JP6969522B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来から、内燃機関の排気通路内を流れる排気ガス中に二次空気を供給する二次空気供給装置を備えた内燃機関の排気浄化触媒が知られている（例えば、特許文献１、２）。このうち、特許文献１に記載の排気浄化装置では、排気通路内にパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」ともいう）が設けられると共に、二次空気供給装置はこのフィルタに流入する排気ガス中に二次空気を供給するように構成されている。

このように構成された特許文献１に記載の排気浄化装置では、フィルタへの粒子状物質（Particulate Matter。以下、「ＰＭ」ともいう）の堆積量が多くなったときに、機関本体から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比（以下、「リッチ空燃比」ともいう）に維持しつつ、二次空気が供給される。これにより、二次空気がリッチ空燃比の排気ガス中の未燃燃料とフィルタ上で反応してフィルタが昇温せしめられ、ＰＭが燃焼、除去される。

特開２０１０−１２７１４７号公報 特開２００７−０９２７１３号公報

ところで、排気ガス中に含まれるＮＯ₂はＰＭとの反応性が酸素よりも高いことが知られている。このため、ＮＯ₂を多く含んだ排気ガスをフィルタに流入させることでＰＭの除去量を増大させることができる。しかしながら、特許文献１に記載の排気浄化装置では、ＮＯ₂が少ないリッチ空燃比の排気ガスに二次空気を加えたガスがそのままフィルタに流入している。このため、フィルタに流入する排気ガス中にはＮＯ₂はそれほど含まれておらず、よってＰＭの燃焼速度を速くすることはできない。

一方、ＮＯ₂を多く含んだ排気ガスをフィルタに流入させる方法としては、機関本体から排出される排気ガスの空燃比をリーン空燃比にすると共に、フィルタの排気流れ方向上流側に酸化触媒を設けることが考えられる。これにより、機関本体から排出された排気ガス中のＮＯの一部が酸化触媒にてＮＯ₂に変換され、このＮＯ₂がフィルタに流入せしめられ、ＮＯ₂によりフィルタに堆積したＰＭが燃焼せしめられる。

ところが、この場合にフィルタに流入するリーン空燃比の排気ガス中には、ＮＯ₂のみならずＮＯも存在する。このＮＯは、フィルタに流入するとＰＭと反応せずにフィルタから流出してしまう。したがって、斯かるリーン空燃比の排気ガスを継続的にフィルタに流入させると、フィルタから流出する排気ガスにおけるエミッションが悪化する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、フィルタにおいてＰＭの除去を促進させつつエミッションの悪化を抑制することができる排気浄化装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨は以下のとおりである。

（１）内燃機関の排気通路内に配置された触媒機能を有する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタと、前記排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガス中に酸素を含む気体を供給する酸素供給装置と、該酸素供給装置からの酸素の供給量を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記排気浄化触媒の温度が活性温度以上の所定の温度範囲内であって前記内燃機関の本体から排出された排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比であるときに、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、内燃機関の排気浄化装置。

（２）前記所定の温度範囲が４００℃以上６００℃以下である、上記（１）に記載の内燃機関の排気浄化装置。

（３）内燃機関の排気通路内に配置された触媒機能を有する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタと、前記排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガス中に酸素を含む気体を供給する酸素供給装置と、該酸素供給装置からの酸素の供給量を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関の本体から排出された排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比であるときに前記排気浄化触媒において水素又はアンモニアが生成される条件下において、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、内燃機関の排気浄化装置。

（４）内燃機関の排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガス中に酸素を含む気体を供給する酸素供給装置と、該酸素供給装置からの酸素の供給量を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から排気ガス中に供給される酸素を周期的に増減させると前記酸素供給装置からの酸素の供給によってＮＯ₂が生成される条件下において、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、内燃機関の排気浄化装置。

（５）前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化する複数のサイクルにおける平均空燃比が理論空燃比となるように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

（６）前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタの温度が低いほど、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比が最もリーンであるときのリーン度合いを大きくする、上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

（７）前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタに流入したリッチ空燃比の排気ガスが前記パティキュレートフィルタから流出する前に前記パティキュレートフィルタにリーン空燃比の排気ガスが流入し且つ前記パティキュレートフィルタに流入したリーン空燃比の排気ガスが前記パティキュレートフィルタから流出する前に前記パティキュレートフィルタにリッチ空燃比の排気ガスが流入するような周期以下の周期で、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

（８）前記パティキュレートフィルタは触媒機能を有する、上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

本発明によれば、フィルタにおいてＰＭの除去を促進させつつエミッションの悪化を抑制することができる排気浄化装置が提供される。

図１は、第一実施形態に係る排気浄化装置が用いられる内燃機関を概略的に示す図である。 図２は、フィルタの構造を示す図である。 図３は、フィルタ再生処理を行ったときに排気浄化装置において生じる反応を概略的に示す図である。 図４は、二次空気供給装置からの二次空気の供給量、及びフィルタに流入する排気ガスの空燃比のタイムチャートである。 図５は、第一実施形態に係るフィルタ再生処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図６は、第一実施形態の変形例に係るフィルタ再生処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図７は、フィルタの温度と振幅との関係を示す図である。 図８は、フィルタの温度と振幅との関係を示す図である。 図９は、第二実施形態に係るフィルタ再生処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜第一実施形態＞
≪内燃機関全体の説明≫
図１は、第一実施形態に係る排気浄化装置が用いられる内燃機関を概略的に示す図である。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はシリンダブロック２内で往復動するピストン、４はシリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、５はピストン３とシリンダヘッド４との間に形成された燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポートをそれぞれ示す。吸気弁６は吸気ポート７を開閉し、排気弁８は排気ポート９を開閉する。

