JP2001342820A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP2001342820A JP2001091118A JP2001091118A JP2001342820A JP 2001342820 A JP2001342820 A JP 2001342820A JP 2001091118 A JP2001091118 A JP 2001091118A JP 2001091118 A JP2001091118 A JP 2001091118A JP 2001342820 A JP2001342820 A JP 2001342820A
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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
隔壁の片面に捕集されるのを回避し、隔壁から排気ガス
流れ下流側の微粒子に酸化除去作用を及ぼし、隔壁に捕
集された微粒子を活性酸素で酸化除去する作用をすべて
の微粒子に十分に伝えて微粒子が隔壁に堆積するのを阻
止し、排気ガス流れ逆転時にパティキュレートフィルタ
よりも下流側に流れ得る排気ガス中の有害物質を無害化
する。 【解決手段】 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62を酸化する活性酸素を放出
する酸化剤61を隔壁54に担持し、隔壁54を通過する排気
ガス流れを逆転させ、隔壁54に捕集される微粒子を隔壁
の一方の面と他方の面とに分散させ、隔壁54に捕集され
た微粒子が酸化除去されることなく堆積する可能性を低
減し、排気ガス中の有害成分を無害化する無害化手段と
してのフィルタ80をパティキュレートフィルタ22よりも
排気ガス流れ下流側に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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、排気ガスの流れが
逆転せしめられたときにパティキュレートフィルタから
微粒子が脱離する可能性を低減し、かつ、仮にパティキ
ュレートフィルタから微粒子が脱離したとしても、その
微粒子をパティキュレートフィルタの後段で除去するこ
とにより微粒子を酸化除去するのに必要な時間を確保す
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
子を酸化可能であり、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、排気ガス中の有害成分を無
害化するための無害化手段を前記パティキュレートフィ
ルタよりも排気ガス流れの下流側に配置した内燃機関の
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
れた微粒子が例えば活性酸素や排気ガス中の酸素によっ
て酸化可能であり、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例えば活性
酸素や排気ガス中の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、排気ガス中の有
害成分を無害化するための無害化手段がパティキュレー
トフィルタよりも排気ガス流れの下流側に配置されてい
る。そのため、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ときにパティキュレート
フィルタよりも排気ガス流れの下流側に流れてしまう可
能性のある排気ガス中の有害物質を無害化することがで
きる。
【０００７】請求項２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、排気ガス中の有害成分を無
害化するための無害化手段を前記パティキュレートフィ
ルタよりも排気ガス流れの下流側に配置した内燃機関の
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２に
記載の内燃機関の排気浄化装置では、排気ガス中の有害
成分を無害化するための無害化手段がパティキュレート
フィルタよりも排気ガス流れの下流側に配置されてい
る。そのため、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ときにパティキュレート
フィルタよりも排気ガス流れの下流側に流れてしまう可
能性のある排気ガス中の有害物質を無害化することがで
きる。
【０００９】請求項３に記載の発明によれば、排気ガス
中の有害成分を無害化するための無害化手段として微粒
子捕捉手段を前記パティキュレートフィルタよりも排気
ガス流れの下流側に配置した請求項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、排気ガス中の有害成分を無害化するための無害化
手段として微粒子捕捉手段がパティキュレートフィルタ
よりも排気ガス流れの下流側に配置される。そのため、
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
れを逆転させるときにパティキュレートフィルタよりも
排気ガス流れの下流側に流れてしまう可能性のある微粒
子がそのまま排出されてしまうのを阻止することができ
る。
【００１１】請求項４に記載の発明によれば、排気ガス
中の有害成分を無害化するための無害化手段として、昇
温手段を備えた微粒子捕捉手段を前記パティキュレート
フィルタよりも排気ガス流れの下流側に配置した請求項
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、排気ガス中の有害成分を無害化するための無害化
手段として、昇温手段を備えた微粒子捕捉手段がパティ
キュレートフィルタよりも排気ガス流れの下流側に配置
される。そのため、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ときにパティキュレ
ートフィルタよりも排気ガス流れの下流側に流れてしま
う可能性のある微粒子がそのまま排出されてしまうのを
阻止すると共に、微粒子捕捉手段により捕捉した微粒子
を酸化除去することができる。
【００１３】請求項５に記載の発明によれば、前記逆流
手段は、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を通
過することなくバイパスせしめられるバイパスモードを
有し、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を通過
することなくバイパスせしめられることにより、前記微
粒子捕捉手段が昇温せしめられる請求項４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、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を通過
することなくバイパスせしめられることにより、微粒子
捕捉手段が昇温せしめられる。そのため、ヒータのよう
な別個の微粒子捕捉手段用昇温手段を設ける必要なく、
パティキュレートフィルタをバイパスせしめられた排気
ガスによって微粒子捕捉手段を昇温させることができ
る。
【００１５】請求項６に記載の発明によれば、前記微粒
子捕捉手段に微粒子が堆積したときに、排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタの壁を通過することなくバイパス
せしめられ、前記微粒子捕捉手段が昇温せしめられる請
求項５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、微粒子捕捉手段に微粒子が堆積したときに、排気
ガスがパティキュレートフィルタの壁を通過することな
くバイパスせしめられ、微粒子捕捉手段が昇温せしめら
れる。詳細には、微粒子捕捉手段に微粒子が堆積したと
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、微粒子捕捉手段に微粒子が堆積していないときには
排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスされな
い。そのため、排気ガスがパティキュレートフィルタを
バイパスせしめられる必要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せしめられてしまうの
に伴って、パティキュレートフィルタの壁の内部の酸化
触媒の酸化除去作用が弱まってしまうのを回避すること
ができる。
【００１７】請求項７に記載の発明によれば、前記微粒
子捕捉手段の硫黄被毒回復を実行すべきとき、前記パテ
ィキュレートフィルタの硫黄被毒回復を実行し、次いで
前記微粒子捕捉手段の硫黄被毒回復を実行するようにし
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。
【００１８】請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、微粒子捕捉手段の硫黄被毒回復を実行すべきと
き、パティキュレートフィルタの硫黄被毒回復が実行さ
れ、次いで微粒子捕捉手段の硫黄被毒回復が実行され
る。そのため、最初に微粒子捕捉手段の硫黄被毒回復が
実行され、次にパティキュレートフィルタの硫黄被毒回
復が実行され、最後に、パティキュレートフィルタの硫
黄被毒回復の際に流出した硫黄により再び被毒した微粒
子捕捉手段の硫黄被毒回復が実行される場合よりも、微
粒子捕捉手段の硫黄被毒回復が実行される回数を少なく
することができる。
【００１９】請求項８に記載の発明によれば、排気ガス
中の有害成分を無害化するための無害化手段として排気
ガス浄化触媒を前記パティキュレートフィルタよりも排
気ガス流れの下流側に配置した請求項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。
【００２０】請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、排気ガス中の有害成分を無害化するための無害化
手段として排気ガス浄化触媒がパティキュレートフィル
タよりも排気ガス流れの下流側に配置される。そのた
