JP2002097926A - 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微粒子がパティキュレートフィルタの隔壁に
堆積するのを阻止しつつパティキュレートフィルタの過
剰な昇温に伴うパティキュレートフィルタの溶損やクラ
ックの発生を回避する。 【解決手段】 排気管20に配置されたパティキュレート
フィルタ22に一時的に捕集された微粒子を微粒子酸化促
進成分としての活性酸素によって酸化し、排気切換バル
ブ73により排気ガスがパティキュレートフィルタ22の一
方の側と他方の側とから交互にパティキュレートフィル
タ22を通過しうるようにし、排気切換バルブ73の所定の
切換タイミングであってパティキュレートフィルタ温度
TFが所定の閾値TF1 以下のときには切換を許容し、排気
切換バルブ73の切換タイミングであってもパティキュレ
ートフィルタ温度TFが閾値TF1 より高いときには切換を
禁止する。

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
の微粒子を捕集し、酸化するためのパティキュレートフ
ィルタを機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキ
ュレートフィルタを通過するときに排気ガス中の微粒子
が捕集されるようになっている内燃機関の排気浄化装置
が知られている。この種の内燃機関の排気浄化装置の例
としては例えば特公平７−１０６２９０号公報に記載さ
れたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが特開平７−１
０６２９０号公報に記載された内燃機関の排気浄化装置
ではパティキュレートフィルタを通過する排気ガスの流
れが逆転されない。こ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。したがって特開平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。このため
パティキュレートフィルタが目詰まりし、背圧が上昇し
てしまう。
【０００４】前記問題点に鑑み、本発明はパティキュレ
ートフィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させ、パ
ティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子を酸化
除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に伝える
ことにより微粒子がパティキュレートフィルタの壁に堆
積してしまうのを阻止すると共にパティキュレートフィ
ルタの過剰な昇温に伴うパティキュレートフィルタの溶
損やクラックの発生を回避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
し、酸化するためのパティキュレートフィルタを機関排
気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレートフィル
タを通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集されるよ
うになっている内燃機関の排気浄化装置において、パテ
ィキュレートフィルタを通過する排気ガスの流れを逆転
させるための排気ガス逆流手段を設け、排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタの一方の側と他方の側とから交互
にパティキュレートフィルタを通過しうるようにし、予
め定められたタイミングであってパティキュレートフィ
ルタの温度が予め定められた温度以下のときには排気ガ
スの流れを逆転させるのを許容し、前記予め定められた
タイミングであってもパティキュレートフィルタの温度
が前記予め定められた温度より高いときには排気ガスの
流れを逆転させるのを禁止するようにした内燃機関の排
気浄化装置が提供される。
【０００６】請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置
ではパティキュレートフィルタに捕集された微粒子が酸
化されると共にパティキュレートフィルタを通過する排
気ガスの流れを逆転させることにより、排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタの一方の側と他方の側とから交互
にパティキュレートフィルタを通過せしめられる。この
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。さらに請
求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置では排気ガスの
流れを逆転させることが必要とされる予め定められたタ
イミングで原則的に排気ガスの流れが逆転され、その予
め定められたタイミングであっても、パティキュレート
フィルタの溶損やクラックの発生の可能性があるときに
は例外的に排気ガスの流れを逆転させることが禁止され
る。詳細には予め定められたタイミングであってパティ
キュレートフィルタの温度が予め定められた温度以下の
ときには排気ガスの流れを逆転させるのが許容され、前
記予め定められたタイミングであってもパティキュレー
トフィルタの温度が前記予め定められた温度より高いと
きには排気ガスの流れを逆転させるのが禁止される。こ
のためパティキュレートフィルタの温度が高いときに排
気ガスの流れを逆転させるのに伴ってパティキュレート
フィルタの温度がさらに上昇してしまい、その結果、パ
ティキュレートフィルタが溶損したり、パティキュレー
トフィルタにクラックが発生したりするのを回避するこ
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、燃焼室内に供給される
不活性ガスの量をさらに増大していくと燃焼室内におけ
る燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度
よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる内燃機関
を用い、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量より
も燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほと
んど発生しない低温燃焼と、煤の発生量がピークとなる
不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガス
の量が少ない通常燃焼とを実行できるようにし、通常燃
焼の実行時にはパティキュレートフィルタが前記予め定
められた温度以下のときであっても所定の温度より高い
ときに排気ガスの流れを逆転させるのが禁止される請求
項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００８】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置
では通常燃焼の実行時には低温燃焼の実行時に比べてパ
ティキュレートフィルタ内の酸素量が多くなるためにパ
ティキュレートフィルタの温度上昇率が高くなる可能性
が高いことに鑑み、通常燃焼の実行時にはパティキュレ
ートフィルタが前記予め定められた温度以下のときであ
っても所定の温度より高いときに排気ガスの流れを逆転
させるのが禁止される。このためパティキュレートフィ
ルタの温度がそれほど高くないものの通常燃焼が実行さ
れているためにパティキュレートフィルタの温度上昇率
が高いときに排気ガスの流れを逆転させるのに伴ってパ
ティキュレートフィルタの温度が高い温度まで急激に上
昇してしまい、その結果、パティキュレートフィルタが
溶損したり、パティキュレートフィルタにクラックが発
生したりするのを回避することができる。
【０００９】請求項３に記載の発明によれば燃焼室から
排出された排気ガス中の微粒子を捕集し、酸化するため
のパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置
し、排気ガスがパティキュレートフィルタを通過すると
きに排気ガス中の微粒子が捕集されるようになっている
内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフ
ィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させるための排
気ガス逆流手段を設け、排気ガスがパティキュレートフ
ィルタの一方の側と他方の側とから交互にパティキュレ
ートフィルタを通過しうるようにし、予め定められたタ
イミングであってパティキュレートフィルタの温度上昇
率が予め定められた値以下のときには排気ガスの流れを
逆転させるのを許容し、前記予め定められたタイミング
であってもパティキュレートフィルタの温度上昇率が前
記予め定められた値より高いときには排気ガスの流れを
逆転させるのを禁止するようにした内燃機関の排気浄化
装置が提供される。
【００１０】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置
ではパティキュレートフィルタに捕集された微粒子が酸
化されると共にパティキュレートフィルタを通過する排
気ガスの流れを逆転させることにより、排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタの一方の側と他方の側とから交互
にパティキュレートフィルタを通過せしめられる。この
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。さらに請
求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置では排気ガスの
流れを逆転させることが必要とされる予め定められたタ
イミングで原則的に排気ガスの流れが逆転され、その予
め定められたタイミングであっても、パティキュレート
フィルタの溶損やクラックの発生の可能性があるときに
は例外的に排気ガスの流れを逆転させることが禁止され
る。詳細には予め定められたタイミングであってパティ
キュレートフィルタの温度上昇率が予め定められた値以
下のときには排気ガスの流れを逆転させるのが許容さ
れ、前記予め定められたタイミングであってもパティキ
ュレートフィルタの温度上昇率が前記予め定められた値
より高いときには排気ガスの流れを逆転させるのが禁止
される。このためパティキュレートフィルタの温度上昇
率が高いときに排気ガスの流れを逆転させるのに伴って
パティキュレートフィルタの温度上昇率がさらに上昇
し、パティキュレートフィルタの温度が高い温度まで急
激に上昇してしまい、その結果、パティキュレートフィ
ルタが溶損したり、パティキュレートフィルタにクラッ
クが発生したりするのを回避することができる。
【００１１】請求項４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し、酸化するため
のパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置
し、排気ガスがパティキュレートフィルタを通過すると
きに排気ガス中の微粒子が捕集されるようになっている
内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフ
ィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させるための排
気ガス逆流手段を設け、排気ガスがパティキュレートフ
ィルタの一方の側と他方の側とから交互にパティキュレ
ートフィルタを通過しうるようにし、パティキュレート
フィルタが硫黄被毒したときにパティキュレートフィル
タの温度を上昇させることによってパティキュレートフ
ィルタの硫黄被毒を回復できるようにし、予め定められ
たタイミングであってパティキュレートフィルタの硫黄
被毒回復が実行中でないときには排気ガスの流れを逆転
させるのを許容し、前記予め定められたタイミングであ
ってもパティキュレートフィルタの硫黄被毒回復が実行
中のときには排気ガスの流れを逆転させるのを禁止する
ようにした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
ではパティキュレートフィルタに捕集された微粒子が酸
化されると共にパティキュレートフィルタを通過する排
気ガスの流れを逆転させることにより、排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタの一方の側と他方の側とから交互
にパティキュレートフィルタを通過せしめられる。この
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。さらに請
求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置では排気ガスの
流れを逆転させることが必要とされる予め定められたタ
イミングで原則的に排気ガスの流れが逆転され、その予
め定められたタイミングであっても、パティキュレート
フィルタの溶損やクラックの発生の可能性があるときに
は例外的に排気ガスの流れを逆転させることが禁止され
る。詳細には予め定められたタイミングであってパティ
キュレートフィルタの温度を上昇させることによるパテ
ィキュレートフィルタの硫黄被毒回復が実行中でないと
きには排気ガスの流れを逆転させるのが許容され、前記
予め定められたタイミングであってもパティキュレート
フィルタの温度を上昇させることによるパティキュレー
トフィルタの硫黄被毒回復が実行中のときには排気ガス
の流れを逆転させるのが禁止される。このためパティキ
ュレートフィルタの硫黄被毒を回復させるためにパティ
キュレートフィルタの温度が上昇せしめられているとき
に排気ガスの流れを逆転させるのに伴ってパティキュレ
ートフィルタの温度がさらに上昇してしまい、その結
果、パティキュレートフィルタが溶損したり、パティキ
ュレートフィルタにクラックが発生したりするのを回避
することができる。
【００１３】請求項５に記載の発明によれば燃焼室から
排出された排気ガス中の微粒子を捕集し、酸化するため
のパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置
し、排気ガスがパティキュレートフィルタを通過すると
きに排気ガス中の微粒子が捕集されるようになっている
内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフ
ィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させるための排
気ガス逆流手段を設け、排気ガスがパティキュレートフ
ィルタの一方の側と他方の側とから交互にパティキュレ
ートフィルタを通過しうるようにし、パティキュレート
フィルタが硫黄被毒したときにパティキュレートフィル
タの温度を上昇させることによってパティキュレートフ
ィルタの硫黄被毒を回復できるようにし、予め定められ
たタイミングであってパティキュレートフィルタの硫黄
被毒回復の実行中にパティキュレートフィルタの温度が
予め定められた温度以下のときには排気ガスの流れを逆
転させるのを許容し、前記予め定められたタイミングで
あってもパティキュレートフィルタの硫黄被毒回復の実
行中にパティキュレートフィルタの温度が前記予め定め
られた温度より高いときには排気ガスの流れを逆転させ
るのを禁止するようにした内燃機関の排気浄化装置が提
供される。
【００１４】請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置
ではパティキュレートフィルタに捕集された微粒子が酸
化されると共にパティキュレートフィルタを通過する排
気ガスの流れを逆転させることにより、排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタの一方の側と他方の側とから交互
にパティキュレートフィルタを通過せしめられる。この
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。さらに請
求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置では排気ガスの
流れを逆転させることが必要とされる予め定められたタ
イミングで原則的に排気ガスの流れが逆転され、その予
め定められたタイミングであっても、パティキュレート
フィルタの溶損やクラックの発生の可能性があるときに
は例外的に排気ガスの流れを逆転させることが禁止され
る。詳細には予め定められたタイミングであってパティ
キュレートフィルタの温度を上昇させることによるパテ
ィキュレートフィルタの硫黄被毒回復の実行中にパティ
キュレートフィルタの温度が予め定められた温度以下の
ときには排気ガスの流れを逆転させるのが許容され、前
記予め定められたタイミングであってもパティキュレー
トフィルタの温度を上昇させることによるパティキュレ
ートフィルタの硫黄被毒回復の実行中にパティキュレー
トフィルタの温度が前記予め定められた温度より高いと
きには排気ガスの流れを逆転させるのが禁止される。こ
のためパティキュレートフィルタの硫黄被毒を回復させ
るためにパティキュレートフィルタの温度が上昇せしめ
られているときであってパティキュレートフィルタの温
度が高いときに排気ガスの流れを逆転させるのに伴って
パティキュレートフィルタの温度がさらに上昇してしま
い、その結果、パティキュレートフィルタが溶損した
