JP2003113710A - 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】 微粒子を連続的に酸化除去し且つＮＯｘを浄
化することができるパティキュレートフィルタを備えた
排気浄化装置において、その微粒子酸化除去レベルおよ
びＮＯｘ浄化レベルを高める。 【解決手段】 排気通路に並列して配置された一対のパ
ティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂと、フィルタ温
度を上昇させることができる機関排気ガスの昇温能力よ
りも高い昇温能力を有する排気ガスをフィルタに供給す
るための燃焼装置７４とを具備する。ＮＯｘ触媒と酸化
物質とをフィルタに担持させる。ＮＯｘ触媒に吸収され
ているＮＯｘを還元すべきであるときには、当該ＮＯｘ
を還元すべきＮＯｘ触媒を担持している方のフィルタへ
の機関排気ガスの流入を抑制し、フィルタ温度がＮＯｘ
還元温度範囲内において微粒子連続酸化温度よりも高く
維持されるように、フィルタに燃焼装置からリッチ空燃
比の排気ガスを供給する。

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】活性酸素を放出するための活性酸素放出
剤と、ＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ触媒とを担持した
パティキュレートフィルタが既に出願されている（特願
２０００−１２２４０９）。活性酸素放出剤はパティキ
ュレートフィルタに捕集された微粒子を活性酸素により
連続的に短時間のうちに酸化除去する。一方、ＮＯｘ触
媒は流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排
気ガス中のＮＯｘを吸収し、流入する排気ガスの空燃比
がリッチになったときに、吸収しているＮＯｘを放出し
て排気ガス中の炭化水素によりＮＯｘを還元浄化する。
【０００３】さて上記特許出願に記載のパティキュレー
トフィルタは、その温度（以下、フィルタ温度と称す）
が高いほど、単位時間当たりに、より多くの微粒子を連
続的に酸化する。すなわち、上記特許出願に記載のパテ
ィキュレートフィルタが連続的に酸化除去することがで
きる微粒子の量（以下、単位微粒子連続酸化量と称す）
はフィルタ温度が高いほど多くなる。したがって、上記
特許出願に記載のパティキュレートフィルタには、単位
流入微粒子量に応じて、流入する排気ガス中の微粒子を
連続的に酸化除去することができる温度（以下、微粒子
連続酸化温度と称す）が存在する。
【０００４】そこで上記特許出願では、単位微粒子連続
酸化量が単位時間当たりにパティキュレートフィルタに
流入する微粒子の量（以下、単位流入微粒子量と称す）
よりも多くなるようにフィルタ温度が微粒子連続酸化温
度よりも高くなるようにフィルタ温度を制御するように
している。
【０００５】一方、上記特許出願に記載のＮＯｘ触媒
は、流入する排気ガスの空燃比がリーンである間に、い
ったんＮＯｘを吸収しておき、流入する排気ガスの空燃
比がリッチになったときに吸収したＮＯｘを放出して還
元浄化する。したがって、全体としてＮＯｘ触媒のＮＯ
ｘ浄化率を高く維持するためには、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ
吸収率を高く維持する必要がある。ここでＮＯｘ触媒
は、その温度が或る温度範囲（以下、ＮＯｘ吸収温度範
囲と称す）内にあるときにＮＯｘを高い吸収率で吸収す
ることができる。したがって、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化
率を高く維持するためには、フィルタ温度をＮＯｘ吸収
温度範囲内に維持することが必要である。
【０００６】そこで上記特許出願では、単位微粒子連続
酸化量が単位流入微粒子量よりも多くなるように、フィ
ルタ温度を制御するときに、ＮＯｘ触媒の温度が上記Ｎ
Ｏｘ吸収温度範囲内に収まるように、フィルタ温度を制
御するようにしている。
【０００７】すなわち、上記特許出願においては、パテ
ィキュレートフィルタの微粒子酸化除去レベルおよびＮ
Ｏｘ浄化レベルを高いレベルに維持するために、フィル
タ温度がＮＯｘ吸収温度範囲内において微粒子連続酸化
温度よりも高くなるようにフィルタ温度を制御するよう
にしている。
【０００８】そして上記特許出願では、フィルタ温度が
ＮＯｘ吸収温度範囲の下限温度よりも低くなったとき、
或いは微粒子連続酸化温度よりも低くなったときには、
内燃機関から排出される排気ガスの温度を上昇させ、こ
の高温の排気ガスによりパティキュレートフィルタを加
熱し、フィルタ温度がＮＯｘ吸収温度範囲内において微
粒子連続酸化温度よりも高くなるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特許出
願では、ＮＯｘ触媒中に吸収されているＮＯｘを還元浄
化すべきときには、リッチ空燃比の排気ガスをパティキ
ュレートフィルタに供給することにより、ＮＯｘ触媒か
らＮＯｘを放出させ、この放出されたＮＯｘを排気ガス
中の炭化水素（ＨＣ）により還元浄化する。ところが、
上記特許出願に記載のＮＯｘ触媒は、その温度が或る温
度範囲（以下、ＮＯｘ還元温度範囲と称す）内にあると
きに、ＮＯｘを還元浄化することができる。
【００１０】したがって、ＮＯｘを高い還元率で還元す
るためには、リッチ空燃比の排気ガスをパティキュレー
トフィルタに供給したときに、フィルタ温度がこのＮＯ
ｘ還元温度範囲内に維持する必要があり、また、ＮＯｘ
を還元浄化している間においても、パティキュレートフ
ィルタに捕集された微粒子を連続的に酸化除去すること
も、微粒子酸化除去レベルを高く維持するためには好ま
しい。
【００１１】しかしながら、上記特許出願に記載のパテ
ィキュレートフィルタにおいては、ＮＯｘ還元浄化中
に、フィルタ温度を制御する点に関しては何ら開示され
ておらず、したがって、上記特許出願に記載のパティキ
ュレートフィルタに対しても、さらに微粒子酸化除去レ
ベルおよびＮＯｘ浄化レベルを高められる余地が残され
ている。
【００１２】したがって本発明の目的は、微粒子を連続
的に酸化除去し且つＮＯｘを浄化することができるパテ
ィキュレートフィルタを備えた排気浄化装置において、
その微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化レベルを高
めることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の１番目の発明では、機関排気通路に並列して配置され
た一対のパティキュレートフィルタと、機関から排出さ
れる機関排気ガスのほとんど全てをいずれのパティキュ
レートフィルタに流入させるかを切り換えるための排気
流切換手段と、パティキュレートフィルタの温度を上昇
させることができる機関排気ガスの昇温能力よりも高い
昇温能力を有する排気ガスをパティキュレートフィルタ
に供給するための燃焼装置とを具備し、流入する排気ガ
スの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘを
吸収し且つ流入する排気ガスの空燃比がリッチになると
吸収したＮＯｘを放出して排気ガス中の炭化水素により
ＮＯｘを還元浄化することができるＮＯｘ触媒と、微粒
子を連続的に酸化除去することができる酸化物質とをパ
ティキュレートフィルタに担持させ、上記ＮＯｘ触媒は
その温度がＮＯｘ還元温度範囲内にあるときにＮＯｘを
放出して還元することができ、一方、上記酸化物質の温
度が微粒子連続酸化温度よりも高いときに該酸化物質が
流入するほとんど全ての微粒子を連続的に酸化除去する
ことができる内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯｘ
触媒に吸収されているＮＯｘを還元すべきか否かを判定
するための還元判定手段を具備し、該還元判定手段によ
りＮＯ ｘ触媒に吸収されているＮＯｘを還元すべきであ
ると判定されたときには、上記排気流切換手段により当
該ＮＯｘを還元すべきであると判定されたＮＯｘ触媒を
担持している方のパティキュレートフィルタへの機関排
気ガスの流入を抑制し、当該パティキュレートフィルタ
の温度がＮＯｘ還元温度範囲内において微粒子連続酸化
温度よりも高く維持されるように、当該パティキュレー
トフィルタに燃焼装置からリッチ空燃比の排気ガスを供
給する。すなわち本発明によれば、パティキュレートフ
ィルタの温度がＮＯｘ還元温度範囲内において微粒子連
続酸化温度よりも高く維持されるように、パティキュレ
ートフィルタに流入する機関排気ガスの量が少なくされ
た状態にて、燃焼装置からリッチ空燃比の排気ガスがパ
ティキュレートフィルタに供給される。
【００１４】２番目の発明では１番目の発明において、
還元判定手段によりＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘ
を還元すべきであると判定されたときに、該ＮＯｘを還
元すべきであると判定されたＮＯｘ触媒を担持している
方のパティキュレートフィルタの温度がＮＯｘ還元温度
範囲の下限温度よりも低いときには、上記排気流切換手
段により当該パティキュレートフィルタへの機関排気ガ
スの流入を抑制し、上記燃焼装置から酸素濃度が予め定
められた濃度よりも高いリッチ空燃比の排気ガスを当該
パティキュレートフィルタに供給して当該パティキュレ
ートフィルタの温度をＮＯｘ還元温度範囲内にまで上昇
させ、当該パティキュレートフィルタの温度がＮＯｘ還
元温度範囲内となったときには、上記燃焼装置から酸素
濃度が上記予め定められた濃度よりも低いリッチ空燃比
の排気ガスを当該パティキュレートフィルタに供給す
る。これによれば、パティキュレートフィルタの温度が
ＮＯ ｘ還元温度範囲内にあるときにのみ、ＮＯｘを還元
するためのリッチ空燃比の排気ガスがパティキュレート
フィルタに供給される。
【００１５】３番目の発明では１番目の発明において、
上記還元判定手段によりＮＯｘ触媒に吸収されているＮ
Ｏｘを還元すべきであると判定されたときに、該ＮＯｘ
を還元すべきであると判定されたＮＯｘ触媒を備えた方
のパティキュレートフィルタの温度がＮＯｘ還元温度範
囲の下限温度よりも低いときには、上記排気流切換手段
により当該一方のパティキュレートフィルタへの機関排
気ガスの流入を抑制し、上記燃焼装置から当該パティキ
ュレートフィルタにリーン空燃比の排気ガスを供給して
当該パティキュレートフィルタの温度をＮＯｘ還元温度
範囲内にまで上昇させ、当該パティキュレートフィルタ
の温度がＮＯｘ還元温度範囲内となったときには、上記
燃焼装置から当該パティキュレートフィルタにリッチ空
燃比の排気ガスを供給する。これによれば、パティキュ
レートフィルタの温度がＮＯｘ還元温度範囲内にあると
きにのみ、ＮＯｘを還元するためのリッチ空燃比が排気
ガスがパティキュレートフィルタに供給される。
【００１６】４番目の発明では１番目の発明において、
ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘの還元が完了したと
きに、上記燃焼装置から当該パティキュレートフィルタ
にリーン空燃比の排気ガスを供給する。これによれば、
ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘの還元が完了したと
きに、燃焼装置からパティキュレートフィルタに供給さ
れるリーン空燃比の排気ガスにより、パティキュレート
フィルタに付着した炭化水素が燃焼除去される。
【００１７】５番目の発明では１〜４番目の発明のいず
れか１つにおいて、パティキュレートフィルタから流出
する排気ガスの空燃比を検出することができる空燃比セ
ンサを具備し、該空燃比センサの出力に基づいて上記燃
焼装置から当該パティキュレートフィルタに供給される
排気ガスの空燃比を制御する。
【００１８】６番目の発明では１番目の発明において、
機関始動時において上記排気流切換手段により一方のパ
ティキュレートフィルタへの機関排気ガスの流入を抑制
し、上記燃焼装置から当該一方のパティキュレートフィ
ルタに排気ガスを供給して当該一方のパティキュレート
フィルタの温度を上昇させる。これによれば、パティキ
ュレートフィルタに流入する機関排気ガスの量が少なく
された状態にて、燃焼装置から排気ガスがパティキュレ
ートフィルタに供給される。
【００１９】７番目の発明では６番目の発明において、
要求トルクと機関回転数とに基づいて機関運転が制御さ
れる第１の機関運転と、該第１の機関運転が実行された
ときに機関から排出される機関排気ガスの温度よりも温
度が高い機関排気ガスを機関から排出させる第２の機関
運転とを選択的に実行するための機関運転制御手段を具
備し、機関始動時においては該機関運転制御手段により
第２の機関運転制御を実行して他方のパティキュレート
フィルタの温度を上昇する。すなわちこれによれば、一
方のパティキュレートフィルタには燃焼装置から排気ガ
スが供給され、他方のパティキュレートフィルタには機
関から機関排気ガスが供給される。
【００２０】８番目の発明では１番目の発明において、
は流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気
ガス中の硫黄成分を吸収し且つ流入する排気ガスの空燃
比がリッチになったときにその温度が吸収している硫黄
成分を放出することができる硫黄成分放出温度よりも高
いと吸収している硫黄成分を放出することができ、さら
にＮＯｘ触媒に吸収されている硫黄成分をＮＯｘ触媒か
ら放出すべきか否かを判定するための硫黄成分放出判定
手段を具備し、該硫黄成分放出判定手段によりＮＯｘ触
媒に吸収されている硫黄成分を放出させるべきであると
判定されたときに、当該硫黄成分を放出すべきであると
判定された方のパティキュレートフィルタの温度が硫黄
成分放出温度よりも低いときには、当該パティキュレー
トフィルタの温度を硫黄成分放出温度にまで上昇させ、
当該パティキュレートフィルタの温度が硫黄成分放出温
度に達したときに、上記排気流切換手段により当該パテ
ィキュレートフィルタへの機関排気ガスの流入を抑制
し、上記燃焼装置から当該パティキュレートフィルタに
リッチ空燃比の排気ガスを供給する。
【００２１】９番目の発明では１番目の発明において、
は流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気
ガス中の硫黄成分を吸収し且つ流入する排気ガスの空燃
比がリッチになったときにその温度が吸収している硫黄
成分を放出することができる硫黄成分放出温度よりも高
いと吸収している硫黄成分を放出することができ、さら
にＮＯｘ触媒に吸収されている硫黄成分をＮＯｘ触媒か
ら放出すべきか否かを判定するための硫黄成分放出判定
手段を具備し、該硫黄成分放出判定手段によりＮＯｘ触
媒に吸収されている硫黄成分を放出させるべきであると
判定されたときに、当該硫黄成分を放出すべきであると
判定された方のパティキュレートフィルタの温度が硫黄
成分放出温度よりも低いときには、当該パティキュレー
トフィルタの温度を硫黄成分放出温度にまで上昇させ、
当該パティキュレートフィルタの温度が硫黄成分放出温
度に達したときに、上記排気流切換手段により当該パテ
ィキュレートフィルタへの機関排気ガスの流入を抑制
し、上記燃焼装置から当該パティキュレートフィルタに
リッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとを
交互に供給する。これによれば、パティキュレートフィ
ルタの温度が硫黄成分放出温度に達した後においては、
その温度上昇が抑制されつつＮＯｘ触媒から硫黄成分が
放出される。
【００２２】１０番目の発明では９番目の発明におい
て、ＮＯｘ触媒から硫黄成分が放出されているときに機
関回転数が予め定められた値よりも小さくなったときに
は上記燃焼装置からパティキュレートフィルタに供給さ
れる排気ガスの空燃比をリーンに維持する。
【００２３】１１番目の発明では８または９番目の発明
において、トルクと機関回転数とに基づいて機関運転が
制御される第１の機関運転と、該第１の機関運転が実行
されたときに機関から排出される機関排気ガスの温度よ
りも温度が高い機関排気ガスを機関から排出させる第２
の機関運転とを選択的に実行するための機関運転制御手
段を具備し、上記硫黄成分放出判定手段によりＮＯｘ触
媒に吸収されている硫黄成分を放出させるべきであると
判定されたときに、上記機関運転制御手段により第２の
機関運転を実行し、当該硫黄成分を放出させるべきであ
ると判定された方のパティキュレートフィルタの温度を
硫黄成分放出温度まで上昇させる。
【００２４】１２番目の発明では１〜１１番目の発明の
いずれか１つにおいて、上記燃焼装置が機関排気ガスを
取り込んで該機関排気ガス中の酸素により燃料を燃焼せ
しめる。
【００２５】１３番目の発明では１２番目の発明におい
て、上記燃焼装置が取り込んだ機関排気ガス中に空気を
供給するための空気供給手段を有する。
【００２６】１４番目の発明では１〜１１番目の発明の
いずれか１つにおいて、上記燃焼装置が空気を取り込む
と共に排気ガスを取り込む。
【００２７】１５番目の発明では１４番目の発明におい
て、上記燃焼装置がパティキュレートフィルタから流出
した排気ガスを取り込む。
【００２８】１６番目の発明では１〜１１番目の発明の
いずれか１つにおいて、各パティキュレートフィルタ下
流からの排気ガスの流出を抑制するための流出抑制手段
を具備し、上記排気流切換手段により一方のパティキュ
レートフィルタへの機関排気ガスの流入を抑制している
ときに、上記流出制御手段により当該一方のパティキュ
レートフィルタ下流への排気ガスの流出を抑制する。
【００２９】１７番目の発明では１６番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタ内の圧力を検出するため
の圧力センサを具備し、上記排気流切換手段により一方
のパティキュレートフィルタへの機関排気ガスの流入を
抑制し且つ上記流出抑制手段により当該一方のパティキ
ュレートフィルタ下流からの排気ガスの流出を抑制して
いるときに、当該一方のパティキュレートフィルタ内の
圧力を上記圧力センサにより検出し、当該一方のパティ
キュレートフィルタ内の圧力が燃焼装置の作動を阻害す
るほど高い圧力を超えないように上記流出抑制手段によ
る流出抑制度合を制御する。
【００３０】１８番目の発明では１番目の発明におい
て、各パティキュレートフィルタ下流側の機関排気通路
がそれぞれ予め定められた距離以上に亘って各パティキ
ュレートフィルタから別個に延在し、上記排気流切換手
段により一方のパティキュレートフィルタへの機関排気
ガスの流入を抑制してほとんど全ての機関排気ガスを他
方のパティキュレートフィルタに流入させたときに、他
方のパティキュレートフィルタから流出する機関排気ガ
スが一方のパティキュレートフィルタにその下流から流
入することがないような距離に上記予め定められた距離
を設定した。
【００３１】１９番目の発明では１番目の発明におい
て、燃焼装置から排気ガスをパティキュレートフィルタ
に供給するための排気供給通路内に、パティキュレート
フィルタから燃焼装置への排気ガスの逆流を防止するた
めの逆流防止弁を配置した。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、図示した実施例を参照して
本発明を説明する。図１は本発明を圧縮着火式内燃機関
に適用した場合を示している。なお本発明は火花点火式
内燃機関、特に直噴ガソリンエンジンに適用することも
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。
【００３３】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
に示した実施例では冷却装置１８内に機関冷却水が導か
れ、この機関冷却水により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の出口は機関排気通
路７１を介して排気浄化装置７０に連結される。
【００３４】排気浄化装置７０の詳細は図２に示されて
いる。図２を参照すると機関排気通路７１は一対の排気
枝通路７１ａ，７１ｂに分岐せしめられる。第１の排気
枝通路７１ａには機関排気通路７１の一部として第１の
ケーシング２３ａが連結され、第２の排気枝通路７１ｂ
にも同様に機関排気通路７１の一部として第２のケーシ
ング２３ｂが連結される。第１のケーシング２３ａは第
１のパティキュレートフィルタ２２ａを内蔵し、第２の
ケーシング２３ｂは第２のパティキュレートフィルタ２
２ｂを内蔵する。したがって、排気浄化装置７０は機関
排気通路７１に並列して配置された一対のパティキュレ
ートフィルタ２２ａ，２２ｂを有する。
【００３５】パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ
は排気ガス中の微粒子を捕集し、その捕集した微粒子を
連続的に酸化除去することができる酸化物質を担持して
いる。この酸化物質の構成および作用については後述に
て詳細に説明するが、ここで作用についてのみ簡単に説
明すると、酸化物質はその温度が或る温度よりも高くな
ると微粒子を酸化することができるようになり、単位時
間当たりに酸化することができる微粒子の量（以下、単
位微粒子連続酸化量と称す）はその温度が高いほど多く
なる。
【００３６】したがって、単位時間当たりにパティキュ
レートフィルタ２２ａ，２２ｂに流入する微粒子の量よ
りも単位微粒子連続酸化量が多くなる温度（以下、微粒
子連続酸化温度と称す）にフィルタ温度を維持すれば、
酸化物質はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂに
流入するほとんど全ての微粒子を酸化除去することがで
きる。
【００３７】さらに、各パティキュレートフィルタ２２
ａ，２２ｂはＮＯｘを浄化することができるＮＯｘ触媒
を担持している。このＮＯｘ触媒の構成および作用につ
いては後述にて詳細に説明するが、ここで作用について
のみ簡単に説明すると、ＮＯ ｘ触媒はその温度が或る温
度範囲（以下、ＮＯｘ吸収温度範囲と称す）内にあると
きに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガ
ス中のＮＯｘを吸収し、その温度が或る温度範囲（以
下、ＮＯｘ還元温度範囲と称す）内にあるときに流入す
る排気ガスの空燃比がリッチとなると吸収しているＮＯ
ｘを放出して排気ガス中の未燃の炭化水素（ＨＣ）によ
りＮＯｘを還元浄化することができる。
【００３８】パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ
上流において機関排気通路７１が一対の排気枝通路７１
ａ，７１ｂに分岐する領域（以下、排気通路分岐領域と
称す）には切換バルブ７２が配置される。切換バルブ７
２にはステップモータ７３が接続される。切換バルブ７
２は図２において実線で示した作動状態（以下、第１の
作動状態と称す）と、図２において破線で示した作動状
態（以下、第２の作動状態と称す）との間でその作動状
態を切換可能である。
【００３９】切換バルブ７２の作動状態が第１の作動状
態にあるときには、第１のパティキュレートフィルタ２
２ａ上流の第１の排気枝通路（以下、第１の上流側排気
枝通路と称す）７１ａが遮断され、逆に、第２のパティ
キュレートフィルタ２２ｂ上流の第２の排気枝通路（以
下、第２の上流側排気枝通路と称す）７１ｂは開放され
ている。したがって、切換バルブ７２の作動状態が第１
の作動状態にあるときには、内燃機関の燃焼室５から排
出される排気ガス（以下、機関排気ガスと称す）のほと
んど全てが第２のパティキュレートフィルタ２２ｂに流
入し、機関排気ガスは第１のパティキュレートフィルタ
２２ａにはほとんど流入しない。すなわち、切換バルブ
７２の作動状態が第１の作動状態にあるときには、切換
バルブ７２は第１のパティキュレートフィルタ２２ａへ
の機関排気ガスの流入を抑制し、ほとんど全ての機関排
気ガスを第２のパティキュレートフィルタ２２ｂに流入
させる。
【００４０】一方、切換バルブ７２の作動状態が第２の
作動状態にあるときには、切換バルブ７２は第２のパテ
ィキュレートフィルタ２２ｂへの機関排気ガスの流入を
抑制し、ほとんど全ての機関排気ガスを第１のパティキ
ュレートフィルタ２２ａに流入させる。
【００４１】一方、切換バルブ７２の作動状態が第１の
作動状態と第２の作動状態のちょうど中間に位置する状
態（以下、中立作動状態と称す）にあるときには、機関
排気ガスは両パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ
にほぼ等しく流入する。
【００４２】排気浄化装置７０は燃料を燃焼することに
より排気ガスを排出する燃焼装置として燃焼式ヒータ７
４を有する。燃焼式ヒータ７４には機関本体１に燃料を
供給するための燃料供給管６ａと同じ燃料供給管６ａ
と、空気供給管８９とが接続される。燃焼式ヒータ７４
には燃料供給管６ａを介して燃料が供給され、空気供給
管８９を介して空気が供給される。