め、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ときにパティキュレートフィルタよ
りも排気ガス流れの下流側に流れてしまう排気ガスが浄
化されることなくそのまま排出されてしまうのを阻止す
ることができる。
【００２１】請求項９に記載の発明によれば、排気ガス
中の有害成分を無害化するための無害化手段としてサイ
クロンを前記パティキュレートフィルタよりも排気ガス
流れの下流側に配置した請求項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。
【００２２】請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、排気ガス中の有害成分を無害化するための無害化
手段としてサイクロンがパティキュレートフィルタより
も排気ガス流れの下流側に配置される。そのため、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
逆転させるときに、パティキュレートフィルタ表面上に
堆積していた比較的大径の微粒子がパティキュレートフ
ィルタ表面から脱離し、その脱離した微粒子が捕集され
ることなくそのまま排出されてしまうのを阻止すること
ができる。
【００２３】請求項１０に記載の発明によれば、排気ガ
ス流れが順流のときに前記パティキュレートフィルタよ
りも排気ガス流れの下流側となる位置と、排気ガス流れ
が逆流のときに前記パティキュレートフィルタよりも排
気ガス流れの下流側となる位置とに、排気ガス中の有害
成分を無害化するための無害化手段として更なるフィル
タをそれぞれ配置した請求項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。
【００２４】請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、排気ガス流れが順流のときにパティキュレート
フィルタよりも排気ガス流れの下流側となる位置と、排
気ガス流れが逆流のときにパティキュレートフィルタよ
りも排気ガス流れの下流側となる位置とに、排気ガス中
の有害成分を無害化するための無害化手段として更なる
フィルタがそれぞれ配置される。そのため、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
せるときに、パティキュレートフィルタ表面上に堆積し
ていた比較的大径の微粒子がパティキュレートフィルタ
表面から脱離し、その脱離した微粒子が捕集されること
なくそのまま排出されてしまうのを阻止することができ
る。
【００２５】請求項１１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
流入するや否や輝炎を発することなく短時間のうちに酸
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１〜１０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。
【００２６】請求項１１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。
【００２７】請求項１２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
１１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００２８】請求項１２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。
【００２９】請求項１３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２〜１２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。
【００３０】請求項１３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。
【００３１】請求項１４に記載の発明によれば、前記逆
流手段は、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を
第一の向きに通過する順流モードと、排気ガスがパティ
キュレートの壁を前記第一の向きとは逆向きの第二の向
きに通過する逆流モードとを有し、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、前記逆流手段の順流モード時に、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少ない燃焼を実行し、前記逆
流手段の逆流モード時に、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よ
うにした請求項１〜１３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。
【００３２】請求項１４に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、逆流手段の順流モード時に、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
活性ガスの量が少ない燃焼が実行され、逆流手段の逆流
モード時に、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。つまり、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
燃焼が実行されるため、そのときの排気ガス中に含まれ
るＨＣ、ＣＯにより微粒子の酸化除去作用を促進するこ
とができる。更に、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きに排気
ガスが逆流せしめられる。そのため、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
レートフィルタの一方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触媒が硫黄被毒さ
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一方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。
【００３３】請求項１５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
されており、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１〜１４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。
【００３４】請求項１５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。更に請求項１４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せしめられる。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。
【００３５】
【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。
【００３６】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。
【００３７】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。パ
ティキュレートフィルタ２２よりも排気ガス流れの下流
側には、排気ガス中の有害成分を無害化するための無害
化手段として微粒子捕捉フィルタ８０が配置されてい
る。
【００３８】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。
【００３９】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、パテ
ィキュレートフィルタ２２にはパティキュレートフィル
タ２２の温度を検出するための温度センサ３９が取付け
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３
５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、及び燃料ポンプ２８に接続さ
れる。
【００４０】図２にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。なお、図２において（Ａ）はパティキュレー
トフィルタ２２の正面図を示しており、（Ｂ）はパティ
キュレートフィルタ２２の側面断面図を示している。図
２（Ａ）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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】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 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上にほとんど堆積することがない。
【００５０】あるいは、活性酸素Ｏが微粒子６２に接触
すると微粒子６２の酸化作用が促進され、微粒子６２は
数分から数１０分の短時間のうちに輝炎を発することな
く酸化せしめられる。このように微粒子が酸化せしめら
れている間に他の微粒子が次から次へとパティキュレー
トフィルタ２２に付着する。従ってパティキュレートフ
ィルタ２２上にはある程度の量の微粒子が常時堆積して
おり、この堆積している微粒子のうちの一部の微粒子が
酸化除去せしめられることになる。このようにしてパテ
ィキュレートフィルタ２２上に付着した微粒子が輝炎を
発することなく連続燃焼せしめられる。
【００５１】尚、ＮＯｘは酸素原子の結合及び分離を繰
り返しつつ酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内において硝