図１に示したようにシリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火プラグ１０が配置され、シリンダヘッド４の内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。点火プラグ１０は、点火信号に応じて火花を発生させるように構成される。また、燃料噴射弁１１は、噴射信号に応じて、所定量の燃料を燃焼室５内に噴射する。なお、燃料噴射弁１１は、吸気ポート７内に燃料を噴射するように配置されてもよい。また、本実施形態では、燃料として理論空燃比が１４．６であるガソリンが用いられる。しかしながら、本発明の排気浄化装置が用いられる内燃機関では、ガソリン以外の燃料、或いはガソリンとの混合燃料を用いてもよい。

各気筒の吸気ポート７はそれぞれ対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージタンク１４は吸気管１５を介してエアクリーナ１６に連結される。吸気ポート７、吸気枝管１３、サージタンク１４、吸気管１５は吸気通路を形成する。また、吸気管１５内にはスロットル弁駆動アクチュエータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置される。スロットル弁１８は、スロットル弁駆動アクチュエータ１７によって回動せしめられることで、吸気通路の開口面積を変更することができる。

一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホルド１９に連結される。排気マニホルド１９は、各排気ポート９に連結される複数の枝部とこれら枝部が集合した集合部とを有する。排気マニホルド１９の集合部は排気浄化触媒２０を内蔵した上流側ケーシング２１に連結される。上流側ケーシング２１は、排気管２２を介してパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」ともいう）２４を内蔵した下流側ケーシング２３に連結される。排気浄化触媒２０とフィルタ２４との間の排気管２２には、排気管２２内を流れる排気ガス中に、すなわちフィルタ２４に流入する排気ガス中に二次空気を供給する二次空気供給装置２５が設けられる。排気ポート９、排気マニホルド１９、上流側ケーシング２１、排気管２２及び下流側ケーシング２３は、排気通路を形成する。

なお、本実施形態の排気浄化装置では二次空気供給装置２５が設けられているが、フィルタ２４に流入する排気ガス中に酸素を含む気体を供給することができれば、他の酸素供給装置が設けられてもよい。斯かる酸素供給装置として、具体的には、例えば、排気ガス中に酸素のみを供給する装置等が挙げられる。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６及び出力ポート３７を具備する。

吸気管１５には、吸気管１５内を流れる空気流量を検出するためのエアフロメータ３９が配置され、このエアフロメータ３９の出力は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。また、排気マニホルド１９の集合部には排気マニホルド１９内を流れる排気ガス（すなわち、排気浄化触媒２０に流入する排気ガス）の空燃比を検出する上流側空燃比センサ４０が配置される。加えて、排気管２２内には排気管２２内を流れる排気ガス（すなわち、排気浄化触媒２０から流出してフィルタ２４に流入する排気ガス）の空燃比を検出する下流側空燃比センサ４１が配置される。これら空燃比センサ４０、４１の出力も対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。

さらに、排気浄化触媒２０には排気浄化触媒２０の温度を検出するための触媒温度センサ４６が設けられる。また、フィルタ２４にはフィルタ２４の温度を検出するためのフィルタ温度センサ４７が設けられる。また、フィルタ２４の上流側及び下流側の排気管２２の間にはフィルタ２４の前後差圧を検出するための差圧センサ４８が設けられる。これら温度センサ４６、４７及び差圧センサ４８の出力も対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。

また、アクセルペダル４２にはアクセルペダル４２の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４３が接続され、負荷センサ４３の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。クランク角センサ４４は例えばクランクシャフトが１５度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこのクランク角センサ４４の出力パルスから機関回転数が計算される。

一方、出力ポート３７は対応する駆動回路４５を介して点火プラグ１０、燃料噴射弁１１、スロットル弁駆動アクチュエータ１７及び二次空気供給装置２５に接続される。したがって、ＥＣＵ３１は、これら点火プラグ１０、燃料噴射弁１１、スロットル弁駆動アクチュエータ１７及び二次空気供給装置２５の作動を制御する制御装置として機能する。

排気浄化触媒２０は、本実施形態では、セラミックから成る担体に触媒作用を有する触媒貴金属（例えば、白金（Ｐｔ））を担持させた三元触媒である。三元触媒は、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に維持されていると、未燃ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを同時に浄化する機能を有する。なお、排気浄化触媒２０は、触媒作用を有する物質を担持していれば、酸化触媒等やＮＯｘ吸蔵還元触媒等、三元触媒以外の触媒であってもよい。

