JP2003049630A - 排気ガス浄化装置、および排気ガスの浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガスに含まれる含炭素浮遊微粒子を安定
して浄化する。 【解決手段】 内燃機関の排気通路内に浄化触媒を設け
て、前記排気ガス中に含まれる含炭素浮遊微粒子を捕集
するとともに、捕集した微粒子を触媒作用を用いて燃焼
させる。一方、排気ガス中にはアッシュなどの難燃性の
微粒子が僅かとはいえ含まれており、これら微粒子が浄
化触媒上に多量に堆積すると、触媒作用が阻害されて、
含炭素浮遊微粒子を適切に燃焼させることが困難とな
る。このような場合には、エンジンの運転条件を変更し
て排気ガス流量を増加させ、浄化触媒上に堆積した微粒
子を飛散させる。こうすれば、例え触媒上に難燃性の微
粒子が多量に堆積するようなことが生じても、これら微
粒子を飛散させることによって触媒作用を回復すること
ができるので、結局、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を
安定して浄化することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の排気
ガス中に含まれる浮遊微粒子を、簡便に、且つ安定して
浄化することを可能とする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、特にディーゼル機関の排気ガ
ス中には、黒煙（スス）などの浮遊微粒子が含まれてお
り、大気の汚染を防ぐために、排出されるこれら含炭素
浮遊微粒子の総量を低減させることが強く要請されてい
る。また、燃焼室内に直接ガソリンを噴射する方式の、
いわゆる筒内噴射ガソリン機関からも、運転条件によっ
ては排気ガスとともに含炭素浮遊微粒子が排出される場
合があるために、同様の要請が存在する。

【０００３】これら内燃機関から排出されるススなどの
含炭素浮遊微粒子を大幅に低減可能な技術として、内燃
機関の排気通路中に耐熱性のフィルタを設け、排気ガス
とともに排出される浮遊微粒子を該フィルタで捕集する
技術が提案されている。フィルタを用いて、排気ガス中
の含炭素浮遊微粒子を捕集すれば、大気に排出される浮
遊微粒子を大幅に低減させることが可能となる。また、
フィルタ上に捕集した含炭素浮遊微粒子は、フィルタ上
に白金などの貴金属触媒を担持しておき、捕集した微粒
子を触媒の酸化作用を利用して燃焼させればよい（特公
平７−１０６２９０号）。こうした技術を用いれば、捕
集した含炭素浮遊微粒子を比較的簡便に処理することが
可能である。

【０００４】一方、排気ガス中には、難燃性の浮遊微粒
子も僅かではあるが含まれている。例えば、燃焼室内で
エンジンオイルが燃えると、オイルの添加剤として含ま
れているＣａ，Ｍｇ，Ｚｎなどの金属成分が燃料中の硫
黄成分と反応して、アッシュと呼ばれる難燃性の硫酸塩
微粉末を生成する。排気ガス中には、こうした難燃性の
微粒子も含まれており、これら微粒子は、ススなどの含
炭素浮遊微粒子とともに耐熱フィルタに捕集される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした難燃
性の微粒子は、ススなどの含炭素浮遊微粒子のようには
燃焼しないので、フィルタ上に少しずつ堆積していき、
ついには含炭素浮遊微粒子が適切に浄化されなくなるお
それがあった。すなわち、難燃性の微粒子が多量に堆積
するとフィルタ上に担持された貴金属触媒を覆ってしま
うので触媒が有効に機能しなくなり、その結果、含炭素
浮遊微粒子の燃焼が阻害されるおそれがあった。

【０００６】また、内燃機関の運転条件によっては、捕
集された含炭素浮遊微粒子が完全には燃焼せずに、一部
が燃え残って耐熱フィルタ上に堆積する場合も生じ得
る。ススなどの含炭素浮遊微粒子は、フィルタ上に堆積
していると次第に難燃性の微粒子に変質することがある
ので、このような微粒子が多量に堆積すると、難燃性の
微粒子と同様に触媒の機能を阻害し、その結果、含炭素
浮遊微粒子の浄化に支障を来すおそれがあった。

【０００７】もちろん、難燃性の微粒子によってフィル
タが目詰まりした場合には、フィルタを交換すれば引き
続き排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を浄化可能である
が、フィルタの交換には手間がかかり、加えて新たな経
済的負担を強いることになるので、いきおい、含炭素浮
遊微粒子の浄化に支障を来したまま使われ続けることも
起こり得る。

【０００８】本発明は、従来技術における上述の課題を
解決するためになされたものであり、フィルタ上に堆積
した難燃性の微粒子を簡便に処理可能な技術の提供を目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の排
気ガス浄化装置は次の構成を採用した。すなわち、内燃
機関の排気ガス中に含まれる浮遊微粒子を浄化する排気
ガス浄化装置において、前記内燃機関の排気ガス通路に
設けられて前記排気ガス中の浮遊微粒子を捕集するとと
もに、該捕集した微粒子を燃焼させる浄化触媒と、前記
浄化触媒で燃焼されずに堆積している前記微粒子の堆積
量を検出する堆積量検出手段と、前記検出した堆積量が
所定の許容値以上である場合に、前記内燃機関の運転条
件を変更して前記排気ガス流量を所定値以上に増加さ
せ、前記堆積している微粒子を飛散させる堆積微粒子飛
散手段とを備えることを要旨とする。

【００１０】また、上記の排気ガス浄化装置に対応する
本発明の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気ガス中に
含まれる浮遊微粒子を浄化する排気ガス浄方法置におい
て、前記内燃機関の排気ガス通路に設けた浄化触媒を用
いて、前記排気ガス中の浮遊微粒子を捕集し、該捕集し
た微粒子を燃焼させるとともに、前記浄化触媒で燃焼さ
れずに堆積している前記微粒子の堆積量を検出し、前記
検出した堆積量が所定の許容値以上である場合に、前記
内燃機関の運転条件を変更して前記排気ガス流量を所定
値以上に増加させ、前記堆積している微粒子を飛散させ
ることを要旨とする。

【００１１】かかる排気ガス浄化装置および排気ガスの
浄化方法においては、内燃機関の排気ガス通路に設けた
浄化触媒を用いて、排気ガス中の浮遊微粒子を捕集する
とともに、該捕集した微粒子を燃焼させる。その一方
で、該浄化触媒で燃焼されることなく堆積している微粒
子の堆積量を検出し、堆積量が所定の許容値以上となっ
ている場合には、排気ガス流量を所定値以上に増加させ
て、該堆積している微粒子を飛散させる。

【００１２】こうして、許容値以上に堆積した微粒子を
飛散させてしまえば、浄化触媒上に多量の微粒子が堆積
して、排気ガス中の浮遊微粒子の浄化が妨げられること
がなく、浮遊微粒子を常に適切に浄化することが可能と
なる。

【００１３】かかる排気ガス浄化装置においては、前記
浄化触媒の通気抵抗に基づいて、該浄化触媒上に堆積し
ている微粒子の堆積量を検出することとしてもよい。浄
化触媒上に微粒子が堆積するほど、該浄化触媒の通気抵
抗は増加する。従って、通気抵抗を検出すれば、浄化触
媒上の微粒子の堆積量を簡便に検出することができるの
で好ましい。

【００１４】かかる排気ガス浄化装置においては、前記
排気ガス流量を、該堆積量に応じて定められた所定値以
上に増加させて、前記浄化触媒上に堆積した微粒子を飛
散させることとしてもよい。堆積している微粒子を飛散
させるために要する排気ガス流量は、堆積量に応じて異
なっている。そこで、排気ガス流量を、微粒子の堆積量
に応じて予め定めておいた所定値以上に増加させれば、
浄化触媒上に堆積している微粒子を適切に飛散させるこ
とが可能となる。

【００１５】また、かかる排気ガス浄化装置において
は、前記内燃機関の運転条件を検出することとして、前
記微粒子の堆積量が前記所定の許容値以上であることに
加えて、検出した運転条件が所定範囲にある場合に、前
記排気ガス流量を前記所定値以上に増加させて、前記浄
化触媒上に堆積した微粒子を飛散させることとしてもよ
い。

【００１６】浄化触媒に堆積している微粒子を飛散させ
ようとして、内燃機関の操作者の意図とは無関係に運転
条件を変更する内燃機関の運転条件を変更すると、変更
前の運転条件によっては、機関の操作者に奇異な感じを
与えることがある。そこで、内燃機関が予め定めておい
た範囲で運転されている場合にだけ、浄化触媒上に堆積
している微粒子を飛散させることとすれば、内燃機関の
操作者に奇異な感じを与えることを軽減することができ
るので好ましい。

【００１７】特に、内燃機関が、最大出力トルクの過半
以上のトルクを出力しているか、あるいは最高回転速度
の過半以上の回転速度以上で運転されているかの、少な
くともいずれかである場合に、浄化触媒上に堆積してい
る微粒子を飛散させることとしてもよい。このような運
転条件では、内燃機関は通常の運転状態でも、ある程度
の運転音を生じている。従って、浄化触媒上に堆積して
いる微粒子を飛散させるために排気ガス流量を増加させ
ても、運転音が急に増加して、内燃機関の操作者に奇異
な印象を与えることがないので好ましい。

【００１８】こうした運転条件を検出する排気ガス浄化
装置においては、次のようにして微粒子の堆積量を検出
してもよい。前記浄化触媒上で微粒子が燃焼せずに堆積
する単位時間あたりの堆積速度を、前記内燃機関の運転
条件に対応付けて記憶しておき、検出した運転条件での
微粒子の堆積速度を累計することによって、微粒子の堆
積量を検出することとしてもよい。

【００１９】内燃機関の運転条件は容易に検出すること
ができるので、かかる方法を用いれば、新たな検出器な
どを設けることなく、浄化触媒上の微粒子の堆積量を簡
便に検出することが可能となる。

【００２０】上述した排気ガス浄化装置においては、次
のような動力変換手段を設けておき、次のようにして、
浄化触媒上に堆積した微粒子を飛散させてもよい。すな
わち、内燃機関の回転速度と出力トルクとの乗算値たる
動力を略一定に保ったまま、異なる回転速度の動力に変
換して駆動軸から出力する動力変換手段を、該内燃機関
の出力軸に接続する。浄化触媒上に堆積した微粒子を飛
散させるに際しては、該内燃機関が出力する動力を略一
定に保ったまま、前記出力軸の回転速度を上昇させて前
記排気ガス流量を増加させるとともに、前記動力変換手
段を用いて、該出力軸の回転速度を上昇前の回転速度に
変換して、駆動軸から出力してやる。

【００２１】こうして、内燃機関が出力する動力を略一
定に保ったまま回転速度を上昇させ、動力変換手段を用
いて元の回転速度に変換して駆動軸から出力してやれ
ば、浄化触媒に堆積した微粒子を飛散させても、それに
伴って駆動軸の回転速度および出力トルクが変動するこ
とがないので好ましい。

【００２２】あるいは、次のような電動機を設けてお
き、次のようにして、浄化触媒上に堆積した微粒子を飛
散させてもよい。すなわち、前記内燃機関の出力軸と動
力をやり取り可能に電動機を設けておく。浄化触媒上に
許容値以上の微粒子が堆積したときには、内燃機関の運
転条件を変更して排気ガス流量を増加させることによ
り、堆積している微粒子を飛散させる。内燃機関の運転
条件を変更したことによって内燃機関の出力する動力が
減少した場合には、前記電動機から動力を供給して減少
分を補い、逆に内燃機関の動力が増加した場合には、該
電動機を発電機として機能させ動力の増加分を吸収して
やる。