酸イオンＮＯ3 - の形で拡散するものと考えられ、この
間にも活性酸素が発生する。微粒子６２はこの活性酸素
によっても酸化せしめられる。また、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６２は
排気ガス中の酸素によっても酸化せしめられる。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。また当然のことながら微粒子自身の温度が高いほど
酸化除去されやすくなる。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。
【００５５】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。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。尚、図５は単位時間を１
秒とした場合の、即ち１秒当りの酸化除去可能微粒子量
Ｇを示しているがこの単位時間としては１分、１０分等
任意の時間を採用することができる。例えば単位時間と
して１０分を用いた場合には単位時間当りの酸化除去可
能微粒子量Ｇは１０分間当りの酸化除去可能微粒子量Ｇ
を表すことになり、この場合でも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Ｇは図５に示さ
れるように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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】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。
【００５９】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。
【００６０】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。
【００６１】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。あるいは、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
るように維持するとパティキュレートフィルタ２２上に
微粒子が積層状に堆積しなくなる。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。
【００６２】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。
【００６３】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。
【００６４】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。あるいは、活性酸素が放出されることによって、
微粒子が酸化されやすいものに変質し、単位時間当りの
酸化除去可能量が増加する。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ＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（吸入空気
量＋ＥＧＲガス量））が６５パーセント以上となるよう
にスロットル弁１７の開度及び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。
【００６５】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。
【００６６】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。
【００６７】一方、空燃比がリーンに維持されていると
白金Ｐｔの表面が酸素で覆われ、いわゆる白金Ｐｔの酸
素被毒が生ずる。このような酸素被毒が生ずるとＮＯｘ
に対する酸化作用が低下するためにＮＯｘの吸収効率が
低下し、斯くして酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１からの
活性酸素放出量が低下する。しかしながら空燃比がリッ
チにされると白金Ｐｔ表面上の酸素が消費されるために
酸素被毒が解消され、従って空燃比がリッチからリーン
に切換えられるとＮＯｘに対する酸化作用が強まるため
にＮＯｘの吸収効率が高くなり、斯くして酸素吸蔵・活
性酸素放出剤６１からの活性酸素放出量が増大する。
【００６８】従って空燃比がリーンに維持されていると
きに空燃比を時折リーンからリッチに一時的に切換える
とその都度白金Ｐｔの酸素被毒が解消されるために空燃
比がリーンであるときの活性酸素放出量が増大し、斯く
してパティキュレートフィルタ２２上における微粒子の
酸化作用を促進することができる。
【００６９】また、セリウムＣｅは空燃比がリーンのと
きには酸素を取り込み（Ｃｅ2Ｏ3→２ＣｅＯ2）、空燃
比がリッチになると活性酸素を放出する（２ＣｅＯ2→
Ｃｅ2Ｏ3）機能を有する。従って酸素吸蔵・活性酸素放
出剤６１としてセリウムＣｅを用いると空燃比がリーン
のときにはパティキュレートフィルタ２２上に微粒子が
付着すると酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１から放出され
た活性酸素によって微粒子が酸化され、空燃比がリッチ
になると酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１から多量の活性
酸素が放出されるために微粒子が酸化される。従って酸
素吸蔵・活性酸素放出剤６１としてセリウムＣｅを用い
た場合にも空燃比を時折リーンからリッチに一時的に切
換えるとパティキュレートフィルタ２２上における微粒
子の酸化反応を促進することができる。尚、セリウムＣ
ｅの代わりに、錫などの遷移金属を用いることもでき
る。
【００７０】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。
【００７１】また、本発明はパティキュレートフィルタ
２２の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのよ
うな貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただし、この場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示
す実線は図５に示す実線に比べて若干右側に移動する。
この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2 又は
ＳＯ3 から活性酸素が放出される。また、酸素吸蔵・活
性酸素放出剤としてＮＯ2 又はＳＯ3 を吸着保持し、こ
れら吸着されたＮＯ2 又はＳＯ3 から活性酸素を放出し
うる触媒を用いることもできる。
【００７２】図７は図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。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。
【００７３】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。
【００７４】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
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１６
１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１６
１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）。
【００７５】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。
【００７６】図１１は排気切換バルブ７３の切換時にパ
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上から脱離した微粒子６２が微粒子捕捉
フィルタ８０により捕捉される様子を示した図である。
詳細には、図１１（Ａ）は排気切換バルブ７３が順流位
置に配置されている時であって図１０（Ａ）に対応する
図であり、図１１（Ｂ）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た時であって図１０
（Ｂ）に対応する図である。図１１に示すように、排気
切換バルブ７３が順流位置に配置されていた時にパティ
キュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放
出剤上に堆積していた微粒子６２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時に
パティキュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性
酸素放出剤上から脱離し、その脱離した微粒子６２は、
パティキュレートフィルタ２２の排気ガス流れの下流側
に配置された微粒子捕捉フィルタ８０により捕捉され
る。
【００７７】図１２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１２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１２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１２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。
【００７８】図１３（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１３（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１３（Ａ）と図１３
（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１３（Ｂ）に示す場合はスモークの発生
