JP3463648B2 - 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気ガス浄化方法お
よび排気ガス浄化装置に関する。
よび排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の
高温にならないと着火燃焼せず、これに対してディーゼ
ル機関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低
い。したがって排気ガス熱でもってパティキュレートフ
ィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼させるのは困難
であり、排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ
上に捕集された微粒子を着火させるためには微粒子の着
火温度を低くしなければならない。
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の
高温にならないと着火燃焼せず、これに対してディーゼ
ル機関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低
い。したがって排気ガス熱でもってパティキュレートフ
ィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼させるのは困難
であり、排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ
上に捕集された微粒子を着火させるためには微粒子の着
火温度を低くしなければならない。
【０００３】ところで従来よりパティキュレートフィル
タ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下できる
ことが知られており、したがって従来より微粒子の着火
温度を低下させるために触媒を担持した種々のパティキ
ュレートフィルタが公知である。例えば特公平７−１０
６２９０号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金
族金属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持さ
せたパティキュレートフィルタが開示されている。この
パティキュレートフィルタではほぼ３５０℃から４００
℃の比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続
的に燃焼せしめられる。
タ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下できる
ことが知られており、したがって従来より微粒子の着火
温度を低下させるために触媒を担持した種々のパティキ
ュレートフィルタが公知である。例えば特公平７−１０
６２９０号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金
族金属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持さ
せたパティキュレートフィルタが開示されている。この
パティキュレートフィルタではほぼ３５０℃から４００
℃の比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続
的に燃焼せしめられる。
【０００４】ディーゼル機関では負荷が高くなれば排気
ガス温が３５０℃から４００℃に達し、したがって上述
のパティキュレートフィルタでは一見したところ機関負
荷が高くなったときに排気ガス熱によって微粒子を着火
燃焼せしめることができるように見える。しかしながら
実際には排気ガス温が３５０℃から４００℃に達しても
微粒子が着火しない場合があり、またたとえ微粒子が着
火したとしても一部の微粒子しか燃焼せず、多量の微粒
子が燃え残るという問題を生ずる。
ガス温が３５０℃から４００℃に達し、したがって上述
のパティキュレートフィルタでは一見したところ機関負
荷が高くなったときに排気ガス熱によって微粒子を着火
燃焼せしめることができるように見える。しかしながら
実際には排気ガス温が３５０℃から４００℃に達しても
微粒子が着火しない場合があり、またたとえ微粒子が着
火したとしても一部の微粒子しか燃焼せず、多量の微粒
子が燃え残るという問題を生ずる。
【０００５】すなわち排気ガス中に含まれる微粒子量が
少ないときにはパティキュレートフィルタ上に付着する
微粒子量が少なく、このときには排気ガス温が３５０℃
から４００℃になるとパティキュレートフィルタ上の微
粒子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。しか
しながら排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなるとパ
ティキュレートフィルタ上に付着した微粒子が完全に燃
焼する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積し、その
結果、パティキュレートフィルタ上に微粒子が積層状に
堆積する。このようにパティキュレートフィルタ上に微
粒子が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の微
粒子は燃焼せしめられるが酸素と接触しづらい残りの微
粒子は燃焼せず、斯くして多量の微粒子が燃え残ること
になる。したがって排気ガス中に含まれる微粒子量が多
くなるとパティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が
堆積し続けることになる。
少ないときにはパティキュレートフィルタ上に付着する
微粒子量が少なく、このときには排気ガス温が３５０℃
から４００℃になるとパティキュレートフィルタ上の微
粒子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。しか
しながら排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなるとパ
ティキュレートフィルタ上に付着した微粒子が完全に燃
焼する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積し、その
結果、パティキュレートフィルタ上に微粒子が積層状に
堆積する。このようにパティキュレートフィルタ上に微
粒子が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の微
粒子は燃焼せしめられるが酸素と接触しづらい残りの微
粒子は燃焼せず、斯くして多量の微粒子が燃え残ること
になる。したがって排気ガス中に含まれる微粒子量が多
くなるとパティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が
堆積し続けることになる。
【０００６】一方、パティキュレートフィルタ上に多量
の微粒子が堆積するとこれら堆積した微粒子は次第に着
火燃焼しづらくなる。このように燃焼しづらくなるのは
おそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しづら
いグラフィイト等に変化するからであると考えられる。
事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆
積し続けると３５０℃から４００℃の低温では堆積した
微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるため
には６００℃以上の高温が必要となる。しかしながらデ
ィーゼル機関では通常、排気ガス温が６００℃以上の高
温になることがなく、したがってパティキュレートフィ
ルタ上に多量の微粒子が堆積し続けると排気ガス熱によ
って堆積した微粒子を着火せしめるのが困難となる。
の微粒子が堆積するとこれら堆積した微粒子は次第に着
火燃焼しづらくなる。このように燃焼しづらくなるのは
おそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しづら
いグラフィイト等に変化するからであると考えられる。
事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆
積し続けると３５０℃から４００℃の低温では堆積した
微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるため
には６００℃以上の高温が必要となる。しかしながらデ
ィーゼル機関では通常、排気ガス温が６００℃以上の高
温になることがなく、したがってパティキュレートフィ
ルタ上に多量の微粒子が堆積し続けると排気ガス熱によ
って堆積した微粒子を着火せしめるのが困難となる。
【０００７】一方、このとき排気ガス温を６００℃以上
の高温にすることができたとすると堆積した微粒子は着
火するがこの場合には別の問題を生ずる。すなわちこの
場合、堆積した微粒子は着火せしめられると輝炎を発し
て燃焼し、このときパティキュレートフィルタの温度は
堆積した微粒子の燃焼が完了するまで長時間に亘り８０
０℃以上に維持される。しかしながらこのようにパティ
キュレートフィルタが長時間に亘り８００℃以上の高温
にさらされるとパティキュレートフィルタが早期に劣化
し、斯くしてパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
の高温にすることができたとすると堆積した微粒子は着
火するがこの場合には別の問題を生ずる。すなわちこの
場合、堆積した微粒子は着火せしめられると輝炎を発し
て燃焼し、このときパティキュレートフィルタの温度は
堆積した微粒子の燃焼が完了するまで長時間に亘り８０
０℃以上に維持される。しかしながらこのようにパティ
キュレートフィルタが長時間に亘り８００℃以上の高温
にさらされるとパティキュレートフィルタが早期に劣化
し、斯くしてパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
【０００８】また堆積した微粒子が燃焼せしめられると
アッシュが凝縮して大きな塊りとなり、これらアッシュ
の塊りによってパティキュレートフィルタの細孔が目詰
まりを生ずる。目詰まりした細孔の数は時間の経過と共
に次第に増大し、斯くしてパティキュレートフィルタに
おける排気ガス流の圧損が次第に大きくなる。排気ガス
流の圧損が大きくなると機関の出力が低下し、斯くして
この点からもパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
アッシュが凝縮して大きな塊りとなり、これらアッシュ
の塊りによってパティキュレートフィルタの細孔が目詰
まりを生ずる。目詰まりした細孔の数は時間の経過と共
に次第に増大し、斯くしてパティキュレートフィルタに
おける排気ガス流の圧損が次第に大きくなる。排気ガス
流の圧損が大きくなると機関の出力が低下し、斯くして
この点からもパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
【０００９】このように多量の微粒子が一旦積層状に堆
積してしまうと上述の如き種々の問題が生じ、したがっ
て排気ガス中に含まれる微粒子量とパティキュレートフ
ィルタ上において燃焼しうる微粒子量とのバランスを考
えて多量の微粒子が積層状に堆積しないようにする必要
がある。しかしながら上述の公報に記載されたパティキ
ュレートフィルタでは排気ガス中に含まれる微粒子量と
パティキュレートフィルタ上において燃焼しうる微粒子
量とのバランスについては何ら考えておらず、斯くして
上述したように種々の問題を生じることになる。
積してしまうと上述の如き種々の問題が生じ、したがっ
て排気ガス中に含まれる微粒子量とパティキュレートフ
ィルタ上において燃焼しうる微粒子量とのバランスを考
えて多量の微粒子が積層状に堆積しないようにする必要
がある。しかしながら上述の公報に記載されたパティキ
ュレートフィルタでは排気ガス中に含まれる微粒子量と
パティキュレートフィルタ上において燃焼しうる微粒子
量とのバランスについては何ら考えておらず、斯くして
上述したように種々の問題を生じることになる。
【００１０】また、上述の公報に記載されたパティキュ
レートフィルタでは排気ガス温が３５０℃以下になると
微粒子は着火されず、斯くしてパティキュレートフィル
タ上に微粒子が堆積する。この場合、堆積量が少なけれ
ば排気ガス温が３５０℃から４００℃になったときに堆
積した微粒子が燃焼せしめられるが多量の微粒子が積層
状に堆積すると排気ガス温が３５０℃から４００℃にな
ったときに堆積した微粒子が着火せず、たとえ着火した
としても一部の微粒子は燃焼しないために燃え残りが生
じる。
レートフィルタでは排気ガス温が３５０℃以下になると
微粒子は着火されず、斯くしてパティキュレートフィル
タ上に微粒子が堆積する。この場合、堆積量が少なけれ
ば排気ガス温が３５０℃から４００℃になったときに堆
積した微粒子が燃焼せしめられるが多量の微粒子が積層
状に堆積すると排気ガス温が３５０℃から４００℃にな
ったときに堆積した微粒子が着火せず、たとえ着火した
としても一部の微粒子は燃焼しないために燃え残りが生
