JP3491601B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを
機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレート
フィルタを通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集さ
れるようになっている内燃機関の排気浄化装置が知られ
ている。この種の内燃機関の排気浄化装置の例として
は、例えば特公平７−１０６２９０号公報に記載された
ものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが特開平７−１
０６２９０号公報に記載された内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの
流れが逆転されない。そのため、パティキュレートフィ
ルタの壁に捕集される微粒子をパティキュレートフィル
タの壁の一方の面と他方の面とに分散することができな
い。その結果、ある一定量以上の微粒子がパティキュレ
ートフィルタの壁に捕集されると、微粒子を除去しよう
とする作用がすべての微粒子に十分に伝わらなくなって
しまう。従って、特開平７−１０６２９０号公報に記載
された内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレート
フィルタに流入する微粒子量がある一定量以上になる
と、そのすべての微粒子がパティキュレートフィルタの
壁の一方の面に捕集されてしまうのに伴い、パティキュ
レートフィルタの有する微粒子除去作用がすべての微粒
子に十分に伝わらなくなってしまい、その結果、微粒子
がパティキュレートフィルタの壁に堆積してしまう。そ
のため、パティキュレートフィルタが目詰まりし、背圧
が上昇してしまう。

【０００４】前記問題点に鑑み、本発明は、パティキュ
レートフィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させ、
パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子を酸
化除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に伝え
ることにより微粒子がパティキュレートフィルタの壁に
堆積してしまうのを阻止すると共に、排気ガス逆流手段
の切換動作中における背圧の低下を抑制することができ
る内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃焼室から排出された排気ガス中の微粒子を捕
集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路
内に配置し、排気ガスがパティキュレートフィルタを通
過するときに排気ガス中の微粒子が捕集されるようにな
っている内燃機関の排気浄化装置において、前記パティ
キュレートフィルタに一時的に捕集された微粒子を酸化
するための活性酸素を放出する酸化剤を前記パティキュ
レートフィルタに担持し、前記パティキュレートフィル
タを通過する排気ガスの流れを逆転させるための排気ガ
ス逆流手段を設け、排気ガスが前記パティキュレートフ
ィルタの一方の側と他方の側とから交互に前記パティキ
ュレートフィルタを通過するようにし、排気ガスの流れ
を逆転させるための前記排気ガス逆流手段の切換動作中
に排気ガスの少なくとも一部が前記パティキュレートフ
ィルタをバイパスするためのバイパス通路を設け、前記
排気ガス逆流手段の切換動作中における背圧の低下を抑
制するための背圧低下抑制手段を設けた内燃機関の排気
浄化装置が提供される。

【０００６】請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタに一時的に捕集された
微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化剤がパ
ティキュレートフィルタに担持され、パティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させることに
より、排気ガスがパティキュレートフィルタの一方の側
と他方の側とから交互にパティキュレートフィルタを通
過せしめられる。そのため、パティキュレートフィルタ
内に流入した微粒子の大部分が、パティキュレートフィ
ルタの壁の一方の面において捕集されてしまうのを回避
すると共に、パティキュレートフィルタの壁の方から排
気ガス流れの下流側の微粒子に対し酸化除去作用を及ぼ
すことができる。更に請求項１に記載の内燃機関の排気
浄化装置では、排気ガス逆流手段の切換動作中であって
排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスされる
際に背圧が低下してしまうのを抑制するための背圧低下
抑制手段が設けられている。そのため、排気ガスの流れ
を逆転させるために排気ガス逆流手段が切り換えられて
いる切換動作中に背圧が低下するのに伴ってトルクショ
ックが生じてしまうのを抑制することができる。

【０００７】請求項２に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタの排気ガス流れ下流側に排気絞り
弁を設け、前記排気ガス逆流手段の切換動作中における
背圧の低下を抑制するために前記排気絞り弁の開度を減
少させるようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄
化装置が提供される。

【０００８】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、排気ガス逆流手段の切換動作中における背圧の低
下を抑制するために、パティキュレートフィルタの排気
ガス流れ下流側に設けられた排気絞り弁の開度が減少せ
しめられる。そのため、排気ガス逆流手段の切換動作中
に排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスされ
るのに伴って背圧が低下することと、排気絞り弁の開度
が減少せしめられるのに伴って背圧が上昇することとが
相殺される。その結果、排気ガス逆流手段の切換動作に
伴って背圧が低下しトルクショックが生じてしまうのを
抑制することができる。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、内燃機関
の出力トルクを低下させる運転制御を行うことにより前
記排気ガス逆流手段の切換動作中における背圧の低下を
抑制するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄
化装置が提供される。

【００１０】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、内燃機関の出力トルクを低下させる運転制御を行
うことにより排気ガス逆流手段の切換動作中における背
圧の低下が抑制される。そのため、排気ガス逆流手段の
切換動作中に排気ガスがパティキュレートフィルタをバ
イパスされるのに伴って背圧が低下し内燃機関の出力ト
ルクが上昇することと、内燃機関の出力トルクを低下さ
せるように内燃機関の運転条件を変更する制御を行うの
に伴って内燃機関の出力トルクが低下することとが相殺
される。その結果、排気ガス逆流手段の切換動作に伴っ
て背圧が低下しトルクショックが生じてしまうのを抑制
することができる。

【００１１】請求項４に記載の発明によれば、燃焼室か
ら排出された排気ガス中の微粒子を捕集するためのパテ
ィキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、排気
ガスがパティキュレートフィルタの壁を通過するときに
排気ガス中の微粒子が捕集されるようになっている内燃
機関の排気浄化装置において、前記パティキュレートフ
ィルタの壁に一時的に捕集された微粒子を酸化するため
の活性酸素を放出する酸化剤を前記パティキュレートフ
ィルタの壁に担持し、前記パティキュレートフィルタの
壁を通過する排気ガスの流れを逆転させるための排気ガ
ス逆流手段を設け、前記パティキュレートフィルタの壁
を通過する排気ガスの流れを逆転させることにより、前
記パティキュレートフィルタの壁に捕集される微粒子を
前記パティキュレートフィルタの壁の一方の面と他方の
面とに分散させ、それにより、前記パティキュレートフ
ィルタの壁に捕集された微粒子が酸化除去されることな
く堆積する可能性を低減し、排気ガスの流れを逆転させ
るための前記排気ガス逆流手段の切換動作中に排気ガス
の少なくとも一部が前記パティキュレートフィルタをバ
イパスするためのバイパス通路を設け、前記排気ガス逆
流手段の切換動作中における背圧の低下を抑制するため
の背圧低下抑制手段を設けた内燃機関の排気浄化装置が
提供される。

