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。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６２
の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う燃焼による微
粒子除去作用と全く異なっている。
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。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６２
の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う燃焼による微
粒子除去作用と全く異なっている。
【００３５】ところで白金Ｐｔおよび酸素吸蔵・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。
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。
【００３６】図６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６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６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６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６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。
【００３７】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６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５（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５（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５（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６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５（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５（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５（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。
【００３８】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５（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。このように図
６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６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よりも少くしておく必要がある。
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５（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。このように図
６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６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よりも少くしておく必要がある。
【００３９】図６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よりも通常少なくなるよう
に維持することが可能である。従って本発明による実施
形態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よりも通常少なくなるように維持するよう
にしている。このように排出微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するとパテ
ィキュレートフィルタ２２上に微粒子が全く堆積しなく
なる。その結果、パティキュレートフィルタ２２におけ
る排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化するこ
となくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くして機
関の出力低下を最小限に維持することができる。また、
微粒子の酸化による微粒子除去作用はかなり低温でもっ
て行われる。従ってパティキュレートフィルタ２２の温
度はさほど上昇せず、斯くしてパティキュレートフィル
タ２２が劣化する危険性はほとんどない。また、パティ
キュレートフィルタ２２上に微粒子が全く堆積しないの
でアッシュが凝集する危険性が少なく、従ってパティキ
ュレートフィルタ２２が目詰まりする危険性が少なくな
る。
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よりも通常少なくなるよう
に維持することが可能である。従って本発明による実施
形態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よりも通常少なくなるように維持するよう
にしている。このように排出微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するとパテ
ィキュレートフィルタ２２上に微粒子が全く堆積しなく
なる。その結果、パティキュレートフィルタ２２におけ
る排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化するこ
となくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くして機
関の出力低下を最小限に維持することができる。また、
微粒子の酸化による微粒子除去作用はかなり低温でもっ
て行われる。従ってパティキュレートフィルタ２２の温
度はさほど上昇せず、斯くしてパティキュレートフィル
タ２２が劣化する危険性はほとんどない。また、パティ
キュレートフィルタ２２上に微粒子が全く堆積しないの
でアッシュが凝集する危険性が少なく、従ってパティキ
ュレートフィルタ２２が目詰まりする危険性が少なくな
る。
【００４０】ところでこの目詰まりは主に硫酸カルシウ
ムＣａＳＯ4 によって生ずる。即ち、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、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の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。しかしながらこの場合、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２２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。
ムＣａＳＯ4 によって生ずる。即ち、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、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の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。しかしながらこの場合、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２２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。
【００４１】さて、本発明による第一の実施形態では基
本的に全ての運転状態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維持すること
を意図している。しかしながら実際には全ての運転状態
において排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇより
も少くすることはほとんど不可能である。例えば機関始
動時には通常パティキュレートフィルタ２２の温度は低
く、従ってこのときには通常排出微粒子量Ｍの方が酸化
除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる。従って本発明によ
る第二の実施形態では機関始動直後のような特別の場合
を除いて通常継続的に排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも少なくなるようにしている。
本的に全ての運転状態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維持すること
を意図している。しかしながら実際には全ての運転状態
において排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇより
も少くすることはほとんど不可能である。例えば機関始
動時には通常パティキュレートフィルタ２２の温度は低
く、従ってこのときには通常排出微粒子量Ｍの方が酸化
除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる。従って本発明によ
る第二の実施形態では機関始動直後のような特別の場合
を除いて通常継続的に排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも少なくなるようにしている。
【００４２】なお、機関始動直後におけるように排出微
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
とパティキュレートフィルタ２２上に酸化されなかった
微粒子部分が残留しはじめる。しかしながらこのように
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
に排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少く
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。従って本発明による第
二の実施形態では機関始動直後のような特別の運転状態
のときには、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が維持される。
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
とパティキュレートフィルタ２２上に酸化されなかった
微粒子部分が残留しはじめる。しかしながらこのように
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
に排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少く
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。従って本発明による第
二の実施形態では機関始動直後のような特別の運転状態
のときには、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が維持される。
【００４３】また、この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
にしていたとしても何らかの理由によりパティキュレー
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。このような場合であっても排気ガスの一部又は全体
の空燃比が一時的にリッチにされるとパティキュレート
フィルタ２２上に堆積した微粒子は輝炎を発することな
く酸化せしめられる。即ち、排気ガスの空燃比がリッチ
にされると、即ち排気ガス中の酸素濃度が低下せしめら
れると酸素吸蔵・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
気に短時間で酸化除去せしめられる。
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを維持するよう
にしていたとしても何らかの理由によりパティキュレー
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。このような場合であっても排気ガスの一部又は全体
の空燃比が一時的にリッチにされるとパティキュレート
フィルタ２２上に堆積した微粒子は輝炎を発することな
く酸化せしめられる。即ち、排気ガスの空燃比がリッチ
にされると、即ち排気ガス中の酸素濃度が低下せしめら
れると酸素吸蔵・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
気に短時間で酸化除去せしめられる。
【００４４】つまり第二の実施形態では、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その後排出微粒子量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上に堆積しないように、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を維持すべく内
燃機関の運転条件が制御される。
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その後排出微粒子量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上に堆積しないように、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を維持すべく内
燃機関の運転条件が制御される。
【００４５】図７は図３（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。
【００４６】図８は図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。詳細には、図８（Ａ）はパテ
ィキュレートフィルタの拡大平面図、図８（Ｂ）はパテ
ィキュレートフィルタ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７
３が順流位置にあるときの図、図９（Ｂ）は排気切換バ
ルブ７３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、
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。排気切換バルブ７３
の切換は、例えば内燃機関の減速運転毎に行われる。
ルタ２２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の拡大平面図、図８（Ｂ）はパテ
ィキュレートフィルタ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７
３が順流位置にあるときの図、図９（Ｂ）は排気切換バ
ルブ７３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、
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。排気切換バルブ７３
の切換は、例えば内燃機関の減速運転毎に行われる。
【００４７】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。
【００４８】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）に示す逆流位置
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）に示す逆流位置
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。
【００４９】さて、図６においては酸化除去可能微粒子
量Ｇがパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦのみの
関数として示されているがこの酸化除去可能微粒子量Ｇ
は実際には排気ガス中の酸素濃度、排気ガス中のＮＯｘ
濃度、排気ガス中の未燃ＨＣ濃度、微粒子の酸化のしや
すさの程度、パティキュレートフィルタ２２内における
排気ガス流の空間速度、排気ガス圧等の関数でもある。
従って酸化除去可能微粒子量Ｇはパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを含む上述の全ての因子の影響を考
慮に入れて算出することが好ましい。
量Ｇがパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦのみの
