JP2003314247A

JP2003314247A - 内燃機関の排気浄化装置およびその制御方法

Info

Publication number: JP2003314247A
Application number: JP2002118305A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nagae; 正浩長江
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: JP4284919B2

Abstract

(57)【要約】【課題】排気中の微粒子を捕集すべく排気通路に設け
られたフィルタを機能させるために必要な還元成分の消
費を軽減し、フィルタによる排気浄化機能の効率化を図
ることのできる内燃機関の排気浄化装置及びその制御方
法を提供する。【解決手段】フィルタケーシング１００の内部には、
第１の排気通路１１０、第２の排気通路１２０、及び第
３の排気通路１３０が区画形成されている。第１の排気
通路１１０及び第２の排気通路１２０の通路途中には、
燃料添加弁１７ａ，１７ｂと、フィルタ１１１，１２１
とが収容され、第３の排気通路１３０の通路途中には、
酸化触媒１３１が収容されている。バタフライ弁１４１
は、各通路１１０，１２０，１３０の一方の開口端と、
ケーシング１００の上流側通路との接続状態を調整す
る。バタフライ弁１５１は、各通路１１０，１２０，１
３０の他方の開口端と、ケーシング１００の下流側通路
との接続状態を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気に
含まれる有害成分を浄化する排気浄化装置及びそのよう
な装置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の排気浄化装置は、例えば
ディーゼルエンジンの排気中に含まれる煤等の微粒子を
ＮＯｘとともに浄化するためのフィルタ構造物（以下、
フィルタという）を当該エンジンの排気通路に備えて構
成される。このような機能を備えたフィルタとしては、
例えば多孔質セラミックの構造体に金属触媒を担持した
ものが知られている。このような構造を有するフィルタ
は、排気中に含まれる煤等の微粒子を一旦捕集して酸化
除去する機能と、同じく排気中に含まれる窒素酸化物
（ＮＯｘ）を吸収し排気中の還元成分量が高い条件下
（リッチ雰囲気中）で還元浄化するといった作用を繰り
返す機能とを併せ備える。

【０００３】ところで、排気中の微粒子を一旦捕集した
後、これを酸化除去するといったフィルタの特性上、当
該フィルタを通過する排気の状態（例えば温度や微粒子
の濃度等）によっては、微粒子の捕集効率がその酸化除
去効率を上回ることもあり、このような場合、フィルタ
に目詰まりが生じる懸念もある。

【０００４】このような問題に対する方策として、図１
２に示すような排気通路構造の採用が考えられている
（例えば特開平７−１８９６５６号公報）。同図１２に
示す通路構造２００では、通路切替弁（例えばバタフラ
イ弁）２０１を操作することで、フィルタ２０２の両端
部のうち一方の端部から他方の端部に向かう排気の流れ
（順流：図１２（ａ）に示す態様）と、その逆向きの流
れ（逆流：図１２（ｂ）に示す態様）とを択一的に切り
替えることができる。フィルタ２０２を排気が通過する
際には、排気起源の微粒子の酸化反応熱により、フィル
タ２０２の両端部のうち、排気の排出される側の温度が
局所的に上昇する。このため、上記のような通路構造を
採用し、フィルタ２０２を通過する排気の流れを周期的
に切り替えるようにすれば、フィルタ２０２がその両端
部において昇温されることになり、また、当該フィルタ
２０２内に捕集される微粒子の分布が均一化されること
になる。この結果、微粒子の酸化除去がより効率的に行
われ、目詰まりの発生が好適に抑制されるようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な通路構造においては、上流から流れてくる排気の一部
が、通路切替弁（或いはこれと同様の機能を有する機
構）の設けられた部位において、例えば通路切替弁と排
気通路の内壁との間に存在する隙間を通じてすり抜け、
フィルタを通過することなく排気通路の下流（外部）に
放出される。このような排気のすり抜けは、通路切替弁
を作動させる際には特に顕著となる。

【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、排気中の微
粒子を捕集するフィルタを排気通路に備えた内燃機関の
排気浄化装置において、フィルタを機能させるために必
要な還元成分の消費を軽減し、フィルタによる排気浄化
機能の効率化を図ることのできる内燃機関の排気浄化装
置及びその制御方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、（１）内燃機関の排気系に設けられ、排
気中の微粒子を捕集するフィルタを通路途中に備えた第
１の排気通路と、同じく排気中の微粒子を捕集するフィ
ルタを通路途中に備えた第２の排気通路と、前記第１の
排気通路の一方の通路開口端と前記第２の排気通路の一
方の通路開口端とに接続する第１の集合空間部と、前記
第１の集合空間部に接続する第１の集合通路と、前記第
１の排気通路の他方の通路開口端と前記第２の排気通路
の他方の通路開口端とに接続する第２の集合空間部と、
前記第２の集合空間部に接続する第２の集合通路と、前
記第１の集合空間部および前記第２の集合空間部の間を
連絡する第３の排気通路と、前記第１の集合空間部に設
けられ、前記第１の排気通路、第２の排気通路、第３の
排気通路および第１の集合通路の間で、各通路について
他の通路との接続状態を調整する第１の調整弁機構と、
前記第２の集合空間部に設けられ、前記第１の排気通
路、第２の排気通路、第３の排気通路および第１の集合
通路の間で、各通路について他の通路との接続状態を調
整する第２の調整弁機構と、を備え、前記第１の集合通
路を通じて導入した排気を浄化し、前記第２の集合通路
を通じて排出することを要旨とする。

【０００８】同構成によれば、各調整弁機構の機能に基
づき、第１の集合通路を起点、第２の集合通路を終点と
し、第１の排気通路や第２の排気通路を通過する排気流
路であって、第１の排気通路及び第２の排気通路を通過
する排気の流れ方向を異にする少なくとも２種の排気流
路を形成することができる。そして、このような２種の
排気流路を適宜切り換えて使用することにより、第１の
排気通路及び第２の排気通路に設けられた各フィルタに
捕集された微粒子を分解除去すること、フィルタの目詰
まりを防止すること、目詰まりが生じた場合にその原因
となった微粒子を除去することが容易に行える。なお、
前記２種の排気流路を適宜切り換えて使用するととも
に、排気の温度を上昇させたり、反応性の高い還元成分
を含んだ排気が各フィルタを通過するような処理を行う
ことにより、各フィルタに捕集された微粒子の分解除去
や、フィルタの目詰まり防止や、目詰まりを解消するた
めの微粒子の除去を、一層効率的に行うことができる。

【０００９】さらに、上記２種の排気流路を相互に切り
換える場合であれ、第１の集合通路を起点、第２の集合
通路を終点とする排気流路に、第１の排気通路に備えら
れたフィルタ、及び第２の排気通路に備えられたフィル
タのうち少なくとも一方を介在させるようにすることが
できる。このため、上記２種の排気流路を切り換える
際、何れかのフィルタによって捕集されるべき微粒子
が、第２の集合通路にすり抜けてしまうといった不具合
も回避することができる。

【００１０】なお、上記構成において、前記第１の集合
通路から導入した排気を前記第２の集合通路に排出させ
る使用態様の他、前記第２の集合通路から導入した排気
を前記第２の集合通路に排出する使用態様を適用するこ
ともできる。

【００１１】（２）また、前記第１の排気通路に備えら
れたフィルタ、及び前記第２の排気通路に備えられたフ
ィルタは、排気に含まれるＮＯｘを酸化雰囲気で吸蔵
し、該吸蔵したＮＯｘを還元雰囲気で還元する機能を有
するのが好ましい。

【００１２】ここで、酸化雰囲気の排気とは、概ね酸化
成分（例えば酸素）の濃度が比較的高い排気を意味し、
還元雰囲気の排気とは、概ね還元成分（例えば炭化水
素）の濃度が比較的高い排気を意味する。

【００１３】同構成によれば、上述した排気流路の切り
換えを繰り返すことにより、各フィルタによる微粒子の
浄化作用とＮＯｘの浄化作用とが、相乗的に高められ
る。

【００１４】（３）前記第３の排気通路の通路途中に、
酸化能を有する触媒を備えるのが好ましい。

【００１５】同構成によれば、第１の集合通路を起点、
第２の集合通路を終点とし、第１の排気通路や第２の排
気通路を通過する排気にとって、フィルタをすり抜けた
還元成分（例えば炭化水素）が確実に浄化されるように
なる。

【００１６】（４）また、前記酸化能を有する触媒は、
排気に含まれるＮＯｘを酸化雰囲気で吸蔵し、該吸蔵し
たＮＯｘを還元雰囲気で還元する機能を備えるのが好ま
しい。

【００１７】（５）また、前記第１の排気通路におい
て、前記第１の集合空間部に接続する通路開口端と該第
１の排気通路に備えられたフィルタとの間に設けられ、
該第１の排気通路内に還元剤を添加する第１の還元剤添
加手段と、前記第２の排気通路において、前記第２の集
合空間部に接続する通路開口端と該第２の排気通路に備
えられたフィルタとの間に設けられ、該第２の排気通路
内に還元剤を添加する第２の還元剤添加手段と、を備え
るのが好ましい。

【００１８】同構成を用い、例えば、所定の条件下にお
いては、第１の排気通路を密閉空間とし、第１の還元剤
添加手段を用いて還元剤を添加することにより、還元成
分濃度の高いガスを当該密閉空間内に滞留させる一方、
第２の排気通路を通じて第１の集合通路を起点、第２の
集合通路を終点とする経路に十分な排気流量を確保す
る。このようにすれば、第１の集合通路上流における排
気の圧力が上昇させることなく、第１の排気通路のフィ
ルタに吸蔵されたＮＯｘを効率的に放出・還元すること
ができる。また、他の条件下においては、第２の排気通
路を密閉空間とし、第２の還元剤添加手段を用いて還元
剤を添加することにより、還元成分濃度の高いガスを当
該密閉空間内に滞留させる一方、第１の排気通路を通じ
て第１の集合通路を起点、第２の集合通路を終点とする
経路に十分な排気流量を確保する。このような構成を適
用すれば、第１の集合通路上流における排気の圧力を上
昇させることなく、第２の排気通路のフィルタに吸蔵さ
れたＮＯｘを効率的に放出・還元することができる。す
なわち、同構成によれば、２種の排気通路に設けられた
フィルタの排気浄化機能（ＮＯｘを一時的に吸蔵し、放
出・還元する機能）を交互に活用し、効率的な排気浄化
を継続的に行うことができる。