図２は、フィルタ２４の構造を示す図である。図２（Ａ）はフィルタ２４の正面図であり、図２（Ｂ）はフィルタ２４の側面断面図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、フィルタ２４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６０、６１を具備する。これら排気流通路は下流端が栓６２により閉塞された排気ガス流入通路６０と、上流端が栓６３により閉塞された排気ガス流出通路６１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６３を示している。したがって排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は薄肉の隔壁６４を介して交互に配置される。換言すると、排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は各排気ガス流入通路６０が４つの排気ガス流出通路６１によって包囲され、各排気ガス流出通路６１が４つの排気ガス流入通路６０によって包囲されるように配置される。

フィルタ２４は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されている。したがって、排気ガス流入通路６０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６４内を通って隣接する排気ガス流出通路６１内に流出する。このように排気ガスが隔壁６４内を通って流れる間に、排気ガス中に含まれるＰＭがフィルタ２４に捕集されることになる。

また、フィルタ２４には、触媒作用を有する触媒貴金属（例えば、白金（Ｐｔ））が担持される。したがって、フィルタ２４は、排気ガス中のＰＭを捕集するだけでなく、排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯを酸化浄化することができる。なお、フィルタ２４は、排気ガス中のＰＭを捕集すると共に触媒作用を有する物質を担持していれば、他の構成を有していてもよい。さらに、二次空気供給装置２５とフィルタ２４との間に触媒作用を有する排気浄化触媒が配置された場合には、フィルタ２４は触媒作用を有する物質を担持していなくてもよい。

≪フィルタ再生処理≫
フィルタ２４に捕集されたＰＭはフィルタ２４上に堆積する。フィルタ２４上へのＰＭの堆積量が増大すると、隔壁６４内の細孔に目詰まりが生じ、フィルタ２４に起因する排気ガスの圧力損失が大きくなる。圧力損失の増大は、排気ガスが流れにくくなることによる内燃機関の出力の低下や、燃焼の悪化を招いてしまう。したがって、内燃機関の出力の低下や燃焼の悪化を防止するためには、フィルタ２４上へのＰＭの堆積量が限界堆積量よりも多くなった場合には、フィルタ２４上に堆積しているＰＭを酸化除去する必要がある。ここで、限界堆積量とは、それ以上フィルタ２４へのＰＭの堆積量が増大すると、フィルタ２４に起因する圧力損失が増大して内燃機関の運転状態の悪化等を招いてしまうような量である。

そこで、本実施形態では、フィルタ２４のＰＭ堆積量が多くなったときには、ＰＭを酸化除去するためにフィルタ再生処理が行われる。以下では、図３を参照して、フィルタ再生処理について説明する。図３は、フィルタ再生処理を行ったときに排気浄化装置において生じる反応を概略的に示す図である。特に、図３（Ａ）は、二次空気供給装置２５から二次空気が供給されていない場合を示しており、図３（Ｂ）は、二次空気供給装置２５から二次空気が供給されている場合を示している。

フィルタ再生処理を行うにあたっては、まず、排気浄化触媒２０の温度がその活性温度以上にまで昇温される。具体的には、排気浄化触媒２０の温度は、３００℃以上７００℃以下とされ、好ましくは４００℃以上６００℃以下とされる。

加えて、本実施形態では、フィルタ再生処理を行うにあたって、機関本体１から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比（以下、「リッチ空燃比」ともいう）になるように燃料噴射弁１１からの燃料噴射量が制御される。換言すると、フィルタ再生処理を行うにあたっては、排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比になるように燃料噴射量が制御される。この結果、フィルタ再生処理中には、排気浄化触媒２０にはリッチ空燃比の排気ガスが流入する。

ここで、リッチ空燃比の排気ガス中には、未燃ＨＣやＣＯが含まれる。加えて、燃焼室５内で混合気が燃焼することにより水が発生することから、排気ガス中には水が含まれる。したがって、排気浄化触媒２０には未燃ＨＣやＣＯ及び水を含む排気ガスが流入する。

排気浄化触媒２０の温度が３００℃〜５００℃である場合、排気浄化触媒２０にＣＯ及び水を含む排気ガスが流入すると、排気浄化触媒２０の触媒作用により、下記式（１）によって表される水性ガスシフト反応が排気浄化触媒２０内で生じる。
ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂＋ＣＯ₂ …（１）

また、排気浄化触媒２０の温度が５００℃以上である場合、排気浄化触媒２０に未燃ＨＣ及び水を含む排気ガスが流入すると、排気浄化触媒２０の触媒作用により、下記式（２）や式（３）によって表されるような水蒸気改質反応が排気浄化触媒２０内で生じる。
ＣＨ₄＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ …（２）
Ｃ₁₂Ｈ₂₆＋１２Ｈ₂Ｏ→２５Ｈ₂＋１２ＣＯ …（３）

したがって、排気浄化触媒２０の温度が活性温度（例えば、３００℃）以上であるときには、排気浄化触媒２０にリッチ空燃比の排気ガスが流入すると、排気浄化触媒２０において水素が発生する。