【００１２】請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタの壁に一時的に捕集さ
れた微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化剤
がパティキュレートフィルタの壁に担持され、パティキ
ュレートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転
させることにより、パティキュレートフィルタの壁に捕
集される微粒子がパティキュレートフィルタの壁の一方
の面と他方の面とに分散される。そのため、パティキュ
レートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パティ
キュレートフィルタの壁の一方の面において捕集されて
しまうのを回避すると共に、パティキュレートフィルタ
の壁の方から排気ガス流れの下流側の微粒子に対し酸化
除去作用を及ぼすことができる。更に請求項４に記載の
内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレートフィル
タの壁に捕集される微粒子がパティキュレートフィルタ
の壁の一方の面と他方の面とに分散されることにより、
パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子が酸
化除去されることなく堆積する可能性が低減せしめられ
る。そのため、パティキュレートフィルタの壁に捕集さ
れた微粒子を活性酸素により酸化除去する酸化除去作用
をすべての微粒子に十分に伝えることが可能になり、そ
の結果、微粒子がパティキュレートフィルタの壁に堆積
してしまうのを阻止することができる。また請求項４に
記載の内燃機関の排気浄化装置では、排気ガス逆流手段
の切換動作中であって排気ガスがパティキュレートフィ
ルタをバイパスされる際に背圧が低下してしまうのを抑
制するための背圧低下抑制手段が設けられている。その
ため、排気ガスの流れを逆転させるために排気ガス逆流
手段が切り換えられている切換動作中に背圧が低下する
のに伴ってトルクショックが生じてしまうのを抑制する
ことができる。

【００１３】請求項５に記載の発明によれば、前記酸化
剤が前記パティキュレートフィルタの壁の内部に担持さ
れ、かつ、前記パティキュレートフィルタの壁を通過す
る排気ガスの流れを逆転させることにより、前記パティ
キュレートフィルタの壁の内部に一時的に捕集された微
粒子を移動させるようにした請求項１〜４のいずれか一
項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。

【００１４】請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、酸化剤がパティキュレートフィルタの壁の内部に
担持されているため、パティキュレートフィルタの壁の
内部の酸化剤によりパティキュレートフィルタの壁の内
部の微粒子をパティキュレートフィルタの壁の内部にお
いて酸化除去することができる。更に、パティキュレー
トフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させる
ことにより、パティキュレートフィルタの壁の内部に一
時的に捕集された微粒子が移動される。そのため、パテ
ィキュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパティ
キュレートフィルタの壁の内部の微粒子を酸化除去する
酸化除去作用を、パティキュレートフィルタの壁の内部
に一時的に捕集された微粒子を移動させることによって
促進することができる。

【００１５】請求項６に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタとして、単位時間当たりに燃焼室
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た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
つ前記排出微粒子量が一時的に前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
前記排出微粒子量が前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、前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、前記
排出微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少
なくなり、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除
去可能微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出
微粒子量が前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前記排出
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るようにした請求項１〜
５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提
供される。

【００１６】請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、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が維持されることにより、
排気ガス中の微粒子が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られる。その
ため、従来の場合のように微粒子がパティキュレートフ
ィルタ上に積層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒
子を除去する必要なく、微粒子がパティキュレートフィ
ルタ上に積層状に堆積する前に微粒子を酸化させること
により排気ガス中の微粒子を除去することができる。

【００１７】請求項７に記載の発明によれば、前記排出
微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少なく
なり、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除去可
能微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出微粒
子量が前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、前記排出微
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
べく内燃機関の運転条件を制御するようにした請求項６
に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。

【００１８】請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、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べく内燃機関の
運転条件が制御される。詳細には、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなるように、あるいは、
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
ィルタの温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御され
る。そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子量が
酸化除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、ある
いは、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
に堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異なり、確
実に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少な
くするか、あるいは、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することができる。
それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場合に比
べ、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆
積する前に微粒子をより一層確実に酸化させることがで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。

【００２０】図１は本発明の内燃機関の排気浄化装置を
圧縮着火式内燃機関に適用した第一の実施形態を示して
いる。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用する
こともできる。図１を参照すると、１は機関本体、２は
シリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピスト
ン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気
弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを
夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介し
てサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸
気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコン
プレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステ
ップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配
置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内
を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置
される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却
装置１８内に導びかれ、機関冷却水によって吸入空気が
冷却される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１
９及び排気管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。このパティキュレートフィルタ２２
は、排気ガスを順流方向にも逆流方向にも流すことがで
きるように構成されている。７１は排気ガスがパティキ
ュレートフィルタ２２を順流方向に通過するときにパテ
ィキュレートフィルタ２２の上流側通路となる第一通
路、７２は排気ガスがパティキュレートフィルタ２２を
逆流方向に通過するときにパティキュレートフィルタ２
２の上流側通路となる第二通路である。７３は排気ガス
の流れを順流方向と逆流方向とバイパス状態とで切り換
えるための排気切換バルブ、７４は排気切換バルブ駆動
装置である。ケーシング２３の下流側には排気絞り弁７
６が配置されている。

【００２１】排気マニホルド１９とサージタンク１２と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式
ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４
周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却す
るための冷却装置２６が配置される。図１に示される実
施形態では機関冷却水が冷却装置２６内に導びかれ、機
関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃
料噴射弁６は燃料供給管２６を介して燃料リザーバ、い
わゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレー
ル２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８
から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された
燃料は各燃料供給管２６を介して燃料噴射弁６に供給さ
れる。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料
圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃
料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７
内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の
吐出量が制御される。

【００２２】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備す
る。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器
３７を介して入力ポート３５に入力される。また、ケー
シング２３にはパティキュレートフィルタ２２の温度を
検出するための温度センサ３９が取付けられ、この温度
センサ３９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介し
て入力ポート３５に入力される。アクセルペダル４０に
はアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧
を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１
の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポー
ト３５に入力される。更に入力ポート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。また、排気切
換バルブ７３の上流側の排気管２０内には背圧を検出す
るための背圧センサ７５が配置され、この背圧センサ７
５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。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、及び排気切換バルブ駆動装置７４に接続され
る。

【００２３】図２にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。図２において（Ａ）はパティキュレートフィ
ルタ２２の正面図を示しており、（Ｂ）はパティキュレ
ートフィルタ２２の側面断面図を示している。図２
（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように第一のパティキュレ
ートフィルタ２２はハニカム構造をなしており、互いに
平行をなして延びる複数個の排気流通路５０，５１を具
備する。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞
された排気ガス流入通路５０と、上流端が栓５３により
閉塞された排気ガス流出通路５１とにより構成される。
なお、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓
５３を示している。従って排気ガス流入通路５０及び排
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及び排気
ガス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が４つの排
気ガス流出通路５１によって包囲され、各排気ガス流出
通路５１が４つの排気ガス流入通路５０によって包囲さ
れるように配置される。パティキュレートフィルタ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、従って排気ガス流入通路５０内に流入した排気
ガスは図２（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の
隔壁５４内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に
流出する。