【００１９】（６）また、前記第１の排気通路と、前記
第２の排気通路と、前記第３の排気通路とを内部通路と
して区画形成するケーシングを当該機関の排気系に備え
るのが好ましい。

【００２０】（７）また、他の発明は、内燃機関の排気
系に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタを通
路途中に備えた第１の排気通路と、同じく排気中の微粒
子を捕集するフィルタを通路途中に備えた第２の排気通
路と、一方の通路開口端を当該機関に接続し、他方の通
路開口端を前記第１の集合空間部に接続する第１の集合
通路と、前記第１の排気通路の他方の通路開口端と前記
第２の排気通路の他方の通路開口端とに接続する第２の
集合空間部と、一方の通路開口端を前記第２の集合空間
部に接続し、他方の通路開口端を大気に連通させる第２
の集合通路と、前記第１の集合空間部および前記第２の
集合空間部の間を連絡する第３の排気通路と、前記第１
の集合空間部に設けられ、前記第１の排気通路、第２の
排気通路、第３の排気通路および第１の集合通路の間
で、各通路について他の通路との接続状態を調整する第
１の調整弁機構と、前記第２の集合空間部に設けられ、
前記第１の排気通路、第２の排気通路、第３の排気通路
および第１の集合通路の間で、各通路について他の通路
との接続状態を調整する第２の調整弁機構と、を備え、
前記第１の集合通路を通じて導入した排気を浄化し、前
記第２の集合通路を通じて排出する内燃機関の排気浄化
装置の制御方法であって、前記第１の集合通路を通じて
前記第１の集合空間部に流入する排気が、前記第２の排
気通路、前記第２の集合空間部、前記第１の排気通路、
前記第１の集合空間部、前記第３の排気通路、前記第２
の集合空間部、前記第２の集合通路の順に流れる流路を
形成するように、前記第１の調整弁機構および前記第２
の調整弁機構を操作する第１の工程と、前記第１の集合
通路を通じて前記第１の集合空間部に流入する排気が、
前記第１の排気通路、前記第２の集合空間部、前記第２
の排気通路、前記第１の集合空間部、前記第３の排気通
路、前記第２の集合空間部、前記第２の集合通路の順に
流れる流路を形成するように、前記第１の調整弁機構お
よび前記第２の調整弁機構を操作する第２の工程と、前
記第１の集合通路を通じて前記第１の集合空間部に流入
する排気が、前記第１の排気通路、前記第２の集合空間
部、前記第３の排気通路、前記第１の集合空間部、前記
第２の排気通路、前記第２の集合空間、前記第２の集合
通路の順に流れる流路を形成するように、前記第１の調
整弁機構および前記第２の調整弁機構を操作する第３の
工程とを、第１の工程、第３の工程、第２の工程の順
に、若しくは、第２の工程、第３の工程、第１の工程の
順に実行する制御を行うことを要旨とする。

【００２１】同構成によれば、第１の排気通路及び第２
の排気通路に設けられた各フィルタの目詰まりを防止
し、或いは目詰まりが生じた場合であれ、その原因とな
っている微粒子を除去することができる。さらに、第１
の工程と第２の工程との間に第３の工程が介在するた
め、第１の工程に基づいて形成される排気流路と第２の
工程に基づいて形成される排気流路とが切り替わるとき
にも、第１の集合通路を起点、第２の集合通路を終点と
して移動する排気が、第１の排気通路に備えられたフィ
ルタ、及び第２の排気通路に備えられたフィルタのうち
少なくとも一方を通過するようなる。このため、上記２
種の排気流路を切り換える際、何れかのフィルタによっ
て捕集されるべき微粒子が、第２の集合通路にすり抜け
てしまうといった不具合を回避することができる。

【００２２】（８）また、他の発明は、内燃機関の排気
系に設けられ、排気に含まれるＮＯｘを酸化雰囲気で吸
蔵し、該吸蔵したＮＯｘを還元雰囲気で還元する触媒を
通路途中に備えた第１の排気通路と、同じく排気に含ま
れるＮＯｘを酸化雰囲気で吸蔵し、該吸蔵したＮＯｘを
還元雰囲気で還元する触媒を通路途中に備えた第２の排
気通路と、前記第１の排気通路の一方の通路開口端と前
記第２の排気通路の一方の通路開口端とに接続する第１
の集合空間部と、前記第１の集合空間部に接続する第１
の集合通路と、前記第１の排気通路の他方の通路開口端
と前記第２の排気通路の他方の通路開口端とに接続する
第２の集合空間部と、前記第２の集合空間部に接続する
第２の集合通路と、前記第１の集合空間部に設けられ、
前記第１の排気通路、第２の排気通路および第１の集合
通路の間で、各通路について他の通路との接続状態を調
整する第１の調整弁機構と、前記第２の集合空間部に設
けられ、前記第１の排気通路、第２の排気通路および第
１の集合通路の間で、各通路について他の通路との接続
状態を調整する第２の調整弁機構と、前記第１の排気通
路において、前記第１の集合通路を形成する通路開口端
と前記触媒との間に設けられ、該第１の排気通路内に還
元剤を添加する第１の還元剤添加手段と、前記第２の排
気通路において、前記第２の集合通路を形成する通路開
口端と前記触媒との間に設けられ、該第２の排気通路内
に還元剤を添加する第２の還元剤添加手段と、を備え、
前記第１の集合通路を通じて導入した排気を浄化し、前
記第２の集合通路を通じて排出する内燃機関の排気浄化
装置の制御方法であって、前記第１の調整弁機構および
前記第２の調整弁機構を操作して、前記第１の排気通路
および前記第２の排気通路のうち、一方の排気通路を流
れる排気の流量を増大させ、他方の排気通路を流れる排
気の流量を減少させて、且つ、前記排気流量の減少する
排気通路に還元剤を添加する制御を実行することを要旨
とする。

【００２３】同構成によれば、第１の集合通路上流にお
ける排気の圧力を上昇させることなく、第１の排気通路
の触媒に吸蔵されたＮＯｘ、或いは第２の排気通路に吸
蔵されたＮＯｘを効率的に放出・還元することができ
る。すなわち、２種の排気通路に設けられた触媒の排気
浄化機能（ＮＯｘを一時的に吸蔵し、放出・還元する機
能）を交互に活用し、効率的な排気浄化を継続的に行う
ことができる。

【００２４】なお、上記各構成は、可能な限り組み合わ
せることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用し
た一実施の形態について説明する。

【００２６】〔エンジンシステムの構造及び機能〕図１
において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃
料供給系１０、燃焼室２０、吸気系３０及び排気系４０
等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエ
ンジンシステムである。

【００２７】先ず、燃料供給系１０は、サプライポンプ
１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１
４、調量弁１６、燃料添加弁１７ａ，１７ｂ、機関燃料
通路Ｐ１及び添加燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。

【００２８】サプライポンプ１１は、燃料タンク（図示
略）から汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１
を介してコモンレール１２に供給する。コモンレール１
２は、サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所
定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、
この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３に分配する。燃料
噴射弁１３は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を
備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室２０内に燃料
を噴射供給する。

【００２９】他方、サプライポンプ１１は、燃料タンク
から汲み上げた燃料の一部を添加燃料通路Ｐ２を介して
燃料添加弁１７ａ，１７ｂに分配供給する。添加燃料通
路Ｐ２には、サプライポンプ１１から燃料添加弁１７
ａ，１７ｂに向かって遮断弁１４及び調量弁１６が順次
配設されている。遮断弁１４は、緊急時において添加燃
料通路Ｐ２を遮断し、燃料供給を停止する。調量弁１６
は、燃料添加弁１７ａ，１７ｂに供給する燃料の圧力
（燃圧）ＰＧを制御する。燃料添加弁１７ａ，１７ｂ
は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁
弁であり、還元剤として機能する燃料を、適宜の量、適
宜のタイミングで排気系４０のフィルタケーシング１０
０内に添加供給する。

【００３０】吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給され
る吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気
系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路
（排気通路）を形成する。

【００３１】また、このエンジン１には、周知の過給機
（ターボチャージャ）５０が設けられている。ターボチ
ャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された回転
体５２，５３を備える。一方の回転体（タービンホイー
ル）５２は排気系４０内の排気に晒され、他方の回転体
（コンプレッサホイール）５３は、吸気系３０内の吸気
に晒される。このような構成を有するターボチャージャ
５０は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気
圧）を利用してコンプレッサホイール５３を回転させ、
吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行う。

【００３２】吸気系３０において、ターボチャージャ５
０に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇
温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よ
りもさらに下流に設けられたスロットル弁３２は、その
開度を無段階に調節することのできる電子制御式の開閉
弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を
変更し、同吸入空気の供給量（流量）を調整する機能を
有する。

【００３３】また、エンジン１には、吸気系３０と排気
系４０とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）６０が
形成されている。このＥＧＲ通路６０は、排気の一部を
適宜吸気系３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６０に
は、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れ
る排気（ＥＧＲガス）の流量を自在に調整することがで
きるＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０を通過（還流）す
る排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６２が設けられて
いる。

【００３４】また、排気系４０において、ターボチャー
ジャ５０（タービンホイール５２）の下流には、フィル
タケーシング１００が設けられている。フィルタケーシ
ング１００の内部には、排気中に含まれる微粒子の浄化
とＮＯｘの浄化とを併せ行う機能を備えたパティキュレ
ートフィルタ（図示略）が収容されている。

【００３５】また、エンジン１の各部位には、当該部位
の環境条件やエンジン１の運転状態に関する信号を出力
する各種センサが取り付けられている。

【００３６】すなわち、レール圧センサ７０は、コモン
レール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出
信号を出力する。添加燃料圧センサ７１は、添加燃料通
路Ｐ２内の圧力に応じた検出信号を出力する。エアフロ
メータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁３２下流に
おいて吸入空気の流量（吸気量）Ｇａに応じた検出信号
を出力する。酸素濃度センサ７３は、排気系４０のフィ
ルタケーシング１００下流において、排気中の酸素濃度
に応じた検出信号を出力する。また、排気温度センサ７
４は、フィルタケーシング１００下流において排気中の
温度に応じた検出信号を出力する。また、差圧センサ７
５は、フィルタケーシング１００上流における排気の圧
力と下流における排気の圧力との差に応じた検出信号を
出力する。また、アクセルポジションセンサ７６はエン
ジン１のアクセルペダル（図示略）に取り付けられ、同
ペダルへの踏み込み量ＡＣＣに応じた検出信号を出力す
る。クランク角センサ７７は、エンジン１の出力軸（ク
ランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パ
ルス）を出力する。これらセンサ７０〜７７は、電子制
御装置（ＥＣＵ）９０と電気的に接続されている。