関数として示されているがこの酸化除去可能微粒子量Ｇ
は実際には排気ガス中の酸素濃度、排気ガス中のＮＯｘ
濃度、排気ガス中の未燃ＨＣ濃度、微粒子の酸化のしや
すさの程度、パティキュレートフィルタ２２内における
排気ガス流の空間速度、排気ガス圧等の関数でもある。
従って酸化除去可能微粒子量Ｇはパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを含む上述の全ての因子の影響を考
慮に入れて算出することが好ましい。
【００５０】しかしながらこれら因子のうちで酸化除去
可能微粒子量Ｇに最も大きな影響を与えるのはパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦであり、比較的大きな
影響を与えるのは排気ガス中の酸素濃度とＮＯｘ濃度で
ある。図１１（Ａ）はパティキュレートフィルタ２２の
温度ＴＦおよび排気ガス中の酸素が変化したときの酸化
除去可能微粒子量Ｇの変化を示しており、図１１（Ｂ）
はパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦおよび排気
ガス中のＮＯｘ濃度が変化したときの酸化除去可能微粒
子量Ｇの変化を示している。なお、図１１（Ａ），
（Ｂ）において破線は排気ガス中の酸素濃度およびＮＯ
ｘ濃度が基準値であるときを示しており、図１１（Ａ）
において〔Ｏ2 〕1 は基準値よりも排気ガス中の酸素濃
度が高いとき、〔Ｏ2 〕2 は〔Ｏ2 〕1 よりも更に酸化
濃度が高いときを夫々示しており、図１１（Ｂ）におい
て〔ＮＯ〕1 は基準値よりも排気ガス中のＮＯｘ濃度が
高いとき、〔ＮＯ〕2 は〔ＮＯ〕1 よりも更にＮＯｘ濃
度が高いときを夫々示している。
可能微粒子量Ｇに最も大きな影響を与えるのはパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦであり、比較的大きな
影響を与えるのは排気ガス中の酸素濃度とＮＯｘ濃度で
ある。図１１（Ａ）はパティキュレートフィルタ２２の
温度ＴＦおよび排気ガス中の酸素が変化したときの酸化
除去可能微粒子量Ｇの変化を示しており、図１１（Ｂ）
はパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦおよび排気
ガス中のＮＯｘ濃度が変化したときの酸化除去可能微粒
子量Ｇの変化を示している。なお、図１１（Ａ），
（Ｂ）において破線は排気ガス中の酸素濃度およびＮＯ
ｘ濃度が基準値であるときを示しており、図１１（Ａ）
において〔Ｏ2 〕1 は基準値よりも排気ガス中の酸素濃
度が高いとき、〔Ｏ2 〕2 は〔Ｏ2 〕1 よりも更に酸化
濃度が高いときを夫々示しており、図１１（Ｂ）におい
て〔ＮＯ〕1 は基準値よりも排気ガス中のＮＯｘ濃度が
高いとき、〔ＮＯ〕2 は〔ＮＯ〕1 よりも更にＮＯｘ濃
度が高いときを夫々示している。
【００５１】排気ガス中の酸素濃度が高くなるとそれだ
けでも酸化除去可能微粒子量Ｇが増大するが更に酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１内に取込まれる酸素量が増大す
るので酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１から放出される活
性酸素も増大する。従って図１１（Ａ）に示されるよう
に排気ガス中の酸素濃度が高くなるほど酸化除去可能微
粒子量Ｇは増大する。一方、排気ガス中のＮＯは前述し
たように白金Ｐｔの表面上において酸化されてＮＯ2 と
なる。このようにして生成されたＮＯ2 の一部は酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１内に吸収され、残りのＮＯ2 は
白金Ｐｔの表面から外部に離脱する。このとき微粒子は
ＮＯ2 と接触すると酸化反応が促進され、従って図１１
（Ｂ）に示されるように排気ガス中のＮＯｘ濃度が高く
なるほど酸化除去可能微粒子量Ｇは増大する。ただし、
このＮＯ2 による微粒子の酸化促進作用は排気ガス温が
ほぼ２５０℃からほぼ４５０℃の間でしか生じないので
図１１（Ｂ）に示されるように排気ガス中のＮＯｘ濃度
が高くなるとパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
がほぼ２５０℃から４５０℃の間のときに酸化除去可能
微粒子量Ｇが増大する。
けでも酸化除去可能微粒子量Ｇが増大するが更に酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１内に取込まれる酸素量が増大す
るので酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１から放出される活
性酸素も増大する。従って図１１（Ａ）に示されるよう
に排気ガス中の酸素濃度が高くなるほど酸化除去可能微
粒子量Ｇは増大する。一方、排気ガス中のＮＯは前述し
たように白金Ｐｔの表面上において酸化されてＮＯ2 と
なる。このようにして生成されたＮＯ2 の一部は酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１内に吸収され、残りのＮＯ2 は
白金Ｐｔの表面から外部に離脱する。このとき微粒子は
ＮＯ2 と接触すると酸化反応が促進され、従って図１１
（Ｂ）に示されるように排気ガス中のＮＯｘ濃度が高く
なるほど酸化除去可能微粒子量Ｇは増大する。ただし、
このＮＯ2 による微粒子の酸化促進作用は排気ガス温が
ほぼ２５０℃からほぼ４５０℃の間でしか生じないので
図１１（Ｂ）に示されるように排気ガス中のＮＯｘ濃度
が高くなるとパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
がほぼ２５０℃から４５０℃の間のときに酸化除去可能
微粒子量Ｇが増大する。
【００５２】前述したように酸化除去可能微粒子量Ｇは
酸化除去可能微粒子量Ｇに影響を与える全ての因子を考
慮に入れて算出することが好ましい。しかしながら本発
明による実施形態ではこれら因子のうちで酸化除去可能
微粒子量Ｇに最も大きな影響を与えるパティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦと、比較的大きな影響を与える
排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度のみに基づいて
酸化除去可能微粒子量Ｇを算出するようにしている。即
ち、本発明による実施形態では図１２の（Ａ）から
（Ｆ）に示されるようにパティキュレートフィルタ２２
の各温度ＴＦ（２００℃、２５０℃、３００℃、３５０
℃、４００℃、４５０℃）における酸化除去可能微粒子
量Ｇが夫々排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕と排気ガス中
のＮＯｘ濃度〔ＮＯ〕の関数としてマップの形で予めＲ
ＯＭ３２内に記憶されており、各パティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦ、酸化濃度〔Ｏ2 〕およびＮＯｘ濃
度〔ＮＯ〕に応じた酸化除去可能微粒子量Ｇが図１２の
（Ａ）から（Ｆ）に示されるマップから比例配分により
算出される。
酸化除去可能微粒子量Ｇに影響を与える全ての因子を考
慮に入れて算出することが好ましい。しかしながら本発
明による実施形態ではこれら因子のうちで酸化除去可能
微粒子量Ｇに最も大きな影響を与えるパティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦと、比較的大きな影響を与える
排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度のみに基づいて
酸化除去可能微粒子量Ｇを算出するようにしている。即
ち、本発明による実施形態では図１２の（Ａ）から
（Ｆ）に示されるようにパティキュレートフィルタ２２
の各温度ＴＦ（２００℃、２５０℃、３００℃、３５０
℃、４００℃、４５０℃）における酸化除去可能微粒子
量Ｇが夫々排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕と排気ガス中
のＮＯｘ濃度〔ＮＯ〕の関数としてマップの形で予めＲ
ＯＭ３２内に記憶されており、各パティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦ、酸化濃度〔Ｏ2 〕およびＮＯｘ濃
度〔ＮＯ〕に応じた酸化除去可能微粒子量Ｇが図１２の
（Ａ）から（Ｆ）に示されるマップから比例配分により
算出される。
【００５３】なお、排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕およ
びＮＯｘ濃度〔ＮＯ〕は酸素濃度センサおよびＮＯｘ濃
度センサを用いて検出することができる。しかしながら
本発明による実施形態では排気ガス中の酸素濃度
〔Ｏ2 〕が要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数と
して図１３（Ａ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ
３２内に記憶されており、排気ガス中のＮＯｘ濃度〔Ｎ
Ｏ〕も要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として
図１３（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２
内に記憶されており、これらのマップから排気ガス中の
酸素濃度〔Ｏ2 〕およびＮＯｘ濃度〔ＮＯ〕が算出され
る。
びＮＯｘ濃度〔ＮＯ〕は酸素濃度センサおよびＮＯｘ濃
度センサを用いて検出することができる。しかしながら
本発明による実施形態では排気ガス中の酸素濃度
〔Ｏ2 〕が要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数と
して図１３（Ａ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ
３２内に記憶されており、排気ガス中のＮＯｘ濃度〔Ｎ
Ｏ〕も要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として
図１３（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２
内に記憶されており、これらのマップから排気ガス中の
酸素濃度〔Ｏ2 〕およびＮＯｘ濃度〔ＮＯ〕が算出され
る。
【００５４】一方、排出微粒子量Ｍは機関の型式によっ
て変化するが機関の型式が定まると要求トルクＴＱおよ
び機関回転数Ｎの関数となる。図１４（Ａ）は図１に示
される内燃機関の排出微粒子量Ｍを示しており、各曲線
Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 ，Ｍ 5 は等排出微粒子量（Ｍ1
＜Ｍ2 ＜Ｍ3 ＜Ｍ4 ＜Ｍ5 ）を示している。図１４
（Ａ）に示される例では要求トルクＴＱが高くなるほど
排出微粒子量Ｍが増大する。なお、図１４（Ａ）に示さ
れる排出微粒子量Ｍは要求トルクＴＱおよび機関回転数
Ｎの関数として図１４（Ｂ）に示すマップの形で予めＲ
ＯＭ３２内に記憶されている。
て変化するが機関の型式が定まると要求トルクＴＱおよ
び機関回転数Ｎの関数となる。図１４（Ａ）は図１に示
される内燃機関の排出微粒子量Ｍを示しており、各曲線
Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 ，Ｍ 5 は等排出微粒子量（Ｍ1
＜Ｍ2 ＜Ｍ3 ＜Ｍ4 ＜Ｍ5 ）を示している。図１４
（Ａ）に示される例では要求トルクＴＱが高くなるほど
排出微粒子量Ｍが増大する。なお、図１４（Ａ）に示さ
れる排出微粒子量Ｍは要求トルクＴＱおよび機関回転数
Ｎの関数として図１４（Ｂ）に示すマップの形で予めＲ
ＯＭ３２内に記憶されている。
【００５５】さて、前述したように本発明による実施形
態ではパティキュレートフィルタ２２の各隔壁５４の両
側面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えばアル
ミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に
貴金属触媒および酸素吸蔵・活性酸素放出剤が担持され
ている。更に本発明による実施形態ではこの担体上に貴
金属触媒、およびパティキュレートフィルタ２２に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるＮＯｘを吸収しパティキュレートフィルタ２２
に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチに
なると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤が担持さ
れている。
態ではパティキュレートフィルタ２２の各隔壁５４の両
側面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えばアル
ミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に
貴金属触媒および酸素吸蔵・活性酸素放出剤が担持され
ている。更に本発明による実施形態ではこの担体上に貴
金属触媒、およびパティキュレートフィルタ２２に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるＮＯｘを吸収しパティキュレートフィルタ２２
に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチに
なると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤が担持さ
れている。
【００５６】本発明による実施形態ではこの貴金属触媒
として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤として
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、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が用いられている。な
お、前述した酸素吸蔵・活性酸素放出剤を構成する金属
と比較すればわかるようにＮＯｘ吸収剤を構成する金属
と、酸素吸蔵・活性酸素放出剤を構成する金属とは大部
分が一致している。この場合、ＮＯｘ吸収剤および酸素
吸蔵・活性酸素放出剤として夫々異なる金属を用いるこ
ともできるし、同一の金属を用いることもできる。ＮＯ
ｘ吸収剤および酸素吸蔵・活性酸素放出剤として同一の
金属を用いた場合にはＮＯｘ吸収剤としての機能と酸素
吸蔵・活性酸素放出剤としての機能との双方の機能を同
時に果すことになる。
として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤として
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、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が用いられている。な
お、前述した酸素吸蔵・活性酸素放出剤を構成する金属
と比較すればわかるようにＮＯｘ吸収剤を構成する金属
と、酸素吸蔵・活性酸素放出剤を構成する金属とは大部
分が一致している。この場合、ＮＯｘ吸収剤および酸素
吸蔵・活性酸素放出剤として夫々異なる金属を用いるこ
ともできるし、同一の金属を用いることもできる。ＮＯ
ｘ吸収剤および酸素吸蔵・活性酸素放出剤として同一の
金属を用いた場合にはＮＯｘ吸収剤としての機能と酸素
吸蔵・活性酸素放出剤としての機能との双方の機能を同
時に果すことになる。
【００５７】次に貴金属触媒として白金Ｐｔを用い、Ｎ
Ｏｘ吸収剤としてカリウムＫを用いた場合を例にとって
ＮＯｘの吸放出作用について説明する。まず初めにＮＯ
ｘの吸収作用について検討するとＮＯｘは図４（Ａ）に
示すメカニズムと同じメカニズムでもってＮＯｘ吸収剤
に吸収される。ただし、この場合図４（Ａ）において符
号６１はＮＯｘ吸収剤を示す。即ち、パティキュレート
フィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きには排気ガス中に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４（Ａ）に示されるように
これら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又は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 - 又は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ＮＯｘ吸収剤６１内に吸収さ
れ、カリウムＫと結合しながら図４（Ａ）に示されるよ
うに硝酸イオンＮＯ3 - の形でＮＯｘ吸収剤６１内に拡
散し、一部の硝酸イオンＮＯ3 - は硝酸カリウムＫＮＯ
3 を生成する。このようにしてＮＯがＮＯｘ吸収剤６１
内に吸収される。
Ｏｘ吸収剤としてカリウムＫを用いた場合を例にとって
ＮＯｘの吸放出作用について説明する。まず初めにＮＯ
ｘの吸収作用について検討するとＮＯｘは図４（Ａ）に