【００２３】こうして内燃機関が出力する動力の変動
を、電動機の運転状態を制御することで打ち消してやれ
ば、浄化触媒に堆積した微粒子を飛散させても、常に安
定して動力を出力することができる。換言すれば、内燃
機関の運転条件をどのように変更しても、全体として出
力する動力が変動することがないので、出力の変動を考
慮することなく、内燃機関の運転条件を最適な運転条件
に変更して微粒子を飛散させることが可能となるので好
ましい。

【００２４】あるいは、上述した排気ガス浄化装置は次
のような構成としてもよい。すなわち、３軸のうちいず
れか２軸へ入出力される動力が決定されると残余の１軸
に入出力される動力が決定されるような３軸式動力入出
力装置を備え、該３軸式動力入出力装置の１軸を前記内
燃機関の出力軸に結合し、他の１軸を第１の電動機の回
転軸に結合し、残りの１軸を駆動軸として該駆動軸から
動力を出力する。また、該駆動軸に対して動力を入出力
可能に第２の電動機を設ける。前記浄化触媒上に許容値
以上の微粒子が堆積したときには、該第１の電動機およ
び該第２の電動機の回転速度を制御することによって該
内燃機関の回転速度を上昇させるとともに、該内燃機関
の回転速度の上昇に伴って前記駆動軸に出力される動力
の変動を打ち消すべく、該第１の電動機および該第２の
電動機の発生トルクを制御する。

【００２５】こうすれば、第１の電動機および第２の電
動機の運転状態を制御することによって、駆動軸が出力
する動力を変動させることなく、内燃機関の運転条件を
自由に変更することができる。その結果、内燃機関の出
力の変動を考慮することなく最適な運転条件に変更し
て、浄化触媒上に堆積した微粒子を適切に飛散させるこ
とが可能となる。

【００２６】あるいは、こうした排気ガス浄化装置にお
いては、前記浄化触媒として次のような触媒を用いても
よい。すなわち、前記排気ガス中の過剰酸素を取り込ん
で活性酸素として放出する活性酸素放出剤が担持されて
おり、排気ガス中の浮遊微粒子を捕集するとともに、該
捕集した微粒子を該活性酸素を用いて燃焼させる触媒を
用いてもよい。

【００２７】このような浄化触媒は、排気ガス中に含ま
れるススなどの浮遊微粒子を浄化することが可能である
が、アッシュなどの難燃性の浮遊微粒子も捕集してしま
う。そこで、このような難燃性の微粒子が多量に堆積し
た場合には、堆積した微粒子を飛散させてやれば、排気
ガス中の浮遊微粒子を常に安定して浄化することが可能
となるので好ましい。

【００２８】また、内燃機関と電動機とを備えたいわゆ
るハイブリッド車両についても、排気ガス中の浮遊微粒
子の排出量を低減することが要請されており、上述した
排気ガス浄化装置は、ハイブリッド車両にも好適に適用
することができる。従って、本発明の排気ガス浄化装置
は、ハイブリッド車両に適用された排気ガス浄化装置と
しても把握することができる。こうした態様の排気ガス
浄化装置は、内燃機関と電動機とを備え、該内燃機関が
出力する動力と該電動機が出力する動力とを車軸から同
時に出力可能なハイブリッド車両であって、前記内燃機
関の排気ガス通路に設けられて前記排気ガス中の浮遊微
粒子を捕集するとともに、該捕集した微粒子を燃焼させ
る浄化触媒と、前記浄化触媒で燃焼されずに堆積してい
る前記微粒子の堆積量を検出する堆積量検出手段と、前
記検出した堆積量が所定の許容値以上である場合に、前
記内燃機関の運転条件を変更して前記排気ガス流量を所
定値以上に増加させ、前記堆積している微粒子を飛散さ
せる堆積微粒子飛散手段と、前記内燃機関の運転条件の
変更に伴う該内燃機関の動力の変動を打ち消すべく、前
記電動機の運転状態を制御する電動機制御手段とを備え
ることを特徴とする排気ガス浄化装置。

【００２９】かかるハイブリッド車両においては、浄化
触媒上に微粒子が堆積した場合でも、堆積した微粒子を
飛散させることで、排気ガス中の浮遊微粒子を常に安定
して浄化することが可能となる。加えて、堆積した微粒
子を飛散させる際に内燃機関が出力する動力が変動して
も、かかる変動を電動機を用いて打ち消すことができる
ので、車両の運転者に何ら違和感を感じさせることがな
いので好ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の作用・効果をより明確に
説明するために、本発明の実施の形態および実施例を、
次のような順序に従って説明する。 Ａ．実施の概要： Ｂ．装置構成： Ｂ−１．ハイブリッド車両の構成： Ｂ−２．ハイブリッド車両の動作の概要： Ｂ−３．パティキュレートフィルタの概要： Ｃ．第１実施例のエンジン運転条件設定処理： Ｄ．第２実施例のエンジン運転条件設定処理： Ｅ．変形例：

【００３１】Ａ．実施の概要：実施例による詳細な説明
を始める前に、図１を参照しながら、本発明の実施の概
要について簡単に説明する。図１は、エンジン１２に本
発明の排気ガス浄化装置１０を適用した浄化システムの
一例を概念的に示した説明図である。図示するように、
本発明の排気ガス浄化装置１０は、エンジン１２と、エ
ンジンの排気ガスが通過する排気管１４と、排気管１４
に設けられて排気ガス中に含まれているススなどの含炭
素浮遊微粒子を浄化する耐熱性のパティキュレートフィ
ルタ１６と、エンジン１２を制御するコントローラ１８
などから構成されている。エンジン１２には、駆動軸２
２を介して負荷２０が接続されている。尚、エンジン１
２と負荷２０とは、駆動軸２２によって直接接続しても
よいが、図１に示すように、エンジン１２の回転速度を
所望の回転速度に変換して駆動軸２２に出力する変速機
２４、あるいは駆動軸２２と動力をやり取り可能に設け
られたモータ２６の、少なくとも一方を介してエンジン
１２と負荷２０とを接続することとしてもよい。エンジ
ン１２から排気ガスとともに排出されるススなどの含炭
素浮遊微粒子は、パティキュレートフィルタ１６で捕集
され、大気中に放出されることがない。パティキュレー
トフィルタ１６上には、酸化触媒が担持されており、捕
集した含炭素浮遊微粒子を触媒の作用によって燃焼させ
ることにより、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を浄化す
ることができる。

【００３２】一方、排気ガス中には、アッシュなどの難
燃性の浮遊微粒子が、僅かではあるが含まれており、ス
スなどの含炭素浮遊微粒子とともにパティキュレートフ
ィルタ１６に捕集される。こうした難燃性の微粒子は、
フィルタ上で燃焼することなく次第に堆積していき、フ
ィルタ上に担持されている酸化触媒を覆って触媒の機能
を阻害する場合がある。その結果、捕集した含炭素浮遊
微粒子を適切に浄化することが困難になる場合が起こり
得る。

【００３３】そこで、このような事態を回避するため、
パティキュレートフィルタ１６上に微粒子が堆積してき
たら、排気ガス流量を意図的に増加させて、フィルタ上
に堆積している難燃性の微粒子を飛散させる。排気ガス
流量は、エンジン１２の回転速度を増加させるなど、運
転条件を変更することによって容易に増加させることが
できる。また、パティキュレートフィルタ１６上に堆積
した難燃性微粒子の堆積量は、フィルタの上流側と下流
側に設けた圧力センサ３０，３２から求めた差圧に基づ
いて推定する。もちろん、パティキュレートフィルタ１
６に流入する排気ガス流量から難燃性微粒子の堆積量を
推定するなど、種々の手法を適用して検出することもで
きる。こうして、パティキュレートフィルタ１６上に堆
積した微粒子を飛散させれば、例え、難燃性の微粒子が
多量に堆積した場合でも、これを簡便に処理して、排気
ガス中の含炭素浮遊微粒子を安定して浄化することが可
能となる。かかる方法によれば、パティキュレートフィ
ルタ１６を交換する手間や、経済的な負担を強いること
がないので、排気ガス中の浮遊微粒子の浄化に支障を来
した状態のまま使用され続けることがない。

【００３４】また、図１に例示するように、エンジン１
２の出力が変速機２４を介して負荷２０に伝達されてい
る場合は、排気ガス流量を増加させるに際して、エンジ
ンが出力する動力、すなわちエンジン回転速度と出力ト
ルクとの乗算値をほぼ一定値に保ったままエンジン回転
速度を変更し、変速機２４で元の回転速度に戻してから
負荷２０に伝達することとしてもよい。こうすれば、負
荷２０に伝達される回転速度およびトルクの状態を一定
に保ったまま排気ガス流量を増加させることができるの
で、負荷の駆動中にも、パティキュレートフィルタ１６
に堆積した難燃性の微粒子を飛散させることができる。
あるいは、図１に示すように、負荷２０を駆動する駆動
軸２２と動力をやり取り可能にモータ２６が設けられて
いる場合には、エンジンの出力トルクを変更することに
よって排気ガス流量を増加させ、出力トルクの変更分を
モータ２６で打ち消すこととしてもよい。こうすれば、
負荷２０に伝達されるトルクを一定に保ったまま排気ガ
ス流量を増加させることができるので、負荷を駆動しな
がら、パティキュレートフィルタ１６上の微粒子を飛散
させることが可能となる。

【００３５】もちろん、変速機２４およびモータ２６を
組み合わせて設ければ、エンジン運転条件をより柔軟に
変更して、排気ガス流量を増加させ、パティキュレート
フィルタ１６上に堆積した難燃性の微粒子を飛散させる
ことが可能となる。特に、動力源としてエンジン１２と
モータ２６とを備え、変速機２４に相当する機構を有す
るいわゆるハイブリッド車両に、こうした排気ガス浄化
装置１０を適用すれば、車両の運転中にも、必要に応じ
て排気ガス流量を増加させて、フィルタ上に堆積した難
燃性の微粒子を飛散させることが可能となる。以下で
は、こうした排気ガス浄化装置について、特にハイブリ
ッド車両に適用した実施例を中心として、詳細に説明す
る。

【００３６】Ｂ．装置構成： Ｂ−１．ハイブリッド車両の構成：図２は、本実施例の
排気ガス浄化装置を有するハイブリッド車両１００の概
略構成を示す説明図である。図示するように、このハイ
ブリッド車両１００は、エンジン１１０と、モータ・ジ
ェネレータ１２０（ＭＧ１）と、モータ・ジェネレータ
１３０（ＭＧ２）とを有し、エンジン１１０と２つのモ
ータ・ジェネレータとはプラネタリギア１４０で互いに
結合されている。詳細には後述するが、エンジン１１０
およびモータ・ジェネレータ１３０は、主に車両を駆動
するための駆動力を出力し、モータ・ジェネレータ１２
０は主にエンジン１１０によって駆動されて発電機とし
て機能する。プラネタリギア１４０は、モータ・ジェネ
レータ１３０からの出力を、チェーンベルト１７４と車
軸１７０とを介して駆動輪１７２に伝達する役割や、エ
ンジン１１０からの出力を、モータ・ジェネレータ１２
０と駆動輪１７２とに振り分ける動力分割機構としての
役割、更には、モータ・ジェネレータ１３０やエンジン
１１０の回転速度を減速あるいは増速して駆動輪１７２
に伝達する変速機としての役割を有している。プラネタ
リギア１４０の機能については後述する。

