JP2000120433A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JP2000120433A JP10295724A JP29572498A JP2000120433A JP 2000120433 A JP2000120433 A JP 2000120433A JP 10295724 A JP10295724 A JP 10295724A JP 29572498 A JP29572498 A JP 29572498A JP 2000120433 A JP2000120433 A JP 2000120433A
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康二 吉▲崎▼
Hiroki Murata
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃費を悪化せずにＮＯx 吸収剤から十分にＮ
Ｏx を放出し還元できる内燃機関を提供する。 【解決手段】 煤の発生量がピークとなる不活性ガス量
よりも燃焼室内に供給される不活性ガス量が多く煤がほ
とんど発生しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークと
なる不活性ガス量よりも燃焼室内に供給される不活性ガ
ス量が少ない第２の燃焼とを選択的に切換える。流入す
る排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含
まれるＮＯx を吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が
理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を放出す
るＮＯx 吸収剤を機関排気通路内に配置する。ＮＯx 吸
収剤からＮＯx を放出すべきときにＮＯx 吸収剤に流入
する排気ガス中の酸素を消費してＮＯx 吸収剤からのＮ
Ｏx 放出時の還元剤消費量を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
関においてはＮＯx の発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯx の発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯx の発生量は低下することになる。
【０００３】このように従来よりＥＧＲ率を増大すれば
ＮＯx の発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。
【０００４】従って従来よりＥＧＲ率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている。このＥＧＲ率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ３０パーセントから５０パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３
０パーセントから５０パーセント程度に抑えられてい
る。
【０００５】このように従来ではＥＧＲ率に対して最大
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりＥＧ
Ｒ率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてＮＯ
x およびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてＥＧＲ
率をＮＯx およびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもＮＯx およびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のＮ
Ｏx およびスモークが発生してしまうのが現状である。
【０００６】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてＥＧＲ
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率を７０パー
セント以上にすると、またＥＧＲガスを強力に冷却した
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏx の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
【０００７】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
【０００８】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。この新たな燃焼システムを採用した内燃
機関については本出願人により既に出願されている（特
願平９−３０５８５０号）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの新たな燃
焼システムではＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にす
る必要がある。しかしながらＥＧＲ率をほぼ５５パーセ
ント以上にすることが可能なのは吸入空気量が比較的少
ないとき、即ち機関負荷が比較的低いときであり、吸入
空気量が一定限度を越えるとＥＧＲ率を低下させない限
り吸入空気量を増大させることができなくなる。従って
吸入空気量が一定限度を越えたときには従来より行われ
ている燃焼に切換える必要がある。
【００１０】従来より行われている燃焼に切り換えられ
た場合、機関からＮＯx が少なからず放出される。また
従来より行われている燃焼のもとでは空気過剰のもとで
燃焼が行われている。従って上記内燃機関では流入する
排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含ま
れるＮＯx を吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理
論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を放出する
ＮＯx 吸収剤を機関排気通路に配置し、ＮＯx が大気に
放出されることを防止している。
【００１１】上記内燃機関ではＮＯx を放出させ還元す
べきときには新たな燃焼のもとで空燃比をリッチとし、
ＮＯx 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチと
し、ＮＯx を放出させ還元している。新たな燃焼は理論
空燃比又はわずかばかりのリーンで行われているため空
燃比をリッチとするために増量すべき燃料の量は非常に
少なくてすむ。
【００１２】しかしながらＮＯx を放出させ還元すべき
ときに新たな燃焼が行われていない時、即ち従来の燃焼
が行われている時には従来の燃焼のもとで空燃比をリッ
チとしなければならない。上述したように従来の燃焼の
もとでは空気過剰、即ち酸素過剰のもとで燃焼が行われ
ている。従ってＮＯx を放出還元するためにＮＯx 吸収
剤に流入する排気ガスを還元雰囲気に保持するには、Ｎ
Ｏx の放出還元に必要燃料に加え、流入する排気ガス中
の酸素を消費するのに必要な分の燃料を増量しなければ
ならない。即ち燃費が悪化する。
【００１３】本発明の目的は燃費を悪化せずにＮＯx 吸
収剤から十分にＮＯx を放出し還元できる内燃機関を提
供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、１番目の発明では、燃焼室内に供給される不活性ガ
ス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピー
クに達し、燃焼室内に供給される不活性ガス量を更に増
大していくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその
周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほと
んど発生しなくなる内燃機関において、流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮ
Ｏx を吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃
比又はリッチになると吸収したＮＯx を放出するＮＯx
吸収剤を機関排気通路内に配置し、煤の発生量がピーク
となる不活性ガス量よりも燃焼室内に供給される不活性
ガス量が多く煤がほとんど発生しない第１の燃焼と、煤
の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内に
供給される不活性ガス量が少ない第２の燃焼とを選択的
に切換える切換手段を具備し、ＮＯx 吸収剤からＮＯx
を放出すべきときに前記ＮＯx 吸収剤に流入する排気ガ
ス中の酸素を消費して前記ＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放
出時の還元剤消費量を低減する酸素消費手段を設ける。
【００１５】即ちＮＯx をＮＯx 吸収剤から放出すべき
時に排気ガス中の酸素が消費され、ＮＯx 吸収剤に流入
する排気ガス中の酸素量が少なくされる。言い換えれば
ＮＯ x 吸収剤に流入する排気ガスが還元雰囲気にせしめ
られる。２番目の発明によれば１番目の発明において、
燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に再循
環させる再循環装置を具備し、上記不活性ガスが再循環
排気ガスからなる。
【００１６】３番目の発明によれば２番目の発明におい
て、排気ガス再循環率がほぼ５５パーセント以上であ
る。４番目の発明によれば１番目の発明において、前記
酸素消費手段が酸化触媒、三元触媒又はＮＯx 吸収剤の
少なくとも一つからなる。５番目の発明によれば１番目
の発明において、機関の運転領域を低負荷側の第１の運
転領域と高負荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運
転領域では第１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２
の燃焼を行うようにする。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は本発明を４ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。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およびインタ
ークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コ
ンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエア
クリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステッ
プモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置
される。また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１７
内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検
出器２１が配置される。
【００１８】一方、排気ポート１０は排気マニホルド２
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した
触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２
内には空燃比センサ２７が配置される。触媒コンバータ
２６の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２
０下流の空気吸込管１７とは排気ガス再循環（以下、Ｅ
ＧＲと称す）通路２９を介して互いに連結され、ＥＧＲ
通路２９内にはステップモータ３０により駆動されるＥ
ＧＲ制御弁３１が配置される。また、ＥＧＲ通路２９内
にはＥＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するた
めのインタークーラ３２が配置される。図１に示される
実施例では機関冷却水がインタークーラ３２内に導か
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００１９】一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づ
いてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００２０】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０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５１が
接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５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５２
が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回
路４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステ
ップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３
０および燃料ポンプ３５に接続される。
【００２１】図２は機関低負荷運転時にスロットル弁２
０の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃比
Ａ／Ｆ（図２の横軸）を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯx の排出量の
変化を示す実験例を表している。図２からわかるように
この実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥＧＲ率
が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下のときに
はＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
【００２２】図２に示されるようにＥＧＲ率を増大する
ことにより空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が
４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセ
ント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またＮ
Ｏx の発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，
ＣＯの発生量は増大し始める。
【００２３】図３（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変
化を示しており、図３（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼
圧の変化を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図３（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図３
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００２４】図２および図３に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが１
５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図２
に示されるようにＮＯx の発生量がかなり低下する。Ｎ
Ｏx の発生量が低下したということは燃焼室５内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図３からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図３（Ｂ）に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室５
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
【００２５】第２にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図２に示されるようにＨＣおよびＣＯ
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図４に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図４に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図２に示される如くＨＣおよびＣＯの排出
量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
【００２６】図２および図３に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
【００２７】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比の圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はＮＯx の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はＮＯx の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、ＮＯx の発生量が低下する。このときＮＯx の発
生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯ
x の発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
【００２８】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出されるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
【００２９】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
【００３０】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気の燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
【００３１】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
【００３２】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、ＣＯ2 やＥＧＲガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いることは好ましいと言える。
【００３３】図５は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図５において曲線
ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９
０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却
装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線Ｃ
はＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
【００３４】図５の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガス
を強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図５の曲線Ｂで示さ
れるようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率
が５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
【００３５】また、図５の曲線Ｃで示されるようにＥＧ
Ｒガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５
５パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図５は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下
限も若干低下する。このような煤がほとんど発生しなく
なるＥＧＲ率の下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
【００３６】図６は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガスの
割合を示している。なお、図６において縦軸は燃焼室５
内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは過
給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入ガ
ス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
【００３７】図６を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図６に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図６においてＥＧＲガスの割合、即ち混合
ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量
を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すとほ
ぼ５５パーセント以上であり、図６に示す実施例では７
０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入され
た全吸入ガス量を図６において実線Ｘとし、この全吸入
ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図６
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯx 発
生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってＮ
Ｏx の発生量は極めて少量となる。
【００３８】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図６に示されるようにＥＧＲガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
【００３９】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであ
り、従って図６において要求負荷がＬ0 よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がＬ0 よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬ 0 より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
【００４０】ところが図１に示されるようにＥＧＲ通路
２９を介して過給機の入口側、即ち排気ターボチャージ
ャ１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循環させる
と要求負荷がＬ0 よりも大きい領域においてＥＧＲ率を
５５パーセント以上、例えば７０パーセントに維持する
ことができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を
煤が生成される温度よりも低い温度に維持することがで
きる。即ち、空気吸込管１７内におけるＥＧＲ率が例え
ば７０パーセントになるようにＥＧＲガスを再循環させ
れば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６によ
り昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も７０パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ１６により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。要求負荷がＬ0 よりも大き
い領域でＥＧＲ率を５５パーセント以上にする際にはＥ
ＧＲ制御弁３１が全開せしめられ、スロットル弁２０が
若干閉弁せしめられる。
【００４１】前述したように図６は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図６に示
される空気量よりも少なくしても、即ち空燃比をリッチ
にしても煤の発生を阻止しつつＮＯx の発生量を１０p.