【００３７】ＥＣＵ９０は、中央処理装置（ＣＰＵ）９
１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）９２、ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）９３、バックアップＲＡＭ９４お
よびタイマーカウンタ９５等を備え、これら各部と、Ａ
／Ｄ変換器を含む外部入力回路９６と、外部出力回路９
７とが双方向性バス９８により接続されて構成される論
理演算回路を備える。

【００３８】このように構成されたＥＣＵ９０は、上記
各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、
これら信号に基づいて、エンジン１の運転状態に関する
各種パラメータを把握し、これらパラメータに基づいて
エンジン１の運転状態を最適化するための各種制御を実
施する。

【００３９】〔燃料噴射制御の概要〕ＥＣＵ９０は、各
種センサの検出信号から把握されるエンジン１の運転条
件に基づき燃料噴射制御を実施する。本実施の形態にお
いて燃料噴射制御とは、各燃料噴射弁１３を通じた各燃
焼室２０内への燃料噴射の実施に関し、燃料の噴射量
Ｑ、噴射タイミング、噴射パターンといったパラメータ
を設定し、これら設定されたパラメータに基づいて個々
の燃料噴射弁１３の開閉弁操作を実行する一連の処理を
いう。

【００４０】ＥＣＵ９０は、このような一連の処理を、
エンジン１の運転中所定時間毎に繰り返し行う。燃料の
噴射量Ｑ及び噴射タイミングは、基本的にはアクセルペ
ダルの踏み込み量ＡＣＣおよびエンジン回転数ＮＥ（ク
ランク角センサのパルス信号に基づいて演算することが
できるパラメータ）に基づき、予め設定されたマップ
（図示略）を参照して決定する。

【００４１】また、燃料の噴射パターンの設定に関し、
ＥＣＵ９０は、圧縮上死点近傍での燃料噴射を主噴射と
して各気筒について行うことで機関出力を得る他、主噴
射に先立つ燃料噴射（以下、パイロット噴射という）
や、主噴射に後続する燃料噴射（以下、ポスト噴射とい
う）を、副噴射として適宜選択された時期、選択された
気筒について行う。

【００４２】〔パイロット噴射〕ディーゼルエンジンで
は一般に、圧縮行程終期において、燃焼室内が燃料の自
己着火を誘発する温度に達する。とくにエンジンの運転
状態が中高負荷領域にある場合、燃焼に供される燃料が
燃焼室内に一括して噴射供給されると、この燃料は騒音
を伴い爆発的に燃焼する。パイロット噴射を実行するこ
とにより、主噴射に先立って供給された燃料が熱源（或
いは火種）となり、その熱源が燃焼室内で徐々に拡大し
て燃焼に至るようになるため、燃焼室内における燃料の
燃焼状態が比較的緩慢となり、しかも着火遅れ時間が短
縮されるようになる。このため、機関運転に伴う騒音が
軽減され、さらには排気中のＮＯｘ量も低減される。

【００４３】また、パイロット噴射を伴う燃料噴射の形
態を適用すると、消費燃料に対する機関出力は減少する
傾向にある。このため、主噴射において要求される燃料
噴射量が増大し、排気の温度が上昇する。また、燃焼室
２０内において完全に燃焼せず排気系４０に排出される
軽質なＨＣやＣＯの量が増大し、これらのＨＣやＣＯが
排気中において、とくにＮＯｘ触媒を介して発熱反応を
起こす。すなわち、パイロット噴射を実施することによ
り、フィルタケーシング１００内に流入する排気やＮＯ
ｘ触媒の温度を上昇させることができる。

【００４４】〔ポスト噴射〕ポスト噴射によって燃焼室
２０内に供給される燃料は、燃焼ガス中で軽質なＨＣに
改質され、排気系４０に排出される。すなわち、還元剤
として機能する軽質なＨＣが、ポスト噴射を通じて排気
系４０に添加され、排気中の還元成分濃度を高めること
となる。ポスト噴射の実施によっても、フィルタケーシ
ング１００内に流入する排気やＮＯｘ触媒の温度を上昇
させる効果を得ることができる。

【００４５】〔ＥＧＲ制御の概要〕ＥＣＵ９０は、各種
センサの検出信号から把握されるエンジン１の運転状態
に基づきＥＧＲ制御を実施する。本実施の形態において
ＥＧＲ制御とは、ＥＧＲ通路に設けられた電子制御式の
開閉弁（ＥＧＲ弁）６１を操作して、ＥＧＲ通路を通過
するガスの流量、言い換えれば排気系４０から吸気系３
０に還流される排気の流量調整を行う処理をいう。

【００４６】目標となるＥＧＲ弁６１の開弁量（以下、
目標開弁量）は、基本的にはエンジン１の負荷や回転数
等の運転状態に基づき、予め設定されたマップ（図示
略）を参照して決定される。ＥＣＵ９０は、この目標開
弁量をエンジン１の運転中所定時間毎に更新し、逐次、
ＥＧＲ弁６１の実際の開弁量が更新された目標開弁量に
合致するよう同ＥＧＲ弁６１の駆動回路に指令信号を出
力する。

【００４７】〔ＥＧＲ制御に基づく低温燃焼〕こうした
一連の処理により排気の一部が吸気系３０に還流される
と、その還流量に応じ機関燃焼に供される混合気中の不
活性ガス成分が増量することになる。この結果、エンジ
ン１の燃焼温度が低下し（エンジン１がいわゆる低温燃
焼の状態となり）、排気中のＮＯｘ量が低減される他、
例えばＥＧＲ率（ＥＧＲガスの流量／（ＥＧＲガスの流
量＋吸入空気の流量））が５５％程度を上回る条件下に
おいてスモークがほとんど発生しなくなる。

【００４８】また、低温燃焼の実施に伴い排気中の未燃
ＨＣ（還元成分）が増量することになるため、結果とし
て、還元剤として機能する軽質なＨＣが排気系４０に添
加され排気中の還元成分濃度を高めることとなる。すな
わち、ＥＧＲ制御（低温燃焼）の実施によっても、パイ
ロット噴射やポスト噴射と同様、フィルタケーシング１
００内に流入する排気やＮＯｘ触媒の温度を上昇させる
効果を得ることができる。

【００４９】〔フィルタケーシングの構造〕次に、排気
系４０に設けられたフィルタケーシング１００につい
て、その構造及び機能について詳しく説明する。

【００５０】図２は、フィルタケーシング１００の主要
内部構造を概略的に示す断面図である。

【００５１】同図２に示すように、フィルタケーシング
１００の内部には、第１の排気通路１１０、第２の排気
通路１２０、及び第３の排気通路１３０といった３種の
通路空間が区画形成されている。第１の排気通路１１０
及び第２の排気通路１２０の通路途中には、パティキュ
レートフィルタ（以下、フィルタという）１１１，１２
１が収容され、第３の排気通路１３０の通路途中には、
酸化触媒１３１が収容されている。

【００５２】第１の排気通路１１０の一方の通路開口
端、第２の排気通路１２０の一方の通路開口端、および
第３の排気通路１３０の一方の通路開口端は、各々が第
１の集合空間部１４０を介し、排気系４０のフィルタケ
ーシング１００上流にあたる第１の集合通路４０ａに接
続する。第１の集合空間部１４０に設けられたバタフラ
イ弁１４１は、各通路１１０，１２０，１３０，４０ａ
相互間の接続状態を調整する調整弁機構としての機能を
有する。

【００５３】一方、第１の排気通路１１０の他方の通路
開口端、第２の排気通路１２０の他方の通路開口端、お
よび第３の排気通路１３０の他方の通路開口端は、各々
が第２の集合空間部１５０を介し、排気系４０のフィル
タケーシング１００下流にあたる第２の集合通路４０ｂ
に接続する。そして、第２の集合空間部１５０に設けら
れたバタフライ弁１５１は、各通路１１０，１２０，１
３０，４０ｂ相互間の接続状態を調整する調整弁機構と
しての機能を有する。なお、バタフライ弁１４１，１５
１は、何れもＥＣＵ９０の指令信号に従って駆動する。

【００５４】また、第１の排気通路１１０において、第
１の集合空間部１４０に接続する通路開口端と、フィル
タ１１１との間には、第１の排気通路１１０内に噴孔を
臨ませた燃料添加弁１７ａが設けられている。そして同
じく、第２の排気通路１２０において、第１の集合空間
部１４０に接続する通路開口端と、フィルタ１２１との
間には、第１の排気通路１１０内に噴孔を臨ませた燃料
添加弁１７ａが設けられている。燃料添加弁１７ａ，１
７ｂが、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた
電磁弁であり、還元剤として機能する燃料を適宜の量、
適宜のタイミングで添加供給できることは上述した通り
である。

【００５５】フィルタ１１１，１２１を形成する多孔質
材料は、例えばコージライト等のセラミック材料にアル
ミナ、チタニア、ジルコニア若しくはゼオライト等のコ
ート材をウォッシュコートしたものであり、排気を透過
する性質を有する。また、フィルタ１１１，１２１は、
互いに平行をなして延びる上流端が開放され下流端が閉
ざされた排気流入通路と、上流端が閉ざされ下流端が開
放された排気流出通路とを備えるいわゆるウォールフロ
ー型である。そして、両排気通路間に位置する隔壁の表
面及び内部に形成された細孔内に、表面にＮＯｘ吸蔵剤
として機能する例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎ
ａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）のようなア
ルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）の
ようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）或いはイットリ
ウム（Ｙ）のような希土類と、酸化触媒（貴金属触媒）
として機能する例えば白金（Ｐｔ）のような貴金属とが
担持されている。このように、フィルタ１１１，１２１
の構成要素として担体層に混在するＮＯｘ吸蔵剤及び貴
金属触媒は、ＮＯｘ触媒（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）を構
成する。