【００２４】本発明による実施形態では各排気ガス流入
通路５０及び各排気ガス流出通路５１の周壁面、即ち各
隔壁５４の両側表面上、栓５３の外端面及び栓５２，５
３の内端面上には全面に亘って例えばアルミナからなる
担体の層が形成されており、この担体上には、貴金属触
媒、及び周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸
素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸
素を活性酸素の形で放出する酸素吸蔵・活性酸素放出剤
が、パティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一
時的に捕集された微粒子を酸化するための酸化触媒とし
て担持されている。

【００２５】この場合、本発明による実施形態では貴金
属触媒として白金Ｐｔが用いられており、酸素吸蔵・活
性酸素放出剤としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチ
ウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアル
カリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチ
ウムＳｒのようなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イ
ットリウムＹのような希土類、及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。なお、この場合酸
素吸蔵・活性酸素放出剤としてはカルシウムＣａよりも
イオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金
属、即ちカリウム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。

【００２６】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
及びカリウム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。図１に示されるような圧縮着火式内燃機関では空気
過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは多量の過
剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路及び燃焼室５内に
供給された空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称す
ると図１に示されるような圧縮着火式内燃機関では排気
ガスの空燃比はリーンとなっている。また、燃焼室５内
ではＮＯが発生するので排気ガス中にはＮＯが含まれて
いる。また、燃料中にはイオウＳが含まれており、この
イオウＳは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ₂ となる。
従って排気ガス中にはＳＯ₂ が含まれている。従って過
剰酸素、ＮＯ及び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。

【００２７】図３（Ａ）及び（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）及び（Ｂ）にお
いて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリウ
ムＫを含んでいる酸素吸蔵・活性酸素放出剤を示してい
る。上述したように排気ガス中には多量の過剰酸素が含
まれているので排気ガスがパティキュレートフィルタ２
２の排気ガス流入通路５０内に流入すると図３（Ａ）に
示されるようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^- 又はＯ ^2-の形で
白金Ｐｔの表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは
白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^- 又はＯ^2-と反応し、ＮＯ₂ と
なる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ）。次いで生成されたＮ
Ｏ₂ の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ酸素吸蔵・活性
酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しなが
ら図３（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ₃ ^- の形
で酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に拡散し、硝酸カリ
ウムＫＮＯ₃ を生成する。

【００２８】一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ
₂ も含まれており、このＳＯ₂ もＮＯと同様なメカニズ
ムによって酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に吸収され
る。即ち、上述したように酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^- 又はＯ^2-の
形で白金Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ
₂ は白金Ｐｔの表面でＯ₂ ^- 又はＯ^2-と反応してＳＯ ₃
となる。次いで生成されたＳＯ₃ の一部は白金Ｐｔ上で
更に酸化されつつ酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に吸
収され、カリウムＫと結合しながら硫酸イオンＳＯ₄ ^2-
の形で酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に拡散し、硫酸
カリウムＫ₂ ＳＯ₄ を生成する。このようにして酸素吸
蔵・活性酸素放出触媒６１内には硝酸カリウムＫＮＯ₃
及び硫酸カリウムＫ₂ ＳＯ₄ が生成される。

【００２９】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、従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２
２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、或い
は排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１に向
かうときに図３（Ｂ）において６２で示されるように担
体層の表面、例えば酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１の表
面上に接触し、付着する。

【００３０】このように微粒子６２が酸素吸蔵・活性酸
素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１との接触面では酸素濃度が低下
する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い酸素吸蔵・
活性酸素放出剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内の酸素が微粒子６２と
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６
１内に形成されている硝酸カリウムＫＮＯ₃ がカリウム
Ｋと酸素ＯとＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、Ｎ
Ｏが酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１から外部に放出され
る。外部に放出されたＮＯは下流側の白金Ｐｔ上におい
て酸化され、再び酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に吸
収される。

【００３１】一方、このとき酸素吸蔵・活性酸素放出剤
６１内に形成されている硫酸カリウムＫ₂ ＳＯ₄ もカリ
ウムＫと酸素ＯとＳＯ₂ とに分解され、酸素Ｏが微粒子
６２と酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向か
い、ＳＯ₂ が酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１から外部に
放出される。外部に放出されたＳＯ₂ は下流側の白金Ｐ
ｔ上において酸化され、再び酸素吸蔵・活性酸素放出剤
６１内に吸収される。ただし、硫酸カリウムＫ₂ ＳＯ₄
は、安定化しているために硝酸カリウムＫＮＯ ₃ に比べ
て活性酸素を放出しづらい。

【００３２】一方、微粒子６２と酸素吸蔵・活性酸素放
出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮ
Ｏ₃ のような化合物から分解された酸素である。化合物
から分解された酸素Ｏは高いエネルギを有しており、極
めて高い活性を有する。従って微粒子６２と酸素吸蔵・
活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素は活性酸素
Ｏとなっている。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。従って微粒
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。

【００３３】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、従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。

【００３４】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。即ち、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。従って本発明による輝炎を発しない微粒子６
２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。

【００３５】ところで白金Ｐｔ及び酸素吸蔵・活性酸素
放出剤６１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高
くなるほど活性化するので単位時間当りに酸素吸蔵・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。従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。

【００３６】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、即ち図５の領域Ｉでは燃焼室５から排出
された全ての微粒子がパティキュレートフィルタ２２に
接触する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。

【００３７】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、即ち図５の領域IIでは全
ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している。
図４（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸化の
様子を示している。即ち、全ての微粒子を酸化するには
活性酸素量が不足している場合には図４（Ａ）に示すよ
うに微粒子６２が酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１上に付
着すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十分に酸化
されなかった微粒子部分が担体層上に残留する。次いで
活性酸素量が不足している状態が継続すると次から次へ
と酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留し、そ
の結果図４（Ｂ）に示されるように担体層の表面が残留
微粒子部分６３によって覆われるようになる。

【００３８】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 の酸化作用及び
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作
用が抑制される。その結果、図４（Ｃ）に示されるよう
に残留微粒子部分６３の上に別の微粒子６４が次から次
へと堆積する。即ち、微粒子が積層状に堆積することに
なる。このように微粒子が積層状に堆積するとこれら微
粒子は白金Ｐｔや酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１から距
離を隔てているためにたとえ酸化されやすい微粒子であ
ってももはや活性酸素Ｏによって酸化されることがな
く、従ってこの微粒子６４上に更に別の微粒子が次から
次へと堆積する。即ち、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。

【００３９】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。従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。

【００４０】図５からわかるように本発明の実施形態で
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、従って図１に示
す圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍ及びパテ
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。従って本発明による第１の
実施形態においては排出微粒子量Ｍ及びパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇよりも常時少なくなるように維持するよ
うにしている。排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量
Ｇよりも常時少ないとパティキュレートフィルタ２２上
に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど
上昇しない。従って機関出力は低下しない。