【００４３】また、燃焼式ヒータ７４は排気供給管７５
を介して排気通路分岐領域に接続され、この排気供給管
７５を介して排気通路分岐領域に排気ガスを供給するこ
とができる。排気供給管７５には、排気ガスが排気供給
管７５を介して排気通路分岐領域から燃焼式ヒータ７４
に逆流することを防止するために、排気供給管７５を遮
蔽することができる逆流防止弁７６が配置される。逆流
防止弁７６は、燃焼式ヒータ７４が作動されていないと
きには、閉弁されて排気供給管７５を遮断している。
【００４４】燃焼式ヒータ７４は空気供給管８９を介し
て吸入される空気の量と、この空気に混合させる燃料の
量とを制御することにより、空燃比の異なる排気ガスを
排出することができる。そして、燃焼式ヒータ７４から
排出される排気ガス（以下、ヒータ排気ガスと称す）が
パティキュレートフィルタの温度を上昇させることがで
きる昇温能力は、機関排気ガスがパティキュレートフィ
ルタの温度を上昇させることができる昇温能力よりも高
い。すなわち、ヒータ排気ガスは、パティキュレートフ
ィルタの温度を上昇させるために必要な燃料の量や時間
という観点から、機関排気ガスよりも効率良く、パティ
キュレートフィルタの温度を上昇させることができる。
【００４５】切換バルブ７２の作動状態が第１の作動状
態にあるときには、ヒータ排気ガスは第１のパティキュ
レートフィルタ２２ａに供給される。一方、切換バルブ
７２の作動状態が第２の作動状態にあるときには、ヒー
タ排気ガスは第２のパティキュレートフィルタ２２ｂに
供給される。一方、切換バルブ７２の作動状態が中立作
動状態にあるときには、ヒータ排気ガスは両パティキュ
レートフィルタ２２ａ，２２ｂに等しく供給される。な
お、切換バルブ７２の作動状態は、通常は、中立作動状
態とされる。
【００４６】ケーシング２３ａ，２３ｂ下流の排気枝通
路（以下、下流側排気枝通路と称す）９２ａ，９２ｂに
はそれぞれ対応するパティキュレートフィルタ２２ａ，
２２ｂの温度を推定するために、パティキュレートフィ
ルタ２２ａ，２２ｂから流出した排気ガスの温度を検出
するための温度センサ７７ａ，７７ｂが配置される。ま
た、下流側排気枝通路９２ａ，９２ｂは集合せしめられ
て共通の機関排気通路９２に接続される。
【００４７】なお、燃焼式ヒータ７４は燃料（炭化水
素）を単に燃焼させるタイプのヒータでもよいが、例え
ば酸化触媒を有する触媒バーナでもよい。この触媒バー
ナには酸素が少なくても着火しやすいという利点があ
る。また、本実施例の燃焼式ヒータ７４はリッチ空燃比
にて燃焼を行うことによりリッチ空燃比の排気ガスを生
成する。しかしながら、この燃焼式ヒータ７４の代わり
に、該燃焼式ヒータ７４により生成されるリッチ空燃比
の排気ガスがパティキュレートフィルタ内において果た
す役割と同様の役割を果たすことができるガスとして、
気化された軽油を含むガスや加熱分解された軽油を含む
ガスを生成する装置を採用してもよい。
【００４８】また、本実施例の燃焼式ヒータ７４は、リ
ッチ空燃比の排気ガスを生成するときには、高温下で燃
料（炭化水素）を分解して一酸化炭素（ＣＯ）を比較的
多く含む排気ガスを生成するような燃焼を行うタイプで
ある。このタイプの燃焼式ヒータ７４によれば、当該燃
焼式ヒータ７４からリッチ空燃比の排気ガスがパティキ
ュレートフィルタに供給され、パティキュレートフィル
タ内において排気ガス中のＨＣとＮＯｘとが還元反応し
たときに、これらＨＣとＮＯｘとの反応熱が少なくな
る。これによればフィルタ温度が一気に高くなってＮＯ
ｘがＮＯｘ触媒から一気に放出されることが抑制され
る。このように大量のＮＯｘがＮＯｘ触媒から一気に放
出されることが抑制されていれば、ＮＯｘがＨＣにより
還元されずにパティキュレートフィルタから下流へ流出
することが抑制される。
【００４９】再び図１を参照すると、排気マニホルド１
９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧ
Ｒ）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に示した実施例では、冷却装置２６内に機関冷
却水が導かれ、この機関冷却水によりＥＧＲガスが冷却
される。
【００５０】一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａ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６ａ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が取り付けられ、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。
【００５１】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により互いに接続され
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、および温度センサ７７ａ，７
７ｂ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。
【００５２】アクセルペダル４０にはアクセルペダル４
０の踏込量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。
【００５３】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
よび切換バルブ７２駆動用ステップモータに接続され
る。
【００５４】ところで本実施例では、後述するＮＯｘ還
元処理やＳ成分放出処理や昇温処理などが行われる時以
外の通常の機関運転時においては、切換バルブ７２の作
動状態は第１の作動状態か、或いは第２の作動状態とさ
れている。例えば、切換バルブ７２の作動状態が第１の
作動状態にあるときには、ほとんど全ての機関排気ガス
が第２のパティキュレートフィルタ２２ｂに流入するの
で、機関排気ガス中の微粒子は第２のパティキュレート
フィルタ２２ｂに捕集される。ここで第２のパティキュ
レートフィルタ２２ｂの温度が微粒子連続酸化温度より
も高ければ、捕集された微粒子は第２のパティキュレー
トフィルタ２２ｂにおいて連続的に酸化除去される。
【００５５】また、本実施例の内燃機関では大部分の機
関運転領域においてリーン空燃比で運転せしめられる。
したがって、機関排気ガスの空燃比は大部分の機関運転
領域においてリーンであるので、例えば、切換バルブ７
２の作動状態が第１の作動状態にあるときに第２のパテ
ィキュレートフィルタ２２ｂに流入する機関排気ガス中
のＮＯｘは、第２のパティキュレートフィルタ２２ｂの
温度がＮＯｘ吸収温度範囲内にあれば、機関排気ガス中
のＮＯｘが第２のパティキュレートフィルタ２２ｂのＮ
Ｏｘ触媒に吸収される。
【００５６】ところで、ＮＯｘ触媒が吸収することがで
きるＮＯｘの量には限界がある。したがって、或る一定
期間に亘って切換バルブ７２の作動状態が第１の作動状
態にあると、第２のパティキュレートフィルタ２２ｂの
ＮＯｘ触媒（以下、第２のＮＯｘ触媒と称す）に吸収さ
れているＮＯｘの量が当該第２のＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸
収限界に達してしまう。もちろん、或る一定期間に亘っ
て切換バルブ７２の作動状態が第２の作動状態にあると
きには、第１のパティキュレートフィルタ２２ａのＮＯ
ｘ触媒（以下、第１のＮＯｘ触媒と称す）に吸収されて
いるＮＯｘの量が当該第１のＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収限
界に達してしまう。
【００５７】こうした場合、パティキュレートフィルタ
のＮＯｘ触媒はもはやＮＯｘを吸収することができない
ので、機関排気ガスをパティキュレートフィルタに流入
させ続けると、ＮＯｘが排気浄化装置７０から下流へと
流出してしまう。こうした理由により、ＮＯｘが排気浄
化装置７０から下流へと流出することを抑制するために
は、ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘがＮＯｘ吸収限
界に達する前に、ＮＯ ｘ触媒に吸収されているＮＯｘを
還元浄化することが望まれる。
【００５８】そこで本実施例では、図２に示した構成に
おいて、以下のＮＯｘ浄化処理を実行する。すなわち本
実施例のＮＯｘ浄化処理では、切換バルブ７２の作動状
態が第１の作動状態と第２の作動状態のいずれか一方の
作動状態とされている間に、ＮＯｘ触媒に吸収されてい
るＮＯｘを還元すべきであると判定されたときには、切
換バルブ７２の作動状態を切り換えて、当該ＮＯｘを還
元すべきであると判定されたＮＯｘ触媒を備えた方のパ
ティキュレートフィルタへの機関排気ガスの流入を抑制
した上で、逆流防止弁７６を開弁し、燃焼式ヒータ７４
を作動し、燃焼式ヒータ７４から当該パティキュレート
フィルタにリッチ空燃比の排気ガスを供給する。
【００５９】このように、パティキュレートフィルタに
リッチ空燃比のヒータ排気ガスが供給されると、パティ
キュレートフィルタ内の雰囲気はリッチ雰囲気となる。
このときにパティキュレートフィルタの温度（以下、フ
ィルタ温度と称す）がＮＯｘ還元温度範囲内にあれば、
ＮＯｘ触媒からＮＯｘが放出されて、この放出されたＮ
Ｏｘがヒータ排気ガス中のＨＣにより還元浄化される。
そこで本実施例のＮＯ ｘ浄化処理では、パティキュレー
トフィルタにリッチ空燃比のヒータ排気ガスが供給され
ている間において、フィルタ温度がＮＯｘ還元温度範囲
内に収まるように、フィルタ温度を制御する。これによ
れば、ＮＯｘ触媒から放出されたＮＯｘが確実に還元さ
れる。したがって本実施例によれば、全体として、排気
浄化装置のＮＯｘ浄化レベルが高く維持される。
【００６０】さらに上述したように、パティキュレート
フィルタの酸化物質は、その温度が微粒子連続酸化温度
以上であるときに、パティキュレートフィルタに流入す
る微粒子のほとんど全てを連続的に酸化除去することが
できる。パティキュレートフィルタに燃焼式ヒータ７４
から排気ガスを供給しているときにおいても、量の多少
に係わらず、パティキュレートフィルタには微粒子が流
入することから、パティキュレートフィルタの微粒子酸
化除去レベルを高く維持するためには、ＮＯｘ浄化処理
中において、フィルタ温度が微粒子連続酸化温度よりも
高く維持されていることが望まれる。
【００６１】そこで本実施例のＮＯｘ浄化処理では、パ
ティキュレートフィルタにリッチ空燃比のヒータ排気ガ
スを供給している間において、フィルタ温度をＮＯｘ還
元温度範囲内において微粒子連続酸化温度よりも高く維
持するようにする。これによれば、ＮＯｘ浄化処理中に
おいても微粒子が連続的に酸化除去される。したがって
本実施例によれば、全体として、排気浄化装置の微粒子
酸化除去レベルが高く維持される。
【００６２】なお本実施例のＮＯｘ浄化処理において
は、ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯ ｘを還元すべきか
否かは、当該ＮＯｘ触媒に吸収されているトータルのＮ
Ｏｘの量（以下、総ＮＯｘ吸収量）が、当該ＮＯｘ触媒
のＮＯｘ吸収限界値に達するか否かに基づいて判定され
る。ここで、総ＮＯｘ吸収量を算出するための手段とし
ては次のようなものがある。
【００６３】すなわち、単位時間当たりにパティキュレ
ートフィルタに吸収されるＮＯｘの量（以下、単位ＮＯ
ｘ吸収量と称す）は単位時間当たりに内燃機関から放出
されるＮＯｘの量（以下、単位ＮＯｘ放出量と称す）か
ら推定でき、この単位ＮＯｘ放出量は機関回転数と機関
トルクとの関数である。そこで、単位ＮＯｘ吸収量を機
関回転数と機関トルクとの関数として実験などにより求
めて機関回転数と機関トルクとの関数のマップとして予
めＲＯＭに記憶させておき、このマップを利用して算出
される単位ＮＯｘ吸収量を積算することにより総ＮＯｘ
吸収量を算出することができる。
【００６４】本実施例のＮＯｘ浄化処理を実行するため
のフローの一例を図３〜図５に示した。図３では、始め
にステップ１０において、ＮＯｘ還元処理Ｉが要求され
ているか否か、すなわち、第１のパティキュレートフィ
ルタ２２ａに担持されているＮＯｘ触媒に吸収されてい
るＮＯｘを還元浄化すべきことが要求されているか否か
が判別される。ステップ１０において、ＮＯｘ還元処理
Ｉが要求されていると判別されたときには、ルーチンは
ステップ１１に進んで、図４に示したフローに従ってＮ
Ｏｘ還元処理Ｉが実行される。一方、ステップ１０にお
いて、ＮＯｘ還元処理Ｉが要求されていないと判別され
たときには、ルーチンはステップ１２に進む。
【００６５】ステップ１２では、ＮＯｘ還元処理IIが要
求されているか否か、すなわち、第２のパティキュレー
トフィルタ２２ｂに担持されているＮＯｘ触媒に吸収さ
れているＮＯｘを還元浄化すべきことが要求されている
か否かが判別される。ステップ１２において、ＮＯｘ還
元処理IIが要求されていると判別されたときには、ルー
チンはステップ１３に進んで、図５に示したフローに従
ってＮＯｘ還元処理IIが実行される。一方、ステップ１
２において、ＮＯｘ還元処理IIが要求されていないと判
別されたときには、ルーチンは終了する。
【００６６】図４に示したＮＯｘ還元処理Ｉでは、始め
にステップ２０において、切換制御Ｉが実行される。こ
の切換制御Ｉでは、第１のパティキュレートフィルタ２
２ａへの機関排気ガスの流入が抑制されるように、切換
バルブ７２の作動状態が第１の作動状態に切り換えられ
る。次いでステップ２１において、逆流防止弁７６が開
弁され、次いでステップ２２において、燃焼式ヒータ７
４が作動される。ここでは燃焼式ヒータ７４からリッチ
空燃比の排気ガスが第１のパティキュレートフィルタ２
２ａに供給され、第１のＮＯｘ触媒に吸収されているＮ
Ｏｘが還元浄化される。
【００６７】次いでステップ２３では、第１のＮＯｘ触
媒に吸収されているＮＯｘの還元浄化が完了したか否か
が判別される。ステップ２３において、ＮＯｘ還元浄化
が完了していないと判別されたときには、ルーチンはス
テップ２３に戻る。したがって、ステップ２３におい
て、ＮＯｘ還元浄化が完了したと判別されるまで、ルー
チンはステップ２３を繰り返す。一方、ステップ２３に
おいて、ＮＯｘ還元浄化が完了したと判別されたときに
は、ルーチンはステップ２４に進んで、燃焼式ヒータ７
４の作動が停止され、次いでステップ２５において、逆
流防止弁７６が閉弁され、ルーチンが終了する。
【００６８】このＮＯｘ還元処理Ｉが終了した段階で
は、第１のパティキュレートフィルタ２２ａへの機関排
気ガスの流入が抑制されたままとされ、ＮＯｘ還元処理
IIの実行が開始されたときに、第１のパティキュレート
フィルタ２２ａに機関排気ガスが流入せしめられる。
【００６９】一方、図５に示したＮＯｘ還元処理IIで
は、始めにステップ３０において、切換制御IIが実行さ
れる。この切換制御IIでは、第２のパティキュレートフ
ィルタ２２ｂへの機関排気ガスの流入が抑制されるよう
に、切換バルブ７２の作動状態が第２の作動状態に切り
換えられる。次いでステップ３１において、逆流防止弁
７６が開弁され、次いでステップ３２において、燃焼式
ヒータ７４が作動される。ここでは燃焼式ヒータ７４か
らリッチ空燃比の排気ガスが第２のパティキュレートフ
ィルタ２２ｂに供給され、第２のＮＯｘ触媒に吸収され
ているＮＯｘが還元浄化される。
【００７０】次いでステップ３３では、第２のＮＯｘ触
媒に吸収されているＮＯｘの還元浄化が完了したか否か
が判別される。ステップ３３において、ＮＯｘ還元浄化
が完了していないと判別されたときには、ルーチンはス
テップ３３を繰り返す。ステップ３３において、ＮＯｘ
還元浄化が完了したと判別されたときには、ルーチンは
ステップ３４に進んで、燃焼式ヒータ７４の作動が停止
され、次いでステップ３４において、逆流防止弁７６が
閉弁され、ルーチンが終了する。
【００７１】このＮＯｘ還元処理IIが終了した段階で
は、第２のパティキュレートフィルタ２２ｂへの機関排
気ガスの流入が抑制されたままとされ、ＮＯｘ還元処理
Ｉの実行が開始されたときに、第２のパティキュレート
フィルタ２２ｂに機関排気ガスが流入せしめられる。
【００７２】ところで、パティキュレートフィルタの微
粒子酸化除去レベルを高いレベルに維持するためには、
フィルタ温度が微粒子連続酸化温度よりも高い温度に維
持されていることが望まれる。一方、ＮＯｘ触媒のＮＯ
ｘ浄化レベルを高いレベルに維持するためには、リーン
空燃比の排気ガスがパティキュレートフィルタに流入し
ているときに、フィルタ温度がＮＯｘ吸収温度範囲内に
維持されていることが望まれる。すなわち全体として、
排気浄化装置７０の微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ
浄化レベルを高いレベルに維持するためには、パティキ
ュレートフィルタにリーン空燃比の排気ガスが流入して
いるときに、フィルタ温度がＮＯｘ吸収温度範囲内にお
いて微粒子連続酸化温度よりも高い温度に維持されてい
ることが望まれる。
【００７３】そこで本実施例では、図２に示した構成に
おいて、以下のようなフィルタ温度制御を実行する。す
なわち本実施例のフィルタ温度制御では、フィルタ温度
がＮＯｘ吸収温度範囲の下限温度よりも低いか、或いは
微粒子連続酸化温度よりも低いときには、フィルタ温度
がＮＯｘ吸収温度範囲の下限温度よりも低いか、或いは
微粒子連続酸化温度よりも低い方のパティキュレートフ
ィルタへの機関排気ガスの流入が抑制されるように、切
換バルブ７２の作動状態を切り換えた上で、当該パティ
キュレートフィルタの温度がＮＯｘ吸収温度範囲内にお
いて微粒子連続酸化温度よりも高くなるように、燃焼式
ヒータ７４からヒータ排気ガスを当該パティキュレート
フィルタに供給し、当該パティキュレートフィルタを加
熱する。
【００７４】これによれば、両パティキュレートフィル
タ２２ａ，２２ｂの温度がＮＯｘ吸収温度範囲内におい
て微粒子連続酸化温度よりも高く維持される。したがっ
て本実施例によれば、全体として、排気浄化装置７０の
微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化レベルが高いレ
ベルに維持される。
【００７５】なお本実施例のフィルタ温度制御におい
て、フィルタ温度がＮＯｘ吸収温度範囲の上限温度より
も高いときには、フィルタ温度がＮＯｘ吸収温度範囲内
において微粒子連続酸化温度よりも高くなるように、フ
ィルタ温度を制御する。
【００７６】なお本実施例のフィルタ温度制御におい
て、微粒子連続酸化温度は、フィルタ温度とその温度に
おいて単位時間当たりに連続的に酸化除去することがで
きる微粒子の量との関係を予め実験により求め、この関
係をマップの形でＲＯＭに予め記憶しておき、この記憶
されている関係と、機関運転状態により推定される単位
流入微粒子量とから求められる。
【００７７】また、フィルタ温度が微粒子連続酸化温度
よりも低いときには、微粒子が徐々にパティキュレート
フィルタ内に堆積し、パティキュレートフィルタの圧損
が徐々に上昇することから、パティキュレートフィルタ
の圧損が予め定められた値よりも高くなったことをもっ
て、フィルタ温度が微粒子連続酸化温度よりも低いと判
定するようにしてもよい。
【００７８】本実施例のフィルタ温度制御を実行するた
めのフローの一例を図６〜図８に示した。図６では、始
めにステップ４０において、昇温処理Ｉが要求されてい
るか否か、すなわち、第１のパティキュレートフィルタ
２２ａの温度をＮＯｘ吸収温度範囲内において微粒子連
続酸化温度よりも高くするために、第１のパティキュレ
ートフィルタ２２ａの温度を昇温することが要求されて
いるか否かが判別される。ステップ４０において、昇温
処理Ｉが要求されていると判別されたときには、ルーチ
ンはステップ４１に進んで、昇温処理Ｉが図７に示した
フローに従って実行される。
【００７９】図７では、始めにステップ５０において、
切換制御Ｉが実行される。この切換制御Ｉでは、第１の
パティキュレートフィルタ２２ａへの機関排気ガスの流
入が抑制されるように、切換バルブ７２の作動状態が第
１の作動状態に切り換えられる。次いでステップ５１に
おいて、逆流防止弁７６が開弁され、次いでステップ５
２において、燃焼式ヒータ７４が作動される。ここでは
燃焼式ヒータ７４からリーン空燃比の排気ガスが第１の
パティキュレートフィルタ２２ａに供給される。
【００８０】次いでステップ５３において、温度判定が
実行される。この温度判定は図８に示したフローに従っ
て実行される。すなわち、図８では、始めにステップ６
０において、第１のパティキュレートフィルタ２２ａの
温度ＴａがＮＯｘ吸収温度範囲の下限温度ＴＮＬよりも
高く且つＮＯｘ吸収温度範囲の上限温度ＴＮＨよりも低
いか否か、すなわちフィルタ温度ＴａがＮＯｘ吸収温度
範囲内にあるか否かが判別される。
【００８１】ステップ６０において、ＴＮＬ＜Ｔａ＜Ｔ
ＮＨであると判別されたときには、ルーチンはステップ
６１に進んで、フィルタ温度ＴａがＮＯｘ吸収温度範囲
内にあることを示すＮＯｘフラグＦＮがセットされる。
一方、Ｔａ≦ＴＮＬであると判別されるか、或いはＴａ
≧ＴＮＨであると判別されたときには、ルーチンはステ
ップ６２にスキップする。
【００８２】ステップ６２では、第１のパティキュレー
トフィルタ２２ａの温度Ｔａが微粒子連続酸化温度ＴＰ
よりも高いか否かが判別される。ステップ６２におい
て、Ｔａ＞ＴＰであると判別されたときには、ルーチン
はステップ６３に進んで、フィルタ温度Ｔａが微粒子連
続酸化温度よりも高いことを示す微粒子フラグＴＰがセ
ットされる。一方、ステップ６２において、Ｔａ≦ＴＰ
であると判別されたときには、ルーチンはステップ６４
にスキップする。
【００８３】次いでステップ６４では、ＮＯｘフラグＦ
Ｎがセットされ且つ微粒子フラグＦＰがセットされてい
るか否かが判別される。ステップ６４において、これら
ＮＯ ｘフラグＦＮおよび微粒子フラグＦＰが共にセット
されていると判別されたときには、ルーチンが終了す
る。このとき、フィルタ温度ＴａはＮＯｘ吸収温度範囲
内において微粒子連続酸化温度以上となっている。一
方、ステップ６４において、ＮＯｘフラグＦＮまたは微
粒子フラグＦＰのいずれか一方がリセットされたままで
あると判別されたときには、ステップ６５において、こ
れらＮＯｘフラグＦＮおよび微粒子フラグＦＰがリセッ
トされ、ルーチンはステップ６０に戻り、ステップ６０
〜ステップ６４が繰り返される。したがって、ステップ
６４において、ＮＯｘフラグＦＮおよび微粒子フラグＦ
Ｐが共にセットされていると判別されるまで、ステップ
６０〜６４が繰り返される。
【００８４】図８のフローが終了すると、ルーチンは図
７のステップ５４に進んで、燃焼式ヒータ７４の作動が
停止され、次いでステップ５５において、逆流防止弁７
６が閉弁され、次いでステップ５６において、切換制御
IIが実行される。切換制御IIでは、第１のパティキュレ
ートフィルタ２２ａへ機関排気ガスが流入するように、
切換バルブ７２の作動状態が第２の作動状態に切り換え
られる。
【００８５】ところで、図６のステップ４０において、
昇温処理Ｉが要求されていないと判別されたときには、
ルーチンはステップ４２に進んで、昇温処理IIが要求さ
れているか否か、すなわち、第２のパティキュレートフ
ィルタ２２ｂの温度をＮＯｘ吸収温度範囲内において微
粒子連続酸化温度よりも高くするために、第２のパティ
キュレートフィルタ２２ｂの温度を昇温することが要求
されているか否かが判別される。ステップ４２におい
て、昇温処理IIが要求されていないと判別されたときに
は、ルーチンはステップ４４に進む。一方、ステップ４
２において、昇温処理IIが要求されていると判別された
ときには、ルーチンはステップ４３に進んで、昇温処理
IIが実行される。
【００８６】昇温処理IIは、以下で説明する点を除い
て、図７および図８に示したフローと同じフローにて実
行される。昇温処理IIでは、図７のステップ５０におい
て、切換制御IIが実行される。この切換制御IIでは、第
２のパティキュレートフィルタ２２ｂへの機関排気ガス
の流入が抑制されるように、切換バルブ７２の作動状態
が第２の作動状態に切り換えられる。また、昇温処理II
では、図７のステップ５６において、切換制御Ｉが実行
される。すなわち、第２のパティキュレートフィルタ２
２ｂに機関排気ガスが流入するように、切換バルブ７２
の作動状態が第１の作動状態に切り換えられる。
【００８７】さらに、昇温処理IIでは、図８のステップ
６０において、第２のパティキュレートフィルタ２２ｂ
の温度ＴｂがＮＯｘ吸収温度範囲の下限温度ＴＮＬより
も高く且つＮＯｘ吸収温度範囲の上限温度ＴＮＨよりも
低いか否かが判別される。また、昇温処理IIでは、図８
のステップ６２において、第２のパティキュレートフィ
ルタ２２ｂの温度Ｔｂが微粒子連続酸化温度ＴＰよりも
高いか否かが判別される。これ以外の処理は本実施例の
ＮＯｘ還元処理Ｉにおける処理と同じである。
【００８８】ところで、図６のステップ４４では、降温
処理Ｉが要求されているか否か、すなわち、第１のパテ
ィキュレートフィルタ２２ａの温度を微粒子連続酸化温
度よりも高く維持しつつＮＯｘ吸収温度範囲内に維持す
