JP2001082128A - 内燃機関の排気ガス浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも酸化機能を有するウォールフロー
型の触媒コンバータへ付着するパティキュレートを、簡
単確実に焼失可能とする内燃機関の排気ガス浄化方法を
提供する。 【解決手段】 触媒コンバータ２０の一方の側から排気
ガスを流入させて触媒コンバータに捕集されたパティキ
ュレートを焼失させるために、触媒コンバータの反対側
から還元物質を含む排気ガスを流入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気系には、排気ガス中に含
まれる炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯ等の有害物質を
無害な物質へ変換して排気ガスを浄化するための触媒コ
ンバータが配置されている。触媒コンバータは、セラミ
ック又はアルミナ等の多孔質材料から形成された担体
に、白金Ｐｔ等の酸化触媒が担持されたものである。触
媒コンバータの担体は、一般的に、軸線方向に延在する
多数の隔壁によって細分された多数の軸線方向空間を有
し、排気ガスは、こられの軸線方向空間を通過する際
に、各隔壁に担持された触媒と接触することが意図され
ている。

【０００３】しかしながら、担体の各軸線方向空間にお
ける中央を通過する排気ガスは、隔壁、すなわち、触媒
と接触せず、浄化されずに触媒コンバータから排出され
ることとなるために、浄化率を向上すべく、担体におけ
る隣接する二つの軸線方向空間の一方を排気上流側で閉
鎖し、他方を排気下流側で閉鎖することが提案されてい
る。このような担体を有するウォールフロー型の触媒コ
ンバータにおいては、排気ガスは必ず隔壁を通過し、隔
壁に担持させた触媒と確実に接触するようになるため
に、浄化率を向上させることができる。

【０００４】ところで、内燃機関、特に、ディーゼルエ
ンジンの排気ガス中にはパティキュレートが含まれてい
る。パティキュレートの主成分は煤であるが、可溶有機
成分（ＳＯＦ）も含んでおり、このＳＯＦの有する付着
性によって、パティキュレートは、ウォールフロー型の
触媒コンバータの各隔壁における排気上流面に付着す
る。

【０００５】パティキュレートの主成分は、煤、すなわ
ち、カーボンであるために、触媒コンバータの有する酸
化触媒において、排気ガス中の炭化水素ＨＣ及び一酸化
炭素ＣＯ等の酸化反応が活発に起きれば、この反応熱に
よりパティキュレートを容易に焼失させることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、触媒コ
ンバータの各隔壁の排気上流側に担持された酸化触媒の
一部は、ＳＯＦによるパティキュレートの付着によっ
て、その機能を十分に発揮できない状態となり、すなわ
ち、ＳＯＦによって被毒されており、活発な酸化反応を
引き起こすことができない。こうして、徐々にではある
が、触媒コンバータにはパティキュレートが堆積し、遂
には、排気抵抗をかなり増大させ、機関出力低下等の問
題が発生する。もちろん、触媒コンバータに付着堆積す
るパティキュレートをヒータ等の加熱手段によって強制
的に焼失させることも考えられるが、多大なエネルギを
必要とする。

【０００７】従って、本発明の目的は、少なくとも酸化
機能を有するウォールフロー型の触媒コンバータへ付着
するパティキュレートを、簡単確実に焼失可能とする内
燃機関の排気ガス浄化方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の排気ガス浄化方法は、少なくとも酸化
機能を有するウォールフロー型の触媒コンバータを備
え、前記触媒コンバータの一方の側から排気ガスを流入
させて前記触媒コンバータに捕集されたパティキュレー
トを焼失させるために、前記触媒コンバータの反対側か
ら還元物質を含む排気ガスを流入させることを特徴とす
る。

【０００９】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関の排気ガス浄化方法は、請求項１に記載の内燃機関
の排気ガス浄化方法において、前記触媒コンバータの反
対側から流入させた前記還元物質を前記触媒コンバータ
の前記酸化機能によって燃焼させ、この燃焼熱を前記パ
ティキュレートの焼失に利用することを特徴とする。