また、機関本体１から排出された排気ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合であっても、この排気ガス中にはＮＯｘ（主にＮＯ）が含まれる。このように排気ガス中に含まれたＮＯは、排気浄化触媒２０の温度が比較的高温であるときには、排気浄化触媒２０の触媒作用により、排気浄化触媒２０内において下記式（４）に示したように水素と反応してアンモニアを生成する。斯かる反応は、排気浄化触媒２０の温度が４００℃〜６００℃のときに特に発生し易い。
２ＮＯ＋５Ｈ₂→２ＮＨ₃＋２Ｈ₂Ｏ …（４）

したがって、排気浄化触媒２０の温度が活性温度以上であるとき（特に、４００℃〜６００℃であるとき）に、リッチ空燃比の排気ガスが排気浄化触媒２０に流入すると、排気浄化触媒２０からアンモニアを含んだリッチ空燃比の排気ガスが流出することになる。

加えて、本実施形態では、フィルタ再生処理を行うにあたって、二次空気供給装置２５から間欠的に二次空気が供給される。図４は、二次空気供給装置２５からの二次空気の供給量、及びフィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比のタイムチャートである。なお、図４中の破線Ｘは、二次空気が供給される前の排気ガスの空燃比を示している（図示した例では、このときの空燃比が１３．６となっている）。

図４に示したように、本実施形態では、二次空気供給装置２５からは間欠的に二次空気が供給される。図４に示した例では、時刻ｔ₀〜ｔ₁、時刻ｔ₂〜ｔ₃、時刻ｔ₄〜ｔ₅、時刻ｔ₆〜ｔ₇において、一定量の二次空気が供給される。特に、本実施形態では、二次空気が供給されている時間（例えば、時刻ｔ₀〜ｔ₁）と、二次空気の供給が停止されている時間（例えば、時刻ｔ₁〜ｔ₂）とが等しくなるように二次空気が間欠的に供給される（以下、この時間を「周期」ともいう）。

特に、本実施形態では、二次空気の供給切替周期は、フィルタ２４に流入したリッチ空燃比の排気ガスがフィルタ２４から流出する前に、フィルタ２４にリーン空燃比の排気ガスが流入するような時間以下に設定される。好ましくは、二次空気の供給切替周期は、フィルタ２４に流入したリッチ空燃比の排気ガスがフィルタ２４の排気流れ方向において中央に到達する前に、フィルタ２４にリーン空燃比の排気ガスが流入するような時間以下に設定される。

同様に、二次空気の供給切替周期は、フィルタ２４に流入したリーン空燃比の排気ガスがフィルタ２４から流出する前に、フィルタ２４にリッチ空燃比の排気ガスが流入するような時間以下に設定される。好ましくは、二次空気の供給切替周期は、フィルタ２４に流入したリッチ空燃比の排気ガスがフィルタ２４の排気流れ方向において中央に到達する前に、フィルタ２４にリッチ空燃比の排気ガスが流入するような時間以下に設定される。具体的には、二次空気の供給切替周期は、例えば１０Ｈｚ程度とされる。

このように二次空気供給装置２５から二次空気が供給された結果、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比は、図４に示したように、リッチ空燃比と、理論空燃比よりもリーンな空燃比（以下、「リーン空燃比」ともいう）との間で交互に変化する。特に、本実施形態では、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比が最もリッチであるときのリッチ度合い（例えば、時刻ｔ₀、ｔ₂、ｔ₄等におけるリッチ度合い）が、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比が最もリーンであるときのリーン度合い（例えば、時刻ｔ₁、ｔ₃、ｔ₅等におけるリーン度合い）と等しくなるように、二次空気が間欠的に供給されている。

この結果、本実施形態では、フィルタ２４に流入する排気ガスにおける或る程度の時間に亘った平均空燃比はほぼ理論空燃比となる。すなわち、本実施形態では、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化する複数のサイクルにおける平均空燃比がほぼ理論空燃比となる。

なお、本実施形態では、排気ガスの空燃比が最もリッチであるときのリッチ度合いと、排気ガスの空燃比が最もリーンであるときのリーン度合いとが等しくなるように二次空気が供給されている。しかしながら、必ずしもこれらリッチ度合いとリーン度合いとが等しい必要はなく、リーン度合い及びリッチ度合いのいずれか一方が大きくなるように二次空気が供給されてもよい。また、本実施形態では、二次空気が供給されている時間と二次空気の供給が停止されている時間とが等しくなるように二次空気が供給されている。しかしながら、必ずしもこれら時間が等しい必要はなく、いずれか一方の時間が大きくなるように二次空気が供給されてもよい。また、本実施形態では、フィルタ２４に流入する排気ガスの平均空燃比がほぼ理論空燃比となるように二次空気が供給されているが、フィルタ２４に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチ空燃比又はリーン空燃比になるように二次空気が供給されてもよい。

図３（Ａ）は、二次空気供給装置２５から二次空気が供給されていない場合に排気浄化装置において生じる反応を示している。図３（Ａ）からわかるように、フィルタ２４には、機関本体１から排出された排気ガスに含まれていた未燃ＨＣ、ＣＯが流入すると共に、排気浄化触媒２０において生成されたアンモニアが流入する。