示すメカニズムと同じメカニズムでもってＮＯｘ吸収剤
に吸収される。ただし、この場合図４（Ａ）において符
号６１はＮＯｘ吸収剤を示す。即ち、パティキュレート
フィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きには排気ガス中に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４（Ａ）に示されるように
これら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又は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 - 又は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ＮＯｘ吸収剤６１内に吸収さ
れ、カリウムＫと結合しながら図４（Ａ）に示されるよ
うに硝酸イオンＮＯ3 - の形でＮＯｘ吸収剤６１内に拡
散し、一部の硝酸イオンＮＯ3 - は硝酸カリウムＫＮＯ
3 を生成する。このようにしてＮＯがＮＯｘ吸収剤６１
内に吸収される。
【００５８】一方、パティキュレートフィルタ２２に流
入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンＮＯ3 - は
酸素とＯとＮＯに分解され、次から次へとＮＯｘ吸収剤
６１からＮＯが放出される。従ってパティキュレートフ
ィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比がリッチになる
と短時間のうちにＮＯｘ吸収剤６１からＮＯが放出さ
れ、しかもこの放出されたＮＯが還元されるために大気
中にＮＯが排出されることはない。なお、この場合、パ
ティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの空燃
比を理論空燃比にしてもＮＯｘ吸収剤６１からＮＯが放
出される。しかしながらこの場合にはＮＯｘ吸収剤６１
からＮＯが徐々にしか放出されないためにＮＯｘ吸収剤
６１に吸収されている全ＮＯｘを放出させるには若干長
い時間を要する。
入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンＮＯ3 - は
酸素とＯとＮＯに分解され、次から次へとＮＯｘ吸収剤
６１からＮＯが放出される。従ってパティキュレートフ
ィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比がリッチになる
と短時間のうちにＮＯｘ吸収剤６１からＮＯが放出さ
れ、しかもこの放出されたＮＯが還元されるために大気
中にＮＯが排出されることはない。なお、この場合、パ
ティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの空燃
比を理論空燃比にしてもＮＯｘ吸収剤６１からＮＯが放
出される。しかしながらこの場合にはＮＯｘ吸収剤６１
からＮＯが徐々にしか放出されないためにＮＯｘ吸収剤
６１に吸収されている全ＮＯｘを放出させるには若干長
い時間を要する。
【００５９】ところで前述したようにＮＯｘ吸収剤およ
び酸素吸蔵・活性酸素放出剤として夫々異なる金属を用
いることができる。しかしながら本発明による実施形態
ではＮＯｘ吸収剤および酸素吸蔵・活性酸素放出剤とし
て同一の金属を用いている。この場合には前述したよう
にＮＯｘ吸収剤としての機能と酸素吸蔵・活性酸素放出
剤としての機能との双方の機能を同時に果すことにな
り、このように双方の機能を同時に果すものを以下、活
性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤と称する。従って本発明によ
る実施形態では図４（Ａ）における符号６１は活性酸素
放出・ＮＯｘ吸収剤を示している。
び酸素吸蔵・活性酸素放出剤として夫々異なる金属を用
いることができる。しかしながら本発明による実施形態
ではＮＯｘ吸収剤および酸素吸蔵・活性酸素放出剤とし
て同一の金属を用いている。この場合には前述したよう
にＮＯｘ吸収剤としての機能と酸素吸蔵・活性酸素放出
剤としての機能との双方の機能を同時に果すことにな
り、このように双方の機能を同時に果すものを以下、活
性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤と称する。従って本発明によ
る実施形態では図４（Ａ）における符号６１は活性酸素
放出・ＮＯｘ吸収剤を示している。
【００６０】このような活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６
１を用いた場合、パティキュレートフィルタ２２に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるＮＯは活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１に吸収
され、排気ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・Ｎ
Ｏｘ吸収剤６１に付着するとこの微粒子は排気ガス中に
含まれる活性酸素および活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６
１から放出される活性酸素によって短時間のうちに酸化
除去せしめられる。従ってこのとき排気ガス中の微粒子
およびＮＯｘの双方が大気中に排出されるのを阻止する
ことができることになる。一方、パティキュレートフィ
ルタ２２に流入する排気ガスの空燃比がリッチになると
活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１からＮＯが放出され
る。このＮＯは未燃ＨＣ，ＣＯにより還元され、斯くし
てこのときにもＮＯが大気中に排出されることがない。
また、このときパティキュレートフィルタ２２上に微粒
子が堆積していた場合にはこの微粒子は活性酸素放出・
ＮＯｘ吸収剤６１から放出される活性酸素によって酸化
除去せしめられる。
１を用いた場合、パティキュレートフィルタ２２に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるＮＯは活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１に吸収
され、排気ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・Ｎ
Ｏｘ吸収剤６１に付着するとこの微粒子は排気ガス中に
含まれる活性酸素および活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６
１から放出される活性酸素によって短時間のうちに酸化
除去せしめられる。従ってこのとき排気ガス中の微粒子
およびＮＯｘの双方が大気中に排出されるのを阻止する
ことができることになる。一方、パティキュレートフィ
ルタ２２に流入する排気ガスの空燃比がリッチになると
活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１からＮＯが放出され
る。このＮＯは未燃ＨＣ，ＣＯにより還元され、斯くし
てこのときにもＮＯが大気中に排出されることがない。
また、このときパティキュレートフィルタ２２上に微粒
子が堆積していた場合にはこの微粒子は活性酸素放出・
ＮＯｘ吸収剤６１から放出される活性酸素によって酸化
除去せしめられる。
【００６１】ところで図６を参照しつつ既に説明したよ
うに酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１からの活性酸素の放
出作用はパティキュレートフィルタ２２の温度がかなり
低いときから開始される。これは活性酸素放出・ＮＯｘ
吸収剤６１を用いたときでも同じである。これに対して
ＮＯｘ吸収剤又は活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１への
ＮＯｘの吸収作用はパティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦが活性酸素の放出開始温度よりも高くならないと
開始されない。これは、活性酸素の放出は例えば硝酸カ
リウムＫＮＯ3 から酸素を奪えれば生ずるのに対してＮ
Ｏｘの吸収作用は白金Ｐｔが活性化しないと開始されな
いからであると考えられる。
うに酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１からの活性酸素の放
出作用はパティキュレートフィルタ２２の温度がかなり
低いときから開始される。これは活性酸素放出・ＮＯｘ
吸収剤６１を用いたときでも同じである。これに対して
ＮＯｘ吸収剤又は活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１への
ＮＯｘの吸収作用はパティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦが活性酸素の放出開始温度よりも高くならないと
開始されない。これは、活性酸素の放出は例えば硝酸カ
リウムＫＮＯ3 から酸素を奪えれば生ずるのに対してＮ
Ｏｘの吸収作用は白金Ｐｔが活性化しないと開始されな
いからであると考えられる。
【００６２】図１５はＮＯｘ吸収剤又は活性酸素放出・
ＮＯｘ吸収剤６１としてカリウムＫを用いた場合の酸化
除去可能微粒子量ＧとＮＯｘ吸収率とを示している。図
１５から活性酸素の放出作用はパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦが２００℃以下から開始されるのに対
してＮＯｘの吸収作用はパティキュレートフィルタ２２
の温度ＴＦが２００℃以上にならないと開始されないこ
とがわかる。一方、活性酸素の放出作用はパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが高くなれば高くなるほど
活発になる。これに対してＮＯｘの吸収作用はパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦが高くなると消失す
る。即ち、パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
一定温度、図１５に示す例ではほぼ５００℃を越えると
硝酸イオンＮＯ3 - 又は硝酸カリウムＫＮＯ3 が熱分解
し、活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１からＮＯが放出さ
れる。このような状態になるとＮＯｘの吸収量よりもＮ
Ｏの放出量が多くなり、斯くして図１５に示されるよう
にＮＯｘ吸収率が低下する。
ＮＯｘ吸収剤６１としてカリウムＫを用いた場合の酸化
除去可能微粒子量ＧとＮＯｘ吸収率とを示している。図
１５から活性酸素の放出作用はパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦが２００℃以下から開始されるのに対
してＮＯｘの吸収作用はパティキュレートフィルタ２２
の温度ＴＦが２００℃以上にならないと開始されないこ
とがわかる。一方、活性酸素の放出作用はパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが高くなれば高くなるほど
活発になる。これに対してＮＯｘの吸収作用はパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦが高くなると消失す
る。即ち、パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
一定温度、図１５に示す例ではほぼ５００℃を越えると
硝酸イオンＮＯ3 - 又は硝酸カリウムＫＮＯ3 が熱分解
し、活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１からＮＯが放出さ
れる。このような状態になるとＮＯｘの吸収量よりもＮ
Ｏの放出量が多くなり、斯くして図１５に示されるよう
にＮＯｘ吸収率が低下する。
【００６３】図１５はＮＯｘ吸収剤又は活性酸素放出・
ＮＯｘ吸収剤６１としてカリウムＫを用いた場合のＮＯ
ｘ吸収率を示している。この場合、用いる金属によって
ＮＯｘ吸収率の高くなるパティキュレートフィルタ２２
の温度範囲は異なる。例えばＮＯｘ吸収剤又は活性酸素
放出・ＮＯｘ吸収剤６１としてバリウムＢａを用いた場
合にはＮＯｘ吸収率の高くなるパティキュレートフィル
タ２２の温度範囲は図１５に示されるカリウムＫを用い
た場合よりも狭くなる。
ＮＯｘ吸収剤６１としてカリウムＫを用いた場合のＮＯ
ｘ吸収率を示している。この場合、用いる金属によって
ＮＯｘ吸収率の高くなるパティキュレートフィルタ２２
の温度範囲は異なる。例えばＮＯｘ吸収剤又は活性酸素
放出・ＮＯｘ吸収剤６１としてバリウムＢａを用いた場
合にはＮＯｘ吸収率の高くなるパティキュレートフィル
タ２２の温度範囲は図１５に示されるカリウムＫを用い
た場合よりも狭くなる。
【００６４】ところで前述したように排気ガス中の微粒
子をパティキュレートフィルタ２２上において堆積する
ことなく酸化除去せしめるためには排出微粒子量Ｍを酸
化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくする必要がある。し
かしながら単に排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量
Ｇより少くしただけではＮＯｘ吸収剤又は活性酸素放出
・ＮＯｘ吸収剤６１によるＮＯｘ吸収作用は行われず、
ＮＯｘ吸収剤又は活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１によ
るＮＯｘの吸収作用を確保するにはパティキュレートフ
ィルタ２２の温度ＴＦをＮＯｘの吸収作用が行われる温
度範囲内に維持する必要がある。この場合、ＮＯｘ吸収
作用が行われるパティキュレートフィルタ２２の温度範
囲はＮＯｘ吸収率が一定値以上、例えば５０パーセント
以上となる温度範囲とする必要があり、従ってＮＯｘ吸
収剤又は活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１としてカリウ
ムＫを用いた場合には図１５からわかるようにパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦをほぼ２５０℃から５
００℃の間に維持する必要がある。
子をパティキュレートフィルタ２２上において堆積する
ことなく酸化除去せしめるためには排出微粒子量Ｍを酸
化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくする必要がある。し
かしながら単に排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量
Ｇより少くしただけではＮＯｘ吸収剤又は活性酸素放出
・ＮＯｘ吸収剤６１によるＮＯｘ吸収作用は行われず、
ＮＯｘ吸収剤又は活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１によ
るＮＯｘの吸収作用を確保するにはパティキュレートフ
ィルタ２２の温度ＴＦをＮＯｘの吸収作用が行われる温
度範囲内に維持する必要がある。この場合、ＮＯｘ吸収
作用が行われるパティキュレートフィルタ２２の温度範
囲はＮＯｘ吸収率が一定値以上、例えば５０パーセント
以上となる温度範囲とする必要があり、従ってＮＯｘ吸
収剤又は活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤６１としてカリウ
ムＫを用いた場合には図１５からわかるようにパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦをほぼ２５０℃から５
００℃の間に維持する必要がある。
【００６５】従って、本発明による実施形態では排気ガ
ス中の微粒子をパティキュレートフィルタ２２上におい
て堆積することなく酸化除去せしめ、かつ排気ガス中の
ＮＯｘを吸収するために、通常は継続的に排出微粒子量
Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるように維
持しかつパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦをパ
ティキュレートフィルタ２２のＮＯｘ吸収率が一定値以
上となる温度範囲内に維持するようにしている。即ち、
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を図１５のハッチングで示す微粒子ＮＯｘ同時
処理領域内に維持するようにしている。
ス中の微粒子をパティキュレートフィルタ２２上におい
て堆積することなく酸化除去せしめ、かつ排気ガス中の
ＮＯｘを吸収するために、通常は継続的に排出微粒子量
Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるように維
持しかつパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦをパ
ティキュレートフィルタ２２のＮＯｘ吸収率が一定値以
上となる温度範囲内に維持するようにしている。即ち、