るために、第１のパティキュレートフィルタ２２ａの温
度を低下させることが要求されているか否かが判別され
る。ステップ４４において、降温処理Ｉが要求されてい
ないと判別されたときには、ルーチンはステップ４６に
進む。一方、ステップ４４において、降温処理Ｉが要求
されていると判別されたときには、ルーチンはステップ
４５に進んで、降温処理Ｉが実行される。この降温処理
Ｉでは、第１のパティキュレートフィルタ２２ａの温度
を微粒子連続酸化温度よりも高く維持しつつＮＯｘ吸収
温度範囲内に収まるように、第１のパティキュレートフ
ィルタ２２ａの温度を低下させるための処理が実行され
る。
【００８９】ステップ４６では、降温処理IIが要求され
ているか否か、すなわち、第２のパティキュレートフィ
ルタ２２ｂの温度を微粒子連続酸化温度よりも高く維持
しつつＮＯｘ吸収温度範囲内に維持するために、第２の
パティキュレートフィルタ２２ｂの温度を低下させるこ
とが要求されているか否かが判別される。ステップ４６
において、降温処理IIが要求されていないと判別された
ときには、ルーチンは終了する。一方、ステップ４６に
おいて、降温処理IIが要求されていると判別されたとき
には、ルーチン４７はステップに進んで、降温処理IIが
実行される。この降温処理IIでは、第２のパティキュレ
ートフィルタ２２ｂの温度を微粒子連続酸化温度よりも
高く維持しつつＮＯｘ吸収温度範囲内に収まるように、
第２のパティキュレートフィルタ２２ｂの温度を低下さ
せるための処理が実行される。
【００９０】なお上述したフィルタ温度制御の代わり
に、図２に示した構成において、以下のようなフィルタ
温度制御を実行するようにしてもよい。すなわち本実施
例のフィルタ温度制御では、フィルタ温度がＮＯｘ吸収
温度範囲の下限温度よりも低いか、或いは微粒子連続酸
化温度よりも低いときには、切換バルブ７２の作動状態
を中立作動状態に切り換えた上で、フィルタ温度がＮＯ
ｘ吸収温度範囲内において微粒子連続酸化温度よりも高
くなるように、燃焼式ヒータ７４からヒータ排気ガスを
両パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂに供給し、
両パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂを加熱す
る。
【００９１】これによれば、両パティキュレートフィル
タ２２ａ，２２ｂの温度がＮＯｘ吸収温度範囲内におい
て微粒子連続酸化温度よりも高く維持される。したがっ
て本実施例によれば、全体として、排気浄化装置７０の
微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化レベルが高いレ
ベルに維持される。
【００９２】なお本実施例のフィルタ温度制御におい
て、フィルタ温度がＮＯｘ吸収温度範囲の上限温度より
も高いときには、フィルタ温度がＮＯｘ吸収温度範囲内
において微粒子連続酸化温度よりも高くなるように、フ
ィルタ温度を制御する。
【００９３】ところで上述したように、ＮＯｘ触媒は、
その温度がＮＯｘ還元温度範囲内にあるときに、吸収し
ているＮＯｘを放出し、この放出されたＮＯｘをＨＣに
より還元することができる。したがって、ＮＯｘ還元効
率をより高くするためには、ＮＯｘ触媒に吸収されてい
るＮＯｘを還元するためにリッチ空燃比のヒータ排気ガ
スをパティキュレートフィルタに供給し始めたときに、
フィルタ温度が既にＮＯｘ還元温度範囲内にあることが
望まれる。
【００９４】もちろん、微粒子酸化除去効率をより高く
するためには、ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘを還
元するためにリッチ空燃比のヒータ排気ガスをパティキ
ュレートフィルタに供給し始めたときに、フィルタ温度
が既に微粒子連続酸化温度よりも高くなっていることが
望まれる。
【００９５】そこで、図２に示した構成において、以下
のようなＮＯｘ浄化処理を実行するようにしてもよい。
すなわち本実施例のＮＯｘ浄化処理では、ＮＯｘ触媒に
吸収されているＮＯｘを還元浄化すべきであると判定さ
れたときに、フィルタ温度がＮＯｘ還元温度範囲の下限
温度よりも低いか、或いは微粒子連続酸化温度よりも低
い場合には、ＮＯｘを還元すべき状態にあると判定され
たＮＯｘ触媒を備えた方のパティキュレートフィルタへ
の機関排気ガスの流入を抑制するように切換バルブ７２
の作動状態を切り換えた上で、燃焼式ヒータ７４からリ
ーン空燃比の排気ガスを当該パティキュレートフィルタ
に供給する。これによれば、ＮＯｘ触媒からＮＯｘが放
出せしめられることなく、当該パティキュレートフィル
タがヒータ排気ガスの熱により加熱される。
【００９６】そして本実施例のＮＯｘ浄化処理では、フ
ィルタ温度がＮＯｘ還元温度範囲内において微粒子連続
酸化温度よりも高くなったときに、燃焼式ヒータ７４か
らリッチ空燃比の排気ガスを当該パティキュレートフィ
ルタに供給する。
【００９７】これによれば、リッチ空燃比のヒータ排気
ガスがパティキュレートフィルタに供給されるときに
は、既にフィルタ温度がＮＯｘ還元温度範囲内において
微粒子連続酸化温度よりも高くなっている。したがって
本実施例によれば、全体として、排気浄化装置の微粒子
酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化レベルがより高められ
る。
【００９８】ところで、図２に示した構成において、以
下のようなＮＯｘ浄化処理を実行するようにしてもよ
い。すなわち本実施例のＮＯｘ浄化処理では、ＮＯｘ触
媒に吸収されているＮＯｘを還元浄化すべきであると判
定されたときに、フィルタ温度がＮＯｘ還元温度範囲の
下限温度よりも低いか、或いは微粒子連続酸化温度より
も低い場合には、ＮＯｘを還元すべき状態にあると判定
されたＮＯｘ触媒を備えた方のパティキュレートフィル
タへの機関排気ガスの流入を抑制するように切換バルブ
７２の作動状態を切り換えた上で、リッチ度合が比較的
小さいリッチ空燃比であって且つ酸素濃度が予め定めら
れた酸素濃度よりも高いヒータ排気ガスをパティキュレ
ートフィルタに供給する。
【００９９】すなわち、このときにパティキュレートフ
ィルタに供給されるヒータ排気ガスの空燃比のリッチ度
合が小さいので、ＮＯｘ触媒からＮＯｘがほとんど放出
されることはない。一方、このときにパティキュレート
フィルタに供給されるヒータ排気ガス中には比較的多く
の酸素とＨＣとが含まれており、これら酸素とＨＣとが
パティキュレートフィルタにて酸化反応し、熱が放出さ
れるので、パティキュレートフィルタの温度が素早く上
昇せしめられる。
【０１００】そして本実施例のＮＯｘ浄化処理では、フ
ィルタ温度がＮＯｘ還元温度範囲内にあって微粒子連続
酸化温度よりも高くなったときに、リッチ度合が比較的
大きいリッチ空燃比であって且つ酸素濃度が上記予め定
められた酸素濃度よりも低いヒータ排気ガスをパティキ
ュレートフィルタに供給する。
【０１０１】すなわち、このときにパティキュレートフ
ィルタに供給されるヒータ排気ガスの空燃比のリッチ度
合は全体としては大きいので、ＮＯｘ触媒からＮＯｘが
放出される。そして、このときにパティキュレートフィ
ルタに供給されるヒータ排気ガス中に含まれている酸素
とＨＣとは比較的少ないので、これら酸素とＨＣとがパ
ティキュレートフィルタにて酸化反応することにより多
量の熱が放出されることがなく、したがってＮＯｘ触媒
からＮＯｘが一気に放出されることが抑制される。
【０１０２】もちろん本実施例のＮＯｘ浄化処理では、
ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘを還元浄化すべきで
あると判定されたときに、フィルタ温度がＮＯｘ還元温
度範囲内において微粒子連続酸化温度よりも高い場合に
は、リッチ度合が比較的小さく且つ酸素濃度が上記予め
定められた酸素濃度よりも高いヒータ排気ガスをパティ
キュレートフィルタに供給せずに、即座に、リッチ度合
が比較的大きいリッチ空燃比であって且つ酸素濃度が上
記予め定められた酸素濃度よりも低いヒータ排気ガスを
パティキュレートフィルタに供給する。
【０１０３】これによれば、酸素濃度が比較的低いリッ
チ空燃比のヒータ排気ガスがパティキュレートフィルタ
に供給されたときには、既にフィルタ温度がＮＯｘ還元
温度範囲内にあって微粒子連続酸化温度よりも高くなっ
ている。したがって本実施例によれば、全体として、排
気浄化装置の微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化能
力が高いレベルに維持される。
【０１０４】なお、上記予め定められた酸素濃度はフィ
ルタ温度を所望の上昇率にて上昇させるために必要な酸
素濃度に設定される。
【０１０５】ところで、パティキュレートフィルタに担
持されたＮＯｘ触媒には、排気ガス中の硫黄成分（以
下、Ｓ成分と称す）も吸収される。このように、ＮＯｘ
触媒にＳ成分が吸収されるとＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能
力が低下してしまう。したがって、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ
吸収能力を高いレベルに維持し、結果としてＮＯｘ触媒
のＮＯｘ浄化能力を高いレベルに維持するためには、Ｎ
Ｏｘ触媒に吸収されているＳ成分をＮＯｘ触媒から放出
させることが望まれる。
【０１０６】Ｓ成分は、ＮＯｘ触媒の温度、すなわちフ
ィルタ温度が或る温度（例えば６００℃）以上となり且
つパティキュレートフィルタ内の雰囲気がリッチ雰囲気
になると、ＮＯｘ触媒から放出される。したがって、Ｓ
成分をＮＯｘ触媒から放出させるためには、フィルタ温
度をＳ成分がＮＯｘ触媒から放出される温度（以下、Ｓ
成分放出温度と称す）以上とし且つパティキュレートフ
ィルタ内の雰囲気をリッチ雰囲気とすればよい。
【０１０７】そこで、本実施例では、図２に示した構成
において、次のようにＳ成分をＮＯ ｘ触媒から放出させ
るためのＳ成分放出制御を実行する。すなわち、本実施
例のＳ成分放出制御では、Ｓ成分をＮＯｘ触媒から放出
させるべきであると判定されたときに、Ｓ成分を放出さ
せるべき状態にあると判定されたＮＯｘ触媒を備えた方
のパティキュレートフィルタへの機関排気ガスの流入を
抑制するように切換バルブ７２の作動状態を切り換え、
当該パティキュレートフィルタにリーン空燃比のヒータ
排気ガスを供給する。これによれば、パティキュレート
フィルタはリーン空燃比のヒータ排気ガスの熱により加
熱され、フィルタ温度が上昇せしめられる。
【０１０８】そして、本実施例のＳ成分放出制御では、
フィルタ温度がＳ成分放出温度に達したときに、当該パ
ティキュレートフィルタにリッチ空燃比のヒータ排気ガ
スを供給する。これによれば、リッチ空燃比のヒータ排
気ガス中のＨＣによりその内部がリッチ雰囲気とされて
Ｓ成分がＮＯｘ触媒から放出される。
【０１０９】したがって本実施例によれば、Ｓ成分がＮ
Ｏｘ触媒から放出されるので、結果としてＮＯｘ触媒の
ＮＯｘ浄化能力が高いレベルに維持される。なお、本実
施例において利用されているリーン空燃比のヒータ排気
ガスの代わりに、機関運転を制御することにより生成さ
れる高温でリーン空燃比の機関排気ガスを利用してもよ
い。
【０１１０】また、図２に示した構成において、次のよ
うなＳ成分放出制御を実行するようにしてもよい。すな
わち、本実施例のＳ成分放出制御では、Ｓ成分をＮＯｘ
触媒から放出させるべきであると判定されたときに、機
関運転を制御して高温の機関排気ガスが機関本体１から
排出されるようにし、且つ、Ｓ成分を放出させるべき状
態にあると判定されたＮＯｘ触媒を備えた方のパティキ
ュレートフィルタに機関排気ガスを流入させるように切
換バルブ７２の作動状態を切り換える。これによれば、
Ｓ成分を放出させるべき状態にあると判定されたＮＯｘ
触媒を備えた方のパティキュレートフィルタに高温の機
関排気ガスが流入するので、当該パティキュレートフィ
ルタは機関排気ガスの熱により加熱され、フィルタ温度
が上昇せしめられる。
【０１１１】そして、本実施例のＳ成分放出制御では、
フィルタ温度がＳ成分放出温度に達したときに、Ｓ成分
を放出させるべき状態にあるＮＯｘ触媒を備えた方のパ
ティキュレートフィルタへの機関排気ガスの流入を抑制
するように、切換バルブの作動状態を切り換えた上で、
燃焼式ヒータからリッチ空燃比の排気ガスを当該パティ
キュレートフィルタに供給する。これによれば、フィル
タ温度がＳ成分放出温度に達している状態において、パ
ティキュレートフィルタ内の雰囲気がリッチ雰囲気とさ
れるので、ＮＯｘ触媒からＳ成分が放出せしめられる。
【０１１２】なおこの実施例において、高温の機関排気
ガスを機関本体から排出させるために、内燃機関に後述
する低温燃焼を行わせるようにしてもよい。詳細は後述
するが、低温燃焼が行われているときに機関本体から排
出される排気ガスの温度は、通常の燃焼が行われている
ときに機関本体から排出される排気ガスの温度よりも高
い。したがってこれによれば、フィルタ温度をＳ成分放
出温度にまで上昇させることができる。
【０１１３】ところで、Ｓ成分をＮＯｘ触媒から放出さ
せているときに、例えば機関運転がアイドリング運転と
なると、単位時間当たりにパティキュレートフィルタに
流入する排気ガスの量が少なくなる。したがってこのと
きには、パティキュレートフィルタから流出する排気ガ
ス中のＳ成分濃度が高くなり、排気エミッションが悪化
する。したがってこうした理由による排気エミッション
の悪化を抑制するためには、機関運転がアイドリング運
転になったときに、パティキュレートフィルタから流出
する排気ガス中のＳ成分濃度を一定レベル以下に抑制す
ることが望まれる。
【０１１４】そこで、図２に示した構成において、Ｓ成
分放出処理中に、次のような空燃比制御を実行するよう
にしてもよい。すなわち、本実施例の空燃比制御では、
Ｓ成分放出処理に従ってフィルタ温度がＳ成分放出温度
に達した後に、機関回転数が検出され、機関運転がアイ
ドリング運転か否か、より一般的には、機関回転数が所
定値よりも小さいか否かが定期的に判定される。ここ
で、機関回転数が所定値よりも大きいと判定されたとき
には、リッチ空燃比のヒータ排気ガスがパティキュレー
トフィルタに供給される。この場合にはＮＯｘ触媒から
Ｓ成分が比較的多い量ずつ放出せしめられる。一方、機
関回転数が所定値よりも小さくなったと判定されるとリ
ーン空燃比のヒータ排気ガスがパティキュレートフィル
タに供給される。この場合にはＮＯｘ触媒からＳ成分は
ほとんど放出されない。
【０１１５】本実施例の空燃比制御によれば、リッチ空
燃比のヒータ排気ガスがパティキュレートフィルタに供
給されるときには、ＮＯｘ触媒から放出されるＳ成分の
量は比較的多いが、このときには機関回転数が所定値よ
りも大きく、したがってパティキュレートフィルタから
流出する排気ガスの量が多いので、結果としてパティキ
ュレートフィルタから流出する排気ガス中のＳ成分濃度
は低いレベルにある。
【０１１６】一方、本実施例の空燃比制御によれば、リ
ーン空燃比の排気ガスがパティキュレートフィルタに供
給されるときには、機関回転数が所定値よりも小さく、
したがってパティキュレートフィルタから流出する排気
ガスの量が少ないが、このときにはＮＯｘ触媒から放出
されるＳ成分はほぼ零であるので、結果としてパティキ
ュレートフィルタから流出する排気ガス中のＳ成分濃度
は低いレベルに維持される。
【０１１７】斯くして本実施例によれば、全体として、
パティキュレートフィルタから流出する排気ガス中のＳ
成分濃度が低いレベルに維持される。
【０１１８】また、リーン空燃比のヒータ排気ガスの温
度もリッチ空燃比のヒータ排気ガスの温度と同様に高い
ので、本実施例のように、リーン空燃比のヒータ排気ガ
スがパティキュレートフィルタに供給されたとしても、
フィルタ温度は低下せず、Ｓ放出温度以上に維持され
る。このため、パティキュレートフィルタに供給される
ヒータ排気ガスの空燃比がリーンからリッチに切り換え
られたときにも、フィルタ温度がＳ放出温度以上に維持
されているので、リッチ空燃比のヒータ排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタに導入されるや否やＳ成分がＮＯ
ｘ触媒から放出される。このため、燃焼式ヒータ７４に
て消費される燃料量が少なくても短時間でＮＯｘ触媒か
らＳ成分が放出される。
【０１１９】なお本実施例において、機関回転数が所定
値よりも小さい期間が一定期間以上に亘って継続したと
きにはパティキュレートフィルタへのヒータ排気ガスの
供給を中止してもよい。これによれば、燃焼式ヒータ７
４の燃費の悪化が抑制される。
【０１２０】なお本実施例において、機関回転数が所定
値よりも小さい間、リーン空燃比のヒータ排気ガスをパ
ティキュレートフィルタに供給する代わりに、リッチ空
燃比のヒータ排気ガスとリーン空燃比のヒータ排気ガス
とを交互にパティキュレートフィルタに供給するように
してもよい。これによれば、機関回転数が所定値よりも
小さく、したがってパティキュレートフィルタから流出
する排気ガスの量が少ないが、ＮＯｘ触媒から放出され
るＳ成分は比較的少ないので、結果としてパティキュレ
ートフィルタから流出する排気ガス中のＳ成分濃度は低
レベルに維持される。
【０１２１】もちろん、Ｓ成分放出温度は比較的高温で
あるので、Ｓ成分をＮＯｘ触媒から放出されるためにフ
ィルタ温度をＳ成分放出温度にまで上昇させたときに
は、パティキュレートフィルタに堆積している微粒子が
急速に酸化除去される。したがって、Ｓ成分放出処理を
実行することによっても、排気浄化装置の微粒子酸化除
去能力が向上せしめられる。
【０１２２】本実施例の空燃比制御を含むＳ成分放出処
理を実行するためのフローの一例を図９に示した。図９
では、始めにステップ７０において、第１のＮＯｘ触媒
からＳ成分を放出するためのＳ成分放出処理Ｉが要求さ
れているか否かが判別される。ステップ７０において、
Ｓ成分放出処理Ｉが要求されていると判別されたときに
は、ルーチンはステップ７１に進んで、図１０に示した
フローに従って、Ｓ成分放出処理Ｉが実行される。一
方、ステップ７０において、Ｓ成分放出処理Ｉが要求さ
れていないと判別されたときには、ルーチンはステップ
７２に進む。
【０１２３】ステップ７２では、第２のＮＯｘ触媒から
Ｓ成分を放出するためのＳ成分放出処理IIが要求されて
いるか否かが判別される。ステップ７２において、Ｓ成
分放出処理IIが要求されていると判別されたときには、
ルーチンはステップ７３に進んでＳ成分放出処理IIが実
行される。一方、ステップ７２において、Ｓ成分放出処
理IIが要求されていないと判別されたときには、ルーチ
ンが終了する。
【０１２４】図１０では、始めにステップ８０におい
て、切換制御Ｉが実行される。この切換制御Ｉでは、第
１のパティキュレートフィルタ２２ａへの機関排気ガス
の流入が抑制されるように、切換バルブ７２の作動状態
が第１の作動状態に切り換えられる。次いでステップ８
１において、逆流防止弁７６が開弁され、次いでステッ
プ８２において、燃焼式ヒータ７４が作動される。
【０１２５】次いでステップ８３において、第１のパテ
ィキュレートフィルタ２２ａの温度ＴａがＳ成分放出温
度Ｔｓよりも高いか否かが判別される。ステップ８３に
おいて、Ｔａ≦Ｔｓと判別されたときには、ルーチンは
ステップ８３に戻る。したがって、ステップにおいてＴ
ａ＞Ｔｓであると判別されるまで、ステップ８３が繰り
返される。ステップ８３において、Ｔａ＞Ｔｓであると
判別されたときには、ルーチンはステップ８４に進ん
で、図１１に示したフローに従って、空燃比制御が実行
される。
【０１２６】図１１では、始めにステップ９０におい
て、機関回転数Ｎが所定値Ｎｓよりも大きいか否かが判
別される。ステップ９０において、Ｎ＞Ｎｓであると判
別されたときには、ルーチンはステップ９１に進んで空
燃比制御Ｉが実行される。この空燃比制御Ｉでは、燃焼
式ヒータ７４から供給されるヒータ排気ガスの空燃比が
リッチとされ、ルーチンは図１０のステップ８５に進
む。一方、ステップ９０において、Ｎ≦Ｎｓであると判
別されたときには、ルーチンはステップ９２に進んで、
空燃比制御IIが実行される。この空燃比制御IIでは、ヒ
ータ排気ガスの空燃比がリーンとされ、ルーチンは図１
０のステップ８５に進む。
【０１２７】図１０のステップ８５では、Ｓ成分の放出
が完了したか否かが判別される。ステップ８５におい
て、Ｓ成分の放出が完了していないと判別されたときに
は、ルーチンはステップ８４に戻る。したがって、ステ
ップ８４においてＳ成分の放出が完了したと判別される
までは、ステップ８４，８５が繰り返される。ステップ
８５において、Ｓ成分の放出が完了したと判別されたと
きには、ルーチンはステップ８６に進んで、燃焼式ヒー
タ７４の作動が停止され、次いでステップ８７におい
て、逆流防止弁７６が閉弁され、ルーチンが終了する。
【０１２８】本実施例のＳ成分放出処理IIは、以下で説
明する点を除いて、図１０に示したフローに従って実行
される。本実施例のＳ成分放出処理IIでは、図１０のス
テップ８０では、切換制御IIが実行される。この切換制
御IIでは、第２のパティキュレートフィルタ２２ｂへの
機関排気ガスの流入が抑制されるように、切換バルブ７
２の作動状態が第２の作動状態に切り換えられる。これ
以外の処理は本実施例のＳ成分放出処理Ｉにおける処理
と同じである。
【０１２９】ところで、Ｓ成分をＮＯｘ触媒から放出さ
せるためにフィルタ温度をＳ成分放出温度以上に維持し
且つパティキュレートフィルタ内をリッチ雰囲気に保ち
続けると、フィルタ温度レベルやリッチ雰囲気レベルに
よっては、Ｓ成分が二酸化硫黄（ＳＯ2）としてではな
く、硫化水素（Ｈ2Ｓ）となってパティキュレートフィ
ルタから流出することがある。
【０１３０】硫化水素はＮＯｘ触媒に吸着しやすく、い
ったん吸着すると脱離しづらいという性質を有する。硫
化水素がＮＯｘ触媒に吸着すると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ
吸収能力が低下し、結果としてＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化
能力も低下する。したがって、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化
能力を高いレベルに維持するためには、Ｓ成分を硫化水
素の形ではなく、二酸化硫黄の形でＮＯｘ触媒から放出
されることが望まれる。
【０１３１】そこで、図２に示した構成において、次の
ようなＳ成分放出処理を実行するようにしてもよい。す
なわち、本実施例のＳ成分放出制御では、Ｓ成分を放出
すべきであるときには、Ｓ成分を放出すべき状態にある
ＮＯｘ触媒を備えた方のパティキュレートフィルタへの
機関排気ガスの流入を抑制するように、切換バルブ７２
の作動状態を切り換えた上で、燃焼式ヒータ７４からリ
ーン空燃比の排気ガスを当該パティキュレートフィルタ
に供給する。これによれば、ヒータ排気ガスによりパテ
ィキュレートフィルタが加熱され、フィルタ温度が上昇
せしめられる。
【０１３２】そして、本実施例のＳ成分放出制御では、
フィルタ温度がＳ成分放出温度に達すると、リッチ空燃
比のヒータ排気ガスとリーン空燃比のヒータ排気ガスと
を交互にパティキュレートフィルタに供給する。このよ
うに、リッチ空燃比のヒータ排気ガスとリーン空燃比の
ヒータ排気ガスとが交互にパティキュレートフィルタに
供給されると、フィルタ温度が上昇しても一定温度以下
に維持され且つパティキュレートフィルタ内の雰囲気の
リッチ度合も一定度合以下に維持される。したがって本
実施例によれば、Ｓ成分が確実に二酸化硫黄の形でＮＯ
ｘ触媒から放出され、結果としてＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄
化能力が高いレベルに維持される。
【０１３３】なお本実施例において、リッチ空燃比のヒ
ータ排気ガスとリーン空燃比のヒータ排気ガスとを交互
にパティキュレートフィルタに供給する代わりに、リッ
チ空燃比のヒータ排気ガスを供給すると共に、切換バル
ブ７２の開度を制御してリーン空燃比の機関排気ガスを
断続的にパティキュレートフィルタに供給するようにし
てもよい。これによっても、フィルタ温度が上昇しても
一定温度以下に維持され且つパティキュレートフィルタ
内の雰囲気のリッチ度合も一定度合以下に維持されるの
で、Ｓ成分が確実に二酸化硫黄の形でＮＯｘ触媒から放
出され、結果としてＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力が高い
レベルに維持される。
【０１３４】ところで、ＮＯｘ還元処理中にあるパティ
キュレートフィルタへの機関排気ガスの流入は切換バル
ブ７２により抑制されている。ここで、パティキュレー
トフィルタに供給されるヒータ排気ガス量は排気浄化装
置７０に到来する機関排気ガス量よりも少ないので、Ｎ
Ｏｘ還元処理中にあるパティキュレートフィルタ内の圧
力は当該パティキュレートフィルタ下流の機関排気通路
内の圧力よりも低くなる。この場合、当該パティキュレ
ートフィルタには他方のパティキュレートフィルタから
