JP2002013411A - 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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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多量のパティキュレートが大気中へ放出され
ないようにすると共に、パティキュレートフィルタが少
なくとも早期に目詰まりすることを防止する。 【解決手段】 パティキュレートフィルタは、捕集した
パティキュレートを酸化するものであり、設定時期にお
いて逆転手段の弁体が切り換えられ、パティキュレート
フィルタの排気上流側と排気下流側とが逆転されること
により、パティキュレートを捕集するために捕集壁の第
一捕集面と第二捕集面とが交互に使用される内燃機関の
排気浄化装置において、弁体か切り換わる間に、少なく
とも排気ガスの一部がパティキュレートフィルタをバイ
パスするようになっており、設定時期における機関燃焼
室からのパティキュレート排出量が多い時には、弁体の
切り換えを中止する（ステップ１０２及び１０４）。
ないようにすると共に、パティキュレートフィルタが少
なくとも早期に目詰まりすることを防止する。 【解決手段】 パティキュレートフィルタは、捕集した
パティキュレートを酸化するものであり、設定時期にお
いて逆転手段の弁体が切り換えられ、パティキュレート
フィルタの排気上流側と排気下流側とが逆転されること
により、パティキュレートを捕集するために捕集壁の第
一捕集面と第二捕集面とが交互に使用される内燃機関の
排気浄化装置において、弁体か切り換わる間に、少なく
とも排気ガスの一部がパティキュレートフィルタをバイ
パスするようになっており、設定時期における機関燃焼
室からのパティキュレート排出量が多い時には、弁体の
切り換えを中止する（ステップ１０２及び１０４）。
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。
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関、特に、ディーゼルエンジンの
排気ガス中には煤を主成分とするパティキュレートが含
まれている。パティキュレートは有害物質であるため
に、フィルタを機関排気系に配置して大気放出以前にパ
ティキュレートを捕集することが提案されている。この
ようなフィルタは、目詰まりによる排気抵抗の増加を防
止するために、捕集したパティキュレートを焼失させる
ことが必要である。
排気ガス中には煤を主成分とするパティキュレートが含
まれている。パティキュレートは有害物質であるため
に、フィルタを機関排気系に配置して大気放出以前にパ
ティキュレートを捕集することが提案されている。この
ようなフィルタは、目詰まりによる排気抵抗の増加を防
止するために、捕集したパティキュレートを焼失させる
ことが必要である。
【０００３】このようなフィルタ再生において、パティ
キュレートは約６００°Ｃとなれば着火燃焼するが、デ
ィーゼルエンジンの排気ガス温度は、通常時において６
００°Ｃよりかなり低く、通常はフィルタ自身を加熱す
る等の手段が必要である。
キュレートは約６００°Ｃとなれば着火燃焼するが、デ
ィーゼルエンジンの排気ガス温度は、通常時において６
００°Ｃよりかなり低く、通常はフィルタ自身を加熱す
る等の手段が必要である。
【０００４】特公平７−１０６２９０号公報には、白金
族金属とアルカリ土金属酸化物とをフィルタに担持させ
れば、フィルタ上のパティキュレートは、ディーゼルエ
ンジンの通常時の排気ガス温度である約４００°Ｃで連
続的に焼失することが開示されている。
族金属とアルカリ土金属酸化物とをフィルタに担持させ
れば、フィルタ上のパティキュレートは、ディーゼルエ
ンジンの通常時の排気ガス温度である約４００°Ｃで連
続的に焼失することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このフ
ィルタを使用しても、常に排気ガス温度が４００°Ｃ程
度となっているとは限らず、また、運転状態によっては
ディーゼルエンジンから多量のパティキュレートが放出
されることもあり、各時間で焼失できなかったパティキ
ュレートがフィルタ上に徐々に堆積することがある。
ィルタを使用しても、常に排気ガス温度が４００°Ｃ程
度となっているとは限らず、また、運転状態によっては
ディーゼルエンジンから多量のパティキュレートが放出
されることもあり、各時間で焼失できなかったパティキ
ュレートがフィルタ上に徐々に堆積することがある。
【０００６】このフィルタにおいて、ある程度パティキ
ュレートが堆積すると、パティキュレート焼失能力が極
端に低下するために、もはや自身でフィルタを再生する
ことはできない。このように、この種のフィルタを単に
機関排気系に配置しただけでは、比較的早期に目詰まり
が発生することがある。
ュレートが堆積すると、パティキュレート焼失能力が極
端に低下するために、もはや自身でフィルタを再生する
ことはできない。このように、この種のフィルタを単に
機関排気系に配置しただけでは、比較的早期に目詰まり
が発生することがある。
【０００７】従って、本発明の目的は、多量のパティキ
ュレートが大気中へ放出されないようにすると共に、パ
ティキュレートフィルタが少なくとも早期に目詰まりす
ることを防止可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する
ことである。
ュレートが大気中へ放出されないようにすると共に、パ
ティキュレートフィルタが少なくとも早期に目詰まりす
ることを防止可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置は、機関排気系に配置さ
れて捕集したパティキュレートが酸化させられるパティ
キュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタ
の排気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段
とを具備し、前記パティキュレートフィルタは、パティ
キュレートを捕集するための捕集壁を有し、前記捕集壁
は、第一捕集面と第二捕集面とを有し、設定時期におい
て前記逆転手段により前記パティキュレートフィルタの
排気上流側と排気下流側とが逆転されることにより、パ
ティキュレートを捕集するために前記捕集壁の前記第一
捕集面と前記第二捕集面とが交互に使用される内燃機関
の排気浄化装置において、前記逆転手段は、弁体を具備
し、前記弁体を一方の位置から他方の位置へ切り換える
ことによって、前記パティキュレートフィルタの排気上
流側と排気下流側とを逆転させ、前記弁体が一方の位置
から他方の位置へ切り換わる間において、少なくとも排
気ガスの一部が前記パティキュレートフィルタをバイパ
スするようになっており、前記設定時期における機関燃
焼室からのパティキュレート排出量が多い時には、前記
逆転手段による前記パティキュレートフィルタの排気上
流側と排気下流側との逆転を中止することを特徴とす
る。
記載の内燃機関の排気浄化装置は、機関排気系に配置さ
れて捕集したパティキュレートが酸化させられるパティ
キュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタ
の排気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段
とを具備し、前記パティキュレートフィルタは、パティ
キュレートを捕集するための捕集壁を有し、前記捕集壁
は、第一捕集面と第二捕集面とを有し、設定時期におい
て前記逆転手段により前記パティキュレートフィルタの
排気上流側と排気下流側とが逆転されることにより、パ
ティキュレートを捕集するために前記捕集壁の前記第一
捕集面と前記第二捕集面とが交互に使用される内燃機関
の排気浄化装置において、前記逆転手段は、弁体を具備
し、前記弁体を一方の位置から他方の位置へ切り換える
ことによって、前記パティキュレートフィルタの排気上
流側と排気下流側とを逆転させ、前記弁体が一方の位置
から他方の位置へ切り換わる間において、少なくとも排
気ガスの一部が前記パティキュレートフィルタをバイパ
スするようになっており、前記設定時期における機関燃
焼室からのパティキュレート排出量が多い時には、前記
逆転手段による前記パティキュレートフィルタの排気上
流側と排気下流側との逆転を中止することを特徴とす
る。
【０００９】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、機関排気系に配置されて捕集し
たパティキュレートが酸化させられるパティキュレート
フィルタと、前記パティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側とを逆転するための逆転手段とを具備
し、前記パティキュレートフィルタは、パティキュレー
トを捕集するための捕集壁を有し、前記捕集壁は、第一
捕集面と第二捕集面とを有し、設定時期において前記逆
転手段により前記パティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側とが逆転されることにより、パティキュ
レートを捕集するために前記捕集壁の前記第一捕集面と
前記第二捕集面とが交互に使用される内燃機関の排気浄
化装置において、前記逆転手段は、弁体を具備し、前記
弁体を一方の位置から他方の位置へ切り換えることによ
って、前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排
気下流側とを逆転させ、前記弁体が一方の位置から他方
の位置へ切り換わる間において、少なくとも排気ガスの
一部が前記パティキュレートフィルタをバイパスするよ
うになっており、前記設定時期又は前記逆転手段の故障
発生後には、機関燃焼室からのパティキュレート排出量
を抑制することを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、機関排気系に配置されて捕集し
たパティキュレートが酸化させられるパティキュレート
フィルタと、前記パティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側とを逆転するための逆転手段とを具備
し、前記パティキュレートフィルタは、パティキュレー
トを捕集するための捕集壁を有し、前記捕集壁は、第一
捕集面と第二捕集面とを有し、設定時期において前記逆
転手段により前記パティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側とが逆転されることにより、パティキュ
レートを捕集するために前記捕集壁の前記第一捕集面と
前記第二捕集面とが交互に使用される内燃機関の排気浄
化装置において、前記逆転手段は、弁体を具備し、前記
弁体を一方の位置から他方の位置へ切り換えることによ
って、前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排
気下流側とを逆転させ、前記弁体が一方の位置から他方
の位置へ切り換わる間において、少なくとも排気ガスの
一部が前記パティキュレートフィルタをバイパスするよ
うになっており、前記設定時期又は前記逆転手段の故障
発生後には、機関燃焼室からのパティキュレート排出量
を抑制することを特徴とする。
【００１０】また、本発明による請求項３に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、機関燃料噴射量又は機関燃料噴射
時期又は機関燃料噴射圧又は機関補助燃料噴射を制御す
ることによって機関状態を変化させ、前記パティキュレ
ート排出量を抑制することを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、機関燃料噴射量又は機関燃料噴射
時期又は機関燃料噴射圧又は機関補助燃料噴射を制御す
ることによって機関状態を変化させ、前記パティキュレ
ート排出量を抑制することを特徴とする。
【００１１】また、本発明による請求項４に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、機関吸入空気を過給するための過
給手段を具備し、前記過給手段による過給圧を制御する
ことによって機関状態を変化させ、前記パティキュレー
ト排出量を抑制することを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、機関吸入空気を過給するための過
給手段を具備し、前記過給手段による過給圧を制御する
ことによって機関状態を変化させ、前記パティキュレー
ト排出量を抑制することを特徴とする。
【００１２】また、本発明による請求項５に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、排気ガスを吸気通路内に再循環さ
せるための排気ガス再循環装置を具備し、前記排気ガス
再循環装置による再循環排気ガス量を制御することによ
って機関状態を変化させ、前記パティキュレート排出量
を抑制することを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、排気ガスを吸気通路内に再循環さ
せるための排気ガス再循環装置を具備し、前記排気ガス
再循環装置による再循環排気ガス量を制御することによ
って機関状態を変化させ、前記パティキュレート排出量
を抑制することを特徴とする。
【００１３】また、本発明による請求項６に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記内燃機関は、気筒内へ不活性
ガスを供給するための不活性ガス供給手段を有して、煤
の発生量を最大とする最悪不活性ガス量より多量の前記
不活性ガスを気筒内へ供給する低温燃焼と、前記最悪不
活性ガス量より少量の前記不活性ガスを気筒内へ供給す
る普通燃焼とを切り換えて実施するものであり、前記低
温燃焼及び前記普通燃焼への切り換えを抑制又は禁止す
ることにより、前記パティキュレート排出量を抑制する
ことを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記内燃機関は、気筒内へ不活性
ガスを供給するための不活性ガス供給手段を有して、煤
の発生量を最大とする最悪不活性ガス量より多量の前記
不活性ガスを気筒内へ供給する低温燃焼と、前記最悪不
活性ガス量より少量の前記不活性ガスを気筒内へ供給す
る普通燃焼とを切り換えて実施するものであり、前記低
温燃焼及び前記普通燃焼への切り換えを抑制又は禁止す
ることにより、前記パティキュレート排出量を抑制する
ことを特徴とする。
【００１４】また、本発明による請求項７に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１から６のいずれかに記
載の内燃機関の排気浄化装置において、前記設定時期
は、所定時間毎又は所定走行距離毎に設定されることを
特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１から６のいずれかに記
載の内燃機関の排気浄化装置において、前記設定時期
は、所定時間毎又は所定走行距離毎に設定されることを
特徴とする。
【００１５】また、本発明による請求項８に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１から６のいずれかに記
載の内燃機関の排気浄化装置において、前記設定時期
は、前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気
下流側との差圧が設定差圧以上となった時に設定される
ことを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１から６のいずれかに記
載の内燃機関の排気浄化装置において、前記設定時期
は、前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気
下流側との差圧が設定差圧以上となった時に設定される
ことを特徴とする。
【００１６】また、本発明による請求項９に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１から６のいずれかに記
載の内燃機関の排気浄化装置において、前記設定時期
は、前記パティキュレートフィルタのパティキュレート
堆積量が設定堆積量値以上となった時に設定されること
を特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１から６のいずれかに記
載の内燃機関の排気浄化装置において、前記設定時期
は、前記パティキュレートフィルタのパティキュレート
堆積量が設定堆積量値以上となった時に設定されること
を特徴とする。
【００１７】また、本発明による請求項１０に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項１から９のいずれかに
記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記捕集壁に
は活性酸素放出剤が担持され、前記活性酸素放出剤から
放出される活性酸素がパティキュレートを酸化させるこ
とを特徴とする。
燃機関の排気浄化装置は、請求項１から９のいずれかに
記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記捕集壁に
は活性酸素放出剤が担持され、前記活性酸素放出剤から
放出される活性酸素がパティキュレートを酸化させるこ
とを特徴とする。
【００１８】また、本発明による請求項１１に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項１０に記載の内燃機関
の排気浄化装置において、前記活性酸素放出剤は、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
の形で放出することを特徴とする。
燃機関の排気浄化装置は、請求項１０に記載の内燃機関
の排気浄化装置において、前記活性酸素放出剤は、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
の形で放出することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による排気浄化装
置を備える４ストロークディーゼルエンジンの概略縦断
面図を示しており、図２は図１のディーゼルエンジンに
おける燃焼室の拡大縦断面図であり、図３は図１のディ
ーゼルエンジンにおけるシリンダヘッドの底面図であ
る。図１から図３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、
５ａはピストン４の頂面上に形成されたキャビティ、５
はキャビティ５ａ内に形成された燃焼室、６は電気制御
式燃料噴射弁、７は一対の吸気弁、８は吸気ポート、９
は一対の排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポ
ート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１
２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介
してエアクリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内
には電気モータ１５により駆動されるスロットル弁１６
が配置される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド
１７へ接続される。
置を備える４ストロークディーゼルエンジンの概略縦断
面図を示しており、図２は図１のディーゼルエンジンに
おける燃焼室の拡大縦断面図であり、図３は図１のディ
ーゼルエンジンにおけるシリンダヘッドの底面図であ
る。図１から図３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、
５ａはピストン４の頂面上に形成されたキャビティ、５
はキャビティ５ａ内に形成された燃焼室、６は電気制御
式燃料噴射弁、７は一対の吸気弁、８は吸気ポート、９
は一対の排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポ
ート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１
２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介
してエアクリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内
には電気モータ１５により駆動されるスロットル弁１６
が配置される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド
１７へ接続される。
【００２０】図１に示されるように排気マニホルド１７
内には空燃比センサ２１が配置される。排気マニホルド
１７とサージタンク１２とはＥＧＲ通路２２を介して互
いに連結され、ＥＧＲ通路２２内には電気制御式ＥＧＲ
制御弁２３が配置される。また、ＥＧＲ通路２２周りに
はＥＧＲ通路２２内を流れるＥＧＲガスを冷却するため
の冷却装置２４が配置される。図１に示される実施例で
は機関冷却水が冷却装置２４内に導かれ、機関冷却水に
よってＥＧＲガスが冷却される。
内には空燃比センサ２１が配置される。排気マニホルド