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を図１５のハッチングで示す微粒子ＮＯｘ同時
処理領域内に維持するようにしている。
【００６６】ところでこの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の温度を微粒子ＮＯｘ同
時処理領域内に維持するようにしておいても排出微粒子
量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度が微粒
子ＮＯｘ同時処理領域外にずれてしまう場合がある。こ
のような場合、本発明による実施形態では排出微粒子量
Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度が微粒子
ＮＯｘ同時処理領域内となるように排出微粒子量Ｍ、酸
化除去可能微粒子量Ｇ又はパティキュレートフィルタ２
２の温度ＴＦの少くとも一つを制御するようにしてい
る。次にこのことについて図１６を参照しつつ説明す
る。
パティキュレートフィルタ２２の温度を微粒子ＮＯｘ同
時処理領域内に維持するようにしておいても排出微粒子
量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度が微粒
子ＮＯｘ同時処理領域外にずれてしまう場合がある。こ
のような場合、本発明による実施形態では排出微粒子量
Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度が微粒子
ＮＯｘ同時処理領域内となるように排出微粒子量Ｍ、酸
化除去可能微粒子量Ｇ又はパティキュレートフィルタ２
２の温度ＴＦの少くとも一つを制御するようにしてい
る。次にこのことについて図１６を参照しつつ説明す
る。
【００６７】まず初めに排出微粒子量Ｍおよびパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦが図１６に示される微
粒子ＮＯｘ同時処理領域外のＡ点になった場合、即ち排
出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くな
り、かつパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが微
粒子ＮＯｘ同時処理領域の下限温度よりも低くなった場
合について説明する。この場合には矢印で示すようにパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるこ
とによって排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯｘ同時処理領域内に戻
される。
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦが図１６に示される微
粒子ＮＯｘ同時処理領域外のＡ点になった場合、即ち排
出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くな
り、かつパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが微
粒子ＮＯｘ同時処理領域の下限温度よりも低くなった場
合について説明する。この場合には矢印で示すようにパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるこ
とによって排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯｘ同時処理領域内に戻
される。
【００６８】次に排出微粒子量Ｍおよびパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦが図１６に示される微粒子Ｎ
Ｏｘ同時処理領域外のＢ点になった場合、即ち排出微粒
子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなり、かつ
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯ
ｘ同時処理領域の温度範囲内にある場合について説明す
る。この場合には矢印で示すように排出微粒子量Ｍを低
下させることによって排出微粒子量Ｍおよびパティキュ
レートフィルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯｘ同時処理
領域内に戻される。
トフィルタ２２の温度ＴＦが図１６に示される微粒子Ｎ
Ｏｘ同時処理領域外のＢ点になった場合、即ち排出微粒
子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなり、かつ
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯ
ｘ同時処理領域の温度範囲内にある場合について説明す
る。この場合には矢印で示すように排出微粒子量Ｍを低
下させることによって排出微粒子量Ｍおよびパティキュ
レートフィルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯｘ同時処理
領域内に戻される。
【００６９】次に排出微粒子量Ｍおよびパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦが図１６に示される微粒子Ｎ
Ｏｘ同時処理領域外のＣ点になった場合、即ち排出微粒
子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなり、かつ
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯ
ｘ同時処理領域の上限温度よりも高くなった場合につい
て説明する。この場合には矢印で示すように排出微粒子
量Ｍを低下させかつパティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦを低下させることによって排出微粒子量Ｍおよび
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯ
ｘ同時処理領域内に戻される。
トフィルタ２２の温度ＴＦが図１６に示される微粒子Ｎ
Ｏｘ同時処理領域外のＣ点になった場合、即ち排出微粒
子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなり、かつ
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯ
ｘ同時処理領域の上限温度よりも高くなった場合につい
て説明する。この場合には矢印で示すように排出微粒子
量Ｍを低下させかつパティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦを低下させることによって排出微粒子量Ｍおよび
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが微粒子ＮＯ
ｘ同時処理領域内に戻される。
【００７０】この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の温度が微粒子ＮＯｘ同時処理領
域外となったときには排出微粒子量Ｍを低下させるか、
又はパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇或
いは低下させることによって排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度が微粒子ＮＯｘ同時処
理領域内に戻される。なお、別の方法として、酸化除去
可能微粒子量Ｇを増大させることによっても排出微粒子
量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度を微粒
子ＮＯｘ同時処理領域内に戻すことができる。そこで次
に排出微粒子量Ｍを低下させる方法、パティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦを上昇或いは下降させる方法、
および酸化除去可能微粒子量Ｇを増大させる方法につい
て説明する。
ュレートフィルタ２２の温度が微粒子ＮＯｘ同時処理領
域外となったときには排出微粒子量Ｍを低下させるか、
又はパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇或
いは低下させることによって排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度が微粒子ＮＯｘ同時処
理領域内に戻される。なお、別の方法として、酸化除去
可能微粒子量Ｇを増大させることによっても排出微粒子
量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度を微粒
子ＮＯｘ同時処理領域内に戻すことができる。そこで次
に排出微粒子量Ｍを低下させる方法、パティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦを上昇或いは下降させる方法、
および酸化除去可能微粒子量Ｇを増大させる方法につい
て説明する。
【００７１】パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
を上昇させるのに有効な方法の一つは燃料噴射時期を圧
縮上死点以後まで遅角させる方法である。即ち、通常主
燃料Ｑm は図１７において（Ｉ）に示されるように圧縮
上死点付近で噴射される。この場合、図１７の（II）に
示されるように主燃料Ｑm の噴射時期が遅角されると後
燃え期間が長くなり、斯くして排気ガス温が上昇する。
排気ガス温が高くなるとそれに伴ってパティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦが上昇する。この場合、燃料噴
射時期の遅角量を少なくすればパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦを低下させることができる。また、パ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるた
めに図１７の（III)に示されるように主燃料Ｑm に加
え、吸気上死点付近において補助燃料Ｑv を噴射するこ
ともできる。このように補助燃料Ｑ v を追加的に噴射す
ると補助燃料Ｑv 分だけ燃焼せしめられる燃料が増える
ために排気ガス温が上昇し、斯くしてパティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦが上昇する。
を上昇させるのに有効な方法の一つは燃料噴射時期を圧
縮上死点以後まで遅角させる方法である。即ち、通常主
燃料Ｑm は図１７において（Ｉ）に示されるように圧縮
上死点付近で噴射される。この場合、図１７の（II）に
示されるように主燃料Ｑm の噴射時期が遅角されると後
燃え期間が長くなり、斯くして排気ガス温が上昇する。
排気ガス温が高くなるとそれに伴ってパティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦが上昇する。この場合、燃料噴
射時期の遅角量を少なくすればパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦを低下させることができる。また、パ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるた
めに図１７の（III)に示されるように主燃料Ｑm に加
え、吸気上死点付近において補助燃料Ｑv を噴射するこ
ともできる。このように補助燃料Ｑ v を追加的に噴射す
ると補助燃料Ｑv 分だけ燃焼せしめられる燃料が増える
ために排気ガス温が上昇し、斯くしてパティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦが上昇する。
【００７２】一方、このように吸気上死点付近において
補助燃料Ｑv を噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によって
この補助燃料Ｑv からアルデヒド、ケトン、パーオキサ
イド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中
間生成物によって主燃料Ｑmの反応が加速される。従っ
てこの場合には図１７の（III)に示されるように主燃料
Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることな
く良好な燃焼が得られる。即ち、このように主燃料Ｑm
の噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス
温はかなり高くなり、斯くしてパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦをすみやかに上昇させることができ
る。この場合、補助燃料Ｑv の噴射を停止するか或いは
補助燃料Ｑv の噴射量を減少させて主燃料Ｑm の噴射時
期の遅角量を少なくすればパティキュレートフィルタ２
２の温度ＴＦを低下させることができる。
補助燃料Ｑv を噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によって
この補助燃料Ｑv からアルデヒド、ケトン、パーオキサ
イド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中
間生成物によって主燃料Ｑmの反応が加速される。従っ
てこの場合には図１７の（III)に示されるように主燃料
Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることな
く良好な燃焼が得られる。即ち、このように主燃料Ｑm
の噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス
温はかなり高くなり、斯くしてパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦをすみやかに上昇させることができ
る。この場合、補助燃料Ｑv の噴射を停止するか或いは
補助燃料Ｑv の噴射量を減少させて主燃料Ｑm の噴射時
期の遅角量を少なくすればパティキュレートフィルタ２
２の温度ＴＦを低下させることができる。
【００７３】また、パティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦを上昇させるために図１７の（IV）に示されるよ
うに主燃料Ｑm に加え、膨張行程中又は排気行程中に補
助燃料Ｑp を噴射することもできる。即ち、この場合、
大部分の補助燃料Ｑp は燃焼することなく未燃ＨＣの形
で排気通路内に排出される。この未燃ＨＣはパティキュ
レートフィルタ２２上において過剰酸素により酸化さ
れ、このとき発生する酸化反応熱によってパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが上昇せしめられる。この
場合、補助燃料Ｑp の噴射量を減少させればパティキュ
レートフィルタ２２の温度ＴＦを低下させることができ
る。
度ＴＦを上昇させるために図１７の（IV）に示されるよ
うに主燃料Ｑm に加え、膨張行程中又は排気行程中に補
助燃料Ｑp を噴射することもできる。即ち、この場合、
大部分の補助燃料Ｑp は燃焼することなく未燃ＨＣの形
で排気通路内に排出される。この未燃ＨＣはパティキュ
レートフィルタ２２上において過剰酸素により酸化さ
れ、このとき発生する酸化反応熱によってパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが上昇せしめられる。この
場合、補助燃料Ｑp の噴射量を減少させればパティキュ
レートフィルタ２２の温度ＴＦを低下させることができ
る。
【００７４】次に排出微粒子量Ｍおよびパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦを制御するために低温燃焼を
用いる方法について説明する。図１に示される内燃機関
ではＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空
気量））を増大していくとスモークの発生量が次第に増
大してピークに達し、更にＥＧＲ率を高めていくと今度
はスモークの発生量が急激に低下する。このことについ
てＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とスモ
ークとの関係を示す図１８を参照しつつ説明する。な
お、図１８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。
トフィルタ２２の温度ＴＦを制御するために低温燃焼を
用いる方法について説明する。図１に示される内燃機関
ではＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空
気量））を増大していくとスモークの発生量が次第に増
大してピークに達し、更にＥＧＲ率を高めていくと今度
はスモークの発生量が急激に低下する。このことについ
てＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とスモ
ークとの関係を示す図１８を参照しつつ説明する。な
お、図１８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。