また、機関本体１から排出された排気ガスに含まれていたＮＯｘの一部も排気浄化触媒２０において浄化されずに残っている。したがって、フィルタ２４にはＮＯｘも流入する。フィルタ２４に流入したＮＯｘは、フィルタ２４に担持された触媒貴金属の作用により、未燃ＨＣやＣＯによって還元、浄化される。したがって、二次空気が供給されていない場合には、フィルタ２４の下流側部分へは、未燃ＨＣ、ＣＯ、アンモニアを含んだ排気ガスが流れることになる。

一方、図３（Ｂ）は、二次空気供給装置２５から二次空気が供給されている場合に、排気浄化装置において生じる反応を示している。二次空気供給装置２５が設けられた領域よりも上流側では、二次空気が導入されていない場合と同様な反応が生じる。したがって、フィルタ２４に流入する排気ガスは、未燃ＨＣ、ＣＯ、アンモニア及びＮＯｘ（特に、ＮＯ）を含んでいる。加えて、二次空気が供給されている場合には、フィルタ２４に流入する排気ガスは、二次空気供給装置２５から供給された空気、特に酸素を含んでいる。

このときフィルタ２４の温度が３００℃以上である場合には、触媒貴金属を担持するフィルタ２４上では下記式（５）に示したような反応により、アンモニアと酸素からＮＯ₂が生成される。
４ＮＨ₃＋５Ｏ₂→４ＮＯ₂＋６Ｈ₂Ｏ …（５）

このようにして生成されたＮＯ₂は、フィルタ２４上に堆積しているＰＭとの反応性が酸素よりも高い。したがって、フィルタ２４の温度が３００℃程度であれば、ＮＯ₂は下記式（６）〜（７）に示したような反応によりＰＭ（炭素Ｃが主成分）を酸化除去する。また、酸素は下記式（８）〜（９）に示したような反応によりＰＭを酸化除去する。
２ＮＯ₂＋２Ｃ→２ＣＯ₂＋Ｎ₂ …（６）
ＮＯ２＋Ｃ→ＣＯ＋ＮＯ …（７）
Ｏ₂＋Ｃ→ＣＯ₂ …（８）
Ｏ₂＋２Ｃ→２ＣＯ …（９）

また、二次空気が供給されている場合には、排気浄化触媒２０から排出された排気ガスに含まれている未燃ＨＣ及びＣＯと、供給された酸素とがフィルタ２４上で反応し、未燃ＨＣ及びＣＯが浄化される。同様に、上記式（７）及び式（９）で生成されたＣＯも、供給された酸素と反応して浄化される。一方、排気浄化触媒２０から排出された排気ガス中に含まれているＮＯは、二次空気が供給されることによってリーン雰囲気になっていることから浄化されず残る。したがって、二次空気が供給されている場合には、フィルタ２４の下流側部分へは、ＮＯを含んだ排気ガスが流れ込むことになる。

ここで、図２を参照して説明したように、フィルタ２４では排気ガスは薄肉の隔壁６４を通って流れる。また、本実施形態では、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比は比較的早い周期でリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化する。この結果、フィルタ２４の入口では、リッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスが交互に流入したとしても、フィルタ２４の出口ではこれら排気ガスが混ざり合う。

上述したように、二次空気が供給されていないときには、フィルタ２４の下流側部分へは、未燃ＨＣ、ＣＯ及びアンモニアを含んだ排気ガスが流入する。一方、二次空気が供給されているときには、フィルタ２４の下流側部分へは、ＮＯや酸素を含んだ排気ガスが流入する。そして、これら排気ガスがフィルタ２４の下流側部分において混ざり合うことから、未燃ＨＣ、ＣＯ及びアンモニアがＮＯ及び酸素と反応する。この結果、未燃ＨＣ、ＣＯ、アンモニア及びＮＯが浄化されることになる。

以上より、本実施形態では、二次空気が供給されているときには、フィルタ２４にＮＯ₂を多く含んだ排気ガスが流入するため、フィルタ２４上に堆積しているＰＭの除去を促進させることができる。加えて、本実施形態では、フィルタ２４にリッチ空燃比とリーン空燃比の排気ガスが早い周期で交互に流入せしめられるため、排気ガス中の未燃ＨＣ、ＣＯ、ＮＯ等を浄化することができ、よって排気エミッションの悪化を抑制することができる。

以上をまとめると、本実施形態では、排気浄化触媒２０の温度が活性温度以上の所定の温度範囲内であって機関本体１から排出された排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であるときに、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化するように二次空気供給装置２５から二次空気（酸素）が排気ガス中に周期的に増減させられつつ供給される。

見方を変えると、本実施形態では、機関本体１から排出された排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であるときに排気浄化触媒２０において水素又はアンモニアが生成される条件下において、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化するように二次空気供給装置２５から二次空気（酸素）が排気ガス中に周期的に増減させられつつ供給される。

更に見方を変えると、本実施形態では、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化するように二次空気供給装置２５から排気ガス中に供給される酸素を周期的に増減させると二次空気供給装置２５からの二次空気（酸素）の供給によってＮＯ₂が生成される条件下において、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化するように二次空気供給装置２５から二次空気（酸素）が排気ガス中に周期的に増減させられつつ供給される。