量が多い図１３（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低い
ことがわかる。
【００７９】図１２および図１３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
１２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１３からも言
える。即ち、煤がほとんど発生していない図１３（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。
【００８０】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１２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１４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
４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１２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。
【００８１】図１２および図１３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。
【００８２】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。
【００８３】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。
【００８４】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。
【００８５】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。
【００８６】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。
【００８７】図１５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１５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１５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１５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
１５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１５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。
【００８８】図１６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１６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。
【００８９】図１６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１６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１６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１６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１６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１６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。
【００９０】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１６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１６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。
【００９１】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。
【００９２】前述したように図１６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１６
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１６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。
【００９３】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。
【００９４】図１７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１７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１７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。
【００９５】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。
【００９６】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。
【００９７】図１８は空燃比センサ（図示せず）の出力
を示している。図１８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。
【００９８】次に図１９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１９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
９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１９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。
【００９９】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。
【０１００】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１９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１５）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。
【０１０１】図２０（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２０（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２０
（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２０
（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。
【０１０２】なお、図２０（Ａ）に示される目標空燃比
Ａ／Ｆは図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ＲＯＭ３
２内に記憶されている。また、空燃比を図２０（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２１（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２０
（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。
【０１０３】図２２（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２２（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２２（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図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。また、空燃比を図２２（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２３（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２２（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２３（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。
【０１０４】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２４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。
【０１０５】次に図２５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２５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。
【０１０６】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。
【０１０７】ステップ１１０３では図２１（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２１（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２０（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。
【０１０８】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。