【００７５】図１８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スモーク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
すればスモークがほとんど発生しなくなる。一方、図１
８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
ろでスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥ
ＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすればスモークがほ
とんど発生しなくなる。また、図１８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スモークの発生量が
ピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセ
ント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。
このようにＥＧＲガス率を５５パーセント以上にすると
スモークが発生しなくなるのは、ＥＧＲガスの吸熱作用
によって燃焼時における燃料および周囲のガス温がさほ
ど高くならず、即ち低温燃焼が行われ、その結果炭化水
素が煤まで成長しないからである。
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スモーク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
すればスモークがほとんど発生しなくなる。一方、図１
８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
ろでスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥ
ＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすればスモークがほ
とんど発生しなくなる。また、図１８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スモークの発生量が
ピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセ
ント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。
このようにＥＧＲガス率を５５パーセント以上にすると
スモークが発生しなくなるのは、ＥＧＲガスの吸熱作用
によって燃焼時における燃料および周囲のガス温がさほ
ど高くならず、即ち低温燃焼が行われ、その結果炭化水
素が煤まで成長しないからである。
【００７６】この低温燃焼は、空燃比にかかわらずにス
モークの発生を抑制しつつＮＯｘの発生量を低減するこ
とができるという特徴を有する。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
してスモークが発生することがない。また、このときＮ
Ｏｘ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低温燃焼下
では燃焼温度が低い温度に抑制されているためにスモー
クは全く発生せず、ＮＯｘも極めて少量しか発生しな
い。
モークの発生を抑制しつつＮＯｘの発生量を低減するこ
とができるという特徴を有する。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
してスモークが発生することがない。また、このときＮ
Ｏｘ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低温燃焼下
では燃焼温度が低い温度に抑制されているためにスモー
クは全く発生せず、ＮＯｘも極めて少量しか発生しな
い。
【００７７】一方、この低温燃焼を行うと燃料およびそ
の周囲のガス温は低くなるが排気ガス温は上昇する。こ
のことについて図１９（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明
する。図１９（Ａ）の実線は低温燃焼が行われたときの
燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示
しており、図１９（Ａ）の破線は通常の燃焼が行われた
ときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関
係を示している。また、図１９（Ｂ）の実線は低温燃焼
が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Ｔｆとク
ランク角との関係を示しており、図１９（Ｂ）の破線は
通常の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス
温Ｔｆとクランク角との関係を示している。
の周囲のガス温は低くなるが排気ガス温は上昇する。こ
のことについて図１９（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明
する。図１９（Ａ）の実線は低温燃焼が行われたときの
燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示
しており、図１９（Ａ）の破線は通常の燃焼が行われた
ときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関
係を示している。また、図１９（Ｂ）の実線は低温燃焼
が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Ｔｆとク
ランク角との関係を示しており、図１９（Ｂ）の破線は
通常の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス
温Ｔｆとクランク角との関係を示している。
【００７８】低温燃焼が行われているときには通常の燃
焼が行われているときに比べてＥＧＲガス量が多く、従
って図１９（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、即
ち圧縮工程中は実線で示す低温燃焼時における平均ガス
温Ｔｇのほうが破線で示す通常の燃焼時における平均ガ
ス温Ｔｇよりも高くなっている。なお、このとき図１９
（Ｂ）に示されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔ
ｆは平均ガス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。次い
で圧縮上死点付近において燃焼が開始されるがこの場
合、低温燃焼が行われているときには図１９（Ｂ）の実
線で示されるようにＥＧＲガスの吸熱作用により燃料お
よびその周囲のガス温Ｔｆはさほど高くならない。これ
に対して通常の燃焼が行われている場合には燃料周りに
多量の酸素が存在するために図１９（Ｂ）の破線で示さ
れるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは極めて高
くなる。このように通常の燃焼が行われた場合には燃料
およびその周囲のガス温Ｔｆは低温燃焼が行われている
場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以外
のガスの温度は低温燃焼が行われている場合に比べて通
常の燃焼が行われている場合の方が低くなっており、従
って図１９（Ａ）に示されるように圧縮上死点付近にお
ける燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇは低温燃焼が行われて
いる場合の方が通常の燃焼が行われている場合に比べて
高くなる。その結果、図１９（Ａ）に示されるように燃
焼が完了した後の燃焼室５内の既燃ガス温は低温燃焼が
行われた場合の方が通常の燃焼が行われた場合に比べて
高くなり、斯くして低温燃焼を行うと排気ガス温が高く
なる。
焼が行われているときに比べてＥＧＲガス量が多く、従
って図１９（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、即
ち圧縮工程中は実線で示す低温燃焼時における平均ガス
温Ｔｇのほうが破線で示す通常の燃焼時における平均ガ
ス温Ｔｇよりも高くなっている。なお、このとき図１９
（Ｂ）に示されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔ
ｆは平均ガス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。次い
で圧縮上死点付近において燃焼が開始されるがこの場
合、低温燃焼が行われているときには図１９（Ｂ）の実
線で示されるようにＥＧＲガスの吸熱作用により燃料お
よびその周囲のガス温Ｔｆはさほど高くならない。これ
に対して通常の燃焼が行われている場合には燃料周りに
多量の酸素が存在するために図１９（Ｂ）の破線で示さ
れるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは極めて高
くなる。このように通常の燃焼が行われた場合には燃料
およびその周囲のガス温Ｔｆは低温燃焼が行われている
場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以外
のガスの温度は低温燃焼が行われている場合に比べて通
常の燃焼が行われている場合の方が低くなっており、従
って図１９（Ａ）に示されるように圧縮上死点付近にお
ける燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇは低温燃焼が行われて
いる場合の方が通常の燃焼が行われている場合に比べて
高くなる。その結果、図１９（Ａ）に示されるように燃
焼が完了した後の燃焼室５内の既燃ガス温は低温燃焼が
行われた場合の方が通常の燃焼が行われた場合に比べて
高くなり、斯くして低温燃焼を行うと排気ガス温が高く
なる。
【００７９】このように低温燃焼が行われるとスモーク
の発生量、即ち排出微粒子量Ｍが少なくなり、排気ガス
温が上昇する。従って機関運転中に通常の燃焼から低温
燃焼に切換えると排出微粒子量Ｍを減少させ、パティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させることがで
きる。これに対し、低温燃焼から通常の燃焼に切換える
とパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦは低下す
る。ただし、このとき排出微粒子量Ｍは増大する。いず
れにしても通常の燃焼と低温燃焼とを切換えることによ
って排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２
２の温度を制御することができる。
の発生量、即ち排出微粒子量Ｍが少なくなり、排気ガス
温が上昇する。従って機関運転中に通常の燃焼から低温
燃焼に切換えると排出微粒子量Ｍを減少させ、パティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させることがで
きる。これに対し、低温燃焼から通常の燃焼に切換える
とパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦは低下す
る。ただし、このとき排出微粒子量Ｍは増大する。いず
れにしても通常の燃焼と低温燃焼とを切換えることによ
って排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２
２の温度を制御することができる。
【００８０】ところで機関の要求トルクＴＱが高くなる
と、即ち燃料噴射量が多くなると燃焼時における燃料お
よび周囲のガス温が高くなるために低温燃焼を行うのが
困難となる。即ち、低温燃焼を行い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。
図２０において領域Ｉ’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５の不活性ガス量が多い第１の
燃焼、即ち低温燃焼を行わせることのできる運転領域を
示しており、領域II’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ない第２の
燃焼、即ち通常の燃焼しか行わせることのできない運転
領域を示している。図２１は運転領域Ｉ’において低温
燃焼を行う場合の目標空燃比Ａ／Ｆを示しており、図２
２は運転領域Ｉ’において低温燃焼を行う場合の要求ト
ルクＴＱに応じたスロットル弁１７の開度、ＥＧＲ制御
弁２５の開度、ＥＧＲ率、空燃比、噴射開始時期θＳ、
噴射完了時期θＥ、噴射量を示している。なお、図２２
には運転領域II’において行われる通常の燃焼時におけ
るスロットル弁１７の開度等も合わせて示している。図
２１および図２２から運転領域Ｉ’において低温燃焼が
行われているときにはＥＧＲ率が５５パーセント以上と
され、空燃比Ａ／Ｆが１５．５から１８程度のリーン空
燃比とされることがわかる。なお、前述したように運転
領域Ｉ’において低温燃焼が行われているときには空燃
比をリッチにしてもスモークはほとんど発生しない。
と、即ち燃料噴射量が多くなると燃焼時における燃料お
よび周囲のガス温が高くなるために低温燃焼を行うのが
困難となる。即ち、低温燃焼を行い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。
図２０において領域Ｉ’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５の不活性ガス量が多い第１の
燃焼、即ち低温燃焼を行わせることのできる運転領域を
示しており、領域II’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ない第２の
燃焼、即ち通常の燃焼しか行わせることのできない運転
領域を示している。図２１は運転領域Ｉ’において低温
燃焼を行う場合の目標空燃比Ａ／Ｆを示しており、図２
２は運転領域Ｉ’において低温燃焼を行う場合の要求ト
ルクＴＱに応じたスロットル弁１７の開度、ＥＧＲ制御
弁２５の開度、ＥＧＲ率、空燃比、噴射開始時期θＳ、
噴射完了時期θＥ、噴射量を示している。なお、図２２
には運転領域II’において行われる通常の燃焼時におけ
るスロットル弁１７の開度等も合わせて示している。図
２１および図２２から運転領域Ｉ’において低温燃焼が
行われているときにはＥＧＲ率が５５パーセント以上と
され、空燃比Ａ／Ｆが１５．５から１８程度のリーン空
燃比とされることがわかる。なお、前述したように運転
領域Ｉ’において低温燃焼が行われているときには空燃
比をリッチにしてもスモークはほとんど発生しない。
【００８１】次にパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦを上昇させるための更に別の方法について説明す
る。図２３はこの方法を実行するのに適した内燃機関を
示している。図２３を参照するとこの内燃機関では炭化
水素供給装置７０、１７０、２７０がそれぞれ排気管２
０、第一通路７１、第二通路７２内に配置されており、
必要に応じてこの炭化水素供給装置７０、１７０、２７
０から炭化水素が供給される。炭化水素が供給されると
この炭化水素はパティキュレートフィルタ２２上におい
て過剰酸素により酸化せしめられ、このときの酸化反応
熱によってパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
上昇せしめられる。この場合、炭化水素の供給量を減少
させることによってパティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦを低下させることができる。なお、この炭化水素
供給装置７０はパティキュレートフィルタ２２と排気ポ
ート１０との間であればどこに配置してもよい。図２３
において８３、１８３は空燃比センサである。
ＴＦを上昇させるための更に別の方法について説明す
る。図２３はこの方法を実行するのに適した内燃機関を
示している。図２３を参照するとこの内燃機関では炭化
水素供給装置７０、１７０、２７０がそれぞれ排気管２
０、第一通路７１、第二通路７２内に配置されており、
必要に応じてこの炭化水素供給装置７０、１７０、２７
０から炭化水素が供給される。炭化水素が供給されると
この炭化水素はパティキュレートフィルタ２２上におい
て過剰酸素により酸化せしめられ、このときの酸化反応
熱によってパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
上昇せしめられる。この場合、炭化水素の供給量を減少
させることによってパティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦを低下させることができる。なお、この炭化水素
供給装置７０はパティキュレートフィルタ２２と排気ポ
ート１０との間であればどこに配置してもよい。図２３
において８３、１８３は空燃比センサである。
【００８２】次にパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦを上昇させるための更に別の方法について説明す