p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を
図６に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の
平均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を阻止
しつつＮＯx の発生量を１０p.p.m 前後又はそれ以下に
することができる。
【００４２】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときＮＯx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、ＮＯx
も極めて少量しか発生しない。
【００４３】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、ＮＯx の発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
【００４４】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施例では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停
止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼を
行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即ち
従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少ない燃焼のことを言う。
【００４５】図７は第１の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第１の運転領域Ｉと、第２の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第２の運転領域IIとを示してい
る。なお、図７において縦軸Ｌはアクセルペダル５０の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回
転数を示している。また、図７においてＸ（Ｎ）は第１
の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとの第１の境界を示し
ており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域
IIとの第２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから
第２の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第１の境界
Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２の運転領域IIから第１
の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は第２の境界Ｙ
（Ｎ）に基づいて行われる。
【００４６】即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると
運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが
機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低
くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
【００４７】このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）より
低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないからで
ある。即ち、要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、即ち
第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければた
だちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理由
は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II間の運転領域の
変化に対してヒステリシスを設けるためである。
【００４８】ところで機関の運転領域が第１の運転領域
Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。この
とき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は後に詳述す
るパティキュレートフィルタ５３に捕集される。図８は
空燃比センサ２７の出力を示している。図８に示される
ように空燃比センサ２７の出力電流Ｉは空燃比Ａ／Ｆに
応じて変化する。従って空燃比センサ２７の出力電流Ｉ
から空燃比を知ることができる。
【００４９】次に図９を参照しつつ第１の運転領域Ｉお
よび第２の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。図９は要求負荷Ｌに対するスロットル弁２
０の開度、ＥＧＲ制御弁３１の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図９に示され
るように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロッ
トル弁２０の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから２／３開度程度まで徐々に増大せしめられ、Ｅ
ＧＲ制御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図９に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率が
ほぼ７０パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
【００５０】言い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。ま
た、第１の運転領域Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負荷
Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも噴
射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。
【００５１】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁２０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
３１も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２
０を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体１の振動を抑制するためにスロッ
トル弁２０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００５２】一方、機関の運転領域が第１の運転領域Ｉ
から第２の運転領域IIに変わるとスロットル弁２０の開
度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図９に示す例ではＥＧＲ率がほぼ
７０パーセントから４０パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生するＥＧＲ
率範囲（図５）を飛び越えるので機関の運転領域が第１
の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
【００５３】第２の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この第２の運転領域IIではスロット
ル弁２０は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制
御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではＥＧＲ率は要求負荷