【００３７】エンジン１１０は、周知のディーゼルエン
ジンである。図示しない吸気系から燃焼室内に吸い込ん
だ空気を圧縮した後、圧縮されて高温になった空気中に
燃料を噴射すると、燃料が燃焼室内で爆発的に燃焼する
ので、このときの燃焼圧力をクランクシャフト１１４か
ら動力として取り出すことができる。尚、ここではエン
ジン１１０はディーゼルエンジンであるとして説明する
が、もちろん、筒内噴射式のガソリンエンジンを用いる
こともできる。エンジン１１０は、エンジン制御用の電
子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵ）１１２を用い
て制御されている。クランクシャフト１１４の先端に
は、ピストン位置やエンジンの回転速度を検出するクラ
ンクポジションセンサ１１８が取り付けられ、クランク
ポジションセンサ１１８の出力はエンジンＥＣＵ１１２
に入力されている。

【００３８】エンジン１１０の燃焼室内で燃料が燃焼す
ることにより発生する排気ガスは、排気通路１８０から
大気に放出される。排気ガス中には、ススなどの含炭素
浮遊微粒子や、窒素酸化物といったいわゆる大気汚染物
質が含まれている。そこで、排気通路１８０に設けたパ
ティキュレートフィルタ２００を用いて、これら大気汚
染物質を浄化してから大気に放出する。詳細には後述す
るが、パティキュレートフィルタ２００は、排気ガス中
の含炭素浮遊微粒子を捕集しながら燃焼させているの
で、通常の使用状態では捕集した微粒子がフィルタ上に
堆積してフィルタが目詰まりすることはない。もっと
も、エンジン１１０の整備不良によって多量のススが排
出された場合など、何らかの要因でパティキュレートフ
ィルタ２００が目詰まりして、排気圧力が大幅に上昇す
ることも起こり得る。排気通路１８０には圧力センサ１
８２が設けられており、このような事態が生じた場合に
もこれを検出することが可能となっている。

【００３９】プラネタリギア１４０は、中心部に設けら
れたサンギア１４２と、サンギア１４２の外側に同心円
状に設けられたリングギア１４８と、サンギア１４２と
リングギア１４８との間に配置されてサンギア１４２の
外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオン
ギア１４４と、エンジンのクランクシャフト１１４の端
部に結合されて各プラネタリピニオンギア１４４の回転
軸を軸支するプラネタリキャリア１４６とから構成され
ている。サンギア１４２は、サンギア軸１４１を介して
モータ・ジェネレータ１２０のロータ１２３に結合さ
れ、リングギア１４８は、リングギア軸１４７を介して
モータ・ジェネレータ１３０のロータ１３３に結合され
ている。プラネタリキャリア１４６は、エンジンのクラ
ンクシャフト１１４に結合されている。

【００４０】このような構成のプラネタリギア１４０
は、サンギア軸１４１、リングギア軸１４７、クランク
シャフト１１４の３軸が動力の入出力軸とされ、３軸の
中のいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、
残余の１軸に入出力される動力が決定される。リングギ
ア１４８にはチェーンベルト１７４が接続されており、
動力はチェーンベルト１７４および車軸１７０を介して
駆動輪１７２に伝達されて、ハイブリッド車両１００を
駆動する。

【００４１】モータ・ジェネレータ１２０は、交流同期
電動機であり、外周面に複数の永久磁石１２２を有する
ロータ１２３と、回転磁界を形成する三相コイル１２４
が巻回されたステータ１２５などから構成されている。
ステータ１２５はケース１３８に固定されており、ロー
タ１２３は、前述したように、プラネタリギア１４０の
サンギア軸１４１に結合されている。また、サンギア軸
１４１には、ロータ１２３の回転角度を検出するレゾル
バ１２６が設けられている。モータ・ジェネレータ１２
０は、インバータ１５２を介してモータ制御用の電子制
御ユニット（以下、モータＥＣＵ）１５６に接続されて
いる。モータＥＣＵ１５６はインバータ１５２を制御す
ることによって、バッテリ１５０から三相コイル１２４
に適切な周波数で適切な電流値の交流電流を供給し、こ
れによってモータ・ジェネレータ１２０の動作を制御し
ている。

【００４２】モータ・ジェネレータ１３０も、モータ・
ジェネレータ１２０と同様の交流同期電動機であり、外
周面に複数の永久磁石１３２を有するロータ１３３と、
回転磁界を形成する三相コイル１３４が巻回されたステ
ータ１３５などから構成されている。モータ・ジェネレ
ータ１３０のロータ１３３はプラネタリギア１４０のリ
ングギア軸１４７に結合され、ステータ１３５はケース
１３８に固定されている。また、リングギア軸１４７に
はロータ１３３の回転角度を検出するレゾルバ１３６が
設けられている。モータ・ジェネレータ１３０は、イン
バータ１５４を介してモータＥＣＵ１５６に接続されて
いる。モータＥＣＵ１５６はインバータ１５４を制御す
ることによって、バッテリ１５０から三相コイル１３４
に適切な周波数で適切な電流値の交流電流を供給し、こ
れによってモータ・ジェネレータ１３０の動作を制御し
ている。

【００４３】ハイブリッド車両１００には、車両全体の
制御を司る電子制御ユニット（以下、ハイブリッドＥＣ
Ｕ）１６０が搭載されている。ハイブリッドＥＣＵ１６
０は、アクセルポジションセンサ１６２や、ブレーキス
イッチ１６４、あるいはバッテリ１５０などの種々の情
報を検出して車両全体としての運転条件を決定し、これ
に基づいてエンジンＥＣＵ１１２およびモータＥＣＵ１
５６が、それぞれエンジン１１０およびモータ・ジェネ
レータ１２０，１３０の動作を制御している。

【００４４】Ｂ−２．ハイブリッド車両の動作の概要：
以上のような構成を有するハイブリッド車両１００の動
作原理、特にプラネタリギア１４０の機能について説明
する。プラネタリギア１４０は、サンギア軸１４１，リ
ングギア軸１４７，クランクシャフト１１４の３軸の中
のいずれか２軸へ入出力される動力（すなわち、回転速
度およびトルク）が決定されると、残余の１軸に入出力
される動力（回転速度およびトルク）が決定される構造
となっている。これら３軸間に入出力される回転速度お
よびトルクの関係は、共線図を用いて容易に求めること
ができる。

【００４５】図３は、プラネタリギア１４０の３軸に接
続された各ギアの回転速度および回転方向の関係を示す
共線図である。ここで、縦軸は各ギア（サンギア１４
２，プラネタリキャリア１４６，リングギア１４８）の
回転数、すなわち、モータ・ジェネレータ１２０，エン
ジン１１０，モータ・ジェネレータ１３０の回転速度を
表している。一方、横軸は各ギアのギア比を表してい
る。横軸上にサンギアを表す座標軸Ｓとリングギアを表
す座標軸Ｒとを取り、リングギア１４８の歯数に対する
サンギア１４２の歯数をρとすると、プラネタリキャリ
アを表す座標軸Ｃは、サンギア１４２とリングギア１４
８との間を１：ρに内分する座標位置にくる。

【００４６】今、プラネタリキャリア１４６すなわちエ
ンジン１１０の回転速度をＮe とし、リングギア１４８
すなわちモータ・ジェネレータ１３０の回転速度をＮr
とする。共線図上で、プラネタリキャリアを表す座標軸
Ｃに回転速度Ｎe をプロットし、リングギアを表す座標
軸Ｒに回転速度Ｎr をプロットして、両プロット点を直
線で結ぶ。このような直線を考えると、サンギア１４２
すなわちモータ・ジェネレータ１２０の回転速度Ｎs
は、得られた直線とサンギアを表す座標軸Ｓとの交点の
座標として求めることができる。このような直線は動作
共線と呼ばれる。このように、プラネタリキャリア１４
６，リングギア１４８，サンギア１４２の中のいずれか
２つの回転速度が決定されれば、共線図上に２つの座標
点をプロットして、両プロット点を結ぶ動作共線を考え
ることにより、他の１つの回転速度を求めることができ
る。ここで、エンジン１１０の回転速度Ｎe ，モータ・
ジェネレータ１３０の回転速度Ｎr ，モータ・ジェネレ
ータ１２０の回転速度Ｎs とすると、これらの回転速度
は、下式のような関係を有しており、２つの回転速度を
決めると残余の１つの回転速度を算出することができ
る。 Ｎs ＝Ｎr −（Ｎr −Ｎe ）・（１＋ρ）／ρ … （１）

【００４７】次に、プラネタリギア１４０の３軸間に入
出力されるトルクの関係について説明する。共線図上で
トルクの関係を求めるには、動作共線をあたかも剛体の
ように扱って、トルクを剛体に作用するベクトルのよう
に扱う。例えば、エンジン１１０がトルクＴe を発生
し、駆動輪１７２からトルクＴr を出力する場合を考え
る。駆動輪１７２から出力するトルクは、動作共線上で
は駆動軸Ｒ上にかかる反力トルクＴr として表れる。

【００４８】今、座標軸Ｃの位置で動作共線に下からト
ルクＴe を作用させると、このトルクＴe を、図３に示
すように、座標軸Ｓ上のトルクＴesと、座標軸Ｒ上のト
ルクTerとに分離して扱うことができる。このときのト
ルクTesおよびトルクＴerの大きさは、次式（２）およ
び（３）によって表される。 Ｔes＝Ｔｅ・ρ／（１＋ρ） … （２） Ｔer＝Ｔｅ／（１＋ρ） … （３）

【００４９】駆動輪１７２からトルクＴr を安定して出
力するためには、プラネタリギア１４０の３軸に加わる
トルクが釣り合う状態、すなわち、動作共線に作用する
ベクトルが釣り合うようにすればよい。従って、座標軸
Ｓ上にトルクＴesと大きさが同じで向きが反対のトルク
Ｔm1をモータ・ジェネレータ１２０を用いて作用させ、
座標軸Ｒ上には、リングギア１４８が駆動輪１７２から
受けるトルクＴr およびトルクＴerの合力と大きさが同
じで向きが反対のトルクＴm2をモータ・ジェネレータ１
３０を用いて作用させる。こうすれば、座標軸Ｓ上では
ＴesとＴm1とが、座標軸Ｒ上ではＴr とＴerとＴm2とが
それぞれ釣り合うので、動作共線全体として釣り合わせ
ることができる。結局、エンジン１１０が回転速度Ｎe
でトルクＴe を発生している場合、モータ・ジェネレー
タ１２０を回転速度Ｎs で回転させれば、モータ・ジェ
ネレータ１３０は上式（１）で与えられる回転速度Ｎr
で回転する。この状態を安定に保つためには、モータ・
ジェネレータ１２０でトルクＴm1を発生させ、モータ・
ジェネレータ１３０でトルクＴm2を発生させればよい。
トルクＴm1の大きさは、上式（２）で与えられ、トルク
Ｔm2の大きさは，次式（４）で与えられる。 Ｔm2＝Ｔr −Ｔer … （４）