り、パティキュレートフィルタにクラックが発生したり
するのを回避することができる。その上、パティキュレ
ートフィルタの硫黄被毒回復の実行されているときであ
ってもパティキュレートフィルタの温度が低くパティキ
ュレートフィルタの溶損やクラックの発生の可能性が低
いときには排気ガスの流れを逆転させるのが禁止されな
いため、排気ガスの流れを逆転させるのが頻繁に禁止さ
れる場合に比べ、微粒子をパティキュレートフィルタの
壁の両方の面に分散させて捕集することができる。
【００１５】請求項６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し、酸化するため
のパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置
し、排気ガスがパティキュレートフィルタを通過すると
きに排気ガス中の微粒子が捕集されるようになっている
内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフ
ィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させるための排
気ガス逆流手段を設け、排気ガスがパティキュレートフ
ィルタの一方の側と他方の側とから交互にパティキュレ
ートフィルタを通過しうるようにし、パティキュレート
フィルタが硫黄被毒したときにパティキュレートフィル
タの温度を上昇させることによってパティキュレートフ
ィルタの硫黄被毒を回復できるようにし、予め定められ
たタイミングであってパティキュレートフィルタの硫黄
被毒回復の実行中にパティキュレートフィルタの温度上
昇率が予め定められた値以下のときには排気ガスの流れ
を逆転させるのを許容し、前記予め定められたタイミン
グであってもパティキュレートフィルタの硫黄被毒回復
の実行中にパティキュレートフィルタの温度上昇率が前
記予め定められた値より高いときには排気ガスの流れを
逆転させるのを禁止するようにした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
ではパティキュレートフィルタに捕集された微粒子が酸
化されると共にパティキュレートフィルタを通過する排
気ガスの流れを逆転させることにより、排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタの一方の側と他方の側とから交互
にパティキュレートフィルタを通過せしめられる。この
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。さらに請
求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置では排気ガスの
流れを逆転させることが必要とされる予め定められたタ
イミングで原則的に排気ガスの流れが逆転され、その予
め定められたタイミングであっても、パティキュレート
フィルタの溶損やクラックの発生の可能性があるときに
は例外的に排気ガスの流れを逆転させることが禁止され
る。詳細には予め定められたタイミングであってパティ
キュレートフィルタの温度を上昇させることによるパテ
ィキュレートフィルタの硫黄被毒回復の実行中にパティ
キュレートフィルタの温度上昇率が予め定められた値以
下のときには排気ガスの流れを逆転させるのが許容さ
れ、前記予め定められたタイミングであってもパティキ
ュレートフィルタの温度を上昇させることによるパティ
キュレートフィルタの硫黄被毒回復の実行中にパティキ
ュレートフィルタの温度上昇率が前記予め定められた値
より高いときには排気ガスの流れを逆転させるのが禁止
される。このためパティキュレートフィルタの硫黄被毒
を回復させるためにパティキュレートフィルタの温度が
上昇せしめられているときであってパティキュレートフ
ィルタの温度上昇率が高いときに排気ガスの流れを逆転
させるのに伴ってパティキュレートフィルタの温度上昇
率がさらに上昇し、パティキュレートフィルタの温度が
高い温度まで急激に上昇してしまい、その結果、パティ
キュレートフィルタが溶損したり、パティキュレートフ
ィルタにクラックが発生したりするのを回避することが
できる。その上、パティキュレートフィルタの硫黄被毒
回復の実行されているときであってもパティキュレート
フィルタの温度上昇率が低くパティキュレートフィルタ
の溶損やクラックの発生の可能性が低いときには排気ガ
スの流れを逆転させるのが禁止されないため、排気ガス
の流れを逆転させるのが頻繁に禁止される場合に比べ、
微粒子をパティキュレートフィルタの壁の両方の面に分
散させて捕集することができる。
【００１７】請求項７に記載の発明によれば前記パティ
キュレートフィルタに捕集された微粒子は微粒子酸化促
進成分である活性酸素によって酸化される請求項１〜６
のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供
される。
【００１８】請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置
ではパティキュレートフィルタに捕集された微粒子が、
微粒子酸化促進成分である活性酸素によって酸化され
る。このため微粒子の酸化性能を向上させ、微粒子を連
続的に酸化させることができやすくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施例について説明する。
【００２０】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１の実施例を示してい
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、さらに吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を
流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置さ
れる。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置
１８内に導かれ、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１９およ
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。
【００２１】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１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２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。
【００２２】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
例では機関冷却水が冷却装置２６内に導かれ、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。
【００２３】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および出力ポート３６を具備
する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。またケー
シング２３にはパティキュレートフィルタ２２の温度を
検出するための温度センサ３９が取付けられ、この温度
センサ３９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介し
て入力ポート３５に入力される。ケーシング２３よりも
排気ガス流れ上流側の排気管２０には背圧を検出するた
めの背圧センサ４３が取付けられ、この背圧センサ４３
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。ケーシング２３よりも排気ガス流
れ下流側の排気管２０には背圧を検出するための背圧セ
ンサ４４が取付けられ、この背圧センサ４４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。
さらに入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３
０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角セン
サ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する
駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動
用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、燃料ポンプ
２８および排気切換バルブ駆動装置７４に接続される。
【００２４】図２にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。図２において（Ａ）はパティキュレートフィ
ルタ２２の正面図を示しており、（Ｂ）はパティキュレ
ートフィルタ２２の側面断面図を示している。図２
（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにパティキュレート
フィルタ２２はハニカム構造をなしており、互いに平行
をなして延びる複数個の排気流通路５０，５１を具備す
る。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞され
た排気ガス流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞
された排気ガス流出通路５１とにより構成される。なお
図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を
示している。したがって排気ガス流入通路５０および排
気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配
置される。云い換えると排気ガス流入通路５０および排
気ガス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が４つの
排気ガス流出通路５１によって包囲され、各排気ガス流
出通路５１が４つの排気ガス流入通路５０によって包囲
されるように配置される。パティキュレートフィルタ２
２は例えばコージライトのような多孔質材料から形成さ
れており、したがって排気ガス流入通路５０内に流入し
た排気ガスは図２（Ｂ）において矢印で示されるように
周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気ガス流出通路５
１内に流出する。
【００２５】本発明による実施例では各排気ガス流入通
路５０および各排気ガス流出通路５１の周壁面、すなわ
ち各隔壁５４の両側表面上、栓５３の外端面および栓５
２，５３の内端面上には全面に亘って例えばアルミナか
らなる担体の層が形成されており、この担体上には貴金
属触媒、および微粒子の酸化を促進する微粒子酸化促進
成分を発生する微粒子酸化促進成分発生剤として、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。
【００２６】この場合、本発明による実施例では貴金属
触媒として白金Ｐｔが用いられており、酸素吸蔵・活性
酸素放出剤としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウ
ムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカ
リ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウ
ムＳｒのようなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イッ
トリウムＹ、セリウムＣｅのような希土類、鉄Ｆｅのよ
うな遷移金属、およびスズＳｎのような炭素族元素から
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またはアルカリ土
類金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウム
Ｃｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウム
Ｓｒを用いることが好ましい。
【００２７】次にパティキュレートフィルタ２２による
排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金Ｐｔ
およびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明す
るが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希
土類、遷移金属、炭素族元素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、したがって
排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。すなわち吸気
通路および燃焼室５内に供給された空気と燃料との比を
排気ガスの空燃比と称すると図１に示されるような圧縮
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。したがって排気ガス中にはＳＯ2 が
含まれている。したがって過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2
を含んだ排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排
気ガス流入通路５０内に流入することになる。
【００２８】図３（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通
路５０の内周面上に形成された担体層の表面の拡大図を
模式的に表している。なお図３（Ａ）および（Ｂ）にお
いて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリウ
ムＫを含んでいる酸素吸蔵・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 -または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 -または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。
【００２９】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。すなわち上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 -またはＯ2-
の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳ
Ｏ2 は白金Ｐｔの表面でＯ2 -または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
でさら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ＳＯ
4 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Ｋ2ＳＯ4 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ＫＮ
Ｏ3 および硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 が生成される。
【００３０】一方、燃焼室５内においては主にカーボン
Ｃからなる微粒子が生成され、したがって排気ガス中に
はこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれて
いるこれら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィル
タ２２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに或
いは排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１に
向かうときに図３（Ｂ）において６２で示されるように
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。
【００３１】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。
【００３２】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ＫＮＯ3 に比べて活
性酸素を放出しづらい。また酸素吸蔵・活性酸素放出剤
６１は上述したようにＮＯxを硝酸イオンＮＯ3 -の形で
吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素
を生成し放出する。同様に酸素吸蔵・活性酸素放出剤６
１は上述したようにＳＯ2 を硫酸イオンＳＯ4 2-の形で
吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素
を生成し放出する。
【００３３】一方、微粒子６２と酸素吸蔵・活性酸素放
出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮ
Ｏ3 のような化合物から分解された酸素である。化合物