流出した機関排気ガスがその下流側から流入する。
【０１３５】この場合に当該パティキュレートフィルタ
内の雰囲気を所望の程度のリッチ雰囲気とするために
は、機関排気ガスが当該パティキュレートフィルタに全
く流入しない場合に比べて、ヒータ排気ガスのリッチ度
合を大きくしなければならず、この場合、燃焼式ヒータ
７４の燃費が悪化する。したがって、こうした理由によ
る燃焼式ヒータ７４の燃費の悪化を抑制するためには、
ＮＯｘ還元処理中にあるパティキュレートフィルタにそ
の下流から機関排気ガスが流入することを抑制すること
が望まれる。
【０１３６】そこで図１２に示した構成を採用し、上述
したＮＯｘ還元処理を実行するようにしてもよい。図１
２に示した構成では、下流側排気枝通路９２ａ，９２ｂ
は集合せしめられずに、そのまま大気に解放されてい
る。これによれば、一方の下流側排気枝通路から排出さ
れる排気ガスが他方の下流側排気枝通路内に流入するこ
とが抑制され、ＮＯｘ還元処理中にあるパティキュレー
トフィルタにその下流から機関排気ガスが流入すること
が抑制される。したがって本実施例によれば、燃焼式ヒ
ータ７４の燃費の悪化が抑制される。
【０１３７】なお、図１３に示した構成によっても、図
１２に示した構成から得られる効果と同様な効果が得ら
れる。図１３に示した構成では、パティキュレートフィ
ルタ下流側において直ぐに下流側排気枝通路９２ａ，９
２ｂは集合せしめられずに、比較的長い距離に亘って延
在し、その後、集合せしめられている。ここで、パティ
キュレートフィルタから下流側排気枝通路９２ａ，９２
ｂが集合せしめられる領域（以下、排気通路集合領域と
称す）までの距離は、一方のパティキュレートフィルタ
への機関排気ガスの流入が抑制されているときに、他方
のパティキュレートフィルタから流出した機関排気ガス
が排気通路集合領域を介して当該一方のパティキュレー
トフィルタにその下流から流入することが抑制される距
離に設定される。
【０１３８】また、ＮＯｘ還元処理中にあるパティキュ
レートフィルタにその下流から機関排気ガスが流入する
ことを抑制するための別の構成として、図１４に示した
構成を採用してもよい。図１４に示した構成では、各下
流側排気枝通路９２ａ，９２ｂ内にそれぞれ排気バルブ
７８ａ，７８ｂが配置されており、これら排気バルブ７
８ａ，７８ｂはそれぞれステップモータ７９ａ，７９ｂ
に接続されている。これらステップモータ７９ａ，７９
ｂはそれぞれ対応する駆動回路３８を介して出力ポート
３６に接続される。
【０１３９】本実施例では、ＮＯｘ還元処理中において
機関排気ガスの流入が抑制されている方のパティキュレ
ートフィルタに接続された下流側排気枝通路９２ａ，９
２ｂ内に配置された排気バルブ７８ａ，７８ｂをステッ
プモータ７９ａ，７９ｂにより閉弁する。これによれ
ば、ＮＯｘ還元処理中にあるパティキュレートフィルタ
へのその下流からの機関排気ガスの流入が排気バルブ７
８ａ，７８ｂにより抑制される。
【０１４０】また、ＮＯｘ還元処理中にあるパティキュ
レートフィルタに接続された下流側排気枝通路９２ａ，
９２ｂが排気バルブ７８ａ，７８ｂにより閉塞されるの
で、ＮＯｘ還元処理中にあるパティキュレートフィルタ
内の圧力が上昇する。これによっても、ＮＯｘ還元処理
中にあるパティキュレートフィルタへのその下流からの
機関排気ガスの流入が抑制される。
【０１４１】したがって本実施例によれば、燃焼式ヒー
タ７４の燃費の悪化が抑制される。
【０１４２】もちろん以上説明した構成により、パティ
キュレートフィルタにその下流から機関排気ガスが流入
することを抑制することは、Ｓ成分除去処理を実行する
ときに、燃焼式ヒータ７４の燃費の悪化を抑制するため
にも有効である。
【０１４３】ところで本実施例では、ＮＯｘ還元処理中
およびＳ成分放出処理中において、ヒータ排気ガスが供
給される方のパティキュレートフィルタはその上流側を
切換バルブ７２により閉鎖され、その下流側を排気バル
ブ７８ａまたは７８ｂにより閉鎖される。したがって、
単位時間当たりに当該パティキュレートフィルタに供給
されるヒータ排気ガスの量によっては、当該パティキュ
レートフィルタ内の圧力が高くなって、燃焼式ヒータ７
４からヒータ排気ガスを当該パティキュレートフィルタ
に供給しづらくなることがある。
【０１４４】したがって、燃焼式ヒータ７４から所望通
りにヒータ排気ガスをパティキュレートフィルタに供給
するためには、燃焼式ヒータ７４から当該パティキュレ
ートフィルタにヒータ排気ガスを供給しづらくならない
程度に、当該パティキュレートフィルタ内の圧力を抑制
することが望まれる。
【０１４５】そこで図１４に示した構成を採用し、以下
のような排気バルブ開度制御を実行してもよい。すなわ
ち、図１４に示した構成では、各パティキュレートフィ
ルタ２２ａ，２２ｂ内の圧力を検出するための圧力セン
サ８８ａ，８８ｂが各パティキュレートフィルタ２２
ａ，２２ｂ下流側の排気枝通路９２ａ，９２ｂに配置さ
れている。そして本実施例の排気バルブ開度制御では、
ＮＯｘ還元処理中およびＳ成分放出処理中において、ヒ
ータ排気ガスが供給されている方のパティキュレートフ
ィルタ内の圧力が圧力センサにより検出され、この検出
された圧力が所定圧力よりも高くなったときには、当該
パティキュレートフィルタ下流に配置されている排気バ
ルブの開度が大きくされ、逆に、検出圧力が所定圧力よ
りも低くなったときには、当該排気バルブの開度が小さ
くされる。ここで、所定圧力はヒータ排気ガスが所望通
りにパティキュレートフィルタに供給される圧力の上限
値に設定される。
【０１４６】これによれば、パティキュレートフィルタ
内の圧力はヒータ排気ガスが所望通りにパティキュレー
トフィルタに供給される圧力に維持される。
【０１４７】本実施例の排気バルブ開度制御を実行する
ためのフローの一例を図１５に示した。図１５では、始
めにステップ１００において、ヒータ排気ガスが供給さ
れている方のパティキュレートフィルタ下流に配置され
ている圧力センサから検出される圧力Ｐが、所定圧力Ｐ
ｍａｘよりも高いか否かが判別される。ここで所定圧力
Ｐｍａｘはヒータ排気ガスが所望通りにパティキュレー
トフィルタに供給される圧力の上限値に設定されてい
る。
【０１４８】ステップ１００において、Ｐ＞Ｐｍａｘで
あると判別されたときには、ルーチンはステップ１０１
に進んで、ヒータ排気ガスが供給されている方のパティ
キュレートフィルタ下流に配置されている排気バルブの
開度が増大せしめられ、ルーチンが終了する。一方、ス
テップ１００において、Ｐ＜Ｐｍａｘであると判別され
たときには、ルーチンはステップ１０２に進んで、当該
排気バルブの開度が減少せしめられ、ルーチンが終了す
る。
【０１４９】また、ＮＯｘ還元処理中またはＳ成分放出
処理中のパティキュレートフィルタにその下流から機関
排気ガスが流入することを抑制するために、図１４に示
した構成を採用し、次のような排気バルブ開度制御を実
行してもよい。すなわち、本実施例の排気バルブ開度制
御では、ＮＯｘ還元処理中またはＳ成分放出処理中にお
いて、圧力センサにより各パティキュレートフィルタ内
の圧力を検出し、これら検出圧力に基づいて、ヒータ排
気ガスが供給されている方のパティキュレートフィルタ
内の圧力が他方のパティキュレートフィルタ内の圧力よ
りも高くなるように、或いは少なくとも両パティキュレ
ートフィルタ内の圧力が等しくなるように、ヒータ排気
ガスが供給されている方のパティキュレートフィルタ下
流に配置されている排気バルブの開度を制御する。
【０１５０】これによれば、ＮＯｘ還元処理中またはＳ
成分放出中のパティキュレートフィルタにその下流から
機関排気ガスが流入することが抑制される。
【０１５１】なお、パティキュレートフィルタ内の圧力
に応じて排気バルブの開度を制御する代わりに、パティ
キュレートフィルタ内の圧力が予め定められた値よりも
高いと判定されたときには、燃焼式ヒータ７４からパテ
ィキュレートフィルタに単位時間当たりに導入される排
気ガス量を少なくし、パティキュレートフィルタ内の圧
力が予め定められた値よりも低いと判定されたときに
は、燃焼式ヒータ７４からパティキュレートフィルタに
単位時間当たりに導入される排気ガス量を多くすること
によっても、パティキュレートフィルタ内の圧力が予め
定められた値近傍に維持される。
【０１５２】ところで、図２に示した構成の代わりに、
図１６に示した構成を採用してもよい。図１６に示した
構成では、上流側排気枝通路７１ａ，７１ｂ内にそれぞ
れ切換バルブ７２ａ，７２ｂが配置され、これら切換バ
ルブ７２ａ，７２ｂは対応するステップモータ７３ａ，
７３ｂに接続されている。また、排気供給管７５は第１
の排気供給枝管７５ａと第２の排気供給枝管７５ｂに分
岐し、これら排気供給枝管７５ａ，７５ｂはそれぞれ上
流側排気枝通路７１ａ，７１ｂに接続される。
【０１５３】本実施例では、パティキュレートフィルタ
２２ａ，２２ｂにヒータ排気ガスを供給していないとき
には、両切換バルブ７２ａ，７２ｂが全開とされ、機関
排気ガスが両パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ
に流入せしめられる。
【０１５４】一方、第１のパティキュレートフィルタ２
２ａにヒータ排気ガスを供給するときには、逆流防止弁
７６を開弁して排気供給管７５を開放し、第２の切換バ
ルブ７２ｂを全開としたままで、第１の切換バルブ７２
ａを全閉とし、燃焼式ヒータ７４を作動させる。
【０１５５】これによれば、第１のパティキュレートフ
ィルタ２２ａへの機関排気ガスの流入が抑制され、ほと
んど全ての機関排気ガスは第２のパティキュレートフィ
ルタ２２ｂに流入せしめられる。したがって、第１の上
流側排気枝通路７１ａ内の圧力は排気供給管７５内の圧
力よりも低く、一方、第２の上流側排気枝通路７１ｂ内
の圧力は排気供給管７５内の圧力よりも高い。このた
め、ヒータ排気ガスは第２の上流側排気枝通路７１ｂ内
にはほとんど流入せず、ほとんど全てのヒータ排気ガス
は第１の上流側排気枝通路７１ａ内に流入する。斯くし
て第１のパティキュレートフィルタ２２ａにヒータ排気
ガスが供給される。
【０１５６】一方、第２のパティキュレートフィルタ２
２ｂにヒータ排気ガスを供給するときには、逆流防止弁
７６を開弁して排気供給管７５を開放し、第１の切換バ
ルブ７２ａを全開としたままで、第２の切換バルブ７２
ｂを全閉し、燃焼式ヒータ７４を作動させる。これによ
れば、第２のパティキュレートフィルタ２２ｂにヒータ
排気ガスが供給される。
【０１５７】なお本実施例によれば、両パティキュレー
トフィルタ２２ａ，２２ｂに同時にヒータ排気ガスを供
給することができる。しかしながら両パティキュレート
フィルタ２２ａ，２２ｂに同時にヒータ排気ガスを供給
するために、両切換バルブ７２ａ，７２ｂを閉弁する
と、機関排気ガスがいずれのパティキュレートフィルタ
に流入することができず、背圧が極めて高くなり、内燃
機関の出力が低下してしまう。したがって本実施例にお
いては、両パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂに
同時にヒータ排気ガスを供給しないようにするか、或い
は切換バルブ７２ａ，７２ｂを閉弁せずに両パティキュ
レートフィルタ２２ａ，２２ｂにヒータ排気ガスを供給
するようにする。
【０１５８】図１６に示した構成を採用した実施例にお
けるＮＯｘ還元処理を実行するためのフローの一例を図
１７に示した。本実施例では、図３のフローに従ってＮ
Ｏｘ浄化処理が実行され、図３のフローにおけるステッ
プ１１のＮＯｘ還元処理Ｉが図１７のフローに従って実
行される。
【０１５９】図１７では、始めにステップ１２０におい
て、第１の切換バルブ７２ａが閉弁され、次いでステッ
プ１２１において、逆流防止弁７６が開弁され、次いで
ステップ１２２において、燃焼式ヒータ７４が作動され
る。ここでは燃焼式ヒータ７４からリッチ空燃比の排気
ガスが第１のパティキュレートフィルタ２２ａに供給さ
れ、第１のＮＯｘ触媒２２ａに吸収されているＮＯｘが
還元浄化される。
【０１６０】次いでステップ１２３では、第１のＮＯｘ
触媒２２ａに吸収されているＮＯｘの還元浄化が完了し
たか否かが判別される。ステップ１２３において、ＮＯ
ｘ還元浄化が完了していないと判別されたときには、ル
ーチンはステップ１２３に戻る。したがって、ステップ
１２３においてＮＯｘ還元浄化が完了したと判別される
までは、ステップ１２３が繰り返される。
【０１６１】ステップ１２３において、ＮＯｘ還元浄化
が完了したと判別されたときには、ルーチンはステップ
１２４に進んで、燃焼式ヒータ７４の作動が停止され、
次いでステップ１２５において、逆流防止弁７６が閉弁
され、次いでステップ１２６において、第１の切換バル
ブ７２ａが開弁され、ルーチンが終了する。
【０１６２】なお、本実施例では、図３のフローにおけ
るステップ１３のＮＯｘ還元処理IIは、以下で説明する
点を除いて、図１７のフローに従って実行される。すな
わち、ＮＯｘ還元処理IIでは、図１７のステップ１２０
において、第２切換バルブ７１ｂが閉弁され、図１７の
ステップ１２６において、第２切換バルブ７２ｂが開弁
される。これ以外の処理は本実施例のＮＯｘ還元処理Ｉ
における処理と同じである。
【０１６３】ところで、図１６に示した構成を採用した
実施例において、燃焼式ヒータ７４が作動されていると
きには、逆流防止弁７６は開弁されている。したがって
図１６に示した構成では、燃焼式ヒータ７４の作動中に
おいて、排気供給管７５は第１の排気供給枝管７５ａと
第２の排気供給枝管７５ｂとを介して両上流側排気枝通
路７１ａ，７１ｂに開放せしめられている。ここで、燃
焼式ヒータ７４の作動中においては、上流側排気枝通路
７１ａ，７１ｂのいずれか一方には機関排気ガスが流入
しているので、当該上流側排気枝通路内の圧力が高くな
って、当該上流側排気枝通路を介して燃焼式ヒータ７４
に機関排気ガスが逆流する可能性がある。
【０１６４】この場合、排気供給管７５，７５ａ，７５
ｂ内に微粒子やＨＣなどが堆積し、その後の燃焼式ヒー
タ７４の作動が不良となる可能性がある。したがって、
燃焼式ヒータ７４の作動を常に安定させるためには、燃
焼式ヒータ７４の作動中においても、燃焼式ヒータ７４
への機関排気ガスの逆流を抑制することが望まれる。
【０１６５】そこで図１６に示した構成では、切換バル
ブ７２下流側の各上流側排気枝通路７１ａ，７１ｂにそ
れぞれ圧力センサ９１ａ，９１ｂが配置され、本実施例
では、燃焼式ヒータ７４の作動中において、これら圧力
センサ９１ａ，９１ｂにより検出される圧力が所定圧力
よりも大きくなったときには、逆流防止弁７６を閉弁
し、燃焼式ヒータ７４の作動をいったん停止する。これ
によれば、燃焼式ヒータ７４への機関排気ガスの逆流が
抑制されるので、燃焼式ヒータ７４は常に安定して作動
する。なお、所定圧力は機関排気ガスが燃焼式ヒータ７
４に逆流し始める圧力に設定される。
【０１６６】本実施例に従って燃焼式ヒータ７４の作動
中に逆流防止弁７６の開閉弁作動を制御するためのフロ
ーの一例を図１８に示した。図１８では、始めにステッ
プ１４０において、第１の上流側排気枝通路７１ａに配
置された圧力センサ９１ａにより検出される圧力Ｐａが
所定圧力Ｐｍａｘよりも低いか否かが判別される。ステ
ップ１４０において、Ｐａ＜Ｐｍａｘであると判別され
たときには、ルーチンはステップ１４１に進む。一方、
ステップ１４０において、Ｐａ≧Ｐｍａｘであると判別
されたときには、ルーチンはステップ１４４に進んで、
逆流防止弁７６が閉弁され、次いでステップ１４５にお
いて、燃焼式ヒータ７４の作動が停止され、ルーチンが
終了する。
【０１６７】ステップ１４１では、第２の上流側排気枝
通路７１ｂに配置された圧力センサ９１ｂにより検出さ
れる圧力Ｐｂが所定圧力Ｐｍａｘよりも低いか否かが判
別される。ステップ１４１において、Ｐｂ＜Ｐｍａｘで
あると判別されたときには、ルーチンはステップ１４２
に進んで、逆流防止弁７６が開弁され、次いでステップ
１４３において、燃焼式ヒータ７４が作動され、ルーチ
ンが終了する。一方、ステップ１４１において、Ｐｂ≧
Ｐｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステ
ップ１４４に進んで、逆流防止弁７６が閉弁され、次い
でステップ１４５において、燃焼式ヒータ７４の作動が
停止され、ルーチンが終了する。
【０１６８】また、図１６に示した構成に代えて、図１
９に示した構成を採用し、次のような逆流防止制御を実
行してもよい。すなわち、図１９では、逆流防止弁７６
は三方弁であり、この逆流防止弁７６がパティキュレー
トフィルタ下流の機関排気通路９２から延びる排気リリ
ーフ通路８６に接続される。本実施例の逆流防止制御で
は、圧力センサ９１ａ，９１ｂにより検出される圧力が
所定圧力よりも高くなったときには、燃焼式ヒータ７４
から排出される排気ガス（ヒータ排気ガス）が排気リリ
ーフ通路８６を介して機関排気通路９２に排出されるよ
うに、逆流防止弁７６の作動状態が切り換えられ、２つ
の圧力センサ９１ａ，９１ｂにより検出される圧力が共
に所定圧力よりも低くなったときには、ヒータ排気ガス
が上流側排気枝通路７１ａ，７１ｂに排出されるよう
に、逆流防止弁７６の作動状態が切り換えられる。
【０１６９】ところで、燃焼式ヒータ７４は機関本体１
に供給される燃料と同じ燃料を燃焼させることにより排
気ガスを生成する。したがって燃焼式ヒータ７４におい
ても、少なからず微粒子やＮＯｘが発生する。もちろ
ん、燃焼式ヒータ７４から排出されるヒータ排気ガスは
大気に放出される前にパティキュレートフィルタを通る
ので、排気ガス中の微粒子やＮＯｘはパティキュレート
フィルタにより処理される。しかしながら、排気浄化装
置７０の微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化レベル
を高いレベルに維持するためには、燃焼式ヒータ７４に
おける微粒子やＮＯｘの発生量を抑制することが望まれ
る。
【０１７０】そこで、図２に示した構成の代わりに、図
２０に示した構成を採用し、次のような微粒子・ＮＯｘ
発生抑制制御を実行するようにしてもよい。すなわち、
図２０に示した構成では、パティキュレートフィルタ２
２ａ，２２ｂ上流側の機関排気通路７１と燃焼式ヒータ
７４とが排気導入管８０を介して接続され、この排気導
入管８０内には燃焼式ヒータ７４に導入される機関排気
ガスの量を制御するための導入量制御弁８１が配置され
る。本実施例の微粒子・ＮＯｘ発生抑制制御では、燃焼
式ヒータ７４の作動中に、導入量制御弁８１の作動が制
御され、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ上流
側の機関排気通路７１から燃焼式ヒータ７４に所定量の
機関排気ガスが導入される。
【０１７１】本実施例の微粒子・ＮＯｘ発生抑制制御に
おいて、燃焼式ヒータ７４に導入される機関排気ガスの
量は、燃焼式ヒータ７４において後述するいわゆる低温
燃焼が行われる量に設定される。燃焼式ヒータ７４にお
いて低温燃焼が行われるようにすれば、燃焼式ヒータ７
４における微粒子およびＮＯｘの発生量が極めて少なく
なる。
【０１７２】また、図２０に示した構成の代わりに、図
２１に示した構成を採用し、次のような微粒子・ＮＯｘ
発生抑制制御を実行するようにしてもよい。すなわち、
図２１に示した構成では、排気導入管８０を介してパテ
ィキュレートフィルタ下流側の機関排気通路９２と空気
供給管８９とが接続され、この排気導入管８０内には燃
焼式ヒータ７４に導入される機関排気ガスの量を制御す
るための導入量制御弁８１が配置されている。そして、
本実施例の微粒子・ＮＯｘ発生抑制制御では、燃焼式ヒ
ータ７４の作動中に、導入量制御弁８１の作動が制御さ
れ、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ下流側の
機関排気通路９２から燃焼式ヒータ７４に所定量の機関
排気ガスが導入される。本実施例においても、燃焼式ヒ
ータ７４に導入される機関排気ガスの量は、燃焼式ヒー
タ７４において後述する低温燃焼が行われる量に設定さ
れる。
【０１７３】これによれば、パティキュレートフィルタ
により微粒子やＨＣが処理されている排気ガスが燃焼式
ヒータ７４に導入される。したがって、燃焼式ヒータ７
４に導入される排気ガス中の微粒子やＨＣの濃度は極め
て低い。このため、図２０に示した実施例から得られる
効果の他に、本実施例によれば、微粒子やＨＣが排気導
入管８０内に付着することにより排気導入管が閉塞され
てしまうことが抑制される。
【０１７４】ところで、ＮＯｘ還元処理またはＳ成分放
出処理の実行中においては、パティキュレートフィルタ
に供給されるヒータ排気ガスの空燃比はリッチである。
したがって、パティキュレートフィルタから流出する排
気ガス中には少ないながらもＨＣが含まれている。ここ
で、図２１に示した構成を採用した実施例では、燃焼式
ヒータ７４の作動中において、パティキュレートフィル
タから流出する排気ガスが燃焼式ヒータ７４に導入され
る。したがってこのとき、燃焼式ヒータ７４に導入され
る排気ガス中のＨＣが排気導入管８０や導入量制御弁８
１に堆積し、所定の量の排気ガスを燃焼式ヒータ７４に
導入することができなくなることが考えられる。
【０１７５】したがって燃焼式ヒータ７４の作動中にお
いて、所定量の排気ガスを燃焼式ヒータ７４に導入する
ためには、燃焼式ヒータ７４に導入する排気ガス中にＨ
Ｃが含まれていないことが望まれる。
【０１７６】そこで、図２１に示した構成の代わりに、
図２２に示した構成を採用し、次のような微粒子・ＮＯ
ｘ発生抑制制御を実行するようにしてもよい。すなわ
ち、図２２に示した構成では、下流側排気枝通路９２
ａ，９２ｂは集合せしめられずに、そのまま大気に開放
せしめられ、第１の下流側排気枝通路９２ａには第１の
排気導入枝管８０ａが接続され、第２の下流側排気枝通
路９２ｂには第２の排気導入枝管８０ｂが接続され、こ
れら排気導入枝管８０ａ，８０ｂは共通の排気導入管８
０に接続されている。排気導入管８０は空気供給管８９
に接続される。また、排気導入管８０内には導入量制御
弁８１が配置され、第１の排気導入枝管８０ａにはその
流路を開放したり遮断したりするための第１の導入制御
弁９０ａが配置され、第２の排気導入枝管８０ｂにはそ
の流路を開放したり遮断したりするための第２の導入制
御弁９０ｂが配置される。
【０１７７】そして、本実施例の微粒子・ＮＯｘ発生抑
制制御では、切換バルブ７２により機関排気ガスの流入
を抑制されていない方の下流側排気枝通路に接続された
排気導入枝管を介してのみ排気ガスが燃焼式ヒータ７４
に導入される。すなわち、燃焼式ヒータ７４の作動中に
おいて、機関排気ガスの流入が抑制されている方の下流
側排気枝通路に接続されている排気導入枝管内に配置さ
れた導入制御弁は閉弁されたままとされて、当該排気導
入枝管の流路が遮断されたままとされ、一方、機関排気
ガスの流入が抑制されていない方の下流側排気通路に接
続されている排気導入枝管内に配置された導入制御弁は
開弁されて、当該排気導入枝管の流路が開放され、導入
制御弁８１を制御することにより燃焼式ヒータ７４に導
入される排気ガスの量が制御されつつ排気ガスが燃焼式
ヒータ７４に導入される。
【０１７８】これによれば、燃焼式ヒータ７４からリッ
チ空燃比の排気ガスがパティキュレートフィルタに導入
されている場合において、燃焼式ヒータ７４に導入され
る排気ガス中のＨＣの量は、排気通路集合領域下流の機
関排気通路から燃焼式ヒータ７４に排気ガスを導入する
場合に比べて少なく、したがって、排気導入管８０や導
入量制御弁８１にＨＣが堆積することが抑制される。し
たがって本実施例によれば、燃焼式ヒータ７４に所定量
の排気ガスが導入される。
【０１７９】図２２に示した構成を採用した実施例にお
いてＮＯｘ還元処理Ｉを実行するためのフローの一例を
図２３に示した。本実施例のＮＯｘ浄化処理は図３のフ
ローに従って実行され、図３のステップ１１のＮＯｘ還
元処理Ｉは図２３に示したフローに従って実行される。
【０１８０】図２３のフローでは、始めにステップ１６
０において、切換制御Ｉが実行される。この切換制御Ｉ
では、第１のパティキュレートフィルタ２２ａへの機関
排気ガスの流入が抑制されるように、切換バルブ７２の
作動状態が第１の作動状態に切り換えられる。次いでス
テップ１６１において、逆流防止弁７６が開弁され、次
いでステップ１６２において、第２導入制御弁９０ｂが
開弁され、次いでステップ１６３において、燃焼式ヒー
タ７４が作動される。ここでは燃焼式ヒータ７４からリ
ッチ空燃比の排気ガスが第１のパティキュレートフィル
タ２２ａに供給され、第１のＮＯｘ触媒に吸収されてい
るＮＯｘが還元浄化される。
【０１８１】次いでステップ１６４において、導入量制
御弁８１の開弁量、すなわち、燃焼式ヒータ７４に導入
される排気ガスの量が所望の量となるように制御され
る。次いでステップ１６５において、第１のＮＯｘ触媒
に吸収されているＮＯｘの還元浄化が完了したか否かが
判別される。ステップ１６５において、ＮＯｘ還元浄化
が完了していないと判別されたときには、ルーチンはス
テップ１６４に戻る。したがって、ステップ１６５にお
いて、ＮＯｘ還元浄化が完了したと判別されるまで、ス