【００４１】一方、前述したように一旦微粒子がパティ
キュレートフィルタ２２上において積層状に堆積すると
たとえ排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも
少なくなったとしても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化さ
せることは困難である。しかしながら酸化されなかった
微粒子部分が残留しはじめているときに、即ち微粒子が
一定限度以下しか堆積していないときに排気微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留
微粒子部分は活性酸素Ｏによって輝炎を発することなく
酸化除去される。従って第２の実施形態では排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、
かつ排出微粒子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇ
より多くなったとしても図４（Ｂ）に示されるように担
体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆われないよ
うに、即ち排出微粒子量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及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。

【００４２】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、従ってこのときには排出微粒子
量Ｍの方が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる。従
って実際の運転を考えると第２の実施形態の方が現実に
合っていると考えられる。一方、第１の実施形態又は第
２の実施形態を実行しうるように排出微粒子量Ｍ及びパ
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
スの一部又は全体の空燃比を一時的にリッチにすること
によってパティキュレートフィルタ２２上に堆積した微
粒子を輝炎を発することなく酸化させることができる。

【００４３】即ち、排気ガスの空燃比をリッチにする
と、即ち排気ガス中の酸素濃度を低下させると酸素吸蔵
・活性酸素放出剤６１から外部に活性酸素Ｏが一気に放
出され、これら一気に放出された活性酸素Ｏによって堆
積した微粒子が輝炎を発することなく一気に燃焼除去さ
れる。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、周期的に排気ガスの空燃比を
リッチにしてもよい。排気ガスの空燃比をリッチにする
方法としては、例えば機関負荷が比較的低いときにＥＧ
Ｒ率（ＥＧＲ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
開度及び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。

【００４４】図６に機関の運転制御ルーチンの一例を示
す。図６を参照するとまず初めにステップ１００におい
て燃焼室５内の平均空燃比をリッチにすべきか否かが判
別される。燃焼室５内の平均空燃比をリッチにする必要
がないときには排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量
Ｇよりも少なくなるようにステップ１０１においてスロ
ットル弁１７の開度が制御され、ステップ１０２におい
てＥＧＲ制御弁２５の開度が制御され、ステップ１０３
において燃料噴射量が制御される。

【００４５】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。

【００４６】本実施形態では、単位時間当たりに燃焼室
５から排出される排出微粒子量Ｍが、パティキュレート
フィルタ２２上において単位時間当たりに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇよりも
通常少なくなり、つまり、通常、図５の領域Ｉ内に位置
し、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より多くなり図５の領域II内に位置したとしても
その後排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少
なくなったときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微
粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に堆積しない
ように、排出微粒子量Ｍ及びパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦを維持すべく内燃機関の運転条件が制御
される。

【００４７】ところで燃料や潤滑油はカルシウムＣａを
含んでおり、従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。従って硫酸カルシウムＣａＳＯ₄ が生成されるとこ
の硫酸カルシウムＣａＳＯ₄ によってパティキュレート
フィルタ２２の細孔が閉塞されてしまい、その結果排気
ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流れづらくな
る。この場合、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１としてカ
ルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又
はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると酸素
吸蔵・活性酸素放出剤６１内に拡散する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。従ってパティキュレートフィルタ２
２の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述し
たように酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１としてはカルシ
ウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属、即ちカリウム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。

【００４８】図７は図２（Ｂ）に示したパティキュレー
トフィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図７に
おいて、６６は隔壁５４の内部に広がっている排気ガス
通路、６７はパティキュレートフィルタの基材、２６１
はパティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に担持
されている酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。上述した
ように、この酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一時的に捕集
された微粒子を酸化する機能を有する。１６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の内部に担持されている
酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。この酸素吸蔵・活性
酸素放出剤１６１も、酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１
と同様な酸化機能を有し、パティキュレートフィルタの
隔壁５４の内部に一時的に捕集された微粒子を酸化する
ことができる。

【００４９】図８は図１に示したパティキュレートフィ
ルタ２２の拡大図である。詳細には、図８（Ａ）はパテ
ィキュレートフィルタの拡大平面図、図８（Ｂ）はパテ
ィキュレートフィルタの拡大側面図である。図９は排気
切換バルブの切換位置と排気ガスの流れとの関係を示し
た図である。詳細には、図９（Ａ）は排気切換バルブ７
３が順流位置にあるときの図、図９（Ｂ）は排気切換バ
ルブ７３が逆流位置にあるときの図、図９（Ｃ）は排気
切換バルブ７３がバイパス位置にあるときの図である。
排気切換バルブ７３が順流位置にあるとき、図９（Ａ）
に示すように、排気切換バルブ７３を通過してケーシン
グ２３内に流入した排気ガスは、まず第一通路７１を通
過し、次いでパティキュレートフィルタ２２を通過し、
最後に第二通路７２を通過し、再び排気切換バルブ７３
を通過して排気管に戻される。排気切換バルブ７３が逆
流位置にあるとき、図９（Ｂ）に示すように、排気切換
バルブ７３を通過してケーシング２３内に流入した排気
ガスは、まず第二通路７２を通過し、次いでパティキュ
レートフィルタ２２を図９（Ａ）に示した場合とは逆向
きに通過し、最後に第一通路７１を通過し、再び排気切
換バルブ７３を通過して排気管に戻される。排気切換バ
ルブ７３がバイパス位置にあるとき、図９（Ｃ）に示す
ように、第一通路７１内の圧力と第二通路７２内の圧力
とが等しくなるために、排気切換バルブ７３に到達した
排気ガスはケーシング２３内に流入することなくそのま
ま排気切換バルブ７３を通過する。

【００５０】図１０は排気切換バルブ７３の位置が切り
換えられるのに応じてパティキュレートフィルタの隔壁
５４の内部の微粒子が移動する様子を示した図である。
詳細には、図１０（Ａ）は排気切換バルブ７３が順流位
置（図９（Ａ）参照）にあるときのパティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図、図１０（Ｂ）は排
気切換バルブ７３が順流位置から逆流位置（図９（Ｂ）
参照）に切り換えられたときのパティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図１０（Ａ）に
示すように、排気切換バルブ７３が順流位置に配置さ
れ、排気ガスが上側から下側に流れているとき、隔壁内
部の排気ガス通路６６内に存在する微粒子１６２は、排
気ガスの流れによって隔壁内部の酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に押しつけられ、その上に堆積してしまって
いる。そのため、酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１に直
接接触していない微粒子１６２は、十分な酸化作用を受
けていない。次に図１０（Ｂ）に示すように排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられて排気
ガスが下側から上側に流れると、隔壁内部の排気ガス通
路６６内に存在する微粒子１６２は排気ガスの流れによ
って移動せしめられる。その結果、十分に酸化作用を受
けていなかった微粒子１６２が、酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に直接接触せしめられ、十分な酸化作用を受
けるようになる。また、排気切換バルブ７３が順流位置
に配置されていたとき（図１０（Ａ）参照）にパティキ
ュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放出
剤２６１上に堆積していた微粒子の一部は、排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられること
により、パティキュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸
蔵・活性酸素放出剤２６１上から脱離する（図１０
（Ｂ）参照）。この微粒子の脱離量は、パティキュレー
トフィルタ２２の温度が高いほど多くなり、また、排気
ガス量が多いほど多くなる。パティキュレートフィルタ
２２の温度が高いほど微粒子の脱離量が多くなるのは、
パティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるに従っ
て、微粒子を堆積させているバインダとしてのＳＯＦの
結合力が弱くなるからである。