から分解された酸素Ｏは高いエネルギを有しており、極
めて高い活性を有する。したがって微粒子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。同様に酸素吸蔵・活性酸素放出剤
６１におけるＮＯxと酸素との反応過程、或いはＳＯ2
と酸素との反応過程にて生成される酸素も活性な酸素Ｏ
となっている。これら活性酸素Ｏが微粒子６２に接触す
ると微粒子６２は短時間（数秒〜数十分）のうちに輝炎
を発することなく酸化せしめられ、微粒子６２は完全に
消滅する。したがって微粒子６２がパティキュレートフ
ィルタ２２上に堆積することはほとんどない。すなわち
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１は微粒子を酸化するため
の酸化物質である。
【００３４】従来のようにパティキュレートフィルタ２
２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるとき
にはパティキュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴
って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でない
と持続せず、したがってこのような火炎を伴う燃焼を持
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。
【００３５】これに対して本発明では微粒子６２は上述
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱するこ
ともない。すなわち云い換えると本発明では従来に比べ
てかなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめ
られている。したがって本発明による輝炎を発しない微
粒子６２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来
の燃焼による微粒子除去作用と全く異なっている。
【００３６】ところで白金Ｐｔおよび酸素吸蔵・活性酸
素放出剤６１はパティキュレートフィルタ２２の温度が
高くなるほど活性化するので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。
【００３７】図５の実線は単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ている。なお図５において横軸はパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃焼
室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称す
るとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも
少ないとき、すなわち図５の領域Ｉでは燃焼室５から排
出された全ての微粒子がパティキュレートフィルタ２２
に接触すると短時間（数秒〜数十分）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。
【００３８】これに対し、排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇよりも多いとき、すなわち図５の領域IIで
は全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足してい
る。図４（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸
化の様子を示している。すなわち全ての微粒子を酸化す
るには活性酸素量が不足している場合には図４（Ａ）に
示すように微粒子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。
【００３９】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分６
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくな
る。また担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆
われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用および
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作
用が抑制される。その結果、図４（Ｃ）に示されるよう
に残留微粒子部分６３の上に別の微粒子６４が次から次
へと堆積する。すなわち微粒子が積層状に堆積すること
になる。このように微粒子が積層状に堆積するとこれら
微粒子は白金Ｐｔや酸素吸蔵・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、したがってこの微粒子６４上にさらに別の微粒子が
次から次へと堆積する。すなわち排出微粒子量Ｍが酸化
除去可能微粒子量Ｇよりも多い状態が継続するとパティ
キュレートフィルタ２２上には微粒子が積層状に堆積
し、斯くして排気ガス温を高温にするか、或いはパティ
キュレートフィルタ２２の温度を高温にしない限り、堆
積した微粒子を着火燃焼させることができなくなる。
【００４０】このように図５の領域Ｉでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ２２上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図５の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆
積する。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ
２２上に積層状に堆積しないようにするためには排出微
粒子量Ｍを常時酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくし
ておく必要がある。
【００４１】図５からわかるように本発明の実施例で用
いられているパティキュレートフィルタ２２ではパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微
粒子を酸化させることが可能であり、したがって図１に
示す圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよび
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時少なくなるよ
うに維持することが可能である。したがって本発明の第
１実施例においては排出微粒子量Ｍおよびパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除
去可能微粒子量Ｇよりも常時少なくなるように維持する
ようにしている。排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子
量Ｇよりも常時少ないとパティキュレートフィルタ２２
上に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとん
ど上昇しない。したがって機関出力はほとんど低下しな
い。
【００４２】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すなわち微粒子
が一定限度以下しか堆積していないときに排気微粒子量
Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残
留微粒子部分は活性酸素Ｏによって輝炎を発することな
く酸化除去される。したがって第２の実施例では排出微
粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくな
り、かつ排出微粒子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子
量Ｇより多くなったとしても図４（Ｂ）に示されるよう
に担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆われな
いようにすなわち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子
量Ｇより少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に
積層しないように排出微粒子量Ｍおよびパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦを維持するようにしている。
【００４３】すなわち第２の実施例では排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、かつ
排出微粒子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇより
多くなったとしてもその後排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇより少なくなったときに酸化除去しうる一
定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ
２２上に堆積しないように排出微粒子量Ｍおよびパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦを維持すべく内燃機
関の運転条件が制御される。
【００４４】機関始動直後はパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦは低く、したがってこのときには排出微
粒子量Ｍの方が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くな
る。したがって実際の運転を考えると第２の実施例の方
が現実に合っていると考えられる。一方、第１の実施例
または第２の実施例を実行しうるように排出微粒子量Ｍ
およびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを制御
していたとしてもパティキュレートフィルタ２２上に微
粒子が積層状に堆積する場合がある。このような場合に
は排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的にリッチ
にすることによって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。
【００４５】すなわち排気ガスの空燃比がリーンである
状態が一定期間に亘って継続すると白金Ｐｔ上に酸素が
多量に付着し、このために白金Ｐｔの触媒作用が低下し
てしまう。ところが排気ガスの空燃比をリッチにして排
気ガス中の酸素濃度を低下させると白金Ｐｔから酸素が
除去され、斯くして白金Ｐｔの触媒作用が回復する。こ
れにより排気ガスの空燃比をリッチにすると酸素吸蔵・
活性酸素放出剤６１から外部に活性酸素Ｏが一気に放出
されやすくなる。斯くして一気に放出された活性酸素Ｏ
によって堆積している微粒子が酸化されやすい状態に変
質せしめられると共に微粒子が活性酸素により輝炎を発
することなく一気に燃焼除去される。斯くして排気ガス
の空燃比をリッチとすると全体として酸化除去可能微粒
子量Ｇが増大する。なおこの場合、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＋Ｅ
ＧＲガス量））が６５パーセント以上となるようにスロ
ットル弁１７の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度を制
御し、このとき燃焼室５内における平均空燃比がリッチ
になるように噴射量を制御する方法を用いることができ
る。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】ところで燃料や潤滑油はカルシウムＣａを
含んでおり、したがって排気ガス中にカルシウムＣａが
含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3 が存在する
と硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。この硫酸カル
シウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっても熱分解
しない。したがって硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が生成さ
れるとこの硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパティキ
ュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されてしまい、その
結果排気ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流れ
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
リ金属また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ＳＯ
3 はカリウムＫと結合して硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を形
成し、カルシウムＣａはＳＯ3 と結合することなくパテ
ィキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通過して排気ガ
ス流出通路５１内に流出する。したがってパティキュレ
ートフィルタ２２の細孔が目詰まりすることがなくな
る。したがって前述したように酸素吸蔵・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
いアルカリ金属またはアルカリ土類金属、すなわちカリ
ウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲ
ｂ、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。
【００４９】図示しないが本実施例では酸素吸蔵・活性
酸素放出剤６１の他にＮＯx吸収剤がパティキュレート
フィルタ２２の隔壁５４の表面上に担持されている。こ
のＮＯx吸収剤はリーン空燃比の下でＮＯxを吸収し、ス
トイキまたはリッチ空燃比の下でＮＯxを放出する。
【００５０】図７は図２（Ｂ）に示したパティキュレー
トフィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図７に
おいて、６６は隔壁５４の内部に広がっている排気ガス
通路、６７はパティキュレートフィルタの基材、２６１
はパティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に担持
されている酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。上述した
ようにこの酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１はパティキ
ュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一時的に捕集さ
れた微粒子を酸化する活性酸素を放出する機能を有す
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
子を酸化する活性酸素を放出することができる。図示し
ないが酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１と同様にＮＯx
吸収剤もパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上
側表面上と下側表面上とに担持されている。パティキュ
レートフィルタ２２の隔壁５４の上側表面上に担持され
ているＮＯx吸収剤はリーン空燃比の下で図７の上側か
ら流れてくる排気ガス中に含まれるＮＯxを吸収し、ス
トイキ（理論空燃比）またはリッチ空燃比の下で図７の
上側から流れてくる排気ガス中にＮＯxを放出する。ま
たパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の下側表面
上に担持されているＮＯx吸収剤はリーン空燃比の下で
図７の下側から流れてくる排気ガス中に含まれるＮＯx
を吸収し、ストイキまたはリッチ空燃比の下で図７の下
側から流れてくる排気ガス中にＮＯxを放出する。
【００５１】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７３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１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
２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２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１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１通
路７１内の圧力と第２通路７２内の圧力とが等しくなる
ために排気切換バルブ７３に到達した排気ガスはケーシ
ング２３内に流入することなくそのまま排気切換バルブ