【００５６】このような構造を有するフィルタ１１１，
１２１は、排気中に含まれる煤等の微粒子やＮＯｘ等の
有害成分を、以下のメカニズムに基づいて浄化する。

【００５７】ＮＯｘ吸蔵剤は、排気中の酸素濃度が高い
状態では（リーン雰囲気中では）ＮＯｘを吸蔵し、排気
中の酸素濃度が低い状態（還元成分の濃度が高い状態）
にあるときには（リッチ雰囲気中では）ＮＯｘを放出す
る特性を有する。また、排気中にＮＯｘが放出されたと
き、排気中にＨＣやＣＯ等が存在していれば、貴金属触
媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反応を促すことで、ＮＯｘ
を酸化成分、ＨＣやＣＯを還元成分とする酸化還元反応
が両者間で起こる。すなわち、ＨＣやＣＯはＣＯ₂やＨ₂
Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ₂に還元される。

【００５８】一方、ＮＯｘ吸蔵剤は、排気中の酸素濃度
が高い状態にあるときでも所定の限界量のＮＯｘを吸蔵
すると、それ以上ＮＯｘを吸蔵しなくなる。エンジン１
では、例えば燃料添加弁１７ａ，１７ｂを通じてフィル
タケーシング１００内のＮＯｘ触媒１１１，１２１に断
続的に還元成分が供給されることで、排気中の還元成分
の濃度が高められる。ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵剤）のＮ
Ｏｘ吸蔵量が限界量に達する前に、この還元成分がＮＯ
ｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを周期的に放出および還元浄
化することになり、ＮＯｘ吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力が回
復する（機能が再生する）ことになる。

【００５９】また、ＮＯｘ吸蔵剤は、貴金属触媒との協
働によりＮＯｘの吸蔵、放出及び浄化を繰り返し行う過
程で、副次的に活性酸素を生成する特性を有する。フィ
ルタ１１１，１２１を排気が透過する際、その排気中に
含まれる煤等の微粒子は構造体（多孔質材料）に捕捉さ
れる。ここで、ＮＯｘ吸蔵剤の生成する活性酸素は、酸
化剤として極めて高い反応性（活性）を有しているた
め、捕捉された微粒子のうちＮＯｘ触媒の表面や近傍に
堆積した微粒子は、この活性酸素と（輝炎を発すること
なく）速やかに反応し、浄化されることになる。また、
フィルタ１１１，１２１は、ＮＯｘ触媒から発生する反
応熱により、自身を効率的に昇温して微粒子の分解作用
を高める。

【００６０】また、第３の排気通路１３０の通路途中に
収容された酸化触媒１３１は、表面をＰｄ及びＰｔ等の
貴金属で被膜させたストレートフロー型のハニカム状構
造体から形成され、そのハニカム構造体を通過する排気
中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）や一酸化窒
素（ＮＯ）の酸化を促す。

【００６１】図３には、第１の排気通路１１０に設けら
れたフィルタ１１１の内部構造を示す。ここで、図３
（ａ）は、フィルタ１１１の排気の流入面を拡大した平
面図であり、図３（ｂ）は、フィルタ１１１内部におけ
る排気の通過経路（図３（ａ）のIII-III断面）を概略
的に示す断面図である。なお、第２の排気通路１２０に
設けられたフィルタ１２１も、このフィルタ１１１と同
様の内部構造を有する。

【００６２】図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、
フィルタ１１１はハニカム構造をなす多孔質材料（例え
ばコージライト）１１１ａにより区画形成された複数の
通路１１１ｂを備える。各通路１１１ｂの一方の端は栓
１１１ｃによって閉塞され、他方の端は開口している。
従って、各通路の開口端から流入した排気は、通路内壁
を形成する多孔質材料を通過することによって隣接する
他の通路内に流入し、当該他の通路の開口端から排出さ
れることになる。

【００６３】例えば図３（ｂ）に示すように、フィルタ
１１１の一方の面１１１ｄから排気が導入された場合に
は、同図において実線の矢印で示す経路に沿ってフィル
タ１１１内を流動することになる。また、フィルタ１１
１の他方の面１１１ｅから排気が導入された場合には、
同図において破線の矢印で示す経路に沿ってフィルタ１
１１内を流動することになる。

【００６４】〔フィルタケーシングの機能を活用するた
めの各種制御〕ＥＣＵ９０は、フィルタケーシング１０
０内において効率的な排気浄化が行われるように、バタ
フライ弁１４１，１５１の操作を通じフィルタケーシン
グ１００内の排気流路を変更する制御（流路切換制御）
や、燃料添加弁１７ａ，１７ｂを通じて燃料（還元剤）
を添加供給する制御（還元剤添加制御）等、フィルタケ
ーシング１００の機能に関連する各種制御を適宜のタイ
ミングで実行する。

【００６５】（１）微粒子除去のための流路切換制御フィルタ１１１，１２１に堆積する微粒子を分解除去す
るために実施される流路切換制御（微粒子除去のための
流路切換制御）について説明する。

【００６６】図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）
は、微粒子除去のための流路切換制御を通じフィルタケ
ーシング１００内に形成される排気流路の基本型を例示
する略図である。

【００６７】先ず、バタフライ弁１４１，１５１が図４
（ａ）に示す状態（以下、中立モードという）にある場
合、第１の集合空間部１４０において、第１の集合通路
４０ａと第１の排気通路１１０とが相互に接続し、第２
の排気通路１２０と第３の排気通路１３０とが相互に接
続する。また、通路４０ａ，１１０と、通路１２０，１
３０との間は、バタフライ弁１４１によって遮断され
る。一方、第２の集合空間部１５０において、第１の排
気通路１１０と第３の排気通路１３０とが相互に接続
し、第２の排気通路１２０と第２の集合通路４０ｂとが
相互に接続する。また、通路４０ｂ，１２０と通路１１
０，１３０との間は、バタフライ弁１５１によって遮断
される。

【００６８】フィルタケーシング１００内の状態が中立
モードにあると、同図４（ａ）において矢印で示すよう
に、第１の集合通路４０ａから流入した排気は、フィル
タケーシング１００内を、第１の集合空間部１４０、第
１の排気通路１１０、第２の集合空間部１５０、第３の
排気通路１３０、第１の集合空間部１４０、第２の排気
通路１２０、第２の集合空間部１５０の順に移動し、第
２の集合通路４０ｂに排出される。またこのとき、フィ
ルタケーシング１００内を移動する排気は、フィルタ１
１１を矢印Ｆ１方向（順流方向）に沿って通過し、さら
に酸化触媒１３１を通過した後、フィルタ１２１を矢印
Ｆ２方向（順流方向）に沿って通過するようになる。

【００６９】次に、バタフライ弁１４１，１５１が図４
（ｂ）に示す状態（以下、第１のリ反転モードという）
にある場合、第１の集合空間部１４０において、第１の
排気通路１１０と第３の排気通路１３０とが相互に接続
し、第１の集合通路４０ａと第２の排気通路１２０とが
相互に接続する。また、通路４０ａ，１２０と、通路１
１０，１３０との間は、バタフライ弁１４１によって遮
断される。一方、第２の集合空間部１５０において、第
１の排気通路１１０と第２の排気通路１２０とが相互に
接続し、第３の排気通路１３０と第２の集合通路４０ｂ
とが相互に接続する。また、通路４０ｂ，１３０と通路
１１０，１２０との間は、バタフライ弁１５１によって
遮断される。またこのとき、フィルタケーシング１００
内を移動する排気は、フィルタ１２１を矢印Ｆ２方向
（順流方向）に沿って通過し、さらに酸化触媒１３１を
通過した後、フィルタ１１１を矢印Ｒ１方向（逆流方
向）に沿って通過するようになる。

【００７０】フィルタケーシング１００内の状態が第１
の反転モードにあると、同図４（ｂ）において矢印で示
すように、第１の集合通路４０ａから流入した排気は、
フィルタケーシング１００内を、第１の集合空間部１４
０、第２の排気通路１２０、第２の集合空間部１５０、
第１の排気通路１１０、第１の集合空間部１４０、第２
の排気通路１２０、第２の集合空間部１５０の順に移動
し、第２の集合通路４０ｂに排出される。またこのと
き、フィルタケーシング１００内を移動する排気は、フ
ィルタ１２１を矢印Ｆ２方向（順流方向）に沿って通過
し、さらにフィルタ１１１を矢印Ｒ１方向（逆流方向）
に沿って通過した後、酸化触媒１３１を通過するように
なる。

【００７１】次に、バタフライ弁１４１，１５１が図４
（ｃ）に示す状態（以下、第２のリ反転モードという）
にある場合、第１の集合空間部１４０において、第１の
集合通路４０ａと第１の排気通路１１０とが相互に接続
し、第２の排気通路１２０と第３の排気通路１３０とが
相互に接続する。また、通路４０ａ，１１０と、通路１
２０，１３０との間は、バタフライ弁１４１によって遮
断される。一方、第２の集合空間部１５０において、第
１の排気通路１１０と第３の排気通路１３０とが相互に
接続し、第３の排気通路１３０と第２の集合通路４０ｂ
とが相互に接続する。また、通路４０ｂ，１３０と通路
１１０，１２０との間は、バタフライ弁１５１によって
遮断される。またこのとき、フィルタケーシング１００
内を移動する排気は、フィルタ１１１を矢印Ｆ１方向
（順流方向）に沿って通過し、さらに酸化触媒１３１を
通過した後、フィルタ１２１を矢印Ｒ２方向（逆流方
向）に沿って通過するようになる。

【００７２】フィルタケーシング１００内の状態が第２
の反転モードにあると、同図４（ｃ）において矢印で示
すように、第１の集合通路４０ａから流入した排気は、
フィルタケーシング１００内を、第１の集合空間部１４
０、第１の排気通路１１０、第２の集合空間部１５０、
第２の排気通路１２０、第１の集合空間部１４０、第３
の排気通路１３０、第２の集合空間部１５０の順に移動
し、第２の集合通路４０ｂに排出される。またこのと
き、フィルタケーシング１００内を移動する排気は、フ
ィルタ１１１を矢印Ｆ１方向（順流方向）に沿って通過
し、さらにフィルタ１２１を矢印Ｒ２方向（逆流方向）
に沿って通過した後、酸化触媒１３１を通過するように
なる。

【００７３】フィルタ１１１（１２１）に流入し、その
内部の多孔質材料１１１ａに捕捉される微粒子は、やや
もすれば、多孔質材料１１１ａの透過性を低下させ、い
わゆる目詰まりを生じさせる懸念がある。

【００７４】フィルタケーシング１００内の排気流路
を、第１の反転モード（図４（ｂ））と第２の反転モー
ド（図４（ｃ））とに適宜切り換えるようにすれば、フ
ィルタ１１１，１２１各々を通過する排気の流れが、順
流方向と逆流方向とに適宜切り換えられることになる。