【００５０】ここで、図３の共線図の座標軸Ｓに示され
ているように、モータ・ジェネレータ１２０の回転方向
とトルクＴm1の向きとは逆方向であるから、モータ・ジ
ェネレータ１２０は発電機として動作している。また、
座標軸Ｒに示されているように、モータ・ジェネレータ
１３０の回転方向とトルクＴm2の向きとは同じ向きであ
るから、モータ・ジェネレータ１３０は電動機として動
作している。すなわち、モータ・ジェネレータ１２０で
発電しつつ、モータ・ジェネレータ１３０で電力を消費
している状態となっている。

【００５１】エンジン１１０で発生する動力Ｐe （＝Ｔ
e ×Ｎe ）を、リングギア１４８で出力すべき動力Ｐr
（＝Ｔr ×Ｎr ）と等しくしておけば、モータ・ジェネ
レータ１２０で発電した電力Ｐm1（＝Ｔes×Ｎs ）と、
モータ・ジェネレータ１３０で消費する電力Ｐm2（＝Ｔ
m2×Ｎr ）とが等しくなっていることは、簡単な式変形
によって確かめることができる。このように、モータ・
ジェネレータ１２０とプラネタリギア１４０とモータ・
ジェネレータ１３０とは、エンジン１１０の出力する動
力Ｐe （＝Ｔe ×Ｎe ）を、トルクＴr および回転速度
Ｎr の組合せは異なるが、同じ値の動力Ｔr に変換して
出力する機能を有している。以下では、必要に応じて、
このような機能をトルク変換機能と呼ぶものとする。出
力するトルクおよび回転速度の組合せは、２つのモータ
・ジェネレータの動作状態によって変更することができ
る。これを換言すれば、トルクＴr および回転速度Ｎr
の動力Ｐr を車軸１７０に出力しなければならない場
合、動力Ｐr と同じ動力を出力しさえすれば、エンジン
の運転条件を任意に選択可能なことを意味している。エ
ンジンのエネルギ効率は、エンジン回転速度および発生
トルクの組合せによって大きく異なり最適な運転条件が
存在するから、要求された動力を出力する運転条件の中
から最も効率の良い運転条件でエンジンを運転すれば、
エンジンのエネルギ効率を大きく向上させることがで
き、延いては車両全体としてのエネルギ効率を大きく向
上させることが可能となる。

【００５２】また、エンジンは一般に、回転速度があま
りに小さくなったり、あるいは発生トルクが小さくなっ
て、動力の出力値があまりに小さな値となるとエネルギ
効率が低下する傾向にある。従って、車軸に出力すべき
動力値があまりに小さな値の場合には、エンジン１１０
の運転を停止し、バッテリ１５０に蓄えた電力でモータ
・ジェネレータ１３０を駆動して、いわゆる電気自動車
として走行する。

【００５３】車両が減速する場合には、車軸１７０がチ
ェーンベルト１７４を介してリングギア１４８を回転さ
せるので、この回転を利用してモータ・ジェネレータ１
３０で発電し、電力をバッテリ１５０に蓄える。このよ
うないわゆる回生動作を行えば、減速時の車両の運動エ
ネルギを電気エネルギとして回収することができる。車
両の発進時や低速走行時などには、こうして蓄えた電力
を利用することで、車両全体としての燃料消費効率を向
上させることができる。

【００５４】更に、高速走行時や急加速時などのように
大きな動力が必要な場合は、エンジン１１０が出力する
動力に加えて、モータ・ジェネレータ１２０からも動力
を発生させて車軸１７０に伝達する。こうしてモータ・
ジェネレータ１３０に加えてモータ・ジェネレータ１２
０でもエンジン１１０をアシストすれば、より大きな動
力を出力して、車両の運動性能を大きく改善することも
できる。また、バッテリ１５０に蓄えている電力が少な
くなった場合には、車軸１７０に出力すべき動力よりも
大きな動力をエンジンで出力し、多めに出力した動力を
用いてモータ・ジェネレータ１２０で発電し、車両の運
転中にバッテリ１５０を充電することも可能である。

【００５５】このように、車両の運転状態に応じてエン
ジン１１０やモータ・ジェネレータ１２０，１３０を適
切に動作させる制御は、ハイブリッドＥＣＵ１６０が行
う。以下、ハイブリッドＥＣＵ１６０が行っている運転
制御について簡単に説明する。

【００５６】図４は、運転制御ルーチンの流れを示すフ
ローチャートである。運転制御ルーチンを開始すると、
ハイブリッドＥＣＵ１６０は、先ず初めに車軸１７０か
ら出力すべき要求動力Ｐｄを決定する処理を行う（ステ
ップＳ１００）。要求動力Ｐｄは、次のようにして、ア
クセルポジションセンサ１６２と車軸の回転速度とに基
づいて決定することができる。アクセルペダルは、車両
の運転者が出力トルクが足らないと感じたときに踏み込
まれるものであるから、アクセルペダルの踏み込み量
（アクセルポジションセンサ１６２の出力）は運転者の
欲しているトルクに対応している。トルクに回転速度を
乗算すれば動力が得られる。また、車軸１７０とリング
ギア軸１４７とはチェーンベルト１７４を介して接続さ
れているので、車軸の回転速度はレゾルバ１３６の出力
から求めることができる。従って、レゾルバ１３６の出
力から求めた車軸の回転速度と、アクセルポジションセ
ンサ１６２の出力とから、車軸１７０に出力すべき要求
動力Ｐｄを決めてやることができる。本実施例では、ア
クセルポジションセンサ１６２と車軸の回転速度とに対
応して、車軸に出力すべき要求動力Ｐｄの値が実験的に
求められており、マップの形式でハイブリッドＥＣＵ１
６０に予め記憶されている。

【００５７】次に、充放電電力Ｐｂおよび補機駆動動力
Ｐｈを算出する（ステップＳ１０２，Ｓ１０４）。充放
電電力Ｐｂとは、バッテリ１５０の充放電に要する単位
時間あたりのエネルギであり、バッテリ１５０を充電す
る必要がある場合には正の値、放電する必要がある場合
には負の値を採る。また、補機駆動動力Ｐｈとは、エア
コンなどの補機を駆動するために必要となる単位時間あ
たりの仕事量である。補機駆動動力Ｐｈは、駆動してい
る補機を検出し、これらの駆動に要する単位時間あたり
の仕事量を加算することで算出する。こうして、車軸１
７０に出力すべき要求動力Ｐｄ，充放電電力Ｐｂ，補機
駆動動力Ｐｈを算出したら、これらを加算して出力すべ
き必要動力Ｐｅを算出する（ステップＳ１０６）。ここ
で必要動力Ｐｅとは、エンジン１１０、モータ・ジェネ
レータ１２０、モータ・ジェネレータ１３０をひとまと
まりのハイブリッド機関と見たときに、ハイブリッド機
関が出力すべき動力である。

【００５８】次に、ハイブリッドＥＣＵ１６０は、こう
して算出された必要動力Ｐｅに基づいてエンジン１１０
の運転条件を設定する（ステップＳ１０８）。エンジン
の運転条件は、エンジンの目標回転速度Ｎｅと目標トル
クＴｅとの組み合わせによって設定される。エンジン１
１０の運転条件は、原則的にはエンジン１１０での燃料
消費効率ができるだけ高くなるように設定されるが、後
述するように、排気ガス流量を増加させる必要がある場
合には、異なる運転条件に設定される。かかる処理の内
容については後述する。

【００５９】エンジン１１０の運転条件を設定すると、
ハイブリッドＥＣＵ１６０は、続いてモータ・ジェネレ
ータ１２０およびモータ・ジェネレータ１３０のそれぞ
れについて、発生トルクおよび回転速度の指令値を設定
する（ステップＳ１１０）。すなわち、リングギア軸１
４７の回転速度Ｎｒは先に検出されているので、エンジ
ン１１０の回転速度Ｎｅと発生トルクＴｅとが定まる
と、前述した式（１）からモータ・ジェネレータ１２０
の回転速度Ｎｓを算出することができる。また、それぞ
れのモータ・ジェネレータ１２０，１３０の発生トルク
の指令値は、前述した式（２）ないし式（４）に基づい
て算出することができる。

【００６０】以上のようにしてエンジン１１０の運転条
件と、２つのモータ・ジェネレータ１２０，１３０につ
いての発生トルクおよび回転速度の指令値を設定した
ら、設定した運転条件に従ってエンジン１１０およびモ
ータ・ジェネレータ１２０，モータ・ジェネレータ１３
０を制御する（ステップＳ１１２）。モータ・ジェネレ
ータの制御としては、同期モータについての周知の方法
を適用することができる。本実施例では、いわゆる比例
積分制御による制御を実行している。つまり、各モータ
の現在のトルクを検出し、目標トルクとの偏差および目
標回転数に基づいて、各相に印加する電圧指令値を設定
する。印加される電圧値は上記偏差の比例項、積分項、
累積項によって設定される。それぞれの項にかかる比例
係数は実験などにより適切な値が設定される。こうして
設定された電圧は、インバータ１５２，１５４に入力さ
れ、いわゆるＰＷＭ制御により各モータ・ジェネレータ
に印加される。

【００６１】このように、エンジン１１２およびモータ
・ジェネレータ１２０，１３０は、ハイブリッドＥＣＵ
１６０の制御の下で制御され、その結果、ハイブリッド
車両が適切に運転されることになる。

【００６２】Ｂ−３．パティキュレートフィルタの概
要：図５は、本実施例の排気ガス浄化装置に用いられて
いるパティキュレートフィルタ２００の構造を概念的に
示す説明図である。図５（ａ）は、パティキュレートフ
ィルタ２００を排気ガスが流入する側から見た正面図で
あり、図５（ｂ）は、パティキュレートフィルタ２００
を、排気ガスの流れる方向に沿って切断したときの側断
面図である。

【００６３】パティキュレートフィルタ２００は、いわ
ゆるハニカム構造を有するコージライト製のセラミック
スフィルタであり、フィルタには、後述する触媒成分が
担持されている。もちろん、セラミックフィルタの材質
はコージライトに限らず、炭化珪素や窒化珪素などの周
知のセラミックス材料を用いることができる。ハニカム
構造をしたパティキュレートフィルタ２００の内部に
は、図５（ｂ）に示すように、排気ガスが通過する多数
の通路２０２が形成されており、これら通路の上流側あ
るいは下流側の一端には、図示するように互い違いに目
止め２０４が設けられている。図５では、目止め２０４
は、ハッチングを付して表示している。

【００６４】図５（ｂ）の左側から、排気ガスが流れて
くると、排気ガスは、上流側に目止め２０４が設けられ
ていない通路２０２からパティキュレートフィルタ２０
０内に流入する。しかし、その通路の下流側は目止め２
０４で閉塞されているので、図５（ｂ）に矢印で示すよ
うに、通路２０２の隔壁２０６を通って、下流側に目止
め２０４のされていない通路２０２に抜けて行く。コー
ジライトは焼成時に内部に多孔質構造が形成されてお
り、排気ガスが隔壁２０６内の多孔質構造を通過する際
に、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子が捕集される。