る。図２４はこの方法を実行するのに適した内燃機関を
示している。図２４を参照するとこの内燃機関ではパテ
ィキュレートフィルタ２２下流の排気管２０内にアクチ
ュエータ７５により駆動される排気制御弁７６が配置さ
れている。この方法ではパティキュレートフィルタ２２
の温度ＴＦを上昇すべきときに排気制御弁７６がほぼ全
閉とされ、排気制御弁７６をほぼ全閉にすることによる
機関出力トルクの低下を阻止するために主燃料Ｑm の噴
射量が増大せしめられる。排気制御弁７６をほぼ全閉に
すると排気制御弁７６上流の排気通路内の圧力、即ち背
圧が上昇する。背圧が上昇すると燃焼室５内から排気ガ
スが排気ポート１０内に排出されるときに排気ガスの圧
力がさほど低下せず、従って温度もさほど低下しなくな
る。しかもこのとき主燃料Ｑm の噴射量が増大せしめら
れているので燃焼室５内の既燃ガス温が高くなってお
り、従って排気ポート１０内に排出された排気ガスの温
度はかなり高くなる。その結果、パティキュレートフィ
ルタ２２の温度が急速に上昇せしめられる。この場合、
排気制御弁７３の開度を増大し、主燃料Ｑm の噴射量を
減少させることによってパティキュレートフィルタ２２
の温度を低下させることができる。
ＴＦを上昇させるための更に別の方法について説明す
る。図２４はこの方法を実行するのに適した内燃機関を
示している。図２４を参照するとこの内燃機関ではパテ
ィキュレートフィルタ２２下流の排気管２０内にアクチ
ュエータ７５により駆動される排気制御弁７６が配置さ
れている。この方法ではパティキュレートフィルタ２２
の温度ＴＦを上昇すべきときに排気制御弁７６がほぼ全
閉とされ、排気制御弁７６をほぼ全閉にすることによる
機関出力トルクの低下を阻止するために主燃料Ｑm の噴
射量が増大せしめられる。排気制御弁７６をほぼ全閉に
すると排気制御弁７６上流の排気通路内の圧力、即ち背
圧が上昇する。背圧が上昇すると燃焼室５内から排気ガ
スが排気ポート１０内に排出されるときに排気ガスの圧
力がさほど低下せず、従って温度もさほど低下しなくな
る。しかもこのとき主燃料Ｑm の噴射量が増大せしめら
れているので燃焼室５内の既燃ガス温が高くなってお
り、従って排気ポート１０内に排出された排気ガスの温
度はかなり高くなる。その結果、パティキュレートフィ
ルタ２２の温度が急速に上昇せしめられる。この場合、
排気制御弁７３の開度を増大し、主燃料Ｑm の噴射量を
減少させることによってパティキュレートフィルタ２２
の温度を低下させることができる。
【００８３】次にパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦを上昇させるための更に別の方法について説明す
る。図２５はこの方法を実行するのに適した内燃機関を
示している。図２５を参照するとこの内燃機関では排気
タービン２１を迂回する排気バイパス通路７７内にアク
チュエータ７８により制御されるウェストゲートバルブ
７９が配置されている。このアクチュエータ７８は通常
サージタンク１２内の圧力、即ち過給圧に応動して過給
圧が一定圧以上にならないようにウェストゲートバルブ
７９の開度を制御している。この方法ではパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇すべきときにウェス
トゲートバルブ７９が全開せしめられる。排気ガスは排
気タービン２１を通過すると温度低下するがウェストゲ
ートバルブ７９を全開にすると大部分の排気ガスは排気
バイパス通路７７内を流れるために温度低下しなくな
る。斯くしてパティキュレートフィルタ２２の温度が上
昇することになる。この場合、ウェストゲートバルブ７
９の開度を小さくすることによってパティキュレートフ
ィルタ２２の温度ＴＦを低下させることができる。
ＴＦを上昇させるための更に別の方法について説明す
る。図２５はこの方法を実行するのに適した内燃機関を
示している。図２５を参照するとこの内燃機関では排気
タービン２１を迂回する排気バイパス通路７７内にアク
チュエータ７８により制御されるウェストゲートバルブ
７９が配置されている。このアクチュエータ７８は通常
サージタンク１２内の圧力、即ち過給圧に応動して過給
圧が一定圧以上にならないようにウェストゲートバルブ
７９の開度を制御している。この方法ではパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇すべきときにウェス
トゲートバルブ７９が全開せしめられる。排気ガスは排
気タービン２１を通過すると温度低下するがウェストゲ
ートバルブ７９を全開にすると大部分の排気ガスは排気
バイパス通路７７内を流れるために温度低下しなくな
る。斯くしてパティキュレートフィルタ２２の温度が上
昇することになる。この場合、ウェストゲートバルブ７
９の開度を小さくすることによってパティキュレートフ
ィルタ２２の温度ＴＦを低下させることができる。
【００８４】上述した実施形態では、例えば図１５及び
図１６に示すようにＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温
度範囲である２５０℃から５００℃よりも排気ガスの温
度が低く、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲で
ある２５０℃から５００℃よりもパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦが低くなる可能性があるとき、図９
（Ｃ）に示すように排気ガスがパティキュレートフィル
タ２２をバイパスされることにより、ＮＯｘ吸収率が５
０％以上となる温度範囲内である２５０℃から５００℃
の間にパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが維持
される。また、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範
囲である２５０℃から５００℃よりも排気ガスの温度が
高く、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲である
２５０℃から５００℃よりもパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦが高くなる可能性があるとき、同様に図
９（Ｃ）に示すように排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ２２をバイパスされることにより、ＮＯｘ吸収率が
５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から５００
℃の間にパティキュレートフィルタの温度が維持され
る。このような場合には例えば内燃機関の急加速運転時
等が含まれ、急加速運転時か否かは例えばアクセル開度
の変化度合い、角速度、エンジン回転数、トルク、排気
温、吸入空気量等に基づいて判断することができる。一
方、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃の間に排気ガスの温度があり、Ｎ
Ｏｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲である２５０℃
から５００℃の間からパティキュレートフィルタの温度
が外れてしまう可能性がないとき、排気切換バルブ７３
が図９（Ａ）又は図９（Ｂ）に示す位置に維持され、排
気ガスがパティキュレートフィルタ２２をバイパスされ
ないことにより、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度
範囲内である２５０℃から５００℃の間にパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが維持される。排気ガスの
温度は実際に測定されてもよく、内燃機関の運転条件に
基づいて推定してもよい。また、排気切換バルブ７３の
切換位置を切り換えることと、上述したように内燃機関
の運転条件を変更することとを組み合わせることによ
り、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃の間に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もよい。
図１６に示すようにＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温
度範囲である２５０℃から５００℃よりも排気ガスの温
度が低く、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲で
ある２５０℃から５００℃よりもパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦが低くなる可能性があるとき、図９
（Ｃ）に示すように排気ガスがパティキュレートフィル
タ２２をバイパスされることにより、ＮＯｘ吸収率が５
０％以上となる温度範囲内である２５０℃から５００℃
の間にパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが維持
される。また、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範
囲である２５０℃から５００℃よりも排気ガスの温度が
高く、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲である
２５０℃から５００℃よりもパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦが高くなる可能性があるとき、同様に図
９（Ｃ）に示すように排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ２２をバイパスされることにより、ＮＯｘ吸収率が
５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から５００
℃の間にパティキュレートフィルタの温度が維持され
る。このような場合には例えば内燃機関の急加速運転時
等が含まれ、急加速運転時か否かは例えばアクセル開度
の変化度合い、角速度、エンジン回転数、トルク、排気
温、吸入空気量等に基づいて判断することができる。一
方、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃の間に排気ガスの温度があり、Ｎ
Ｏｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲である２５０℃
から５００℃の間からパティキュレートフィルタの温度
が外れてしまう可能性がないとき、排気切換バルブ７３
が図９（Ａ）又は図９（Ｂ）に示す位置に維持され、排
気ガスがパティキュレートフィルタ２２をバイパスされ
ないことにより、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度
範囲内である２５０℃から５００℃の間にパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが維持される。排気ガスの
温度は実際に測定されてもよく、内燃機関の運転条件に
基づいて推定してもよい。また、排気切換バルブ７３の
切換位置を切り換えることと、上述したように内燃機関
の運転条件を変更することとを組み合わせることによ
り、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃の間に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もよい。
【００８５】また、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温
度範囲である２５０℃から５００℃よりも排気ガスの温
度が低くＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲であ
る２５０℃から５００℃よりもパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦが低いとき、上述したように内燃機関
の運転条件を変更することにより排気ガスの温度を上昇
させ、排気切換バルブ７３を順流位置（図９（Ａ））又
は逆流位置（図９（Ｂ））に配置して昇温した排気ガス
をパティキュレートフィルタ２２内に流入させ、次い
で、排気切換バルブ７３をバイパス位置（図９（Ｃ））
に配置し、昇温した排気ガスをパティキュレートフィル
タ２２内に閉じ込め、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる
温度範囲内である２５０℃から５００℃の間までパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させることも
可能である。この場合、温度センサ３９によりパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦの変化を検出すると共
にパティキュレートフィルタ２２内の温度分布を推定
し、それに基づいて、パティキュレートフィルタ２２に
排気ガスを流す方向及び炭化水素を供給するための炭化
水素供給装置１７０、２７０を選択することも可能であ
る。
度範囲である２５０℃から５００℃よりも排気ガスの温
度が低くＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲であ
る２５０℃から５００℃よりもパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦが低いとき、上述したように内燃機関
の運転条件を変更することにより排気ガスの温度を上昇
させ、排気切換バルブ７３を順流位置（図９（Ａ））又
は逆流位置（図９（Ｂ））に配置して昇温した排気ガス
をパティキュレートフィルタ２２内に流入させ、次い
で、排気切換バルブ７３をバイパス位置（図９（Ｃ））
に配置し、昇温した排気ガスをパティキュレートフィル
タ２２内に閉じ込め、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる
温度範囲内である２５０℃から５００℃の間までパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させることも
可能である。この場合、温度センサ３９によりパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦの変化を検出すると共
にパティキュレートフィルタ２２内の温度分布を推定
し、それに基づいて、パティキュレートフィルタ２２に
排気ガスを流す方向及び炭化水素を供給するための炭化
水素供給装置１７０、２７０を選択することも可能であ
る。
【００８６】他の実施形態では、第二通路７２（図１）
に冷却フィン等の冷却装置（図示せず）が設けられてい
る。ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃の間に排気ガスの温度があり、Ｎ
Ｏｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲である２５０℃
から５００℃の間からパティキュレートフィルタ２２の
温度ＴＦが外れてしまう可能性がないとき、排気ガスが
冷却装置のない第一通路７１を通されることによってパ
ティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの温度
が、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃の間にそのまま維持されることに
より、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内であ
る２５０℃から５００℃の間にパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦが維持される。一方、ＮＯｘ吸収率が
５０％以上となる温度範囲である２５０℃から５００℃
よりも排気ガスの温度が高く、ＮＯｘ吸収率が５０％以
上となる温度範囲である２５０℃から５００℃よりもパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが高くなる可能
性があるとき、排気ガスが冷却装置のある第二通路７２
を通されることによってパティキュレートフィルタ２２
に流入する排気ガスの温度が、ＮＯｘ吸収率が５０％以
上となる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間の
温度にされることにより、ＮＯｘ吸収率が５０％以上と
なる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間にパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが維持される。
に冷却フィン等の冷却装置（図示せず）が設けられてい
る。ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃の間に排気ガスの温度があり、Ｎ
Ｏｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲である２５０℃