Ｌが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第２の運転領
域IIでは噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とさ
れる。図１０（Ａ）は第１の運転領域Ｉにおける目標空
燃比Ａ／Ｆを示している。図１０（Ａ）において、Ａ／
Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，Ａ／Ｆ＝
１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１５．５，１
６，１７，１８であるときを示しており、各曲線間の空
燃比は比例配分により定められる。図１０（Ａ）に示さ
れるように第１の運転領域Ｉでは空燃比がリーンとなっ
ており、更に第１の運転領域Ｉでは要求負荷Ｌが低くな
るほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとされる。
【００５４】即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほ
どＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができ
る。ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、従っ
て図１０（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなる
につれて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比
Ａ／Ｆが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってで
きる限り空燃比をリーンにするために本発明による実施
例では要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆ
が大きくされる。
【００５５】なお、図１０（Ａ）に示される目標空燃比
Ａ／Ｆは図１０（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４
２内に記憶されている。また、空燃比を図１０（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２
０の目標開度ＳＴが図１１（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１０
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ
制御弁３１の目標開度ＳＥが図１１（Ｂ）に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００５６】また、第１の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図１２に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。図１３
（Ａ）は第２の燃焼、即ち従来の燃焼方法による普通の
燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ／Ｆを示している。
なお、図１３（Ａ）においてＡ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３
５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫
々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。図
１３（Ａ）に示される目標空燃比Ａ／Ｆは図１３（Ｂ）
に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数
としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されてい
る。また、空燃比を図１３（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／
Ｆとするのに必要なスロットル弁２０の目標開度ＳＴが
図１４（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回
転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記
憶されており、空燃比を図１３（Ａ）に示す目標空燃比
Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁３１の目標開度Ｓ
Ｅが図１４（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機
関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内
に記憶されている。
【００５７】また、第２の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図１５に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。一方、排気
管２４には排気ガス中に含まれる煤や未燃炭化水素、可
溶性有機成分（ＳＯＦ）等の微粒子（ディーゼルパティ
キュレート）を捕集するパティキュレートフィルタ５３
が配置されている。
【００５８】パティキュレートフィルタ５３は通常、セ
ラミック等の耐熱性を有する濾材から形成され、排気中
のパティキュレートを濾過、捕集する。従ってフィルタ
５３内には時間と共に捕集されたパティキュレートが蓄
積されるため、定期的に再生を行い捕集したパティキュ
レートを除去する必要がある。通常、このフィルタの再
生はフィルタに捕集されたパティキュレートを着火温度
（約６００℃）以上に加熱し、燃焼させることにより行
う。前述のようにパティキュレートは煤や未燃炭化水
素、ＳＯＦ等からなるため条件によっては燃焼によりＣ
Ｏ等の還元性のガスを発生する。本実施例ではＮＯx 吸
収剤からのＮＯx 放出操作時に後に詳述するように排気
温度をパティキュレート着火温度以上に上昇させてフィ
ルタ５３に捕集したパティキュレートを燃焼させる。こ
れにより排気ガス中の酸素がパティキュレート燃焼に消
費され排気酸素濃度が低下すると共にパティキュレート
燃焼によりＣＯ，ＣＯ2 等の還元性ガスが発生し、ＮＯ
x 吸収剤に供給される。
【００５９】一方、図１においてケーシング２６内には
ＮＯx 吸収剤２５が配置されている。ＮＯx 吸収剤２５
は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリ
ウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ
のようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ
のようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ
のような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐ
ｔのような貴金属とが担持されている。機関吸気通路、
燃焼室５およびＮＯx 吸収剤２５上流の排気通路内に供
給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯx 吸収
剤２５への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯx
吸収剤２５は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには
ＮＯx を吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比又
はリッチになると吸収したＮＯx を放出するＮＯx の吸
放出作用を行う。
【００６０】このＮＯx 吸収剤２５を機関排気通路内に
配置すればＮＯx 吸収剤２５は実際にＮＯx の吸放出作
用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについて
は明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作