テップ１６４，１６５が繰り返される。
【０１８２】ステップ１６５において、ＮＯｘ還元浄化
が完了したと判別されたときには、ルーチンはステップ
１６６に進んで、燃焼式ヒータ７４が停止され、次いで
ステップ１６７において、第２導入制御弁９０ｂが閉弁
され、次いでステップ１６８において、逆流防止弁７６
が閉弁され、ルーチンが終了する。
【０１８３】また、本実施例において、図３のフローに
おけるステップ１３のＮＯｘ還元処理IIは、以下で説明
する点を除いて、図２３のフローに従って実行される。
すなわち、ＮＯｘ還元処理IIでは、図２３のステップ１
６０において、切換制御IIが実行される。すなわち、図
２３のステップ１６０において、第２のパティキュレー
トフィルタ２２ｂへの機関排気ガスの流入が抑制される
ように、切換バルブ７２の作動状態が第２作動状態に切
り換えられる。また、本実施例のＮＯｘ還元処理IIで
は、図２３のステップ１６２において、第１導入制御弁
９０ａが開弁され、図２３のステップ１６７において、
第１導入制御弁９０ａが閉弁される。これ以外の処理は
本実施例のＮＯｘ還元処理Ｉにおける処理と同じであ
る。
【０１８４】ところで、図２０に示した構成の代わり
に、図２４に示した構成を採用し、図２０に示した構成
を採用した実施例における微粒子・ＮＯｘ発生抑制制御
を実行するようにしてもよい。すなわち、図２４に示し
た構成では、排気導入管８０が排気供給管７５に接続さ
れている。これによれば、燃焼式ヒータ７４の作動中に
おいて、燃焼式ヒータ７４から排出されるヒータ排気ガ
スが燃焼式ヒータ７４に導入せしめられる。
【０１８５】また、図２０に示した構成の代わりに、図
２５に示した構成を採用し、図２０に示した構成を採用
した実施例における微粒子・ＮＯｘ発生抑制制御を実行
するようにしてもよい。すなわち、図２５に示した構成
では、燃焼式ヒータ７４に大気供給管が接続されておら
ず、排気導入管８０は直接、燃焼式ヒータ７４に接続さ
れている。これによれば、燃焼式ヒータ７４の作動中に
おいて、燃焼式ヒータ７４には機関排気ガスのみが導入
される。すなわち、燃焼式ヒータ７４において、燃料は
機関排気ガス中の酸素により燃焼せしめられる。
【０１８６】このように燃焼式ヒータ７４において、機
関排気ガス中の酸素により燃料を燃焼させるようにすれ
ば、図２０に示した構成を採用した実施例から得られる
効果の他に、以下のような効果を得ることができる。す
なわち、機関排気ガス中の酸素濃度は大気中の酸素濃度
よりも低いので、燃焼式ヒータ７４において燃料を燃焼
させるための酸素を供給するためのガスとして機関排気
ガスを導入するようにすれば、燃焼式ヒータ７４に大気
を導入する場合に比べて、ヒータ排気ガスの空燃比をリ
ッチにするために必要な燃料の量が少なくてすむという
効果が得られる。
【０１８７】また、燃焼式ヒータ７４において同じ量の
燃料によりリッチ空燃比のヒータ排気ガスを生成すると
燃焼式ヒータ７４に導入される機関排気ガスの量は新気
を導入する場合における新気の量よりも多くなるので、
結果としてパティキュレートフィルタに導入されるヒー
タ排気ガスの量が多く、パティキュレートフィルタ内を
均等にリッチ雰囲気とすることができ、ＮＯｘ還元処理
効率が向上する。
【０１８８】もちろん本実施例において、パティキュレ
ートフィルタ上流側の機関排気通路から機関排気ガスを
燃焼式ヒータ７４に導入するのではなく、パティキュレ
ートフィルタ下流側の機関排気通路から排気ガスを燃焼
式ヒータ７４に導入してもよい。
【０１８９】ところで、燃焼式ヒータ７４に機関排気ガ
スを導入するようにした場合、特に、図２５に示した構
成を採用し、大気中の空気を燃焼式ヒータ７４に導入せ
ずに燃焼式ヒータ７４に機関排気ガスのみを導入するよ
うにした場合、機関排気ガス中の酸素濃度が燃焼式ヒー
タ７４において燃焼を良好に行えないほど低いとパティ
キュレートフィルタに所望通りの高温のヒータ排気ガス
を供給することができない。
【０１９０】そこで図２５に示した構成では、機関排気
ガス中の酸素濃度を検出することができる酸素濃度セン
サ８２が上流側の機関排気通路７１内に配置され、本実
施例では、燃焼式ヒータ７４の作動中において、酸素濃
度センサ８２の検出濃度を利用して機関排気ガス中の酸
素濃度を燃焼式ヒータ７４において燃焼が十分に行われ
る程度の濃度以上に維持するように機関運転が制御され
る。これによれば、燃焼式ヒータ７４が常に良好に作動
せしめられる。
【０１９１】ところで、このように大気中の空気を燃焼
式ヒータ７４に導入せずに燃焼式ヒータ７４に機関排気
ガスのみを導入するようにし、機関排気ガス中の酸素濃
度を燃焼式ヒータ７４において燃焼が十分に行われる程
度の濃度以上に維持するように機関運転を制御するよう
にした場合において、機関運転の制御により機関排気ガ
ス中の酸素濃度を所定濃度以上に維持することができな
い場合、或いは機関排気ガス中の酸素濃度を所定濃度以
上に維持するために機関運転の制御を変更すべきではな
い場合には、別の手段により燃焼式ヒータ７４に酸素を
供給すべきである。
【０１９２】そこで図２５に示した構成の代わりに、図
２６に示した構成を採用し、次のような酸素供給制御を
実行するようにしてもよい。すなわち、図２６に示した
構成では、排気導入管８０に大気中に開放する空気導入
管８３が接続され、排気導入管８０に導入する空気の量
を制御するための空気量制御弁８４がこの空気導入管８
３に配置され、導入量制御弁８１の上流側の排気導入管
８０に機関排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素
濃度センサ８２が配置されている。本実施例の酸素供給
制御では、燃焼式ヒータ７４の作動中において、燃焼式
ヒータ７４に導入される機関排気ガス中の酸素濃度が燃
焼式ヒータ７４において燃焼が十分に行われる程度の濃
度に不足する場合に、その不足分を補う量の酸素が燃焼
式ヒータ７４に導入される量の空気が燃焼式ヒータ７４
に導入されるように、空気量制御弁８４の開閉弁作動が
制御される。これによれば、燃焼式ヒータ７４が常に良
好に作動せしめられる。
【０１９３】本実施例の酸素供給制御を実行するための
フローの一例を図２７に示した。図２７では、始めにス
テップ１８０において、機関排気ガス中の酸素濃度［Ｏ
２］が所定濃度Ａよりも小さいか否かが判別される。こ
こで所定濃度Ａは燃焼式ヒータ７４において燃焼が所望
通りに良好に行われるのに必要な酸素濃度に設定されて
いる。
【０１９４】ステップ１８０において、［Ｏ２］＜Ａで
あると判別されたときには、ルーチンはステップ１８１
に進んで、空気量制御弁８４が開弁され、ルーチンが終
了する。一方、ステップ１８０において、［Ｏ２］≧Ａ
であると判別されたときには、ルーチンはステップ１８
２に進んで、空気量制御弁８４が閉弁され、ルーチンが
終了する。
【０１９５】なお本実施例では、燃焼式ヒータ７４に導
入される機関排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサ８
２により検出しているが、その他に例えば燃焼式ヒータ
７４に導入される機関排気ガスの空燃比から酸素濃度を
算出してもよい。また、本実施例では、燃焼式ヒータ７
４に導入される機関排気ガス中の酸素濃度に基づいて空
気量制御弁８４の開閉弁作動が制御されているが、この
機関排気ガス中の酸素濃度と機関本体１に吸入される空
気量とに基づいて算出される単位時間当たりに燃焼式ヒ
ータ７４に導入される酸素量に基づいて空気量制御弁８
４の開閉弁作動を制御するようにしてもよい。
【０１９６】ところで、上述した実施例において、ＮＯ
ｘ還元処理またはＳ成分放出処理を実行するために、リ
ッチ空燃比のヒータ排気ガスがパティキュレートフィル
タに供給され始まると、当該パティキュレートフィルタ
から流出する排気ガス（以下、流出排気ガスと称す）中
の酸素濃度が低下する。すなわち、図２８（Ａ）のタイ
ムチャートに示したように、時刻ｔｓにおいてリッチ空
燃比のヒータ排気ガスがパティキュレートフィルタに供
給され始まると、流出排気ガス中の酸素濃度［Ｏ２］
は、即座に低下して境界濃度ＬＲよりも低くなる。ここ
での境界濃度ＬＲは酸化雰囲気と還元雰囲気とを分ける
酸素濃度である。したがってこのときには、当該パティ
キュレートフィルタ内の雰囲気は還元雰囲気となってお
り、ＮＯｘ触媒中のＮＯｘが還元される。
【０１９７】ＮＯｘ還元またはＳ成分放出が進むにつれ
て、流出排気ガス中の酸素濃度［Ｏ ２］はさらに低下
し、ＮＯｘ触媒に吸収されているほとんど全てのＮＯｘ
が還元されると、或いはＮＯｘ触媒に吸収されているほ
とんど全てのＳ成分が放出されると、流出排気ガス中の
酸素濃度［Ｏ２］はほぼ零となる。
【０１９８】ところが上述したように、ＮＯｘ還元処理
中またはＳ成分放出処理中においてパティキュレートフ
ィルタへの機関排気ガスの流入を切換バルブ７２のみに
より完全に抑制することはできない。すなわち、ＮＯｘ
還元処理中またはＳ成分放出処理中のパティキュレート
フィルタにも機関排気ガスが流入する。そして、当該パ
ティキュレートフィルタに流入する機関排気ガスの量
（以下、漏洩機関排気ガス量と称す）は、切換バルブ７
２の使用期間や排気浄化装置７０上流側の機関排気ガス
の圧力などによって異なる。
【０１９９】このため、ヒータ排気ガスの空燃比のリッ
チ度合を一定の度合に維持している場合において、漏洩
機関排気ガス量が比較的多いときには、パティキュレー
トフィルタ内の雰囲気を還元雰囲気とすることができな
い。
【０２００】すなわち、図２８（Ｂ）のタイムチャート
に示したように、時刻ｔｓにおいて、リッチ空燃比のヒ
ータ排気ガスが供給され始まると、流出排気ガス中の酸
素濃度［Ｏ２］は即座に低下するが、境界濃度ＬＲより
は低くならない。すなわち、当該パティキュレートフィ
ルタ内の雰囲気は還元雰囲気とはなっていない。このた
め、ＮＯｘ触媒からＮＯｘが放出されず、或いはＮＯｘ
触媒からＳ成分が放出されず、時間が経過しても流出排
気ガス中の酸素濃度［Ｏ２］はいっこうに低下しない。
この場合、燃焼式ヒータ７４にて消費される燃料が無駄
となるだけでなく、ＮＯｘ触媒中のＮＯｘを還元浄化す
ることもできず、或いはＮＯｘ触媒からＳ成分を放出さ
せることもできない。
【０２０１】一方、ヒータ排気ガスの空燃比のリッチ度
合を一定の度合に維持している場合において、漏洩機関
排気ガス量が比較的少ないときには、パティキュレート
フィルタ内の雰囲気が過剰に還元雰囲気としてしまう。
【０２０２】すなわち、図２８（Ｃ）のタイムチャート
に示したように、時刻ｔｓにおいて、リッチ空燃比のヒ
ータ排気ガスが供給され始まると、流出排気ガス中の酸
素濃度［Ｏ２］は即座に低下して境界濃度ＬＲを越え、
ほぼ零になってしまう。この場合、パティキュレートフ
ィルタに供給されたＨＣは無駄となり、パティキュレー
トフィルタ下流へと流出してしまう。
【０２０３】したがってＮＯｘ還元処理中にＮＯｘを確
実に還元し、或いはＳ成分放出処理中にＳ成分を確実に
ＮＯｘ触媒から放出されるためには、パティキュレート
フィルタに供給されるヒータ排気ガスの空燃比を、ＮＯ
ｘの浄化に必要な量のＨＣ、或いはＳ成分の放出に必要
な量のＨＣが過不足なく供給されるような空燃比に制御
することが望まれる。
【０２０４】そこで、図２に示した構成の代わりに、図
２９に示した構成を採用し、次のような空燃比制御を実
行するようにしてもよい。すなわち、図２９に示した構
成では、パティキュレートフィルタから流出する排気ガ
スの空燃比を検出することができる空燃比センサ８５
ａ，８５ｂ、より一般的には、パティキュレートフィル
タから流出する排気ガス中の酸素濃度を検出することが
できる酸素濃度センサ８５ａ，８５ｂがそれぞれ対応す
る排気枝通路７１ａ，７１ｂ内に配置されている。
【０２０５】そして、本実施例の空燃比制御では、ＮＯ
ｘ還元処理中またはＳ成分放出中において、酸素濃度セ
ンサ８５ａ，８５ｂにより検出された酸素濃度（以下、
検出酸素濃度と称す）が境界濃度よりも低い目標濃度よ
りも高いときには、ヒータ排気ガスのリッチ度合を大き
くするか、或いは燃焼式ヒータ７４から単位時間当たり
に排出される排気ガス量を多くし、一方、検出酸素濃度
が目標濃度よりも低いときには、ヒータ排気ガスのリッ
チ度合を小さくするか、或いは燃焼式ヒータ７４から単
位時間当たりに排出される排気ガス量を少なくする。
【０２０６】このように本実施例の空燃比制御を実行し
た場合、例えば流出排気ガス中の酸素濃度は図３０に示
したように変化する。例えば漏洩機関排気ガス量が比較
的多いときには、流出排気ガス中の酸素濃度は図３０
（Ａ）に示したように変化する。すなわち、時刻ｔｓに
おいて、リッチ空燃比のヒータ排気ガスがパティキュレ
ートフィルタに供給され始まると、流出排気ガス中の酸
素濃度［Ｏ２］は即座に低下するが、境界濃度ＬＲを越
えず、したがって目標濃度ＴＯにも達しない。
【０２０７】このとき、本実施例の空燃比制御によれ
ば、ヒータ排気ガスのリッチ度合が徐々に増大せしめら
れる。したがって、流出排気ガス中の酸素濃度［Ｏ２］
は低下し、境界濃度ＬＲを越えて目標濃度ＴＯに達す
る。この場合、その後においては、ＮＯｘ還元またはＳ
放出が進行するので、酸素濃度［Ｏ２］は徐々に低下し
て、ほぼ零となる。
【０２０８】一方、本実施例の空燃比制御を実行した場
合において、漏洩機関排気ガス量が比較的少ないときに
は、流出排気ガス中の酸素濃度は図３０（Ｂ）に示した
ように変化する。すなわち、時刻ｔｓにおいて、リッチ
空燃比のヒータ排気ガスがパティキュレートフィルタに
供給され始まると、流出排気ガス中の酸素濃度［Ｏ２］
は一気に低下し、境界濃度ＬＲおよび目標濃度ＴＯを越
えてほぼ零となる。
【０２０９】このとき、本実施例の空燃比制御によれ
ば、ヒータ排気ガスのリッチ度合が徐々に減少せしめら
れる。したがって、流出排気ガス中の酸素濃度［Ｏ２］
は上昇し、目標濃度ＴＯに達する。この場合、その後に
おいては、ＮＯｘ還元またはＳ放出が進行するので、酸
素濃度［Ｏ２］の変化は徐々に低下して、ほぼ零とな
る。
【０２１０】したがって本実施例によれば、パティキュ
レートフィルタに供給されるＨＣ量が最大限にＮＯｘを
還元する量に対して過不足がなくなるので、できるだけ
少ないＨＣ消費量で素早くＮＯｘが還元浄化される。
【０２１１】なお、ヒータ排気ガスをパティキュレート
フィルタに導入してもほとんど検出酸素濃度が低下しな
いときには、切換バルブ７２が故障しているために当該
パティキュレートフィルタに多量の機関排気ガスが流入
していると判断し、切換バルブ７２が故障していること
を警告するようにしてもよい。
【０２１２】本実施例の空燃比制御を含むＮＯｘ還元処
理Ｉを実行するためのフローの一例を図３１および図３
２に示した。本実施例では、図３のフローに従ってＮＯ
ｘ浄化処理が実行され、図３のフローにおけるステップ
１１のＮＯｘ還元処理Ｉが図３１および図３２に示した
フローに従って実行される。
【０２１３】図３１では、始めにステップ２００におい
て、切換制御Ｉが実行される。この切換制御Ｉでは、第
１のパティキュレートフィルタ２２ａへの機関排気ガス
の流入が抑制されるように、切換バルブ７２の作動状態
が第１の作動状態に切り換えられる。次いでステップ２
０１において、逆流防止弁７６が開弁され、次いでステ
ップ２０２において、燃焼式ヒータ７４が作動される。
ここでは燃焼式ヒータ７４からリッチ空燃比の排気ガス
が第１のパティキュレートフィルタ２２ａに供給され
る。
【０２１４】次いでステップ２０３において、図３２に
示したフローに従って空燃比制御が実行される。図３２
では、始めにステップ２２０において、カウンタがカウ
ントアップされる。このカウンタは切換バルブ７２が故
障しているか否かを判定するために用いられるパラメー
タである。次いでステップ２２１において、カウンタＣ
が所定値ＣＴＨよりも小さいか否かが判別される。ステ
ップ２２１において、Ｃ≧ＣＴＨであると判別されたと
き、すなわちＮＯｘ還元処理が開始されてから一定期間
が経過したときには、ルーチンはステップ２２８に進ん
で、切換バルブ７２が故障していることを知らせる警報
が表示される。したがって、所定値ＣＴＨは、ＮＯｘ還
元処理が開始されてから完了するのに十分な期間に相当
する値に設定される。一方、ステップ２２１において、
Ｃ＜ＣＴＨであると判別されたときには、ルーチンはス
テップ２２２に進む。
【０２１５】ステップ２２２では、当該パティキュレー
トフィルタから流出する排気ガス（流出排気ガス）中の
酸素濃度［Ｏ２］が所定値ＴＯよりも小さいか否か、す
なわち、当該パティキュレートフィルタから排出される
排気ガスのリッチ度合が、或る度合よりも小さいか否か
が判別される。ここでの或る値ＴＯは、零に近い値であ
る。
【０２１６】ステップ２２２において、［Ｏ２］≧ＴＯ
であると判別されたとき、すなわち、当該パティキュレ
ートフィルタから排出される排気ガスのリッチ度合が或
る度合よりも小さいと判別されたときには、ルーチンは
ステップ２２３に進んで、ヒータ排気ガスのリッチ度合
が増大される。一方、ステップ２２２において、
［Ｏ ２］＜ＴＯであると判別されたとき、すなわち、当
該パティキュレートフィルタから排出される排気ガスの
リッチ度合が或る度合よりも大きいときには、ルーチン
はステップ２２３に進んで、ヒータ排気ガスのリッチ度
合が小さくされる。
【０２１７】ステップ２２４では、流出排気ガス中の酸
素濃度［Ｏ２］がほぼ零であるか否かが判別される。ス
テップ２２４において、［Ｏ２］≒０ではないと判別さ
れたとき、すなわち、ＮＯｘの還元浄化が完了していな
いと判別されたときには、ルーチンはステップ２２０に
戻る。したがって、ステップ２２４において、［Ｏ２］
≒０であると判別されるまで、ステップ２２０〜２２
４，２２８が繰り返される。
【０２１８】ステップ２２４において、［Ｏ２］≒０で
あると判別されたとき、すなわち、ＮＯｘの還元浄化が
完了したと判別されたときには、ルーチンはステップ２
２５に進んで、カウンタが零にクリアされて、ルーチン
が終了する。
【０２１９】図３２の空燃比制御が終了すると、ルーチ
ンは図３１のステップ２０４に進んで、第１のＮＯｘ触
媒に吸収されているＮＯｘの還元浄化が完了したか否か
が判別される。ステップ２０４において、ＮＯｘ還元浄
化が完了していないと判別されたときには、ルーチンは
ステップ２０３に戻る。したがって、ステップ２０４に
おいてＮＯｘ還元浄化が完了したと判別されるまでは、
ステップ２０３，２０４が繰り返される。
【０２２０】ステップ２０４において、ＮＯｘ還元浄化
が完了したと判別されたときには、ルーチンはステップ
２０５に進んで、燃焼式ヒータ７４の作動が停止され、
次いでステップ２０６において、逆流防止弁７６が閉弁
され、ルーチンが終了する。
【０２２１】なお、本実施例では、図３のフローにおけ
るステップ１３のＮＯｘ還元処理IIは、以下で説明する
点を除いて、図３１のフローに従って実行される。すな
わち、本実施例のＮＯｘ還元処理IIでは、図３１のステ
ップ２００において、切換制御IIが実行される。この切
換制御IIでは、第２のパティキュレートフィルタ２２ｂ
への機関排気ガスの流入が抑制されるように、切換バル
ブ７２の作動状態が第２の作動状態に切り換えられる。
これ以外の処理はＮＯｘ還元処理Ｉの処理と同じであ
る。
【０２２２】ところで、図２に示した構成を採用した実
施例において、ＮＯｘ還元処理中またはＳ成分放出処理
中にパティキュレートフィルタに供給されたＨＣの一部
がＮＯｘを還元するために消費されずに、パティキュレ
ートフィルタに付着し、ＮＯ ｘ還元処理後またはＳ成分
放出処理後においてもパティキュレートフィルタ内に残
ることがある。
【０２２３】この場合、パティキュレートフィルタに付
着しているＨＣを除去することなく、ＮＯｘ還元処理ま
たはＳ成分放出処理がなされたパティキュレートフィル
タに機関排気ガスが流入するように切換バルブ７２の作
動状態が切り換えられると、ＮＯｘ還元処理中またはＳ
成分放出処理中に単位時間当たりにパティキュレートフ
ィルタに流入していたヒータ排気ガス量よりも多い量の
機関排気ガスがパティキュレートフィルタに流入するの
で、この機関排気ガスによりパティキュレートフィルタ
に付着しているＨＣがパティキュレートフィルタからそ
のまま脱離せしめられ、パティキュレートフィルタから
流出し、排気エミッションが悪化する。
【０２２４】こうした理由による排気エミッションの悪
化を抑制するためには、ＮＯｘ還元処理後またはＳ成分
放出処理後に、パティキュレートフィルタに付着してい
るＨＣを燃焼除去することが望まれる。
【０２２５】そこで、図２に示した構成において、次の
ようなＨＣ除去処理を実行するようにしてもよい。すな
わち、本実施例のＨＣ除去処理では、ＮＯｘ還元または
Ｓ成分放出が完了したときに、燃焼式ヒータ７４の作動
を停止せずに、燃焼式ヒータ７４からパティキュレート
フィルタに供給する排気ガスの空燃比をリッチからリー
ンに切り換える。これによれば、ヒータ排気ガスの熱に
よりパティキュレートフィルタは加熱し続けられるの
で、フィルタ温度が高い温度に維持され、且つ、パティ
キュレートフィルタ内の雰囲気は酸化雰囲気となる。し
たがって、パティキュレートフィルタに付着しているＨ
Ｃがヒータ排気ガス中の酸素と反応して燃焼除去され
る。したがって本実施例によれば、排気エミッションの
悪化が防止される。
【０２２６】本実施例のＨＣ除去処理を含むＮＯｘ還元
処理Ｉを実行するためのフローの一例を図３３と図３４
に示した。本実施例では、図３のフローに従ってＮＯｘ
浄化処理が実行され、図３のフローにおけるステップ１
１のＮＯｘ還元処理Ｉが図３３および図３４に示したフ
ローに従って実行される。
【０２２７】図３３では、始めにステップ２４０におい
て、切換制御Ｉが実行される。この切換制御Ｉでは、第
１のパティキュレートフィルタ２２ａへの機関排気ガス
の流入が抑制されるように、切換バルブ７２の作動状態
が第１の作動状態に切り換えられる。次いでステップ２
４２において、逆流防止弁７６が開弁され、次いでステ
ップ２４４において、燃焼式ヒータ７４が作動される。
ここでは燃焼式ヒータ７４からリッチ空燃比の排気ガス
が第１のパティキュレートフィルタ２２ａに供給され
る。
【０２２８】次いでステップ２４６において、第１のＮ
Ｏｘ触媒に吸収されているＮＯｘの還元浄化が完了した
か否かが判別される。ステップ２４６において、ＮＯｘ
還元浄化が完了していないと判別されたときには、ルー
チンはステップ２４６に戻る。したがって、ＮＯｘ還元
浄化が完了したと判断されるまで、ステップ２４６が繰
り返される。
【０２２９】ステップ２４６において、ＮＯｘ還元浄化
が完了したと判別されたときには、ルーチンはステップ
２４８に進んで、図３４に示したフローに従って空燃比
制御が実行される。
【０２３０】図３４では、始めにステップ２６０におい
て、ヒータ排気ガスの空燃比がリーンに切り換えられ
る。次いで、ステップ２６２において、パティキュレー
トフィルタに吸着しているＨＣのほとんど全ての燃焼除
去が完了したか否かが判別される。
【０２３１】ステップ２６２において、ＨＣ燃焼除去が
完了していないと判別されたときには、ルーチンはステ
ップ２６２に戻る。したがって、ＨＣ燃焼除去が完了し
たと判別されるまで、ステップ２６２が繰り返される。
ステップ２６２において、ＨＣ燃焼除去が完了したと判
別されたときには、ルーチンが終了する。
【０２３２】図３４のＨＣ除去処理が終了すると、図３
３のステップ２５０に進んで、燃焼式ヒータ７４の作動
が停止され、次いでステップ２５１において、逆流防止
弁７６が閉弁され、ルーチンが終了する。
【０２３３】なお、本実施例では、ＮＯｘ還元処理II
は、以下で説明する点を除いて、図３３に示したフロー
に従って実行される。すなわち、本実施例のＮＯｘ還元
処理IIでは、図３３のステップ２４０において、切換制
御IIが実行される。この切換制御IIでは、第２のパティ
キュレートフィルタ２２ｂへの機関排気ガスの流入が抑
制されるように、切換バルブ７２の作動状態が第２の作
動状態に切り換えられる。これ以外の処理は本実施例の
ＮＯｘ還元処理Ｉの処理と同じである。
【０２３４】ところで、図２に示した構成では、排気供
給管７５に逆流防止弁７６が配置されており、この逆流
防止弁７６は、燃焼ヒータ７４の作動が停止されている
ときには、排気供給管７５を遮断しており、燃焼式ヒー
タ７４が作動せしめられるときに、排気供給管７５を開
放するようになっている。これによれば、燃焼式ヒータ
７４の作動性能の悪化が抑制される。
【０２３５】すなわち、燃焼式ヒータ７４の作動が停止
されている間に、例えば機関運転が高負荷運転に移行し
て機関排気ガスの圧力が高くなると、機関排気ガスの圧
力が排気供給管７５内の圧力よりも高くなることがあ
る。ここで排気供給管７５が遮断されていないと、機関
排気ガスが排気供給管７５を介して燃焼式ヒータ７４に
流入することがある。この場合、排気供給管７５内や燃
焼式ヒータ７４内に機関排気ガス中の微粒子やＨＣが堆
積し、燃焼式ヒータ７４を作動させたときにその燃焼が
不安定になったり、所望通りにヒータ排気ガスをパティ
キュレートフィルタに供給することができなくなったり
し、結果として燃焼式ヒータ７４の作動性能が悪化す
る。
【０２３６】ところが本実施例によれば、燃焼式ヒータ