から５００℃の間からパティキュレートフィルタ２２の
温度ＴＦが外れてしまう可能性がないとき、排気ガスが
冷却装置のない第一通路７１を通されることによってパ
ティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの温度
が、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃の間にそのまま維持されることに
より、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内であ
る２５０℃から５００℃の間にパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦが維持される。一方、ＮＯｘ吸収率が
５０％以上となる温度範囲である２５０℃から５００℃
よりも排気ガスの温度が高く、ＮＯｘ吸収率が５０％以
上となる温度範囲である２５０℃から５００℃よりもパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが高くなる可能
性があるとき、排気ガスが冷却装置のある第二通路７２
を通されることによってパティキュレートフィルタ２２
に流入する排気ガスの温度が、ＮＯｘ吸収率が５０％以
上となる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間の
温度にされることにより、ＮＯｘ吸収率が５０％以上と
なる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間にパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが維持される。
【００８７】図２６は本発明の内燃機関の排気浄化装置
の他の実施形態の図１と同様の概略構成図である。図２
６において１２３はケーシングを示している。上述した
実施形態のように第二通路７２に冷却装置を設ける代わ
りに、本実施形態では、第二通路１７２の排気ガス流路
長さが第一通路１７１の排気ガス流路長さよりも長くな
っている。本実施形態では、ＮＯｘ吸収率が５０％以上
となる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間に排
気ガスの温度があり、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる
温度範囲である２５０℃から５００℃の間からパティキ
ュレートフィルタ１２２の温度ＴＦが外れてしまう可能
性がないとき、排気ガスが排気ガス流路長さの短い第一
通路１７１を通されることによってパティキュレートフ
ィルタ１２２に流入する排気ガスの温度が、ＮＯｘ吸収
率が５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から５
００℃の間にそのまま維持されることにより、ＮＯｘ吸
収率が５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から
５００℃の間にパティキュレートフィルタ１２２の温度
ＴＦが維持される。一方、ＮＯｘ吸収率が５０％以上と
なる温度範囲である２５０℃から５００℃よりも排気ガ
スの温度が高く、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度
範囲である２５０℃から５００℃よりもパティキュレー
トフィルタ１２２の温度ＴＦが高くなる可能性があると
き、排気ガスが排気ガス流路長さの長い第二通路１７２
を通されることによってパティキュレートフィルタ１２
２に流入する排気ガスの温度が、ＮＯｘ吸収率が５０％
以上となる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間
の温度にされることにより、ＮＯｘ吸収率が５０％以上
となる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間にパ
ティキュレートフィルタ１２２の温度ＴＦが維持され
る。
の他の実施形態の図１と同様の概略構成図である。図２
６において１２３はケーシングを示している。上述した
実施形態のように第二通路７２に冷却装置を設ける代わ
りに、本実施形態では、第二通路１７２の排気ガス流路
長さが第一通路１７１の排気ガス流路長さよりも長くな
っている。本実施形態では、ＮＯｘ吸収率が５０％以上
となる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間に排
気ガスの温度があり、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる
温度範囲である２５０℃から５００℃の間からパティキ
ュレートフィルタ１２２の温度ＴＦが外れてしまう可能
性がないとき、排気ガスが排気ガス流路長さの短い第一
通路１７１を通されることによってパティキュレートフ
ィルタ１２２に流入する排気ガスの温度が、ＮＯｘ吸収
率が５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から５
００℃の間にそのまま維持されることにより、ＮＯｘ吸
収率が５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から
５００℃の間にパティキュレートフィルタ１２２の温度
ＴＦが維持される。一方、ＮＯｘ吸収率が５０％以上と
なる温度範囲である２５０℃から５００℃よりも排気ガ
スの温度が高く、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度
範囲である２５０℃から５００℃よりもパティキュレー
トフィルタ１２２の温度ＴＦが高くなる可能性があると
き、排気ガスが排気ガス流路長さの長い第二通路１７２
を通されることによってパティキュレートフィルタ１２
２に流入する排気ガスの温度が、ＮＯｘ吸収率が５０％
以上となる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間
の温度にされることにより、ＮＯｘ吸収率が５０％以上
となる温度範囲内である２５０℃から５００℃の間にパ
ティキュレートフィルタ１２２の温度ＴＦが維持され
る。
【００８８】また上述した実施形態では、ＮＯｘ吸収率
が５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から５０
０℃の間にパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
あり、燃料カット時の排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ２２内に流入するとＮＯｘ吸収率が５０％以上とな
る温度範囲である２５０℃から５００℃よりもパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦが低くなってしまう可
能性があるとき、排気切換バルブ７３がバイパス位置
（図９（Ｃ））に配置されて排気ガスがパティキュレー
トフィルタ２２をバイパスされることにより、ＮＯｘ吸
収率が５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から
５００℃の間にパティキュレートフィルタ２２の温度Ｔ
Ｆが維持される。このときは燃料カット状態であるた
め、パティキュレートフィルタ２２をバイパスさせても
ＮＯｘが車外に排出されることはない。また、ＮＯｘ吸
収率が５０％以上となる温度範囲である２５０℃から５
００℃よりもパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
が高く、パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを低
下させる必要があるとき、排気切換バルブ７３が順流位
置（図９（Ａ））又は逆流位置（図９（Ｂ））に配置さ
れ排気ガスがパティキュレートフィルタ２２をバイパス
されず、燃料カット時の比較的温度の低い排気ガスがパ
ティキュレートフィルタ２２内に流入せしめられること
により、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内で
ある２５０℃から５００℃の間にパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦが入れられる。このように排気ガス
をバイパスさせるのが禁止される場合、つまり、燃料カ
ット時であってパティキュレートフィルタ２２の温度Ｔ
ＦがＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃よりも高い場合には、ＮＯｘ吸収
率が５０％以上となる温度範囲である２５０℃から５０
０℃よりもパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
実際に高くなっている場合のみならず、上述したように
排気ガスをバイパスさせることにより、ＮＯｘ吸収率が
５０％以上となる温度範囲である２５０℃から５００℃
よりもパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが高く
なってしまうことが予測される場合も含まれる。
が５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から５０
０℃の間にパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
あり、燃料カット時の排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ２２内に流入するとＮＯｘ吸収率が５０％以上とな
る温度範囲である２５０℃から５００℃よりもパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦが低くなってしまう可
能性があるとき、排気切換バルブ７３がバイパス位置
（図９（Ｃ））に配置されて排気ガスがパティキュレー
トフィルタ２２をバイパスされることにより、ＮＯｘ吸
収率が５０％以上となる温度範囲内である２５０℃から
５００℃の間にパティキュレートフィルタ２２の温度Ｔ
Ｆが維持される。このときは燃料カット状態であるた
め、パティキュレートフィルタ２２をバイパスさせても
ＮＯｘが車外に排出されることはない。また、ＮＯｘ吸
収率が５０％以上となる温度範囲である２５０℃から５
００℃よりもパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
が高く、パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを低
下させる必要があるとき、排気切換バルブ７３が順流位
置（図９（Ａ））又は逆流位置（図９（Ｂ））に配置さ
れ排気ガスがパティキュレートフィルタ２２をバイパス
されず、燃料カット時の比較的温度の低い排気ガスがパ
ティキュレートフィルタ２２内に流入せしめられること
により、ＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内で
ある２５０℃から５００℃の間にパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦが入れられる。このように排気ガス
をバイパスさせるのが禁止される場合、つまり、燃料カ
ット時であってパティキュレートフィルタ２２の温度Ｔ
ＦがＮＯｘ吸収率が５０％以上となる温度範囲内である
２５０℃から５００℃よりも高い場合には、ＮＯｘ吸収
率が５０％以上となる温度範囲である２５０℃から５０
０℃よりもパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
実際に高くなっている場合のみならず、上述したように
排気ガスをバイパスさせることにより、ＮＯｘ吸収率が
５０％以上となる温度範囲である２５０℃から５００℃
よりもパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが高く
なってしまうことが予測される場合も含まれる。
【００８９】次に排出微粒子量Ｍを低下させる方法につ
いて説明する。即ち、噴射燃料と空気とが十分に混合す
ればするほど、即ち、噴射燃料周りの空気量が多くなれ
ばなるほど噴射燃料は良好に燃焼せしめられるので微粒
子は発生しなくなる。従って排出微粒子量Ｍを低下させ
るには噴射燃料と空気とがより一層十分に混合するよう
にしてやればよいことになる。ただし、噴射燃料と空気
との混合をよくすると燃焼が活発になるためにＮＯｘの
発生量が増大する。従って排出微粒子量Ｍを低下させる
方法は、別の言い方をするとＮＯｘの発生量を増大させ
る方法と言える。いずれにしても排出微粒子量ＰＭを低
下させる方法も種々の方法があり、従ってこれら方法に
ついて順次説明する。
いて説明する。即ち、噴射燃料と空気とが十分に混合す
ればするほど、即ち、噴射燃料周りの空気量が多くなれ
ばなるほど噴射燃料は良好に燃焼せしめられるので微粒
子は発生しなくなる。従って排出微粒子量Ｍを低下させ
るには噴射燃料と空気とがより一層十分に混合するよう
にしてやればよいことになる。ただし、噴射燃料と空気
との混合をよくすると燃焼が活発になるためにＮＯｘの
発生量が増大する。従って排出微粒子量Ｍを低下させる
方法は、別の言い方をするとＮＯｘの発生量を増大させ
る方法と言える。いずれにしても排出微粒子量ＰＭを低
下させる方法も種々の方法があり、従ってこれら方法に
ついて順次説明する。
【００９０】排出微粒子量ＰＭを低下させる方法として
前述した低温燃焼を用いることもできるがその他の有効
な方法としては燃料噴射を制御する方法が挙げられる。
例えば燃料噴射量を低下させると噴射燃料周りに十分な
空気が存在するようになり、斯くして排出微粒子量Ｍが
低減する。また、噴射時期を進角すると噴射燃料周りに
十分な空気が存在するようになり、斯くして排出微粒子
量Ｍが低減する。また、コモンレール２７内の燃料圧、
即ち噴射圧を高めると噴射燃料が分散するので噴射燃料
と空気との混合が良好となり、斯くして排出微粒子量Ｍ
が低減する。また、主燃料Ｑm の噴射直前の圧縮行程末
期に補助燃料を噴射するようにしている場合、いわゆる
パイロット噴射を行っている場合には補助燃料の燃焼に
より酸素が消費されるために主燃料Ｑm 周りの空気が不
十分となる。従ってこの場合にはパイロット噴射を停止
することによって排出微粒子量Ｍが低減する。即ち、燃
料噴射を制御することによって排出微粒子量Ｍを低減す
るようにした場合には燃料噴射量が低下せしめられる
か、又は燃料噴射時期が進角されるか、又は噴射圧が高
められるか、又はパイロット噴射が停止される。
前述した低温燃焼を用いることもできるがその他の有効
な方法としては燃料噴射を制御する方法が挙げられる。
例えば燃料噴射量を低下させると噴射燃料周りに十分な
空気が存在するようになり、斯くして排出微粒子量Ｍが
低減する。また、噴射時期を進角すると噴射燃料周りに
十分な空気が存在するようになり、斯くして排出微粒子
量Ｍが低減する。また、コモンレール２７内の燃料圧、
即ち噴射圧を高めると噴射燃料が分散するので噴射燃料
と空気との混合が良好となり、斯くして排出微粒子量Ｍ
が低減する。また、主燃料Ｑm の噴射直前の圧縮行程末
期に補助燃料を噴射するようにしている場合、いわゆる
パイロット噴射を行っている場合には補助燃料の燃焼に
より酸素が消費されるために主燃料Ｑm 周りの空気が不
十分となる。従ってこの場合にはパイロット噴射を停止
することによって排出微粒子量Ｍが低減する。即ち、燃
料噴射を制御することによって排出微粒子量Ｍを低減す
るようにした場合には燃料噴射量が低下せしめられる
か、又は燃料噴射時期が進角されるか、又は噴射圧が高
められるか、又はパイロット噴射が停止される。
【００９１】次に排出微粒子量Ｍを低減するための別の
方法について説明する。この方法では排出微粒子量Ｍを
低減すべきときにはＥＧＲ率を低下させるためにＥＧＲ
制御弁２５の開度が低下せしめられる。ＥＧＲ率が低下
すると噴射燃料周りの空気量が増大し、斯くして排出微
粒子量Ｍが減少する。
方法について説明する。この方法では排出微粒子量Ｍを
低減すべきときにはＥＧＲ率を低下させるためにＥＧＲ
制御弁２５の開度が低下せしめられる。ＥＧＲ率が低下
すると噴射燃料周りの空気量が増大し、斯くして排出微
粒子量Ｍが減少する。
【００９２】次に排出微粒子量Ｍを低減するための更に
別の方法について説明する。この方法では排出微粒子量
Ｍを低減すべきときには過給圧を増大するためにウェス
トゲートバルブ７９（図２５）の開度が減少せしめられ
る。過給圧が増大すると噴射燃料周りの空気量が増大
し、斯くして排出微粒子量Ｍが減少する。
別の方法について説明する。この方法では排出微粒子量
Ｍを低減すべきときには過給圧を増大するためにウェス
トゲートバルブ７９（図２５）の開度が減少せしめられ
る。過給圧が増大すると噴射燃料周りの空気量が増大
し、斯くして排出微粒子量Ｍが減少する。
【００９３】次に酸化除去可能微粒子量Ｇを増大するた
めに排気ガス中の酸素濃度を増大させる方法について説
明する。排気ガス中の酸素濃度が増大するとそれだけで
も酸化除去可能微粒子量Ｇが増大するが更に活性酸素放
出剤６１内に取込まれる酸素量が増大するので活性酸素
放出剤６１から放出される活性酸素量が増大し、斯くし
て酸化除去可能微粒子量Ｇが増大する。この方法を実行