７３を通過する。排気切換バルブ７３の切換タイミング
については後で詳細に説明する。
【００５２】図１０は排気切換バルブ７３の位置が切り
換えられるのに応じてパティキュレートフィルタの隔壁
５４の内部の微粒子が移動する様子を示した図である。
詳細には図１０（Ａ）は排気切換バルブ７３が順流位置
（図９（Ａ）参照）にあるときのパティキュレートフィ
ルタ２２の隔壁５４の拡大断面図、図１０（Ｂ）は排気
切換バルブ７３が順流位置から逆流位置（図９（Ｂ）参
照）に切り換えられたときのパティキュレートフィルタ
２２の隔壁５４の拡大断面図である。図１０（Ａ）に示
すように排気切換バルブ７３が順流位置に配置され、排
気ガスが上側から下側に流れているとき、隔壁内部の排
気ガス通路６６内に存在する微粒子１６２は排気ガスの
流れによって隔壁内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６
１に押しつけられ、その上に堆積してしまっている。こ
のため酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１に直接接触して
いない微粒子１６２は十分な酸化作用を受けていない。
次に図１０（Ｂ）に示すように排気切換バルブ７３が順
流位置から逆流位置に切り換えられて排気ガスが下側か
ら上側に流れると、隔壁内部の排気ガス通路６６内に存
在する微粒子１６２は排気ガスの流れによって移動せし
められる。その結果、十分に酸化作用を受けていなかっ
た微粒子１６２が、酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１に
直接接触せしめられ、十分な酸化作用を受けるようにな
る。また排気切換バルブ７３が順流位置に配置されてい
たとき（図１０（Ａ）参照）にパティキュレートフィル
タの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１上に堆
積していた微粒子の一部は排気切換バルブ７３が順流位
置から逆流位置に切り換えられることにより、パティキ
ュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放出
剤２６１上から脱離する（図１０（Ｂ）参照）。この微
粒子の脱離量はパティキュレートフィルタ２２の温度が
高いほど多くなり、また排気ガス量が多いほど多くな
る。パティキュレートフィルタ２２の温度が高いほど微
粒子の脱離量が多くなるのはパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるに従って微粒子を堆積させている
バインダとしてのＳＯＦ（可溶性有機物質）の結合力が
弱くなるからである。
【００５３】本実施例では図９（Ａ）に示す排気切換バ
ルブ７３の順流位置から図９（Ｂ）に示す逆流位置への
切り換え、および、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。
【００５４】以下、上述したストイキまたはリッチ空燃
比を形成するための方法の一例について説明する。図１
１は機関低負荷運転時にスロットル弁１７の開度および
ＥＧＲ率を変化させることにより空燃比Ａ／Ｆ（図１１
の横軸）を変化させたときの出力トルクの変化、および
スモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯxの排出量の変化を示す実
験例を表している。図１１からわかるようにこの実験例
では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥＧＲ率が大きくな
り、理論空燃比（≒１４．６）以下のときにはＥＧＲ率
は６５パーセント以上となっている。図１１に示される
ようにＥＧＲ率を増大することにより空燃比Ａ／Ｆを小
さくしていくとＥＧＲ率が４０パーセント付近となり空
燃比Ａ／Ｆが３０程度になったときにスモークの発生量
が増大を開始する。次いで、さらに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。次いでさらに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。す
なわ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。
【００５５】図１２（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１付近で
スモークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧
変化を示しており、図１２（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８
付近でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の
燃焼圧の変化を示している。図１２（Ａ）と図１２
（Ｂ）とを比較すればわかるようにスモークの発生量が
ほぼ零である図１２（Ｂ）に示す場合はスモークの発生
量が多い図１２（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低い
ことがわかる。
【００５６】図１１および図１２に示される実験結果か
ら次のことが言える。すなわちまず第１に空燃比Ａ／Ｆ
が１５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには
図１１に示されるようにＮＯxの発生量がかなり低下す
る。ＮＯxの発生量が低下したということは燃焼室５内
の燃焼温度が低下していることを意味しており、したが
って煤がほとんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼
温度が低くなっていると言える。同じことが図１２から
も言える。すなわち煤がほとんど発生していない図１２
（Ｂ）に示す状態では燃焼圧が低くなっており、したが
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。
【００５７】第２にスモークの発生量、すなわち煤の発
生量がほぼ零になると図１１に示されるようにＨＣおよ
び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。すなわち
燃料中に含まれる図１３に示されるような直鎖状炭化水
素や芳香族炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめ
られると熱分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に
炭素原子が集合した固体からなる煤が生成される。この
場合、実際の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体が
どのような形態をとるかは明確ではないがいずれにして
も図１３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。したがって上述したように
煤の発生量がほぼ零になると図１１に示される如くＨＣ
およびＣＯの排出量が増大するがこのときのＨＣは煤の
前駆体またはその前の状態の炭化水素である。
【００５８】図１１および図１２に示される実験結果に
基づくこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度
が低いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤
の前駆体また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。このことについてさらに詳細に
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、すなわち煤が全く発
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。
【００５９】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、す
なわ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、したが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。すなわちＥ
ＧＲ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. 前後またはそれ以下になっ
たときに煤がほとんど発生しなくなる。したがって上述
の或る温度はＮＯxの発生量が１０p.p.m.前後またはそ
れ以下になったときの温度にほぼ一致する。
【００６０】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。すなわ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。すなわ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。
【００６１】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。すなわち燃焼温度を低く
抑えることができることになる。すなわち燃焼温度を抑
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。
【００６２】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。したが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が
強力となり、したが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。
【００６３】図１４は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。すなわち図１４において
曲線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほ
ぼ９０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の
冷却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲
線ＣはＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示し
ている。図１４の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガスを
強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントより
も少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この場
合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤が
ほとんど発生しなくなる。一方、図１４の曲線Ｂで示さ
れるようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率
が５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。また図
１４の曲線Ｃで示されるようにＥＧＲガスを強制的に冷
却していない場合にはＥＧＲ率が５５パーセントの付近
で煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を
ほぼ７０パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しな
くなる。なお図１４は機関負荷が比較的高いときのスモ
ークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなると煤
の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤がほ
とんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下する。
このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限
はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化する。
【００６４】図１５は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いた場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必
要なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガ
ス量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガ
スの割合を示している。なお図１５において縦軸は燃焼
室５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙ
は過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸
入ガス量を示している。また横軸は要求負荷を示してい
る。図１５を参照すると空気の割合、すなわち混合ガス
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。すなわち図１５に示される
場合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となっ
ている。一方、図１５においてＥＧＲガスの割合、すな
わち混合ガス中の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ＥＧ
Ｒガス量を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で
表すとほぼ５５パーセント以上であり、図１５に示す実
施例では７０パーセント以上である。すなわち燃焼室５
内に吸入された全吸入ガス量を図１５において実線Ｘと
し、この全吸入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量
との割合を図１５に示すような割合にすると燃料および
その周囲のガス温度は煤が生成される温度よりも低い温
度となり、斯くして煤が全く発生しなくなる。またこの
ときのＮＯx発生量は１０p.p.m. 前後、またはそれ以下
であり、したがってＮＯxの発生量は極めて少量とな
る。
【００６５】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。したがって図１５に示されるようにＥＧＲガス量は
噴射燃料量が増大するにつれて増大せしめなければなら
ない。すなわち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、したがって図１５において要求負荷がＬ
o 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。
【００６６】ところが図示しないがＥＧＲ通路を介して
過給機の入口側すなわ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。すなわち空
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ＥＧ
Ｒ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。したが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。
【００６７】前述したように図１５は燃料を理論空燃比
のもとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図１５
に示される空気量よりも少なくしても、すなわち空燃比
をリッチにしても煤の発生を阻止しつつＮＯxの発生量
を１０p.p.m. 前後またはそれ以下にすることができ、
また空気量を図１５に示される空気量よりも多くして
も、すなわ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. 前後またはそれ以下にすることができる。すなわち
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。さらに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すなわ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。したが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。
【００６８】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。したがって本
発明による実施例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、すなわち低
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、すなわち従来より普通に行われている通常燃焼を行
うようにしている。なおここで第１の燃焼、すなわち低
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、すなわち従来より普通に行われている