【００６５】また、コージライトの隔壁２０６の多孔質
構造の表面には、アルミナを主成分とする基材層が形成
されており、この基材層の上に貴金属触媒と活性酸素放
出剤とが担持されている。貴金属には、白金Ｐｔが主に
使用されるが、他にパラジウムＰｄなどの酸化活性を有
する金属を適用することができる。活性酸素放出剤とし
ては、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などのアルカリ金属や、バ
リウムＢａ，カルシウムＣａ，ストロンチウムＳｒのよ
うなアルカリ土類金属、ランタンＬａ，イットリウム
Ｙ，セリウムＣｅのような希土類、および遷移金属から
選ばれた元素を主に使用することができる。尚、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やアルカリ土類金属、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を好適に用いる
ことができる。以下に説明するように、パティキュレー
トフィルタ２００は、こうした貴金属触媒および活性酸
素放出剤の働きにより、捕集した含炭素浮遊微粒子を燃
焼させることが可能である。

【００６６】図６は、パティキュレートフィルタ２００
の内部に形成された多孔質構造の表面を概念的に示した
拡大図である。パティキュレートフィルタ２００の多孔
質構造の表面は、模式的には、カリウムＫやバリウムＢ
ａなどの活性酸素放出剤２５０の上に、白金Ｐｔなどの
貴金属触媒２５２が分散した状態として表すことができ
る。貴金属触媒２５２は、粒径が１μｍ以下の微粒子状
で、活性酸素放出剤２５０の上に均一に分散して担持さ
れている。

【００６７】活性酸素放出剤２５０は、排気ガス中に過
剰な酸素が含まれている場合には、過剰な酸素を取り込
んで蓄え、排気ガス中の酸素濃度が低下すると、蓄えた
酸素を活性酸素として放出する機能を有している。

【００６８】図６（ａ）は、排気ガス中に過剰な酸素が
含まれている場合を示している。排気ガス中には、燃焼
によって生じる窒素酸化物が含まれている。窒素酸化物
はほとんどが一酸化窒素ＮＯの状態で含まれているの
で、図６では窒素酸化物を一酸化窒素ＮＯとして表示し
ている。一酸化窒素ＮＯは極性分子であることから、排
気ガス中のＮＯは速やかに白金Ｐｔ上に吸着する。Ｐｔ
は強い酸化活性を有しているため、ＮＯはＰｔ上で排気
ガス中の酸素と反応し、亜硝酸イオンＮＯ2^-を経由して
硝酸イオンＮＯ3^-となり、硝酸塩の形で活性酸素放出剤
２５０に取り込まれる。もちろん、一部は亜硝酸イオン
ＮＯ2^-のまま亜硝酸塩の形で取り込まれる場合もある。
Ｐｔ上の硝酸イオンＮＯ3^-、あるいは亜硝酸イオンＮＯ
2^-は、いわゆる「スピルオーバ」と呼ばれる現象によっ
て活性酸素放出剤２５０まで移動する。「スピルオーバ
現象」とは、触媒上で吸着分子が活発に動き回る現象で
ある。触媒上では、Ｐｔなどの微粒子はできるだけ均一
に分散させているとはいえ、分子レベルで言えば局在し
ていることに変わりはないが、スピルオーバ現象によっ
て吸着分子が表面を活発に移動し得るために、表面全体
が触媒として機能しているものと考えられている。この
ように、排ガス中に酸素が過剰に存在している条件で
は、ＮＯがＰｔ上で酸化され、スピルオーバ現象によっ
て活性酸素放出剤２５０まで運ばれて、硝酸塩あるいは
亜硝酸塩の形で過剰酸素とともに蓄えられる。

【００６９】図６（ｂ）は、排気ガス中の酸素濃度が低
下した場合に、活性酸素放出剤２５０が蓄えた酸素を活
性酸素として放出する様子を概念的に示した説明図であ
る。排気ガス中には、炭化水素系化合物や一酸化炭素な
どの還元物質が含まれている。ススなどの含炭素浮遊微
粒子も還元物質として作用する。図６（ｂ）では、炭化
水素系化合物をＨＣと表示し、ススなどの含炭素浮遊微
粒子は炭素を表すＣで模式的に表示している。前述した
ようにＰｔは強い酸化活性を有しているので、排気ガス
中に酸素が存在すれば、これら還元物質を酸化して、二
酸化炭素ＣＯ2や水に変換することができる。

【００７０】ところが、排気ガス中の酸素濃度が低下し
て、還元物質に見合う分量の酸素が存在していない場合
には、図６（ｂ）に示すように、Ｐｔは活性酸素放出剤
２５０に蓄えておいた硝酸イオン（あるいは亜硝酸イオ
ン）を分解し、発生した活性酸素を用いて還元物質を酸
化する。図６（ｂ）を参照しながら、かかる現象につい
て説明する。活性酸素放出剤２５０に蓄えられていた硝
酸イオン（あるいは亜硝酸イオン）は、スピルオーバ現
象によってＰｔ上に移動する。Ｐｔ上では、硝酸イオン
の電子雲がＰｔ側に吸い寄せられて偏在する結果、硝酸
イオン（あるいは亜硝酸イオン）の窒素原子と酸素原子
との間の化学結合が切れ易い状態になっている。図６
（ｂ）において、硝酸イオンを「Ｎ＋３・Ｏ」と表示し
ているのは、窒素原子と酸素原子との間の結合が切れ易
くなっている様子を模式的に表示したものである。この
ような状態に還元物質が作用すると、窒素原子と酸素原
子との結合が切断されて活性酸素が発生する。活性酸素
は極めて反応性に富んだ物質であり、排気ガス中の炭化
水素系化合物、一酸化炭素や、ススなどの含炭素浮遊微
粒子などと速やかに反応して、これらを二酸化炭素ＣＯ
2 や水などに変換することができる。

【００７１】活性酸素放出剤２５０は、硝酸イオンを分
解する際だけでなく、排気ガス中の一酸化窒素ＮＯを取
り込む際にも活性酸素を放出する。かかるメカニズム
は、次のようなものであると考えられる。活性酸素放出
剤２５０は排気ガスによって高温に加熱されるため、通
常は二酸化炭素ＣＯ2 と結合して炭酸塩の状態になって
いると考えられる。一酸化窒素ＮＯが活性酸素放出剤２
５０に蓄積される際には、炭酸イオンＣＯ3^-が二酸化炭
素ＣＯ2 と活性酸素とに分解され、この結果、活性酸素
が放出されるものと考えられる。

【００７２】このように、パティキュレートフィルタ２
００は、排気ガス中に酸素が過剰に存在している条件で
は排気ガス中の窒素酸化物ＮＯを取り込み、酸素濃度が
低下すると、無害な窒素などに分解して浄化する。いず
れの条件においても活性酸素を放出し、この活性酸素を
利用することで、フィルタ上に捕集した含炭素浮遊微粒
子を燃焼させることができる。

【００７３】もっとも、フィルタの表面にアッシュなど
の難燃性の微粒子が堆積して、貴金属触媒２５２や活性
酸素放出剤２５０の表面を覆ってしまうと、排気ガス中
の窒素酸化物ＮＯを取り込むことが困難となる。その結
果、活性酸素を放出することができなくなり、排気ガス
中の含炭素浮遊微粒子を適切に浄化することが困難とな
る。このようなことは、通常の使用状態では生じ難い
が、例えばエンジン１１０の整備不良などに起因して、
多量のエンジンオイルが燃焼室内で燃焼した場合などに
は生じ得る。あるいは、通常の使用では、含炭素浮遊微
粒子はパティキュレートフィルタ２００上で連続的に燃
焼されており、フィルタ上に堆積することはないが、何
らかの原因で、多量の含炭素浮遊微粒子が流入した場合
には、フィルタで燃焼可能な能力を超えた微粒子はフィ
ルタ上に堆積することになる。含炭素浮遊微粒子は、フ
ィルタ上に堆積している間に次第に難燃性の微粒子に変
質することから、こうした含炭素浮遊微粒子が難燃化し
てフィルタ上に堆積することも生じ得る。

【００７４】このように、何らかの原因で、パティキュ
レートフィルタ２００上に難燃性の浮遊微粒子が堆積し
た場合、かかる状態を放置したのでは、排気ガス中の含
炭素浮遊微粒子を適切に浄化することはできない。そこ
で、本実施例の排気ガス浄化装置では、このような場合
には、エンジン運転条件を次のように設定することで、
パティキュレートフィルタ２００上に堆積した難燃性の
微粒子を飛散させ、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を安
定して浄化することを可能としている。以下、エンジン
運転条件を設定する処理について詳しく説明する。

【００７５】Ｃ．第１実施例のエンジン運転条件設定処
理：図７は、第１実施例の排気ガス浄化装置が行うエン
ジン運転条件設定処理の流れを示すフローチャートであ
る。前述したように、この処理はハイブリッドＥＣＵ１
６０が、ハイブリッド車両の運転制御ルーチン（図４参
照）の中で行う処理である。

【００７６】エンジン運転条件設定処理を開始すると、
先ず初めに、エンジンの現在の運転条件を読み込む（ス
テップＳ２００）。エンジンの運転条件としては、エン
ジン回転速度と発生トルクとを読み込む。ついで、次に
説明するようにして、燃料消費効率を考慮しながらエン
ジンの運転条件を設定する（ステップＳ２０２）。

【００７７】図８は、エンジンの運転条件と燃料消費効
率との関係を示す説明図である。図示するように、内燃
機関の燃料消費効率は、通常、運転条件に応じて異なっ
ている。図８の横軸はエンジンの回転速度Ｎｅを示し、
縦軸はエンジンの発生トルクＴｅを示している。図中の
曲線Ｂはエンジン１１０の出力可能な最大トルクを示し
ている。曲線α１からα６は、燃料消費効率が一定値と
なる等高線を示しており、燃料消費効率はα１からα６
の順に低くなっていく。また、曲線Ｃ１からＣ３はそれ
ぞれエンジン１１０から出力される動力（回転数×トル
ク）が一定となるラインを示している。

【００７８】図８から明らかなように、エンジン１１０
から曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場合には、図中
のＡ１点に相当する運転条件が最も高効率となる。同様
に曲線Ｃ２およびＣ３に相当する動力を出力する場合に
は図中のＡ２点およびＡ３点で運転する場合が最も高効
率となる。以上の説明から明らかなように、エンジンが
出力すべき動力に応じて、最も効率の良い運転条件を１
つ定めることができる。尚、図中の曲線Ａは、種々の動
力に対して定められた最も最も効率の良くなる運転条件
を結んで得られた曲線であり、このような曲線は動作曲
線と呼ばれる。

【００７９】図７のステップＳ２０２の処理では、前述
した運転制御ルーチン中（図４のステップＳ１０６）で
算出した必要動力Ｐｅに対応する運転条件を動作曲線上
で見い出すことによって、燃料消費効率が最も高くなる
ようなエンジンの運転条件を設定する。具体的には、ハ
イブリッドＥＣＵ１６０に内蔵されたＲＡＭに、発生す
べき動力に対して動作曲線上の運転条件（エンジン回転
速度、発生トルクの組み合わせ）が予め記憶されてお
り、ＲＡＭを参照することによって、エンジンの回転速
度、発生トルクを設定する。

【００８０】こうして、燃料消費効率を考慮してエンジ
ン運転条件を設定したら、続いて、パティキュレートフ
ィルタ２００の通気抵抗を検出する（ステップＳ２０
４）。通気抵抗の検出は、排気通路１８０に設けられた
圧力センサ１８２の出力に基づいて検出する。すなわ
ち、パティキュレートフィルタ２００の上流側の排気管
内圧力は、フィルタの通気抵抗が高くなるほど上昇する
ことから、エンジンの各運転条件で予め計測しておいた
通常の排気管内圧力と、現在の排気管内圧力とを比較す
ることによって、パティキュレートフィルタ２００の通
気抵抗を検出することができる。