【００７５】なお、第１の反転モード（第１の工程）か
ら第２の反転モード（第２の工程）への移行、或いは第
２の反転モード（第２の工程）から第１の反転モード
（第１の工程）への移行は、中立モード（第３の工程）
を介して行うのが好ましい。例えば、第１の反転モー
ド、中立モード、第２の反転モード、中立モード、第１
の反転モード（第１の工程）といった順序で排気流路を
切り換えればよい。

【００７６】このように、第１の反転モードから第２の
反転モードへの移行や、第２の反転モードから第１の反
転モードへの移行を、中立モードを介して行えば、フィ
ルタケーシング１００に流入した排気がフィルタ１１
１，１２１を介すことなく下流に排出される状態（図
５）を回避することができる。

【００７７】（２）触媒再生制御次に、フィルタ１１１，１２１内のＮＯｘ触媒に吸蔵さ
れたＮＯｘを放出・還元すべく実行されるＮＯｘ触媒再
生のための流路切換制御（触媒再生制御）について説明
する。

【００７８】エンジン１の運転が継続することにより、
フィルタ１１１，１２１内のＮＯｘ触媒に吸蔵されるＮ
Ｏｘ量が徐々に増大する。エンジン１では、燃料添加弁
１７ａ，１７ｂを通じてフィルタ１１１，１２１を通過
する排気中に燃料（還元成分）を供給する燃料添加制御
を周期的に実施する。燃料添加制御を実施することによ
り、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が限界量に達する前に、
ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出および還元浄化
し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させることがで
きる。

【００７９】ここで、燃料添加制御を通じて供給された
還元成分がＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘと効率的に反
応するためには、当該制御の実施中、ＮＯｘ触媒を通過
する排気の流れを十分緩やかにし、高濃度の還元成分を
含んだ排気がＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘと反応する
ために十分な機会を与えられる必要がある。その一方、
排気の流れが滞留すると排気系４０内の圧力が上がり、
この圧力上昇がエンジン１の燃焼状態等に影響を与える
懸念もある。

【００８０】そこで、本実施の形態にかかるエンジン１
では、燃料添加制御の実施に際し、還元成分を含んだ排
気が緩やかにＮＯｘ触媒を通過するようにする一方で、
排気系４０全体では十分な排気流量が確保されるような
排気流路を形成する。

【００８１】図６（ａ）及び図６（ｂ）には、触媒再生
制御を実施する際、フィルタケーシング１００内に形成
される排気流路の基本型を例示する略図である。

【００８２】図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、
触媒再生制御の実施に際しては、フィルタケーシング１
００内を通過する排気を、第１の集合通路４０ａ、第１
の排気通路１１０、第２の集合通路４０ｂの順に移動さ
せる流路（流路Ａ）と、第１の集合通路４０ａ、第２の
排気通路１２０、第２の集合通路４０ｂの順に移動させ
る流路（流路Ｂ）と、第１の集合通路４０ａ、第３の排
気通路１３０、第２の集合通路４０ｂの順に移動させる
流路（流路Ｃ）とが、個々に形成される。

【００８３】しかし、バタフライ弁１４１，１５１が図
６（ａ）に示す状態にある場合には、フィルタケーシン
グ１００を通過する排気のうち略全量が流路Ｂに沿って
移動するため、流路Ａ及び流路Ｃに沿って移動する排気
の流量はごく少量となる。触媒再生制御の一環として、
ＥＣＵ９０は、適宜のタイミングでバタフライ弁１４
１，１５１を操作しフィルタケーシング１００内にこの
ような排気流路を形成するとともに、燃料添加弁１７ａ
を通じて第１の排気通路１１０に燃料（還元剤）を添加
供給する。

【００８４】一方、バタフライ弁１４１，１５１が図６
（ｂ）に示す状態にある場合には、フィルタケーシング
１００を通過する排気のうち略全量が流路Ａに沿って移
動するため、流路Ｂ及び流路Ｃに沿って移動する排気の
流量はごく少量となる。ＥＣＵ９０は、適宜のタイミン
グでバタフライ弁１４１，１５１を操作しフィルタケー
シング１００内にこのような排気流路を形成するととも
に、燃料添加弁１７ｂを通じて第２の排気通路１２０に
燃料（還元剤）を添加供給する。

【００８５】このようにしてエンジン１では、フィルタ
ケーシング１００に収容された各フィルタ１１１，１２
１にＮＯｘを一旦吸蔵させた後、周期的に放出・還元す
ることにより、機関運転に伴って発生する排気中のＮＯ
ｘを継続的に浄化する。

【００８６】ところで、内燃機関の燃料には硫黄化合物
が含まれているのが通常であり、排気中にはＮＯｘの
他、このような燃料中の硫黄化合物を起源とする硫黄成
分も存在する。排気中に存在する硫黄成分は、ＮＯｘに
比べてより高い効率でＮＯｘ触媒と結合し、しかも、同
触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出するために十分な条
件下（排気中の還元成分濃度が所定値を上回る条件下）
にあっても当該触媒から容易には放出されない。このた
め、機関運転の継続に伴い、排気中の硫黄成分が徐々に
ＮＯｘ触媒に蓄積されていくといった所謂Ｓ被毒が生じ
ることとなる。

【００８７】Ｓ被毒が進行すると、ＮＯｘ触媒によるＮ
Ｏｘの吸蔵量の限界値や、ＮＯｘの吸蔵効率が減少し、
結果としてＮＯｘの浄化効率が低下することになる。

【００８８】ＮＯｘ触媒に蓄積した硫黄成分は、通常の
触媒再生制御で達成される条件よりも、排気中の還元成
分濃度や、ＮＯｘ触媒の温度をさらに高くする条件を成
立させることで当該触媒から放出することが知られてい
る。

【００８９】このため、エンジン１では、排気中に還元
成分を供給し、且つ、ＮＯｘ触媒を高温状態（例えば６
００℃程度）にする制御（以下、Ｓ被毒回復制御とい
う）をエンジン１の運転中適宜のタイミングで実行する
ことにより、ＮＯｘ触媒に蓄積する硫黄成分を放出させ
る。ＮＯｘ触媒をこのような高温状態にするためには、
例えば、各フィルタ１１１，１２１に対する還元成分の
供給を、触媒再生制御の場合よりも、長期間継続すれば
よい。Ｓ被毒回復制御を実施する場合にも、フィルタ１
１１に蓄積した硫黄成分を放出させるにあたり図６
（ａ）に示した排気流路の形態を、また、フィルタ１２
１に蓄積した硫黄成分を放出させるにあたり図６（ｂ）
に示した排気流路の形態を適用することができる。

【００９０】なお、触媒再生制御やＳ被毒回復制御の実
施に際しては、燃料添加弁１７ａ，１７ｂを通じて添加
された燃料がＮＯｘ触媒を介して効率的に反応するよう
に、フィルタ１１１，１２１の温度が所定値（例えば３
００℃程度）を上回る条件を満たしているのが好まし
い。このため、触媒再生制御やＳ被毒回復制御を開始す
る際には、例えば排気温度センサ７４の検出信号に基づ
きフィルタ１１１，１２１の温度を推定し、この温度が
所定値を上回っていない場合には、パイロット噴射、ポ
スト噴射、或いは低温燃焼を実施することにより、ＮＯ
ｘ触媒の温度を上昇させるのが好ましい。

【００９１】（３）目詰まり検知フィルタケーシング１００に収容されたフィルタ１１
１，１２１の各々について、目詰まりの発生を検出する
方法について説明する。

【００９２】例えば、図６（ａ）に示した排気流路を適
用してＮＯｘ触媒再生制御を実施する場合に、当該制御
の実施前後に亘り酸素濃度センサ７３若しくは排気温度
センサ７４の検出信号の変化を観測すれば、フィルタ１
１１に目詰まりが発生しているか否かを判断することが
できる。すなわち、フィルタ１１１が正常に機能してい
る場合、ＮＯｘ触媒再生制御の実施（燃料添加弁１７ａ
の開弁動作）に応答し、フィルタケーシング１００下流
で検出される排気の酸素濃度が低くなり（排気の雰囲気
がリッチとなり）、また、排気の温度が高くなるため、
酸素濃度センサ７３や排気温度センサ７４の検出信号
（出力）が変化する。フィルタ１１１に目詰まりが発生
すると、燃料添加弁１７ａの開弁動作に応答する酸素濃
度センサ７３や排気温度センサ７４の出力変化が緩慢に
なるため、ＥＣＵ９０は、これらセンサ７３，７４の出
力変化に基づきフィルタ１１１の目詰まりを検知する。
また、差圧センサ７５の検出信号に基づいてフィルタ１
１１に目詰まりが発生しているか否かを判断することも
できる。すなわち、フィルタ１１１に目詰まりが発生し
ていると、フィルタケーシング１００内の排気流路を、
図６（ａ）に示した状態に切り換えた場合、フィルタケ
ーシング１００上流及び下流の間における圧力差が顕著
に高まる。ＥＣＵ９０は、差圧センサ７５の検出信号を
通じてこの圧力差の変動を認識し、フィルタ１１１の目
詰まりを検知する。

【００９３】さらに、図６（ｂ）に示した排気流路を適
用してＮＯｘ触媒再生制御を実施する場合には、上記フ
ィルタ１１１の目詰まりの検知と同様の原理に従い、フ
ィルタ１２１に目詰まりが発生しているか否かを判断す
ることができる。

【００９４】つまり、ＮＯｘ触媒再生制御やＳ被毒回復
制御では、フィルタケーシング１００内に設けられた２
個のフィルタ１１１，１２１のうち、一方のフィルタに
おいてＮＯｘの放出・還元や微粒子の分解除去が行われ
るときには、他方のフィルタにおいてＮＯｘの吸蔵（微
粒子の捕捉）が行われることになる。このため、フィル
タケーシング１００に流入した排気中のＮＯｘや微粒子
が、フィルタ１１１，１２１の何れも介さず下流にすり
抜けることはない。

【００９５】（４）目詰まり検知に基づく流路切換制御（一方のフィルタの目詰まり検知時）フィルタ１１１，
１２１のうち、何れか一方のみについて目詰まりが検知
された場合、ＥＣＵ９０はバタフライ弁１４１，１５１
を操作し、フィルタケーシング１００に流入する排気
が、正常に機能しているフィルタ（目詰まりしていない
フィルタ）のみに導入されるような排気流路を形成す
る。