通常燃焼とは煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よ
りも燃焼室内の不活性ガス量が少ない燃焼のことを言
う。
【００６９】図１６は第１の燃焼、すなわち低温燃焼が
行われる第１の運転領域Ｉ’と、第２の燃焼、すなわち
従来の燃焼方法による通常燃焼が行われる第２の運転領
域II’とを示している。なお図１６において縦軸Ｌはア
クセルペダル４０の踏込み量、すなわち要求負荷を示し
ており、横軸Ｎは機関回転数を示している。また図１６
においてＸ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉ’と第２の運転領
域II’との第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は第１の
運転領域Ｉ’と第２の運転領域II’との第２の境界を示
している。第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’
への運転領域の変化判断は第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づい
て行われ、第２の運転領域II’から第１の運転領域Ｉ’
への運転領域の変化判断は第２の境界Ｙ（Ｎ）に基づい
て行われる。すなわ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通常燃焼が行われる。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。
【００７０】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。すなわち要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、す
なわち第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。
【００７１】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また
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（例えば白金Ｐｔ６０およびカリウムＫ
を含んでいる酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１）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、またはＮＯx吸収剤を用いることができる。Ｎ
Ｏx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ＮＯx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、セリウムＣｅのような希土類、鉄Ｆｅの
ような遷移金属、およびスズＳｎのような炭素族元素か
ら選ばれた少なくとも一つと、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、したがって
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。
【００７２】図１７は空燃比センサ（図示せず）の出力
を示している。図１７に示されるように空燃比センサの
出力電流Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。したがっ
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。
【００７３】次に図１８を参照しつつ第１の運転領域
Ｉ’および第２の運転領域II’における運転制御につい
て概略的に説明する。図１８は要求負荷Ｌに対するスロ
ットル弁１７の開度、ＥＧＲ制御弁２５の開度、ＥＧＲ
率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図１
８に示されるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域
Ｉ’ではスロットル弁１７の開度は要求負荷Ｌが高くな
るにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大
せしめられ、ＥＧＲ制御弁２５の開度は要求負荷Ｌが高
くなるにつれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめ
られる。また図１８に示される例では第１の運転領域
Ｉ’ではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとされており、
空燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされてい
る。
【００７４】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。すなわ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。
【００７５】一方、機関の運転領域が第１の運転領域
Ｉ’から第２の運転領域II’に変わるとスロットル弁２
０の開度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に
増大せしめられる。このとき図１８に示す例ではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以下までス
テップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大き
くされる。すなわちＥＧＲ率が多量のスモークを発生す
るＥＧＲ率範囲（図１４）を飛び越えるので機関の運転
領域が第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’に変
わるときに多量のスモークが発生することがない。第２
の運転領域II’では従来から行われている通常燃焼が行
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。
【００７６】図１９（Ａ）は第１の運転領域Ｉ’におけ
る目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図１９（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１９
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉ’では空燃比
がリーンとなっており、さらに第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。すなわち要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼による
発熱量が少なくなる。したがって要求負荷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、した
がって図１９（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低く
なるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空
燃比Ａ／Ｆが大きくなるほど燃料消費率は向上し、した
がってできる限り空燃比をリーンにするために本発明に
よる実施例では要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃
比Ａ／Ｆが大きくされる。
【００７７】なお図１９（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図１９（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２
内に記憶されている。また空燃比を図１９（Ａ）に示す
目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１７の
目標開度ＳＴが図２０（Ａ）に示されるように要求負荷
Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲ
ＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図１９（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁２
５の目標開度ＳＥが図２０（Ｂ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００７８】図２１（Ａ）は第２の燃焼、すなわち従来
の燃焼方法による通常燃焼が行われるときの目標空燃比
Ａ／Ｆを示している。なお図２１（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図２１（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図２１（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２
内に記憶されている。また空燃比を図２１（Ａ）に示す
目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１７の
目標開度ＳＴが図２２（Ａ）に示されるように要求負荷
Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲ
ＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図２１（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁２
５の目標開度ＳＥが図２２（Ｂ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００７９】また第２の燃焼が行われているときには燃
料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づいて
算出される。この燃料噴射量Ｑは図２３に示されるよう
に要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの
形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００８０】次に図２４を参照しつつ本実施例の運転制
御について説明する。図２４を参照すると初めにステッ
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、す
なわ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。
【００８１】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、すなわち機関の運
転状態が第２の運転領域II’であるときにはステップ１
１０８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１１
０９に進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１
１０３に進んで低温燃焼が行われる。
【００８２】ステップ１１０３では図２０（Ａ）に示す
マップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出さ
れ、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされ
る。次いでステップ１１０４では図２０（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
次いでステップ１１０５では質量流量検出器（図示せ
ず）により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１０６では図１９（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ
／Ｆが算出される。次いでステップ１１０７では吸入空
気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空
燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出され
る。
【００８３】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または機関回転数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。したがって例えば要
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
度または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。すなわち吸入空気量
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。
【００８４】ステップ１１１０では図２３に示されるマ
ップから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこ
の目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１１１
では図２２（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の
目標開度ＳＴが算出される。次いでステップ１１１２で
は図２２（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２５の目
標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの
目標開度ＳＥとされる。次いでステップ１１１３では質
量流量検出器により検出された吸入空気量Ｇａが取込ま
れる。次いでステップ１１１４では燃料噴射量Ｑと吸入
空気量Ｇａから実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出され
る。次いでステップ１１１５では図２１（Ｂ）に示すマ
ップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステッ
プ１１１６では実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比
Ａ／Ｆよりも大きいか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R
＞Ａ／Ｆのときにはステップ１１１７に進んでスロット
ル開度の補正値ΔＳＴが一定値αだけ減少せしめられ、
次いでステップ１１１９へ進む。これに対して（Ａ／
Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときにはステップ１１１８に進んで補
正値ΔＳＴが一定値αだけ増大せしめられ、次いでステ
ップ１１１９に進む。ステップ１１１９ではスロットル
弁１７の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算することに
より最終的な目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１
７の開度がこの最終的な目標開度ＳＴとされる。すなわ
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。
【００８５】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または機関回転数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。すなわち燃料噴射量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。
【００８６】これまで述べた実施例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。
【００８７】すなわち本実施例ではストイキ（わずかば
かりリーンも含む）またはリッチ空燃比を形成するため
に上述した低温燃焼、すなわち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。他の実施例では他の方法により
ストイキまたはリッチ空燃比を形成してもよい。
【００８８】以下、第１および第２の実施例における排
気切換バルブ７３の切換制御方法について説明する。図
２５は本実施例の排気切換バルブの切換制御方法を示し
たフローチャートである。図２５に示すようにこのルー
チンが開始されると、まずステップ２００において排気
切換バルブ７３の切換タイミングであるか否かが判定さ
れる。本実施例では減速フューエルカット運転時が排気
切換バルブ７３の切換タイミングとして設定されてい
る。他の実施例ではその代わりに或いはそれに加えて背
圧センサ４３、４４の差圧に基づいてパティキュレート
フィルタ２２に微粒子が堆積したと推定されるときを排
気切換バルブ７３の切換タイミングとして設定すること
も可能である。さらに他の実施例ではそれらの代わりに
或いはそれらに加えて走行距離が所定量を超える毎にパ
ティキュレートフィルタ２２に微粒子が堆積したと推定
し、排気切換バルブ７３を切り換えるようにしてもよ
い。