【００１０】また、本発明による請求項３に記載の内燃
機関の排気ガス浄化方法は、請求項１又は２に記載の内
燃機関の排気ガス浄化方法において、前記内燃機関は、
気筒内へ不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手
段と、煤の発生量を最大とする最悪不活性ガス量より多
量の前記不活性ガスを気筒内へ供給して燃焼を実施する
第一燃焼と、前記最悪不活性ガス量より少量の前記不活
性ガスを気筒内へ供給して燃焼を実施する第二燃焼とを
選択的に切り換える切換手段を具備し、前記第一燃焼に
よって前記触媒コンバータの反対側から流入させるため
の前記還元物質を含む排気ガスを発生させることを特徴
とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による排気ガス浄
化方法に使用する排気浄化装置を備える４ストロークデ
ィーゼルエンジンの概略縦断面図を示しており、図２は
図１のディーゼルエンジンの燃焼室の拡大縦断面図であ
り、図３は図１のディーゼルエンジンのシリンダヘッド
の底面図である。図１から図３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、５ａはピストン４の頂面上に形成されたキ
ャビティ、５はキャビティ５ａ内に形成された燃焼室、
６は電気制御式燃料噴射弁、７は一対の吸気弁、８は吸
気ポート、９は一対の排気弁、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を介してエアクリーナ１４に連結される。吸気
ダクト１３内には電気モータ１５により駆動されるスロ
ットル弁１６が配置される。一方、排気ポート１０は排
気マニホルド１７を介して排気管１８に接続される。

【００１２】図１に示されるように排気マニホルド１７
内には空燃比センサ２１が配置される。排気マニホルド
１７とサージタンク１２とはＥＧＲ通路２２を介して互
いに連結され、ＥＧＲ通路２２内には電気制御式ＥＧＲ
制御弁２３が配置される。また、ＥＧＲ通路２２周りに
はＥＧＲ通路２２内を流れるＥＧＲガスを冷却するため
の冷却装置２４が配置される。図１に示される実施例で
は機関冷却水が冷却装置２４内に導びかれ、機関冷却水
によってＥＧＲガスが冷却される。

【００１３】一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２５を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結
される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレ
ール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介し
て燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコ
モンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基
づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。

【００１４】３０は電子制御ユニットであり、空燃比セ
ンサ２１の出力信号と、燃料圧センサ２８の出力信号と
が入力される。また、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、電子制御ユニット３０に
は、負荷センサ４１の出力信号も入力され、さらに、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の出力信号も入力され
る。こうして、電子制御ユニット３０は、各種信号に基
づき、燃料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御弁２
３、燃料ポンプ２７、及び、排気管１８に配置された切
換弁１９を作動する。この切換弁１９に関しては後述す
る。

【００１５】図２および図３に示されるように本発明に
よる実施例では燃料噴射弁６が６個のノズル口を有する
ホールノズルからなり、燃料噴射弁６のノズル口からは
水平面に対しやや下向きに等角度間隔でもって燃料Ｆが
噴射される。図３に示されるように６個の燃料噴霧Ｆの
うちの２個の燃料噴霧Ｆは各排気弁９の弁体の下側面に
沿って飛散する。図２および図３は圧縮行程末期に燃料
噴射が行われたときを示している。このときには燃料噴
霧Ｆはキャビティ５ａの内周面に向けて進み、次いで着
火燃焼せしめられる。

【００１６】図４は排気行程中において排気弁９のリフ
ト量が最大のときに燃料噴射弁６から追加の燃料が噴射
された場合を示している。即ち、図５に示されるように
圧縮上死点付近において主噴射Ｑｍが行われ、次いで排
気行程の中ほどで追加の燃料Ｑａが噴射された場合を示
している。この場合、排気弁９の弁体方向に進む燃料噴
霧Ｆは排気弁９のかさ部背面と排気ポート１０間に向か
う。即ち、云い換えると燃料噴射弁６の６個のノズル口
のうちの２個のノズル口は、排気弁９が開弁していると
き追加の燃料Ｑａの噴射が行われると燃料噴霧Ｆが排気
弁９のかさ部背面と排気ポート１０間に向かうように形
成されている。なお、図４に示す実施例ではこのとき燃
料噴霧Ｆが排気弁９のかさ部背面に衝突し、排気弁９の
かさ部背面に衝突した燃料噴霧Ｆは排気弁９のかさ部背
面上において反射し、排気ポート１０内に向かう。