１７とサージタンク１２とはＥＧＲ通路２２を介して互
いに連結され、ＥＧＲ通路２２内には電気制御式ＥＧＲ
制御弁２３が配置される。また、ＥＧＲ通路２２周りに
はＥＧＲ通路２２内を流れるＥＧＲガスを冷却するため
の冷却装置２４が配置される。図１に示される実施例で
は機関冷却水が冷却装置２４内に導かれ、機関冷却水に
よってＥＧＲガスが冷却される。
【００２１】一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２５を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結
される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレ
ール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介し
て燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコ
モンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基
づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結
される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレ
ール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介し
て燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコ
モンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基
づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。
【００２２】３０は電子制御ユニットであり、空燃比セ
ンサ２１の出力信号と、燃料圧センサ２８の出力信号と
が入力される。また、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、電子制御ユニット３０に
は、負荷センサ４１の出力信号も入力され、さらに、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の出力信号も入力され
る。こうして、電子制御ユニット３０は、各種信号に基
づき、燃料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御弁２
３、及び、燃料ポンプ２７を作動する。
ンサ２１の出力信号と、燃料圧センサ２８の出力信号と
が入力される。また、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、電子制御ユニット３０に
は、負荷センサ４１の出力信号も入力され、さらに、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の出力信号も入力され
る。こうして、電子制御ユニット３０は、各種信号に基
づき、燃料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御弁２
３、及び、燃料ポンプ２７を作動する。
【００２３】図２及び図３に示されるように本発明によ
る実施例では燃料噴射弁６が６個のノズル口を有するホ
ールノズルからなり、燃料噴射弁６のノズル口からは水
平面に対しやや下向きに等角度間隔でもって燃料Ｆが噴
射される。図３に示されるように６個の燃料噴霧Ｆのう
ちの２個の燃料噴霧Ｆは各排気弁９の弁体の下側面に沿
って飛散する。図２及び図３は圧縮行程末期に燃料噴射
が行われた時を示している。この時には燃料噴霧Ｆはキ
ャビティ５ａの内周面に向けて進み、次いで着火燃焼せ
しめられる。
る実施例では燃料噴射弁６が６個のノズル口を有するホ
ールノズルからなり、燃料噴射弁６のノズル口からは水
平面に対しやや下向きに等角度間隔でもって燃料Ｆが噴
射される。図３に示されるように６個の燃料噴霧Ｆのう
ちの２個の燃料噴霧Ｆは各排気弁９の弁体の下側面に沿
って飛散する。図２及び図３は圧縮行程末期に燃料噴射
が行われた時を示している。この時には燃料噴霧Ｆはキ
ャビティ５ａの内周面に向けて進み、次いで着火燃焼せ
しめられる。
【００２４】図４は排気行程中において排気弁９のリフ
ト量が最大の時に燃料噴射弁６から追加の燃料が噴射さ
れた場合を示している。即ち、図５に示されるように圧
縮上死点付近において主噴射Ｑｍが行われ、次いで排気
行程の中ほどで追加の燃料Ｑａが噴射された場合を示し
ている。この場合、排気弁９の弁体方向に進む燃料噴霧
Ｆは排気弁９の傘部背面と排気ポート１０間に向かう。
即ち、云い換えると燃料噴射弁６の６個のノズル口のう
ちの２個のノズル口は、排気弁９が開弁している時に追
加の燃料Ｑａの噴射が行われると燃料噴霧Ｆが排気弁９
の傘部背面と排気ポート１０間に向かうように形成され
ている。なお、図４に示す実施例では、この時、燃料噴
霧Ｆが排気弁９の傘部背面に衝突し、排気弁９の傘部背
面に衝突した燃料噴霧Ｆは排気弁９の傘部背面上におい
て反射し、排気ポート１０内に向かう。
ト量が最大の時に燃料噴射弁６から追加の燃料が噴射さ
れた場合を示している。即ち、図５に示されるように圧
縮上死点付近において主噴射Ｑｍが行われ、次いで排気
行程の中ほどで追加の燃料Ｑａが噴射された場合を示し
ている。この場合、排気弁９の弁体方向に進む燃料噴霧
Ｆは排気弁９の傘部背面と排気ポート１０間に向かう。
即ち、云い換えると燃料噴射弁６の６個のノズル口のう
ちの２個のノズル口は、排気弁９が開弁している時に追
加の燃料Ｑａの噴射が行われると燃料噴霧Ｆが排気弁９
の傘部背面と排気ポート１０間に向かうように形成され
ている。なお、図４に示す実施例では、この時、燃料噴
霧Ｆが排気弁９の傘部背面に衝突し、排気弁９の傘部背
面に衝突した燃料噴霧Ｆは排気弁９の傘部背面上におい
て反射し、排気ポート１０内に向かう。
【００２５】なお通常は追加の燃料Ｑａは噴射されず、
主噴射Ｑｍのみが行われる。図６は機関低負荷運転時に
おいてスロットル弁１６の開度及びＥＧＲ率を変化させ
ることにより空燃比Ａ／Ｆ（図６の横軸）を変化させた
時の出力トルクの変化及びスモーク、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯ
xの排出量の変化を示す実験例を表している。図６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ＥＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）
以下の時にはＥＧＲ率は６５パーセント以上となってい
る。
主噴射Ｑｍのみが行われる。図６は機関低負荷運転時に
おいてスロットル弁１６の開度及びＥＧＲ率を変化させ
ることにより空燃比Ａ／Ｆ（図６の横軸）を変化させた
時の出力トルクの変化及びスモーク、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯ
xの排出量の変化を示す実験例を表している。図６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ＥＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）
以下の時にはＥＧＲ率は６５パーセント以上となってい
る。
【００２６】図６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
った時にスモークの発生量が増大を開始する。次いで、
更にＥＧＲ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ＥＧＲ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。この時、機関の出力トルクは若干低下し、またＮＯ
xの発生量がかなり低くなる。一方、この時、ＨＣ及び
ＣＯの発生量は増大し始める。
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
った時にスモークの発生量が増大を開始する。次いで、
更にＥＧＲ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ＥＧＲ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。この時、機関の出力トルクは若干低下し、またＮＯ
xの発生量がかなり低くなる。一方、この時、ＨＣ及び
ＣＯの発生量は増大し始める。
【００２７】図７（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時の燃焼室５内の燃焼圧変化
を示しており、図７（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時の燃焼室５内における燃
焼圧の変化を示している。図７（Ａ）と図７（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７（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図７
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
モークの発生量が最も多い時の燃焼室５内の燃焼圧変化
を示しており、図７（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時の燃焼室５内における燃
焼圧の変化を示している。図７（Ａ）と図７（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７（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図７
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００２８】図６及び図７に示される実験結果から次の
ことが言える。即ち、第一に空燃比Ａ／Ｆが１５．０以
下でスモークの発生量がほぼ零の時には図６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
ない時には燃焼室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７からも言える。即ち、煤がほとん
ど発生していない図７（Ｂ）に示す状態では燃焼圧が低
くなっており、従って、この時、燃焼室５内の燃焼温度
は低くなっていることになる。
ことが言える。即ち、第一に空燃比Ａ／Ｆが１５．０以
下でスモークの発生量がほぼ零の時には図６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
ない時には燃焼室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７からも言える。即ち、煤がほとん
ど発生していない図７（Ｂ）に示す状態では燃焼圧が低
くなっており、従って、この時、燃焼室５内の燃焼温度
は低くなっていることになる。
【００２９】第二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６に示されるようにＨＣ及びＣＯ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８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８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６に示される如くＨＣ及びＣＯの排出量が
増大するがこの時のＨＣは煤の前駆体又はその前の状態
の炭化水素である。
がほぼ零になると図６に示されるようにＨＣ及びＣＯ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８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８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６に示される如くＨＣ及びＣＯの排出量が
増大するがこの時のＨＣは煤の前駆体又はその前の状態
の炭化水素である。
【００３０】図６及び図７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
時には煤の発生量がほぼ零になり、この時煤の前駆体又
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内における燃料及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
おける燃料及びその周囲の温度が或る温度以下になると
煤が生成されることが判明したのである。
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
時には煤の発生量がほぼ零になり、この時煤の前駆体又
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内における燃料及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
おける燃料及びその周囲の温度が或る温度以下になると
煤が生成されることが判明したのである。
【００３１】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止する時の燃料及びその周囲の温度、即ち上
述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種々の
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ＮＯ x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及びその周囲のガス温度は低下し、
ＮＯxの発生量が低下する。この時ＮＯxの発生量が１０
p.p.m前後又はそれ以下になった時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ＮＯxの発生量が
１０p.p.m前後又はそれ以下になった時の温度にほぼ一
致する。
成過程が停止する時の燃料及びその周囲の温度、即ち上
述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種々の
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ＮＯ x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及びその周囲のガス温度は低下し、
ＮＯxの発生量が低下する。この時ＮＯxの発生量が１０
p.p.m前後又はそれ以下になった時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ＮＯxの発生量が
１０p.p.m前後又はそれ以下になった時の温度にほぼ一
致する。
【００３２】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、ＮＯxの発
生量を低減すると共に炭化水素を煤の前駆体又はその前
の状態で燃焼室５から排出させることは排気ガスの浄化
に極めて有効である。
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように、ＮＯxの発
生量を低減すると共に炭化水素を煤の前駆体又はその前
の状態で燃焼室５から排出させることは排気ガスの浄化
に極めて有効である。
【００３３】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
料及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、燃料及びそ
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
料周りにおける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。
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
料及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、燃料及びそ
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
料周りにおける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。
【００３４】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、この時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。
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、この時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。
【００３５】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
【００３６】この場合、燃料及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は強力
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。
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は強力
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。
【００３７】図９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時のＥＧＲ率とスモ
ークとの関係を示している。即ち、図９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
°Ｃ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。
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えた時のＥＧＲ率とスモ
ークとの関係を示している。即ち、図９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
°Ｃ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。
【００３８】図９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９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。
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９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。
【００３９】また、図９の曲線Ｃで示されるようにＥＧ
Ｒガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５
５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９は機関負荷が比
較的高い時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。
Ｒガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５
５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９は機関負荷が比
較的高い時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。
【００４０】図１０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及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、及びこの混合ガス量
中の空気の割合、及びこの混合ガス中のＥＧＲガスの割
合を示している。なお、図１０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
給が行われない時に燃焼室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おり、
Ｚ１は低負荷運転領域を示している。
いた場合において燃焼時の燃料及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、及びこの混合ガス量
中の空気の割合、及びこの混合ガス中のＥＧＲガスの割
合を示している。なお、図１０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
給が行われない時に燃焼室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おり、