じる。
【００１１】この場合、多量の微粒子が積層状に堆積す
る前に排気ガス温を上昇させれば堆積した微粒子を燃え
残ることなく燃焼せしめることができるが上述の公報に
記載されたパティキュレートフィルタではこのようなこ
とは何ら考えておらず、斯くして多量の微粒子が積層状
に堆積した場合には排気ガス温を６００℃以上に上昇さ
せない限り、堆積した全微粒子を燃焼させることができ
ない。
る前に排気ガス温を上昇させれば堆積した微粒子を燃え
残ることなく燃焼せしめることができるが上述の公報に
記載されたパティキュレートフィルタではこのようなこ
とは何ら考えておらず、斯くして多量の微粒子が積層状
に堆積した場合には排気ガス温を６００℃以上に上昇さ
せない限り、堆積した全微粒子を燃焼させることができ
ない。
【００１２】このような問題点を解決すべく排気ガス中
に含まれる微粒子量とパティキュレートフィルタ上にお
いて燃焼しうる微粒子量とのバランスを考えて多量の微
粒子が積層状に堆積しないように制御した排気ガス浄化
方法および排気ガス浄化装置が本出願人により既に出願
されている（特願２０００−４３５７１号）。
に含まれる微粒子量とパティキュレートフィルタ上にお
いて燃焼しうる微粒子量とのバランスを考えて多量の微
粒子が積層状に堆積しないように制御した排気ガス浄化
方法および排気ガス浄化装置が本出願人により既に出願
されている（特願２０００−４３５７１号）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】排気ガス中には微粒子
以外に例えば硫黄酸化物ＳＯx 等の成分が含まれてお
り、この成分によりパティキュレートフィルタが被毒す
ることがある。このようにパティキュレートフィルタが
被毒すると微粒子の酸化除去に悪影響を与える。そこで
本発明の目的は新規な方法を採用した排気ガス浄化方法
および排気ガス浄化装置においてパティキュレートフィ
ルタの被毒を回復させることにある。
以外に例えば硫黄酸化物ＳＯx 等の成分が含まれてお
り、この成分によりパティキュレートフィルタが被毒す
ることがある。このようにパティキュレートフィルタが
被毒すると微粒子の酸化除去に悪影響を与える。そこで
本発明の目的は新規な方法を採用した排気ガス浄化方法
および排気ガス浄化装置においてパティキュレートフィ
ルタの被毒を回復させることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】１番目の発明では上記目
的を達成するために、燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタと
して、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子
量がパティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微
粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタに流入すると輝炎を発することな
く酸化除去せしめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸
化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキュ
レートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか堆
積しないときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなったときにパティキュレートフィルタ上
の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せしめられる
パティキュレートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子
量がパティキュレートフィルタの温度に依存しており、
排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なく
なり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなったとしてもその後、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除去しう
る一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィ
ルタ上に堆積しないように排出微粒子量およびパティキ
ュレートフィルタの温度を維持し、それによって排気ガ
ス中の微粒子をパティキュレートフィルタ上において輝
炎を発することなく酸化除去せしめ、パティキュレート
フィルタが排気ガス中の微粒子以外の成分により許容限
度以上に被毒されたときにパティキュレートフィルタの
被毒を回復するようにした排気ガス浄化方法において、
パティキュレートフィルタの被毒を回復すべきときであ
って上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒子量より
多いときには上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒
子量以下となるようにした上でパティキュレートフィル
タの被毒を回復せしめるようにしている。
的を達成するために、燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタと
して、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子
量がパティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微
粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタに流入すると輝炎を発することな
く酸化除去せしめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸
化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキュ
レートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか堆
積しないときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなったときにパティキュレートフィルタ上
の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せしめられる
パティキュレートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子
量がパティキュレートフィルタの温度に依存しており、
排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なく
なり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなったとしてもその後、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除去しう
る一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィ
ルタ上に堆積しないように排出微粒子量およびパティキ
ュレートフィルタの温度を維持し、それによって排気ガ
ス中の微粒子をパティキュレートフィルタ上において輝
炎を発することなく酸化除去せしめ、パティキュレート
フィルタが排気ガス中の微粒子以外の成分により許容限
度以上に被毒されたときにパティキュレートフィルタの
被毒を回復するようにした排気ガス浄化方法において、
パティキュレートフィルタの被毒を回復すべきときであ
って上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒子量より
多いときには上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒
子量以下となるようにした上でパティキュレートフィル
タの被毒を回復せしめるようにしている。
【００１５】２番目の発明では１番目の発明において、
上記排気ガス中の微粒子以外の成分が硫黄成分である。
３番目の発明では２番目の発明において、パティキュレ
ートフィルタの温度を上昇するか又は排気ガスの一部或
るいは全体の空燃比をリッチとすることでパティキュレ
ートフィルタの被毒を回復するようにしている。
上記排気ガス中の微粒子以外の成分が硫黄成分である。
３番目の発明では２番目の発明において、パティキュレ
ートフィルタの温度を上昇するか又は排気ガスの一部或
るいは全体の空燃比をリッチとすることでパティキュレ
ートフィルタの被毒を回復するようにしている。
【００１６】４番目の発明では１番目の発明において、
パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持してい
る。５番目の発明では４番目の発明において、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た酸素を活性酸素の
形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレートフィル
タ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微粒子が
付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を放出さ
せ、放出された活性酸素によりパティキュレートフィル
タ上に付着した微粒子を酸化させるようにしている。
パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持してい
る。５番目の発明では４番目の発明において、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た酸素を活性酸素の
形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレートフィル
タ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微粒子が
付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を放出さ
せ、放出された活性酸素によりパティキュレートフィル
タ上に付着した微粒子を酸化させるようにしている。
【００１７】６番目の発明では５番目の発明において、
活性酸素放出剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属
または希土類または遷移金属からなる。７番目の発明で
は６番目の発明において、アルカリ金属およびアルカリ
土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属か
らなる。８番目の発明では５番目の発明において、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上に付着した微粒
子を酸化させるようにしている。
活性酸素放出剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属
または希土類または遷移金属からなる。７番目の発明で
は６番目の発明において、アルカリ金属およびアルカリ
土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属か
らなる。８番目の発明では５番目の発明において、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上に付着した微粒
子を酸化させるようにしている。
【００１８】９番目の発明では上記目的を達成するため
に、機関排気通路内に燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタを
配置し、このパティキュレートフィルタとして、単位時
間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパティキ
ュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発す
ることなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量よりも
少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュレート
フィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化除去せ
しめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微
粒子量より多くなったとしてもパティキュレートフィル
タ上において微粒子が一定限度以下しか堆積しないとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