【００８９】ステップ２００においてＹＥＳと判定され
たときにはステップ２０１に進み、ＮＯと判定されたと
きにはこのルーチンを終了する。ステップ２０１では温
度センサ３９により検出されたパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦが例えば７００°Ｃのような所定の閾
値ＴＦ１より高いか否かが判定される。ＹＥＳのときに
はステップ２０２に進み、ステップ２０２において、排
気切換バルブ７３の切換タイミングであっても排気切換
バルブ７３の切換が禁止される。すなわち排気切換バル
ブ７３が順流位置（図９（Ａ））に配置されているとき
には排気切換バルブ７３がそのまま順流位置に維持さ
れ、排気切換バルブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配
置されているときには排気切換バルブ７３がそのまま逆
流位置に維持される。一方、ＮＯのときにはステップ２
０３に進み、ステップ２０３において排気切換バルブ７
３の切換要求に基づいて排気切換バルブ７３が切り換え
られる。すなわち排気切換バルブ７３が順流位置（図９
（Ａ））に配置されているときには排気切換バルブ７３
が順流位置から逆流位置に切り換えられ、排気切換バル
ブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配置されているとき
には排気切換バルブ７３が逆流位置から順流位置に切り
換えられる。
【００９０】図２６は排気切換バルブの位置と時間との
関係を示した図である。図２６に示すようにパティキュ
レートフィルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ１以下の場合
には時間ｔ１に排気切換バルブ７３の切換タイミングに
なると、図２５のステップ２０３が実行されて排気切換
バルブ７３の位置が切り換えられる。一方、パティキュ
レートフィルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ１より高い場
合には時間ｔ１に排気切換バルブ７３の切換タイミング
になっても、ステップ２０２が実行されることにより排
気切換バルブ７３の位置が切り換えられず、そのまま維
持される。
【００９１】本実施例によればパティキュレートフィル
タ２２に一時的に捕集された微粒子が微粒子酸化促進成
分としての活性酸素によって酸化され、排気切換バルブ
７３を切り換えることにより、排気ガスがパティキュレ
ートフィルタ２２の一方の側と他方の側とから交互にパ
ティキュレートフィルタ２２を通過せしめられる。この
ためパティキュレートフィルタ２２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２２の隔壁５４
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。
【００９２】さらに本実施例によれば図２５のステップ
２００において予め定められた切換タイミングであると
判定され、ステップ２０１においてパティキュレートフ
ィルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ１以下であると判定さ
れたときにはステップ２０３が実行され、排気切換バル
ブ７３の切換が許容される。一方、ステップ２００にお
いて予め定められた切換タイミングであると判定されて
も、ステップ２０１においてパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ１より高いと判定されたとき
にはステップ２０２が実行され、排気切換バルブ７３の
切換が禁止される。このためパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦが高いときに排気ガスの流れを逆転させ
るのに伴ってパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
がさらに上昇してしまい、その結果、パティキュレート
フィルタ２２が溶損したり、パティキュレートフィルタ
２２にクラックが発生したりするのを回避することがで
きる。なお本実施例ではパティキュレートフィルタ２２
の温度ＴＦに基づいて排気切換バルブ７３の切換を禁止
するか否かを判定しているが、他の実施例では不図示の
排気ガス温度センサにより検出された排気ガス温度に基
づいて排気切換バルブ７３の切換を禁止するか否かを判
定することも可能である。
【００９３】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第３の実施例について説明する。本実施例の構成は上述
した第１および第２の実施例の構成とほぼ同様である。
したがって後述する点を除き第１および第２の実施例と
ほぼ同様の効果を奏することができる。図２７は本実施
例の排気切換バルブの切換制御方法を示したフローチャ
ートである。図２７に示すようにこのルーチンが開始さ
れるとまずステップ２００において排気切換バルブ７３
の切換タイミングであるか否かが判定される。本実施例
では減速フューエルカット運転時が排気切換バルブ７３
の切換タイミングとして設定されている。他の実施例で
はその代わりに或いはそれに加えて背圧センサ４３、４
４の差圧に基づいてパティキュレートフィルタ２２に微
粒子が堆積したと推定されるときを排気切換バルブ７３
の切換タイミングとして設定することも可能である。さ
らに他の実施例ではそれらの代わりに或いはそれらに加
えて走行距離が所定量を超える毎にパティキュレートフ
ィルタ２２に微粒子が堆積したと推定し、排気切換バル
ブ７３を切り換えるようにしてもよい。
【００９４】ステップ２００においてＹＥＳと判定され
たときにはステップ３００に進み、ＮＯと判定されたと
きにはこのルーチンを終了する。ステップ３００では通
常燃焼が行われているか否かが判定される。ＹＥＳのと
きには通常燃焼時には低温燃焼時に比べてパティキュレ
ートフィルタ２２内の酸素量が多くなるためにパティキ
ュレートフィルタ２２の温度上昇率が高くなる可能性が
高く、パティキュレートフィルタ２２が溶損等してしま
う可能性が高くなると判断し、ステップ３０１に進む。
一方、ＮＯのときにはステップ３０１に進む。ステップ
３０１では温度センサ３９により検出されたパティキュ
レートフィルタ２２の温度ＴＦが例えば５００°Ｃのよ
うな所定の閾値ＴＦ２（＜ＴＦ１）より高いか否かが判
定される。ＹＥＳのときにはステップ３０２に進み、Ｎ
Ｏのときにはステップ３０３に進む。一方、ステップ２
０１では温度センサ３９により検出されたパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが例えば７００°Ｃのよう
な所定の閾値ＴＦ１（＞ＴＦ２）より高いか否かが判定
される。ＹＥＳのときにはステップ３０２に進み、ＮＯ
のときにはステップ３０４に進む。ステップ３０２では
排気切換バルブ７３の切換タイミングであっても排気切
換バルブ７３の切換が禁止される。すなわち排気切換バ
ルブ７３が順流位置（図９（Ａ））に配置されていると
きには排気切換バルブ７３がそのまま順流位置に維持さ
れ、排気切換バルブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配
置されているときには排気切換バルブ７３がそのまま逆
流位置に維持される。ステップ３０３およびステップ３
０４では排気切換バルブ７３の切換要求に基づいて排気
切換バルブ７３が切り換えられる。すなわち排気切換バ
ルブ７３が順流位置（図９（Ａ））に配置されていると
きには排気切換バルブ７３が順流位置から逆流位置に切
り換えられ、排気切換バルブ７３が逆流位置（図９
（Ｂ））に配置されているときには排気切換バルブ７３
が逆流位置から順流位置に切り換えられる。
【００９５】図２８は排気切換バルブの位置と時間との
関係を示した図である。図２８に示すように通常燃焼時
にパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ
２以下の場合、または低温燃焼時にパティキュレートフ
ィルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ１以下の場合には時間
ｔ１に排気切換バルブ７３の切換タイミングになると、
図２７のステップ３０３またはステップ３０４が実行さ
れて排気切換バルブ７３の位置が切り換えられる。一
方、通常燃焼時にパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦが閾値ＴＦ２より高い場合、または低温燃焼時にパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ１よ
り高い場合には時間ｔ１に排気切換バルブ７３の切換タ
イミングになっても、ステップ３０２が実行されること
により排気切換バルブ７３の位置が切り換えられず、そ
のまま維持される。
【００９６】本実施例によれば通常燃焼の実行時にはパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ１以
下のときであっても閾値ＴＦ２より高いときにステップ
３０２が実行され、排気ガスの流れを逆転させるのが禁
止される。このためパティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦがそれほど高くないものの通常燃焼が実行されて
いるためにパティキュレートフィルタ２２の温度の上昇
率ΔＴＦが高いときに排気ガスの流れを逆転させるのに
伴ってパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが高い
温度まで急激に上昇してしまい、その結果、パティキュ
レートフィルタ２２が溶損したり、パティキュレートフ
ィルタ２２にクラックが発生したりするのを回避するこ
とができる。なお本実施例ではパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦに基づいて排気切換バルブ７３の切換
を禁止するか否かを判定しているが、他の実施例では不
図示の排気ガス温度センサにより検出された排気ガス温
度に基づいて排気切換バルブ７３の切換を禁止するか否
かを判定することも可能である。
【００９７】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第４の実施例について説明する。本実施例の構成は上述
した第１および第２の実施例の構成とほぼ同様である。
したがって後述する点を除き第１および第２の実施例と
ほぼ同様の効果を奏することができる。図２９は本実施
例の排気切換バルブの切換制御方法を示したフローチャ
ートである。図２９に示すようにこのルーチンが開始さ
れると、まずステップ２００において排気切換バルブ７
３の切換タイミングであるか否かが判定される。本実施
例では減速フューエルカット運転時が排気切換バルブ７
３の切換タイミングとして設定されている。他の実施例
ではその代わりに或いはそれに加えて背圧センサ４３、
４４の差圧に基づいてパティキュレートフィルタ２２に
微粒子が堆積したと推定されるときを排気切換バルブ７
３の切換タイミングとして設定することも可能である。
さらに他の実施例ではそれらの代わりに或いはそれらに
加えて走行距離が所定量を超える毎にパティキュレート
フィルタ２２に微粒子が堆積したと推定し、排気切換バ
ルブ７３を切り換えるようにしてもよい。
【００９８】ステップ２００においてＹＥＳと判定され
たときにはステップ４００に進み、ＮＯと判定されたと
きにはこのルーチンを終了する。ステップ４００では温
度センサ３９により検出されたパティキュレートフィル
タ２２の温度の上昇率ΔＴＦが所定の閾値ΔＴＦ１より
高いか否かが判定される。ＹＥＳのときにはステップ２
０２に進み、ＮＯのときにはステップ２０３に進む。ス
テップ２０２では排気切換バルブ７３の切換タイミング
であっても排気切換バルブ７３の切換が禁止される。す
なわち排気切換バルブ７３が順流位置（図９（Ａ））に
配置されているときには排気切換バルブ７３がそのまま
順流位置に維持され、排気切換バルブ７３が逆流位置
（図９（Ｂ））に配置されているときには排気切換バル
ブ７３がそのまま逆流位置に維持される。ステップ２０
３では排気切換バルブ７３の切換要求に基づいて排気切
換バルブ７３が切り換えられる。すなわち排気切換バル
ブ７３が順流位置（図９（Ａ））に配置されているとき
には排気切換バルブ７３が順流位置から逆流位置に切り
換えられ、排気切換バルブ７３が逆流位置（図９
（Ｂ））に配置されているときには排気切換バルブ７３
が逆流位置から順流位置に切り換えられる。
【００９９】図３０は排気切換バルブの位置と時間との
関係を示した図である。図３０に示すようにパティキュ
レートフィルタ２２の温度の上昇率ΔＴＦが閾値ΔＴＦ
１以下の場合には時間ｔ１に排気切換バルブ７３の切換
タイミングになると、図２９のステップ２０３が実行さ
れて排気切換バルブ７３の位置が切り換えられる。一
方、パティキュレートフィルタ２２の温度の上昇率ΔＴ
Ｆが閾値ΔＴＦ１より高い場合には時間ｔ１に排気切換
バルブ７３の切換タイミングになっても、ステップ２０
２が実行されることにより排気切換バルブ７３の位置が
切り換えられず、そのまま維持される。
【０１００】本実施例によれば図２９のステップ２００
において予め定められた切換タイミングであると判定さ
れ、ステップ４００においてパティキュレートフィルタ
２２の温度の上昇率ΔＴＦが閾値ΔＴＦ１以下であると
判定されたときにはステップ２０３が実行され、排気切
換バルブ７３の切換が許容される。一方、ステップ２０
０において予め定められた切換タイミングであると判定
されても、ステップ４００においてパティキュレートフ
ィルタ２２の温度の上昇率ΔＴＦが閾値ΔＴＦ１より高
いと判定されたときにはステップ２０２が実行され、排
気切換バルブ７３の切換が禁止される。このためパティ
キュレートフィルタ２２の温度の上昇率ΔＴＦが高いと
きに排気ガスの流れを逆転させるのに伴ってパティキュ
レートフィルタ２２の温度の上昇率ΔＴＦがさらに上昇
し、パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが高い温
度まで急激に上昇してしまい、その結果、パティキュレ
ートフィルタ２２が溶損したり、パティキュレートフィ
ルタ２２にクラックが発生したりするのを回避すること
ができる。なお本実施例ではパティキュレートフィルタ
２２の温度の上昇率ΔＴＦに基づいて排気切換バルブ７
３の切換を禁止するか否かを判定しているが、他の実施
例では不図示の排気ガス温度センサにより検出された排
気ガス温度の上昇率に基づいて排気切換バルブ７３の切
換を禁止するか否かを判定することも可能である。
【０１０１】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第５の実施例について説明する。本実施例の構成は上述
した第１および第２の実施例の構成とほぼ同様である。
したがって後述する点を除き第１および第２の実施例と
ほぼ同様の効果を奏することができる。図３１は本実施
例の排気切換バルブの切換制御方法を示したフローチャ
ートである。図３１に示すようにこのルーチンが開始さ
れると、まずステップ２００において排気切換バルブ７
３の切換タイミングであるか否かが判定される。本実施
例では減速フューエルカット運転時が排気切換バルブ７
３の切換タイミングとして設定されている。他の実施例
ではその代わりに或いはそれに加えて背圧センサ４３、
４４の差圧に基づいてパティキュレートフィルタ２２に
微粒子が堆積したと推定される時を排気切換バルブ７３
の切換タイミングとして設定することも可能である。さ
らに他の実施例ではそれらの代わりに或いはそれらに加
えて走行距離が所定量を超える毎にパティキュレートフ
ィルタ２２に微粒子が堆積したと推定し、排気切換バル
ブ７３を切り換えるようにしてもよい。
【０１０２】ステップ２００においてＹＥＳと判定され
たときにはステップ５００に進み、ＮＯと判定されたと
きにはこのルーチンを終了する。ステップ５００ではパ
ティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるた
めの制御が実行中であるか否かが判定される。パティキ
ュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるために例
えば低温燃焼が実行され、排気ガスが後燃えすることに
よりパティキュレートフィルタ２２の温度が上昇せしめ
られる。ステップ５００においてＹＥＳと判定されたと
きにはステップ２０２に進み、ＮＯと判定されたときに
はステップ２０３に進む。ステップ２０２では排気切換
バルブ７３の切換タイミングであっても排気切換バルブ
７３の切換が禁止される。すなわち排気切換バルブ７３
が順流位置（図９（Ａ））に配置されているときには排
気切換バルブ７３がそのまま順流位置に維持され、排気
切換バルブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配置されて
いるときには排気切換バルブ７３がそのまま逆流位置に
維持される。ステップ２０３では排気切換バルブ７３の
切換要求に基づいて排気切換バルブ７３が切り換えられ
る。すなわち排気切換バルブ７３が順流位置（図９
（Ａ））に配置されているときには排気切換バルブ７３
が順流位置から逆流位置に切り換えられ、排気切換バル
ブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配置されているとき
には排気切換バルブ７３が逆流位置から順流位置に切り
換えられる。
【０１０３】図３２は排気切換バルブの位置と時間との