用は図１６に示すようなメカニズムで行われているもの
と考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白
金ＰｔおよびバリウムＢａ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、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００６１】図１に示される圧縮着火式内燃機関では通
常燃焼室５における空燃比がリーンの状態で燃焼が行わ
れる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われ
ている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このとき
には図１６（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ
2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、
流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - 又は
Ｏ2-と反応し、ＮＯ2となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２Ｎ
Ｏ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で
酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯ
と結合しながら図１６（Ａ）に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このようにして
ＮＯx がＮＯx 吸収剤２５内に吸収される。流入排気ガ
ス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ2 が生
成され、吸収剤のＮＯx 吸収能力が飽和しない限りＮＯ
2 が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3 - が生成さ
れる。
【００６２】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白
金Ｐｔの表面でのＮＯ2 の生成量が低下する。ＮＯ2 の
生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）
に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ
2 の形で吸収剤から放出される。このときＮＯx 吸収剤
２５から放出されたＮＯx は図１６（Ｂ）に示されるよ
うに流入排気ガス中に含まれる多量の未燃ＨＣ，ＣＯと
反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの
表面上にＮＯ2 が存在しなくなると吸収剤から次から次
へとＮＯ2 が放出される。従って流入排気ガスの空燃比
がリッチにされると短時間のうちにＮＯ x 吸収剤２５か
らＮＯx が放出され、しかもこの放出されたＮＯx が還
元されるために大気中にＮＯx が排出されることはな
い。
【００６３】なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にしてもＮＯx 吸収剤２５からＮＯx が放出
される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃
比にした場合にはＮＯx 吸収剤２５からＮＯx が徐々に
しか放出されないためにＮＯ x 吸収剤２５に吸収されて
いる全ＮＯx を放出させるには若干長い時間を要する。
【００６４】上述したようにＮＯx 吸収剤２５は白金Ｐ
ｔのような貴金属を含んでおり、従ってＮＯx 吸収剤２
５は酸化機能を有している。一方、前述したように機関
の運転状態が第１の運転領域Ｉにあって低温燃焼が行わ
れているときには煤はほとんど発生せず、その代り未燃
炭化水素が煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃
焼室５から排出される。ところが上述した如くＮＯx 吸
収剤２５は酸化機能を有しており、従ってこのとき燃焼
室５から排出された未燃炭化水素はＮＯx 吸収剤２５に
より良好に酸化せしめられることになる。
【００６５】ところでＮＯx 吸収剤２５のＮＯx 吸収能
力には限界があり、ＮＯx 吸収剤２５のＮＯx 吸収能力
が飽和する前にＮＯx 吸収剤２５からＮＯx を放出させ
る必要がある。そのためにはＮＯx 吸収剤２５に吸収さ
れているＮＯx 量を推定する必要がある。そこで本発明
による実施例では第１の燃焼が行われているときの単位
時間当りのＮＯx 吸収量Ａを要求負荷Ｌおよび機関回転
数Ｎの関数として図１７（Ａ）に示すようなマップの形
で予め求めておき、第２の燃焼が行われているときの単
位時間当りのＮＯx 吸収量Ｂを要求負荷Ｌおよび機関回
転数Ｎの関数として図１７（Ｂ）に示すようなマップの
形で予め求めておき、これら単位時間当りのＮＯx 吸収
量Ａ，Ｂを積算することによってＮＯx 吸収剤２５に吸
収されているＮＯx 量ΣＮＯＸを推定するようにしてい
る。
【００６６】後に詳述するが本発明による実施例ではこ
のＮＯx 吸収量ΣＮＯＸが予め定められた許容最大値Ｍ
ＡＸを越えたときにＮＯx 吸収剤２５からＮＯx を放出
させるようにしている。即ち、低温燃焼が行われている
ときにＮＯx 吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸを越え
たときには燃料噴射量が予め定められた増分Ｑａだけ増
量され、燃焼室５内における空燃比が一時的にリッチと
され、それによってＮＯx 吸収剤２５からＮＯx が放出
される。予め定められた増分Ｑａは要求負荷Ｌおよび機
関回転数Ｎに基づいて算出され、図１９に示されるよう
に要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの
形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、前述し
たように低温燃焼が行われているときに空燃比がリッチ
とされても煤はほとんど発生しない。
【００６７】一方、第２の燃焼が行われているときにＮ
Ｏx 吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸを越えたときに
はこの増分Ｑｂの量はＮＯx 吸収剤２５に流入する排気
ガスの空燃比がリッチとなるように定められており、従
って増分Ｑｂだけ増量された燃料が噴射されるとＮＯx
吸収剤２５からＮＯx が放出されることになる。予め定
められた増分Ｑｂは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基
づいて算出され、図２０に示されるように要求負荷Ｌお
よび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ
４２に記憶されている。
【００６８】図１８はＮＯx 吸収剤２５からＮＯx を放
出すべきときにセットされるＮＯx放出フラグの処理ル
ーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。図１８を参照するとまず初めに
ステップ１００において機関の運転領域が第１の運転領
域Ｉであることを示すグラフＩがセットされているか否
かが判別される。フラグＩがセットされているとき、即
ち機関の運転領域が第１の運転領域Ｉであるときにはス
テップ１０１に進んで図１７（Ａ）に示すマップから単
位時間当りのＮＯx 吸収量Ａが算出される。次いでステ
ップ１０２ではＮＯx 吸収量ΣＮＯＸにＡが加算され
る。次いでステップ１０３ではＮＯx 吸収量ΣＮＯＸが
許容最大値ＭＡＸを越えたか否かが判別される。ΣＮＯ
Ｘ＞ＭＡＸになるとステップ１０４に進んで予め定めら
れた時間だけＮＯx 放出フラグをセットする処理が行わ
れ、次いでステップ１０５においてΣＮＯＸが零とされ
る。
【００６９】一方、ステップ１００においてフラグＩが
リセットされていると判断されたとき、即ち機関の運転
領域が第２の運転領域IIであるときにはステップ１０６
に進んで図１７（Ｂ）に示すマップから単位時間当りの
ＮＯx 吸収量Ｂが算出される。次いでステップ１０７で
はＮＯx 吸収量ΣＮＯＸにＢが加算される。次いでステ