なったときにパティキュレートフィルタ上の微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去せしめられるパティキュレ
ートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子量がパティキ
ュレートフィルタの温度に依存しており、排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ排
出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くな
ったとしてもその後、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないように排出微粒子量およびパティキュレートフィ
ルタの温度を維持するための制御手段を具備し、それに
よって排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィルタ
上において輝炎を発することなく酸化除去せしめ、パテ
ィキュレートフィルタが排気ガス中の微粒子以外の成分
により許容限度以上に被毒されたときにパティキュレー
トフィルタの被毒を回復するための手段を具備し、パテ
ィキュレートフィルタの被毒を回復すべきときであって
上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒子量より多い
ときには上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒子量
以下となるようにした上でパティキュレートフィルタの
被毒を回復せしめるようにしている。
に、機関排気通路内に燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタを
配置し、このパティキュレートフィルタとして、単位時
間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパティキ
ュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発す
ることなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量よりも
少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュレート
フィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化除去せ
しめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微
粒子量より多くなったとしてもパティキュレートフィル
タ上において微粒子が一定限度以下しか堆積しないとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
なったときにパティキュレートフィルタ上の微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去せしめられるパティキュレ
ートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子量がパティキ
ュレートフィルタの温度に依存しており、排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ排
出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くな
ったとしてもその後、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないように排出微粒子量およびパティキュレートフィ
ルタの温度を維持するための制御手段を具備し、それに
よって排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィルタ
上において輝炎を発することなく酸化除去せしめ、パテ
ィキュレートフィルタが排気ガス中の微粒子以外の成分
により許容限度以上に被毒されたときにパティキュレー
トフィルタの被毒を回復するための手段を具備し、パテ
ィキュレートフィルタの被毒を回復すべきときであって
上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒子量より多い
ときには上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒子量
以下となるようにした上でパティキュレートフィルタの
被毒を回復せしめるようにしている。
【００１９】１０番目の発明によれば９番目の発明にお
いて、上記排気ガス中の微粒子以外の成分が硫黄成分で
ある。１１番目の発明によれば１０番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタの温度を上昇するか又は
排気ガスの一部或るいは全体の空燃比をリッチとするこ
とでパティキュレートフィルタの被毒を回復する。
いて、上記排気ガス中の微粒子以外の成分が硫黄成分で
ある。１１番目の発明によれば１０番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタの温度を上昇するか又は
排気ガスの一部或るいは全体の空燃比をリッチとするこ
とでパティキュレートフィルタの被毒を回復する。
【００２０】１２番目の発明では９番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタが互いに平行をなして延
びる複数個の排気流通路を具備し、隣接する排気流通路
の一方は上流端が栓により閉塞されると共に隣接する排
気流通路の他方は下流端が栓により閉塞され、排気流通
路の壁面および栓の壁面上に触媒を担持させている。
て、パティキュレートフィルタが互いに平行をなして延
びる複数個の排気流通路を具備し、隣接する排気流通路
の一方は上流端が栓により閉塞されると共に隣接する排
気流通路の他方は下流端が栓により閉塞され、排気流通
路の壁面および栓の壁面上に触媒を担持させている。
【００２１】
【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
内燃機関にも適用することもできる。図１を参照する
と、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリン
ダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式
燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気
弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応
する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結さ
れ、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気タ
ーボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。
コンプレッサ１５の上流側の吸気管１３ｂには吸入され
る空気の質量流量を検出するための質量流量計１３ａが
取り付けられる。
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
内燃機関にも適用することもできる。図１を参照する
と、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリン
ダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式
燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気
弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応
する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結さ
れ、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気タ
ーボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。
コンプレッサ１５の上流側の吸気管１３ｂには吸入され
る空気の質量流量を検出するための質量流量計１３ａが
取り付けられる。
【００２２】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び
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の出口はパティキュ
レートフィルタ２２を内蔵したケーシング２３に連結さ
れる。
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び
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の出口はパティキュ
レートフィルタ２２を内蔵したケーシング２３に連結さ
れる。
【００２３】排気マニホルド１９とサージタンク１２と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）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びかれ、この機関冷却水
によりＥＧＲガスが冷却される。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。
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）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びかれ、この機関冷却水
によりＥＧＲガスが冷却される。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。
【００２４】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の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。またパテ
ィキュレートフィルタ２２にはパティキュレートフィル
タ２２の温度を検出するための温度センサ３９が取り付
けられ、この温度センサ３９の出力信号は対応するＡＤ
変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また
質量流量計１３ａの出力信号は対応するＡＤ変換器３７
を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル
４０にはアクセルペダル４０の踏込量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３０°回転する毎に出力パルス
を発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、
出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴
射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧ
Ｒ制御弁２５、および燃料ポンプ２８に接続される。
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の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。またパテ
ィキュレートフィルタ２２にはパティキュレートフィル
タ２２の温度を検出するための温度センサ３９が取り付
けられ、この温度センサ３９の出力信号は対応するＡＤ
変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また
質量流量計１３ａの出力信号は対応するＡＤ変換器３７
を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル
４０にはアクセルペダル４０の踏込量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３０°回転する毎に出力パルス
を発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、
出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴
射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧ
Ｒ制御弁２５、および燃料ポンプ２８に接続される。
【００２５】図２にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。なお図２において（Ａ）はパティキュレート
フィルタ２２の正面図であり、（Ｂ）はパティキュレー
トフィルタ２２の側面断面図である。図２（Ａ）および