関係を示した図である。図３２に示すようにパティキュ
レートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるための制御
が実行中でない場合には時間ｔ１に排気切換バルブ７３
の切換タイミングになると、図３１のステップ２０３が
実行されて排気切換バルブ７３の位置が切り換えられ
る。一方、パティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒を
回復させるための制御が実行中である場合には時間ｔ１
に排気切換バルブ７３の切換タイミングになっても、ス
テップ２０２が実行されることにより排気切換バルブ７
３の位置が切り換えられず、そのまま維持される。
【０１０４】本実施例によれば図３１のステップ２００
において予め定められた切換タイミングであると判定さ
れ、ステップ５００においてパティキュレートフィルタ
２２の硫黄被毒を回復させるための制御が実行中でない
と判定されたときにはステップ２０３が実行され、排気
切換バルブ７３の切換が許容される。一方、ステップ２
００において予め定められた切換タイミングであると判
定されても、ステップ５００においてパティキュレート
フィルタ２２の硫黄被毒を回復させるための制御が実行
中であると判定されたときにはステップ２０２が実行さ
れ、排気切換バルブ７３の切換が禁止される。このため
パティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させる
ためにパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが上昇
せしめられているときに排気ガスの流れを逆転させるの
に伴ってパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦがさ
らに上昇してしまい、その結果、パティキュレートフィ
ルタ２２が溶損したり、パティキュレートフィルタ２２
にクラックが発生したりするのを回避することができ
る。
【０１０５】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第６の実施例について説明する。本実施例の構成は上述
した第１および第２の実施例の構成とほぼ同様である。
したがって後述する点を除き第１および第２の実施例と
ほぼ同様の効果を奏することができる。図３３は本実施
例の排気切換バルブの切換制御方法を示したフローチャ
ートである。図３３に示すようにこのルーチンが開始さ
れると、まずステップ２００において排気切換バルブ７
３の切換タイミングであるか否かが判定される。本実施
例では減速フューエルカット運転時が排気切換バルブ７
３の切換タイミングとして設定されている。他の実施例
ではその代わりに或いはそれに加えて背圧センサ４３、
４４の差圧に基づいてパティキュレートフィルタ２２に
微粒子が堆積したと推定されるときを排気切換バルブ７
３の切換タイミングとして設定することも可能である。
さらに他の実施例ではそれらの代わりに或いはそれらに
加えて走行距離が所定量を超える毎にパティキュレート
フィルタ２２に微粒子が堆積したと推定し、排気切換バ
ルブ７３を切り換えるようにしてもよい。
【０１０６】ステップ２００においてＹＥＳと判定され
たときにはステップ５００に進み、ＮＯと判定されたと
きにはこのルーチンを終了する。ステップ５００ではパ
ティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるた
めの制御が実行中であるか否かが判定される。パティキ
ュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるために例
えば低温燃焼が実行され、排気ガスが後燃えすることに
よりパティキュレートフィルタ２２の温度が上昇せしめ
られる。ステップ５００においてＹＥＳと判定されたと
きにはステップ６００に進み、ＮＯと判定されたときに
はステップ２０３に進む。ステップ６００では温度セン
サ３９により検出されたパティキュレートフィルタ２２
の温度ＴＦが所定の閾値ＴＦ３（＜ＴＦ１）より高いか
否かが判定される。ＹＥＳのときにはステップ２０２に
進み、ＮＯのときにはステップ２０３に進む。ステップ
２０２では排気切換バルブ７３の切換タイミングであっ
ても排気切換バルブ７３の切換が禁止される。すなわち
排気切換バルブ７３が順流位置（図９（Ａ））に配置さ
れているときには排気切換バルブ７３がそのまま順流位
置に維持され、排気切換バルブ７３が逆流位置（図９
（Ｂ））に配置されているときには排気切換バルブ７３
がそのまま逆流位置に維持される。ステップ２０３では
排気切換バルブ７３の切換要求に基づいて排気切換バル
ブ７３が切り換えられる。すなわち排気切換バルブ７３
が順流位置（図９（Ａ））に配置されているときには排
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、排気切換バルブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配
置されているときには排気切換バルブ７３が逆流位置か
ら順流位置に切り換えられる。
【０１０７】図３４は排気切換バルブの位置と時間との
関係を示した図である。図３４に示すようにパティキュ
レートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるための制御
が実行中でない場合、またはパティキュレートフィルタ
２２の硫黄被毒を回復させるための制御が実行中である
がパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ
３以下の場合には時間ｔ１に排気切換バルブ７３の切換
タイミングになると、図３３のステップ２０３が実行さ
れて排気切換バルブ７３の位置が切り換えられる。一
方、パティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復さ
せるための制御が実行中であってパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ３より高い場合には時間
ｔ１に排気切換バルブ７３の切換タイミングになって
も、ステップ２０２が実行されることにより排気切換バ
ルブ７３の位置が切り換えられず、そのまま維持され
る。
【０１０８】本実施例によれば図３３のステップ２００
において予め定められた切換タイミングであると判定さ
れ、ステップ５００においてパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦを上昇させることによるパティキュレー
トフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるための制御が実
行中であると判定され、ステップ６００においてパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦが閾値ＴＦ３以下で
あると判定されたときにはステップ２０３が実行され、
排気切換バルブ７３の切換が許容される。一方、ステッ
プ２００において予め定められた切換タイミングである
と判定され、ステップ５００においてパティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦを上昇させることによるパティ
キュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるための
制御が実行中であると判定されても、ステップ６００に
おいてパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが閾値
ＴＦ３より高いと判定されたときにはステップ２０２が
実行され、排気切換バルブ７３の切換が禁止される。こ
のためパティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復
させるためにパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
が上昇せしめられているときであってパティキュレート
フィルタ２２の温度ＴＦが高いときに排気ガスの流れを
逆転させるのに伴ってパティキュレートフィルタ２２の
温度ＴＦがさらに上昇してしまい、その結果、パティキ
ュレートフィルタ２２が溶損したり、パティキュレート
フィルタ２２にクラックが発生したりするのを回避する
ことができる。その上、ステップ５００においてパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させることに
よるパティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復さ
せるための制御が実行中であると判定されても、ステッ
プ６００においてパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦが閾値ＴＦ３以下であると判定されたときにはパテ
ィキュレートフィルタ２２の溶損やクラックの発生の可
能性が低いと判断され、ステップ２０２が実行されず、
排気ガスの流れを逆転させるのが禁止されないため、排
気ガスの流れを逆転させるのが頻繁に禁止される場合に
比べ、微粒子をパティキュレートフィルタ２２の隔壁５
４の両方の面に分散させて捕集することができる。なお
本実施例ではパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
に基づいて排気切換バルブ７３の切換を禁止するか否か
を判定しているが、他の実施例では不図示の排気ガス温
度センサにより検出された排気ガス温度に基づいて排気
切換バルブ７３の切換を禁止するか否かを判定すること
も可能である。
【０１０９】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第７の実施例について説明する。本実施例の構成は上述
した第１および第２の実施例の構成とほぼ同様である。
したがって後述する点を除き第１および第２の実施例と
ほぼ同様の効果を奏することができる。図３５は本実施
例の排気切換バルブの切換制御方法を示したフローチャ
ートである。図３５に示すようにこのルーチンが開始さ
れると、まずステップ２００において排気切換バルブ７
３の切換タイミングであるか否かが判定される。本実施
例では減速フューエルカット運転時が排気切換バルブ７
３の切換タイミングとして設定されている。他の実施例
ではその代わりに或いはそれに加えて背圧センサ４３、
４４の差圧に基づいてパティキュレートフィルタ２２に
微粒子が堆積したと推定されるときを排気切換バルブ７
３の切換タイミングとして設定することも可能である。
さらに他の実施例ではそれらの代わりに或いはそれらに
加えて走行距離が所定量を超える毎にパティキュレート
フィルタ２２に微粒子が堆積したと推定し、排気切換バ
ルブ７３を切り換えるようにしてもよい。
【０１１０】ステップ２００においてＹＥＳと判定され
たときにはステップ５００に進み、ＮＯと判定されたと
きにはこのルーチンを終了する。ステップ５００ではパ
ティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるた
めの制御が実行中であるか否かが判定される。パティキ
ュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるために例
えば低温燃焼が実行され、排気ガスが後燃えすることに
よりパティキュレートフィルタ２２の温度が上昇せしめ
られる。ステップ５００においてＹＥＳと判定されたと
きにはステップ７００に進み、ＮＯと判定されたときに
はステップ２０３に進む。ステップ７００では温度セン
サ３９により検出されたパティキュレートフィルタ２２
の温度の上昇率ΔＴＦが所定の閾値ΔＴＦ２（＜ΔＴＦ
１）より高いか否かが判定される。ＹＥＳのときにはス
テップ２０２に進み、ＮＯのときにはステップ２０３に
進む。ステップ２０２では排気切換バルブ７３の切換タ
イミングであっても排気切換バルブ７３の切換が禁止さ
れる。すなわち排気切換バルブ７３が順流位置（図９
（Ａ））に配置されているときには排気切換バルブ７３
がそのまま順流位置に維持され、排気切換バルブ７３が
逆流位置（図９（Ｂ））に配置されているときには排気
切換バルブ７３がそのまま逆流位置に維持される。ステ
ップ２０３では排気切換バルブ７３の切換要求に基づい
て排気切換バルブ７３が切り換えられる。すなわち排気
切換バルブ７３が順流位置（図９（Ａ））に配置されて
いるときには排気切換バルブ７３が順流位置から逆流位
置に切り換えられ、排気切換バルブ７３が逆流位置（図
９（Ｂ））に配置されているときには排気切換バルブ７
３が逆流位置から順流位置に切り換えられる。
【０１１１】図３６は排気切換バルブの位置と時間との
関係を示した図である。図３６に示すようにパティキュ
レートフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるための制御
が実行中でない場合、またはパティキュレートフィルタ
２２の硫黄被毒を回復させるための制御が実行中である
がパティキュレートフィルタ２２の温度の上昇率ΔＴＦ
が閾値ΔＴＦ２以下の場合には時間ｔ１に排気切換バル
ブ７３の切換タイミングになると、図３５のステップ２
０３が実行されて排気切換バルブ７３の位置が切り換え
られる。一方、パティキュレートフィルタ２２の硫黄被
毒を回復させるための制御が実行中であってパティキュ
レートフィルタ２２の温度の上昇率ΔＴＦが閾値ΔＴＦ
２より高い場合には時間ｔ１に排気切換バルブ７３の切
換タイミングになっても、ステップ２０２が実行される
ことにより排気切換バルブ７３の位置が切り換えられ
ず、そのまま維持される。
【０１１２】本実施例によれば図３５のステップ２００
において予め定められた切換タイミングであると判定さ
れ、ステップ５００においてパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦを上昇させることによるパティキュレー
トフィルタ２２の硫黄被毒を回復させるための制御が実
行中であると判定され、ステップ７００においてパティ
キュレートフィルタ２２の温度の上昇率ΔＴＦが閾値Δ
ＴＦ２以下であると判定されたときにはステップ２０３
が実行され、排気切換バルブ７３の切換が許容される。
一方、ステップ２００において予め定められた切換タイ
ミングであると判定され、ステップ５００においてパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させること
によるパティキュレートフィルタ２２の硫黄被毒を回復
させるための制御が実行中であると判定されても、ステ
ップ７００においてパティキュレートフィルタ２２の温
度の上昇率ΔＴＦが閾値ΔＴＦ２より高いと判定された
ときにはステップ２０２が実行され、排気切換バルブ７
３の切換が禁止される。このためパティキュレートフィ
ルタ２２の硫黄被毒を回復させるためにパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦが上昇せしめられているとき
であってパティキュレートフィルタ２２の温度の上昇率
ΔＴＦが高いときに排気ガスの流れを逆転させるのに伴
ってパティキュレートフィルタ２２の温度の上昇率ΔＴ
Ｆがさらに上昇し、パティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦが高い温度まで急激に上昇してしまい、その結
果、パティキュレートフィルタ２２が溶損したり、パテ
ィキュレートフィルタ２２にクラックが発生したりする
のを回避することができる。その上、ステップ５００に
おいてパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇
させることによるパティキュレートフィルタ２２の硫黄
被毒を回復させるための制御が実行中であると判定され
ても、ステップ７００においてパティキュレートフィル
タ２２の温度の上昇率ΔＴＦが閾値ΔＴＦ２以下である
と判定されたときにはパティキュレートフィルタ２２の
溶損やクラックの発生の可能性が低いと判断され、ステ
ップ２０２が実行されず、排気ガスの流れを逆転させる
のが禁止されないため、排気ガスの流れを逆転させるの
が頻繁に禁止される場合に比べ、微粒子をパティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４の両方の面に分散させて捕
集することができる。なお本実施例ではパティキュレー
トフィルタ２２の温度の上昇率ΔＴＦに基づいて排気切
換バルブ７３の切換を禁止するか否かを判定している
が、他の実施例では不図示の排気ガス温度センサにより
検出された排気ガス温度の上昇率に基づいて排気切換バ
ルブ７３の切換を禁止するか否かを判定することも可能
である。
【０１１３】
【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。さらにパティキュレー
トフィルタの温度が高いときに排気ガスの流れを逆転さ
せるのに伴ってパティキュレートフィルタの温度がさら
に上昇してしまい、その結果、パティキュレートフィル
タが溶損したり、パティキュレートフィルタにクラック
が発生したりするのを回避することができる。
【０１１４】請求項２に記載の発明によればパティキュ
レートフィルタの温度がそれほど高くないものの、通常
燃焼が実行されているためにパティキュレートフィルタ
の温度上昇率が高いときに排気ガスの流れを逆転させる
のに伴ってパティキュレートフィルタの温度が高い温度
まで急激に上昇してしまい、その結果、パティキュレー
トフィルタが溶損したり、パティキュレートフィルタに