そして、本実施形態によれば、このように二次空気供給装置２５からの二次空気の供給を制御することによって、フィルタ２４上に堆積しているＰＭの除去を促進させつつ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。

≪具体的な制御≫
次に、図５を参照して、本実施形態に係るフィルタ再生処理における具体的な制御について説明する。図５は、本実施形態に係るフィルタ再生処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定時間間隔毎に実行される。

まず、ステップＳ１１では、再生実行フラグがＯＮになっているか否かが判定される。再生実行フラグは、フィルタ再生が行われているときにＯＮに設定され、それ以外のときにＯＦＦに設定されるフラグである。ステップＳ１１において、再生実行フラグがＯＦＦになっていると判定された場合いは、ステップＳ１２へと進む。

ステップＳ１２では、フィルタ２４の再生処理の実行条件が成立しているか否かが判定される。再生処理の実行条件は、例えば、フィルタ２４のＰＭ堆積量が限界堆積量よりも多い場合に成立する。具体的には、差圧センサ４８によって検出されたフィルタ２４の前後差圧が限界差圧よりも大きい場合にはフィルタ２４のＰＭ堆積量が限界堆積量よりも多いと判定される。逆に、差圧センサ４８によって検出されたフィルタ２４の前後差圧が限界差圧以下であると場合にはフィルタ２４のＰＭ堆積量が限界堆積量以下であると判定される。なお、フィルタ２４のＰＭ堆積量は、差圧センサ４８によらずに、他の方法によって検出又は推定されてもよい。

ステップＳ１２において、再生処理の実行条件が成立していないと判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ１２において、再生処理の実行条件が成立していると判定された場合には、ステップＳ１３へと進む。ステップＳ１３では、再生実行フラグがＯＮに設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。

再生実行フラグがＯＮに設定されると、次の制御ルーチンではステップＳ１１からステップＳ１４へと進む。ステップＳ１４では、排気浄化触媒２０の温度Ｔｃが活性温度Ｔａｃｔ（例えば、３００℃）以上であるか否かが判定される。排気浄化触媒２０の温度は、排気浄化触媒２０に設けられた触媒温度センサ４６によって検出される。

上述したように、排気浄化触媒２０の温度Ｔｃが活性温度Ｔａｃｔ未満である場合には、排気浄化触媒２０において水素やアンモニアを生成することができない。したがって、ステップＳ１４において排気浄化触媒２０の温度が活性温度Ｔａｃｔ未満であると判定された場合には、ステップＳ１５へと進み、排気浄化触媒２０の昇温処理が行われる。排気浄化触媒２０の昇温処理としては、例えば、複数の気筒のうちの一部の気筒では燃焼室５に供給される混合気の空燃比をリッチ空燃比に設定とし、残りの気筒では燃焼室５に供給される混合気の空燃比をリーン空燃比に設定するディザ制御が挙げられる。ディザ制御を行った場合、リッチ空燃比の気筒から排出された未燃ＨＣやＣＯを含んだ排気ガスと、リーン空燃比の気筒から排出された酸素を多く含んだ排気ガスとが混ざり合って、排気浄化触媒２０上にて反応する。このため、このときの反応熱によって排気浄化触媒２０が昇温せしめられる。なお、排気浄化触媒２０の昇温処理では、ディザ制御の代わりに、ディザ制御以外の既存の昇温制御を用いることができる。

排気浄化触媒２０の昇温処理により排気浄化触媒２０の温度Ｔｃが活性温度Ｔａｃｔ以上に上昇すると、次の制御ルーチンでは、ステップＳ１４からステップＳ１６へと進む。ステップＳ１６では、現在のフィルタ２４のＰＭ堆積量Ｄｐｍが最小許容値Ｄｍｉｎよりも多いか否かが判定される。最小許容値Ｄｍｉｎはゼロに近い予め定められた一定値である。上述したように、フィルタ２４のＰＭ堆積量Ｄｐｍは、上述したように差圧センサ４８によって検出された前後差圧に基づいて推定される。

ステップＳ１６において、フィルタ２４のＰＭ堆積量Ｄｐｍが最小許容値Ｄｍｉｎよりも多いと判定された場合には、ステップＳ１７へと進む。ステップＳ１７では、機関本体１から排出される排気ガスの空燃比がリッチ空燃比になるように、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を制御するリッチ空燃比制御が行われる。このときの目標空燃比は、例えば、１３．６とされる。

次いで、ステップＳ１８では、二次空気供給装置２５により二次空気が間欠的に供給される。二次空気の供給周期及び供給量は、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比が図４に示したように変動するように設定される。これにより、フィルタ２４に堆積しているＰＭが徐々に減少していく。

その後、フィルタ２４のＰＭ堆積量Ｄｐｍが減少して最小許容値Ｄｍｉｎ以下になると、次の制御ルーチンではステップＳ１６からステップＳ１９へと進む。ステップＳ１９では、リッチ空燃比制御が停止され、機関本体１から排出される排気ガスの空燃比が通常運転時の空燃比（例えば、理論空燃比付近に維持）に設定される。次いで、ステップＳ２０では、二次空気供給装置２５からの二次空気の供給が停止せしめられる。次いで、ステップＳ２１では、再生実行フラグがＯＦＦに設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。