７４の作動が停止されているときには、排気供給管７５
が逆流防止弁７６により遮断されているので、機関排気
ガスが排気供給管７５を介して燃焼式ヒータ７４に流入
することが抑制され、結果として燃焼式ヒータ７４の作
動性能の悪化が抑制される。
【０２３７】もちろん、図１６に示した構成において
も、逆流防止弁７６は、燃焼式ヒータ７４の作動が停止
されているときに、排気供給管７５を遮断している。
【０２３８】ところで、図１６に示した構成において
は、燃焼式ヒータ７４の作動中において、逆流防止弁７
６は開弁されて排気供給管７５を開放している。このと
き、例えば機関運転が高負荷運転になったりして機関排
気ガスの圧力が高くなると、切換バルブが閉弁されてい
ない方の排気枝通路内の圧力が排気供給管７５内の圧力
よりも高くなり、機関排気ガスが排気供給管７５を介し
て燃焼式ヒータ７４に逆流し、結果として燃焼式ヒータ
７４の作動性能が悪化することがある。
【０２３９】したがって、こうした理由による燃焼式ヒ
ータの作動性能の悪化を抑制するためには、燃焼式ヒー
タ７４の作動中においても、排気ガスが燃焼式ヒータに
逆流することを抑制することが望まれる。
【０２４０】そこで、図３５に示した構成を採用し、次
のような逆流防止制御を実行するようにしてもよい。す
なわち、図３５に示した構成では、逆流防止弁７６は三
方弁であり、この三方弁タイプの逆流防止弁７６からパ
ティキュレートフィルタ下流側の機関排気通路９２まで
排気リリーフ通路８６が延びる。また、パティキュレー
トフィルタ上流側の機関排気通路７１には機関排気ガス
の圧力を検出するための圧力センサ８７が配置される。
【０２４１】そして、本実施例の逆流防止制御では、燃
焼式ヒータ７４の作動中において、圧力センサ８７によ
り機関排気ガスの圧力を検出し、機関排気ガスの圧力が
排気供給管７５ａ，７５ｂ内の圧力よりも高くなったか
否かを判定し、機関排気ガスの圧力が排気供給管７５
ａ，７５ｂの圧力よりも高くなったと判定されたときに
は、ヒータ排気ガスが排気リリーフ通路８６を介してパ
ティキュレートフィルタ下流側の機関排気通路９２に排
出されるように逆流防止弁７６の作動状態を切り換え
る。
【０２４２】一方、機関排気ガスの圧力が排気供給管７
５ａ，７５ｂの圧力よりも低くなったと判定されたとき
には、ヒータ排気ガスが排気枝通路７１ａ，７１ｂに排
出されるように逆流防止弁７６の作動状態を切り換え
る。
【０２４３】したがって本実施例によれば、機関排気ガ
スが排気供給管７５を介して燃焼式ヒータ７４に流入す
ることが抑制されるので、燃焼式ヒータ７４の作動性能
の悪化が抑制される。
【０２４４】ところで、パティキュレートフィルタはそ
の温度が少なくとも或る一定温度（以下、微粒子酸化開
始温度を称す）以上になってからでないと微粒子を酸化
除去しない。一方、ＮＯｘ触媒もその温度が少なくとも
或る一定温度（以下、ＮＯｘ吸収開始温度と称す）以上
になってからでないとＮＯｘを吸収しない。
【０２４５】ところが、機関運転が始動された直後のフ
ィルタ温度は比較的低いので、パティキュレートフィル
タは微粒子を酸化除去せず、ＮＯｘ触媒はＮＯｘを吸収
せず、或いは還元しない。この場合、全体として、排気
浄化装置の微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化レベ
ルが低下してしまう。したがって、排気浄化装置の微粒
子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化レベルを高いレベル
に維持するためには、機関始動後に即座にフィルタ温度
がＮＯｘ吸収温度範囲の下限温度よりも高く且つ微粒子
酸化開始温度よりも高くされることが望まれる。
【０２４６】そこで本実施例では、機関始動後に即座に
フィルタ温度を微粒子酸化開始温度以上であってＮＯｘ
吸収温度範囲の下限温度よりも高くするために、図２に
示した構成において、次のような機関始動時制御を実行
する。すなわち、本実施例の機関始動時制御では、機関
始動時に一方のパティキュレートフィルタへの機関排気
ガスの流入を抑制するように切換バルブ７２の作動状態
を切り換え、当該パティキュレートフィルタに燃焼式ヒ
ータ７４からリーン空燃比の排気ガスを供給する。ここ
で燃焼式ヒータ７４はそこから排出されるヒータ排気ガ
スの温度が可能なかぎり高く且つその流量が可能なかぎ
り多くなるように作動せしめられる。
【０２４７】ここで、燃焼式ヒータ７４から排出される
ヒータ排気ガスが単位時間当たりに当該パティキュレー
トフィルタにもたらす熱量は、機関排気ガスが両パティ
キュレートフィルタに流入せしめられているときに単位
時間当たりに当該パティキュレートフィルタにもたらす
熱量よりも多い。したがって本実施例によれば、機関始
動時において、当該パティキュレートフィルタの温度を
ＮＯｘ吸収温度範囲の下限温度よりも高く且つ微粒子酸
化開始温度よりも高くするまでに要する時間は、両パテ
ィキュレートフィルタを機関排気ガスにより加熱する場
合に比べて、短い。したがって本実施例によれば、全体
として、排気浄化装置の微粒子酸化除去レベルおよびＮ
Ｏｘ浄化レベルが高いレベルに維持される。
【０２４８】さらに本実施例によれば、他方のパティキ
ュレートフィルタには機関排気ガスの半分ではなく全て
の機関排気ガスが流入する。したがって、当該パティキ
ュレートフィルタに単位時間当たりに機関排気ガスによ
りもたらされる熱量は、両パティキュレートフィルタに
機関排気ガスが流入せしめられている場合に比べて、多
い。したがって本実施例によれば、機関始動時におい
て、当該パティキュレートフィルタの温度をＮＯｘ吸収
温度範囲の下限温度よりも高く且つ微粒子酸化開始温度
よりも高くするまでに要する時間は、両パティキュレー
トフィルタを機関排気ガスにより加熱する場合に比べ
て、短い。したがって本実施例によれば、全体として、
排気浄化装置の微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化
レベルが高いレベルに維持される。
【０２４９】さらに本実施例では、機関排気ガスの流入
が抑制されている方、すなわちヒータ排気ガスが供給さ
れている方のパティキュレートフィルタの温度がＮＯｘ
吸収温度範囲の下限温度に達し且つ微粒子酸化開始温度
に達したときには、機関排気ガスが流入せしめられてい
る方のパティキュレートフィルタの温度、すなわち他方
のパティキュレートフィルタの温度を検出し、この他方
のパティキュレートフィルタの温度がＮＯｘ吸収温度範
囲の下限温度に達し且つ微粒子酸化開始温度に達してい
るか否かを判定する。
【０２５０】ここで、他方のパティキュレートフィルタ
の温度がＮＯｘ吸収温度範囲の下限温度に達していない
と判定され、或いは微粒子酸化開始温度に達していない
と判定されたときには、他方のパティキュレートフィル
タへの排気ガスの流入を抑制するように切換バルブ７２
の作動状態を切り換えた上で、燃焼式ヒータ７４からリ
ーン空燃比の排気ガスを当該他方のパティキュレートフ
ィルタに供給する。これによれば、他方のパティキュレ
ートフィルタの温度も素早くＮＯｘ吸収温度範囲の下限
温度よりも高く且つ微粒子酸化開始温度よりも高くなる
まで上昇せしめられる。したがって本実施例によれば、
排気浄化装置の微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化
レベルが高いレベルに維持される。
【０２５１】一方、他方のパティキュレートフィルタの
温度がＮＯｘ吸収温度範囲の下限温度に達し且つ微粒子
酸化開始温度に達していると判定されたときには、燃焼
式ヒータ７４の作動を停止し、当該パティキュレートフ
ィルタへの機関排気ガスの流入を抑制し、一方のパティ
キュレートフィルタに機関排気ガスが流入するように切
換バルブ７２の作動状態を切り換える。
【０２５２】もちろん、他方のパティキュレートフィル
タにヒータ排気ガスを供給しているときに、当該パティ
キュレートフィルタの温度がＮＯｘ吸収温度範囲の下限
温度に達し且つ微粒子酸化開始温度に達したときにも、
同様に、燃焼式ヒータ７４の作動を停止し、当該パティ
キュレートフィルタに機関排気ガスを流入せしめ、一方
のパティキュレートフィルタへの機関排気ガスの流入を
抑制するように切換バルブ７２の作動状態を切り換え
る。
【０２５３】なおこの機関始動時制御において、内燃機
関に後述する低温燃焼を行わせるようにしてもよい。詳
細は後述するが、低温燃焼が行われているときに機関本
体から排出される排気ガスの温度は、通常の燃焼が行わ
れているときに機関本体から排出される排気ガスの温度
よりも高い。したがってこれによれば、他方のパティキ
ュレートフィルタに、より高温の機関排気ガスが流入す
るので、フィルタ温度をより素早くＮＯｘ吸収温度範囲
の下限温度よりも高く且つ微粒子酸化開始温度よりも高
くすることができる。
【０２５４】本実施例の機関始動時制御を実行するため
のフローの一例を図３６および図３７に示した。図３６
では、始めにステップ２８０において、切換制御Ｉが実
行される。この切換制御Ｉでは、第１のパティキュレー
トフィルタ２２ａへの機関排気ガスの流入が抑制される
ように、切換バルブ７２の作動状態が第１の作動状態に
切り換えられる。次いでステップ２８１において、逆流
防止弁７６が開弁され、次いでステップ２８２におい
て、燃焼式ヒータ７４が作動せしめられる。ここでは燃
焼式ヒータ７４からリーン空燃比の排気ガスが第１のパ
ティキュレートフィルタ２２ａに供給される。
【０２５５】次いでステップ２８３において、第１のパ
ティキュレートフィルタの温度ＴＦａがＮＯｘ吸収開始
温度ＴＮＬよりも高いか否かが判別される。ステップ２
８３において、ＴＦａ≦ＴＮＬであると判別されたとき
には、ルーチンはステップ２８３に戻る。したがって、
ステップ２８３においてＴＦａ＞ＴＮＬであると判別さ
れるまでは、ステップ２８３が繰り返される。ステップ
２８３において、ＴＦａ＞ＴＮＬであると判別されたと
きには、ルーチンはステップ２８４に進む。
【０２５６】ステップ２８４では、第１のパティキュレ
ートフィルタ２２ａの温度ＴＦａが微粒子酸化開始温度
ＴＰよりも高いか否かが判別される。ステップ２８４に
おいて、ＴＦａ≦ＴＰであると判別されたときには、ル
ーチンはステップ２８３に戻る。したがって、ステップ
２８４においてＴＦａ＞ＴＰであると判別されるまで
は、ステップ２８３，２８４が繰り返される。ステップ
２８４において、ＴＦａ＞ＴＰであると判別されたとき
には、ルーチンは図３７のステップ２８５に進む。
【０２５７】図３７のステップ２８５では、切換制御II
が実行される。この切換制御IIでは、第１のパティキュ
レートフィルタ２２ｂに機関排気ガスが流入し、第２の
パティキュレートフィルタ２２ａへの機関排気ガスの流
入が抑制されるように、切換バルブ７２の作動状態が第
２の作動状態に切り換えられる。
【０２５８】次いでステップ２８６において、第２のパ
ティキュレートフィルタ２２ｂの温度ＴＦｂがＮＯｘ吸
収開始温度ＴＮＬよりも高いか否かが判別される。ステ
ップ２８６において、ＴＦｂ≦ＴＮＬであると判別され
たときには、ルーチンはステップ２８６に戻る。したが
って、ステップ２８６においてＴＦｂ＞ＴＮＬであると
判別されるまでは、ステップ２８６が繰り返される。ス
テップ２８６において、ＴＦｂ＞ＴＮＬであると判別さ
れたときには、ルーチンはステップ２８７に進む。
【０２５９】ステップ２８７では、第２のパティキュレ
ートフィルタ２２ｂの温度ＴＦｂが微粒子酸化開始温度
ＴＰよりも高いか否かが判別される。ステップ２８７に
おいて、ＴＦｂ≦ＴＰであると判別されたときには、ル
ーチンはステップ２８６に戻る。したがって、ステップ
２８７においてＴＦｂ＞ＴＰであると判別されるまで
は、ステップ２８６，２８７が繰り返される。ステップ
２８７において、ＴＦｂ＞ＴＰであると判別されたとき
には、ルーチンはステップ２８８に進む。
【０２６０】ステップ２８８では、燃焼式ヒータ７４の
作動が停止され、次いでステップに２８９おいて、逆流
防止弁７６が閉弁され、ルーチンが終了する。
【０２６１】ところで上述したように、本実施例におい
ては、機関始動後において、フィルタ温度を早期にＮＯ
ｘ吸収温度範囲の下限温度よりも高く且つ微粒子酸化開
始温度よりも高くするために、機関始動時制御を実行す
る。この機関始動時制御の実行中において、ヒータ排気
ガスにより加熱せしめられている方のパティキュレート
フィルタの温度が微粒子酸化開始温度に達していなくて
も、ＮＯｘ還元温度範囲の下限温度に達しているときに
は、当該パティキュレートフィルタにリッチ空燃比のヒ
ータ排気ガスを供給すれば、当該パティキュレートフィ
ルタのＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘをヒータ排気
ガス中のＨＣにより還元浄化することができる。これに
よれば、全体として、排気浄化装置のＮＯｘ浄化レベル
が高められる。
【０２６２】もちろん、リッチ空燃比のヒータ排気ガス
によっても当該パティキュレートフィルタを加熱するこ
とはできるので、ヒータ排気ガスの空燃比をリーンから
リッチに切り換えたとしても、当該パティキュレートフ
ィルタは加熱され続けるので、やがてフィルタ温度は微
粒子酸化開始温度に達する。
【０２６３】すなわち、機関始動時制御の実行中におい
て、ヒータ排気ガスにより加熱せしめられている方のパ
ティキュレートフィルタの温度が微粒子酸化開始温度に
達していないがＮＯｘ還元温度範囲の下限温度に達した
ときには、当該パティキュレートフィルタにリッチ空燃
比のヒータ排気ガスを供給しても、フィルタ温度をＮＯ
ｘ還元温度範囲の下限温度よりも高く且つ微粒子酸化開
始温度よりも高くするまでに要する時間は、当該パティ
キュレートフィルタにリーン空燃比のヒータ排気ガスを
供給し続けた場合と変わらず、その上、当該パティキュ
レートフィルタにリーン空燃比のヒータ排気ガスを供給
し続けるよりも、リッチ空燃比のヒータ排気ガスを供給
した方が、全体として、より多くのＮＯｘをＮＯｘ触媒
により還元浄化することができる。
【０２６４】そこで上述した機関始動時制御において、
一方のパティキュレートフィルタにヒータ排気ガスを供
給している間に、当該パティキュレートフィルタの温度
が微粒子酸化開始温度には達していないがＮＯｘ還元温
度範囲の下限温度に達したときには、当該パティキュレ
ートフィルタに供給するヒータ排気ガスの空燃比をリー
ンからリッチに切り換えるようにしてもよい。
【０２６５】これによれば、当該パティキュレートフィ
ルタに供給されるヒータ排気ガスの空燃比がリーンから
リッチに切り換えられた後においても、当該パティキュ
レートフィルタは加熱し続けられ、やがてその温度は微
粒子酸化開始温度に達し、ヒータ排気ガスの空燃比がリ
ーンからリッチに切り換えられることにより、当該パテ
ィキュレートフィルタのＮＯｘ触媒によりＮＯｘが還元
浄化せしめられる。したがってこれによれば、排気浄化
装置の微粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化レベルが
さらに高められる。
【０２６６】本実施例の機関始動時制御を実行するため
のフローの一例を図３８および図３９に示した。図３８
では、始めにステップ３００において、切換制御Ｉが実
行される。この切換制御Ｉでは、第１のパティキュレー
トフィルタ２２ａへの機関排気ガスの流入が抑制される
ように、切換バルブ７２の作動状態が第１の作動状態に
切り換えられる。次いでステップ３０１において、逆流
防止弁７６が開弁され、次いでステップ３０２におい
て、燃焼式ヒータ７４が作動せしめられる。ここでは燃
焼式ヒータ７４からリーン空燃比の排気ガスが第１のパ
ティキュレートフィルタ２２ａに供給される。
【０２６７】次いでステップ３０３において、第１のパ
ティキュレートフィルタ２２ａの温度ＴＦａがＮＯｘ吸
収開始温度ＴＮＬよりも高いか否かが判別される。ステ
ップ３０３において、ＴＦａ＞ＴＮＬであると判別され
たときには、ルーチンはステップ３０４に進んで、空燃
比制御IIが実行される。この空燃比制御IIでは、燃焼式
ヒータ７４から排出される排気ガスの空燃比がリーンか
らリッチに切り換えられる。
【０２６８】一方、ステップ３０３において、ＴＦａ≦
ＴＮＬであると判別されたときには、ルーチンはステッ
プ３０６に進んで、空燃比制御Ｉが実行される。この空
燃比制御Ｉでは、燃焼式ヒータ７４から排出される排気
ガスの空燃比がリーンであれば、そのまま空燃比がリー
ンに維持され、空燃比がリッチであればリーンに切り換
えられ、次いで、ステップ３０３に戻る。したがって、
ステップ３０３においてＴＦａ＞ＴＮＬであると判別さ
れるまでは、ステップ３０３，３０６が繰り返される。
【０２６９】ステップ３０５では、第１のパティキュレ
ートフィルタ２２ａの温度ＴＦａが微粒子酸化開始温度
ＴＰよりも高いか否かが判別される。ステップ３０５に
おいて、ＴＦａ≦ＴＰであると判別されたときには、ル
ーチンはステップ３０３に戻る。したがって、ステップ
３０５においてＴＦａ＞ＴＰであると判別されるまで
は、ステップ３０３，３０４，３０６が繰り返される。
ステップ３０５において、ＴＦａ＞ＴＰであると判別さ
れたときには、ルーチンは図３９のステップ３０７に進
む。
【０２７０】図３９のステップ３０７では、切換制御II
が実行される。この切換制御IIでは、第１のパティキュ
レートフィルタ２２ａに機関排気ガスが流入し、第２の
パティキュレートフィルタ２２ｂへの機関排気ガスの流
入が抑制されるように、切換バルブ７２の作動状態が第
２の作動状態に切り換えられる。
【０２７１】次いでステップ３０８において、空燃比制
御Ｉが実行される。すなわち、燃焼式ヒータ７４から排
出される排気ガスの空燃比がリッチからリーンに切り換
えられる。
【０２７２】次いでステップ３０９において、第２のパ
ティキュレートフィルタ２２ｂの温度ＴＦｂがＮＯｘ吸
収開始温度ＴＮＬよりも高いか否かが判別される。ステ
ップ３０９において、ＴＦｂ＞ＴＮＬであると判別され
たときには、ルーチンはステップ３１０に進んで、空燃
比制御IIが実行される。すなわち、燃焼式ヒータ７４か
ら排出される排気ガスの空燃比がリーンからリッチに切
り換えられる。
【０２７３】一方、ステップ３０９において、ＴＦｂ≦
ＴＮＬであると判別されたときには、ルーチンはステッ
プ３１４に進んで、空燃比制御Ｉが実行される。すなわ
ち、燃焼式ヒータ７４から排出される排気ガスの空燃比
がリーンであれば、そのまま空燃比がリーンに維持さ
れ、空燃比がリッチであればリーンに切り換えられ、次
いで、ステップ３０８に戻る。したがって、ステップ３
０９においてＴＦｂ＞ＴＮＬであると判別されるまで
は、ステップ３０９，３１４が繰り返される。
【０２７４】ステップ３１１では、第２のパティキュレ
ートフィルタ２２ｂの温度ＴＦｂが微粒子酸化開始温度
ＴＰよりも高いか否かが判別される。ステップにおい
て、ＴＦｂ≦ＴＰであると判別されたときには、ルーチ
ンはステップ３０９に戻る。したがって、ステップ３１
１においてＴＦｂ＞ＴＰであると判別されるまでは、ス
テップ３０９，３１０，３１４が繰り返される。ステッ
プ３１１において、ＴＦｂ＞ＴＰであると判別されたと
きには、ルーチンはステップ３１２に進む。
【０２７５】ステップ３１２では、燃焼式ヒータ７４の
作動が停止され、次いでステップ３１３において、逆流
防止弁７６が閉弁され、ルーチンが終了する。
【０２７６】次にパティキュレートフィルタについて詳
細に説明する。以下の説明では第１のパティキュレート
フィルタ２２ａについて説明する。第２のパティキュレ
ートフィルタ２２ｂについては第１のパティキュレート
フィルタ２２ａと同じであるので、その説明は省略す
る。
【０２７７】図４０にパティキュレートフィルタ２２ａ
の構造を示す。なお図４０において（Ａ）はパティキュ
レートフィルタ２２ａの正面図であり、（Ｂ）はパティ
キュレートフィルタ２２ａの側面断面図である。図４０
（Ａ）および（Ｂ）に示したようにパティキュレートフ
ィルタ２２ａ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。
【０２７８】図４０（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が四つの排気ガス流出通路５１により包囲され、
各排気ガス流出通路５１が四つの排気ガス流入通路５０
により包囲されるように配置される。
【０２７９】パティキュレートフィルタ２２ａ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４０（Ｂ）において矢印で示したように周囲の隔壁
５４内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流出
する。
【０２８０】本発明の実施例では各排気ガス流入通路５
０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５２，
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、この担体上に貴金属触
媒と、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸
素を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持してい
る酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤とが担
持されている。上述した酸化物質はこの活性酸素放出剤
である。
【０２８１】本発明の実施例では貴金属触媒として白金
Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カ
ルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土
類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹ、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。
【０２８２】なお活性酸素放出剤としてはカルシウムＣ
ａ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。
【０２８３】次にパティキュレートフィルタ２２ａ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Ｐ
ｔおよびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明
するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、
希土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行
われる。
【０２８４】図１に示した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に示した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。また燃料中には硫黄成分（Ｓ成分）が
含まれており、このＳ成分は燃焼室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。このため過剰酸素、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２２ａの排気ガ
ス流入通路５０内に流入することになる。
【０２８５】図４１（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
を模式的に表わしている。なお図４１（Ａ）および
（Ｂ）において６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６
１はカリウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示してい
る。
【０２８６】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２２ａの排気ガス流入通路５０内に流入すると図
４１（Ａ）に示したようにこれら酸素Ｏ2がＯ2 -または
Ｏ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、排気ガス
中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 -またはＯ2-と反応
し、ＮＯ2となる（２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2）。次いで生
成されたＮＯ2の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ活性
酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しなが
ら図４１（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ3 -の形で