Ｚ１は低負荷運転領域を示している。
【００４１】図１０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１０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１０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
れた時に燃料及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１０に示す実施例で
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１０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１０に示すような割合にすると燃料及びその周囲の
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、この時のＮＯ
x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。
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１０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１０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
れた時に燃料及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１０に示す実施例で
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１０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１０に示すような割合にすると燃料及びその周囲の
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、この時のＮＯ
x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。
【００４２】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及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１０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。
の発熱量が増大するので燃料及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１０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。
【００４３】一方、図１０の負荷領域Ｚ２では煤の発生
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸
入ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供
給するにはＥＧＲガス及び吸入空気の双方、或いはＥＧ
Ｒガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入ガ
ス量Ｘは吸入しうる全吸入ガス量Ｙに一致する。従っ
て、この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若
干減少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリ
ッチのもとで燃料を燃焼せしめることになる。
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸
入ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供
給するにはＥＧＲガス及び吸入空気の双方、或いはＥＧ
Ｒガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入ガ
ス量Ｘは吸入しうる全吸入ガス量Ｙに一致する。従っ
て、この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若
干減少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリ
ッチのもとで燃料を燃焼せしめることになる。
【００４４】前述したように図１０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図１０に示され
る低負荷運転領域Ｚ１において空気量を図１０に示され
る空気量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにして
も煤の発生を阻止しつつＮＯ xの発生量を１０p.p.m前後
又はそれ以下にすることができ、また図１０に示される
低負荷領域Ｚ１において空気量を図１０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１
８のリーンにしても煤の発生を阻止しつつＮＯ x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。
のもとで燃焼させる場合を示しているが図１０に示され
る低負荷運転領域Ｚ１において空気量を図１０に示され
る空気量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにして
も煤の発生を阻止しつつＮＯ xの発生量を１０p.p.m前後
又はそれ以下にすることができ、また図１０に示される
低負荷領域Ｚ１において空気量を図１０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１
８のリーンにしても煤の発生を阻止しつつＮＯ x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。
【００４５】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、この時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時、或いは空燃比
が理論空燃比の時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。
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、この時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時、或いは空燃比
が理論空燃比の時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。
【００４６】このように、機関低負荷運転領域Ｚ１では
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時平
均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
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時平
均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
【００４７】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料及
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少ない
比較的機関負荷が低い時に限られる。従って本発明によ
る実施例では機関負荷が比較的低い時には燃焼時の燃料
及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一燃焼、即ち低温燃焼を行う
ようにし、機関負荷が比較的高い時には第二燃焼、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、ここで第一燃焼、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最大となる最悪
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、第二燃焼、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最大
となる最悪不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少ない燃焼のことを言う。
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少ない
比較的機関負荷が低い時に限られる。従って本発明によ
る実施例では機関負荷が比較的低い時には燃焼時の燃料
及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一燃焼、即ち低温燃焼を行う
ようにし、機関負荷が比較的高い時には第二燃焼、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、ここで第一燃焼、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最大となる最悪
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、第二燃焼、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最大
となる最悪不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少ない燃焼のことを言う。
【００４８】図１１は第一燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第一の運転領域Ｉと、第二燃焼、即ち従来の燃焼方法
による燃焼が行われる第二の燃焼領域IIとを示してい
る。なお、図１１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１１においてＸ（Ｎ）は
第一の運転領域Ｉと第二の運転領域IIとの第一の境界を
示しており、Ｙ（Ｎ）は第一の運転領域Ｉと第二の運転
領域IIとの第二の境界を示している。第一の運転領域Ｉ
から第二の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第一の
境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第二の運転領域IIから
第一の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は第二の境界
Ｙ（Ｎ）に基づいて行われる。
る第一の運転領域Ｉと、第二燃焼、即ち従来の燃焼方法
による燃焼が行われる第二の燃焼領域IIとを示してい
る。なお、図１１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１１においてＸ（Ｎ）は
第一の運転領域Ｉと第二の運転領域IIとの第一の境界を
示しており、Ｙ（Ｎ）は第一の運転領域Ｉと第二の運転
領域IIとの第二の境界を示している。第一の運転領域Ｉ
から第二の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第一の
境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第二の運転領域IIから
第一の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は第二の境界
Ｙ（Ｎ）に基づいて行われる。
【００４９】即ち、機関の運転状態が第一の運転領域Ｉ
にあって低温燃焼が行われている時に要求負荷Ｌが機関
回転数Ｎの関数である第一の境界Ｘ（Ｎ）を越えると運
転領域が第二の運転領域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の関数である第二の境界Ｙ（Ｎ）よりも低く
なると運転領域が第一の運転領域Ｉに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
にあって低温燃焼が行われている時に要求負荷Ｌが機関
回転数Ｎの関数である第一の境界Ｘ（Ｎ）を越えると運
転領域が第二の運転領域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の関数である第二の境界Ｙ（Ｎ）よりも低く
なると運転領域が第一の運転領域Ｉに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
【００５０】図１２は空燃比センサ２１の出力を示して
いる。図１２に示されるように空燃比センサ２１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２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。次に図１３を参照しつつ第一の運転領域Ｉ及び第二
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。
いる。図１２に示されるように空燃比センサ２１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２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。次に図１３を参照しつつ第一の運転領域Ｉ及び第二
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。
【００５１】図１３は要求負荷Ｌに対するスロットル弁
１６の開度、ＥＧＲ制御弁２３の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期及び噴射量を示している。図１３に示され
るように要求負荷Ｌの低い第一の運転領域Ｉではスロッ
トル弁１６の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ制
御弁２３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１３
に示される例では第一の運転領域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。
１６の開度、ＥＧＲ制御弁２３の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期及び噴射量を示している。図１３に示され
るように要求負荷Ｌの低い第一の運転領域Ｉではスロッ
トル弁１６の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ制
御弁２３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１３
に示される例では第一の運転領域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。
【００５２】言い換えると第一の運転領域ＩではＥＧＲ
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１６の
開度及びＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。なお、
この時空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基づいて
ＥＧＲ制御弁２３の開度を補正することによって目標リ
ーン空燃比に制御される。また、第一の運転領域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。
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１６の
開度及びＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。なお、
この時空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基づいて
ＥＧＲ制御弁２３の開度を補正することによって目標リ
ーン空燃比に制御される。また、第一の運転領域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。
【００５３】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁１６は全閉近くまで閉弁され、この時ＥＧＲ制御弁２
３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１６
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、アイドリング
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１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。
弁１６は全閉近くまで閉弁され、この時ＥＧＲ制御弁２
３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１６
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、アイドリング
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１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００５４】一方、機関の運転領域が第一の運転領域Ｉ
から第二の運転領域IIに変わるとスロットル弁１６の開
度が半開状態から全開方向へステップ状に増大せしめら
れる。この時図１３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９）を飛び越えるので機関の運転領域が第一の運転
領域Ｉから第二の運転領域IIに変わる時に多量のスモー
クが発生することがない。
から第二の運転領域IIに変わるとスロットル弁１６の開
度が半開状態から全開方向へステップ状に増大せしめら
れる。この時図１３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９）を飛び越えるので機関の運転領域が第一の運転
領域Ｉから第二の運転領域IIに変わる時に多量のスモー
クが発生することがない。
【００５５】第二の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この燃焼方法では煤及びＮＯxが若
干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って機
関の運転領域が第一の運転領域Ｉから第二の運転領域II
に変わると図１３に示されるように噴射量がステップ状
に低減せしめられる。
る燃焼が行われる。この燃焼方法では煤及びＮＯxが若
干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って機
関の運転領域が第一の運転領域Ｉから第二の運転領域II
に変わると図１３に示されるように噴射量がステップ状
に低減せしめられる。
【００５６】第二の運転領域IIではスロットル弁１６は
一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁２３の
開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。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、第二の運転領域IIでは噴射開始
時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁２３の
開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。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、第二の運転領域IIでは噴射開始
時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
【００５７】図１４は第一の運転領域Ｉにおける空燃比
Ａ／Ｆを示している。図１４において、Ａ／Ｆ＝１５．
５、Ａ／Ｆ＝１６、Ａ／Ｆ＝１７、Ａ／Ｆ＝１８で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が１５．５、１６、１７、１８
である時を示しており、各曲線間の空燃比は比例配分に
より定められる。図１４に示されるように第一の運転領
域Ｉでは空燃比がリーンとなっており、更に第一の運転
領域Ｉでは要求負荷Ｌが低くなるほど空燃比Ａ／Ｆがリ
ーンとされる。
Ａ／Ｆを示している。図１４において、Ａ／Ｆ＝１５．
５、Ａ／Ｆ＝１６、Ａ／Ｆ＝１７、Ａ／Ｆ＝１８で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が１５．５、１６、１７、１８
である時を示しており、各曲線間の空燃比は比例配分に
より定められる。図１４に示されるように第一の運転領