ップ１０８ではＮＯx 吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡ
Ｘを越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸにな
るとステップ１０９に進んで予め定められた時間だけＮ
Ｏx 放出フラグをセットする処理が行われ、次いでステ
ップ１１０においてΣＮＯＸが零とされる。
【００７０】次にＮＯx 吸収剤２５のＮＯx 放出還元操
作を概略的に説明する。まず上述したＮＯx 放出フラグ
がセットされており、かつ機関の運転領域が第１の運転
領域１にある時、即ち低温燃焼が行われている時にはＮ
Ｏx 吸収剤２５のＮＯx 放出還元操作実行のための条件
（以下、第１実行条件）が成立しているか否かを判定す
る。第１実行条件は機関排気温度が所定値以上であるこ
とである。機関排気温度は排気管２４に取り付けられた
排気温度センサ５６により検出される。排気温度センサ
５６の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力
ポート４５に入力される。上記機関排気温度の所定値は
ＮＯx 吸収剤２５の温度がＮＯx 放出、還元のための活
性温度以上になる温度とされる。
【００７１】上記第１実行条件が成立している場合には
パティキュレートフィルタ５３の再生を実行する。即ち
低温燃焼において燃焼室５内の空燃比が理論空燃比より
リッチとなるように燃料噴射量が図１９のマップから読
み込まれた予め定められた増分Ｑａだけ増量され、機関
排気温度をパティキュレート着火温度（約６００℃）以
上に昇温させる。これによりパティキュレートフィルタ
５３では捕集された排気微粒子の燃焼が開始される。燃
焼室５内の空燃比が理論空燃比よりリッチとされると排
気中の未燃ＨＣ，ＣＯ等の成分が増大する。またパティ
キュレートフィルタ５３に捕集された煤等の排気微粒子
が燃焼を開始するため排気ガス中の酸素がこの燃焼によ
り消費されて排気ガス中の酸素濃度が更に低下すると共
に煤等の燃焼によりＣＯ等が発生するため、排気ガス中
の未燃ＨＣ，ＣＯ等の還元成分は更に増加し、ＮＯx 吸
収剤２５でＮＯx が放出され還元される条件が整う。
【００７２】またＮＯx 吸収剤２５は温度が高い程吸収
したＮＯx を放出し易くなる特性を有し、一般的にはパ
ティキュレートフィルタ５３の着火温度である６００℃
以上ではＮＯx 放出速度が極めて大きくなる。従って本
実施例のようにパティキュレートフィルタ５３の燃焼再
生と同時にＮＯx 吸収剤２５からのＮＯx 放出還元を実
行することにより短時間でＮＯx 吸収剤２５からのＮＯ
x の放出と還元とを完了することができる。
【００７３】なお第１実行条件が成立していない場合ま
たはＮＯx 放出還元操作実行中に第１実行条件が成立し
なくなった場合には、機関運転は理論空燃比または理論
空燃比よりわずかばかりリーンでの低温燃焼に復帰す
る。このように本実施例では機関の運転領域が第１の運
転領域Ｉにある時にパティキュレートフィルタ５３の再
生操作によりＮＯx 吸収剤２５でのＮＯx 放出、還元を
開始させるようにしたことにより、（１）ＮＯx 吸収剤
に流入する排気ガス中の酸素濃度低減と、（２）排気ガ
ス中のＣＯ，ＨＣ等の還元成分増大と、（３）排気温度
上昇によるＮＯx 放出還元時間の短縮とを同時に達成し
ている。
【００７４】一方、上記ＮＯx 放出フラグがセットされ
ており、かつ機関の運転領域が第２の運転領域IIにある
ときにはＮＯx 吸収剤２５のＮＯx 放出還元操作実行の
ための条件（以下、第２実行条件）が成立しているか否
かを判定する。第２実行条件は（１）機関排気温度が所
定値以上であること、（２）車両が減速運転中であるこ
とである。（１）の条件は上記第１実行条件と同様であ
る。また上記（２）の車両減速中であることの判断は機
関回転数が所定値以上であり、かつアクセル開度が全閉
であることに基づいて行われる。ＮＯx 放出還元操作を
車両減速運転中にのみ行うのは、後述のように放出還元
時にはスロットル弁２０を閉じて機関吸気を絞る必要が
あるため、これによりトルクショックが生じることを防
止するためである。
【００７５】上記第２実行条件が成立している場合には
パティキュレートフィルタ５３の再生を実行する。即ち
スロットル弁２０を閉弁して燃焼室５内への吸入空気量
を低下させると共に燃料噴射量が図２０のマップから読
み込まれた予め定められた増分Ｑｂだけ増量され、機関
排気温度をパティキュレート着火温度（約６００℃）以
上に昇温させる。これによりパティキュレートフィルタ
５３では捕集された排気微粒子の燃焼が開始される。機
関の運転領域が第２の運転領域IIにある時、即ち従来の
燃焼が実行されている時の排気空燃比は大幅なリーンで
あるがスロットル弁閉弁による吸入空気量の低下と燃料
噴射量との増量とを行うことにより排気空燃比はリッチ
側に移行し、排気中の未燃ＨＣ，ＣＯ等の成分が大幅に
増大する。また上記によりパティキュレートフィルタ５
３に捕集された煤等の排気微粒子が燃焼を開始するため
排気ガス中の酸素がこの燃焼により消費されて排気ガス
中の酸素濃度が更に低下すると共に煤等の燃焼によりＣ
Ｏ等が発生するため、排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯ等の
還元成分は更に増加し、ＮＯx 吸収剤２５でＮＯx放
出、還元の条件が整う。
【００７６】なお第２実行条件が成立していない場合ま
たはＮＯx 放出還元操作実行中に第２実行条件が成立し
なくなった場合には、スロットル弁８０の開弁と燃料噴
射増量の中止が行われ、機関の運転領域が通常の第２の
運転領域IIに復帰する。このように本実施例では機関の
運転領域が第２の運転領域IIにあるときにおいてもパテ
ィキュレートフィルタ５３の再生操作によりＮＯx 吸収
剤２５でのＮＯx 放出、還元を開始させるようにしたこ
とにより、（１）ＮＯx 吸収剤に流入する排気ガス中の
酸素濃度低減と、（２）排気ガス中のＣＯ，ＨＣ等の還
元成分増大と、（３）排気温度上昇によるＮＯx 放出還
元時間の短縮とを同時に達成している。
【００７７】なお上述の実施例ではスロットル弁２０の
閉弁と燃料噴射量増量とによる排気温度上昇のみでパテ
ィキュレートの着火を行っているが、パティキュレート
フィルタ５３に着火用電気ヒータを設け、排気昇温と併
用して着火を促進するようにしても良い。次に図２１を
参照しつつ運転制御について説明する。
【００７８】図２１を参照すると、まず初めにステップ
２００において機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであ
ることを示すフラグＩがセットされているか否かが判別
される。フラグＩがセットされているとき、即ち機関の
運転状態が第１の運転領域Ｉであるときにはステップ２
０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１（Ｎ）よりも
大きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のと
きにはステップ２０３に進んで低温燃焼が行われる。
【００７９】即ち、ステップ２０３では図１１（Ａ）に
示すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出
され、スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとさ
れる。次いでステップ２０４では図１１（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
次いでステップ２０５ではＮＯx 放出フラグがセットさ
れているか否かが判別される。ＮＯx 放出フラグがセッ
トされていないときにはステップ２０６に進んで図１０
に示される空燃比となるように図１２のマップから算出
された量Ｑの燃料噴射が行われる。このときリーン空燃
比のもとで低温燃焼が行われる。
【００８０】一方、ステップ２０５においてＮＯx 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ２０７に進んで第１実行条件が成立しているか否かが
判別される。第１実行条件が成立していないときにはス
テップ２０６に進んで上述した燃料噴射が行われる。一
方、ステップ２０７において第１実行条件が成立してい
るときにはステップ２０８に進んで図１２のマップから
算出された量Ｑに図１９のマップから算出された増分Ｑ
ａを加えた量の燃料噴射が行われ、燃焼室５内における
平均空燃比をリッチにする噴射制御が行われる。このと