【００８１】尚、本実施例では、パティキュレートフィ
ルタ２００の上流側での排気管内圧力から通気抵抗を検
出するものとして説明したが、フィルタの下流側にも圧
力センサを設けておき、上流側の圧力センサと下流側の
圧力センサとでパティキュレートフィルタ２００前後の
差圧を検出して通気抵抗を検出しても良い。こうしてフ
ィルタの差圧に基づいて通気抵抗を検出すれば、より正
確に検出することができる。

【００８２】また、パティキュレートフィルタ２００前
後の差圧は、厳密には、フィルタを通過する排気ガス流
量によって変動することから、以上の説明では圧力セン
サの出力とエンジン運転条件とに基づいて通気抵抗を検
出するものとした。しかし、通常の使用状況では現れな
いような、通気抵抗の大幅な上昇のみを検出することと
すれば、エンジン運転条件の影響を考慮することなく、
より簡便に、圧力センサで検出した差圧のみからフィル
タの通気抵抗を推定することとしてもよい。

【００８３】続いて、ハイブリッドＥＣＵ１６０は、パ
ティキュレートフィルタ２００上に堆積しているアッシ
ュなどの難燃性の微粒子を飛散させる処理が必要か否か
を判断する（ステップＳ２０６）。かかる判断は、検出
した通気抵抗と、通気抵抗の許容値との大小関係に基づ
いて行う。検出した通気抵抗が許容値よりも小さい場合
には、アッシュなどの堆積した微粒子を飛散させる処理
は不要と判断し（ステップＳ２０６：ｎｏ）、ステップ
Ｓ２０２で設定したエンジン運転条件をそのまま採用す
ればよいので、エンジン運転条件設定処理を抜けて、図
４に示した運転制御ルーチンに復帰する。

【００８４】また、検出した通気抵抗が通気抵抗の許容
値よりも大きい場合（ステップＳ２０６：ｙｅｓ）は、
ステップＳ２０２で設定した運転条件が、フィルタ上に
堆積した難燃性の微粒子が自然に飛散する運転条件か否
かを判断する（ステップＳ２０８）。詳細には後述する
が、エンジンが高回転速度あるいは高負荷条件で運転さ
れ、排気ガス流量が所定値以上となっている場合は、特
別な処理を行わなくても、フィルタ上に堆積したアッシ
ュなどを飛散させることができる。ハイブリッドＥＣＵ
１６０のＲＡＭには、アッシュを飛散させ得る運転条件
が実験的に予め求められて記憶されている。ステップＳ
２０８では、かかるマップを参照することにより、ステ
ップＳ２０２において設定されたエンジン運転条件で、
パティキュレートフィルタ２００上に堆積している難燃
性の微粒子が飛散するか否かを判断するのである。

【００８５】設定されているエンジン運転条件が、フィ
ルタ上のアッシュを自然に飛散させ得るような運転条件
である場合には（ステップＳ２０８：ｙｅｓ）、ステッ
プＳ２０２で燃料消費効率を優先して設定したエンジン
運転条件をそのまま採用することとして、エンジン運転
条件設定処理を抜けて、図４に示した運転制御ルーチン
に復帰する。一方、ステップＳ２０２で設定されたエン
ジン運転条件では、フィルタ上に堆積しているアッシュ
などが飛散しないと判断された場合は（ステップＳ２０
８：ｎｏ）、アッシュなどが飛散するような運転条件に
変更する処理を行う（ステップＳ２１０）。

【００８６】図９は、燃料消費効率を優先して設定した
エンジン運転条件を、パティキュレートフィルタ２００
上に堆積した難燃性の微粒子を飛散させるための運転条
件に変更している様子を示す説明図である。図中の黒丸
で表示した運転条件は、ステップＳ２０２で設定された
エンジン運転条件である。また、図中で黒い星印で表示
した運転条件は、フィルタ上に堆積した微粒子を飛散さ
せるべく変更された運転条件である。かかる運転条件
は、以下に説明するように排気ガス流量に基づいて設定
されている。

【００８７】図１０は、パティキュレートフィルタ２０
０上に堆積しているアッシュ、あるいはフィルタ上に堆
積して難燃化した含炭素浮遊微粒子などの堆積厚さと、
パティキュレートフィルタ２００を通過する排気ガス流
量との関係を実験的に求めて、得られた結果を概念的に
示した説明図である。図１０から明らかなように、排気
ガス流量がある値を超えると、フィルタ上に堆積してい
る微粒子が飛散する現象が見いだされた。従来は、これ
ら微粒子はフィルタ上に強固に付着しているので、排気
ガス流量を増加させることで堆積している微粒子を飛散
させるには、エンジンでは発生し得ない程に多量の排気
ガス流量が必要になると思われていた。例え、このよう
な多量の排気ガスを発生させることができたとしても、
パティキュレートフィルタに過大な圧力がかかるため
に、フィルタが破損しかねないと考えられていた。しか
し、図１０に示した実験結果によれば、エンジン運転条
件をさほど非現実的な運転条件とせずに十分に発生可能
な排気ガス流量で、パティキュレートフィルタ２００上
に堆積した微粒子を飛散させ得ることが見いだされた。

【００８８】図７のステップＳ２１０の処理では、この
ような知見に基づいて、パティキュレートフィルタ２０
０上に堆積している難燃性の微粒子を飛散させるべく、
排気ガス流量が所定値以上となるようなエンジン運転条
件に変更する。図９中に示した曲線β１ないしβ５は、
排気ガス流量が等しい運転条件を結んだ等高線を示して
いる。ディーゼルエンジンにおいては、排気ガス流量
は、エンジン回転速度の増加に伴って大きくなる傾向を
示す。これは、ディーゼルエンジンでは、通常、エンジ
ンの１サイクルあたりに吸い込む空気量はほぼ一定であ
り、従って１サイクルで排出する排気ガス量もほぼ一定
となるので、結局、単位時間あたりのサイクル数すなわ
ちエンジン回転速度の増加に伴って排気ガス流量が増加
するためである。また、排気ガス流量は、発生トルクの
増加によっても若干増加する傾向にある。これは、発生
トルクを増加させるために燃料量を増加すると、それに
伴って生成する二酸化炭素などの燃焼ガスが増加するこ
ととなり、その結果として、１サイクルあたりに排出す
る排気ガス量が増加するためである。

【００８９】図９に示した例では、エンジン回転速度Ｎ
ｅ１，発生トルクＴｅ１の条件から、エンジン回転速度
Ｎｅ２，発生トルクＴｅ２の条件に変更することで、排
気ガス流量をβ４からβ２に増加させている。ここで、
流量β２は、パティキュレートフィルタ２００上に堆積
したアッシュなどが飛散する排気ガス流量に若干の余裕
を持たせて設定されている。また、排気ガス流量を増加
させるに際して、本実施例では、運転条件の変更に伴っ
てエンジンの出力する動力（発生トルク×回転速度）が
変化しないような運転条件に変更している。例えば、図
９に示した例では、変更前の運転条件（発生トルクＴｅ
１，エンジン回転速度Ｎｅ１）も変更後の運転条件（発
生トルクＴｅ２，エンジン回転速度Ｎｅ２）も、いずれ
も曲線Ｃ３上にあって、エンジン１１０は同じ値の動力
を出力している。このように、動力一定の条件でエンジ
ン運転条件を変更している理由については後述する。

【００９０】以上のように、図７に示したエンジン運転
条件設定処理では、通常は燃料消費効率が最も高くなる
ようにエンジン運転条件が設定され、何らかの要因でパ
ティキュレートフィルタ２００に難燃性の微粒子が堆積
した結果、フィルタの通気抵抗が許容範囲を超えて上昇
した場合には、排気ガス流量が所定流量以上となるよう
なエンジン運転条件に変更される。図４に示した運転制
御ルーチンでは、こうして設定されたエンジン運転条件
に基づいて、モータ・ジェネレータ１２０，１３０が制
御され、その結果、運転者の意図に応じて、ハイブリッ
ド車両が適切に運転されることになる。

【００９１】ここで、排気ガス流量を増加させるに際し
ては、エンジンの出力する動力を一定に保ったまま運転
条件を変更しているので、モータ・ジェネレータ１２
０，１３０では、図３を用いて前述したトルク変換のみ
が行われていることになる。すなわち、バッテリ１５０
（図２参照）から電力を持ち出してモータ・ジェネレー
タ１２０，１３０でエンジンをアシストしたり、逆にモ
ータ・ジェネレータ１２０，１３０を発電機として機能
させて、エンジンの出力するトルクを吸収してやる必要
がない。その結果、バッテリ１５０に電力が充電されて
いない場合や、あるいは完全に充電された状態となって
いる場合でも、エンジン運転条件を変更して排気ガス流
量を適切に増加させることができる。もちろん、モータ
・ジェネレータ１２０，１３０においてトルク変換が行
われる結果、車軸に伝達される回転速度およびトルクは
一定に保たれているので、車両の運転者が違和感を感じ
ることもない。

【００９２】また、トルク変換を行っている状態では、
モータ・ジェネレータ１２０，１３０は、エンジンの出
力する動力を保ったまま回転速度を変換して伝達してお
り、いわゆる変速機として機能していることになる。従
って、モータ・ジェネレータ１２０，１３０に代えて、
いわゆる変速機を設けることとしてもよい。こうすれ
ば、簡便な機構を用いて同様の機能を実現することが可
能となる。

【００９３】尚、以上の説明では、排気ガス流量を増加
させる際には、エンジンが出力する動力の値が変動しな
いようにエンジン運転条件を変更するものとしたが、こ
れに限らず、エンジンの出力する動力が変動するような
運転条件に変更しても構わない。例えば、図１１の黒い
星印で示したように、エンジンの出力する動力が低下す
るような運転条件に変更してもよいし、あるいは図１１
に白抜きの星印で示したように、エンジンの出力する動
力が増加するような運転条件に変更してもよい。エンジ
ンの動力が減少するような運転条件に変更した場合は、
動力の減少分を補うようにモータ・ジェネレータ１２
０，１３０が制御され、逆に、エンジンの動力が増加す
るような運転条件に変更された場合は、動力の増加分を
吸収するようにモータ・ジェネレータ１２０，１３０が
制御されることになる。このように、エンジンが出力す
る動力の変動を、モータ・ジェネレータ１２０，１３０
を用いて補うこととすれば、エンジンの運転条件をより
柔軟に設定することが可能となる。もちろん、この場合
でも、エンジンが出力する動力の変動をモータ・ジェネ
レータ１２０，１３０で適宜打ち消しているので、車軸
に伝達される回転速度およびトルクは一定に保たれてお
り、車両の運転者が違和感を感じることはない。

【００９４】以上に説明した第１実施例の排気ガス浄化
装置においては、パティキュレートフィルタ２００にア
ッシュなどの難燃性の微粒子が多量に堆積し、排気ガス
中の含炭素浮遊微粒子の浄化に支障を来たしかねない事
態となった場合でも、エンジン運転条件を変更して排気
ガス流量を所定値以上に増加させることで、フィルタ上
に堆積している微粒子を飛散させることができる。その
結果、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を、常に安定して
浄化することが可能となる。