域Ｉでは空燃比がリーンとなっており、更に第一の運転
領域Ｉでは要求負荷Ｌが低くなるほど空燃比Ａ／Ｆがリ
ーンとされる。
【００５８】即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。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１４に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれ
て空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。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実施例では要求負荷Ｌが低くな
るにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。
る発熱量が少なくなる。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１４に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれ
て空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。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実施例では要求負荷Ｌが低くな
るにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。
【００５９】なお、空燃比を図１４に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴが図１
５（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転数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１４に示す目標空燃比とするのに必
要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図１５（Ｂ）に
示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転数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。
するのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴが図１
５（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転数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１４に示す目標空燃比とするのに必
要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図１５（Ｂ）に
示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転数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。
【００６０】図１６は第二燃焼、即ち従来の燃焼方法に
よる普通の燃焼が行われる時の目標空燃比を示してい
る。なお、図１６においてＡ／Ｆ＝２４、Ａ／Ｆ＝３
５、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、６０を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが図１７（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌ及び機関回転数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、空燃比をこの目標空燃
比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが
図１７（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転
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。
よる普通の燃焼が行われる時の目標空燃比を示してい
る。なお、図１６においてＡ／Ｆ＝２４、Ａ／Ｆ＝３
５、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、６０を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが図１７（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌ及び機関回転数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、空燃比をこの目標空燃
比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが
図１７（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転
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。
【００６１】こうして、本実施例のディーゼルエンジン
では、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機関回転
数Ｎとに基づき、第一燃焼、すなわち、低温燃焼と、第
二燃焼、すなわち、普通の燃焼とが切り換えられ、各燃
焼において、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機
関回転数Ｎとに基づき、図１５又は図１７に示すマップ
によってスロットル弁１６及びＥＧＲ弁の開度制御が実
施される。
では、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機関回転
数Ｎとに基づき、第一燃焼、すなわち、低温燃焼と、第
二燃焼、すなわち、普通の燃焼とが切り換えられ、各燃
焼において、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機
関回転数Ｎとに基づき、図１５又は図１７に示すマップ
によってスロットル弁１６及びＥＧＲ弁の開度制御が実
施される。
【００６２】図１８は本実施例の排気浄化装置を示す平
面図であり、図１９はその側面図である。本排気浄化装
置は、排気マニホルド１７の下流側に排気管１８を介し
て接続された切換部７１と、パティキュレートフィルタ
７０と、パティキュレートフィルタ７０の一方側と切換
部７１とを接続する第一接続部７２ａと、パティキュレ
ートフィルタ７０の他方側と切換部７１とを接続する第
二接続部７２ｂと、切換部７１の下流側の排気通路７３
とを具備している。切換部７１は、切換部７１内で排気
流れを遮断することを可能とする弁体７１ａを具備して
いる。弁体７１は、負圧アクチュエータ又はステップモ
ータ等によって駆動される。弁体７１ａの第一遮断位置
において、切換部７１内の上流側が第一接続部７２ａと
連通されると共に切換部７１内の下流側が第二接続部７
２ｂと連通され、排気ガスは、図１８に矢印で示すよう
に、パティキュレートフィルタ７０の一方側から他方側
へ流れる。
面図であり、図１９はその側面図である。本排気浄化装
置は、排気マニホルド１７の下流側に排気管１８を介し
て接続された切換部７１と、パティキュレートフィルタ
７０と、パティキュレートフィルタ７０の一方側と切換
部７１とを接続する第一接続部７２ａと、パティキュレ
ートフィルタ７０の他方側と切換部７１とを接続する第
二接続部７２ｂと、切換部７１の下流側の排気通路７３
とを具備している。切換部７１は、切換部７１内で排気
流れを遮断することを可能とする弁体７１ａを具備して
いる。弁体７１は、負圧アクチュエータ又はステップモ
ータ等によって駆動される。弁体７１ａの第一遮断位置
において、切換部７１内の上流側が第一接続部７２ａと
連通されると共に切換部７１内の下流側が第二接続部７
２ｂと連通され、排気ガスは、図１８に矢印で示すよう
に、パティキュレートフィルタ７０の一方側から他方側
へ流れる。
【００６３】また、図２０は、弁体７１ａの第二遮断位
置を示している。この遮断位置において、切換部７１内
の上流側が第二接続部７２ｂと連通されると共に切換部
７１内の下流側が第一接続部７２ａと連通され、排気ガ
スは、図２０に矢印で示すように、パティキュレートフ
ィルタ７０の他方側から一方側へ流れる。こうして、弁
体７１ａを第一遮断位置及び第二遮断位置の一方から他
方へ切り換えることによって、パティキュレートフィル
タ７０へ流入する排気ガスの方向を逆転することがで
き、すなわち、パティキュレートフィルタ７０の排気上
流側と排気下流側とを逆転することが可能となる。
置を示している。この遮断位置において、切換部７１内
の上流側が第二接続部７２ｂと連通されると共に切換部
７１内の下流側が第一接続部７２ａと連通され、排気ガ
スは、図２０に矢印で示すように、パティキュレートフ
ィルタ７０の他方側から一方側へ流れる。こうして、弁
体７１ａを第一遮断位置及び第二遮断位置の一方から他
方へ切り換えることによって、パティキュレートフィル
タ７０へ流入する排気ガスの方向を逆転することがで
き、すなわち、パティキュレートフィルタ７０の排気上
流側と排気下流側とを逆転することが可能となる。
【００６４】このように、本排気浄化装置は、非常に簡
単な構成によってパティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側とを逆転することを可能とする。また、
パティキュレートフィルタにおいては、排気ガスの流入
を容易にするために大きな開口面積が必要とされるが、
本排気浄化装置では、図１８及び１９に示すように、車
両搭載性を悪化させることなく、大きな開口面積を有す
るパティキュレートフィルタを使用可能である。
単な構成によってパティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側とを逆転することを可能とする。また、
パティキュレートフィルタにおいては、排気ガスの流入
を容易にするために大きな開口面積が必要とされるが、
本排気浄化装置では、図１８及び１９に示すように、車
両搭載性を悪化させることなく、大きな開口面積を有す
るパティキュレートフィルタを使用可能である。
【００６５】この一方で、本排気浄化装置は、パティキ
ュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転す
るために、弁体７１ａを第一遮断位置及び第二遮断位置
の一方から他方へ回動させる間において、図２１に示す
ように、排気ガスがパティキュレートフィルタを通過せ
ずに大気中へ放出されてしまう。
ュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転す
るために、弁体７１ａを第一遮断位置及び第二遮断位置
の一方から他方へ回動させる間において、図２１に示す
ように、排気ガスがパティキュレートフィルタを通過せ
ずに大気中へ放出されてしまう。
【００６６】図２２にパティキュレートフィルタ７０の
構造を示す。なお、図２２において、（Ａ）はパティキ
ュレートフィルタ７０の正面図であり、（Ｂ）は側面断
面図である。これらの図に示すように、本パティキュレ
ートフィルタ７０は、長円正面形状を有し、例えば、コ
ージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム
構造をなすウォールフロー型であり、多数の軸線方向に
延在する隔壁５４によって細分された多数の軸線方向空
間を有している。隣接する二つの軸線方向空間におい
て、栓５３によって、一方は排気下流側で閉鎖され、他
方は排気上流側で閉鎖される。こうして、隣接する二つ
の軸線方向空間の一方は排気ガスの流入通路５０とな
り、他方は流出通路５１となり、排気ガスは、図２２
（Ｂ）に矢印で示すように、必ず隔壁５４を通過する。
排気ガス中のパティキュレートは、隔壁５４の細孔の大
きさに比較して非常に小さいものであるが、隔壁５４の
排気上流側表面上及び隔壁５４内の細孔表面上に衝突し
て捕集される。こうして、各隔壁５４は、パティキュレ
ートを捕集する捕集壁として機能する。本パティキュレ
ートフィルタ７０において、捕集されたパティキュレー
トを酸化除去するために、隔壁５４の両側表面上、及
び、好ましくは隔壁５４内の細孔表面上にもアルミナ等
を使用して以下に説明する活性酸素放出剤と貴金属触媒
とが担持されている。
構造を示す。なお、図２２において、（Ａ）はパティキ
ュレートフィルタ７０の正面図であり、（Ｂ）は側面断
面図である。これらの図に示すように、本パティキュレ
ートフィルタ７０は、長円正面形状を有し、例えば、コ
ージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム
構造をなすウォールフロー型であり、多数の軸線方向に
延在する隔壁５４によって細分された多数の軸線方向空
間を有している。隣接する二つの軸線方向空間におい
て、栓５３によって、一方は排気下流側で閉鎖され、他
方は排気上流側で閉鎖される。こうして、隣接する二つ
の軸線方向空間の一方は排気ガスの流入通路５０とな
り、他方は流出通路５１となり、排気ガスは、図２２
（Ｂ）に矢印で示すように、必ず隔壁５４を通過する。
排気ガス中のパティキュレートは、隔壁５４の細孔の大
きさに比較して非常に小さいものであるが、隔壁５４の
排気上流側表面上及び隔壁５４内の細孔表面上に衝突し
て捕集される。こうして、各隔壁５４は、パティキュレ
ートを捕集する捕集壁として機能する。本パティキュレ
ートフィルタ７０において、捕集されたパティキュレー
トを酸化除去するために、隔壁５４の両側表面上、及
び、好ましくは隔壁５４内の細孔表面上にもアルミナ等
を使用して以下に説明する活性酸素放出剤と貴金属触媒
とが担持されている。
【００６７】活性酸素放出剤とは、活性酸素を放出する
ことによってパティキュレートの酸化を促進するもので
あり、好ましくは、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ものである。
ことによってパティキュレートの酸化を促進するもので
あり、好ましくは、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ものである。
【００６８】貴金属触媒としては、通常、白金Ｐｔが用
いられており、活性酸素放出剤としてカリウムＫ、ナト
リウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウム
Ｒｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウム
Ｃａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土類金属、
ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類、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。
いられており、活性酸素放出剤としてカリウムＫ、ナト
リウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウム
Ｒｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウム
Ｃａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土類金属、
ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類、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。
【００６９】なお、この場合、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。
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。
【００７０】次に、このような活性酸素放出剤を担持す
るパティキュレートフィルタによって、捕集されたパテ
ィキュレートがどのように酸化除去されるかについて、
白金Ｐｔ及びカリウムＫの場合を例にとって説明する。
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パティキュレート除去作
用が行われる。
るパティキュレートフィルタによって、捕集されたパテ
ィキュレートがどのように酸化除去されるかについて、
白金Ｐｔ及びカリウムＫの場合を例にとって説明する。
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パティキュレート除去作
用が行われる。
【００７１】ディーゼルエンジンでは通常空気過剰のも
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、この
空燃比はリーンとなっている。また、燃焼室内では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、Ｎ
Ｏ及びＳＯ2を含んだ排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ７０の排気上流側へ流入することになる。
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、この
空燃比はリーンとなっている。また、燃焼室内では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、Ｎ
Ｏ及びＳＯ2を含んだ排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ７０の排気上流側へ流入することになる。
【００７２】図２３（Ａ）及び（Ｂ）はパティキュレー
トフィルタ７０における排気ガス接触面の拡大図を模式
的に表している。なお、図２３（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を含んでいる活性酸素放出剤を示している。
トフィルタ７０における排気ガス接触面の拡大図を模式
的に表している。なお、図２３（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を含んでいる活性酸素放出剤を示している。
【００７３】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
ィルタの排ガス接触面内に接触すると、図２３（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２３（Ａ）に
示されるように硝酸イオンＮＯ3 -の形で活性酸素放出剤
６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ3を生成する。こ
のようにして、本実施例では、排気ガスに含まれる有害
なＮＯxをパティキュレートフィルタ７０に吸収し、大
気中への放出量を大幅に減少させることができる。
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
ィルタの排ガス接触面内に接触すると、図２３（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２３（Ａ）に
示されるように硝酸イオンＮＯ3 -の形で活性酸素放出剤
６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ3を生成する。こ
のようにして、本実施例では、排気ガスに含まれる有害
なＮＯxをパティキュレートフィルタ７０に吸収し、大
気中への放出量を大幅に減少させることができる。
【００７４】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ＳＯ2は白金Ｐｔの
表面でＯ2 -又はＯ2-と反応してＳＯ3となる。次いで生
成されたＳＯ3の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ
活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合し
ながら硫酸イオンＳＯ4 2-の形で活性酸素放出剤６１内
に拡散し、硫酸カリウムＫ2ＳＯ4を生成する。このよう
にして活性酸素放出触媒６１内には硝酸カリウムＫＮＯ
3及び硫酸カリウムＫ2ＳＯ4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ＳＯ2は白金Ｐｔの
表面でＯ2 -又はＯ2-と反応してＳＯ3となる。次いで生
成されたＳＯ3の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ
活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合し
ながら硫酸イオンＳＯ4 2-の形で活性酸素放出剤６１内
に拡散し、硫酸カリウムＫ2ＳＯ4を生成する。このよう
にして活性酸素放出触媒６１内には硝酸カリウムＫＮＯ
3及び硫酸カリウムＫ2ＳＯ4が生成される。
【００７５】排気ガス中のパティキュレートは、図２３
（Ｂ）において６２で示されるように、パティキュレー