【０１０９】ステップ１１１０では図２４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２３（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２３（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２２（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。
【０１１０】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。
【０１１１】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。
【０１１２】本実施形態では、図９（Ａ）、図１０
（Ａ）及び図１１（Ａ）に示す順流モード時に、上述し
た通常燃焼、つまり、煤の発生量がピークとなる不活性
ガスとしてのＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給さ
れるＥＧＲガスの量が少ない燃焼が実行され、図９
（Ｂ）、図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）に示す逆流モー
ド時に、上述した低温燃焼、つまり、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスとしてのＥＧＲガスの量よりも燃焼
室５内に供給されるＥＧＲ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。
【０１１３】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。
【０１１４】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。
【０１１５】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。
【０１１６】また本実施形態によれば、排気ガス中の有
害成分を無害化するための無害化手段として、微粒子捕
捉フィルタ８０がパティキュレートフィルタ２２よりも
排気ガス流れの下流側に配置されている。そのため、パ
ティキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通過する排気
ガスの流れを逆転させるときにパティキュレートフィル
タ２２よりも排気ガス流れの下流側に流れてしまう可能
性のある排気ガス中の有害物質を無害化することができ
る（図１１参照）。
【０１１７】また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５
４の内部に一時的に捕集された微粒子１６２を酸化する
ための酸化触媒としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６
１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１
６１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２
２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５４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）。
【０１１８】また本実施形態によれば、排気ガス中の有
害成分を無害化するための無害化手段として微粒子捕捉
フィルタ８０がパティキュレートフィルタ２２よりも排
気ガス流れの下流側に配置されるため、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を
逆転させるときにパティキュレートフィルタ２２よりも
排気ガス流れの下流側に流れてしまう可能性のある微粒
子６２がそのまま排出されてしまうのを阻止することが
できる（図１１参照）。
【０１１９】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。
【０１２０】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。
【０１２１】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。
【０１２２】また本実施形態によれば、逆流手段として
の排気切換バルブ７３の順流モード時（図９（Ａ）参
照）に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしての
ＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガ
スの量が少ない通常燃焼が実行され、排気切換バルブ７
３の逆流モード時（図９（Ｂ）参照）に、煤の発生量が
ピークとなるＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給さ
れるＥＧＲ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。つまり、煤の発生量がピークとなる
ＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲ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
れるため、そのときの排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ
により微粒子の酸化除去作用を促進することができる。
更に、煤の発生量がピークとなるＥＧＲガスの量よりも
燃焼室５内に供給されるＥＧＲ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ときに排気ガスが
逆流せしめられるため、煤の発生量がピークとなるＥＧ
Ｒガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲ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の一方の表面上に微粒子が堆積し（図１０
（Ａ）参照）、パティキュレートフィルタ２２のその表
面上の酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１２６１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１０の下側）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Ｈ
Ｃ、ＣＯ含有排気ガスにより、パティキュレートフィル
タ２２の一方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。
【０１２３】本実施形態の変形例では、微粒子捕捉フィ
ルタ８０の代わりに、酸化触媒を備えたパティキュレー
トフィルタを配置することも可能である。本変形例によ
れば、上述した実施形態とほぼ同様の効果を奏すること
ができる。更に微粒子捕捉フィルタ８０と異なり、微粒
子だけでなくＨＣやＣＯも浄化することができる。他の
変形例では、微粒子捕捉フィルタ８０の代わりに、酸化
触媒を備えたパティキュレートフィルタを配置すると共
に、リッチガスを供給してＮＯｘを除去することも可能
である。
【０１２４】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図２５を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。本実施形態では図１に示した微粒子捕捉フィ
ルタ８０が使用されるのに加え、図２６に示す昇温手段
としての電気ヒータ（ＥＨＣ）８１が使用される。図２
６は微粒子捕捉フィルタ８０のために電気ヒータ８１を
設けた図１１と同様の図である。
【０１２５】本実施形態によれば、排気ガス中の有害成
分を無害化するための無害化手段として、電気ヒータ８
１を備えた微粒子捕捉フィルタ８０がパティキュレート
フィルタ２２よりも排気ガス流れの下流側に配置され
る。そのため、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５
４を通過する排気ガスの流れを逆転させるときにパティ
キュレートフィルタ２２よりも排気ガス流れの下流側に
流れてしまう可能性のある微粒子６２がそのまま排出さ
れてしまうのを阻止すると共に、微粒子捕捉フィルタ８
０が捕捉した微粒子６２を熱により酸化除去することが
できる。本実施形態の変形例では、電気ヒータ８１の代
わりにバーナーを使用することも可能である。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。
【０１２６】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第四の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図２５を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。本実施形態では、図１に示したパティキュレ
ートフィルタ２２及び微粒子捕捉フィルタ８０が設けら
れているのに加え、図２７に示す圧力センサ４３、４
４、４５及び４６が設けられている。図２７は排気切換
バルブ７３の切換位置と排気ガスの流れとの関係を示し
た図９とほぼ同様の図である。詳細には、図２７（Ａ）
は排気切換バルブ７３が順流位置にあるときの図、図２
７（Ｂ）は排気切換バルブ７３が逆流位置にあるときの
図、図２７（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。
【０１２７】排気切換バルブ７３が順流位置にあると
き、図２７（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。その
際、排気ガス中の微粒子６２は、パティキュレートフィ
ルタ２２により一時的に捕集される。次いで排気切換バ
ルブ７３が逆流位置に切り換えられると、図２７（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２７