（Ｂ）に示したようにパティキュレートフィルタ２２は
ハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる
複数個の排気流通路５０，５１を具備する。これら排気
流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気ガス流入
通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気ガス
流出通路５１とにより構成される。
造を示す。なお図２において（Ａ）はパティキュレート
フィルタ２２の正面図であり、（Ｂ）はパティキュレー
トフィルタ２２の側面断面図である。図２（Ａ）および
（Ｂ）に示したようにパティキュレートフィルタ２２は
ハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる
複数個の排気流通路５０，５１を具備する。これら排気
流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気ガス流入
通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気ガス
流出通路５１とにより構成される。
【００２６】なお図２（Ａ）においてハッチングを付し
た部分は栓５３を示している。したがって排気ガス流入
通路５０および排気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４
を介して交互に配置される。言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。
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。言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。
【００２７】パティキュレートフィルタ２２は例えばコ
ージライトのような多孔質材料から形成されており、し
たがって排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは
図２（Ｂ）において矢印で示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。本発明の実施例では各排気ガス流入通路５０および
各排気ガス流出通路５１の周壁面、すなわち各隔壁５４
の両側表面上、栓５３の外端面および栓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た酸素を活性酸
素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。
ージライトのような多孔質材料から形成されており、し
たがって排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは
図２（Ｂ）において矢印で示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。本発明の実施例では各排気ガス流入通路５０および
各排気ガス流出通路５１の周壁面、すなわち各隔壁５４
の両側表面上、栓５３の外端面および栓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た酸素を活性酸
素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。
【００２８】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のような希土
類、および遷移金属から選ばれた少なくとも一つが用い
られている。
Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カ
ルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土
類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土
類、および遷移金属から選ばれた少なくとも一つが用い
られている。
【００２９】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。次にパティキュレー
トフィルタ２２による排気ガス中の微粒子除去作用につ
いて担体上に白金ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場
合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、
アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な
微粒子除去作用が行われる。
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。次にパティキュレー
トフィルタ２２による排気ガス中の微粒子除去作用につ
いて担体上に白金ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場
合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、
アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な
微粒子除去作用が行われる。
【００３０】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Ｓが含まれてお
り、この硫黄Ｓは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ2 と
なる。したがって排気ガス中にはＳＯ2 が含まれてい
る。したがって過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2 を含んだ排
気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入
通路５０内に流入することになる。
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Ｓが含まれてお
り、この硫黄Ｓは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ2 と
なる。したがって排気ガス中にはＳＯ2 が含まれてい
る。したがって過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2 を含んだ排
気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入
通路５０内に流入することになる。
【００３１】図３（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通
路５０の内周面上に形成された担体層の表面の拡大図を
模式的に表わしている。なお図３（Ａ）および（Ｂ）に
おいて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリ
ウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示している。上述
したように排気ガス中には多量の過剰酸素が含まれてい
るので排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気
ガス流入通路５０内に流入すると図３（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３（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。
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３（Ａ）および（Ｂ）に
おいて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリ
ウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示している。上述
したように排気ガス中には多量の過剰酸素が含まれてい
るので排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気
ガス流入通路５０内に流入すると図３（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３（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。
【００３２】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Ｋ2 ＳＯ4 を生
成する。このようにして活性酸素放出触媒６１内には硝
酸カリウムＫＮＯ3 および硫酸カリウムＫ 2 ＳＯ4 が生
成される。
2 も含まれており、このＳＯ2 もＮＯと同様なメカニズ
ムにより活性酸素放出剤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Ｋ2 ＳＯ4 を生
成する。このようにして活性酸素放出触媒６１内には硝
酸カリウムＫＮＯ3 および硫酸カリウムＫ 2 ＳＯ4 が生
成される。
【００３３】一方、燃焼室５内においては主にカーボン
Ｃからなる微粒子が生成され、したがって排気ガス中に
はこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれて
いるこれら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィル
タ２２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、
或いは排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１
に向かうときに図３（Ｂ）において６２で示したように
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。
Ｃからなる微粒子が生成され、したがって排気ガス中に
はこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれて
いるこれら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィル
タ２２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、
或いは排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１
に向かうときに図３（Ｂ）において６２で示したように
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】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Ｋ2 ＳＯ4もカリウムＫと酸素
ＯとＳＯ2 とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸
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Ｋ2 ＳＯ4 は安定化しているので硝酸カリウムＫ
ＮＯ3 に比べて活性酸素を放出しづらい。
されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4もカリウムＫと酸素
ＯとＳＯ2 とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸
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Ｋ2 ＳＯ4 は安定化しているので硝酸カリウムＫ
ＮＯ3 に比べて活性酸素を放出しづらい。
【００３６】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Ｋ2 ＳＯ4 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。これら活性酸素Ｏが微粒子
６２に接触すると微粒子６２はただ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はパティキュレートフィルタ２２
上に堆積することがない。
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Ｋ2 ＳＯ4 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。これら活性酸素Ｏが微粒子
６２に接触すると微粒子６２はただ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はパティキュレートフィルタ２２
上に堆積することがない。
【００３７】従来のようにパティキュレートフィルタ２
２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるとき
にはパティキュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴
って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でない
と持続せず、したがってこのような火炎を伴なう燃焼を
持続させるためにはパティキュレートフィルタ２２の温
度を高温に維持しなければならない。
２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるとき
にはパティキュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴
って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でない
と持続せず、したがってこのような火炎を伴なう燃焼を
持続させるためにはパティキュレートフィルタ２２の温
度を高温に維持しなければならない。
【００３８】これに対して本発明では微粒子６２は上述
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱するこ
ともない。すなわち言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。
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱するこ
ともない。すなわち言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。
【００３９】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２２の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。したがってパティ
キュレートフィルタ２２上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど
増大する。
１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。したがってパティ
キュレートフィルタ２２上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど
増大する。
【００４０】図５の実線は単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ている。なお図５において横軸はパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃焼
室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称す
るとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも
少ないとき、すなわち図５の領域Ｉ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２２に接触するや否や短時間のうちにパティキュ
レートフィルタ２２上において輝炎を発することなく酸
化除去せしめられる。
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ている。なお図５において横軸はパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃焼
室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称す
るとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも
少ないとき、すなわち図５の領域Ｉ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２２に接触するや否や短時間のうちにパティキュ
レートフィルタ２２上において輝炎を発することなく酸
化除去せしめられる。
【００４１】これに対し、排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇよりも多いとき、すなわち図５の領域II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４（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の
微粒子の酸化の様子を示している。すなわち全ての微粒
子を酸化するには活性酸素量が不足している場合には図
４（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１上に付着すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十
分に酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留す
る。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると
次から次へと酸化されなかった微粒子部分が担体層上に
残留し、その結果、図４（Ｂ）に示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。
能微粒子量Ｇよりも多いとき、すなわち図５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４（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の
微粒子の酸化の様子を示している。すなわち全ての微粒
子を酸化するには活性酸素量が不足している場合には図
４（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１上に付着すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十
分に酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留す
る。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると
次から次へと酸化されなかった微粒子部分が担体層上に
残留し、その結果、図４（Ｂ）に示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。
【００４２】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分６
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくな
る。また担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆
われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用および
活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が抑制さ
れる。その結果、図４（Ｃ）に示されるように残留微粒
子部分６３上に別の微粒子６４が次から次へと堆積す
る。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって酸化されることがなく、したがってこの微
粒子６４上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積す
る。すなわち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。すなわち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子
量Ｇよりも多い状態が継続するとパティキュレートフィ
ルタ２２上には微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気
ガス温を高温にするか、或いはパティキュレートフィル
タ２２の温度を高温にしない限り、堆積した微粒子を着
火燃焼させることができなくなる。
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくな
る。また担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆
われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用および
活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が抑制さ
れる。その結果、図４（Ｃ）に示されるように残留微粒
子部分６３上に別の微粒子６４が次から次へと堆積す
る。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって酸化されることがなく、したがってこの微
粒子６４上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積す
る。すなわち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。すなわち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子
量Ｇよりも多い状態が継続するとパティキュレートフィ
ルタ２２上には微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気
ガス温を高温にするか、或いはパティキュレートフィル
タ２２の温度を高温にしない限り、堆積した微粒子を着
火燃焼させることができなくなる。
【００４３】このように図５の領域Ｉでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ２２上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図５の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆
積する。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ
２２上に積層状に堆積しないようにするためには排出微
粒子量Ｍを常時、酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なく
しておく必要がある。
ィキュレートフィルタ２２上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図５の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆
積する。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ
２２上に積層状に堆積しないようにするためには排出微
粒子量Ｍを常時、酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なく
しておく必要がある。
【００４４】図５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２２ではパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微粒
子を酸化させることが可能であり、したがって図１に示
した圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよび
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなる
ように維持することが可能である。したがって本発明に
よる第１の実施例においては排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなるよう
に維持するようにしている。
られているパティキュレートフィルタ２２ではパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微粒
子を酸化させることが可能であり、したがって図１に示
した圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよび
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなる
ように維持することが可能である。したがって本発明に
よる第１の実施例においては排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなるよう
に維持するようにしている。
【００４５】排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇ
よりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ２２上
に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど
上昇しない。したがって機関出力は低下しない。一方、