トフィルタに担持された活性酸素放出剤６１の表面上に
付着する。この時、パティキュレート６２と活性酸素放
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活性酸素放出剤６１内との
間で濃度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸
素がパティキュレート６２と活性酸素放出剤６１との接
触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素放
出剤６１内に形成されている硝酸カリウムＫＮＯ3がカ
リウムＫと酸素ＯとＮＯとに分解され、酸素Ｏがパティ
キュレート６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向か
い、ＮＯが活性酸素放出剤６１から外部に放出される。
外部に放出されたＮＯは下流側の白金Ｐｔ上において酸
化され、再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。
（Ｂ）において６２で示されるように、パティキュレー
トフィルタに担持された活性酸素放出剤６１の表面上に
付着する。この時、パティキュレート６２と活性酸素放
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活性酸素放出剤６１内との
間で濃度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸
素がパティキュレート６２と活性酸素放出剤６１との接
触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素放
出剤６１内に形成されている硝酸カリウムＫＮＯ3がカ
リウムＫと酸素ＯとＮＯとに分解され、酸素Ｏがパティ
キュレート６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向か
い、ＮＯが活性酸素放出剤６１から外部に放出される。
外部に放出されたＮＯは下流側の白金Ｐｔ上において酸
化され、再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。
【００７６】一方、この時、活性酸素放出剤６１内に形
成されている硫酸カリウムＫ2ＳＯ4もカリウムＫと酸素
ＯとＳＯ2とに分解され、酸素Ｏがパティキュレート６
２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、ＳＯ2が
活性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出
されたＳＯ2は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、
再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。但し、硫酸カ
リウムＫ2ＳＯ4は、安定化しているために、硝酸カリウ
ムＫＮＯ3に比べて活性酸素を放出し難い。
成されている硫酸カリウムＫ2ＳＯ4もカリウムＫと酸素
ＯとＳＯ2とに分解され、酸素Ｏがパティキュレート６
２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、ＳＯ2が
活性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出
されたＳＯ2は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、
再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。但し、硫酸カ
リウムＫ2ＳＯ4は、安定化しているために、硝酸カリウ
ムＫＮＯ3に比べて活性酸素を放出し難い。
【００７７】一方、パティキュレート６２と活性酸素放
出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮ
Ｏ3や硫酸カリウムＫ2ＳＯ4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
パティキュレート６２と活性酸素放出剤６１との接触面
に向かう酸素は活性酸素Ｏとなっている。これら活性酸
素Ｏがパティキュレート６２に接触するとパティキュレ
ート６２は輝炎を発することなく酸化せしめられる。ま
た、パティキュレート６２を酸化する活性酸素Ｏは、活
性酸素放出剤６１へＮＯ及びＳＯ2が吸収される時にも
放出される。
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Ｋ2ＳＯ4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
パティキュレート６２と活性酸素放出剤６１との接触面
に向かう酸素は活性酸素Ｏとなっている。これら活性酸
素Ｏがパティキュレート６２に接触するとパティキュレ
ート６２は輝炎を発することなく酸化せしめられる。ま
た、パティキュレート６２を酸化する活性酸素Ｏは、活
性酸素放出剤６１へＮＯ及びＳＯ2が吸収される時にも
放出される。
【００７８】ところで白金Ｐｔ及び活性酸素放出剤６１
はパティキュレートフィルタの温度が高くなるほど活性
化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１から放出
される活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタの温
度が高くなるほど増大する。また、当然のことながら、
パティキュレート自身の温度が高いほど酸化除去され易
くなる。従ってパティキュレートフィルタ上において単
位時間当りに輝炎を発することなくパティキュレートを
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
トフィルタの温度が高くなるほど増大する。
はパティキュレートフィルタの温度が高くなるほど活性
化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１から放出
される活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタの温
度が高くなるほど増大する。また、当然のことながら、
パティキュレート自身の温度が高いほど酸化除去され易
くなる。従ってパティキュレートフィルタ上において単
位時間当りに輝炎を発することなくパティキュレートを
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
トフィルタの温度が高くなるほど増大する。
【００７９】図２４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２４において横軸はパティキュレー
トフィルタの温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃
焼室から排出されるパティキュレートの量を排出微粒子
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
子量Ｇよりも少ない時、即ち図２４の領域Ｉでは燃焼室
から排出された全てのパティキュレートがパティキュレ
ートフィルタに捕集されると短時間のうちにパティキュ
レートフィルタにおいて輝炎を発することなく酸化除去
せしめられる。ここで、短時間とは、酸化除去され易い
パティキュレートでは数秒であるが、酸化除去され難い
パティキュレートでは数十分となることもある。
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２４において横軸はパティキュレー
トフィルタの温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃
焼室から排出されるパティキュレートの量を排出微粒子
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
子量Ｇよりも少ない時、即ち図２４の領域Ｉでは燃焼室
から排出された全てのパティキュレートがパティキュレ
ートフィルタに捕集されると短時間のうちにパティキュ
レートフィルタにおいて輝炎を発することなく酸化除去
せしめられる。ここで、短時間とは、酸化除去され易い
パティキュレートでは数秒であるが、酸化除去され難い
パティキュレートでは数十分となることもある。
【００８０】これに対し、排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇよりも多い時、即ち図２４の領域IIでは全
てのパティキュレートを酸化するには活性酸素量が不足
している。図２５（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合にお
けるパティキュレートの酸化の様子を示している。
能微粒子量Ｇよりも多い時、即ち図２４の領域IIでは全
てのパティキュレートを酸化するには活性酸素量が不足
している。図２５（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合にお
けるパティキュレートの酸化の様子を示している。
【００８１】即ち、全てのパティキュレートを酸化する
には活性酸素量が不足している場合には図２５（Ａ）に
示すようにパティキュレート６２が活性酸素放出剤６１
上に付着するとパティキュレート６２の一部のみが酸化
され、十分に酸化されなかったパティキュレート部分が
パティキュレートフィルタの排気上流側面上に残留す
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パティキュレート部分が
排気上流面上に残留し、その結果図２５（Ｂ）に示され
るようにパティキュレートフィルタの排気上流面が残留
パティキュレート部分６３によって覆われるようにな
る。
には活性酸素量が不足している場合には図２５（Ａ）に
示すようにパティキュレート６２が活性酸素放出剤６１
上に付着するとパティキュレート６２の一部のみが酸化
され、十分に酸化されなかったパティキュレート部分が
パティキュレートフィルタの排気上流側面上に残留す
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パティキュレート部分が
排気上流面上に残留し、その結果図２５（Ｂ）に示され
るようにパティキュレートフィルタの排気上流面が残留
パティキュレート部分６３によって覆われるようにな
る。
【００８２】このような残留パティキュレート部分６３
は、次第に酸化され難いカーボン質に変質し、また、排
気上流面が残留パティキュレート部分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。それにより、時間を掛ければ徐々に残留パティキュ
レート部分６３を酸化させることができるが、図２５
（Ｃ）に示されるように残留パティキュレート部分６３
の上に別のパティキュレート６４が次から次へと堆積し
て、即ち、パティキュレートが積層状に堆積すると、こ
れらパティキュレートは、白金Ｐｔや活性酸素放出剤か
ら距離を隔てているために、例え酸化され易いパティキ
ュレートであっても活性酸素によって酸化されることは
ない。従ってこのパティキュレート６４上に更に別のパ
ティキュレート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上にはパティキュレ
ートが積層状に堆積してしまう。
は、次第に酸化され難いカーボン質に変質し、また、排
気上流面が残留パティキュレート部分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。それにより、時間を掛ければ徐々に残留パティキュ
レート部分６３を酸化させることができるが、図２５
（Ｃ）に示されるように残留パティキュレート部分６３
の上に別のパティキュレート６４が次から次へと堆積し
て、即ち、パティキュレートが積層状に堆積すると、こ
れらパティキュレートは、白金Ｐｔや活性酸素放出剤か
ら距離を隔てているために、例え酸化され易いパティキ
ュレートであっても活性酸素によって酸化されることは
ない。従ってこのパティキュレート６４上に更に別のパ
ティキュレート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上にはパティキュレ
ートが積層状に堆積してしまう。
【００８３】このように図２４の領域Ｉではパティキュ
レートはパティキュレートフィルタ上において輝炎を発
することなく短時間のうちに酸化せしめられ、図２４の
領域IIではパティキュレートがパティキュレートフィル
タ上に積層状に堆積する。従って、排出微粒子量Ｍと酸
化除去可能微粒子量Ｇとの関係を領域Ｉにすれば、パテ
ィキュレートフィルタ上へのパティキュレートの堆積を
防止することができる。しかしながら、これが常に実現
されるとは限らず、何もしなければパティキュレートフ
ィルタにはパティキュレートが堆積することがある。
レートはパティキュレートフィルタ上において輝炎を発
することなく短時間のうちに酸化せしめられ、図２４の
領域IIではパティキュレートがパティキュレートフィル
タ上に積層状に堆積する。従って、排出微粒子量Ｍと酸
化除去可能微粒子量Ｇとの関係を領域Ｉにすれば、パテ
ィキュレートフィルタ上へのパティキュレートの堆積を
防止することができる。しかしながら、これが常に実現
されるとは限らず、何もしなければパティキュレートフ
ィルタにはパティキュレートが堆積することがある。
【００８４】本実施例では、前述の電子制御ユニット３
０により図２６に示す第一フローチャートに従って弁体
７１ａの切換制御を実施し、パティキュレートフィルタ
への多量なパティキュレートの堆積を防止している。本
フローチャートは短時間で繰り返される。先ず、ステッ
プ１０１において、弁体７１ａを切り換えるための設定
時期となったか否かが判断される。この設定時期は、所
定時間毎又は所定走行距離毎に設定される。この判断が
否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時に
はステップ１０２に進み、現在の機関燃焼室からのパテ
ィキュレート排出量、すなわち、排出微粒子量Ｍが設定
量Ｍ１以上であるか否かが判断される。この排出微粒子
量の把握には、機関負荷及び機関回転数等によって定ま
る機関運転状態に基づき予めマップ化しておいても良い
し、排気ガス中のパティキュレート量を光学的に検出す
る微粒子センサ等を用いても良い。マップ化には、本実
施例のディーゼルエンジンの場合、低温燃焼が実施され
るか、普通燃焼が実施されるかも考慮される。
０により図２６に示す第一フローチャートに従って弁体
７１ａの切換制御を実施し、パティキュレートフィルタ
への多量なパティキュレートの堆積を防止している。本
フローチャートは短時間で繰り返される。先ず、ステッ
プ１０１において、弁体７１ａを切り換えるための設定
時期となったか否かが判断される。この設定時期は、所
定時間毎又は所定走行距離毎に設定される。この判断が
否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時に
はステップ１０２に進み、現在の機関燃焼室からのパテ
ィキュレート排出量、すなわち、排出微粒子量Ｍが設定
量Ｍ１以上であるか否かが判断される。この排出微粒子
量の把握には、機関負荷及び機関回転数等によって定ま
る機関運転状態に基づき予めマップ化しておいても良い
し、排気ガス中のパティキュレート量を光学的に検出す
る微粒子センサ等を用いても良い。マップ化には、本実
施例のディーゼルエンジンの場合、低温燃焼が実施され
るか、普通燃焼が実施されるかも考慮される。
【００８５】ステップ１０２における判断が否定される
時、例えば、機関減速時、アイドル時、機関低負荷時、
又は、低温燃焼時等では、排気ガス中に含まれるパティ
キュレート量はそれほど多くなく、ステップ１０３にお
いて弁体７１ａの切り換えを実行する。すなわち、パテ
ィキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とが逆
転される。一方、ステップ１０２における判断が肯定さ
れる時には、排気ガス中に含まれるパティキュレート量
は比較的多く、ステップ１０４において弁体７１ａの切
り換えを中止し、ステップ１０２における判断が否定さ
れた時に始めて弁体７１ａを切り換える。
時、例えば、機関減速時、アイドル時、機関低負荷時、
又は、低温燃焼時等では、排気ガス中に含まれるパティ
キュレート量はそれほど多くなく、ステップ１０３にお
いて弁体７１ａの切り換えを実行する。すなわち、パテ
ィキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とが逆
転される。一方、ステップ１０２における判断が肯定さ
れる時には、排気ガス中に含まれるパティキュレート量
は比較的多く、ステップ１０４において弁体７１ａの切
り換えを中止し、ステップ１０２における判断が否定さ
れた時に始めて弁体７１ａを切り換える。
【００８６】図２７は、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。車両が所定時間又は所定走
行距離を走行する間には、図２４の領域IIでの運転が実
施されることもあり、図２７（Ａ）に格子で示すよう
に、排気ガスが主に衝突する隔壁５４の排気上流側表面
及び細孔内の排気ガス流対向面は、一方の捕集面として
パティキュレートを衝突捕集し、活性酸素放出剤により
酸化除去するが、この酸化除去が不十分となってパティ
キュレートが残留することがある。この時点では、パテ
ィキュレートフィルタの排気抵抗は車両走行に悪影響を
与えるほどではないが、さらにパティキュレートが堆積
すれば、機関出力の大幅な低下等の問題を発生する。第
一フローチャートでは、この時点において、排気ガス中
に含まれるパティキュレート量がそれほど多くない時に
は、パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流
側とが逆転される。それにより、隔壁５４の一方の捕集
面に残留するパティキュレート上には、さらにパティキ
ュレートが堆積することはなく、一方の捕集面から放出
される活性酸素によって残留パティキュレートは徐々に
酸化除去される。また、残留パティキュレートは、逆方
向の排気ガス流によって、図２７（Ｂ）に示すように、
容易に破壊されて細分化され、細孔内を主に下流側へ流
動する。
壁５４の拡大断面図である。車両が所定時間又は所定走
行距離を走行する間には、図２４の領域IIでの運転が実
施されることもあり、図２７（Ａ）に格子で示すよう
に、排気ガスが主に衝突する隔壁５４の排気上流側表面
及び細孔内の排気ガス流対向面は、一方の捕集面として
パティキュレートを衝突捕集し、活性酸素放出剤により
酸化除去するが、この酸化除去が不十分となってパティ
キュレートが残留することがある。この時点では、パテ
ィキュレートフィルタの排気抵抗は車両走行に悪影響を
与えるほどではないが、さらにパティキュレートが堆積
すれば、機関出力の大幅な低下等の問題を発生する。第
一フローチャートでは、この時点において、排気ガス中
に含まれるパティキュレート量がそれほど多くない時に
は、パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流
側とが逆転される。それにより、隔壁５４の一方の捕集
面に残留するパティキュレート上には、さらにパティキ
ュレートが堆積することはなく、一方の捕集面から放出
される活性酸素によって残留パティキュレートは徐々に
酸化除去される。また、残留パティキュレートは、逆方
向の排気ガス流によって、図２７（Ｂ）に示すように、
容易に破壊されて細分化され、細孔内を主に下流側へ流
動する。
【００８７】それにより、細分化された多くのパティキ
ュレートは、隔壁の細孔内に分散し、隔壁の細孔内表面
に担持させた活性酸素放出剤と直接的に接触して酸化除
去される機会が多くなる。こうして、隔壁の細孔内にも
活性酸素放出剤を担持させることで、残留パティキュレ
ートを格段に酸化除去させ易くなる。さらに、この酸化
除去に加えて、排気ガスの逆流によって上流側となった
隔壁５４の他方の捕集面、すなわち、現在において排気
ガスが主に衝突する隔壁５４の排気上流側表面及び細孔
内の排気ガス流対向面（一方の捕集面とは反対側の関係
となる）では、排気ガス中の新たなパティキュレートが
付着して活性酸素放出剤から放出された活性酸素やＮＯ
x及びＳＯxを吸収する際に活性酸素放出剤から放出され
た活性酸素によって酸化除去される。これらの酸化除去
の際に活性酸素放出剤から放出された活性酸素の一部
は、排気ガスと共に下流側へ移動し、排気ガスの逆流に
よっても依然として残留するパティキュレートを酸化除
去する。
ュレートは、隔壁の細孔内に分散し、隔壁の細孔内表面
に担持させた活性酸素放出剤と直接的に接触して酸化除
去される機会が多くなる。こうして、隔壁の細孔内にも
活性酸素放出剤を担持させることで、残留パティキュレ
ートを格段に酸化除去させ易くなる。さらに、この酸化
除去に加えて、排気ガスの逆流によって上流側となった
隔壁５４の他方の捕集面、すなわち、現在において排気
ガスが主に衝突する隔壁５４の排気上流側表面及び細孔
内の排気ガス流対向面（一方の捕集面とは反対側の関係
となる）では、排気ガス中の新たなパティキュレートが
付着して活性酸素放出剤から放出された活性酸素やＮＯ
x及びＳＯxを吸収する際に活性酸素放出剤から放出され
た活性酸素によって酸化除去される。これらの酸化除去