【００９６】例えば図７は、フィルタ１１１の目詰まり
が検知された場合であって、ＮＯｘ触媒再生制御を実施
していないときに適用される排気流路（図７（ａ））
と、ＮＯｘ触媒再生制御若しくはＳ被毒回復制御を実施
しているときに適用される排気流路（図７（ｂ））とを
示す略図である。

【００９７】先ず図７（ａ）に示すように、フィルタ１
１１に目詰まりが発生している場合、ＮＯｘ触媒再生制
御若しくはＳ被毒回復制御を実施していない条件下で
は、フィルタケーシング１００に流入する排気の全量を
第１の集合空間部１４０から直接第２の排気通路１２０
に導入し、正常に機能しているフィルタ１２１を通過さ
せた後、フィルタケーシング１００外に排出する。言い
換えると、フィルタケーシング１００内に流路Ｂのみが
形成されるようにバタフライ弁１４１，１５１を操作す
る。

【００９８】また、図７（ｂ）に示すように、フィルタ
１１１に目詰まりが発生している場合であって、ＮＯｘ
触媒再生制御若しくはＳ被毒回復制御を実施していない
条件下においては、バタフライ弁１４１を操作し、第１
の集合空間部１４０を介して第２の排気通路１２０及び
第３の排気通路に流入する排気の流路を開放する。ま
た、バタフライ弁１５１を操作し、第３の排気通路１３
０からフィルタケーシング１００外に向かう排気の流路
に比べ、第２の排気通路１２０からフィルタケーシング
１００外に向かう排気の流路を絞る。すなわち、バタフ
ライ弁１４１，１５１をこのような状態にした上で、燃
料添加弁１７ｂを通じて燃料添加制御を実施することに
より、流路Ｂに沿って流れる排気（還元成分の供給され
た排気）の流れを滞留させフィルタ１２１内のＮＯｘ触
媒に吸蔵されたＮＯｘの放出・還元を効率的に行う。そ
の一方で、流路Ｃにおいて十分大きな排気流量を確保
し、フィルタケーシング１００上流における排気の圧力
上昇を抑制する。

【００９９】一方、図８は、フィルタ１２１の目詰まり
が検知された場合であって、ＮＯｘ触媒再生制御を実施
していないときに適用される排気流路（図８（ａ））
と、ＮＯｘ触媒再生制御若しくはＳ被毒回復制御を実施
しているときに適用される排気流路（図８（ｂ））とを
示す略図である。

【０１００】先ず図８（ａ）に示すように、フィルタ１
２１に目詰まりが発生している場合、ＮＯｘ触媒再生制
御若しくはＳ被毒回復制御を実施していない条件下で
は、フィルタケーシング１００に流入する排気の全量を
第１の集合空間部１４０から直接第１の排気通路１１０
に導入し、正常に機能しているフィルタ１１１を通過さ
せた後、フィルタケーシング１００外に排出する。言い
換えると、フィルタケーシング１００内に流路Ａのみが
形成されるようにバタフライ弁１４１，１５１を操作す
る。

【０１０１】また、図８（ｂ）に示すように、フィルタ
１２１に目詰まりが発生している場合であって、ＮＯｘ
触媒再生制御若しくはＳ被毒回復制御を実施していない
条件下においては、バタフライ弁１４１を操作し、第１
の集合空間部１４０を介して第１の排気通路１１０及び
第３の排気通路に流入する排気の流路を開放する。ま
た、バタフライ弁１５１を操作し、第３の排気通路１３
０からフィルタケーシング１００外に向かう排気の流路
に比べ、第１の排気通路１１０からフィルタケーシング
１００外に向かう排気の流路を絞る。すなわち、バタフ
ライ弁１４１，１５１をこのような状態にした上で、燃
料添加弁１７ｂを通じて燃料添加制御を実施することに
より、流路Ｂに沿って流れる排気（還元成分の供給され
た排気）の流れを滞留させフィルタ１２１内のＮＯｘ触
媒に吸蔵されたＮＯｘの放出・還元を効率的に行うとと
もに還元剤の消費量を低減する。その一方で、流路Ｃに
おいて十分大きな排気流量を確保し、フィルタケーシン
グ１００上流における排気の圧力上昇を抑制する。（両フィルタの目詰まり検知時）両フィルタ１１１，１
２１に目詰まりが生じた場合に実施される流路切換制御
について説明する。

【０１０２】図９は、両フィルタ１１１，１２１に目詰
まりが発生した場合に適用されるフィルタケーシング１
００内の排気流路を示す略図である。

【０１０３】バタフライ弁１４１，１５１が図８に示す
状態にある場合、第１の集合通路４０ａからフィルタケ
ーシング１００に流入した排気は、第３の排気通路１３
０のみを通過して第２の集合通路４０ｂに排出される。
フィルタ１１１，１２１が目詰まりし、第１の排気通路
１１０及び第２の排気通路１２０を通じて排気を移動さ
せることができない場合には、このような排気流路をフ
ィルタケーシング１００内に形成することで、フィルタ
ケーシング１００上流における排気の圧力が上昇するの
を回避することができる。

【０１０４】（５）添加燃料量の算出上述したように、触媒再生制御やＳ被毒回復制御では、
燃料添加弁１７ａ，１７ｂを通じて燃料を添加供給する
（燃料添加制御を行う）ことにより、フィルタ１１１，
１２１に吸蔵されたＮＯｘ（蓄積した硫黄成分）を放出
させる。燃料添加制御を実施する場合には、フィルタ１
１１，１２１に蓄積しているＮＯｘの量、或いは硫黄成
分の量を正確に把握しその蓄積量に応じた量の燃料を添
加するのが、触媒再生制御やＳ被毒回復制御を効率的に
行う上で好ましい。

【０１０５】本実施の形態にかかるエンジン１では、個
々のフィルタ１１１，１２１に吸蔵されるＮＯｘ（蓄積
する硫黄成分）を逐次推定し、その推定値に基づき、燃
料添加制御の実施タイミング、若しくは燃料添加制御を
通じて添加供給される燃料の量（添加燃料量）を決定す
る。

【０１０６】以下、個々のフィルタ１１１，１２１に吸
蔵されるＮＯｘ（蓄積する硫黄成分）の量の推定方法に
ついて説明する。

【０１０７】各フィルタ１１１，１２１のＮＯｘ吸蔵量
は、基本的には、各フィルタ１１１，１２１を通過した
ＮＯｘの総量によって決定づけられる。また、各フィル
タ１１１，１２１を通過するＮＯｘの総量は、各フィル
タ１１１，１２１を通過する排気の流量や特性の履歴に
基づいて推定することができる。さらに、各フィルタ１
１１，１２１を通過する排気の流量や特性は、エンジン
１の運転状態（負荷や回転数等）や、フィルタケーシン
グ１００内の排気流路の形態に基づいて推定することが
できる。

【０１０８】そこで、エンジン１では、予め設定された
マップ等を参照しつつ、エンジン１の運転状態（負荷や
回転数等）や、フィルタケーシング１００内の排気流路
の形態に基づき、個々のフィルタ１１１，１２１に吸蔵
されるＮＯｘの量（吸蔵速度）を逐次算出し、この算出
値の履歴を基に各フィルタ１１１，１２１のＮＯｘ吸蔵
量を推定する。

【０１０９】例えば、フィルタケーシング１００内の排
気流路の形態が中立モード、第１の反転モード、若しく
は第２の反転モード（図４）である場合、フィルタケー
シング１００に流入する排気（排気に含まれるＮＯｘ）
の全量が両フィルタ１１１，１２１を通過することにな
る。ただし、排気流路の形態が中立モード（図４
（ａ））若しくは第２の反転モード（図４（ｃ））であ
る場合、排気に含まれるＮＯｘのうち大部分が排気流路
の上流に位置するフィルタ１１１に吸蔵されることを考
慮して、各フィルタ１１１，１２１に吸蔵されるＮＯｘ
の量（吸蔵速度）を推定する。一方、フィルタケーシン
グ１００内の排気流路の形態が第１の反転モード（図４
（ｂ））にある場合、排気に含まれるＮＯｘのうち大部
分が排気流路の上流に位置するフィルタ１２１に吸蔵さ
れることを考慮して、各フィルタ１１１，１２１に吸蔵
されるＮＯｘの量（吸蔵速度）を推定する。

【０１１０】また、図９に示すような形態の排気流路が
形成されている場合、フィルタケーシング１００に流入
する排気のうち、一部（例えば４０％）の排気が各フィ
ルタ１１１，１２１を通過し、残り（２０％）が酸化触
媒を通過するといった推定を行うことができる。

【０１１１】また、図９（ａ）に示すような形態の排気
流路が形成されている場合、フィルタケーシング１００
に流入する排気のうち、大部分（例えば９５％）の排気
がフィルタ１２１を通過し、残り（５％）がフィルタ１
１１を通過するといった推定を行うことができる。同様
に、図９（ｂ）に示すような形態の排気流路が形成され
ている場合、フィルタケーシング１００に流入する排気
のうち、大部分（例えば９５％）の排気がフィルタ１１
１を通過し、残り（５％）がフィルタ１２１を通過する
といった推定を行うことができる。

【０１１２】このように、フィルタケーシング１００内
の排気流路の形態（バタフライ弁１４１，１５１の状
態）に応じて変化する各フィルタ１１１，１２１を通過
する排気流量の分配率や特性（ＮＯｘ濃度）に、エンジ
ン１の運転状態に応じて変化するフィルタケーシング１
００に流入する排気の全量及び特性（ＮＯ濃度）を加味
することで、各フィルタ１１１，１２１のＮＯｘ吸蔵量
を個別に算出することができる。ちなみに、燃料添加制
御を通じて各フィルタ１１１，１２１に吸蔵されたＮＯ
ｘを放出した場合、添加燃料を供給されたフィルタのＮ
Ｏｘ吸蔵量（推定値）は、初期値（例えば「０」）にリ
セットする。なお、排気に含まれる硫黄成分は、ＮＯｘ
に比べより強固にＮＯｘ触媒と結合するもの、その蓄積
量の推移は、ＮＯｘの吸蔵量の推移と高い相関を示す。
このため、基本的にはＮＯｘ吸蔵量の算出方法と同様の
方法を用いて、その蓄積量を算出することができる。