【００５１】本実施形態では、図９（Ａ）に示す排気切
換バルブ７３の順流位置から図９（Ｂ）に示す逆流位置
への切り換え、及び、図９（Ｂ）に示す逆流位置から図
９（Ａ）に示す順流位置への切り換えは、パティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子をパテ
ィキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上面と下面（図
７参照）とに分散させるようにして行われる。そのよう
に排気切換バルブ７３の切換を行うことにより、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された微粒子
が酸化除去されることなく堆積する可能性が低減せしめ
られる。好適には、パティキュレートフィルタ２２の隔
壁５４に捕集される微粒子は、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の上面と下面とにほぼ同程度に分散さ
れる。

【００５２】図１１は図１に示した排気絞り弁７６の制
御方法を示したフローチャートである。図１１に示すよ
うに、このルーチンが開始されると、まずステップ２０
０において排気切換バルブ７３の切換位置を切り換える
ための切換動作中であるか否かが判断される。ＹＥＳの
とき、詳細には、排気切換バルブ７３の順流位置（図９
（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））への切換動作中、
あるいは、排気切換バルブ７３の逆流位置（図９
（Ｂ））から順流位置（図９（Ａ））への切換動作中で
あるときには、ステップ２０１に進む。一方、ＮＯのと
き、詳細には、排気切換バルブ７３が順流位置（図９
（Ａ））に配置されているとき、あるいは、排気切換バ
ルブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配置されていると
きには、ステップ２０２に進む。ステップ２０１では、
排気切換バルブ７３の切換動作中に排気ガスがパティキ
ュレートフィルタ２２をバイパスされるのに伴って背圧
が低下してしまうのを抑制するために排気絞り弁７６
（図１）の開度が減少せしめられる。ステップ２０２で
は、排気絞り弁７６の開度が減少されるのに伴って背圧
が上昇してしまうのを阻止するために排気絞り弁７６の
開度が全開にされる。

【００５３】図１２は排気切換バルブ７３の切換位置、
背圧、排気絞り弁７６の開度、及びエンジンの出力トル
クと時間との関係を示した図である。本実施形態による
排気絞り弁７６が設けられていない場合、図１２に破線
で示すように、順流位置（図９（Ａ））から逆流位置
（図９（Ｂ））に向かった排気切換バルブ７３の切換動
作が開始されると、排気ガスのバイパス量が徐々に増加
するのに伴って背圧が徐々に低下し（時間Ｔ１〜時間Ｔ
２）、排気切換バルブ７３がバイパス位置（図９
（Ｃ））に配置されるときに背圧が最小になり（時間Ｔ
２）、次いで、排気切換バルブ７３が逆流位置（図９
（Ｂ））に配置されるまで、排気ガスのバイパス量が徐
々に減少するのに伴って背圧が徐々に上昇する（時間Ｔ
２〜時間Ｔ３）。従って、排気切換バルブ７３の切換動
作中に、背圧の低下に伴ってトルクが増加しトルクショ
ックが発生してしまう（時間Ｔ１〜時間Ｔ３）。

【００５４】一方、本実施形態のように排気絞り弁７６
（図１）が設けられている場合、図１２に実線で示すよ
うに、順流位置（図９（Ａ））から逆流位置（図９
（Ｂ））に向かった排気切換バルブ７３の切換動作が開
始されると、排気切換バルブ７３の切換位置が順流位置
（図９（Ａ））からバイパス位置（図９（Ｃ））に近づ
くに従い、排気絞り弁７６の開度が徐々に減少せしめら
れる（時間Ｔ１〜時間Ｔ２）。そのため、排気ガスがバ
イパスされるものの背圧は低下せず、それゆえ、トルク
が増加せずトルクショックは発生しない（時間Ｔ１〜時
間Ｔ２）。次いで、排気切換バルブ７３の切換位置がバ
イパス位置（図９（Ｃ））から逆流位置（図９（Ｂ））
に近づくに従い、排気絞り弁７６の開度が全開まで徐々
に増加せしめられる（時間Ｔ２〜時間Ｔ３）。そのた
め、排気ガスのバイパス量が減少するものの背圧は上昇
せず、また、排気ガスがバイパスされているのに伴う背
圧の低下も生じない。それゆえ、トルクは増加も低下も
せず、トルクショックは発生しない（時間Ｔ２〜時間Ｔ
３）。

【００５５】同様に、本実施形態による排気絞り弁７６
が設けられていない場合、図１２に破線で示すように、
逆流位置（図９（Ｂ））から順流位置（図９（Ａ））に
向かった排気切換バルブ７３の切換動作が開始される
と、排気ガスのバイパス量が徐々に増加するのに伴って
背圧が徐々に低下し（時間Ｔ４〜時間Ｔ５）、排気切換
バルブ７３がバイパス位置（図９（Ｃ））に配置される
ときに背圧が最小になり（時間Ｔ５）、次いで、排気切
換バルブ７３が順流位置（図９（Ａ））に配置されるま
で、排気ガスのバイパス量が徐々に減少するのに伴って
背圧が徐々に上昇する（時間Ｔ５〜時間Ｔ６）。従っ
て、排気切換バルブ７３の切換動作中に、背圧の低下に
伴ってトルクが増加しトルクショックが発生してしまう
（時間Ｔ４〜時間Ｔ６）。

【００５６】一方、本実施形態のように排気絞り弁７６
（図１）が設けられている場合、図１２に実線で示すよ
うに、逆流位置（図９（Ｂ））から順流位置（図９
（Ａ））に向かった排気切換バルブ７３の切換動作が開
始されると、排気切換バルブ７３の切換位置が逆流位置
（図９（Ｂ））からバイパス位置（図９（Ｃ））に近づ
くに従い、排気絞り弁７６の開度が徐々に減少せしめら
れる（時間Ｔ４〜時間Ｔ５）。そのため、排気ガスがバ
イパスされるものの背圧は低下せず、それゆえ、トルク
が増加せずトルクショックは発生しない（時間Ｔ４〜時
間Ｔ５）。次いで、排気切換バルブ７３の切換位置がバ
イパス位置（図９（Ｃ））から順流位置（図９（Ａ））
に近づくに従い、排気絞り弁７６の開度が全開まで徐々
に増加せしめられる（時間Ｔ５〜時間Ｔ６）。そのた
め、排気ガスのバイパス量が減少するものの背圧は上昇
せず、また、排気ガスがバイパスされているのに伴う背
圧の低下も生じない。それゆえ、トルクは増加も低下も
せず、トルクショックは発生しない（時間Ｔ５〜時間Ｔ
６）。