の際に活性酸素放出剤から放出された活性酸素の一部
は、排気ガスと共に下流側へ移動し、排気ガスの逆流に
よっても依然として残留するパティキュレートを酸化除
去する。
【００８８】すなわち、隔壁における一方の捕集面の残
留パティキュレートには、この捕集面から放出される活
性酸素だけでなく、排気ガスの逆流によって隔壁の他方
の捕集面でのパティキュレートの酸化除去に使用された
残りの活性酸素が排気ガスと共に到来する。それによ
り、弁体の切り換え時点において、隔壁の一方の捕集面
にある程度パティキュレートが積層状に堆積していたと
しても、排気ガスを逆流させれば、残留パティキュレー
ト上に堆積するパティキュレートへも活性酸素が到来す
ることに加えて、さらにパティキュレートが堆積するこ
とはないために、堆積パティキュレートは徐々に酸化除
去され、次回の逆流までに、ある程度の時間があれば、
この間で十分に酸化除去可能である。
留パティキュレートには、この捕集面から放出される活
性酸素だけでなく、排気ガスの逆流によって隔壁の他方
の捕集面でのパティキュレートの酸化除去に使用された
残りの活性酸素が排気ガスと共に到来する。それによ
り、弁体の切り換え時点において、隔壁の一方の捕集面
にある程度パティキュレートが積層状に堆積していたと
しても、排気ガスを逆流させれば、残留パティキュレー
ト上に堆積するパティキュレートへも活性酸素が到来す
ることに加えて、さらにパティキュレートが堆積するこ
とはないために、堆積パティキュレートは徐々に酸化除
去され、次回の逆流までに、ある程度の時間があれば、
この間で十分に酸化除去可能である。
【００８９】第一フローチャートにおいて、弁体の切り
換えは、所定時間毎又は所定走行距離毎に行うようにな
っており、パティキュレートフィルタ上の残留パティキ
ュレートが酸化され難いカーボン質に変質する以前に弁
体が切り換えられる。また、多量のパティキュレートが
堆積する以前にパティキュレートを酸化除去すること
は、多量の堆積パティキュレートが一度に着火燃焼して
多量の燃焼熱によりパティキュレートフィルタが溶損す
る等の問題を防止することにもなる。また、何らかの要
因によって、弁体の切り換え時点でパティキュレートフ
ィルタ隔壁の一方の捕集面に多量のパティキュレートが
堆積してしまったとしても、弁体が切り換えられれば、
堆積パティキュレートは逆方向の排気ガス流によって比
較的容易に破壊及び細分化されるために、隔壁の細孔内
で酸化除去できなかった一部の細分化パティキュレート
はパティキュレートフィルタから排出されることとなる
が、パティキュレートフィルタの排気抵抗がさらに高ま
って車両走行に悪影響を与えることはなく、また、パテ
ィキュレートフィルタ隔壁の他方の捕集面によって新た
なパティキュレートの捕集が可能となる。
換えは、所定時間毎又は所定走行距離毎に行うようにな
っており、パティキュレートフィルタ上の残留パティキ
ュレートが酸化され難いカーボン質に変質する以前に弁
体が切り換えられる。また、多量のパティキュレートが
堆積する以前にパティキュレートを酸化除去すること
は、多量の堆積パティキュレートが一度に着火燃焼して
多量の燃焼熱によりパティキュレートフィルタが溶損す
る等の問題を防止することにもなる。また、何らかの要
因によって、弁体の切り換え時点でパティキュレートフ
ィルタ隔壁の一方の捕集面に多量のパティキュレートが
堆積してしまったとしても、弁体が切り換えられれば、
堆積パティキュレートは逆方向の排気ガス流によって比
較的容易に破壊及び細分化されるために、隔壁の細孔内
で酸化除去できなかった一部の細分化パティキュレート
はパティキュレートフィルタから排出されることとなる
が、パティキュレートフィルタの排気抵抗がさらに高ま
って車両走行に悪影響を与えることはなく、また、パテ
ィキュレートフィルタ隔壁の他方の捕集面によって新た
なパティキュレートの捕集が可能となる。
【００９０】本排気浄化装置は、前述したように、弁体
７１ａを第一遮断位置及び第二遮断位置の一方から他方
へ切り換える間において、排気ガスがパティキュレート
フィルタ７０をバイパスすることとなるが、本フローチ
ャートによれば、この時に排気ガス中にはパティキュレ
ートが含まれていないか又は含まれていたとしてもパテ
ィキュレート量はそれほど多くないために、弁体７１ａ
を切り換える短い時間だけ排気ガスがパティキュレート
フィルタをバイパスしても、大気中へは殆どパティキュ
レートが放出されることはない。
７１ａを第一遮断位置及び第二遮断位置の一方から他方
へ切り換える間において、排気ガスがパティキュレート
フィルタ７０をバイパスすることとなるが、本フローチ
ャートによれば、この時に排気ガス中にはパティキュレ
ートが含まれていないか又は含まれていたとしてもパテ
ィキュレート量はそれほど多くないために、弁体７１ａ
を切り換える短い時間だけ排気ガスがパティキュレート
フィルタをバイパスしても、大気中へは殆どパティキュ
レートが放出されることはない。
【００９１】また、パティキュレートフィルタ上に残留
及び堆積するパティキュレート量に応じてパティキュレ
ートフィルタ７０の排気上流側と排気下流側との差圧が
上昇することを利用し、この差圧が設定差圧以上となっ
た時を、パティキュレートフィルタ上にある程度のパテ
ィキュレートが堆積しているとして、弁体を切り換える
ための設定時期としても良い。具体的には、パティキュ
レートフィルタ７０の一方側の排気圧力、すなわち、第
一接続部７２ａ（図１８参照）内の排気圧力を、第一接
続部７２ａに配置された圧力センサによって検出すると
共に、パティキュレートフィルタの他方側の排気圧力、
すなわち、第二接続部７２ｂ（図１８参照）内の排気圧
力を、第二接続部７２ｂに配置された圧力センサによっ
て検出し、これらの排気圧力の差圧の絶対値が、設定圧
力差以上となったか否かを判断する。ここで、差圧の絶
対値を使用するのは、第一接続部７２ａ及び第二接続部
７２ｂのいずれが排気上流側となっていても差圧の上昇
を把握可能とするためである。
及び堆積するパティキュレート量に応じてパティキュレ
ートフィルタ７０の排気上流側と排気下流側との差圧が
上昇することを利用し、この差圧が設定差圧以上となっ
た時を、パティキュレートフィルタ上にある程度のパテ
ィキュレートが堆積しているとして、弁体を切り換える
ための設定時期としても良い。具体的には、パティキュ
レートフィルタ７０の一方側の排気圧力、すなわち、第
一接続部７２ａ（図１８参照）内の排気圧力を、第一接
続部７２ａに配置された圧力センサによって検出すると
共に、パティキュレートフィルタの他方側の排気圧力、
すなわち、第二接続部７２ｂ（図１８参照）内の排気圧
力を、第二接続部７２ｂに配置された圧力センサによっ
て検出し、これらの排気圧力の差圧の絶対値が、設定圧
力差以上となったか否かを判断する。ここで、差圧の絶
対値を使用するのは、第一接続部７２ａ及び第二接続部
７２ｂのいずれが排気上流側となっていても差圧の上昇
を把握可能とするためである。
【００９２】また、この差圧以外にも、例えば、パティ
キュレートフィルタの所定隔壁上における電気抵抗値の
変化を監視して、パティキュレートの堆積によって電気
抵抗値が設定値以下となった時を、パティキュレートフ
ィルタ上にある程度のパティキュレートが堆積している
として、弁体を切り換えるための設定時期としても良
い。また、パティキュレートフィルタの所定隔壁におい
て、パティキュレートの堆積により、光の透過率が低下
すること、又は、光の反射率が低下することを利用し
て、弁体を切り換えるための設定時期を設定しても良
い。このように、パティキュレートの堆積を直接的に判
断して弁体を切り換えるための設定時期を設定すること
により、さらに確実に機関出力の大幅な低下を防止する
ことができる。
キュレートフィルタの所定隔壁上における電気抵抗値の
変化を監視して、パティキュレートの堆積によって電気
抵抗値が設定値以下となった時を、パティキュレートフ
ィルタ上にある程度のパティキュレートが堆積している
として、弁体を切り換えるための設定時期としても良
い。また、パティキュレートフィルタの所定隔壁におい
て、パティキュレートの堆積により、光の透過率が低下
すること、又は、光の反射率が低下することを利用し
て、弁体を切り換えるための設定時期を設定しても良
い。このように、パティキュレートの堆積を直接的に判
断して弁体を切り換えるための設定時期を設定すること
により、さらに確実に機関出力の大幅な低下を防止する
ことができる。
【００９３】図２８は、第一フローチャートに代えて、
パティキュレートフィルタ上に多量のパティキュレート
が堆積することを防止するための第二フローチャートで
ある。第一フローチャートとの違いについてのみ以下に
説明する。本フローチャートでは、ステップ２０２にお
いて、排出微粒子量Ｍが設定量Ｍ１以上であると判断さ
れた時には、ステップ２０３において、機関状態を変化
させて排出微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくし、その
後に、ステップ２０４において、弁体の切り換えを実行
するようになっている。こうして、第一フローチャート
と同様に、大気中へ殆どパティキュレートを放出するこ
となく、排気ガスの逆流によってパティキュレートフィ
ルタ上に多量のパティキュレートが堆積することを防止
している。
パティキュレートフィルタ上に多量のパティキュレート
が堆積することを防止するための第二フローチャートで
ある。第一フローチャートとの違いについてのみ以下に
説明する。本フローチャートでは、ステップ２０２にお
いて、排出微粒子量Ｍが設定量Ｍ１以上であると判断さ
れた時には、ステップ２０３において、機関状態を変化
させて排出微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくし、その
後に、ステップ２０４において、弁体の切り換えを実行
するようになっている。こうして、第一フローチャート
と同様に、大気中へ殆どパティキュレートを放出するこ
となく、排気ガスの逆流によってパティキュレートフィ
ルタ上に多量のパティキュレートが堆積することを防止
している。
【００９４】第二フローチャートにおいて、機関状態を
変化させて排出微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくする
ためには、燃焼室内で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
子発生量が少なくなることを利用することができる。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２６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。すなわち、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
射が停止されることによって機関状態を変化させ、排出
微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくすることができる。
変化させて排出微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくする
ためには、燃焼室内で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
子発生量が少なくなることを利用することができる。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２６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。すなわち、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
射が停止されることによって機関状態を変化させ、排出
微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくすることができる。
【００９５】また、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。それにより、ＥＧＲ制御弁２３の開度が低下させて
ＥＧＲ率を低下させることによって機関状態を変化さ
せ、排出微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくすることが
できる。また、吸入空気を過給するための過給器が設け
られている場合には、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。それにより、過給器としてターボチャージャが設け
られている場合には、過給圧を増大するためにウェスト
ゲートバルブの開度を減少させることによって機関状態
を変化させ、排出微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくす
ることができる。
の空気量が増大し、斯くして排出微粒子量Ｍが減少す
る。それにより、ＥＧＲ制御弁２３の開度が低下させて
ＥＧＲ率を低下させることによって機関状態を変化さ
せ、排出微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくすることが
できる。また、吸入空気を過給するための過給器が設け
られている場合には、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。それにより、過給器としてターボチャージャが設け
られている場合には、過給圧を増大するためにウェスト
ゲートバルブの開度を減少させることによって機関状態
を変化させ、排出微粒子量Ｍを設定量Ｍ１より少なくす
ることができる。
【００９６】また、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によって堆積したパテ
ィキュレートを輝炎を発することなく容易に酸化除去す
ることができる。すなわち、堆積パティキュレートは、
放出された活性酸素Ｏによって酸化され易いものとなる
ことに加えて、貴金属触媒の酸素被毒がリッチガス中の
還元成分によって回復され、その活性が向上するために
活性酸素放出剤が活性酸素を放出し易くなり、堆積パテ
ィキュレートの酸化除去を容易にする。こうして、弁体
７１ａによってパティキュレートフィルタの排気上流側
と排気下流側とを切り換えた直後に排気ガスの空燃比を
リッチにすれば、パティキュレートが残留していないパ
ティキュレートフィルタ隔壁の他方の捕集面では、一方
の捕集面に比較して活性酸素を放出し易いために、さら
に多量に放出される活性酸素によって、一方の捕集面の
残留パティキュレートを、さらに確実に酸化除去するこ
とが可能となる。もちろん、弁体７１ａの切り換えとは
無関係に時折排気ガスの空燃比をリッチにしても良く、
それにより、パティキュレートフィルタへパティキュレ
ートが残留及び堆積し難くなる。
と、即ち排気ガス中の酸素濃度を低下させると活性酸素
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によって堆積したパテ
ィキュレートを輝炎を発することなく容易に酸化除去す
ることができる。すなわち、堆積パティキュレートは、
放出された活性酸素Ｏによって酸化され易いものとなる
ことに加えて、貴金属触媒の酸素被毒がリッチガス中の
還元成分によって回復され、その活性が向上するために
活性酸素放出剤が活性酸素を放出し易くなり、堆積パテ
ィキュレートの酸化除去を容易にする。こうして、弁体
７１ａによってパティキュレートフィルタの排気上流側
と排気下流側とを切り換えた直後に排気ガスの空燃比を
リッチにすれば、パティキュレートが残留していないパ
ティキュレートフィルタ隔壁の他方の捕集面では、一方
の捕集面に比較して活性酸素を放出し易いために、さら
に多量に放出される活性酸素によって、一方の捕集面の
残留パティキュレートを、さらに確実に酸化除去するこ
とが可能となる。もちろん、弁体７１ａの切り換えとは
無関係に時折排気ガスの空燃比をリッチにしても良く、
それにより、パティキュレートフィルタへパティキュレ
ートが残留及び堆積し難くなる。
【００９７】排気ガスの空燃比をリッチにする方法とし
ては、例えば、前述の低温燃焼を実施しても良く、機関
燃料噴射弁によって排気行程において燃料噴射を実施し
ても良く、又は、パティキュレートフィルタの上流側に
おいて機関排気系に燃料を噴射しても良い。第二フロー
チャートでは、弁体を切り換えるための設定時期におい
て、排出微粒子量Ｍが設定量Ｍ１以上である場合にだ
け、排出微粒子量を抑制するようにしたが、もちろん、
設定時期においては、弁体の切り換えによって排気ガス
がパティキュレートフィルタをバイパスすることとなる
ために、常に排出微粒子量を抑制するようにしても良
い。
ては、例えば、前述の低温燃焼を実施しても良く、機関
燃料噴射弁によって排気行程において燃料噴射を実施し
ても良く、又は、パティキュレートフィルタの上流側に
おいて機関排気系に燃料を噴射しても良い。第二フロー
チャートでは、弁体を切り換えるための設定時期におい
て、排出微粒子量Ｍが設定量Ｍ１以上である場合にだ
け、排出微粒子量を抑制するようにしたが、もちろん、
設定時期においては、弁体の切り換えによって排気ガス
がパティキュレートフィルタをバイパスすることとなる
ために、常に排出微粒子量を抑制するようにしても良
い。
【００９８】図２９は、第一フローチャート又は第二フ
ローチャートと並行して実施される第三フローチャート
である。本フローチャートでは、先ず、ステップ３０１
において、パティキュレートフィルタ７０の排気上流側
と排気下流側とを逆転するための逆転手段が故障してい
るか否かが判断される。具体的には、弁体７１が、固着
によって、又は、負圧アクチュエータ又はステップモー
タ等の駆動装置の異常によって、第一遮断位置、第二遮
断位置、又は、これらの遮断位置の間である中間位置で
動かなくなっているかどうかが判断される。この判断に
は、弁体７１に電気抵抗式等の位置センサを取り付け
て、意図する弁体位置と実際の弁体位置との違いを検出
すれば良い。
ローチャートと並行して実施される第三フローチャート
である。本フローチャートでは、先ず、ステップ３０１
において、パティキュレートフィルタ７０の排気上流側
と排気下流側とを逆転するための逆転手段が故障してい
るか否かが判断される。具体的には、弁体７１が、固着
によって、又は、負圧アクチュエータ又はステップモー
タ等の駆動装置の異常によって、第一遮断位置、第二遮
断位置、又は、これらの遮断位置の間である中間位置で
動かなくなっているかどうかが判断される。この判断に
は、弁体７１に電気抵抗式等の位置センサを取り付け
て、意図する弁体位置と実際の弁体位置との違いを検出
すれば良い。
【００９９】また、前述したように、パティキュレート
フィルタ上に残留及び堆積するパティキュレート量を判
断するために、第一接続部７２ａと第二接続部７２ｂと
にそれぞれ圧力センサが設けられている場合には、意図
する弁体位置に対して、二つの圧力センサの出力を検出
すれば良い。パティキュレートフィルタ７０は、全くパ
ティキュレートを捕集していなくても、多少なりとも排
気抵抗となるために、排気上流側の圧力が排気下流側の
圧力より高くなるはずである。それにより、意図する弁
体位置に対して、この圧力の関係が逆になっていれば、
意図するように弁体７１ａが動いていないこととなる。
また、中間位置で弁体７１ａが動かなくなっていると、
排気ガスはパティキュレートフィルタ７０をバイパスす
ることとなり、二つの圧力センサの出力は、パティキュ
レートフィルタ７０に全くパティキュレートが捕集され
ていない時よりも、さらに近い値となる。また、駆動装
置の断線等が検出されれば、もちろん、弁体７１ａを意
図するように動かすことはできず、逆転手段の故障とな
る。
フィルタ上に残留及び堆積するパティキュレート量を判
断するために、第一接続部７２ａと第二接続部７２ｂと
にそれぞれ圧力センサが設けられている場合には、意図
する弁体位置に対して、二つの圧力センサの出力を検出
すれば良い。パティキュレートフィルタ７０は、全くパ
ティキュレートを捕集していなくても、多少なりとも排
気抵抗となるために、排気上流側の圧力が排気下流側の
圧力より高くなるはずである。それにより、意図する弁
体位置に対して、この圧力の関係が逆になっていれば、
意図するように弁体７１ａが動いていないこととなる。
また、中間位置で弁体７１ａが動かなくなっていると、
排気ガスはパティキュレートフィルタ７０をバイパスす
ることとなり、二つの圧力センサの出力は、パティキュ
レートフィルタ７０に全くパティキュレートが捕集され
ていない時よりも、さらに近い値となる。また、駆動装
置の断線等が検出されれば、もちろん、弁体７１ａを意
図するように動かすことはできず、逆転手段の故障とな
る。
【０１００】ステップ３０１における判断が否定される
時にはそのまま終了するが、前述のようにして逆転手段
が故障していると判断された時には、ステップ３０２に
進んで普通燃焼を実施するようにし、ステップ３０３に
おいて運転領域に係らずに低温燃焼への切り換えを禁止
する。
時にはそのまま終了するが、前述のようにして逆転手段
が故障していると判断された時には、ステップ３０２に
進んで普通燃焼を実施するようにし、ステップ３０３に
おいて運転領域に係らずに低温燃焼への切り換えを禁止
する。
【０１０１】前述したように、普通燃焼は煤の発生量が
最大となる最悪排気ガス量より少ない排気ガスを気筒内
へ再循環して実施する燃焼であり、また、低温燃焼は最
悪排気ガス量より多い排気ガスを気筒内へ再循環して実