≪変形例≫
次に、図６を参照して、第一実施形態の変形例について説明する。上記第一実施形態では、内燃機関を搭載した車両の運転中にフィルタ再生処理が行われる。しかしながら、フィルタ再生処理は整備工場等で行われるようにしてもよい。

この場合、車両には、ドライバへフィルタ再生処理が必要である旨の警告を行う警告灯（図示せず）が設けられ、この警告灯は駆動回路４５を介してＥＣＵ３１の出力ポートに接続される。警告灯は、差圧センサ４８によって検出されたフィルタ２４の前後差圧が限界差圧よりも大きくなると点灯せしめられる。警告灯が点灯せしめられると、その車両はドライバによって整備工場に持ち込まれる。

このとき、内燃機関の排気浄化装置は、排気管２２に二次空気供給装置を取り付けるための開口（図示せず）が設けられていれば、二次空気供給装置２５を備えていなくてよい。この場合、整備工場では排気管２２の開口に取り付けられたカバーが外されると共に、この開口に二次空気供給装置が取り付けられ、この二次空気供給装置がＥＣＵの出力ポートに接続される。その後、フィルタ再生処理が行われる。

図６は、本変形例に係るフィルタ再生処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、二次空気供給装置２５が取り付けられた後に、一定時間間隔毎に実行される。

まず、ステップＳ３１では、排気浄化触媒２０の温度Ｔｃが活性温度Ｔａｃｔ以上であるか否かが判定され、活性温度Ｔａｃｔ未満である場合には、ステップＳ３２へと進み、排気浄化触媒２０の昇温処理が行われる。排気浄化触媒２０の昇温処理としては、例えば、排気浄化触媒２０の周りに電気加熱ヒータを取り付け、この電気加熱ヒータに電力を供給することが考えられる。

その後、排気浄化触媒２０の温度Ｔｃが活性温度Ｔａｃｔ以上に上昇すると、次の制御ルーチンでは、ステップＳ３１からステップＳ３３へと進む。ステップＳ３３〜Ｓ３７は、基本的に図５のステップＳ１６〜Ｓ２０と同様であるため、説明を省略する。

＜第二実施形態＞
次に、図７を参照して、第二実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置について説明する。第二実施形態に係る排気浄化装置の構成及び制御は基本的に第一実施形態に係る排気浄化装置の構成及び制御と同様であるため、以下では第一実施形態に係る排気浄化装置とは異なる部分を中心に説明する。

ところで、二次空気を間欠的に供給しているときに、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比が最もリーンであるときのリーン度合いを振幅と称すると、フィルタ再生処理において単位時間に除去されるＰＭ量（ＰＭ除去量）は振幅に応じて変化する。これについて、図７を参照して説明する。

図７は、振幅とフィルタ２４の温度との関係を示す図である。図中のＴａｃｔはフィルタ２４の活性温度（例えば、３００℃）を表し、Ｔｐｍは酸素によるＰＭの除去が可能な最低温度（例えば、５００℃）を表し、Ｔｏｔはそれ以上フィルタ２４の温度が高くなるとフィルタ２４の溶損等が生じる限界温度（例えば、９５０℃）を表している。

また、図中の複数の実線は、ＰＭ除去量が等しくなる等除去量線を示す。複数の実線のうち上方に位置する実線ほどＰＭ除去量が多い等除去量線を示している。したがって、図７からわかるように、フィルタ２４の温度が一定であれば、振幅が大きいほどＰＭ除去量は多くなる。また、振幅が一定であれば、フィルタ２４の温度が高いほどＰＭ除去量は多くなる。さらに、フィルタ２４の温度が高いほど、小さい振幅で同一量のＰＭを除去することができる。

また、図中の領域Ａは、その領域内の状態でフィルタ再生処理が継続されると、やがてフィルタ２４の温度が限界温度ＯＴ以上になってしまう領域を示している。したがって、フィルタ再生処理を行うときには、この領域Ａ内の状態にならないように振幅を制御することが必要になる。

また、フィルタ２４の温度が最低温度Ｔｐｍ未満であっても、フィルタ再生処理を行うことによってフィルタ２４にリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが交互に流入し、これによって排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯと酸素が反応し、この反応熱によってフィルタ２４の温度が最低温度Ｔｐｍ以上に上昇する。しかしながら、図中の領域Ｂは、その領域内の状態でフィルタ再生処理が継続されてもフィルタ２４の温度は最低温度Ｔｐｍ以上には上昇しない領域を示している。加えて、図中の領域Ｃは、その領域内の状態でフィルタ再生処理が継続されても、フィルタ２４上で未燃ＨＣやＣＯと酸素との反応が起きないため、フィルタ２４の温度が活性温度Ｔａｃｔ以上にまで上昇しない領域を示している。したがって、フィルタ再生処理を行うときには、この領域Ｂ及びＣの状態にならないように振幅を制御することが必要になる。

そこで、本実施形態では、フィルタ２４の温度に応じて、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比が最もリーンであるときのリーン度合い（振幅）を変化させることとしている。図８は、フィルタ２４の温度と振幅との関係を示す図である。図８に示したように、本実施形態では、基本的にフィルタ２４の温度が低いほど、振幅が大きくされる。これにより、単位時間当たりのＰＭ除去量を多く維持しつつ、フィルタ２４の温度が過剰に上昇してしまうことが抑制される。