前述したように一旦、微粒子がパティキュレートフィル
タ２２上において積層状に堆積するとたとえ排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなったとし
ても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化させることは困難で
ある。しかしながら酸化されなかった微粒子部分が残留
し始めているときに、すなわち微粒子が一定限度以下し
か堆積していないときに排気微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留微粒子部分は活
性酸素Ｏにより輝炎を発することなく酸化除去される。
したがって第２の実施例では排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、かつ排出微粒子
量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇより多くなった
としても図４（Ｂ）に示したように担体層の表面が残留
微粒子部分６３により覆われないように、すなわち排出
微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少なくなった
ときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパ
ティキュレートフィルタ２２上に積層しないように排出
微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦを維持するようにしている。
よりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ２２上
に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど
上昇しない。したがって機関出力は低下しない。一方、
前述したように一旦、微粒子がパティキュレートフィル
タ２２上において積層状に堆積するとたとえ排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなったとし
ても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化させることは困難で
ある。しかしながら酸化されなかった微粒子部分が残留
し始めているときに、すなわち微粒子が一定限度以下し
か堆積していないときに排気微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留微粒子部分は活
性酸素Ｏにより輝炎を発することなく酸化除去される。
したがって第２の実施例では排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、かつ排出微粒子
量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇより多くなった
としても図４（Ｂ）に示したように担体層の表面が残留
微粒子部分６３により覆われないように、すなわち排出
微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少なくなった
ときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパ
ティキュレートフィルタ２２上に積層しないように排出
微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦを維持するようにしている。
【００４６】特に機関始動直後はパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦは低く、したがってこのときには排
出微粒子量Ｍのほうが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
くなる。したがって実際の運転を考えると第２の実施例
のほうが現実に合っていると考えられる。一方、第１の
実施例または第２の実施例を実行しうるように排出微粒
子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
を制御していたとしてもパティキュレートフィルタ２２
上に微粒子が積層状に堆積する場合がある。このような
場合には排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的に
リッチにすることによりパティキュレートフィルタ２２
上に堆積した微粒子を輝炎を発することなく酸化させる
ことができる。
ルタ２２の温度ＴＦは低く、したがってこのときには排
出微粒子量Ｍのほうが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
くなる。したがって実際の運転を考えると第２の実施例
のほうが現実に合っていると考えられる。一方、第１の
実施例または第２の実施例を実行しうるように排出微粒
子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
を制御していたとしてもパティキュレートフィルタ２２
上に微粒子が積層状に堆積する場合がある。このような
場合には排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的に
リッチにすることによりパティキュレートフィルタ２２
上に堆積した微粒子を輝炎を発することなく酸化させる
ことができる。
【００４７】すなわち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活性酸素放出剤６
１から外部に活性酸素Ｏが一気に放出され、これら一気
に放出された活性酸素Ｏにより堆積している微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去される。またリッチ化した
ことにより金属表面の被毒が回復するのでその後の酸化
活性が向上し、微粒子の酸化を促進することになる。こ
の場合、パティキュレートフィルタ２２上において微粒
子が積層状に堆積したときに排気ガスの空燃比をリッチ
にしてもよいし、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。
排気ガス中の酸素濃度を低下させると活性酸素放出剤６
１から外部に活性酸素Ｏが一気に放出され、これら一気
に放出された活性酸素Ｏにより堆積している微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去される。またリッチ化した
ことにより金属表面の被毒が回復するのでその後の酸化
活性が向上し、微粒子の酸化を促進することになる。こ
の場合、パティキュレートフィルタ２２上において微粒
子が積層状に堆積したときに排気ガスの空燃比をリッチ
にしてもよいし、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。
【００４８】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。
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。
【００４９】以上説明した内燃機関の運転制御ルーチン
の一例を図６に示した。図６を参照するとまず初めにス
テップ１００において燃焼室５内の平均空燃比をリッチ
にすべきか否かが判別される。燃焼室５内の平均空燃比
をリッチにする必要がないときには排出微粒子量Ｍが酸
化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるようにステップ
１０１においてスロットル弁１７の開度が制御され、ス
テップ１０２においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御さ
れ、ステップ１０３において燃料噴射量が制御される。
の一例を図６に示した。図６を参照するとまず初めにス
テップ１００において燃焼室５内の平均空燃比をリッチ
にすべきか否かが判別される。燃焼室５内の平均空燃比
をリッチにする必要がないときには排出微粒子量Ｍが酸
化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるようにステップ
１０１においてスロットル弁１７の開度が制御され、ス
テップ１０２においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御さ
れ、ステップ１０３において燃料噴射量が制御される。
【００５０】一方、ステップ１００において燃焼室５内
の平均空燃比をリッチにすべきであると判別されたとき
にはＥＧＲ率が６５パーセント以上になるようにステッ
プ１０４においてスロットル弁１７の開度が制御され、
ステップ１０５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御
され、燃焼室５内の平均空燃比がリッチとなるようにス
テップ１０６において燃料噴射量が制御される。
の平均空燃比をリッチにすべきであると判別されたとき
にはＥＧＲ率が６５パーセント以上になるようにステッ
プ１０４においてスロットル弁１７の開度が制御され、
ステップ１０５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御
され、燃焼室５内の平均空燃比がリッチとなるようにス
テップ１０６において燃料噴射量が制御される。
【００５１】ところで上述した第１の実施例および第２
の実施例ではパティキュレートフィルタ２２内に吸収さ
れたＮＯx 、正確には硝酸カリウムＫＮＯ3 から供給さ
れる活性酸素により微粒子を連続燃焼して酸化除去す
る。ところが排気ガス中にはパティキュレートフィルタ
２２、特に活性酸素放出剤６１を被毒してしまう成分が
含まれている。この活性酸素放出剤６１を被毒してしま
う成分としては硫黄酸化物ＳＯx のような硫黄成分があ
る。上述したようにＳＯx はＮＯx と同様にして活性酸
素放出剤６１内にＫ2 ＳＯ4 の形で吸収せしめられるが
活性酸素放出剤６１が吸収可能なＮＯx やＳＯx などの
酸化物量には一定の限度がある。このためＳＯx が余り
多量に吸収されると活性酸素放出剤６１が吸収すること
ができるＮＯx 量が減ってしまう。活性酸素Ｏは硫酸カ
リウムＫ2 ＳＯ4 からよりも硝酸カリウムＫＮＯ3 から
のほうが放出されやすく、したがって微粒子は主に活性
酸素放出剤６１内に吸収されたＮＯx から分離した活性
酸素Ｏにより酸化除去される。このためＳＯx により活
性酸素放出剤６１が吸収することができるＮＯx 量が減
少せしめられることは多くの微粒子を連続燃焼して酸化
除去するという観点からは望ましくない。
の実施例ではパティキュレートフィルタ２２内に吸収さ
れたＮＯx 、正確には硝酸カリウムＫＮＯ3 から供給さ
れる活性酸素により微粒子を連続燃焼して酸化除去す
る。ところが排気ガス中にはパティキュレートフィルタ
２２、特に活性酸素放出剤６１を被毒してしまう成分が
含まれている。この活性酸素放出剤６１を被毒してしま
う成分としては硫黄酸化物ＳＯx のような硫黄成分があ
る。上述したようにＳＯx はＮＯx と同様にして活性酸
素放出剤６１内にＫ2 ＳＯ4 の形で吸収せしめられるが
活性酸素放出剤６１が吸収可能なＮＯx やＳＯx などの
酸化物量には一定の限度がある。このためＳＯx が余り
多量に吸収されると活性酸素放出剤６１が吸収すること
ができるＮＯx 量が減ってしまう。活性酸素Ｏは硫酸カ
リウムＫ2 ＳＯ4 からよりも硝酸カリウムＫＮＯ3 から
のほうが放出されやすく、したがって微粒子は主に活性
酸素放出剤６１内に吸収されたＮＯx から分離した活性
酸素Ｏにより酸化除去される。このためＳＯx により活
性酸素放出剤６１が吸収することができるＮＯx 量が減
少せしめられることは多くの微粒子を連続燃焼して酸化
除去するという観点からは望ましくない。
【００５２】そこで本発明ではＳＯx のような排気ガス
中の成分によりパティキュレートフィルタ２２、特に活
性酸素放出剤６１が被毒したときにはこの被毒を回復す
るための処理を実行する。例えばＳＯx による活性酸素
放出剤６１の被毒を回復するにはパティキュレートフィ
ルタ２２の温度を上昇するか又は排気ガスの一部或るい
は全体の空燃比をリッチとすればよい。しかしながらこ
こで問題となるのはＳＯx による活性酸素放出剤６１の
被毒を回復するときに活性酸素放出剤６１の表面上の微
粒子が連続して酸化除去されておらずに活性酸素放出剤
６１の表面上に堆積していることである。なぜならば活
性酸素放出剤６１の表面上に微粒子が堆積しているとＳ
Ｏx が活性酸素放出剤６１から放出し難いからである。
中の成分によりパティキュレートフィルタ２２、特に活
性酸素放出剤６１が被毒したときにはこの被毒を回復す
るための処理を実行する。例えばＳＯx による活性酸素
放出剤６１の被毒を回復するにはパティキュレートフィ
ルタ２２の温度を上昇するか又は排気ガスの一部或るい
は全体の空燃比をリッチとすればよい。しかしながらこ
こで問題となるのはＳＯx による活性酸素放出剤６１の
被毒を回復するときに活性酸素放出剤６１の表面上の微