施する燃焼であるために、これら二つの燃焼を切り換え
るために、再循環排気ガス量を増加させる場合も減少さ
せる場合も、最悪排気ガス量が気筒内へ再循環されるこ
とがあり、この時には、非常に多量のパティキュレート
が気筒内から排出されることとなる。
最大となる最悪排気ガス量より少ない排気ガスを気筒内
へ再循環して実施する燃焼であり、また、低温燃焼は最
悪排気ガス量より多い排気ガスを気筒内へ再循環して実
施する燃焼であるために、これら二つの燃焼を切り換え
るために、再循環排気ガス量を増加させる場合も減少さ
せる場合も、最悪排気ガス量が気筒内へ再循環されるこ
とがあり、この時には、非常に多量のパティキュレート
が気筒内から排出されることとなる。
【０１０２】弁体７１ａが中間位置で動かなくなってい
て排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスして
いる場合に、もし、運転領域の変化に応じて頻繁に低温
燃焼と普通燃焼とが切り換えられれば、その度に、非常
に多量のパティキュレートが大気中へ放出されてしま
う。また、弁体７１ａがいずれかの遮断位置で動かなく
なっている場合に、運転領域の変化に応じて頻繁に低温
燃焼と普通燃焼とが切り換えられて、その度に、非常に
多量のパティキュレートがパティキュレートフィルタへ
捕集されると、この時には、パティキュレートフィルタ
の排気上流側と排気下流側との逆転ができないために、
前述のように良好にパティキュレートを酸化除去するこ
とができず、パティキュレートフィルタの排気抵抗が直
ぐに車両走行に影響を与えるようになってしまう。
て排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスして
いる場合に、もし、運転領域の変化に応じて頻繁に低温
燃焼と普通燃焼とが切り換えられれば、その度に、非常
に多量のパティキュレートが大気中へ放出されてしま
う。また、弁体７１ａがいずれかの遮断位置で動かなく
なっている場合に、運転領域の変化に応じて頻繁に低温
燃焼と普通燃焼とが切り換えられて、その度に、非常に
多量のパティキュレートがパティキュレートフィルタへ
捕集されると、この時には、パティキュレートフィルタ
の排気上流側と排気下流側との逆転ができないために、
前述のように良好にパティキュレートを酸化除去するこ
とができず、パティキュレートフィルタの排気抵抗が直
ぐに車両走行に影響を与えるようになってしまう。
【０１０３】しかしながら、本フローチャートによれ
ば、逆転手段の故障発生後は、低温燃焼を禁止して、常
に普通燃焼を実施するようになっており、運転切り換え
に伴って気筒内から多量のパティキュレートが排出され
ることなく、多量のパティキュレートが大気中へ放出さ
れたり、パティキュレートフィルタの排気抵抗が直ぐに
運転に影響するほど増大することなく、逆転手段の修理
のために、問題なく修理工場へ車両を乗り入れることが
可能である。
ば、逆転手段の故障発生後は、低温燃焼を禁止して、常
に普通燃焼を実施するようになっており、運転切り換え
に伴って気筒内から多量のパティキュレートが排出され
ることなく、多量のパティキュレートが大気中へ放出さ
れたり、パティキュレートフィルタの排気抵抗が直ぐに
運転に影響するほど増大することなく、逆転手段の修理
のために、問題なく修理工場へ車両を乗り入れることが
可能である。
【０１０４】本フローチャートにおいて、逆転手段の故
障発生後は、常に普通燃焼を実施するようにしたが、こ
れは、普通燃焼が全ての運転領域で実施可能であるため
である。しかしながら、逆転手段の故障時において、低
温燃焼が実施されている場合には、普通燃焼への切り換
え時に一度だけ多量のパティキュレートが気筒内から排
出されることとなるために、この場合には、普通燃焼へ
切り換えることなく低温燃焼を常に実施するようにして
も良い。この場合には、運転領域を前述の第一運転領域
に制限する必要があるが、修理工場までのそれほど長く
ない期間であるために、特に問題とはならない。
障発生後は、常に普通燃焼を実施するようにしたが、こ
れは、普通燃焼が全ての運転領域で実施可能であるため
である。しかしながら、逆転手段の故障時において、低
温燃焼が実施されている場合には、普通燃焼への切り換
え時に一度だけ多量のパティキュレートが気筒内から排
出されることとなるために、この場合には、普通燃焼へ
切り換えることなく低温燃焼を常に実施するようにして
も良い。この場合には、運転領域を前述の第一運転領域
に制限する必要があるが、修理工場までのそれほど長く
ない期間であるために、特に問題とはならない。
【０１０５】また、普通燃焼又は低温燃焼のいずれかに
制限することなく、普通燃焼及び低温燃焼の運転領域の
一方を拡大する等して、運転切り換えの頻度を低減する
こと、すなわち、運転切り換えを抑制することでも、逆
転手段の故障発生後における気筒内からの排出微粒子量
を抑制することができ、前述の問題を比較的良好に改善
することが可能である。
制限することなく、普通燃焼及び低温燃焼の運転領域の
一方を拡大する等して、運転切り換えの頻度を低減する
こと、すなわち、運転切り換えを抑制することでも、逆
転手段の故障発生後における気筒内からの排出微粒子量
を抑制することができ、前述の問題を比較的良好に改善
することが可能である。
【０１０６】このように、逆転手段の正常時において、
弁体を切り換える際に排出微粒子量を抑制することが効
果的である（第二フローチャート）と共に、逆転手段の
故障発生後にも排出微粒子量を抑制することは効果的で
ある。もちろん、逆転手段の故障発生後に、第二フロー
チャートで説明したと同様に、運転状態を変化させて排
出微粒子量を抑制しても良く、また、逆転手段の正常時
において弁体を切り換える際に、普通燃焼及び低温燃焼
の切り換えを禁止して排出微粒子量を抑制するようにし
ても良い。
弁体を切り換える際に排出微粒子量を抑制することが効
果的である（第二フローチャート）と共に、逆転手段の
故障発生後にも排出微粒子量を抑制することは効果的で
ある。もちろん、逆転手段の故障発生後に、第二フロー
チャートで説明したと同様に、運転状態を変化させて排
出微粒子量を抑制しても良く、また、逆転手段の正常時
において弁体を切り換える際に、普通燃焼及び低温燃焼
の切り換えを禁止して排出微粒子量を抑制するようにし
ても良い。
【０１０７】ところで、排気ガス中のカルシウムＣａは
ＳＯ3が存在すると、前述したアッシュのような硫酸カ
ルシウムＣａＳＯ4を生成する。この硫酸カルシウムＣ
ａＳＯ4によるパティキュレートフィルタの目詰まりを
防止するためには、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Ｋ2ＳＯ4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の隔壁を
通過する。従ってパティキュレートフィルタがアッシュ
によって目詰まりすることがなくなる。こうして、前述
したように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａ
よりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土
類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣ
ｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳ
ｒを用いることが好ましいことになる。
ＳＯ3が存在すると、前述したアッシュのような硫酸カ
ルシウムＣａＳＯ4を生成する。この硫酸カルシウムＣ
ａＳＯ4によるパティキュレートフィルタの目詰まりを
防止するためには、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Ｋ2ＳＯ4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の隔壁を
通過する。従ってパティキュレートフィルタがアッシュ
によって目詰まりすることがなくなる。こうして、前述
したように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａ
よりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土
類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣ
ｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳ
ｒを用いることが好ましいことになる。
【０１０８】また、活性酸素放出剤としてパティキュレ
ートフィルタに白金Ｐｔのような貴金属のみを担持させ
ても、白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2又はＳＯ3か
ら活性酸素を放出させることができる。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２４に示
す実線に比べて若干右側に移動する。また、活性酸素放
出剤としてセリアを用いることも可能である。セリア
は、排気ガス中の酸素濃度が高いと酸素を吸収し、排気
ガス中の酸素濃度が低下すると活性酸素を放出するもの
であるために、パティキュレートの酸化除去のために、
排気ガス中の空燃比を定期的又は不定期にリッチにする
必要がある。セリアに代えて鉄又は錫を活性酸素放出剤
として使用することも可能である。また、活性酸素放出
剤として排気ガス中のＮＯx浄化に使用されるＮＯx吸蔵
還元触媒を用いることも可能である。この場合において
は、吸蔵したＮＯxを放出させるために排気ガスの空燃
比を少なくとも一時的にリッチにする必要があり、この
リッチ化制御をパティキュレートフィルタの上流側と下
流側との逆転後に実施することが好ましい。
ートフィルタに白金Ｐｔのような貴金属のみを担持させ
ても、白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2又はＳＯ3か
ら活性酸素を放出させることができる。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２４に示
す実線に比べて若干右側に移動する。また、活性酸素放
出剤としてセリアを用いることも可能である。セリア
は、排気ガス中の酸素濃度が高いと酸素を吸収し、排気
ガス中の酸素濃度が低下すると活性酸素を放出するもの
であるために、パティキュレートの酸化除去のために、
排気ガス中の空燃比を定期的又は不定期にリッチにする
必要がある。セリアに代えて鉄又は錫を活性酸素放出剤
として使用することも可能である。また、活性酸素放出
剤として排気ガス中のＮＯx浄化に使用されるＮＯx吸蔵
還元触媒を用いることも可能である。この場合において
は、吸蔵したＮＯxを放出させるために排気ガスの空燃
比を少なくとも一時的にリッチにする必要があり、この
リッチ化制御をパティキュレートフィルタの上流側と下
流側との逆転後に実施することが好ましい。
【０１０９】本実施例のディーゼルエンジンは、低温燃
焼と通常燃焼とを切り換えて実施するものとしたが、こ
れは本発明を限定するものではなく、もちろん、通常燃
焼のみを実施するディーゼルエンジン、又はパティキュ
レートを排出するガソリンエンジンにも本発明は適用可
能である。
焼と通常燃焼とを切り換えて実施するものとしたが、こ
れは本発明を限定するものではなく、もちろん、通常燃
焼のみを実施するディーゼルエンジン、又はパティキュ
レートを排出するガソリンエンジンにも本発明は適用可
能である。
【０１１０】パティキュレートを排出するガソリンエン
ジンとして、例えば、筒内噴射式火花点火内燃機関が考
えられる。この筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒内
へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を具備して圧縮行
程後半で燃料を噴射するものである。こうして噴射され
た燃料は、ピストン頂面に形成されたキャビティを利用
する等して、気化して点火プラグ近傍に向かい、点火プ
ラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成する。この
可燃混合気を着火燃焼させることにより、気筒内全体と
してはリーンな混合気が燃焼可能となる。このような燃
焼方式は、成層燃焼と称され、燃料消費率を低減するこ
とを可能とする。
ジンとして、例えば、筒内噴射式火花点火内燃機関が考
えられる。この筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒内
へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を具備して圧縮行
程後半で燃料を噴射するものである。こうして噴射され
た燃料は、ピストン頂面に形成されたキャビティを利用
する等して、気化して点火プラグ近傍に向かい、点火プ
ラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成する。この
可燃混合気を着火燃焼させることにより、気筒内全体と
してはリーンな混合気が燃焼可能となる。このような燃
焼方式は、成層燃焼と称され、燃料消費率を低減するこ
とを可能とする。
【０１１１】しかしながら、成層燃焼を常に実施するこ
とは困難である。圧縮行程後半の限られた時間内で噴射
可能な燃料量はそれほど多くはなく、機関高負荷時のよ
うに多量の燃料が必要な場合には、一般的に、成層燃焼
を断念して、吸気行程で燃料を噴射することにより、気
筒内に均質混合気を形成する均質燃焼を実施するように
なっている。
とは困難である。圧縮行程後半の限られた時間内で噴射
可能な燃料量はそれほど多くはなく、機関高負荷時のよ
うに多量の燃料が必要な場合には、一般的に、成層燃焼
を断念して、吸気行程で燃料を噴射することにより、気
筒内に均質混合気を形成する均質燃焼を実施するように
なっている。
【０１１２】この均質燃焼時には、気筒内でパティキュ
レートは殆ど生成されないが、成層燃焼は、若干燃焼状
態が悪く、ディーゼルエンジンほどではないがパティキ
ュレートが生成されることとなる。それにより、排気系
に前述のようにしてパティキュレートフィルタを配置す
ることが望ましい。
レートは殆ど生成されないが、成層燃焼は、若干燃焼状
態が悪く、ディーゼルエンジンほどではないがパティキ
ュレートが生成されることとなる。それにより、排気系
に前述のようにしてパティキュレートフィルタを配置す
ることが望ましい。
【０１１３】このような筒内噴射式火花点火内燃機関の
場合には、前述の第三フローチャートにおいて、逆転手
段の故障発生後は、成層燃焼を禁止して、均質燃焼での
み運転することにより、気筒内からパティキュレートが
排出されることはなく、大気中へのパティキュレート放
出の問題及びパティキュレートフィルタの早期目詰まり
の問題を防止することができる。均質燃焼は、全ての運
転領域で実施可能であり、運転上も問題ない。また、均
質燃焼の運転領域を拡大して、成層燃焼の実施頻度を減
少させることでも、比較的良好に前述の問題を改善する
ことができる。
場合には、前述の第三フローチャートにおいて、逆転手
段の故障発生後は、成層燃焼を禁止して、均質燃焼での
み運転することにより、気筒内からパティキュレートが
排出されることはなく、大気中へのパティキュレート放
出の問題及びパティキュレートフィルタの早期目詰まり
の問題を防止することができる。均質燃焼は、全ての運
転領域で実施可能であり、運転上も問題ない。また、均
質燃焼の運転領域を拡大して、成層燃焼の実施頻度を減
少させることでも、比較的良好に前述の問題を改善する
ことができる。
【０１１４】また、逆転手段の正常時において弁体を切
り換える際には、成層燃焼を禁止して均質燃焼を実施す
ることにより、大気中へパティキュレートが放出される
ことを防止することができる。
り換える際には、成層燃焼を禁止して均質燃焼を実施す
ることにより、大気中へパティキュレートが放出される
ことを防止することができる。
【０１１５】
【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の排
気浄化装置によれば、機関排気系に配置されて捕集した
パティキュレートが酸化させられるパティキュレートフ
ィルタと、パティキュレートフィルタの排気上流側と排
気下流側とを逆転するための逆転手段とを具備し、パテ
ィキュレートフィルタは、パティキュレートを捕集する
ための捕集壁を有し、捕集壁は、第一捕集面と第二捕集
面とを有し、設定時期において逆転手段によりパティキ
ュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とが逆転さ
れることにより、パティキュレートを捕集するために捕
集壁の第一捕集面と第二捕集面とが交互に使用される内
燃機関の排気浄化装置において、逆転手段は、弁体を具
備し、弁体を一方の位置から他方の位置へ切り換えるこ
とによって、パティキュレートフィルタの排気上流側と
排気下流側とを逆転させ、弁体が一方の位置から他方の
位置へ切り換わる間において、少なくとも排気ガスの一
部がパティキュレートフィルタをバイパスするようにな
っており、設定時期における機関燃焼室からのパティキ
ュレート排出量が多い時には、逆転手段によるパティキ
ュレートフィルタの排気上流側と排気下流側との逆転を
中止するようになっている。それにより、運転状態によ
っては、パティキュレートの酸化が不十分となってパテ
ィキュレートフィルタ捕集壁の第一捕集面にはある程度
パティキュレートが残留することがあるが、設定時期に
おいて逆転手段によりパティキュレートフィルタの排気
上流側と排気下流側とを逆転することによって、捕集壁
の第一捕集面には新たにパティキュレートが堆積するこ
とはなく、堆積パティキュレートを徐々に酸化除去可能
である。同時に、捕集壁の第二捕集面によってパティキ
ュレートの捕集及び酸化除去が開始される。こうして、
パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側と
の逆転によって第一捕集面と第二捕集面とを交互に使用
してパティキュレートが捕集されるために、各捕集面で
捕集するパティキュレート量は単一の捕集面で捕集する
場合に比較して低減され、パティキュレートフィルタに
パティキュレートが堆積し難くなってパティキュレート
の酸化除去が容易となり、パティキュレートフィルタの
目詰まりを防止することができる。また、設定時期にパ
ティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを
逆転させるために弁体が一方の位置から他方の位置へ切
り換えられると、一部の排気ガスがパティキュレートフ
ィルタをバイパスすることとなるが、設定時期における
機関燃焼室からのパティキュレート排出量が多い時に
は、この逆転が中止されるために、バイパス排気ガスと
共に多量のパティキュレートが大気中へ放出されること
はない。
気浄化装置によれば、機関排気系に配置されて捕集した
パティキュレートが酸化させられるパティキュレートフ
ィルタと、パティキュレートフィルタの排気上流側と排
気下流側とを逆転するための逆転手段とを具備し、パテ
ィキュレートフィルタは、パティキュレートを捕集する
ための捕集壁を有し、捕集壁は、第一捕集面と第二捕集
面とを有し、設定時期において逆転手段によりパティキ
ュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とが逆転さ
れることにより、パティキュレートを捕集するために捕
集壁の第一捕集面と第二捕集面とが交互に使用される内
燃機関の排気浄化装置において、逆転手段は、弁体を具
備し、弁体を一方の位置から他方の位置へ切り換えるこ
とによって、パティキュレートフィルタの排気上流側と
排気下流側とを逆転させ、弁体が一方の位置から他方の
位置へ切り換わる間において、少なくとも排気ガスの一
部がパティキュレートフィルタをバイパスするようにな
っており、設定時期における機関燃焼室からのパティキ
ュレート排出量が多い時には、逆転手段によるパティキ
ュレートフィルタの排気上流側と排気下流側との逆転を
中止するようになっている。それにより、運転状態によ
っては、パティキュレートの酸化が不十分となってパテ
ィキュレートフィルタ捕集壁の第一捕集面にはある程度
パティキュレートが残留することがあるが、設定時期に
おいて逆転手段によりパティキュレートフィルタの排気
上流側と排気下流側とを逆転することによって、捕集壁
の第一捕集面には新たにパティキュレートが堆積するこ
とはなく、堆積パティキュレートを徐々に酸化除去可能
である。同時に、捕集壁の第二捕集面によってパティキ
ュレートの捕集及び酸化除去が開始される。こうして、
パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側と
の逆転によって第一捕集面と第二捕集面とを交互に使用
してパティキュレートが捕集されるために、各捕集面で
捕集するパティキュレート量は単一の捕集面で捕集する
場合に比較して低減され、パティキュレートフィルタに
パティキュレートが堆積し難くなってパティキュレート
の酸化除去が容易となり、パティキュレートフィルタの
目詰まりを防止することができる。また、設定時期にパ
ティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを
逆転させるために弁体が一方の位置から他方の位置へ切
り換えられると、一部の排気ガスがパティキュレートフ