【０１１３】このように、エンジン１の排気浄化装置と
して機能するフィルタケーシング１００及びその制御方
法によれば、フィルタケーシング１００に流入した排気
が、少なくとも一方のフィルタを通過する排気流路を常
に確保しつつ、フィルタ１１１，１２１の各端から排気
を流す切換操作を行うことができる。このため、各フィ
ルタ１１１，１２１による微粒子等の除去作用を長期に
亘って保持することができるばかりでなく、フィルタケ
ーシング１００下流への微粒子等の一時的なすり抜けも
確実に回避することができる（図４参照）。

【０１１４】また、ＮＯｘ触媒を担持したフィルタに還
元雰囲気の排気を供給してＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯ
ｘを放出・還元する際には、そのフィルタを含む所定空
間（排気通路）を密閉し、その密閉空間に還元剤を添加
供給することでＮＯｘの放出・還元作用や微粒子の分解
作用の効率を高める一方、他の排気流路をフィルタケー
シング１００内に確保することによりフィルタケーシン
グ１００上流の圧力を上昇させない。また、フィルタケ
ーシング１００内に確保される排気流路中には他のフィ
ルタを配置し、その排気流路に沿って流れる排気中のＮ
Ｏｘを吸蔵する（微粒子を捕捉する）。よって、フィル
タケーシング１００に流入した排気中のＮＯｘや微粒子
の下流へのすり抜けが確実に回避され、しかも、ＮＯｘ
触媒再生に要する還元剤の消費量も低減されるようにな
る。

【０１１５】また、フィルタ１１１，１２１の何れか一
方、或いは両方に目詰まりが生じた場合であれ、正常に
機能しているフィルタ、或いは酸化触媒の機能を最大限
活用し、排気浄化機能を保持することができる。

【０１１６】なお、本実施の形態においては、第１の調
整弁機構としてバタフライ弁１４１、また第２の調整弁
機構として１５１を採用することとした。しかしこれに
限らず、フィルタケーシング１００内において、第１の
排気通路１１０、第２の排気通路１２０、第３の排気通
路１３０と、第１の集合通路４０ａとの間で、各通路に
ついて他の通路との接続状態を調整し、また、第１の排
気通路１１０、第２の排気通路１２０、第３の排気通路
１３０と、第２の集合通路４０ｂとの間で、各通路につ
いて他の通路との接続状態を調整することにより、少な
くとも図４、若しくは図６〜図９に示す排気流路を形成
する機能を備えた他の機構を採用することはできる。

【０１１７】また、本実施の形態では、フィルタケーシ
ング１００に収容された各フィルタ１１１，１２１の状
態（例えば目詰まりの有無）を把握すべく、フィルタケ
ーシング１００上流の圧力と下流の圧力との差を観測す
るための差圧センサ７５、フィルタケーシング１００下
流において排気中の酸素濃度を観測するための酸素濃度
センサ７３、フィルタケーシング１００下流において排
気の温度を観測するための排気温度センサを各々１個ず
つ設けることとした。このような構成に替え、フィルタ
１１１，１２１各々に対応するセンサを備える構成を適
用してもよい。例えば図１０に示すように、酸素濃度セ
ンサ７３ａ、排気温度センサ７４ａ、差圧センサ７５ａ
を第１の排気通路１１０に備え、酸素濃度センサ７３
ｂ、排気温度センサ７４ｂ、差圧センサ７５ｂを第２の
排気通路１２０に備える構成を適用すれば、フィルタ１
１１，１２１の各々について、一層信頼性の高い情報を
取得することができる。

【０１１８】また、本実施の形態では、フィルタケーシ
ング１００内に形成された第３の排気通路１３０には酸
化触媒１３１を設けることとしたが、この酸化触媒１３
１を設けない構成、或いは酸化触媒に替えて他の触媒
（例えばＮＯｘ触媒）を設ける構成を適用しても、本実
施の形態に準ずる効果を奏することはできる。なお、こ
のような構成を適用する場合であれ、排気系４０のフィ
ルタケーシング１００下流に酸化触媒を設けるのが好ま
しい。

【０１１９】また、本実施の形態では、フィルタ１１
１，１２１の何れかについて目詰まりを検知した場合、
例えば図７〜図８における排気流路の形態を適用するこ
とにより、正常に機能しているフィルタを活用して排気
浄化を継続することとした。これに対し、目詰まりの生
じたフィルタについて、その機能回復を試みる制御（機
能回復制御）を行うこととしてもよい。機能回復制御と
しては、例えばフィルタケーシング１００内に形成され
る排気流路を、図４（ｂ）の形態と、図４（ｃ）の形態
とに連続的に切り換える制御を行ってもよい。このよう
な制御を行うことにより、各フィルタ１１１，１２１を
通過する排気の流れの向きが、繰り返し変更されること
になり、目詰まりの原因となっている微粒子等が除去さ
れやすくなる。このとき、ポスト噴射、パイロット噴
射、低温燃焼等により、フィルタケーシング１００に流
入する排気の温度を上昇させる制御を実行することが、
各フィルタに目詰まりを生じさせている微粒子等の分解
を促す上で好ましい。また例えば、吸気バルブ及び排気
バルブの動作特性（いわゆるバルブタイミングやバルブ
リフト量）を可変制御し得る周知の可変動弁機構や、タ
ーボチャージャによる過給圧を可変制御し得る周知の可
変ターボチャージャを備えた内燃機関では、各バルブの
動作特性や過給圧を変更して排気の温度や流量を上昇さ
せる制御を、上記フィルタケーシング１００内の排気流
路の形態を連続的に切り換える制御と併せ行い、各フィ
ルタに詰まった微粒子の除去効果を高めることもでき
る。

【０１２０】また、個々のフィルタ１１１，１２１によ
る微粒子の分解・除去機能や、ＮＯｘ浄化機能のみに着
目した場合、２個の燃料添加弁１７ａ，１７ｂに替え、
燃料添加弁を１個のみ備える構成を適用しても、本実施
の形態に準ずる効果を奏することはできる。

【０１２１】また、本実施の形態では、フィルタを形成
する各通路内壁の表面に、ＮＯｘ触媒を担持することと
したが、捕集された微粒子を効率的に酸化させる機能
（活性酸素を放出する機能）を有する材料として、この
他セリア（Ｃｅ）や錫（Ｓｎ）等の遷移金属を適用する
こともできる。すなわち、ＮＯｘ触媒に加え、或いはＮ
Ｏｘ触媒に替えて、フィルタを形成する各通路内壁の表
面にセリアや錫等の遷移金属を担持することとしてもよ
い。

【０１２２】また、本実施の形態では第１の集合通路４
０ａから導入した排気をフィルタケーシング１００内で
浄化し、第２の集合通路４０ｂから排出するといった構
成を適用した。これに対し、第２の集合通路４０ｂをエ
ンジン１側に接続し、第１の集合通路４０ａを大気に連
通させる構成を適用して、本実施の形態に準ずる制御を
行うことも可能ではある。

【０１２３】また、本実施の形態では、フィルタ１１１
を備えた第１の排気通路１１０と、フィルタ１２１を備
えた第２の排気通路１２０と、酸化触媒１３１を備えた
第３の排気通路１３０とを内部に区画形成したフィルタ
ケーシング１００を、エンジン１の排気系４０に設ける
こととした。このような構成に替え、例えば図１１に示
すように、フィルタ１１１′を備えた第１の排気通路１
１０′と、フィルタ１２１′を備えた第２の排気通路１
２０′と、酸化触媒１３１′を備えた第３の排気通路１
３０′とを、各々独立した通路構造を採用することもで
きる。このような場合、各通路１１０′，１２０′，１
３０′の通路開口端を、調整弁機構（例えばバタフライ
弁）１４１′，１５１′の設けられた空間部を介して第
１の集合通路４０ａ及び第２の集合通路４０ｂに接続す
る通路構造を適用し、好ましくは第１の排気通路１１
０′及び第２の排気通路１２０′の各々に還元剤（燃
料）を添加する燃料添加弁を設ければ、本実施の形態に
準ずる効果を奏することができる。ただし、本実施の形
態で適用することとしたフィルタケーシング１００のよ
うに、各通路１１０，１２０，１３０を内部通路として
区画形成したケーシングを用いる方に、各通路を移動す
る排気の保温性や通路構造全体の搭載性等の面からみて
優位性がある。

【０１２４】また、本実施の形態では、本発明の排気浄
化装置を内燃機関としての直列４気筒のディーゼルエン
ジンに適用することとしたが、希薄燃焼を行うガソリン
エンジンにも本発明を適用することはできる。また、直
列４気筒の内燃機関に限らず、搭載気筒数の異なる内燃
機関にも本発明を適用することができる。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の排気浄化
装置によれば、内燃機関の排気系に設けられ、排気中の
微粒子を捕集するフィルタを通路途中に備えた第１の排
気通路と、同じく排気中の微粒子を捕集するフィルタを
通路途中に備えた第２の排気通路とを有する排気浄化装
置にあって、第１の排気通路及び第２の排気通路に設け
られた各フィルタに捕集された微粒子を分解除去するこ
と、フィルタの目詰まりを防止すること、目詰まりが生
じた場合にその原因となった微粒子を除去することが容
易にできる。

【０１２６】またとくに、各フィルタが排気に含まれる
ＮＯｘを酸化雰囲気で吸蔵し、該吸蔵したＮＯｘを還元
雰囲気で還元する機能を有する場合には、各フィルタに
よる微粒子の浄化作用とＮＯｘの浄化作用とを、相乗的
に高めることができる。また、第１の集合通路上流にお
ける排気の圧力を上昇させることなく、第１の排気通路
の触媒に吸蔵されたＮＯｘを効率的に放出・還元するこ
とができる。すなわち、第１の排気通路に設けられた触
媒（又はフィルタ）の排気浄化機能と、第２の排気通路
に設けられた触媒（又はフィルタ）の排気浄化機能とを
交互に活用し、効率的な排気浄化を継続的に行うことが
できる。

【０１２７】また、本発明の制御方法によれば、第１の
集合通路を起点、第２の集合通路を終点として移動する
排気が、第１の排気通路に備えられたフィルタ、及び第
２の排気通路に備えられたフィルタのうち少なくとも一
方を通過するようなる。このため、上記２種の排気流路
を切り換える際、何れかのフィルタによって捕集される
べき微粒子が、第２の集合通路にすり抜けてしまうとい
った不具合を回避することができる。