【００５７】本実施形態によれば、パティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４に一時的に捕集された微粒子を酸
化するための活性酸素を放出する酸化剤としての酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１がパティキュレートフィルタ２
２の隔壁５４に担持され、パティキュレートフィルタ２
２の隔壁５４を通過する排気ガスの流れを排気切換バル
ブ７３によって逆転させることにより、パティキュレー
トフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子がパティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４の一方の面と他方の
面とに分散される。そのため、パティキュレートフィル
タ２２内に流入した微粒子の大部分が、パティキュレー
トフィルタ２２の隔壁５４の一方の面において捕集され
てしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の方から排気ガス流れの下流側の微粒
子に対し酸化除去作用を及ぼすことができる。

【００５８】更に本実施形態によれば、パティキュレー
トフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子がパティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４の一方の面と他方の
面とに分散されることにより、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４に捕集された微粒子が酸化除去される
ことなく堆積する可能性が低減せしめられる。そのた
め、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集さ
れた微粒子を活性酸素により酸化除去する酸化除去作用
をすべての微粒子に十分に伝えることが可能になり、そ
の結果、微粒子がパティキュレートフィルタ２２の隔壁
５４に堆積してしまうのを阻止することができる。

【００５９】また本実施形態によれば、排気切換バルブ
７３の切換動作中であって排気ガスがパティキュレート
フィルタ２２をバイパスされる際に背圧が低下してしま
うのを抑制するために背圧低下抑制手段として排気絞り
弁７６が設けられている。そのため、排気ガスの流れを
逆転させるために排気切換バルブ７３が切り換えられて
いる切換動作中に背圧が低下するのに伴ってトルクショ
ックが生じてしまうのを抑制することができる。

【００６０】また本実施形態によれば、酸化剤としての
酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１がパティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の内部に担持されているため、パ
ティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部の酸化剤
によりパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
の微粒子をパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の
内部において酸化除去することができる。更に、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４を通過する排気ガス
の流れを排気切換バルブ７３によって逆転させることに
より、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
に一時的に捕集された微粒子が移動される。そのため、
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部の酸化
剤によりパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内
部の微粒子を酸化除去する酸化除去作用を、パティキュ
レートフィルタ２２の隔壁５４の内部に一時的に捕集さ
れた微粒子を移動させることによって促進することがで
きる。

【００６１】また本実施形態によれば、排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、かつ
排出微粒子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇより
多くなったとしてもその後排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇより少なくなったときに酸化除去しうる一
定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ
２２上に堆積しないように排出微粒子量Ｍおよびパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦが維持されることに
より、排気ガス中の微粒子が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。そのため、従来の場合のように微粒子がパティキ
ュレートフィルタ上に積層状に堆積した後に輝炎を発し
てその微粒子を除去する必要なく、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前に微粒子を
酸化させることにより排気ガス中の微粒子を除去するこ
とができる。

【００６２】また本実施形態によれば、排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、かつ
排出微粒子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇより
多くなったとしてもその後排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇより少なくなったときに酸化除去しうる一
定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ
２２上に堆積しないように、排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを維持すべく内燃
機関の運転条件が制御される。詳細には、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、
あるいは、排出微粒子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒
子量Ｇより多くなったとしてもその後排出微粒子量Ｍが
酸化除去可能微粒子量Ｇより少なくなったときに酸化除
去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレー
トフィルタ２２上に堆積しないように、排出微粒子量Ｍ
およびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦに基づ
き、内燃機関の運転条件が制御される。そのため、内燃
機関の運転条件が、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒
子量Ｇよりも少なくなる運転条件、あるいは、排出微粒
子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇより多くなっ
たとしてもその後排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子
量Ｇより少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に
堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異なり、確実
に、排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少
なくするか、あるいは、排出微粒子量Ｍが一時的に酸化
除去可能微粒子量Ｇより多くなったとしてもその後排出
微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少なくなった
ときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパ
ティキュレートフィルタ２２上に堆積しないようにする
ことができる。それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合
致する場合に比べ、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前に微粒子をより一層確実に
酸化させることができる。

【００６３】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成
は、図１〜図１２に示した上述した実施形態の構成とほ
ぼ同様である。従って、本実施形態の内燃機関の排気浄
化装置は、後述する点を除き、上述した実施形態のもの
とほぼ同様の効果を奏することができる。本実施形態で
は、排気切換バルブ７３の切換動作中におけるトルクシ
ョックを抑制するために、排気絞り弁７６の開度を減少
させる代わりに、エンジンの出力トルクが低下するよう
に内燃機関の運転条件が変更される。

【００６４】図１３は図１に示した燃料噴射弁６からの
燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。図１
３に示すように、このルーチンが開始されると、まずス
テップ２００において排気切換バルブ７３の切換位置を
切り換えるための切換動作中であるか否かが判断され
る。ＹＥＳのとき、詳細には、排気切換バルブ７３の順
流位置（図９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））への
切換動作中、あるいは、排気切換バルブ７３の逆流位置
（図９（Ｂ））から順流位置（図９（Ａ））への切換動
作中であるときには、ステップ３０１に進む。一方、Ｎ
Ｏのとき、詳細には、排気切換バルブ７３が順流位置
（図９（Ａ））に配置されているとき、あるいは、排気
切換バルブ７３が逆流位置（図９（Ｂ））に配置されて
いるときには、ステップ３０２に進む。ステップ３０１
では、排気切換バルブ７３の切換動作中に排気ガスがパ
ティキュレートフィルタ２２をバイパスされるのに伴っ
て背圧が低下し、トルクが上昇してしまうのを抑制する
ために燃料噴射量が減量補正される。ステップ３０２で
は、燃料噴射量が減量補正されるのに伴ってエンジンの
出力トルクが増加してしまうのを阻止するために燃料噴
射量の減量補正量が零にされる。

【００６５】図１４は排気切換バルブ７３の切換位置、
背圧、燃料噴射量、及びエンジンの出力トルクと時間と
の関係を示した図である。本実施形態による燃料噴射量
の減量補正が行われない場合、図１４に破線で示すよう
に、順流位置（図９（Ａ））から逆流位置（図９
（Ｂ））に向かった排気切換バルブ７３の切換動作が開
始されると、排気ガスのバイパス量が徐々に増加するの
に伴って背圧が徐々に低下すると共にトルクが徐々に増
加し（時間Ｔ１１〜時間Ｔ１２）、排気切換バルブ７３
がバイパス位置（図９（Ｃ））に配置されるときに背圧
が最小になると共にトルクが最大になり（時間Ｔ１
２）、次いで、排気切換バルブ７３が逆流位置（図９
（Ｂ））に配置されるまで、排気ガスのバイパス量が徐
々に減少するのに伴って背圧が徐々に上昇すると共にト
ルクが徐々に低下する（時間Ｔ１２〜時間Ｔ１３）。従
って、排気切換バルブ７３の切換動作中に、背圧の低下
に伴ってトルクが増加しトルクショックが発生してしま
う（時間Ｔ１１〜時間Ｔ１３）。