（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。その際、パティキュレートフィルタ２
２により一時的に捕集されていた微粒子６２は、パティ
キュレートフィルタ２２から脱離し、微粒子捕捉フィル
タ８０により捕捉される。次いで排気切換バルブ７３が
バイパス位置に切り換えられると、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。その際、後述するよう
に排気ガスの温度が昇温せしめられるように内燃機関の
運転条件が切り換えられ、微粒子捕捉フィルタ８０が昇
温せしめられる。
【０１２８】図２８は本実施形態の下流側フィルタ、つ
まり、微粒子捕捉フィルタの再生制御方法を示したフロ
ーチャートである。このルーチンが開始されると、まず
ステップ２００において、圧力センサ４５により読み込
まれた圧力と圧力センサ４６により読み込まれた圧力と
の差圧ΔＰＤが閾値ＴＰＤより高いか否かが判断され
る。ＮＯのときには、微粒子捕捉フィルタ８０内にそれ
ほど微粒子が捕捉されておらず、まだ微粒子捕捉フィル
タ８０を再生させる必要がないと判断し、このルーチン
を終了する。一方、ＹＥＳのときには、微粒子捕捉フィ
ルタ８０内に比較的多くの微粒子が捕捉され、微粒子捕
捉フィルタ８０を再生させる必要があると判断し、ステ
ップ２０１に進む。この閾値ＴＰＤは、微粒子捕捉フィ
ルタ８０を昇温させ微粒子捕捉フィルタ８０内の微粒子
を酸化除去する際に微粒子捕捉フィルタ８０が溶損しな
いように、かつ、微粒子捕捉フィルタ８０を昇温させる
ために排気ガスの温度を昇温させる際に内燃機関の性能
を損なわないように設定される。ステップ２０１では、
排気切換バルブ７３が図２７（Ｃ）に示すバイパス位置
に切り換えられる。次いでステップ２０２では、例えば
上述した低温燃焼を行うことにより排気ガスの温度が昇
温せしめられ、微粒子捕捉フィルタ８０がその排気ガス
により昇温せしめられる。低温燃焼を行う代わりに、膨
張行程噴射、又は排気系ＨＣ添加、若しくはＶＩＧＯＭ
噴射＋噴射リタードを行うことも可能である。
【０１２９】次いでステップ２０３では、下流側フィル
タ、つまり、微粒子捕捉フィルタ８０が再生されたか否
かが判断される。ＮＯのとき、つまり、圧力センサ４５
により読み込まれた圧力と圧力センサ４６により読み込
まれた圧力との差圧ΔＰＤが所定の閾値以下まで低下し
ていないときには、微粒子捕捉フィルタ８０の再生を継
続する必要があると判断し、ステップ２０４にて微粒子
捕捉フィルタ８０の昇温制御が継続される。一方、ＹＥ
Ｓのとき、つまり、圧力センサ４５により読み込まれた
圧力と圧力センサ４６により読み込まれた圧力との差圧
ΔＰＤが所定の閾値以下まで低下したときには、微粒子
捕捉フィルタ８０の再生が終了したと判断し、ステップ
２０５に進む。ステップ２０５では、微粒子捕捉フィル
タ８０の再生制御が終了され、通常の内燃機関の運転に
戻される。次いでステップ２０６では、排気切換バルブ
７３が図２７（Ａ）に示す順流位置又は図２７（Ｂ）に
示す逆流位置に切り換えられる。
【０１３０】図２９は本実施形態の微粒子捕捉フィルタ
８０の昇温制御の効果を示した図である。図２９に示す
ように、内燃機関の通常運転が行われ、排気切換バルブ
７３が順流位置と逆流位置との間で切り換えられている
うちに下流側フィルタ、つまり、微粒子捕捉フィルタ８
０の圧力損失ΔＰＤが閾値ＴＰＤより高くなると（時間
Ｔ３）、排気切換バルブ７３がバイパス位置に切り換え
られ、内燃機関の昇温制御による微粒子捕捉フィルタ８
０の昇温制御が行われる。微粒子捕捉フィルタ８０の再
生が終了すると（時間Ｔ４）、内燃機関が通常運転に戻
され、排気切換バルブ７３が逆流位置に切り換えられ
る。
【０１３１】本実施形態によれば、排気切換バルブ７３
がバイパス位置に配置されているときに排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通過することな
くバイパスせしめられることにより、微粒子捕捉フィル
タ８０が昇温せしめられる。そのため、電気ヒータ８１
のような別個の微粒子捕捉フィルタ８０用昇温手段を設
ける必要なく、パティキュレートフィルタ２２をバイパ
スせしめられた排気ガスによって微粒子捕捉フィルタ８
０を昇温させることができる。
【０１３２】更に本実施形態によれば、微粒子捕捉フィ
ルタ８０に微粒子が堆積し、差圧ΔＰＤが閾値ＴＰＤを
越えたときに、排気ガスがパティキュレートフィルタ２
２の隔壁５４を通過することなくバイパスせしめられ、
微粒子捕捉フィルタ８０が昇温せしめられる。詳細に
は、微粒子捕捉フィルタ８０に微粒子が堆積したときに
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、微粒子捕捉フィルタ８０に微粒子が堆積していない
ときには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。そのため、排気ガスがパティキュレー
トフィルタ２２をバイパスせしめられる必要がないとき
に排気ガスがパティキュレートフィルタ２２をバイパス
せしめられ、パティキュレートフィルタ２２の温度が低
下してしまうのに伴って、パティキュレートフィルタ２
２の隔壁５４の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１、２６
１（図７参照）の酸化除去作用が弱まってしまうのを回
避することができる。
【０１３３】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第五の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図２９を参照して説
明した第一及び第二並びに第四の実施形態の構成及び作
用とほぼ同様である。図３０はパティキュレートフィル
タ２２及び微粒子捕捉フィルタ８０の硫黄被毒回復制御
方法を示したフローチャートである。燃料消費量積算値
が所定値以上になると硫黄被毒したと判断され、このル
ーチンが開始される。このルーチンが開始されると、図
３０に示すようにまずステップ３００において、上流側
フィルタ、つまり、パティキュレートフィルタ２２の硫
黄被毒が回復したか否か、つまり、パティキュレートフ
ィルタ２２の硫黄被毒回復制御の経過時間が所定時間以
上になったか否かが判断される。ＮＯのときには、パテ
ィキュレートフィルタ２２の硫黄被毒回復制御を継続す
べく、ステップ３０１において、例えば上述した低温燃
焼を行うことにより、排気ガスが高温かつリッチにされ
る。一方、ＹＥＳのとき、つまり、パティキュレートフ
ィルタ２２の硫黄被毒が回復したときには、ステップ２
０１において、下流側フィルタ、つまり、微粒子捕捉フ
ィルタ８０の硫黄被毒を回復させるべく、排気切換バル
ブ７３が図２７（Ｃ）に示すようにバイパス位置に配置
される。
【０１３４】次いでステップ３０２では、下流側フィル
タ、つまり、微粒子捕捉フィルタ８０の硫黄被毒が回復
したか否か、すなわち、微粒子捕捉フィルタ８０の硫黄
被毒回復制御の経過時間が所定時間以上になったか否か
が判断される。ＮＯのときには、微粒子捕捉フィルタ８
０の硫黄被毒回復制御を継続すべく、ステップ３０３に
てディレイが設けられる。一方、ＹＥＳのとき、つま
り、微粒子捕捉フィルタ８０の硫黄被毒が回復したとき
には、ステップ３０４において内燃機関の運転が通常運
転に戻される。次いでステップ３０５において、排気切
換バルブ７３がバイパス位置から順流位置又は逆流位置
に切り換えられる。
【０１３５】図３１は本実施形態のパティキュレートフ
ィルタ２２及び微粒子捕捉フィルタ８０の硫黄被毒回復
制御の効果を示した図である。図３１に示すように、ま
ず時間Ｔ５から時間Ｔ６の間に、上流側フィルタである
パティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒回復が実行さ
れ、次いで時間Ｔ６から時間Ｔ７の間に、時間Ｔ６以前
にパティキュレートフィルタ２２から放出された硫黄に
より硫黄被毒した下流側フィルタ、つまり、微粒子捕捉
フィルタ８０の硫黄被毒回復が実行される。
【０１３６】本実施形態によれば、微粒子捕捉フィルタ
８０の硫黄被毒回復を実行すべきとき、まずパティキュ
レートフィルタ２２の硫黄被毒回復が実行され（時間Ｔ
５から時間Ｔ６）、次いで微粒子捕捉フィルタ８０の硫
黄被毒回復が実行される（時間Ｔ６から時間Ｔ７）。そ
のため、最初に微粒子捕捉フィルタの硫黄被毒回復が実
行され、次にパティキュレートフィルタの硫黄被毒回復
が実行され、最後に、パティキュレートフィルタの硫黄
被毒回復の際に流出した硫黄により再び被毒した微粒子
捕捉フィルタの硫黄被毒回復が実行される場合よりも、
微粒子捕捉フィルタの硫黄被毒回復が実行される回数を
少なくすることができる。
【０１３７】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第六の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３１を参照して説
明した第一及び第二並びに第四の実施形態の構成及び作
用とほぼ同様である。図３２は排気切換バルブ７３の切
換位置と排気ガスの流れとの関係を示した図２７とほぼ
同様の図である。詳細には、図３２（Ａ）は排気切換バ
ルブ７３が順流位置にあるときの図、図３２（Ｂ）は排
気切換バルブ７３がバイパス位置にあるときの図、図３
２（Ｃ）は排気切換バルブ７３が逆流位置にあるときの
図である。図３２において、８２は排気ガス浄化触媒と
してリーンＮＯｘ触媒を担持したフィルタである。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を移動させるとき（図１０参
照）、つまり、図３２に示すように、排気切換バルブ７
３が順流位置（図３２（Ａ））から逆流位置（図３２
（Ｃ））に切り換えられるとき、あるいは、排気切換バ
ルブ７３が順流位置（図３２（Ａ））からバイパス位置
（図３２（Ｂ））を介して逆流位置（図３２（Ｃ））に
切り換えられるとき、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ
は、パティキュレートフィルタ２２において浄化される
ことなく、パティキュレートフィルタ２２よりも排気ガ