クラックが発生したりするのを回避することができる。
【０１１５】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。さらにパティキュレート
フィルタの温度上昇率が高いときに排気ガスの流れを逆
転させるのに伴ってパティキュレートフィルタの温度上
昇率がさらに上昇し、パティキュレートフィルタの温度
が高い温度まで急激に上昇してしまい、その結果、パテ
ィキュレートフィルタが溶損したり、パティキュレート
フィルタにクラックが発生したりするのを回避すること
ができる。
【０１１６】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。さらにパティキュレート
フィルタの硫黄被毒を回復させるためにパティキュレー
トフィルタの温度が上昇せしめられているときに排気ガ
スの流れを逆転させるのに伴ってパティキュレートフィ
ルタの温度がさらに上昇してしまい、その結果、パティ
キュレートフィルタが溶損したり、パティキュレートフ
ィルタにクラックが発生したりするのを回避することが
できる。
【０１１７】請求項５に記載の発明によればパティキュ
レートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パティ
キュレートフィルタの壁の一方の面において捕集されて
しまうのを回避すると共にパティキュレートフィルタの
壁の方から排気ガス流れの下流側の微粒子に対し酸化除
去作用を及ぼすことができる。さらにパティキュレート
フィルタの硫黄被毒を回復させるためにパティキュレー
トフィルタの温度が上昇せしめられているときであって
パティキュレートフィルタの温度が高いときに排気ガス
の流れを逆転させるのに伴ってパティキュレートフィル
タの温度がさらに上昇してしまい、その結果、パティキ
ュレートフィルタが溶損したり、パティキュレートフィ
ルタにクラックが発生したりするのを回避することがで
きる。その上、パティキュレートフィルタの硫黄被毒回
復の実行されているときであってもパティキュレートフ
ィルタの温度が低くパティキュレートフィルタの溶損や
クラックの発生の可能性が低いときには排気ガスの流れ
を逆転させるのが禁止されないため、排気ガスの流れを
逆転させるのが頻繁に禁止される場合に比べ、微粒子を
パティキュレートフィルタの壁の両方の面に分散させて
捕集することができる。
【０１１８】請求項６に記載の発明によればパティキュ
レートフィルタ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。さらにパティキュレート
フィルタの硫黄被毒を回復させるためにパティキュレー
トフィルタの温度が上昇せしめられているときであって
パティキュレートフィルタの温度上昇率が高いときに排
気ガスの流れを逆転させるのに伴ってパティキュレート
フィルタの温度上昇率がさらに上昇し、パティキュレー
トフィルタの温度が高い温度まで急激に上昇してしま
い、その結果、パティキュレートフィルタが溶損した
り、パティキュレートフィルタにクラックが発生したり
するのを回避することができる。その上、パティキュレ
ートフィルタの硫黄被毒回復の実行されているときであ
ってもパティキュレートフィルタの温度上昇率が低くパ
ティキュレートフィルタの溶損やクラックの発生の可能
性が低いときには排気ガスの流れを逆転させるのが禁止
されないため、排気ガスの流れを逆転させるのが頻繁に
禁止される場合に比べ、微粒子をパティキュレートフィ
ルタの壁の両方の面に分散させて捕集することができ
る。
【０１１９】請求項７に記載の発明によれば微粒子の酸
化性能を向上させ、微粒子を連続的に酸化させることが
できやすくなる。
【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１の実施例を示した図である。
【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】スモークおよびＮＯxの発生量等を示す図で
ある。
【図１２】燃焼圧を示す図である。
【図１３】燃料分子を示す図である。
【図１４】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す
図である。
【図１５】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図で
ある。
【図１６】第１の運転領域Ｉ’および第２の運転領域I
I’を示す図である。
【図１７】空燃比センサの出力を示す図である。
【図１８】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１９】第１の運転領域Ｉ’における空燃比等を示す
図である。
【図２０】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図２１】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
【図２２】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図２３】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図２４】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
【図２５】第１および第２の実施例の排気切換バルブの
切換制御方法を示したフローチャートである。
【図２６】排気切換バルブの位置と時間との関係を示し
た図である。
【図２７】第３実施例の排気切換バルブの切換制御方法
を示したフローチャートである。
【図２８】排気切換バルブの位置と時間との関係を示し
た図である。
【図２９】第４実施例の排気切換バルブの切換制御方法
を示したフローチャートである。
【図３０】排気切換バルブの位置と時間との関係を示し
た図である。
【図３１】第５実施例の排気切換バルブの切換制御方法
を示したフローチャートである。
【図３２】排気切換バルブの位置と時間との関係を示し
た図である。
【図３３】第６実施例の排気切換バルブの切換制御方法
を示したフローチャートである。
【図３４】排気切換バルブの位置と時間との関係を示し
た図である。
【図３５】第７実施例の排気切換バルブの切換制御方法
を示したフローチャートである。
【図３６】排気切換バルブの位置と時間との関係を示し
た図である。
【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 ３９…温度センサ ６１…酸素吸蔵・活性酸素放出剤 ７３…排気切換バルブ ＴＦ…パティキュレートフィルタ温度
───────────────────────────────────────────────────── 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 ３２１Ｊ 3/24 3/24 Ｅ 3/28 3/28 Ｌ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ ３６０ ３６０Ｃ ３８０ ３８０Ｃ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｒ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｄ 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 Ｆターム(参考） 3G062 BA00 FA05 FA13 GA01 GA04 GA05 GA06 GA09 GA15 GA17 3G084 AA01 BA09 BA20 BA24 DA10 DA37 FA27 FA29 FA33 3G090 AA03 BA01 CA01 CA04 CB23 DA02 DA13 DA18 EA06 3G091 AA10 AA11 AA18 AB02 AB11 AB13 BA08 CA13 DA00 DA06 EA01 EA19 EA34 FC07 FC08 GA06 GA21 GB02W GB03W GB04W GB06W GB10X 3G301 HA02 HA11 HA13 JA21 JA33 KA06 LA03 LB11 MA11 NC02 NE13 NE16 PA11Z PD02Z PD12Z PE01Z PE03Z

Claims (7)

    【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
    子を捕集し、酸化するためのパティキュレートフィルタ
    を機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレー
    トフィルタを通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集
    されるようになっている内燃機関の排気浄化装置におい
    て、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの流
    れを逆転させるための排気ガス逆流手段を設け、排気ガ
    スがパティキュレートフィルタの一方の側と他方の側と
    から交互にパティキュレートフィルタを通過しうるよう
    にし、予め定められたタイミングであってパティキュレ
    ートフィルタの温度が予め定められた温度以下のときに
    は排気ガスの流れを逆転させるのを許容し、前記予め定
    められたタイミングであってもパティキュレートフィル
    タの温度が前記予め定められた温度より高いときには排
    気ガスの流れを逆転させるのを禁止するようにした内燃
    機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 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、燃焼室内に供給される不活性ガスの量をさらに増大
    していくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周
    囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとん
    ど発生しなくなる内燃機関を用い、煤の発生量がピーク
    となる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不活
    性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない低温燃焼と、
    煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室
    内に供給される不活性ガスの量が少ない通常燃焼とを実
    行できるようにし、通常燃焼の実行時にはパティキュレ
    ートフィルタが前記予め定められた温度以下のときであ
    っても所定の温度より高いときに排気ガスの流れを逆転
    させるのが禁止される請求項１に記載の内燃機関の排気
    浄化装置。
  3. 【請求項３】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
    子を捕集し、酸化するためのパティキュレートフィルタ
    を機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレー
    トフィルタを通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集
    されるようになっている内燃機関の排気浄化装置におい
    て、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの流
    れを逆転させるための排気ガス逆流手段を設け、排気ガ
    スがパティキュレートフィルタの一方の側と他方の側と
    から交互にパティキュレートフィルタを通過しうるよう
    にし、予め定められたタイミングであってパティキュレ
    ートフィルタの温度上昇率が予め定められた値以下のと
    きには排気ガスの流れを逆転させるのを許容し、前記予
    め定められたタイミングであってもパティキュレートフ
    ィルタの温度上昇率が前記予め定められた値より高いと
    きには排気ガスの流れを逆転させるのを禁止するように
    した内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
    子を捕集し、酸化するためのパティキュレートフィルタ
    を機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレー
    トフィルタを通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集
    されるようになっている内燃機関の排気浄化装置におい
    て、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの流
    れを逆転させるための排気ガス逆流手段を設け、排気ガ
    スがパティキュレートフィルタの一方の側と他方の側と
    から交互にパティキュレートフィルタを通過しうるよう
    にし、パティキュレートフィルタが硫黄被毒したときに
    パティキュレートフィルタの温度を上昇させることによ
    ってパティキュレートフィルタの硫黄被毒を回復できる
    ようにし、予め定められたタイミングであってパティキ
    ュレートフィルタの硫黄被毒回復が実行中でないときに
    は排気ガスの流れを逆転させるのを許容し、前記予め定
    められたタイミングであってもパティキュレートフィル
    タの硫黄被毒回復が実行中のときには排気ガスの流れを
    逆転させるのを禁止するようにした内燃機関の排気浄化
    装置。
  5. 【請求項５】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
    子を捕集し、酸化するためのパティキュレートフィルタ
    を機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレー
    トフィルタを通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集
    されるようになっている内燃機関の排気浄化装置におい
    て、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの流
    れを逆転させるための排気ガス逆流手段を設け、排気ガ
    スがパティキュレートフィルタの一方の側と他方の側と
    から交互にパティキュレートフィルタを通過しうるよう
    にし、パティキュレートフィルタが硫黄被毒したときに
    パティキュレートフィルタの温度を上昇させることによ
    ってパティキュレートフィルタの硫黄被毒を回復できる
    ようにし、予め定められたタイミングであってパティキ
    ュレートフィルタの硫黄被毒回復の実行中にパティキュ
    レートフィルタの温度が予め定められた温度以下のとき
    には排気ガスの流れを逆転させるのを許容し、前記予め
    定められたタイミングであってもパティキュレートフィ
    ルタの硫黄被毒回復の実行中にパティキュレートフィル
    タの温度が前記予め定められた温度より高いときには排
    気ガスの流れを逆転させるのを禁止するようにした内燃
    機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
    子を捕集し、酸化するためのパティキュレートフィルタ
    を機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレー
    トフィルタを通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集
    されるようになっている内燃機関の排気浄化装置におい
    て、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの流
    れを逆転させるための排気ガス逆流手段を設け、排気ガ
    スがパティキュレートフィルタの一方の側と他方の側と
    から交互にパティキュレートフィルタを通過しうるよう
    にし、パティキュレートフィルタが硫黄被毒したときに
    パティキュレートフィルタの温度を上昇させることによ
    ってパティキュレートフィルタの硫黄被毒を回復できる
    ようにし、予め定められたタイミングであってパティキ
    ュレートフィルタの硫黄被毒回復の実行中にパティキュ
    レートフィルタの温度上昇率が予め定められた値以下の
    ときには排気ガスの流れを逆転させるのを許容し、前記
    予め定められたタイミングであってもパティキュレート
    フィルタの硫黄被毒回復の実行中にパティキュレートフ
    ィルタの温度上昇率が前記予め定められた値より高いと
    きには排気ガスの流れを逆転させるのを禁止するように
    した内燃機関の排気浄化装置。
  7. 【請求項７】 前記パティキュレートフィルタに捕集さ
    れた微粒子は微粒子酸化促進成分である活性酸素によっ
    て酸化される請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
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