きＮＯx 吸収剤２５からＮＯx が放出される。
【００８１】一方、ステップ２０１においてＬ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ２０２に
進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ２１１
に進んで第２の燃焼が行われる。即ち、ステップ２１１
では図１４（Ａ）に示すマップからスロットル弁２０の
目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁２０の開度がこ
の目標開度ＳＴとされる。次いでステップ２１１では図
１４（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標開
度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標
開度ＳＥとされる。次いでステップ２１３ではＮＯx 放
出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ
x 放出フラグがセットされていないときにはステップ２
１４に進んで図１３に示される空燃比となるように図１
５のマップから算出された量Ｑの燃料噴射が行われる。
このときリーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。
【００８２】一方、ステップ２１３においてＮＯx 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ２１５に進んで第２実行条件が成立しているか否かが
判別される。第２実行条件が成立していないときにはス
テップ２１４に進んで上述した燃料噴射が行われる。一
方、ステップ２１５において第２実行条件が成立してい
るときにはステップ２１６に進んでスロットル弁２０が
閉弁され、図１５のマップから算出された量Ｑに図２０
のマップから算出された増分Ｑｂを加えた量の燃料噴射
が行われ、ＮＯx 吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃
比がリッチとなるように噴射制御され、それによってＮ
Ｏx 吸収剤２５からＮＯx が放出される。
【００８３】フラグＩがリセットされると次の処理サイ
クルではステップ２００からステップ２０９に進んで要
求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否か
が判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ２１１
に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。
一方、ステップ２０９においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと
判別されたときにはステップ２１０に進んでフラグＩが
セットされる。次いでステップ２０３に進んで低温燃焼
が行われる。
【００８４】なお第１の実施例において第２の燃焼が行
われているときにＮＯx 吸収量ΣＮＯＸが許容最大値Ｍ
ＡＸを越えたときに、燃料噴射量を増量せずに機関駆動
用の噴射とは別個に増量すべき量Ｑｂの燃料を機関の膨
張行程又は排気行程に噴射してもよい。従って追加の燃
料Ｑｂが噴射されるとＮＯx 吸収剤１９からＮＯx が放
出されることになる。
【００８５】次に図２２に本発明の第２の実施例を示
す。図２２においても図１と同じ参照符号は同一の要素
を示している。本実施例ではパティキュレートフィルタ
５３入口に燃料油を用いたバーナ５５が設けられている
点で図１の実施例と相違している。即ち本実施例では機
関の運転領域が第２の運転領域IIにある場合にパティキ
ュレートフィルタ５３を再生する時にスロットル弁２０
を閉弁すると共にバーナ５５で燃料油を燃焼させること
により排気ガスの昇温を行い、機関への燃料噴射量増量
は行なわない。本実施例によればパティキュレートフィ
ルタ５３の排気微粒子捕集量が少なく、パティキュレー
トフィルタ５３での排気昇温が充分でないような場合で
もバーナ５５への燃料供給量を増大することにより排気
昇温と酸素消費とが達成できるため、ＮＯx 吸収剤２５
でのＮＯx 放出還元操作実施タイミングがパティキュレ
ートフィルタ５３の排気微粒子捕集量に影響されない利
点がある。なお本実施例でもバーナ５５から発生する未
燃ＨＣ，ＣＯがＮＯx の還元剤として作用することは図
１の実施例と同様である。またバーナ５５は対応する駆
動回路４８を介して出力ポート４６に接続されている。
【００８６】図２３は本発明の第３の実施例を示す。本
実施例では図１、図２２の実施例のパティキュレートフ
ィルタを設けず、排気管２４に燃料油を用いたバーナ５
５と着火用のグローヒータ５６とを配置し、機関の運転
領域が第２の運転領域IIにある場合にバーナ５５の燃焼
によりＮＯx 吸収剤２５でのＮＯx 放出、還元を行う。
即ち本実施例では機関の運転領域が第２の運転領域IIに
ある時に第１の実施例におけるパティキュレートフィル
タでの燃焼による酸素消費と還元成分の発生、および排
気昇温の全ての作用をスロットル弁２０の閉弁とバーナ
５４の燃焼のみにより行っている。これによりＮＯx 吸
収剤２５でのＮＯx 放出還元操作のタイミングを自由に
設定することができる利点がある。なおグローヒータ５
６は対応する駆動回路４８を介して出力ポート４６に接
続される。
【００８７】次に図２４に本発明の第四の実施例を示
す。本実施例ではＮＯx 吸収剤２５の上流側の排気管２
４、好ましくは排気マニホルド直下流に小容量の酸化触
媒５７を配置している。触媒５７は熱容量の小さいメタ
ル担体を使用し、活性温度の低い、例えば高Ｐｔ担持品
が好適である。本実施例では酸化触媒５７により酸素消
費と排気温度上昇とを行う。即ち機関の運転領域が第１
の運転領域Ｉにある時には上記第１実行条件が成立した
場合に燃焼室５内の空燃比が理論空燃比よりリッチとさ
れ、第２の運転領域IIにある時には上記第２実行条件が
成立した場合に吸気管２のスロットル弁２０を閉弁する
と共に燃焼室５への燃料噴射量を増量し、空燃比を大幅
にリッチ側に移行させる。これにより排気ガス中の未燃
ＨＣ，ＣＯ等の成分が増大し、触媒５７で酸化反応が生
じて排気ガス中の酸素が消費されると共に反応熱により
排気温度が上昇する。また触媒５７は小容量であるため
燃料噴射量増量により生じた排気ガス中の未燃ＨＣ，Ｃ
Ｏの一部しか消費することはできず、残りの大部分の未
燃ＨＣ，ＣＯ成分は触媒５７を通過してＮＯx 吸収剤２
５に到達し、放出されたＮＯx の還元剤として使用され
る。
【００８８】ところで排気ガスの温度は排気タービン２
３を通過する際に大幅に低下する。この時、排気温度が
いったん酸化触媒５７が未燃ＨＣ等を燃焼するために必
要な活性化温度を下回ると、酸化触媒５７において意図
したように酸素を消費することができない。そこで本実
施例では排気タービン２３に隣接した排気マニホルド２
２内に小型の酸化触媒５８を配置している。酸化触媒５
８には排気タービン２３において温度が低下せしめられ
る前の高い温度の排気ガスが流入するため、排気ガス中
の未燃ＨＣ等が酸化触媒５８において容易に燃焼する。
即ち酸化触媒５８に流入する排気ガスが昇温される。従
って排気タービン２３の下流側に配置された酸化触媒５
７に流入する排気ガスの温度がその活性化温度以上に維
持される。
【００８９】本実施例では触媒５７として酸化触媒を用
いているが、前述のようにＮＯx 吸収剤は酸化触媒とし
ての機能を有しているため、触媒５７の代わりに小容量
のＮＯx 吸収剤を用いることも可能である。このように
触媒５７の代わりに小容量のＮＯx 吸収剤を配置するこ
ととすれば下流に配置したＮＯx 吸収剤と合わせて全体
としてＮＯx 処理能力を増大させることができる。
【００９０】なお上述の実施例ではいずれも機関の運転
領域が第２の運転領域IIにある場合のＮＯx 放出還元時
に空気吸込管１７のスロットル弁２０を閉じて吸入空気
量を減少させているが、例えばこれらの場合に排気再循
環（ＥＧＲ）を併用すれば排気中の酸素量低減のうえで
一層効果がある。また上述の実施例はディーゼルエンジ
ンについてのみ説明したが、本発明は希薄燃焼を行うガ
ソリンエンジン（リーンバーンエンジン）等にも適用可
能である。
【００９１】
【発明の効果】ＮＯx 吸収剤に流入する排気ガスが還元
雰囲気にせしめられるためＮＯx 吸収剤において少ない