粒子が連続して酸化除去されておらずに活性酸素放出剤
６１の表面上に堆積していることである。なぜならば活
性酸素放出剤６１の表面上に微粒子が堆積しているとＳ
Ｏx が活性酸素放出剤６１から放出し難いからである。
【００５３】したがってこの場合においてＳＯx を無理
にでも活性酸素放出剤６１から放出するためにはパティ
キュレートフィルタ２２の温度を非常に高温にするか或
いは排気ガスの空燃比を長期間に亘ってリッチとしなけ
ればならない。しかしながらパティキュレートフィルタ
２２の温度を非常に高温にするとその熱によりパティキ
ュレートフィルタ２２自体が劣化する可能性があり、排
気ガスの空燃比を長期間に亘ってリッチとすると内燃機
関の燃費が悪化する。
にでも活性酸素放出剤６１から放出するためにはパティ
キュレートフィルタ２２の温度を非常に高温にするか或
いは排気ガスの空燃比を長期間に亘ってリッチとしなけ
ればならない。しかしながらパティキュレートフィルタ
２２の温度を非常に高温にするとその熱によりパティキ
ュレートフィルタ２２自体が劣化する可能性があり、排
気ガスの空燃比を長期間に亘ってリッチとすると内燃機
関の燃費が悪化する。
【００５４】そこで本発明ではＳＯx によりパティキュ
レートフィルタ２２、特に活性酸素放出剤６１が被毒し
たときには活性酸素放出剤６１の表面上で微粒子が連続
燃焼により完全に酸化除去される状態とした上で、すな
わち内燃機関の運転状態を図３の領域Ｉとした上でパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度を上昇するか又は排気
ガスの空燃比をリッチとする。すなわち排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇ以下となるようにした上でＳ
Ｏx によるパティキュレートフィルタの被毒を回復する
ようにする。
レートフィルタ２２、特に活性酸素放出剤６１が被毒し
たときには活性酸素放出剤６１の表面上で微粒子が連続
燃焼により完全に酸化除去される状態とした上で、すな
わち内燃機関の運転状態を図３の領域Ｉとした上でパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度を上昇するか又は排気
ガスの空燃比をリッチとする。すなわち排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇ以下となるようにした上でＳ
Ｏx によるパティキュレートフィルタの被毒を回復する
ようにする。
【００５５】これによれば活性酸素放出剤６１の表面上
の微粒子は酸化除去されるのでＳＯ x が良好に活性酸素
放出剤６１から放出され、放出されたＳＯx が排気ガス
中の未燃炭化水素等の還元剤により還元浄化され、ＳＯ
x によるパティキュレートフィルタ２２の被毒が回復さ
れる。以上説明したパティキュレートフィルタのＳＯx
被毒回復ルーチンの一刷を図７に示した。
の微粒子は酸化除去されるのでＳＯ x が良好に活性酸素
放出剤６１から放出され、放出されたＳＯx が排気ガス
中の未燃炭化水素等の還元剤により還元浄化され、ＳＯ
x によるパティキュレートフィルタ２２の被毒が回復さ
れる。以上説明したパティキュレートフィルタのＳＯx
被毒回復ルーチンの一刷を図７に示した。
【００５６】図７を参照するとまず初めにステップ２０
０において活性酸素放出剤６１内に吸収されている総Ｓ
Ｏx 量ΣＳＯx が予め定められた許容限界値Ａより大き
い（ΣＳＯx ＞Ａ）か否かが判別される。ここで総ＳＯ
x 量ΣＳＯx は単位時間当たりに燃焼室５から排出され
るＳＯx 量を機関回転数Ｎｅと要求負荷Ｌとの関係で予
め求め、図８に示したようなマップの形で予め記憶して
おき、このマップに従って算出されるＳＯx 量を積算す
ることにより算出される。
０において活性酸素放出剤６１内に吸収されている総Ｓ
Ｏx 量ΣＳＯx が予め定められた許容限界値Ａより大き
い（ΣＳＯx ＞Ａ）か否かが判別される。ここで総ＳＯ
x 量ΣＳＯx は単位時間当たりに燃焼室５から排出され
るＳＯx 量を機関回転数Ｎｅと要求負荷Ｌとの関係で予
め求め、図８に示したようなマップの形で予め記憶して
おき、このマップに従って算出されるＳＯx 量を積算す
ることにより算出される。
【００５７】ステップ２００においてΣＳＯx ＞Ａであ
ると判別されたときにはステップ２０１に進んで単位時
間当たりの排出微粒子量Ｍと、パティキュレートフィル
タ２２が単位時間当たりに酸化除去可能な微粒子量Ｇと
が算出される。これら排出微粒子量Ｍおよび酸化除去可
能微粒子量Ｇを算出する具体的な方法としては例えば以
下の二つがある。
ると判別されたときにはステップ２０１に進んで単位時
間当たりの排出微粒子量Ｍと、パティキュレートフィル
タ２２が単位時間当たりに酸化除去可能な微粒子量Ｇと
が算出される。これら排出微粒子量Ｍおよび酸化除去可
能微粒子量Ｇを算出する具体的な方法としては例えば以
下の二つがある。
【００５８】すなわち一つ目の方法はパティキュレート
フィルタ２２の上流側に微粒子センサ（図示せず）を配
置し、この微粒子センサにより検出された微粒子量と、
質量流量計１３ａにより検出された質量流量とに基づい
て排出微粒子量を算出し、パティキュレートフィルタ２
２の上流側に排気側空燃比センサ（図示せず）とＮＯ x
センサ（図示せず）とを配置し、排気空燃比センサによ
り検出された排気ガスの空燃比と、ＮＯx センサにより
検出された排気ガス中のＮＯx 濃度と、温度センサ３９
により検出されたパティキュレートフィルタ２２の温度
と、燃焼室５内の空燃比とに基づいて酸化除去可能微粒
子量Ｇを算出する方法である。
フィルタ２２の上流側に微粒子センサ（図示せず）を配
置し、この微粒子センサにより検出された微粒子量と、
質量流量計１３ａにより検出された質量流量とに基づい
て排出微粒子量を算出し、パティキュレートフィルタ２
２の上流側に排気側空燃比センサ（図示せず）とＮＯ x
センサ（図示せず）とを配置し、排気空燃比センサによ
り検出された排気ガスの空燃比と、ＮＯx センサにより
検出された排気ガス中のＮＯx 濃度と、温度センサ３９
により検出されたパティキュレートフィルタ２２の温度
と、燃焼室５内の空燃比とに基づいて酸化除去可能微粒
子量Ｇを算出する方法である。
【００５９】また二つ目の方法は負荷センサ４１により
検出された要求負荷と、燃料噴射弁６から噴射される燃
料噴射量と、機関回転数と、ＥＧＲ率と、温度センサ３
９により検出されたパティキュレートフィルタ２２の温
度とに基づいて排出微粒子量Ｍと酸化除去可能微粒子量
Ｇとを算出する方法である。上述したいずれかの方法に
よりステップ２０１において排出微粒子量Ｍと酸化除去
可能微粒子量Ｇとを算出した後にステップ２０２におい
て排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより大きい
（Ｍ＞Ｇ）か否かが判別される。ステップ２０２におい
てＭ＞Ｇであると判別されたときにはステップ２０３に
進んで排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより小
さくなるように領域変更制御が実行される。詳細にはパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、燃焼室５内の空燃
比、排気ガスの空燃比、ＮＯx 濃度、燃料噴射量、機関
回転数、ＥＧＲ率を変えることで排出微粒子量Ｍが酸化
除去可能微粒子量Ｇより小さくなるようにせしめられ
る。
検出された要求負荷と、燃料噴射弁６から噴射される燃
料噴射量と、機関回転数と、ＥＧＲ率と、温度センサ３
９により検出されたパティキュレートフィルタ２２の温
度とに基づいて排出微粒子量Ｍと酸化除去可能微粒子量
Ｇとを算出する方法である。上述したいずれかの方法に
よりステップ２０１において排出微粒子量Ｍと酸化除去
可能微粒子量Ｇとを算出した後にステップ２０２におい
て排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより大きい
（Ｍ＞Ｇ）か否かが判別される。ステップ２０２におい
てＭ＞Ｇであると判別されたときにはステップ２０３に
進んで排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより小
さくなるように領域変更制御が実行される。詳細にはパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、燃焼室５内の空燃
比、排気ガスの空燃比、ＮＯx 濃度、燃料噴射量、機関
回転数、ＥＧＲ率を変えることで排出微粒子量Ｍが酸化
除去可能微粒子量Ｇより小さくなるようにせしめられ
る。
【００６０】ステップ２０２において領域変更制御が実
行されると次いでステップ２０３においてＳＯx がパテ
ィキュレートフィルタ２２から放出され浄化還元される
ようにＳＯx 被毒回復制御が実行される。すなわちパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度が上昇せしめられるか
又は排気ガスの空燃比がリッチとされる。なおステップ
２０２においてＭ≦Ｇであると判別されたときには領域
変更制御を実行する必要がないので直接ステップ２０３
に進んでＳＯx 被毒回復制御が実行される。またステッ
プ２０１においてΣＳＯx ≦Ａであると判別されたとき
にはＳＯx 被毒回復制御を実行する必要がないので処理
が終了せしめられる。もちろんＳＯx 被毒回復制御が実
行されたときにはΣＳＯx は零とされる。
行されると次いでステップ２０３においてＳＯx がパテ
ィキュレートフィルタ２２から放出され浄化還元される
ようにＳＯx 被毒回復制御が実行される。すなわちパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度が上昇せしめられるか
又は排気ガスの空燃比がリッチとされる。なおステップ
２０２においてＭ≦Ｇであると判別されたときには領域
変更制御を実行する必要がないので直接ステップ２０３
に進んでＳＯx 被毒回復制御が実行される。またステッ
プ２０１においてΣＳＯx ≦Ａであると判別されたとき
にはＳＯx 被毒回復制御を実行する必要がないので処理
が終了せしめられる。もちろんＳＯx 被毒回復制御が実
行されたときにはΣＳＯx は零とされる。
【００６１】ところで燃料や潤滑油はカルシウムＣａを
含んでおり、したがって排気ガス中にカルシウムＣａが
含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3 が存在する
と硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。この硫酸カル
シウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっても熱分解
しない。したがって硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が生成さ
れるとこの硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパティキ
ュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されてしまい、その
結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流
れづらくなる。
含んでおり、したがって排気ガス中にカルシウムＣａが
含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3 が存在する
と硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。この硫酸カル
シウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっても熱分解
しない。したがって硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が生成さ
れるとこの硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパティキ
ュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されてしまい、その
結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流
れづらくなる。
【００６２】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Ｋ2 ＳＯ4を形成し、カルシウムＣａ
はＳＯ3 と結合することなくパティキュレートフィルタ
２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路５１内に流
出する。したがってパティキュレートフィルタ２２の細
孔が目詰まりすることがなくなる。したがって前述した
ように活性酸素放出剤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Ｃ
ｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳ
ｒを用いることが好ましいことになる。
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Ｋ2 ＳＯ4を形成し、カルシウムＣａ
はＳＯ3 と結合することなくパティキュレートフィルタ
２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路５１内に流
出する。したがってパティキュレートフィルタ２２の細
孔が目詰まりすることがなくなる。したがって前述した
ように活性酸素放出剤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Ｃ
ｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳ
ｒを用いることが好ましいことになる。
【００６３】また本発明はパティキュレートフィルタ２
２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酸化除去可能微粒子量Ｇを示す
実線は図５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。
２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酸化除去可能微粒子量Ｇを示す
実線は図５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。
【００６４】
【発明の効果】排気ガス中の微粒子をパティキュレート
フィルタ上においてただちに酸化除去することができる
と共にパティキュレートフィルタの被毒を回復させるこ
とができる。
フィルタ上においてただちに酸化除去することができる
と共にパティキュレートフィルタの被毒を回復させるこ
とができる。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図３】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図４】微粒子の堆積作用を説明するための図である。
【図５】酸化除去可能微粒子量Ｇとパティキュレートフ
ィルタの温度ＴＦとの関係を示す図である。
ィルタの温度ＴＦとの関係を示す図である。
【図６】内燃機関の運転を制御するためのフローチャー
トである。
トである。
【図７】ＳＯx 被毒を回復するためのフローチャートで
ある。
ある。
【図８】機関回転数Ｎｅと要求負荷Ｌとに基づいた単位
時間当たりの排出ＳＯx 量のマップを示した図である。
時間当たりの排出ＳＯx 量のマップを示した図である。
５…燃焼室
６…燃料噴射弁
２２…パティキュレートフィルタ
２５…ＥＧＲ制御弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｃ
Ｂ０１Ｄ 46/46 Ｂ０１Ｄ 46/46
53/86 Ｂ０１Ｊ 23/58 ＺＡＢＡ
ＺＡＢ 35/04 ３０１Ｅ
53/94 20/06 Ｃ
53/96 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｄ
Ｂ０１Ｊ 23/58 ＺＡＢ ＺＡＢ
23/63 １０２Ｅ
35/04 ３０１ １０４Ｂ
// Ｂ０１Ｊ 20/06 Ｂ０１Ｊ 23/56 ３０１Ａ
(72)発明者 木村 光壱
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(56)参考文献 特開 平８−338229（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−94434（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−306717（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/02
B01D 46/46
B01D 53/86
B01D 53/94 - 53/96
B01J 23/58
B01J 23/63
B01J 35/04
B01J 20/06
Claims (12)
- 【請求項１】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
子を除去するためのパティキュレートフィルタとして、
単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパ
ティキュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュ
レートフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化
除去せしめられ、かつ上記排出微粒子量が一時的に上記
酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキ
ュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか
堆積しないときには上記排出微粒子量が上記酸化除去可
能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレート
フィルタ上の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せ
しめられるパティキュレートフィルタを用い、上記酸化
除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温度に
依存しており、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微
粒子量よりも通常少なくなり、かつ上記排出微粒子量が
一時的に上記酸化除去可能微粒子量より多くなったとし
てもその後、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないように上記排出微粒子量およびパティキュレート
フィルタの温度を維持し、それによって排気ガス中の微
粒子をパティキュレートフィルタ上において輝炎を発す
ることなく酸化除去せしめ、パティキュレートフィルタ
が排気ガス中の微粒子以外の成分により許容限度以上に
被毒されたときにパティキュレートフィルタの被毒を回
復するようにした排気ガス浄化方法において、パティキ
ュレートフィルタの被毒を回復すべきときであって上記
排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒子量より多いとき
には上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒子量以下
となるようにした上でパティキュレートフィルタの被毒
を回復せしめるようにした排気ガス浄化方法。 - 【請求項２】 上記排気ガス中の微粒子以外の成分が硫
黄成分である請求項１に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項３】 パティキュレートフィルタの温度を上昇
するか又は排気ガスの一部或るいは全体の空燃比をリッ
チとすることでパティキュレートフィルタの被毒を回復
するようにした請求項２に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項４】 パティキュレートフィルタ上に貴金属触
媒を担持した請求項１に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項５】 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かつ周囲の酸素濃度が低下すると保
持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤を
パティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレー
トフィルタ上に微粒子が付着したときに上記活性酸素放
出剤から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によ
りパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化
させるようにした請求項４に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項６】 上記活性酸素放出剤がアルカリ金属また
はアルカリ土類金属または希土類または遷移金属からな
る請求項５に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項７】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類金
属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からなる
請求項６に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項８】 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
タ上に付着した微粒子を酸化させるようにした請求項５
に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項９】 機関排気通路内に燃焼室から排出された
排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレート
フィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられ、かつ上記排出微粒子量が一時的に
上記酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパテ
ィキュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下
しか堆積しないときには上記排出微粒子量が上記酸化除
去可能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレ
ートフィルタ上の微粒子が輝炎を発することなく酸化除
去せしめられるパティキュレートフィルタを用い、上記
酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温
度に依存しており、上記排出微粒子量が上記酸化除去可
能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ上記排出微粒子
量が一時的に上記酸化除去可能微粒子量より多くなった
としてもその後、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能
微粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限
度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に
堆積しないように上記排出微粒子量およびパティキュレ
ートフィルタの温度を維持するための制御手段を具備
し、それによって排気ガス中の微粒子をパティキュレー
トフィルタ上において輝炎を発することなく酸化除去せ
しめ、パティキュレートフィルタが排気ガス中の微粒子
以外の成分により許容限度以上に被毒されたときにパテ
ィキュレートフィルタの被毒を回復するための手段を具
備し、パティキュレートフィルタの被毒を回復すべきと
きであって上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒子
量より多いときには上記排出微粒子量が上記酸化除去可
能微粒子量以下となるようにした上でパティキュレート
フィルタの被毒を回復せしめるようにした排気ガス浄化
装置。 - 【請求項１０】 上記排気ガス中の微粒子以外の成分が
硫黄成分である請求項９に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項１１】 パティキュレートフィルタの温度を上
昇するか又は排気ガスの一部或るいは全体の空燃比をリ
ッチとすることでパティキュレートフィルタの被毒を回
復する請求項１０に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項１２】 上記パティキュレートフィルタが互い
に平行をなして延びる複数個の排気流通路を具備し、隣
接する排気流通路の一方は上流端が栓により閉塞される
と共に隣接する排気流通路の他方は下流端が栓により閉
塞され、該排気流通路の壁面および栓の壁面上に触媒を
担持させた請求項９に記載の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093000A JP3463648B2 (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093000A JP3463648B2 (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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