【００６６】一方、本実施形態のように燃料噴射量の減
量補正が行われる場合、図１４に実線で示すように、順
流位置（図９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））に向
かった排気切換バルブ７３の切換動作が開始されると、
排気切換バルブ７３の切換位置が順流位置（図９
（Ａ））からバイパス位置（図９（Ｃ））に近づくに従
い、燃料噴射量の減量補正量が徐々に増加され燃料噴射
量が徐々に減少せしめられる（時間Ｔ１１〜時間Ｔ１
２）。そのため、排気ガスがバイパスされて背圧が低下
するものの、トルクが増加せずトルクショックは発生し
ない（時間Ｔ１１〜時間Ｔ１２）。次いで、排気切換バ
ルブ７３の切換位置がバイパス位置（図９（Ｃ））から
逆流位置（図９（Ｂ））に近づくに従い、燃料噴射量の
減量補正量が徐々に減少せしめられ、燃料噴射量が徐々
に増加せしめられる（時間Ｔ１２〜時間Ｔ１３）。その
ため、排気ガスのバイパス量が減少し背圧が上昇するも
のの、トルクは増加も低下もせず、トルクショックは発
生しない（時間Ｔ１２〜時間Ｔ１３）。

【００６７】同様に、本実施形態による燃料噴射量の減
量補正が行われない場合、図１４に破線で示すように、
逆流位置（図９（Ｂ））から順流位置（図９（Ａ））に
向かった排気切換バルブ７３の切換動作が開始される
と、排気ガスのバイパス量が徐々に増加するのに伴って
背圧が徐々に低下すると共にトルクが徐々に増加し（時
間Ｔ１４〜時間Ｔ１５）、排気切換バルブ７３がバイパ
ス位置（図９（Ｃ））に配置されるときに背圧が最小に
なると共にトルクが最大になり（時間Ｔ１５）、次い
で、排気切換バルブ７３が順流位置（図９（Ａ））に配
置されるまで、排気ガスのバイパス量が徐々に減少する
のに伴って背圧が徐々に上昇すると共にトルクが徐々に
低下する（時間Ｔ１５〜時間Ｔ１６）。従って、排気切
換バルブ７３の切換動作中に、背圧の低下に伴ってトル
クが増加しトルクショックが発生してしまう（時間Ｔ１
４〜時間Ｔ１６）。

【００６８】一方、本実施形態のように燃料噴射量の減
量補正が行われる場合、図１４に実線で示すように、逆
流位置（図９（Ｂ））から順流位置（図９（Ａ））に向
かった排気切換バルブ７３の切換動作が開始されると、
排気切換バルブ７３の切換位置が逆流位置（図９
（Ｂ））からバイパス位置（図９（Ｃ））に近づくに従
い、燃料噴射量の減量補正量が徐々に増加され燃料噴射
量が徐々に減少せしめられる（時間Ｔ１４〜時間Ｔ１
５）。そのため、排気ガスがバイパスされて背圧が低下
するものの、トルクが増加せずトルクショックは発生し
ない（時間Ｔ１４〜時間Ｔ１５）。次いで、排気切換バ
ルブ７３の切換位置がバイパス位置（図９（Ｃ））から
順流位置（図９（Ａ））に近づくに従い、燃料噴射量の
減量補正量が徐々に減少せしめられ、燃料噴射量が徐々
に増加せしめられる（時間Ｔ１５〜時間Ｔ１６）。その
ため、排気ガスのバイパス量が減少し背圧が上昇するも
のの、トルクは増加も低下もせず、トルクショックは発
生しない（時間Ｔ１５〜時間Ｔ１６）。

【００６９】本実施形態によれば、排気切換バルブ７３
の切換動作中であって排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ２２をバイパスされる際に背圧が低下しトルクショ
ックが発生してしまうのを抑制するために、背圧低下抑
制手段、つまり、トルクショック発生抑制手段として、
燃料噴射量の減量補正が行われる。そのため、排気ガス
の流れを逆転させるために排気切換バルブ７３が切り換
えられている切換動作中に背圧が低下するのに伴ってト
ルクショックが生じてしまうのを抑制することができ
る。

【００７０】本実施形態の変形例では、本発明の内燃機
関の排気浄化装置が図１に示した自着火式内燃機関に適
用される代わりに、点火栓（図示せず）により混合気の
点火が行われる型式の内燃機関に適用される。本変形例
では、エンジンの出力トルクが低下するように燃料噴射
量が減量補正される代わりに、エンジンの出力トルクが
低下するように点火時期を遅角すべく内燃機関の運転条
件が変更される。本変形例によっても、上述した第三の
実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。

【００７１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、パティ
キュレートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パ
ティキュレートフィルタの壁の一方の面において捕集さ
れてしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィ
ルタの壁の方から排気ガス流れの下流側の微粒子に対し
酸化除去作用を及ぼすことができる。更に排気ガスの流
れを逆転させるために排気ガス逆流手段が切り換えられ
ている切換動作中に背圧が低下するのに伴ってトルクシ
ョックが生じてしまうのを抑制することができる。

【００７２】請求項２に記載の発明によれば、排気ガス
逆流手段の切換動作中に排気ガスがパティキュレートフ
ィルタをバイパスされるのに伴って背圧が低下すること
と、排気絞り弁の開度が減少せしめられるのに伴って背
圧が上昇することとが相殺される。その結果、排気ガス
逆流手段の切換動作に伴って背圧が低下しトルクショッ
クが生じてしまうのを抑制することができる。

【００７３】請求項３に記載の発明によれば、排気ガス
逆流手段の切換動作中に排気ガスがパティキュレートフ
ィルタをバイパスされるのに伴って背圧が低下し内燃機
関の出力トルクが上昇することと、内燃機関の出力トル
クを低下させるように内燃機関の運転条件を変更する制
御を行うのに伴って内燃機関の出力トルクが低下するこ
ととが相殺される。その結果、排気ガス逆流手段の切換
動作に伴って背圧が低下しトルクショックが生じてしま
うのを抑制することができる。

【００７４】請求項４に記載の発明によれば、パティキ
ュレートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パテ
ィキュレートフィルタの壁の一方の面において捕集され
てしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィル
タの壁の方から排気ガス流れの下流側の微粒子に対し酸
化除去作用を及ぼすことができる。更にパティキュレー
トフィルタの壁に捕集された微粒子を活性酸素により酸
化除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に伝え
ることが可能になり、その結果、微粒子がパティキュレ
ートフィルタの壁に堆積してしまうのを阻止することが
できる。また排気ガスの流れを逆転させるために排気ガ
ス逆流手段が切り換えられている切換動作中に背圧が低
下するのに伴ってトルクショックが生じてしまうのを抑
制することができる。