ス流れの下流側に流されてしまう。そこで本実施形態で
は、そのようなＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化すべく、パテ
ィキュレートフィルタ２２よりも排気ガス流れの下流側
にリーンＮＯｘ触媒を担持したフィルタ８２が配置され
ている。また、リーンＮＯｘ触媒によりＮＯｘを除去す
べく、排気ガスが一時的にリッチにされる。
【０１３８】本実施形態によれば、排気ガス中の有害成
分を無害化するための無害化手段として排気ガス浄化触
媒を担持したフィルタ８２がパティキュレートフィルタ
２２よりも排気ガス流れの下流側に配置されるため、パ
ティキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通過する排気
ガスの流れを逆転させるとき、つまり、排気切換バルブ
７３の切換時にパティキュレートフィルタ２２よりも排
気ガス流れの下流側に流れてしまうＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ
含有排気ガスが浄化されることなくそのまま排出されて
しまうのを阻止することができる。本実施形態の変形例
では、フィルタ８２がリーンＮＯｘ触媒の代わりに酸化
触媒や三元触媒を担持することも可能である。
【０１３９】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第七の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図２５を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。本実施形態では、微粒子捕捉フィルタ８０の
代わりにサイクロン８３が設けられている。図３３はパ
ティキュレートフィルタ２２及びサイクロン８３の拡大
側面図である。本実施形態によれば、排気ガス中の有害
成分を無害化するための無害化手段としてサイクロン８
３がパティキュレートフィルタ２２よりも排気ガス流れ
の下流側に配置されるため、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を逆転させる
とき（図１０）に、パティキュレートフィルタ２２表面
上に堆積していた比較的大径の粗粒子６２（図１１）が
パティキュレートフィルタ２２表面から脱離し、その脱
離した粗粒子６２が捕集されることなくそのまま排出さ
れてしまうのを阻止することができる。
【０１４０】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第八の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図２５を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。本実施形態では、微粒子捕捉フィルタ８０の
代わりに、あるいは、微粒子捕捉フィルタ８０に加えて
粗粒子捕捉フィルタ８４、８５が設けられている。図３
４はパティキュレートフィルタ２２及び粗粒子捕捉フィ
ルタ８４、８５の拡大側面図である。本実施形態によれ
ば、排気ガス流れが順流のとき（図１１（Ａ）参照）に
パティキュレートフィルタ２２よりも排気ガス流れの下
流側となる位置に排気ガス中の有害成分を無害化するた
めの無害化手段として粗粒子捕捉フィルタ８５が配置さ
れ、排気ガス流れが逆流のとき（図１１（Ｂ）参照）に
パティキュレートフィルタ２２よりも排気ガス流れの下
流側となる位置に排気ガス中の有害成分を無害化するた
めの無害化手段として粗粒子捕捉フィルタ８４が配置さ
れる。そのため、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を逆転させるために排気
切換バルブ７３の位置が切り換えられるときに、パティ
キュレートフィルタ２２表面上に堆積していた比較的大
径の粗粒子６２（図１１）がパティキュレートフィルタ
２２表面から脱離し、その脱離した粗粒子が捕集される
ことなくそのまま排出されてしまうのを阻止することが
できる。粗粒子捕捉フィルタ８４、８５の例としては、
例えば衝突捕集型のフォームフィルタ等がある。
【０１４１】
【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例えば活性酸
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、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ときにパティ
キュレートフィルタよりも排気ガス流れの下流側に流れ
てしまう可能性のある排気ガス中の有害物質を無害化す
ることができる。
【０１４２】請求項２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、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ときにパティキュレー
トフィルタよりも排気ガス流れの下流側に流れてしまう
可能性のある排気ガス中の有害物質を無害化することが
できる。
【０１４３】請求項３に記載の発明によれば、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
させるときにパティキュレートフィルタよりも排気ガス
流れの下流側に流れてしまう可能性のある微粒子がその
まま排出されてしまうのを阻止することができる。
【０１４４】請求項４に記載の発明によれば、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
させるときにパティキュレートフィルタよりも排気ガス
流れの下流側に流れてしまう可能性のある微粒子がその
まま排出されてしまうのを阻止すると共に、微粒子捕捉
手段により捕捉した微粒子を酸化除去することができ
る。
【０１４５】請求項５に記載の発明によれば、ヒータの
ような別個の微粒子捕捉手段用昇温手段を設ける必要な
く、パティキュレートフィルタをバイパスせしめられた
排気ガスによって微粒子捕捉手段を昇温させることがで
きる。
【０１４６】請求項６に記載の発明によれば、排気ガス
がパティキュレートフィルタをバイパスせしめられる必
要がないときに排気ガスがパティキュレートフィルタを
バイパスせしめられてしまうのに伴って、パティキュレ
ートフィルタの壁の内部の酸化触媒の酸化除去作用が弱
まってしまうのを回避することができる。
【０１４７】請求項７に記載の発明によれば、最初に微
粒子捕捉手段の硫黄被毒回復が実行され、次にパティキ
ュレートフィルタの硫黄被毒回復が実行され、最後に、
パティキュレートフィルタの硫黄被毒回復の際に流出し
た硫黄により再び被毒した微粒子捕捉手段の硫黄被毒回
復が実行される場合よりも、微粒子捕捉手段の硫黄被毒
回復が実行される回数を少なくすることができる。
【０１４８】請求項８に記載の発明によれば、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
させるときにパティキュレートフィルタよりも排気ガス
流れの下流側に流れてしまう排気ガスが浄化されること
なくそのまま排出されてしまうのを阻止することができ
る。
【０１４９】請求項９に記載の発明によれば、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
させるときに、パティキュレートフィルタ表面上に堆積
していた比較的大径の微粒子がパティキュレートフィル
タ表面から脱離し、その脱離した微粒子が捕集されるこ
となくそのまま排出されてしまうのを阻止することがで
きる。
【０１５０】請求項１０に記載の発明によれば、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
転させるときに、パティキュレートフィルタ表面上に堆
積していた比較的大径の微粒子がパティキュレートフィ
ルタ表面から脱離し、その脱離した微粒子が捕集される
ことなくそのまま排出されてしまうのを阻止することが
できる。
【０１５１】請求項１１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。
【０１５２】請求項１２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。
【０１５３】請求項１３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。
【０１５４】請求項１４に記載の発明によれば、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
燃焼が実行されるため、そのときの排気ガス中に含まれ
るＨＣ、ＣＯにより微粒子の酸化除去作用を促進するこ
とができる。更に、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
一方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触媒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Ｈ
Ｃ、ＣＯ含有排気ガスにより、パティキュレートフィル
タの一方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。
【０１５５】請求項１５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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【図６】機関の運転制御ルーチンの一例を示した図であ
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。
【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。
【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。
【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。
【図１１】排気切換バルブ７３の切換時にパティキュレ
ートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放出剤２
６１上から剥離した微粒子６２が微粒子捕捉フィルタ８
０により捕捉される様子を示した図である。
【図１２】スモークおよびＮＯｘの発生量等を示す図で
ある。
【図１３】燃焼圧を示す図である。
【図１４】燃料分子を示す図である。
【図１５】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す
図である。
【図１６】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図で
ある。
【図１７】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。
【図１８】空燃比センサの出力を示す図である。
【図１９】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図２０】第１の運転領域Ｉ’における空燃比等を示す
図である。
【図２１】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図２２】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
【図２３】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図２４】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図２５】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
【図２６】微粒子捕捉フィルタ８０のために電気ヒータ
８１を設けた図１１と同様の図である。
【図２７】排気切換バルブ７３の切換位置と排気ガスの
流れとの関係を示した図９とほぼ同様の図である。
【図２８】第四の実施形態の下流側フィルタ、つまり、
微粒子捕捉フィルタの再生制御方法を示したフローチャ
ートである。
【図２９】第四の実施形態の微粒子捕捉フィルタ８０の
昇温制御の効果を示した図である。
【図３０】パティキュレートフィルタ２２及び微粒子捕
捉フィルタ８０の硫黄被毒回復制御方法を示したフロー
チャートである。
【図３１】第五の実施形態のパティキュレートフィルタ
２２及び微粒子捕捉フィルタ８０の硫黄被毒回復制御の
効果を示した図である。
【図３２】排気切換バルブ７３の切換位置と排気ガスの
流れとの関係を示した図２７とほぼ同様の図である。
【図３３】パティキュレートフィルタ２２及びサイクロ
ン８３の拡大側面図である。
【図３４】パティキュレートフィルタ２２及び粗粒子捕
捉フィルタ８４、８５の拡大側面図である。
【符号の説明】
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 ８０…微粒子捕捉フィルタ
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 3/02 ３２１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１Ｈ 3/08 3/08 Ａ 3/20 3/20 Ｂ Ｅ 3/24 3/24 Ｅ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ ３８０ ３８０Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｊ ３０１Ｋ ３０１Ｎ ３０１Ｒ ３０１Ｔ ３０１Ｗ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ (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

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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
    た微粒子を酸化可能であり、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、排気ガス中の有害成
    分を無害化するための無害化手段を前記パティキュレー
    トフィルタよりも排気ガス流れの下流側に配置した内燃
    機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 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、排
    気ガス中の有害成分を無害化するための無害化手段を前
    記パティキュレートフィルタよりも排気ガス流れの下流
    側に配置した内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 排気ガス中の有害成分を無害化するため
    の無害化手段として微粒子捕捉手段を前記パティキュレ
    ートフィルタよりも排気ガス流れの下流側に配置した請
    求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 排気ガス中の有害成分を無害化するため
    の無害化手段として、昇温手段を備えた微粒子捕捉手段
    を前記パティキュレートフィルタよりも排気ガス流れの
    下流側に配置した請求項３に記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
  5. 【請求項５】 前記逆流手段は、排気ガスがパティキュ
    レートフィルタの壁を通過することなくバイパスせしめ
    られるバイパスモードを有し、排気ガスがパティキュレ
    ートフィルタの壁を通過することなくバイパスせしめら
    れることにより、前記微粒子捕捉手段が昇温せしめられ
    る請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】 前記微粒子捕捉手段に微粒子が堆積した
    ときに、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を通
    過することなくバイパスせしめられ、前記微粒子捕捉手
    段が昇温せしめられる請求項５に記載の内燃機関の排気
    浄化装置。
  7. 【請求項７】 前記微粒子捕捉手段の硫黄被毒回復を実
    行すべきとき、前記パティキュレートフィルタの硫黄被
    毒回復を実行し、次いで前記微粒子捕捉手段の硫黄被毒
    回復を実行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。
  8. 【請求項８】 排気ガス中の有害成分を無害化するため
    の無害化手段として排気ガス浄化触媒を前記パティキュ
    レートフィルタよりも排気ガス流れの下流側に配置した
    請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  9. 【請求項９】 排気ガス中の有害成分を無害化するため
    の無害化手段としてサイクロンを前記パティキュレート
    フィルタよりも排気ガス流れの下流側に配置した請求項
    １又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  10. 【請求項１０】 排気ガス流れが順流のときに前記パテ
    ィキュレートフィルタよりも排気ガス流れの下流側とな
    る位置と、排気ガス流れが逆流のときに前記パティキュ
    レートフィルタよりも排気ガス流れの下流側となる位置
    とに、排気ガス中の有害成分を無害化するための無害化
    手段として更なるフィルタをそれぞれ配置した請求項１
    又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  11. 【請求項１１】 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や否や輝炎を発する
    ことなく短時間のうちに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１〜１０の
    いずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  12. 【請求項１２】 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１１に記載の内燃機関の排気浄
    化装置。
  13. 【請求項１３】 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２〜１２の
    いずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  14. 【請求項１４】 前記逆流手段は、排気ガスがパティキ
    ュレートフィルタの壁を第一の向きに通過する順流モー
    ドと、排気ガスがパティキュレートの壁を前記第一の向
    きとは逆向きの第二の向きに通過する逆流モードとを有
    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、前記逆流手段の順流
    モード時に、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少な
    い燃焼を実行し、前記逆流手段の逆流モード時に、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ようにした請求項１〜１３のいず
    れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  15. 【請求項１５】 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ており、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１〜１４のいずれか一項に記載の内燃機関
    の排気浄化装置。
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