ただし、振幅を大きくし過ぎると、最終的な平均空燃比をほぼ理論空燃比にしようとしたときに、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比が最もリッチであるときのリッチ度合いを大きくする必要がある。しかしながら、燃焼室５に供給する混合気の空燃比を低くし過ぎると燃焼の悪化を招くことから、リッチ度合いをあまり大きくすることはできない。

また、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比が最もリッチであるときのリッチ度合いを変化させない場合には、振幅を大きくし過ぎると、最終的な平均空燃比をほぼ理論空燃比にしようとしたときに、フィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となっている時間をとても長くする必要ある。しかしながら、この時間をあまりにも長くし過ぎると、フィルタ２４内においてリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが混ざり合わなくなる。

このため、本実施形態では、図８に示したように、フィルタ２４の温度低下に伴って振幅を大きくしていって振幅が所定の振幅ΔＬｒｅｆに到達すると、それよりもフィルタ２４の温度が低い領域では振幅は所定の振幅ΔＬｒｅｆに維持される。

図９は、本実施形態に係るフィルタ再生処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定時間間隔毎に実行される。なお、図９のステップＳ４１〜Ｓ４７は、図５のステップＳ１１〜Ｓ１７と同様であり、図９のステップＳ４９〜Ｓ５２は図５のステップＳ２１と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ４７においてリッチ空燃比制御が行われると、次いで、ステップＳ４８において振幅の目標値が算出される。振幅の目標値は、例えば、図８に示したようなマップを用いて、フィルタ温度センサ４７によって検出されたフィルタ２４の温度に基づいて算出される。次いで、ステップＳ４９では、振幅がステップＳ４８で算出された目標値となるように、二次空気供給装置２５により二次空気が間欠的に供給される。なお、振幅に応じて機関本体１から排出される排気ガスの空燃比のリッチ度合いを変化させる場合には、燃料噴射弁１１から噴射される燃料量もステップＳ４８で算出された振幅に応じて制御される。

１ 機関本体
５ 燃焼室
１１ 燃料噴射弁
２０ 排気浄化触媒
２５ 二次空気供給装置
２４ パティキュレートフィルタ（フィルタ）
４６ 触媒温度センサ
４７ フィルタ温度センサ
４８ 差圧センサ

Claims (9)

1. 内燃機関の排気通路内に配置された触媒機能を有する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタと、前記排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガス中に酸素を含む気体を供給する酸素供給装置と、該酸素供給装置からの酸素の供給量を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記排気浄化触媒の温度が活性温度以上の所定の温度範囲内であって前記内燃機関の本体から排出された排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比であるときに、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させ、
   前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタの温度が低いほど、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比が最もリーンであるときのリーン度合いを大きくする、内燃機関の排気浄化装置。
2. 内燃機関の排気通路内に配置された触媒機能を有する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタと、前記排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガス中に酸素を含む気体を供給する酸素供給装置と、該酸素供給装置からの酸素の供給量を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記排気浄化触媒の温度が活性温度以上の所定の温度範囲内であって前記内燃機関の本体から排出された排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比であるときに、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させ、
   前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタに流入したリッチ空燃比の排気ガスが前記パティキュレートフィルタから流出する前に前記パティキュレートフィルタにリーン空燃比の排気ガスが流入し且つ前記パティキュレートフィルタに流入したリーン空燃比の排気ガスが前記パティキュレートフィルタから流出する前に前記パティキュレートフィルタにリッチ空燃比の排気ガスが流入するような周期以下の周期で、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記所定の温度範囲が４００℃以上６００℃以下である、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 内燃機関の排気通路内に配置された触媒機能を有する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタと、前記排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガス中に酸素を含む気体を供給する酸素供給装置と、該酸素供給装置からの酸素の供給量を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記内燃機関の本体から排出された排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比であるときに前記排気浄化触媒において水素又はアンモニアが生成される条件下において、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、内燃機関の排気浄化装置。
5. 内燃機関の排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガス中に酸素を含む気体を供給する酸素供給装置と、該酸素供給装置からの酸素の供給量を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から排気ガス中に供給される酸素を周期的に増減させると前記酸素供給装置からの酸素の供給によってＮＯ₂が生成される条件下において、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタの温度が低いほど、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比が最もリーンであるときのリーン度合いを大きくする、請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタに流入したリッチ空燃比の排気ガスが前記パティキュレートフィルタから流出する前に前記パティキュレートフィルタにリーン空燃比の排気ガスが流入し且つ前記パティキュレートフィルタに流入したリーン空燃比の排気ガスが前記パティキュレートフィルタから流出する前に前記パティキュレートフィルタにリッチ空燃比の排気ガスが流入するような周期以下の周期で、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化するように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、請求項４〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に変化する複数のサイクルにおける平均空燃比が理論空燃比となるように前記酸素供給装置から酸素を排気ガス中に周期的に増減させつつ供給させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 前記パティキュレートフィルタは触媒機能を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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