するための方法としてはＥＧＲ率を制御する方法が挙げ
られる。即ち、酸化除去可能微粒子量Ｇを増大すべきと
きにはＥＧＲ率が低下するようにＥＧＲ制御弁２５の開
度が減少せしめられる。ＥＧＲ率が低下するということ
は吸入空気中における吸入空気量の割合が増大すること
を意味しており、斯くしてＥＧＲ率が低下すると排気ガ
ス中の酸素濃度が上昇する。その結果、酸化除去可能微
粒子量Ｇが増大する。また、ＥＧＲ率が低下すると前述
したように排出微粒子量Ｍが減少する。従ってＥＧＲ率
が低下すると排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇ
よりも急速に小さくなる。
めに排気ガス中の酸素濃度を増大させる方法について説
明する。排気ガス中の酸素濃度が増大するとそれだけで
も酸化除去可能微粒子量Ｇが増大するが更に活性酸素放
出剤６１内に取込まれる酸素量が増大するので活性酸素
放出剤６１から放出される活性酸素量が増大し、斯くし
て酸化除去可能微粒子量Ｇが増大する。この方法を実行
するための方法としてはＥＧＲ率を制御する方法が挙げ
られる。即ち、酸化除去可能微粒子量Ｇを増大すべきと
きにはＥＧＲ率が低下するようにＥＧＲ制御弁２５の開
度が減少せしめられる。ＥＧＲ率が低下するということ
は吸入空気中における吸入空気量の割合が増大すること
を意味しており、斯くしてＥＧＲ率が低下すると排気ガ
ス中の酸素濃度が上昇する。その結果、酸化除去可能微
粒子量Ｇが増大する。また、ＥＧＲ率が低下すると前述
したように排出微粒子量Ｍが減少する。従ってＥＧＲ率
が低下すると排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇ
よりも急速に小さくなる。
【００９４】次に排気ガス中の酸素濃度を増大させるた
めに２次空気を用いる方法について説明する。図２７に
示す例では排気タービン２１とパティキュレートフィル
タ２２との間の排気管８３が２次空気供給導管８０を介
して吸気ダクト１３に連結され、２次空気供給導管８０
内に供給制御弁８１が配置される。また、図２８に示す
例では２次空気供給導管８０が機関駆動のエアポンプ８
２に連結されている。なお、排気通路内への２次空気の
供給位置はパティキュレートフィルタ２２と排気ポート
１０との間であればどこでもよい。図２２又は図２３に
示す内燃機関においては排気ガス中の酸素濃度を増大す
べきときには供給制御弁８１が開弁せしめられる。この
とき、２次空気供給導管８０から排気管８３に２次空気
が供給され、斯くして排気ガス中の酸素濃度が増大せし
められる。
めに２次空気を用いる方法について説明する。図２７に
示す例では排気タービン２１とパティキュレートフィル
タ２２との間の排気管８３が２次空気供給導管８０を介
して吸気ダクト１３に連結され、２次空気供給導管８０
内に供給制御弁８１が配置される。また、図２８に示す
例では２次空気供給導管８０が機関駆動のエアポンプ８
２に連結されている。なお、排気通路内への２次空気の
供給位置はパティキュレートフィルタ２２と排気ポート
１０との間であればどこでもよい。図２２又は図２３に
示す内燃機関においては排気ガス中の酸素濃度を増大す
べきときには供給制御弁８１が開弁せしめられる。この
とき、２次空気供給導管８０から排気管８３に２次空気
が供給され、斯くして排気ガス中の酸素濃度が増大せし
められる。
【００９５】
【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。更に排気ガス中の
微粒子を酸化除去しつつ排気ガス中のＮＯｘを浄化する
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。更に排気ガス中の
微粒子を酸化除去しつつ排気ガス中のＮＯｘを浄化する
ことができる。
【００９６】請求項２に記載の発明によれば、例えば内
燃機関の運転条件を変更できない場合であっても、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を維持し排気ガス中のＮＯｘを浄化
することができる。
燃機関の運転条件を変更できない場合であっても、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を維持し排気ガス中のＮＯｘを浄化
することができる。
【００９７】請求項３に記載の発明によれば、例えば内
燃機関の運転条件を変更できない場合であっても、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を維持し排気ガス中のＮＯｘを浄化
することができる。
燃機関の運転条件を変更できない場合であっても、ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を維持し排気ガス中のＮＯｘを浄化
することができる。
【００９８】請求項４に記載の発明によれば、燃料カッ
ト時のような内燃機関の運転条件を変更できない場合で
あっても、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内
にパティキュレートフィルタの温度を維持し排気ガス中
のＮＯｘを浄化することができる。
ト時のような内燃機関の運転条件を変更できない場合で
あっても、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内
にパティキュレートフィルタの温度を維持し排気ガス中
のＮＯｘを浄化することができる。
【００９９】請求項５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。また排気ガス中の微粒子を酸化除去しつつ排気
ガス中のＮＯｘを浄化することができる。
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。また排気ガス中の微粒子を酸化除去しつつ排気
ガス中のＮＯｘを浄化することができる。
【０１００】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。
【０１０１】請求項７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
中の微粒子を除去しつつ、排気ガス中のＮＯｘを浄化す
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
中の微粒子を除去しつつ、排気ガス中のＮＯｘを浄化す
ることができる。
【０１０２】請求項８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。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】機関の要求トルクを示す図である。
【図３】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図４】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図５】微粒子の堆積作用を説明するための図である。
【図６】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７】図３（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】酸化除去可能微粒子量を示す図である。
【図１２】酸化除去可能微粒子量Ｇのマップを示す図で
ある。
ある。
【図１３】排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度のマ
ップを示す図である。
ップを示す図である。
【図１４】排出微粒子量を示す図である。
【図１５】微粒子ＮＯｘ同時処理領域を示す図である。
【図１６】微粒子の酸化除去方法を説明するための図で
ある。
ある。
【図１７】噴射制御を説明するための図である。
【図１８】スモークの発生量を示す図である。
【図１９】燃焼室内のガス温等を示す図である。
【図２０】運転領域Ｉ’，II’を示す図である。
【図２１】空燃比Ａ／Ｆを示す図である。
【図２２】スロットル弁開度等の変化を示す図である。
【図２３】内燃機関の別の実施形態を示す全体図であ
る。
る。
【図２４】内燃機関の更に別の実施形態を示す全体図で
ある。
ある。
【図２５】内燃機関の更に別の実施形態を示す全体図で
ある。
ある。
【図２６】内燃機関の更に別の実施形態を示す全体図で
ある。
ある。
【図２７】内燃機関の更に別の実施形態を示す全体図で
ある。
ある。
【図２８】内燃機関の更に別の実施形態を示す全体図で
ある。
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…活性酸素放出・ＮＯｘ吸収剤 ６２…微粒子 ７３…排気切換バルブ
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） Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｌ 3/24 3/28 ３０１Ｃ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ 3/28 ３０１ １０１Ａ １０１Ｂ １０３Ｂ １０３Ｃ (72)発明者 広田 信也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 浅沼 孝充 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 木村 光壱 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中谷 好一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G090 AA03 BA01 CA01 CB24 CB25 DA01 DA10 DA13 DA18 DA20 EA04 EA05 EA06 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB06 AB13 BA04 BA14 BA38 CA13 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DB10 EA01 EA03 EA07 EA18 EA33 EA34 FA05 FB10 GA06 GB01X GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB10X GB17X HA14 HB03 HB05 HB06 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AB05 AB07 BA03X BA14X BA15X BA18Y BA19Y BA30X BA41X BB02 BB14 CC25 CC26 CD05 DA01 DA02 DA03 DA05 DA06 DA08 DA13 EA04 4D058 JA32 JB06 MA15 MA44 NA03 NA10 SA08 TA02 TA06
Claims (8)
- 【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に担持し、前記パティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させるための
排気ガス逆流手段を設け、排気ガスが前記パティキュレ
ートフィルタの一方の側と他方の側とから交互に前記パ
ティキュレートフィルタを通過するようにし、リーンで
ＮＯｘを吸収しストイキ又はリッチでＮＯｘを放出する
ＮＯｘ吸収剤を前記パティキュレートフィルタに担持
し、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパテ
ィキュレートフィルタの温度を通常継続的に維持するよ
うにした内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 排気ガスが前記パティキュレートフィル
タをバイパスするためのバイパス通路を設け、排気ガス
が前記パティキュレートフィルタをバイパスされるか、
あるいは、されないかを選択することにより、前記ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を通常継続的に維持するようにした
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 燃焼室から排出された排気ガスが前記パ
ティキュレートフィルタ内に流入するための機関排気通
路が第一通路と第二通路とを有し、前記第一通路を通過
して前記パティキュレートフィルタ内に流入する排気ガ
スの温度よりも、前記第二通路を通過して前記パティキ
ュレートフィルタ内に流入する排気ガスの温度が低くな
るようにし、前記パティキュレートフィルタ内に流入す
る排気ガスが前記第一通路を通されるか、あるいは、前
記第二通路を通されるかを選択することにより、前記Ｎ
Ｏｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュ
レートフィルタの温度を通常継続的に維持するようにし
た請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】 排気ガスが前記パティキュレートフィル
タをバイパスするためのバイパス通路を設け、燃焼カッ
ト時であってパティキュレートフィルタの温度が前記Ｎ
Ｏｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にあるときに
排気ガスが前記パティキュレートフィルタをバイパスさ
れ、燃焼カット時であってパティキュレートフィルタの
温度が前記ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲よ
りも高いときに排気ガスが前記パティキュレートフィル
タをバイパスされないようにすることにより、前記ＮＯ
ｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内にパティキュレ
ートフィルタの温度を通常継続的に維持するようにした
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 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、リ
ーンでＮＯｘを吸収しストイキ又はリッチでＮＯｘを放
出するＮＯｘ吸収剤を前記パティキュレートフィルタに
担持し、ＮＯｘ吸収率が一定値以上となる温度範囲内に
パティキュレートフィルタの温度を通常継続的に維持す
るようにした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。 - 【請求項７】 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、通常は継続的に前記排出微粒子量及
びパティキュレートフィルタの温度を前記排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量よりも少なくかつＮＯｘ吸収率
が一定値以上となる温度範囲内の微粒子ＮＯｘ同時処理
領域内に維持するようにした請求項１〜６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８】 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７に記載の内燃機関の排気浄化装
置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
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| DE60114283T DE60114283T2 (de) | 2000-04-18 | 2001-04-17 | Vorrichtung zur Abgasreinigung |
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|---|---|---|---|---|
| JP2007503983A (ja) * | 2003-08-29 | 2007-03-01 | ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド | 改良されたディーゼル排気フィルター |
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-
2000
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| US8191353B2 (en) | 2006-07-05 | 2012-06-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device and method for controlling internal combustion engine |
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| JP3565135B2 (ja) | 2004-09-15 |
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