ィルタをバイパスすることとなるが、設定時期における
機関燃焼室からのパティキュレート排出量が多い時に
は、この逆転が中止されるために、バイパス排気ガスと
共に多量のパティキュレートが大気中へ放出されること
はない。
【０１１６】また、本発明によるもう一つの内燃機関の
排気浄化装置によれば、機関排気系に配置されて捕集し
たパティキュレートが酸化させられるパティキュレート
フィルタと、パティキュレートフィルタの排気上流側と
排気下流側とを逆転するための逆転手段とを具備し、パ
ティキュレートフィルタは、パティキュレートを捕集す
るための捕集壁を有し、捕集壁は、第一捕集面と第二捕
集面とを有し、設定時期において逆転手段によりパティ
キュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とが逆転
されることにより、パティキュレートを捕集するために
捕集壁の第一捕集面と第二捕集面とが交互に使用される
内燃機関の排気浄化装置において、逆転手段は、弁体を
具備し、弁体を一方の位置から他方の位置へ切り換える
ことによって、パティキュレートフィルタの排気上流側
と排気下流側とを逆転させ、弁体が一方の位置から他方
の位置へ切り換わる間において、少なくとも排気ガスの
一部がパティキュレートフィルタをバイパスするように
なっており、設定時期又は逆転手段の故障発生後には、
機関燃焼室からのパティキュレート排出量を抑制するよ
うになっている。それにより、前述の排気浄化装置と同
様に、設定時期におけるパティキュレートフィルタの排
気上流側と排気下流側との逆転によって、パティキュレ
ートフィルタの目詰まりを防止することができる。ま
た、設定時期又は逆転手段の故障発生後には、機関燃焼
室からのパティキュレート排出量を抑制するようになっ
ており、設定時期に弁体が一方の位置から他方の位置へ
切り換えられると、一部の排気ガスがパティキュレート
フィルタをバイパスすることとなるが、バイパス排気ガ
スと共に多量のパティキュレートが大気中へ放出される
ことはなく、また、逆転手段の故障によって弁体が二つ
の位置の間で動かなくなっても、バイパス排気ガスと共
に多量のパティキュレートが大気中へ放出されることは
なく、また、逆転手段の故障によって弁体が二つの位置
の一方で動かなくなっても、パティキュレートフィルタ
が早期に目詰まりすることはない。
排気浄化装置によれば、機関排気系に配置されて捕集し
たパティキュレートが酸化させられるパティキュレート
フィルタと、パティキュレートフィルタの排気上流側と
排気下流側とを逆転するための逆転手段とを具備し、パ
ティキュレートフィルタは、パティキュレートを捕集す
るための捕集壁を有し、捕集壁は、第一捕集面と第二捕
集面とを有し、設定時期において逆転手段によりパティ
キュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とが逆転
されることにより、パティキュレートを捕集するために
捕集壁の第一捕集面と第二捕集面とが交互に使用される
内燃機関の排気浄化装置において、逆転手段は、弁体を
具備し、弁体を一方の位置から他方の位置へ切り換える
ことによって、パティキュレートフィルタの排気上流側
と排気下流側とを逆転させ、弁体が一方の位置から他方
の位置へ切り換わる間において、少なくとも排気ガスの
一部がパティキュレートフィルタをバイパスするように
なっており、設定時期又は逆転手段の故障発生後には、
機関燃焼室からのパティキュレート排出量を抑制するよ
うになっている。それにより、前述の排気浄化装置と同
様に、設定時期におけるパティキュレートフィルタの排
気上流側と排気下流側との逆転によって、パティキュレ
ートフィルタの目詰まりを防止することができる。ま
た、設定時期又は逆転手段の故障発生後には、機関燃焼
室からのパティキュレート排出量を抑制するようになっ
ており、設定時期に弁体が一方の位置から他方の位置へ
切り換えられると、一部の排気ガスがパティキュレート
フィルタをバイパスすることとなるが、バイパス排気ガ
スと共に多量のパティキュレートが大気中へ放出される
ことはなく、また、逆転手段の故障によって弁体が二つ
の位置の間で動かなくなっても、バイパス排気ガスと共
に多量のパティキュレートが大気中へ放出されることは
なく、また、逆転手段の故障によって弁体が二つの位置
の一方で動かなくなっても、パティキュレートフィルタ
が早期に目詰まりすることはない。
【図１】本発明による排気浄化装置を備えるディーゼル
エンジンの概略縦断面図である。
エンジンの概略縦断面図である。
【図２】図１の燃焼室の拡大縦断面図である。
【図３】図１のシリンダヘッドの底面図である。
【図４】燃焼室の側面断面図である。
【図５】吸排気弁のリフトと燃料噴射を示す図である。
【図６】スモーク及びＮＯxの発生量等を示す図であ
る。
る。
【図７】燃焼圧を示す図である。
【図８】燃料分子を示す図である。
【図９】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図
である。
である。
【図１０】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図で
ある。
ある。
【図１１】第一の運転領域Ｉ及び第二の運転領域IIを示
す図である。
す図である。
【図１２】空燃比センサの出力を示す図である。
【図１３】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１４】第一の運転領域Ｉにおける空燃比を示す図で
ある。
ある。
【図１５】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
である。
【図１６】第二の燃焼における空燃比を示す図である。
【図１７】スロットル弁等の目標開度を示す図である。
【図１８】機関排気系における切換部及びパティキュレ
ートフィルタ近傍の平面図である。
ートフィルタ近傍の平面図である。
【図１９】図１８の側面図である。
【図２０】切換部内の弁体の図１８とは異なるもう一つ
の遮断位置を示す図である。
の遮断位置を示す図である。
【図２１】切換部内の弁体の中間位置を示す図である。
【図２２】パティキュレートフィルタの構造を示す図で
ある。
ある。
【図２３】パティキュレートの酸化作用を説明するため
の図である。
の図である。
【図２４】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。
ィルタの温度との関係を示す図である。
【図２５】パティキュレートの堆積作用を説明するため
の図である。
の図である。
【図２６】パティキュレートフィルタへの多量のパティ
キュレートの堆積を防止するための第一フローチャート
である。
キュレートの堆積を防止するための第一フローチャート
である。
【図２７】パティキュレートフィルタの融壁の拡大断面
図である。
図である。
【図２８】パティキュレートフィルタへの多量のパティ
キュレートの堆積を防止するための第二フローチャート
である。
キュレートの堆積を防止するための第二フローチャート
である。
【図２９】逆転手段の故障時における運転切り換え制御
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
６…燃料噴射弁 １６…スロットル弁 ７０…パティキュレートフィルタ ７１…切換部 ７１ａ…弁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ ３Ｇ３０１ 53/94 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｔ ４Ｄ０４８ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｓ ４Ｄ０５８ ＺＡＢＥ ＺＡＢ 9/00 Ｚ 9/00 Ｆ０２Ｄ 21/06 Ｆ０２Ｄ 21/06 21/08 ３０１Ｚ 21/08 ３０１ 23/00 Ｎ 23/00 41/02 ３５５ 41/02 ３５５ 41/14 ３１０Ａ 41/14 ３１０ 41/22 ３５５ 41/22 ３５５ 41/38 Ｂ 41/38 45/00 ３１０Ｚ 45/00 ３１０ ３１４Ｚ ３１４ ３４５Ｚ ３４５ ３６０Ｚ ３６０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｒ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 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 伊藤 丈和 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 田中 俊明 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 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 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (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） 3G062 BA04 BA05 DA05 DA09 EA10 ED08 FA10 GA04 GA05 GA06 GA21 GA22 3G084 AA01 BA00 BA07 BA13 BA14 BA15 BA20 BA24 DA10 DA19 EA04 EA07 EA11 EB09 EB22 EC01 EC03 FA00 FA10 FA18 FA29 FA33 FA38 3G090 AA03 BA01 CA00 CA01 CA03 CB00 CB23 CB25 DA00 DA01 DA04 DA10 DA18 DA20 EA05 EA06 3G091 AA02 AB02 AB08 AB13 BA00 BA21 EA38 GA06 GB01W GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB17X HA14 HB01 HB03 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 BB01 BB06 BB08 DB03 DC00 DC09 DC14 DF02 DF03 DF09 EA02 EA08 EA11 EA14 EA17 EA29 EC10 FA13 FA18 HA06Z HA11Z HB03Z HD00Z HD05Z HE01Z HE03Z HF00Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA11 HA13 HA16 JA24 JB02 LB04 LB11 LC04 MA01 NC01 NC02 ND02 PA11Z PA16A PA16Z PB08Z PD02A PD02Z PD15A PD15Z PE01Z PE03Z PF03Z 4D048 AA14 AB01 BA02X BA03X BA14X BA15X BA18X BA30X BA41X BB02 BB14 CC25 CC26 CD05 CD10 DA01 DA02 DA07 DA08 DA20 EA04 4D058 JA32 JB06 JB28 MA44 SA08 TA06
Claims (11)
- 【請求項１】 機関排気系に配置されて捕集したパティ
キュレートが酸化させられるパティキュレートフィルタ
と、前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気
下流側とを逆転するための逆転手段とを具備し、前記パ
ティキュレートフィルタは、パティキュレートを捕集す
るための捕集壁を有し、前記捕集壁は、第一捕集面と第
二捕集面とを有し、設定時期において前記逆転手段によ
り前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下
流側とが逆転されることにより、パティキュレートを捕
集するために前記捕集壁の前記第一捕集面と前記第二捕
集面とが交互に使用される内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記逆転手段は、弁体を具備し、前記弁体を一方
の位置から他方の位置へ切り換えることによって、前記
パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側と
を逆転させ、前記弁体が一方の位置から他方の位置へ切
り換わる間において、少なくとも排気ガスの一部が前記
パティキュレートフィルタをバイパスするようになって
おり、前記設定時期における機関燃焼室からのパティキ
ュレート排出量が多い時には、前記逆転手段による前記
パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側と
の逆転を中止することを特徴とする内燃機関の排気浄化
装置。 - 【請求項２】 機関排気系に配置されて捕集したパティ
キュレートが酸化させられるパティキュレートフィルタ
と、前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気
下流側とを逆転するための逆転手段とを具備し、前記パ
ティキュレートフィルタは、パティキュレートを捕集す
るための捕集壁を有し、前記捕集壁は、第一捕集面と第
二捕集面とを有し、設定時期において前記逆転手段によ
り前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下
流側とが逆転されることにより、パティキュレートを捕
集するために前記捕集壁の前記第一捕集面と前記第二捕
集面とが交互に使用される内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記逆転手段は、弁体を具備し、前記弁体を一方
の位置から他方の位置へ切り換えることによって、前記
パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側と
を逆転させ、前記弁体が一方の位置から他方の位置へ切
り換わる間において、少なくとも排気ガスの一部が前記
パティキュレートフィルタをバイパスするようになって
おり、前記設定時期又は前記逆転手段の故障発生後に
は、機関燃焼室からのパティキュレート排出量を抑制す
ることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 機関燃料噴射量又は機関燃料噴射時期又
は機関燃料噴射圧又は機関補助燃料噴射を制御すること
によって機関状態を変化させ、前記パティキュレート排
出量を抑制することを特徴とする請求項２に記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】 機関吸入空気を過給するための過給手段
を具備し、前記過給手段による過給圧を制御することに
よって機関状態を変化させ、前記パティキュレート排出
量を抑制することを特徴とする請求項２に記載の内燃機
関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 排気ガスを吸気通路内に再循環させるた
めの排気ガス再循環装置を具備し、前記排気ガス再循環
装置による再循環排気ガス量を制御することによって機
関状態を変化させ、前記パティキュレート排出量を抑制
することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項６】 前記内燃機関は、気筒内へ不活性ガスを
供給するための不活性ガス供給手段を有して、煤の発生
量を最大とする最悪不活性ガス量より多量の前記不活性
ガスを気筒内へ供給する低温燃焼と、前記最悪不活性ガ
ス量より少量の前記不活性ガスを気筒内へ供給する普通
燃焼とを切り換えて実施するものであり、前記低温燃焼
及び前記普通燃焼への切り換えを抑制又は禁止すること
により、前記パティキュレート排出量を抑制することを
特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項７】 前記設定時期は、所定時間毎又は所定走
行距離毎に設定されることを特徴とする請求項１から６
のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項８】 前記設定時期は、前記パティキュレート
フィルタの排気上流側と排気下流側との差圧が設定差圧
以上となった時に設定されることを特徴とする請求項１
から６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項９】 前記設定時期は、前記パティキュレート
フィルタのパティキュレート堆積量が設定堆積量値以上
となった時に設定されることを特徴とする請求項１から
６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１０】 前記捕集壁には活性酸素放出剤が担持
され、前記活性酸素放出剤から放出される活性酸素がパ
ティキュレートを酸化させることを特徴とする請求項１
から９のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１１】 前記活性酸素放出剤は、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
出することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の
排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000402947A JP3622674B2 (ja) | 2000-04-25 | 2000-12-28 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000128983 | 2000-04-25 | ||
| JP2000-128983 | 2000-04-25 | ||
| JP2000402947A JP3622674B2 (ja) | 2000-04-25 | 2000-12-28 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002013411A true JP2002013411A (ja) | 2002-01-18 |
| JP3622674B2 JP3622674B2 (ja) | 2005-02-23 |
Family
ID=26591064
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000402947A Expired - Fee Related JP3622674B2 (ja) | 2000-04-25 | 2000-12-28 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3622674B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1464818A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-10-06 | Mazda Motor Corporation | Control apparatus for an engine, engine, control method of an engine, and computer program product |
Citations (5)
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| JPH07189655A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nippondenso Co Ltd | エンジンの排気浄化装置 |
| JPH07189656A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-07-28 | Nippondenso Co Ltd | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JPH07106290B2 (ja) * | 1984-04-23 | 1995-11-15 | エンゲルハード・コーポレーシヨン | ジーゼル排気粒子用フイルター |
| JP2000018026A (ja) * | 1998-04-28 | 2000-01-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
2000
- 2000-12-28 JP JP2000402947A patent/JP3622674B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| EP1464818A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-10-06 | Mazda Motor Corporation | Control apparatus for an engine, engine, control method of an engine, and computer program product |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3622674B2 (ja) | 2005-02-23 |
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