【００９５】また、何らかの理由で、パティキュレート
フィルタ２００上に多量の含炭素浮遊微粒子が堆積し、
難燃性の微粒子に変質して、新たな含炭素浮遊微粒子を
適切に浄化することが困難となった場合でも、排気ガス
流量を増加させて、フィルタ上に堆積している難燃性の
微粒子を飛散させることで、そのまま継続して含炭素浮
遊微粒子を浄化することが可能となる。

【００９６】加えて、排気ガス流量を増加させるために
エンジン運転条件を変更すると、エンジンの出力状態、
すなわちエンジン回転速度あるいは出力トルクの少なく
とも一方が変動することになるが、モータ・ジェネレー
タ１２０，１３０を適切に制御して、エンジン出力の変
動を補うことにより、ハイブリッド車両の運転者に違和
感を与えることなく快適な運転を維持することが可能と
なっている。

【００９７】Ｄ．第２実施例のエンジン運転条件設定処
理：以下、第２実施例の排気ガス浄化装置が行うエンジ
ン運転条件設定処理について説明する。第２実施例のエ
ンジン運転条件設定処理は、前述した第１実施例のエン
ジン運転条件設定処理に対して、アッシュなどの難燃性
微粒子の堆積量を推定している点と、堆積量の推定値に
応じた排気ガス流量が得られるような運転条件にエンジ
ン運転条件を変更している点とが大きく異なっている。

【００９８】図１２は、第２実施例の排気ガス浄化装置
が行うエンジン運転条件設定処理の流れを示すフローチ
ャートである。図１２のフローチャートを参照しなが
ら、第１実施例のエンジン運転条件設定処理と異なって
いる点を中心に説明する。

【００９９】第２実施例のエンジン運転条件設定処理に
おいても、処理を開始すると先ず初めに、エンジンの現
在の運転条件（エンジン回転速度および発生トルク）を
読み込む（ステップＳ３００）。ついで、燃料消費効率
を考慮してエンジンの運転条件を設定する（ステップＳ
３０２）。かかる処理は、前述した第１実施例における
処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。

【０１００】続いて、パティキュレートフィルタ２００
上に堆積しているアッシュなどの難燃性微粒子の堆積量
を推定する処理を開始する（ステップＳ３０４）。以
下、パティキュレートフィルタ２００上の微粒子の堆積
量を推定する処理について説明する。前述したように、
アッシュは、燃焼室内に少しずつ入り込んだエンジンオ
イルが、燃料と一緒に燃焼することによって発生する。
通常、エンジンオイルの消費量はエンジンの運転条件に
応じて異なっており、これに対応して、アッシュの発生
量もエンジン運転条件に応じて異なっている。そこで、
パティキュレートフィルタ２００上に堆積するアッシュ
の堆積量を実験的な手法を用いて計測し、エンジン運転
条件毎に単位時間あたりのアッシュの堆積量を求めて記
憶しておく。こうして、エンジン運転条件毎に求めてお
いた単位時間あたりのアッシュ堆積量を累積すれば、パ
ティキュレートフィルタ２００上に堆積しているアッシ
ュの堆積量を推定することができる。また、アッシュを
飛散させる処理を行ったら、堆積量の累計値を初期化し
てやるか、あるいは累計値を一定量だけ減じてやればよ
い。ハイブリッドＥＣＵ１６０に内蔵されたＲＡＭに
は、エンジン運転条件毎のアッシュ堆積量がマップの形
で予め記憶されている。ステップＳ３０６では、ステッ
プＳ３００で検出したエンジン運転条件に対応付けて記
憶されているアッシュの堆積量を、マップから読み出し
て累積することで、パティキュレートフィルタ２００上
に堆積しているアッシュの堆積量を推定している。

【０１０１】こうしてパティキュレートフィルタ２００
上に堆積している微粒子の堆積量を推定したら、これら
難燃性微粒子を飛散させてもよいか否かを判断する（ス
テップＳ３０６）。かかる判断は、次のようにして行
う。前述したように、排気ガス流量を増加させるには、
エンジンの回転速度を上昇させることが効果的である。
しかし、ハイブリッド車両の運転者の意志とは無関係に
エンジン回転速度が上昇したのでは、運転者に奇異な感
じを与えるおそれがある。特に、エンジン回転速度が低
く且つ低い負荷で、静かに運転されている状況では、エ
ンジン回転速度が急に上昇すると運転者に奇異な感じを
与え易い。これに対して、エンジン回転速度が高いか、
あるいは高い負荷で運転されている状況では、エンジン
の運転音もそれなりに大きいので、エンジン回転速度が
上昇しても、車両の運転者にさほど違和感を与えること
はない。そこで、図１３にハッチングを付して表示した
領域のように、エンジンが高回転速度あるいは高負荷条
件で運転されている場合には、パティキュレートフィル
タ２００上に堆積しているアッシュなどの難燃性微粒子
を飛散させてもよいと判断するのである。

【０１０２】図１２のステップＳ３０４の処理では、ス
テップＳ３０２で設定したエンジン運転条件が、図１３
にハッチングを付して示した領域にあるか否かを判断す
る。そして、エンジン運転条件がハッチングを付した領
域外にある場合は、パティキュレートフィルタ２００上
に堆積したアッシュなどを飛散させる処理を行うと、車
両の運転者に奇異な感じを与えるおそれがあるので、そ
のままエンジン運転条件設定処理を抜けて、図４に示し
た運転制御ルーチンに復帰する。

【０１０３】ステップＳ３０４において、設定されてい
るエンジン運転条件が図１３中でハッチングを付した領
域内にある場合は、パティキュレートフィルタ２００上
に堆積したアッシュなどの微粒子を飛散させても、車両
の運転者にさほど奇異な感じを与えないものと考えられ
る。そこで、パティキュレートフィルタ２００上に堆積
している難燃性浮遊微粒子を飛散させることとして、そ
の前に、ステップＳ３０２で設定したエンジン運転条件
で、フィルタ上の難燃性浮遊微粒子が飛散するか否かを
判断する（ステップＳ３０８）。

【０１０４】かかる判断を行う方法について、図１４を
参照しながら説明する。図１４は、パティキュレートフ
ィルタ２００上に堆積したアッシュなどの難燃性微粒子
の堆積厚さと、これら難燃性の微粒子を飛散させるため
に要する排気ガス流量との関係を概念的に示した説明図
である。例えば、アッシュなどの微粒子が厚さＡ１で堆
積しているときには、この微粒子を飛散させるためには
排気ガス流量Ｖ１を要するが、難燃性微粒子の堆積厚さ
がＡ２のときは、排気ガス流量Ｖ２で飛散し始め、更に
は、堆積厚さＡ３のときは排気ガス流量Ｖ３で微粒子が
飛散し始める。このように、パティキュレートフィルタ
２００上の難燃性微粒子を飛散させるために要する排気
ガス流量は、微粒子の堆積量によって異なり、堆積量が
多くなるほど大きな排気ガス流量が必要になる。前述し
たように、エンジン運転条件が決まれば排気ガス流量も
自ずから定まってくるので、エンジン運転条件毎にどの
程度の堆積量の微粒子まで飛散させることが可能かを、
予め実験的に求めておくことができる。ハイブリッドＥ
ＣＵ１６０のＲＡＭには、エンジン運転条件に対する飛
散可能な微粒子の堆積量が、マップの形で予め記憶され
ている。ステップＳ３０８の処理では、こうしたマップ
を参照することにより、先に推定した堆積量の微粒子
が、ステップＳ３０２において燃料消費効率を優先して
設定したエンジン運転条件で飛散するか否かを判断する
のである。

【０１０５】ステップＳ３０２で燃料消費効率を優先し
て設定したエンジン運転条件でも、パティキュレートフ
ィルタ２００上に堆積しているアッシュなどの難燃性微
粒子が飛散すると判断された場合は（ステップＳ３０
８：ｙｅｓ）、エンジン運転条件を変更することなく、
そのまま図１２のエンジン運転条件設定処理を終了し
て、図４に示した運転制御ルーチンに復帰する。一方、
燃料消費効率を優先して設定したエンジン運転条件で
は、フィルタ上の難燃性微粒子が飛散しないと判断され
た場合は（ステップＳ３０８：ｎｏ）、アッシュなどの
これら微粒子が飛散するようなエンジン運転条件に変更
する（ステップＳ３１０）。すなわち、パティキュレー
トフィルタ２００上の難燃性微粒子の堆積量はステップ
Ｓ３０４において推定されているので、この推定値か
ら、アッシュなどの微粒子を飛散させるために必要な排
気ガス流量を求め、求めた排気ガス流量が得られるよう
に、エンジン運転条件を変更するのである。

【０１０６】こうしてエンジン運転条件を変更したら、
図１２のエンジン運転条件設定処理を終了して、図４に
示した運転制御ルーチンに復帰する。運転制御ルーチン
では、こうして設定されたエンジン運転条件に基づい
て、モータ・ジェネレータ１２０，１３０が制御され
る。エンジンの運転条件が、パティキュレートフィルタ
２００に堆積したアッシュを飛散させるような運転条件
に変更されている場合には、変更に伴うエンジン出力の
変動がモータ・ジェネレータ１２０，１３０によって適
切に打ち消されるので、車軸１７０に伝達される出力が
変動することがない。このため、ハイブリッド車両の運
転中に、フィルタ上に堆積したアッシュなどの難燃性微
粒子を飛散させる処理を行っても、車両の運転者に違和
感を与えることがない。

【０１０７】以上に説明した第２実施例の排気ガス浄化
装置では、エンジン運転条件が、アッシュなどを飛散さ
せても車両運転者に違和感を与えない運転条件となって
いれば、例え、パティキュレートフィルタ２００上に難
燃性微粒子がさほど堆積していない場合でも、微粒子を
飛散させる処理を行う。こうして、アッシュなど難燃性
微粒子の堆積量が少ない段階で飛散させれば、排気ガス
流量をさほど増加させなくてもよいので、車両運転者に
与える違和感をより一層軽減させることが可能となる。

【０１０８】また、前述したように、排気ガス中に含ま
れる含炭素浮遊微粒子は、パティキュレートフィルタ２
００に捕集されたはしから燃焼していくので、通常の運
転条件では、フィルタ上に含炭素浮遊微粒子が堆積する
ことはない。しかし、エンジンの整備不良といった何ら
かの要因で多量の含炭素浮遊微粒子が排出された場合な
どには、フィルタ上で微粒子が燃え残ってしまい、つい
には難燃性の微粒子に変質することがある。このような
難燃化した微粒子がフィルタ上に堆積すると、排気ガス
中の含炭素浮遊微粒子を適切に浄化することが困難とな
るが、アッシュなどを飛散させると、このような難燃化
した微粒子も同時に飛散するので、フィルタ上が常に正
常な状態に保たれて、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を
適切に浄化することが可能となる。

【０１０９】Ｅ．変形例：上述した第１実施例および第
２実施例の排気ガス浄化装置には、種々の変形例が存在
する。以下、これら変形例について簡単に説明する。

【０１１０】上述した実施例では、パティキュレートフ
ィルタ２００上に堆積した難燃性微粒子の堆積量は、排
気通路１８０内の圧力から検出したり、あるいはエンジ
ン運転条件を考慮しながら実験的に求めておいた堆積量
を累積して推定したが、単純には、エンジン運転時間を
累積して、所定時間運転されたら、フィルタ上に微粒子
が堆積したものと判断して、これを飛散させることとし
てもよい。