活性酸素放出剤６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ3
を生成する。
【０２８７】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
により活性酸素放出剤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ＳＯ2は白金Ｐｔ
の表面でＯ2 -またはＯ2-と反応してＳＯ3となる。次い
で生成されたＳＯ3の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化さ
れつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと
結合しながら硫酸イオンＳＯ4 2-の形で活性酸素放出剤
６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ2ＳＯ4を生成する。こ
のようにして活性酸素放出剤６１内には硝酸カリウムＫ
ＮＯ3および硫酸カリウムＫ2ＳＯ4が生成される。
【０２８８】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２２ａの排気ガス流入通路５０内を流れているとき、
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４１（Ｂ）において６２で示したよう
に担体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に
接触し、付着する。
【０２８９】このように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６
１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成
されている硝酸カリウムＫＮＯ3がカリウムＫと酸素Ｏ
とＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放
出剤６１との接触面に向かい、その一方でＮＯが活性酸
素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出された
ＮＯは下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性
酸素放出剤６１内に吸収される。
【０２９０】またこのとき活性酸素放出剤６１内に形成
されている硫酸カリウムＫ2ＳＯ4もカリウムＫと酸素Ｏ
とＳＯ2とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素
放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＳＯ2が活
性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出さ
れたＳＯ2は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再
び活性酸素放出剤６１内に吸収される。ただし硫酸カリ
ウムＫ2ＳＯ4は安定で分解しづらいので硫酸カリウムＫ
2ＳＯ4は硝酸カリウムＫＮＯ3よりも活性酸素を放出し
づらい。
【０２９１】また活性酸素放出剤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
様に活性酸素放出剤６１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。
【０２９２】ところで微粒子６２と活性酸素放出剤６１
との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3や硫
酸カリウムＫ2ＳＯ4のような化合物から分解された酸素
である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギを
有しており、極めて高い活性を有する。したがって微粒
子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素は
活性酸素Ｏとなっている。同様に活性酸素放出剤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酸素となってい
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
ａ上に堆積することはほとんどない。
【０２９３】従来のようにパティキュレートフィルタ２
２ａ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２２ａ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２２ａ
の温度を高温に維持しなければならない。
【０２９４】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２２ａ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。
【０２９５】ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６
１はパティキュレートフィルタ２２ａ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２２ａ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
可能な微粒子の量（単位微粒子連続酸化量）はパティキ
ュレートフィルタ２２ａの温度が高くなるほど増大す
る。
【０２９６】図４３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微粒子の量（単位微粒子連続
酸化量）Ｇを示している。なお図４３において横軸はパ
ティキュレートフィルタ２２ａの温度ＴＦを示してい
る。単位時間当りにパティキュレートフィルタ２２ａに
流入する微粒子の量を単位流入微粒子量Ｍと称すると、
単位流入微粒子量Ｍが単位微粒子連続酸化量Ｇよりも少
ないとき、すなわち図４３の領域Ｉにあるときには燃焼
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２２ａに接触すると短時間（数秒から数十分）の
うちにパティキュレートフィルタ２２ａ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。
【０２９７】これに対し、単位流入微粒子量Ｍが単位微
粒子連続酸化量Ｇよりも多いとき、すなわち図４３の領
域IIにあるときに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４２（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４２（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸
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４２（Ｂ）に示したよう
に担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われるよ
うになる。
【０２９８】担体層の表面が残留微粒子部分６３により
覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2の酸化作用およ
び活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が行わ
れなくなるために残留微粒子部分６３は酸化されること
なくそのまま残り、斯くして図４２（Ｃ）に示したよう
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微粒子
６４はもはや活性酸素Ｏにより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。すなわち単位流入微粒子量Ｍが単位
微粒子連続酸化量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２２ａ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２２ａ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。
【０２９９】このように図４３の領域Ｉでは微粒子はパ
ティキュレートフィルタ２２ａ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４３の領域
IIでは微粒子がパティキュレートフィルタ２２ａ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２２ａ上に積層状に堆積しないようにするため
には単位流入微粒子量Ｍを常時、単位微粒子連続酸化量
Ｇよりも少なくしておく必要がある。
【０３００】図４３から判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２２ａではパテ
ィキュレートフィルタ２２ａ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に示した圧縮着火式内燃機関において単位流入微粒子
量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２ａの温度ＴＦ
を単位流入微粒子量Ｍが単位微粒子連続酸化量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。こ
のように、単位流入微粒子量Ｍが単位微粒子連続酸化量
Ｇよりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ２２
ａ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。
【０３０１】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２２ａ上において積層状に堆積す
るとたとえ単位流入微粒子量Ｍが単位微粒子連続酸化量
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始めているとき、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が単位微粒子連続酸化量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により輝炎を発するこ
となく酸化除去される。
【０３０２】ところでこのように、単位流入微粒子量Ｍ
およびパティキュレートフィルタ２２ａ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２２ａ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りパティキュレートフィルタ２２ａ
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。
【０３０３】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により堆積
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
燃焼除去される。斯くして排気ガスの空燃比をリッチと
すると全体として単位微粒子連続酸化量Ｇが増大する。
【０３０４】なおこの場合、パティキュレートフィルタ
２２ａ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、微粒子が積層状
に堆積しているか否かに係わらず周期的に排気ガスの空
燃比をリッチにしてもよい。
【０３０５】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（ＥＧ
Ｒガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））が６５パー
セント以上となるようにスロットル弁１７の開度および
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。
【０３０６】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２２ａ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２２ａ内
を流れづらくなる。
【０３０７】この場合、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を用いると活性
酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ3はカリウムＫと結合
して硫酸カリウムＫ2ＳＯ4を形成し、カルシウムＣａは
ＳＯ3と結合することなくパティキュレートフィルタ２
２ａ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２２ａ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Ｒｂ、バリウムＢａ、ストロンチウム
Ｓｒを用いることが好ましいことになる。
【０３０８】また本発明はパティキュレートフィルタ２
２ａの両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのよ
うな貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただしこの場合には単位微粒子連続酸化量Ｇを示す
実線は図４３に示す実線に比べて若干、右側に移動す
る。この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2
またはＳＯ3から活性酸素が放出される。
【０３０９】また活性酸素放出剤としてＮＯ2またはＳ
Ｏ3を吸着保持し、これら吸着されたＮＯ2またはＳＯ3
から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
【０３１０】なお、上述した活性酸素放出剤はパティキ
ュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーン
であるときに、排気ガス中のＮＯｘを吸収し、流入する
排気ガスの空燃比がリッチとなると、吸収しているＮＯ
ｘを放出する。したがって活性酸素放出剤はＮＯｘ吸収
剤としても機能する。そして、このときに放出されたＮ
Ｏｘは排気ガス中のＨＣにより還元浄化される。したが
って本実施例のＮＯｘ触媒はこのＮＯｘ吸収剤を具備す
る触媒である。
【０３１１】最後に燃焼式ヒータに排気ガスを導入させ
つつ燃料を燃焼させた場合に、燃焼式ヒータ内にて行わ
れる低温燃焼について説明する。図４４はＥＧＲ率、す
なわち燃焼式ヒータに吸入される空気の量に対する燃焼
式ヒータに導入される排気ガスの量の割合を変化させる
ことにより空燃比Ａ／Ｆ（図４４の横軸）を変化させた
ときのスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯxの排出量の変化を
示した実験例を表している。図４４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。
【０３１２】図４４に示したように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Ｈ
Ｃ，ＣＯの発生量は増大し始める。
【０３１３】図４５（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式ヒータの燃焼
室内の燃焼圧変化を示しており、図４５（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
燃焼式ヒータの燃焼室内の燃焼圧の変化を示している。
図４５（Ａ）と図４５（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４５（Ｂ）に示し
た場合はスモークの発生量が多い図４５（Ａ）に示した
場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【０３１４】図４４および図４５に示した実験結果から
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
４４に示したように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式ヒータの
燃焼室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式
ヒータの燃焼室内の燃焼温度が低くなっていると言え
る。同じことが図４５からも言える。すなわち煤がほと
んど発生していない図４５（Ｂ）に示した状態では燃焼
圧が低くなっており、したがってこのとき燃焼式ヒータ
の燃焼室内の燃焼温度は低くなっていることになる。
【０３１５】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４４に示したように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４６に示した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４６に示した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４４に示したように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。
【０３１６】図４４および図４５に示した実験結果に基
づくこれらの考察をまとめると、燃焼式ヒータの燃焼室
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
が燃焼式ヒータの燃焼室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
焼式ヒータの燃焼室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
式ヒータの燃焼室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。
【０３１７】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。
【０３１８】いったん煤が生成されるとこの煤は酸化機
能を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することは
できない。これに対して煤の前駆体またはその前の状態
の炭化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でも
って容易に浄化することができる。このように酸化機能
を有する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前
駆体またはその前の状態で燃焼式ヒータの燃焼室から排
出させるか、或いは煤の形で燃焼式ヒータの燃焼室から
排出させるかについては極めて大きな差がある。
【０３１９】低温燃焼は燃焼式ヒータの燃焼室内におい
て煤を生成させることなく炭化水素を煤の前駆体または
その前の状態の形でもって燃焼室５から排出させ、この
炭化水素を酸化機能を有する触媒により酸化せしめるこ
とを核としている。
【０３２０】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式ヒータの燃焼室内におけ
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。
【０３２１】すなわち燃料周りに空気しか存在しないと
蒸発した燃料は直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。
【０３２２】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。
【０３２３】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。
【０３２４】図４７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４７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。
【０３２５】図４７の曲線Ａで示したように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。
【０３２６】一方、図４７の曲線Ｂで示したようにＥＧ
Ｒ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。
【０３２７】また図４７の曲線Ｃで示したように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。
【０３２８】図４８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４８において縦軸は燃焼
式ヒータの燃焼室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式ヒータの
燃焼室内に吸入しうる全吸入ガス量を示している。また
横軸は要求トルクを示している。
【０３２９】図４８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４８に
示した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４８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ＥＧＲガス量を示している。このＥＧＲガス量はＥ
ＧＲ率で表すとほぼ５５パーセント以上であり、図４８
に示した実施例では７０パーセント以上である。すなわ
ち燃焼式ヒータの燃焼室内に吸入された全吸入ガス量を
図４８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４８に示したよう
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。
【０３３０】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４８に示したように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ガス量は要求トルクが高くなるにつ
れて増大する必要がある。なお、過給が行われていない
場合には燃焼式ヒータの燃焼室内に吸入される全吸入ガ
ス量Ｘの上限はＹである。
【０３３１】前述したように図４８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４８
に示した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４８に示した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。
【０３３２】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Ｎ
Ｏx も極めて少量しか発生しない。
【０３３３】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、或いは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、且つ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。
【０３３４】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
的少ない燃焼式ヒータ中低負荷運転時に限られる。した
がって実施例では燃焼式ヒータ高負荷運転時には第１の
燃焼、すなわち従来より普通に行われている燃焼を行う
ようにし、燃焼式ヒータ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２の燃焼、すなわち低温
燃焼を行うようにしている。
【０３３５】実際には、燃焼式ヒータに要求される負荷
は比較的小さいので、ほとんど全ての運転領域におい
て、第２の燃焼、すなわち低温燃焼を実行することがで
きる。
【０３３６】なおここで第２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１
の燃焼、すなわち従来より普通に行われている燃焼とは
煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内
の不活性ガス量が少ない燃焼のことを言う。また通常の