量の還元剤でＮＯx を放出還元することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】スモークおよびＮＯx の発生量等を示す図であ
る。
【図３】燃焼圧を示す図である。
【図４】燃料分子を示す図である。
【図５】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図
である。
【図６】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
【図７】第１の運転領域Ｉおよび第２の運転領域IIを示
す図である。
【図８】空燃比センサの出力を示す図である。
【図９】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１０】第１の運転領域Ｉにおける空燃比等を示す図
である。
【図１１】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図１２】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図１３】第２の運転領域における空燃比等を示す図で
ある。
【図１４】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図１５】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図１６】ＮＯx の吸放出作用を説明するための図であ
る。
【図１７】単位時間当りのＮＯx 吸収量のマップを示す
図である。
【図１８】ＮＯx 放出フラグを処理するためのフローチ
ャートである。
【図１９】第１の運転領域Ｉにおける増分を示す図であ
る。
【図２０】第２の運転領域IIにおける増分を示す図であ
る。
【図２１】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
【図２２】圧縮着火式内燃機関の第２の実施例を示す全
体図である。
【図２３】圧縮着火式内燃機関の第３の実施例を示す全
体図である。
【図２４】圧縮着火式内燃機関の第４の実施例を示す全
体図である。
【符号の説明】
６…燃料噴射弁 １５…排気ターボチャージャ ２０…スロットル弁 ２９…ＥＧＲ通路 ３１…ＥＧＲ制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｃ 41/02 ３８０ 41/02 ３８０Ｅ 41/04 ３８０ 41/04 ３８０Ｃ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｃ ３１０Ｐ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｄ ５７０Ｊ (72)発明者 伊藤 丈和 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 吉▲崎▼ 康二 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 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA06 BA04 BA05 BA06 DA01 DA02 DA04 DA05 EA11 ED01 ED04 ED08 GA01 GA04 GA06 GA09 GA17 3G090 AA01 BA02 BA04 CA01 CA02 CB02 CB03 CB08 CB09 CB12 CB13 DA10 DA12 DA18 DA20 EA02 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA17 AA18 AB02 AB03 AB06 AB13 BA04 BA14 BA15 BA16 BA33 CA02 CA03 CA08 CA13 CA16 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA05 DA10 DB06 DB10 EA00 EA01 EA03 EA05 EA07 EA17 EA31 EA34 FA12 FA13 FA14 FB10 FB11 FB12 FC01 FC05 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA10 HA12 HA16 HA36 HA37 HB03 HB05 HB06 3G092 AA01 AA02 AA06 AA09 AA17 AA18 AB02 AB03 AB20 BA01 BB01 BB06 BB13 DB03 DC01 DC03 DC08 DC09 DC10 DE01S DE03S DF06 DG07 EA01 EA02 EA03 EA04 EA05 EA06 EA07 EA09 EA22 EC01 EC09 FA17 FA18 FA20 FA37 FB06 HA01X HA11X HD01X HD05X HE01X HE03X HF08X 3G301 HA01 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 HA15 JA15 JA24 JA25 JA26 JA33 JB09 LA03 LB04 LB11 MA01 MA11 MA18 MA23 NC02 NE01 NE02 NE03 NE06 NE07 NE08 NE11 NE12 NE13 NE14 NE15 NE17 NE19 NE21 PA01A PD02A PD11A PE01A PE03A PF03A

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室内に供給される不活性ガス量を増
    大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
    し、燃焼室内に供給される不活性ガス量を更に増大して
    いくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲の
    ガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発
    生しなくなる内燃機関において、流入する排気ガスの空
    燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯx を
    吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又は
    リッチになると吸収したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤
    を機関排気通路内に配置し、煤の発生量がピークとなる
    不活性ガス量よりも燃焼室内に供給される不活性ガス量
    が多く煤がほとんど発生しない第１の燃焼と、煤の発生
    量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内に供給さ
    れる不活性ガス量が少ない第２の燃焼とを選択的に切換
    える切換手段を具備し、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出
    すべきときに前記ＮＯx 吸収剤に流入する排気ガス中の
    酸素を消費して前記ＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放出時の
    還元剤消費量を低減する酸素消費手段を設けたことを特
    徴とする内燃機関。
  2. 【請求項２】 燃焼室から排出された排気ガスを機関吸
    気通路内に再循環させる再循環装置を具備し、上記不活
    性ガスが再循環排気ガスからなる請求項１に記載の内燃
    機関。
  3. 【請求項３】 排気ガス再循環率がほぼ５５パーセント
    以上である請求項２に記載の内燃機関。
  4. 【請求項４】 前記酸素消費手段が酸化触媒、三元触媒
    又はＮＯx 吸収剤の少なくとも一つからなる請求項１に
    記載の内燃機関。
  5. 【請求項５】 機関の運転領域を低負荷側の第１の運転
    領域と高負荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運転
    領域では第１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２の
    燃焼を行うようにした請求項１に記載の内燃機関。
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