【０１１１】また、上述した実施例では、パティキュレ
ートフィルタ２００上に堆積したアッシュなどの難燃性
の微粒子を、排気ガス流量を増加させることによって飛
散させているが、排気ガス流量を増加させるに先立っ
て、警報ランプを点灯させることとしてもよい。こうし
て、エンジン運転条件が変更されることを、車両の運転
者に予め警告しておけば、車両の運転中にエンジン運転
条件が変更されたときに運転者に与える違和感を軽減す
ることができる。

【０１１２】以上、各種の実施例について説明してきた
が、本発明は上記すべての実施例に限られるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実
施することができる。例えば、上述した各種実施例で
は、排気ガス浄化装置をハイブリッド車両に適用した場
合について説明したが、もちろん、ハイブリッド車両に
限らず、船舶や定置用の内燃機関などに適用しても構わ
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概要を示す説明図である。

【図２】本実施例の排気ガス浄化装置が適用されるハイ
ブリッド車両の構成を示す説明図である。

【図３】エンジンが出力する動力と２つのモータ・ジェ
ネレータで発生する動力との関係を示す共線図である。

【図４】本実施例の排気ガス浄化装置を備えたハイブリ
ッド車両で行われる運転制御ルーチンの流れを示すフロ
ーチャートである。

【図５】本実施例の排気ガス浄化装置に用いられている
パティキュレートフィルタの構造を示す説明図である。

【図６】排気ガス中の含炭素浮遊微粒子が、パティキュ
レートフィルタ上で浄化されるメカニズムを概念的に示
した説明図である。

【図７】第１実施例のエンジン運転条件設定処理の流れ
を示すフローチャートである。

【図８】燃料消費効率を考慮してエンジン運転条件を設
定する原理を示す説明図である。

【図９】パティキュレートフィルタ上に堆積した難燃性
の微粒子を飛散させるために、エンジン運転条件を変更
する様子を概念的に示す説明図である。

【図１０】排気ガス流量を増加させることによって、パ
ティキュレートフィルタ上に堆積した難燃性微粒子が飛
散する様子を概念的に示す説明図である。

【図１１】パティキュレートフィルタ上に堆積した難燃
性の微粒子を飛散させるために、エンジン運転条件を変
更する他の態様を示す説明図である。

【図１２】第２実施例のエンジン運転条件設定処理の流
れを示すフローチャートである。

【図１３】フィルタ上に堆積した難燃性の微粒子を飛散
させてよいか否かを判断している様子を概念的に示す説
明図である。

【図１４】パティキュレートフィルタ上に堆積した難燃
性微粒子の堆積厚さと、微粒子を飛散させるために要す
る排気ガス流量との関係を概念的に示す説明図である。

【符号の説明】

１０…排気ガス浄化装置 １２…エンジン １４…排気管 １６…パティキュレートフィルタ １６…耐熱フィルタ １８…コントローラ ２０…負荷 ２２…駆動軸 ２４…変速機 ２６…モータ ３０，３２…圧力センサ １００…ハイブリッド車両 １１０…エンジン １１２…エンジン １１２…エンジンＥＣＵ １１４…クランクシャフト １１８…クランクポジションセンサ １２０，１３０…ジェネレータ １２０…ジェネレータ １２２…永久磁石 １２３…ロータ １２４…三相コイル １２５…ステータ １２６…レゾルバ １３０…ジェネレータ １３２…永久磁石 １３３…ロータ １３４…三相コイル １３５…ステータ １３６…レゾルバ １３８…ケース １４０…プラネタリギア １４１…サンギア軸 １４２…サンギア １４４…プラネタリピニオンギア １４４…各プラネタリピニオンギア １４６…プラネタリキャリア １４７…リングギア軸 １４８…リングギア １５０…バッテリ １５２，１５４…インバータ １５２…インバータ １５４…インバータ １５６…モータＥＣＵ １６０…ハイブリッドＥＣＵ １６２…アクセルポジションセンサ １６４…ブレーキスイッチ １７０…車軸 １７２…駆動輪 １７４…チェーンベルト １８０…排気通路 １８２…圧力センサ ２００…パティキュレートフィルタ ２０２…通路 ２０４…目止め ２０６…隔壁 ２５０…活性酸素放出剤 ２５２…貴金属触媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３７５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３７５ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｚ // Ｂ６０Ｋ 6/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ (72)発明者 佐々木 静夫 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 五十嵐 幸平 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 村田 宏樹 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 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 利岡 俊祐 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 流田 浩之 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） 3D041 AA19 AA31 AC01 AC15 AC18 AD02 AD07 AE03 AE31 AF01 3G084 AA01 BA02 BA03 DA10 DA25 EA07 EA11 EB08 FA02 FA10 FA20 FA29 FA32 FA33 3G090 AA03 DA03 DA04 DA05 EA04 3G093 AA07 AB01 BA02 BA19 BA20 DA01 DA03 DA04 DA05 DA06 DA11 EA02 EA03 EC02 FA11 3G301 HA02 JA02 JA04 JA24 LC03 NA08 NB02 NC02 NE23 PD14Z PE01Z PE06Z PF03Z

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気ガス中に含まれる浮遊微
   粒子を浄化する排気ガス浄化装置において、 前記内燃機関の排気ガス通路に設けられて前記排気ガス
   中の浮遊微粒子を捕集するとともに、該捕集した微粒子
   を燃焼させる浄化触媒と、 前記浄化触媒で燃焼されずに堆積している前記微粒子の
   堆積量を検出する堆積量検出手段と、 前記検出した堆積量が所定の許容値以上である場合に、
   前記内燃機関の運転条件を変更して前記排気ガス流量を
   所定値以上に増加させ、前記堆積している微粒子を飛散
   させる堆積微粒子飛散手段とを備えることを特徴とする
   排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の排気ガス浄化装置であっ
   て、 前記堆積量検出手段は、前記微粒子の堆積量を、前記浄
   化触媒の通気抵抗に基づいて検出する手段である排気ガ
   ス浄化装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の排気ガス浄化装置であっ
   て、 前記堆積微粒子飛散手段は、前記排気ガス流量を、該堆
   積量に応じて定められた所定値以上に増加させる手段で
   ある排気ガス浄化装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の排気ガス浄化装置であっ
   て、 前記内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段を
   備え、 前記堆積微粒子飛散手段は、前記微粒子の堆積量が前記
   所定の許容値以上であることに加えて、前記検出した運
   転条件が所定範囲にある場合に、前記排気ガス流量を前
   記所定値以上に増加させる手段である排気ガス浄化装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の排気ガス浄化装置であっ
   て、 前記堆積微粒子飛散手段は、前記微粒子の堆積量が前記
   所定の許容値以上であることに加えて、前記内燃機関が
   最大出力トルクの過半以上のトルクを出力しているか、
   該内燃機関の最高回転速度の過半以上の回転速度で回転
   している場合に、前記排気ガス流量を増加させる手段で
   ある排気ガス浄化装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の排気ガス浄化装置であっ
   て、 前記微粒子が前記浄化触媒上に堆積する単位時間あたり
   の堆積速度を、前記内燃機関の運転条件に対応付けて記
   憶している堆積速度記憶手段を備え、 前記堆積量検出手段は、前記検出した運転条件に対応付
   けられた前記微粒子の堆積速度を累計することによっ
   て、該微粒子の堆積量を検出する手段である排気ガス浄
   化装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の排気ガス浄化装置であっ
   て、 前記内燃機関の出力軸に接続されて、該出力軸の回転速
   度と出力トルクとの乗算値たる動力を略一定に保ったま
   ま、異なる回転速度の動力に変換して駆動軸から出力す
   る動力変換手段を備え、 前記堆積微粒子飛散手段は、前記内燃機関が出力する動
   力を略一定に保ったまま、前記出力軸の回転速度を上昇
   させて前記排気ガス流量を増加させる手段であり、 前記動力変換手段は、前記排気ガス流量を増加させるた
   めに上昇させた前記出力軸の回転速度を、上昇前の回転
   速度に変換して出力する手段である排気ガス浄化装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の排気ガス浄化装置であっ
   て、 前記内燃機関の出力軸と動力をやり取り可能に設けられ
   たな電動機と、 前記内燃機関の運転条件の変更に伴う該内燃機関の動力
   の変動を打ち消すべく、前記電動機の運転状態を制御す
   る電動機制御手段とを備える排気ガス浄化装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載の排気ガス浄化装置であっ
   て、 第１の回転軸を有し、該第１の回転軸に動力を入出力す
   る第１の電動機と、 前記内燃機関の出力軸と、前記第１の回転軸と、動力を
   出力する駆動軸とにそれぞれ結合される３軸を有し、該
   ３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力を決定した
   とき、該決定された動力に基づいて残余の１軸へ入出力
   される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、 前記駆動軸に結合される第２の回転軸を有し、該第２の
   回転軸に動力を入出力する第２の電動機とを備え、 前記堆積微粒子飛散手段は、前記第１の電動機および該
   第２の電動機の回転速度を制御することによって該内燃
   機関の回転速度を上昇させるとともに、該内燃機関の回
   転速度の上昇に伴って前記駆動軸に出力される動力の変
   動を打ち消すべく、該第１の電動機および該第２の電動
   機の発生トルクを制御する手段である排気ガス浄化装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の排気ガス浄化装置であ
    って、 前記浄化触媒は、前記排気ガス中の過剰酸素を取り込ん
    で活性酸素として放出する活性酸素放出剤が担持されて
    おり、前記捕集した微粒子を該活性酸素を用いて燃焼さ
    せる触媒である排気ガス浄化装置。
11. 【請求項１１】 内燃機関と電動機とを備え、該内燃機
    関が出力する動力と該電動機が出力する動力とを車軸か
    ら同時に出力可能なハイブリッド車両であって、 前記内燃機関の排気ガス通路に設けられて前記排気ガス
    中の浮遊微粒子を捕集するとともに、該捕集した微粒子
    を燃焼させる浄化触媒と、 前記浄化触媒で燃焼されずに堆積している前記微粒子の
    堆積量を検出する堆積量検出手段と、 前記検出した堆積量が所定の許容値以上である場合に、
    前記内燃機関の運転条件を変更して前記排気ガス流量を
    所定値以上に増加させ、前記堆積している微粒子を飛散
    させる堆積微粒子飛散手段と、 前記内燃機関の運転条件の変更に伴う該内燃機関の動力
    の変動を打ち消すべく、前記電動機の運転状態を制御す
    る電動機制御手段とを備えることを特徴とする排気ガス
    浄化装置。
12. 【請求項１２】 内燃機関の排気ガス中に含まれる浮遊
    微粒子を浄化する排気ガス浄方法置において、 前記内燃機関の排気ガス通路に設けた浄化触媒を用い
    て、前記排気ガス中の浮遊微粒子を捕集し、該捕集した
    微粒子を燃焼させるとともに、 前記浄化触媒で燃焼されずに堆積している前記微粒子の
    堆積量を検出し、 前記検出した堆積量が所定の許容値以上である場合に、
    前記内燃機関の運転条件を変更して前記排気ガス流量を
    所定値以上に増加させ、前記堆積している微粒子を飛散
    させることを特徴とする排気ガスの浄化方法。