【０１２８】また、第１の集合通路上流における排気の
圧力を上昇させることなく、第１の排気通路及び第２の
排気通路の触媒に吸蔵されたＮＯｘを効率的に放出・還
元することができる。すなわち、第１の排気通路に設け
られた触媒（又はフィルタ）の排気浄化機能と、第２の
排気通路に設けられた触媒（又はフィルタ）の排気浄化
機能とを交互に活用し、効率的な排気浄化を継続的に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかるディーゼルエン
ジンシステムを示す概略構成図。

【図２】同実施の形態にかかるフィルタケーシングの内
部構造を示す断面図図。

【図３】パティキュレートフィルタの構造を示す平面図
等。

【図４】フィルタケーシング内に形成される排気流路の
各種形態と、各バタフライ弁の状態との関係を説明する
略図。

【図５】フィルタケーシング内に形成される排気流路の
一例を示す略図。

【図６】燃料添加制御等の実行時に適用されるフィルタ
ケーシング内の排気流路をの一例を示す略図。

【図７】一方のパティキュレートフィルタに目詰まりが
生じた場合に適用されるフィルタケーシング内の排気流
路の一例を示す略図。

【図８】他方のパティキュレートフィルタに目詰まりが
生じた場合に適用されるフィルタケーシング内の排気流
路の一例を示す略図。

【図９】両パティキュレートフィルタに目詰まりが生じ
た場合に適用されるフィルタケーシング内の排気流路の
一例を示す略図。

【図１０】排気特性を検出する各種センサの配置につい
ての変形例を示す略図。

【図１１】パティキュレートフィルタを含む排気通路構
造の変形例を示す略図。

【図１２】従来の排気通路構造の一例を示す略図。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）１０燃料供給系１１サプライポンプ１２コモンレール１３燃料噴射弁２０燃焼室３０吸気系４０排気系４０ａ第１の集合通路４０ｂ第２の集合通路５０ターボチャージャ６０ＥＧＲ通路６１ＥＧＲ弁７１添加燃料圧センサ７３酸素濃度センサ７４排気温度センサ７５差圧センサ９０電子制御装置（ＥＣＵ）１００フィルタケーシング１１０第１の排気通路１１１，１２１フィルタ１２０第２の排気通路１３０第３の排気通路１４０第１の集合空間部１４１，１５１バタフライ弁１５０第２の集合空間部１１１ａ多孔質材料Ｐ１機関燃料通路Ｐ２添加燃料通路

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｎ 3/28 ３０１Ｄ 3/28 ３０１３０１Ｅ３０１ＪＢ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ１０３ＢＦターム(参考） 3G090 AA03 AA04 AA06 BA01 CB23 CB25 DA04 DA09 DA10 DA12 DA18 DA20 EA02 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA17 AA18 AA28 AB02 AB06 AB13 BA00 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 BA38 CA12 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA01 EA05 EA07 EA17 EA30 EA32 EA34 FB10 FB12 FC02 GA06 GA20 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB17X HA09 HA11 HA12 HA14 HA16 HA36 HA37 HA42 HB03 HB05 HB06 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AC02 BA10X BA14X BA15Y BA18Y BA30X BB02 BB14 BD01 CC24 CC25 CC32 CC47 CC61 CD05 CD08 DA01 DA02 DA05 DA06 DA08 DA10 DA20 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタを通路途中に備えた
第１の排気通路と、同じく排気中の微粒子を捕集するフィルタを通路途中に
備えた第２の排気通路と、前記第１の排気通路の一方の通路開口端と前記第２の排
気通路の一方の通路開口端とに接続する第１の集合空間
部と、前記第１の集合空間部に接続する第１の集合通路と、前記第１の排気通路の他方の通路開口端と前記第２の排
気通路の他方の通路開口端とに接続する第２の集合空間
部と、前記第２の集合空間部に接続する第２の集合通路と、前記第１の集合空間部および前記第２の集合空間部の間
を連絡する第３の排気通路と、前記第１の集合空間部に設けられ、前記第１の排気通
路、第２の排気通路、第３の排気通路および第１の集合
通路の間で、各通路について他の通路との接続状態を調
整する第１の調整弁機構と、前記第２の集合空間部に設けられ、前記第１の排気通
路、第２の排気通路、第３の排気通路および第１の集合
通路の間で、各通路について他の通路との接続状態を調
整する第２の調整弁機構と、を備え、前記第１の集合通路を通じて導入した排気を浄化し、前
記第２の集合通路を通じて排出する内燃機関の排気浄化
装置。
【請求項２】前記第１の排気通路に備えられたフィル
タ、及び前記第２の排気通路に備えられたフィルタは、
排気に含まれるＮＯｘを酸化雰囲気で吸蔵し、該吸蔵し
たＮＯｘを、還元雰囲気で還元する機能を有する請求項
１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】前記第３の排気通路の通路途中に、酸化
能を有する触媒を備える請求項１又は２記載の内燃機関
の排気浄化装置。
【請求項４】前記酸化能を有する触媒は、排気に含ま
れるＮＯｘを酸化雰囲気で吸蔵し、該吸蔵したＮＯｘ
を、還元雰囲気で還元する機能を備える請求項３記載の
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】前記第１の排気通路において、前記第１
の集合空間部に接続する通路開口端と該第１の排気通路
に備えられたフィルタとの間に設けられ、該第１の排気
通路内に還元剤を添加する第１の還元剤添加手段と、前記第２の排気通路において、前記第２の集合空間部に
接続する通路開口端と該第２の排気通路に備えられたフ
ィルタとの間に設けられ、該第２の排気通路内に還元剤
を添加する第２の還元剤添加手段と、を備える請求項２〜４何れかに記載の内燃機関の排気浄
化装置。
【請求項６】前記第１の排気通路と、前記第２の排気
通路と、前記第３の排気通路とを内部通路として区画形
成するケーシングを当該機関の排気系に備える請求項１
〜５何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】内燃機関の排気系に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタを通路途中に備えた
第１の排気通路と、同じく排気中の微粒子を捕集するフィルタを通路途中に
備えた第２の排気通路と、前記第１の排気通路の一方の通路開口端と前記第２の排
気通路の一方の通路開口端とに接続する第１の集合空間
部と、一方の通路開口端を当該機関に接続し、他方の通路開口
端を前記第１の集合空間部に接続する第１の集合通路
と、前記第１の排気通路の他方の通路開口端と前記第２の排
気通路の他方の通路開口端とに接続する第２の集合空間
部と、一方の通路開口端を前記第２の集合空間部に接続し、他
方の通路開口端を大気に連通させる第２の集合通路と、前記第１の集合空間部および前記第２の集合空間部の間
を連絡する第３の排気通路と、前記第１の集合空間部に設けられ、前記第１の排気通
路、第２の排気通路、第３の排気通路および第１の集合
通路の間で、各通路について他の通路との接続状態を調
整する第１の調整弁機構と、前記第２の集合空間部に設けられ、前記第１の排気通
路、第２の排気通路、第３の排気通路および第１の集合
通路の間で、各通路について他の通路との接続状態を調
整する第２の調整弁機構と、を備え、前記第１の集合通路を通じて導入した排気を浄化し、前
記第２の集合通路を通じて排出する内燃機関の排気浄化
装置の制御方法であって、前記第１の集合通路を通じて前記第１の集合空間部に流
入する排気が、前記第２の排気通路、前記第２の集合空
間部、前記第１の排気通路、前記第１の集合空間部、前
記第３の排気通路、前記第２の集合空間部、前記第２の
集合通路の順に流れる流路を形成するように、前記第１
の調整弁機構および前記第２の調整弁機構を操作する第
１の工程と、前記第１の集合通路を通じて前記第１の集合空間部に流
入する排気が、前記第１の排気通路、前記第２の集合空
間部、前記第２の排気通路、前記第１の集合空間部、前
記第３の排気通路、前記第２の集合空間部、前記第２の
集合通路の順に流れる流路を形成するように、前記第１
の調整弁機構および前記第２の調整弁機構を操作する第
２の工程と、前記第１の集合通路を通じて前記第１の集合空間部に流
入する排気が、前記第１の排気通路、前記第２の集合空
間部、前記第３の排気通路、前記第１の集合空間部、前
記第２の排気通路、前記第２の集合空間、前記第２の集
合通路の順に流れる流路を形成するように、前記第１の
調整弁機構および前記第２の調整弁機構を操作する第３
の工程とを、第１の工程、第３の工程、第２の工程の順に、若しく
は、第２の工程、第３の工程、第１の工程の順に実行す
ることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置の制御方
法。
【請求項８】内燃機関の排気系に設けられ、排気に含まれるＮＯｘを酸化雰囲気で吸蔵し、該吸蔵し
たＮＯｘを還元雰囲気で還元する触媒を通路途中に備え
た第１の排気通路と、同じく排気に含まれるＮＯｘを酸化雰囲気で吸蔵し、該
吸蔵したＮＯｘを還元雰囲気で還元する触媒を通路途中
に備えた第２の排気通路と、前記第１の排気通路の一方の通路開口端と前記第２の排
気通路の一方の通路開口端とに接続する第１の集合空間
部と、前記第１の集合空間部に接続する第１の集合通路と、前記第１の排気通路の他方の通路開口端と前記第２の排
気通路の他方の通路開口端とに接続する第２の集合空間
部と、前記第２の集合空間部に接続する第２の集合通路と、前記第１の集合空間部に設けられ、前記第１の排気通
路、第２の排気通路および第１の集合通路の間で、各通
路について他の通路との接続状態を調整する第１の調整
弁機構と、前記第２の集合空間部に設けられ、前記第１の排気通
路、第２の排気通路および第１の集合通路の間で、各通
路について他の通路との接続状態を調整する第２の調整
弁機構と、前記第１の排気通路において、前記第１の集合通路を形
成する通路開口端と前記触媒との間に設けられ、該第１
の排気通路内に還元剤を添加する第１の還元剤添加手段
と、前記第２の排気通路において、前記第２の集合通路を形
成する通路開口端と前記触媒との間に設けられ、該第２
の排気通路内に還元剤を添加する第２の還元剤添加手段
と、を備え、前記第１の集合通路を通じて導入した排気を浄化し、前
記第２の集合通路を通じて排出する内燃機関の排気浄化
装置の制御方法であって、前記第１の調整弁機構および前記第２の調整弁機構を操
作して、前記第１の排気通路および前記第２の排気通路
のうち、一方の排気通路を流れる排気の流量を増大さ
せ、他方の排気通路を流れる排気の流量を減少させて、
且つ、前記排気流量の減少する排気通路に還元剤を添加
する制御を実行することを特徴とする内燃機関の排気浄
化装置の制御方法。