燃焼、すなわち普通に行われている燃焼は内燃機関の要
求トルクと機関回転数とに基づいて制御される燃焼であ
る。
【０３３７】なお、低温燃焼を行ったときに燃焼式ヒー
タから排出される排気ガスの温度が通常燃焼を行ったと
きに燃焼式ヒータから排出される排気ガスの温度よりも
高い理由は次の通りである。図４９（Ａ）の実線は低温
燃焼が行われたときの燃焼室内の平均ガス温度Ｔｇとク
ランク角との関係を示し、図４９（Ａ）の破線は通常の
燃焼が行われたときの燃焼室内の平均ガス温度Ｔｇとク
ランク角との関係を示す。また、図４９（Ｂ）の実線は
低温燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温
度Ｔｆとクランク角との関係を示し、図４９（Ｂ）の破
線は通常の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲の
ガス温度Ｔｆとクランク角との関係を示す。
【０３３８】低温燃焼が行われているときには通常の燃
焼が行われているときに比べてＥＧＲガス量が多く、し
たがって図４９（Ａ）に示したように圧縮上死点前、す
なわち圧縮行程中は実線で示した低温燃焼時における平
均ガス温度Ｔｇのほうが破線で示した通常の燃焼時にお
ける平均ガス温度Ｔｇよりも高くなっている。なおこの
とき図４９（Ｂ）に示したように燃料およびその周囲の
ガス温度Ｔｆは平均ガス温度Ｔｇと略等しい温度になっ
ている。
【０３３９】次いで圧縮上死点付近において燃焼が開始
されるがこの場合、低温燃焼が行われているときには図
４９（Ｂ）の実線で示したように燃料およびその周囲の
ガス温度Ｔｆはさほど高くならない。これに対して通常
の燃焼が行われている場合には燃料周りに多量の酸素が
存在するために図４９（Ｂ）の破線で示したように燃料
およびその周囲のガス温度Ｔｆは極めて高くなる。この
ように通常の燃焼が行われた場合には燃料およびその周
囲のガス温度Ｔｆは低温燃焼が行われている場合に比べ
てかなり高くなるが大部分を占めるそれ以外のガスの温
度は低温燃焼が行われている場合に比べて通常の燃焼が
行われている場合のほうが低くなっており、したがって
図４９（Ａ）に示したように圧縮上死点付近における燃
焼室内の平均ガス温度Ｔｇは低温燃焼が行われている場
合のほうが通常の燃焼が行われている場合に比べて高く
なる。その結果、図４９（Ａ）に示したように燃焼が完
了した後の燃焼室内の平均ガス温度は低温燃焼が行われ
た場合のほうが通常の燃焼が行われた場合に比べて高く
なり、斯くして低温燃焼を行うと排気ガスの温度が高く
なる。
【０３４０】したがって低温燃焼は、通常の燃焼（通常
の機関運転）が行われたときに燃焼室から排出される排
気ガスの温度よりも温度が高い排気ガスを燃焼室から排
出する燃焼であるとも言える。
【０３４１】
【発明の効果】本発明によれば、パティキュレートフィ
ルタに流入する機関排気ガスの量が少なくされた状態に
て、燃焼装置からの排気ガスによりパティキュレートフ
ィルタの温度が上昇せしめられ、パティキュレートフィ
ルタの温度がＮＯｘ還元温度範囲内において微粒子連続
酸化温度よりも高く維持される。ここで、本発明の燃焼
装置から排出される排気ガスがパティキュレートフィル
タの温度を上昇させる昇温能力は機関排気ガスの昇温能
力よりも高い。したがって本発明によれば、機関排気ガ
スによりパティキュレートフィルタの温度を上昇させる
場合に比べてパティキュレートフィルタの温度を素早く
上昇させることができる。しかも本発明によれば、パテ
ィキュレートフィルタの温度を上昇させるために燃焼装
置からパティキュレートフィルタに排気ガスを供給する
ときには、パティキュレートフィルタに流入する機関排
気ガスの量が少なくされている。したがって本発明によ
れば、機関排気ガスによりパティキュレートフィルタか
ら奪われる熱量が少ないので、このことからもパティキ
ュレートフィルタの温度を素早く上昇させることができ
る。したがって、全体として本発明の排気浄化装置の微
粒子酸化除去レベルおよびＮＯｘ浄化レベルが高められ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関を示す図である。
【図２】排気浄化装置を示す図である。
【図３】ＮＯｘ浄化処理を実行するためのフローチャー
トである。
【図４】ＮＯｘ還元処理Ｉを実行するためのフローチャ
ートである。
【図５】ＮＯｘ還元処理IIを実行するためのフローチャ
ートである。
【図６】フィルタ温度制御を実行するためのフローチャ
ートである。
【図７】昇温処理Ｉを実行するためのフローチャートで
ある。
【図８】温度判定を実行するためのフローチャートであ
る。
【図９】Ｓ成分放出処理を実行するためのフローチャー
トである。
【図１０】Ｓ成分放出処理Ｉを実行するためのフローチ
ャートである。
【図１１】空燃比制御を実行するためのフローチャート
である。
【図１２】別の実施例の排気浄化装置を示す図である。
【図１３】別の実施例の排気浄化装置を示す図である。
【図１４】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図１５】排気バルブ制御を実行するためのフローチャ
ートである。
【図１６】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図１７】ＮＯｘ還元処理Ｉを実行するためのフローチ
ャートである。
【図１８】逆流防止弁制御を実行するためのフローチャ
ートである。
【図１９】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図２０】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図２１】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図２２】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図２３】ＮＯｘ還元処理Ｉを実行するためのフローチ
ャートである。
【図２４】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図２５】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図２６】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図２７】空気量制御弁制御を実行するためのフローチ
ャートである。
【図２８】酸素濃度の変化を示すタイムチャートであ
る。
【図２９】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図３０】酸素濃度の変化を示すタイムチャートであ
る。
【図３１】ＮＯｘ還元処理Ｉを実行するためのフローチ
ャートである。
【図３２】空燃比制御を実行するためのフローチャート
である。
【図３３】ＨＣ除去処理を含むＮＯｘ還元処理Ｉを実行
するためのフローチャートである。
【図３４】ＨＣ除去処理を実行するためのフローチャー
トである。
【図３５】さらに別の実施例の排気浄化装置を示す図で
ある。
【図３６】機関始動時制御を実行するためのフローチャ
ートの一部である。
【図３７】機関始動時制御を実行するためのフローチャ
ートの一部である。
【図３８】機関始動時制御を実行するためのフローチャ
ートの一部である。
【図３９】機関始動時制御を実行するためのフローチャ
ートの一部である。
【図４０】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図４１】微粒子の酸化作用を説明するための図であ
る。
【図４２】微粒子の堆積作用を説明するための図であ
る。
【図４３】単位微粒子連続酸化量とパティキュレートフ
ィルタの温度との関係を示す図である。
【図４４】スモークおよびＮＯｘの発生量などを示す図
である。
【図４５】燃焼圧を示す図である。
【図４６】燃料分子を示す図である。
【図４７】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す
図である。
【図４８】燃料噴射量と吸入ガス量との関係を示す図で
ある。
【図４９】低温燃焼が行われるときに排出される排気ガ
スの温度について説明するための図である。
【符号の説明】
１…機関本体 ２２ａ，２２ｂ…パティキュレートフィルタ ７１，９２…機関排気通路 ７２，７２ａ，７２ｂ…切換バルブ ７４…燃焼式ヒータ ７５…排気供給管 ７６…逆流防止弁 ７７ａ，７７ｂ…温度センサ ７８ａ，７８ｂ…排気バルブ ８３…空気導入管 ８４…空気量制御弁 ８５ａ，８５ｂ…空燃比センサ ８８ａ，８８ｂ…圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/08 Ａ 3/08 3/20 Ｅ 3/20 Ｎ Ｒ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ 45/00 ３１２Ｚ 45/00 ３１２ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ １０３Ｂ (72)発明者 田中 俊明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA01 BA08 BA09 BA20 CA01 DA10 EA11 FA02 FA27 FA30 FA33 3G090 AA03 BA01 3G091 AA10 AA11 AA18 AB02 AB06 AB11 AB13 BA11 BA14 CA01 CA12 CA13 CA27 DA01 DA02 DB10 EA01 EA15 EA17 EA32 EA34 FA01 FB02 FB10 FB12 FC02 FC07 GB02Y GB03Y GB04Y GB06W HA11 HA14 HA36 HA37 HB02 3G301 HA02 HA11 HA13 HA18 JA15 JA25 KA01 MA01 NA08 NE01 NE06 NE13 NE15 PA10Z PD03Z PD08Z PD11Z PD14Z PE01Z 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AB07 AC06 BA14X BA30X BB02 BB14 BC01 CC21 CC25 CC53 CC61 CD05 CD08 DA01 DA02 DA03 DA06 DA07 DA10 DA13 DA20 EA04

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機関排気通路に並列して配置された一対
    のパティキュレートフィルタと、機関から排出される機
    関排気ガスのほとんど全てをいずれのパティキュレート
    フィルタに流入させるかを切り換えるための排気流切換
    手段と、パティキュレートフィルタの温度を上昇させる
    ことができる機関排気ガスの昇温能力よりも高い昇温能
    力を有する排気ガスをパティキュレートフィルタに供給
    するための燃焼装置とを具備し、流入する排気ガスの空
    燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘを吸収し
    且つ流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収し
    たＮＯｘを放出して排気ガス中の炭化水素によりＮＯｘ
    を還元浄化することができるＮＯｘ触媒と、微粒子を連
    続的に酸化除去することができる酸化物質とをパティキ
    ュレートフィルタに担持させ、上記ＮＯｘ触媒はその温
    度がＮＯｘ還元温度範囲内にあるときにＮＯｘを放出し
    て還元することができ、一方、上記酸化物質の温度が微
    粒子連続酸化温度よりも高いときに該酸化物質が流入す
    るほとんど全ての微粒子を連続的に酸化除去することが
    できる内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯｘ触媒に
    吸収されているＮＯｘを還元すべきか否かを判定するた
    めの還元判定手段を具備し、該還元判定手段によりＮＯ
    ｘ触媒に吸収されているＮＯ ｘを還元すべきであると判
    定されたときには、上記排気流切換手段により当該ＮＯ
    ｘを還元すべきであると判定されたＮＯｘ触媒を担持し
    ている方のパティキュレートフィルタへの機関排気ガス
    の流入を抑制し、当該パティキュレートフィルタの温度
    がＮＯｘ還元温度範囲内において微粒子連続酸化温度よ
    りも高く維持されるように、当該パティキュレートフィ
    ルタに燃焼装置からリッチ空燃比の排気ガスを供給する
    ようにしたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 上記還元判定手段によりＮＯｘ触媒に吸
    収されているＮＯｘを還元すべきであると判定されたと
    きに、該ＮＯｘを還元すべきであると判定されたＮＯｘ
    触媒を担持している方のパティキュレートフィルタの温
    度がＮＯｘ還元温度範囲の下限温度よりも低いときに
    は、上記排気流切換手段により当該パティキュレートフ
    ィルタへの機関排気ガスの流入を抑制し、上記燃焼装置
    から酸素濃度が予め定められた濃度よりも高いリッチ空
    燃比の排気ガスを当該パティキュレートフィルタに供給
    して当該パティキュレートフィルタの温度をＮＯｘ還元
    温度範囲内にまで上昇させ、当該パティキュレートフィ
    ルタの温度がＮＯｘ還元温度範囲内となったときには、
    上記燃焼装置から酸素濃度が上記予め定められた濃度よ
    りも低いリッチ空燃比の排気ガスを当該パティキュレー
    トフィルタに供給するようにしたことを特徴とする請求
    項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 上記還元判定手段によりＮＯｘ触媒に吸
    収されているＮＯｘを還元すべきであると判定されたと
    きに、該ＮＯｘを還元すべきであると判定されたＮＯｘ
    触媒を備えた方のパティキュレートフィルタの温度がＮ
    Ｏｘ還元温度範囲の下限温度よりも低いときには、上記
    排気流切換手段により当該一方のパティキュレートフィ
    ルタへの機関排気ガスの流入を抑制し、上記燃焼装置か
    ら当該パティキュレートフィルタにリーン空燃比の排気
    ガスを供給して当該パティキュレートフィルタの温度を
    ＮＯｘ還元温度範囲内にまで上昇させ、当該パティキュ
    レートフィルタの温度がＮＯｘ還元温度範囲内となった
    ときには、上記燃焼装置から当該パティキュレートフィ
    ルタにリッチ空燃比の排気ガスを供給するようにしたこ
    とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
  4. 【請求項４】 ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘの還
    元が完了したときに、上記燃焼装置から当該パティキュ
    レートフィルタにリーン空燃比の排気ガスを供給するよ
    うにしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
    排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 パティキュレートフィルタから流出する
    排気ガスの空燃比を検出することができる空燃比センサ
    を具備し、該空燃比センサの出力に基づいて上記燃焼装
    置から当該パティキュレートフィルタに供給される排気
    ガスの空燃比を制御するようにしたことを特徴とする請
    求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
  6. 【請求項６】 機関始動時において上記排気流切換手段
    により一方のパティキュレートフィルタへの機関排気ガ
    スの流入を抑制し、上記燃焼装置から当該一方のパティ
    キュレートフィルタに排気ガスを供給して当該一方のパ
    ティキュレートフィルタの温度を上昇させるようにした
    ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
  7. 【請求項７】 要求トルクと機関回転数とに基づいて機
    関運転が制御される第１の機関運転と、該第１の機関運
    転が実行されたときに機関から排出される機関排気ガス
    の温度よりも温度が高い機関排気ガスを機関から排出さ
    せる第２の機関運転とを選択的に実行するための機関運
    転制御手段を具備し、機関始動時においては該機関運転
    制御手段により第２の機関運転制御を実行して他方のパ
    ティキュレートフィルタの温度を上昇させるようにした
    ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
  8. 【請求項８】 上記ＮＯｘ触媒は流入する排気ガスの空
    燃比がリーンであるときに排気ガス中の硫黄成分を吸収
    し且つ流入する排気ガスの空燃比がリッチになったとき
    にその温度が吸収している硫黄成分を放出することがで
    きる硫黄成分放出温度よりも高いと吸収している硫黄成
    分を放出することができ、さらにＮＯ ｘ触媒に吸収され
    ている硫黄成分をＮＯｘ触媒から放出すべきか否かを判
    定するための硫黄成分放出判定手段を具備し、該硫黄成
    分放出判定手段によりＮＯｘ触媒に吸収されている硫黄
    成分を放出させるべきであると判定されたときに、当該
    硫黄成分を放出すべきであると判定された方のパティキ
    ュレートフィルタの温度が硫黄成分放出温度よりも低い
    ときには、当該パティキュレートフィルタの温度を硫黄
    成分放出温度にまで上昇させ、当該パティキュレートフ
    ィルタの温度が硫黄成分放出温度に達したときに、上記
    排気流切換手段により当該パティキュレートフィルタへ
    の機関排気ガスの流入を抑制し、上記燃焼装置から当該
    パティキュレートフィルタにリッチ空燃比の排気ガスを
    供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の
    内燃機関の排気浄化装置。
  9. 【請求項９】 上記ＮＯｘ触媒は流入する排気ガスの空
    燃比がリーンであるときに排気ガス中の硫黄成分を吸収
    し且つ流入する排気ガスの空燃比がリッチになったとき
    にその温度が吸収している硫黄成分を放出することがで
    きる硫黄成分放出温度よりも高いと吸収している硫黄成
    分を放出することができ、さらにＮＯ ｘ触媒に吸収され
    ている硫黄成分をＮＯｘ触媒から放出すべきか否かを判
    定するための硫黄成分放出判定手段を具備し、該硫黄成
    分放出判定手段によりＮＯｘ触媒に吸収されている硫黄
    成分を放出させるべきであると判定されたときに、当該
    硫黄成分を放出すべきであると判定された方のパティキ
    ュレートフィルタの温度が硫黄成分放出温度よりも低い
    ときには、当該パティキュレートフィルタの温度を硫黄
    成分放出温度にまで上昇させ、当該パティキュレートフ
    ィルタの温度が硫黄成分放出温度に達したときに、上記
    排気流切換手段により当該パティキュレートフィルタへ
    の機関排気ガスの流入を抑制し、上記燃焼装置から当該
    パティキュレートフィルタにリッチ空燃比の排気ガスと
    リーン空燃比の排気ガスとを交互に供給するようにした
    ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
  10. 【請求項１０】 ＮＯｘ触媒から硫黄成分が放出されて
    いるときに機関回転数が予め定められた値よりも小さく
    なったときには上記燃焼装置からパティキュレートフィ
    ルタに供給される排気ガスの空燃比をリーンに維持する
    ことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
  11. 【請求項１１】 要求トルクと機関回転数とに基づいて
    機関運転が制御される第１の機関運転と、該第１の機関
    運転が実行されたときに機関から排出される機関排気ガ
    スの温度よりも温度が高い機関排気ガスを機関から排出
    させる第２の機関運転とを選択的に実行するための機関
    運転制御手段を具備し、上記硫黄成分放出判定手段によ
    りＮＯｘ触媒に吸収されている硫黄成分を放出させるべ
    きであると判定されたときに、上記機関運転制御手段に
    より第２の機関運転を実行し、当該硫黄成分を放出させ
    るべきであると判定された方のパティキュレートフィル
    タの温度を硫黄成分放出温度まで上昇させるようにした
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の内燃機関の
    排気浄化装置。
  12. 【請求項１２】 上記燃焼装置が機関排気ガスを取り込
    んで該機関排気ガス中の酸素により燃料を燃焼せしめる
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載
    の内燃機関の排気浄化装置。
  13. 【請求項１３】 上記燃焼装置が取り込んだ機関排気ガ
    ス中に空気を供給するための空気供給手段を有すること
    を特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
  14. 【請求項１４】 上記燃焼装置が空気を取り込むと共に
    排気ガスを取り込むことを特徴とする請求項１〜１１の
    いずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
  15. 【請求項１５】 上記燃焼装置がパティキュレートフィ
    ルタから流出した排気ガスを取り込むことを特徴とする
    請求項１４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  16. 【請求項１６】 各パティキュレートフィルタ下流から
    の排気ガスの流出を抑制するための流出抑制手段を具備
    し、上記排気流切換手段により一方のパティキュレート
    フィルタへの機関排気ガスの流入を抑制しているとき
    に、上記流出制御手段により当該一方のパティキュレー
    トフィルタ下流への排気ガスの流出を抑制するようにし
    たことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記
    載の内燃機関の排気浄化装置。
  17. 【請求項１７】 パティキュレートフィルタ内の圧力を
    検出するための圧力センサを具備し、上記排気流切換手
    段により一方のパティキュレートフィルタへの機関排気
    ガスの流入を抑制し且つ上記流出抑制手段により当該一
    方のパティキュレートフィルタ下流からの排気ガスの流
    出を抑制しているときに、当該一方のパティキュレート
    フィルタ内の圧力を上記圧力センサにより検出し、当該
    一方のパティキュレートフィルタ内の圧力が燃焼装置の
    作動を阻害するほど高い圧力を超えないように上記流出
    抑制手段による流出抑制度合を制御するようにしたこと
    を特徴とする請求項１６に記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
  18. 【請求項１８】 各パティキュレートフィルタ下流側の
    機関排気通路がそれぞれ予め定められた距離以上に亘っ
    て各パティキュレートフィルタから別個に延在し、上記
    排気流切換手段により一方のパティキュレートフィルタ
    への機関排気ガスの流入を抑制してほとんど全ての機関
    排気ガスを他方のパティキュレートフィルタに流入させ
    たときに、他方のパティキュレートフィルタから流出す
    る機関排気ガスが一方のパティキュレートフィルタにそ
    の下流から流入することがないような距離に上記予め定
    められた距離を設定したことを特徴とする請求項１に記
    載の内燃機関の排気浄化装置。
  19. 【請求項１９】 上記燃焼装置から排気ガスをパティキ
    ュレートフィルタに供給するための排気供給通路内に、
    パティキュレートフィルタから燃焼装置への排気ガスの
    逆流を防止するための逆流防止弁を配置したことを特徴
    とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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