【００７５】請求項５に記載の発明によれば、パティキ
ュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパティキュ
レートフィルタの壁の内部の微粒子をパティキュレート
フィルタの壁の内部において酸化除去することができ
る。更にパティキュレートフィルタの壁の内部の酸化剤
によりパティキュレートフィルタの壁の内部の微粒子を
酸化除去する酸化除去作用を、パティキュレートフィル
タの壁の内部に一時的に捕集された微粒子を移動させる
ことによって促進することができる。

【００７６】請求項６に記載の発明によれば、従来の場
合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去する必
要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状
に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排気ガス
中の微粒子を除去することができる。

【００７７】請求項７に記載の発明によれば、内燃機関
の運転条件が、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よ
りも少なくなる運転条件、あるいは、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運転条件に
偶然合致する場合と異なり、確実に、排出微粒子量を酸
化除去可能微粒子量よりも少なくするか、あるいは、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
ないようにすることができる。それゆえ、内燃機関の運
転条件が偶然合致する場合に比べ、微粒子がパティキュ
レートフィルタ上に積層状に堆積する前に微粒子をより
一層確実に酸化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の排気浄化装置を圧縮着火式
内燃機関に適用した第一の実施形態を示した図である。

【図２】パティキュレートフィルタ２２の構造を示した
図である。

【図３】排気ガス流入通路５０の内周面上に形成された
担体層の表面の拡大図である。

【図４】微粒子の酸化の様子を示した図である。

【図５】単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去
可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示した図である。

【図６】機関の運転制御ルーチンの一例を示した図であ
る。

【図７】図２（Ｂ）に示したパティキュレートフィルタ
の隔壁５４の拡大断面図である。

【図８】図１に示したパティキュレートフィルタ２２の
拡大図である。

【図９】排気切換バルブの切換位置と排気ガスの流れと
の関係を示した図である。

【図１０】排気切換バルブ７３の位置が切り換えられる
のに応じてパティキュレートフィルタの隔壁５４の内部
の微粒子が移動する様子を示した図である。

【図１１】図１に示した排気絞り弁７６の制御方法を示
したフローチャートである。

【図１２】排気切換バルブ７３の切換位置、背圧、排気
絞り弁７６の開度、及びエンジンの出力トルクと時間と
の関係を示した図である。

【図１３】図１に示した燃料噴射弁６からの燃料噴射の
制御方法を示したフローチャートである。

【図１４】排気切換バルブ７３の切換位置、背圧、燃料
噴射量、及びエンジンの出力トルクと時間との関係を示
した図である。

【符号の説明】

５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ２０…排気管 ２２…パティキュレートフィルタ ２５…ＥＧＲ制御弁 ５４…隔壁 ６１…酸素吸蔵・活性酸素放出剤 ６２…微粒子 ７１…第一通路 ７２…第二通路 ７３…排気切換バルブ ７６…排気絞り弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０Ｚ (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 中谷 好一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (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７−189655（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−200746（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−98932（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−298625（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−59418（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/02 F01N 3/08 F01N 3/24 F02D 41/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
   子を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排
   気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレートフィル
   タを通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集されるよ
   うになっている内燃機関の排気浄化装置において、前記
   パティキュレートフィルタに一時的に捕集された微粒子
   を酸化するための活性酸素を放出する酸化剤を前記パテ
   ィキュレートフィルタに担持し、前記パティキュレート
   フィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させるための
   排気ガス逆流手段を設け、排気ガスが前記パティキュレ
   ートフィルタの一方の側と他方の側とから交互に前記パ
   ティキュレートフィルタを通過するようにし、排気ガス
   の流れを逆転させるための前記排気ガス逆流手段の切換
   動作中に排気ガスの少なくとも一部が前記パティキュレ
   ートフィルタをバイパスするためのバイパス通路を設
   け、前記排気ガス逆流手段の切換動作中における背圧の
   低下を抑制するための背圧低下抑制手段を設けた内燃機
   関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】 前記パティキュレートフィルタの排気ガ
   ス流れ下流側に排気絞り弁を設け、前記排気ガス逆流手
   段の切換動作中における背圧の低下を抑制するために前
   記排気絞り弁の開度を減少させるようにした請求項１に
   記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 内燃機関の出力トルクを低下させる運転
   制御を行うことにより前記排気ガス逆流手段の切換動作
   中における背圧の低下を抑制するようにした請求項１に
   記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 【請求項４】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
   子を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排
   気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレートフィル
   タの壁を通過するときに排気ガス中の微粒子が捕集され
   るようになっている内燃機関の排気浄化装置において、
   前記パティキュレートフィルタの壁に一時的に捕集され
   た微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化剤を
   前記パティキュレートフィルタの壁に担持し、前記パテ
   ィキュレートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを
   逆転させるための排気ガス逆流手段を設け、前記パティ
   キュレートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆
   転させることにより、前記パティキュレートフィルタの
   壁に捕集される微粒子を前記パティキュレートフィルタ
   の壁の一方の面と他方の面とに分散させ、それにより、
   前記パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子
   が酸化除去されることなく堆積する可能性を低減し、排
   気ガスの流れを逆転させるための前記排気ガス逆流手段
   の切換動作中に排気ガスの少なくとも一部が前記パティ
   キュレートフィルタをバイパスするためのバイパス通路
   を設け、前記排気ガス逆流手段の切換動作中における背
   圧の低下を抑制するための背圧低下抑制手段を設けた内
   燃機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】 前記酸化剤が前記パティキュレートフィ
   ルタの壁の内部に担持され、かつ、前記パティキュレー
   トフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させる
   ことにより、前記パティキュレートフィルタの壁の内部
   に一時的に捕集された微粒子を移動させるようにした請
   求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化
   装置。
6. 【請求項６】 前記パティキュレートフィルタとして、
   単位時間当た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たりに
   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、かつ前記排出微粒子量が一時的に
   前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前記排出微粒子量が前記酸化除
   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、前記
   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、前記排出微粒子量が前記酸化除去可
   能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ前記排出微粒子
   量が一時的に前記酸化除去可能微粒子量より多くなった
   としてもその後前記排出微粒子量が前記酸化除去可能微
   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
   積しないように前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
   るようにした請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃
   機関の排気浄化装置。
7. 【請求項７】 前記排出微粒子量が前記酸化除去可能微
   粒子量よりも通常少なくなり、かつ前記排出微粒子量が
   一時的に前記酸化除去可能微粒子量より多くなったとし
   てもその後前記排出微粒子量が前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、前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べく内燃機関の運転条件を制御
   するようにした請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装
   置。