【００１７】なお通常は追加の燃料Ｑａは噴射されず、
主噴射Ｑｍのみが行われる。図６は機関低負荷運転時に
おいてスロットル弁１６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６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、Ｃ
Ｏ、ＮＯ_x の排出量の変化を示す実験例を表している。
図６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（≒１
４．６）以下のときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上
となっている。

【００１８】図６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
Ｏ_x の発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ及
びＣＯの発生量は増大し始める。

【００１９】図７（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７（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７（Ａ）と図７（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７（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図７
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。

【００２０】図６および図７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６
に示されるようにＮＯ_x の発生量がかなり低下する。Ｎ
Ｏ_x 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７からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図７（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。

【００２１】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６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８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８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６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。

【００２２】図６および図７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
下になると煤が生成されることが判明したのである。

【００２３】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や圧縮比等の種
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ＮＯ_x 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ＮＯ_x 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、ＮＯ_x の発生量が低下する。このときＮＯ_x 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。

【００２４】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、ＮＯ_x の発
生量を低減すると共に炭化水素を煤の前駆体又はその前
の状態で燃焼室５から排出させることは排気ガスの浄化
に極めて有効である。

【００２５】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。

【００２６】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は燃料
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。

【００２７】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。

【００２８】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
は強力となり、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。

【００２９】図９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９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°Ｃ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。

【００３０】図９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９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。

【００３１】また、図９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９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。このように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。

【００３２】図１０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
ス量中の空気の割合、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１０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
ており、Ｚ１は低負荷運転領域を示している。

【００３３】図１０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１０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１０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１０に示す実施
例では７０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１０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１０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ＮＯ_x 発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であ
り、従ってＮＯ_x の発生量は極めて少量となる。

【００３４】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１０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。

【００３５】一方、図１０の負荷領域Ｚ２では煤の発生
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸
入ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供
給するにはＥＧＲガスおよび吸入空気の双方、或いはＥ
ＧＲガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等
を過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入
ガス量Ｘは吸入しうる全吸入ガス量Ｙに一致する。従っ
てこの場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干
減少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリッ
チのもとで燃料を燃焼せしめることになる。

【００３６】前述したように図１０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図１０に示され
る低負荷運転領域Ｚ１において空気量を図１０に示され
る空気量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにして
も煤の発生を阻止しつつＮＯ _x の発生量を１０p.p.m 前
後又はそれ以下にすることができ、また図１０に示され
る低負荷領域Ｚ１において空気量を図１０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ＮＯ_x 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。

【００３７】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ＮＯ_x 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、ＮＯ_x
も極めて少量しか発生しない。

【００３８】このように、機関低負荷運転領域Ｚ１では
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、ＮＯ_x 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。

【００３９】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少な
い比較的機関負荷が低いときに限られる。従って本発明
による実施例では機関負荷が比較的低いときには燃焼時
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一燃焼、即ち低温燃
焼を行うようにし、機関負荷が比較的高いときには第二
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、ここで第一燃焼、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最大と
なる最悪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、第二燃
焼、即ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生
量が最大となる最悪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。

【００４０】図１１は第一燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第１の運転領域Ｉと、第二燃焼、即ち従来の燃焼方法
による燃焼が行われる第２の燃焼領域IIとを示してい
る。なお、図１１において縦軸Ｌはアクセルペダル４０
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１１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。

【００４１】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。

【００４２】図１２は空燃比センサ２１の出力を示して
いる。図１２に示されるように空燃比センサ２１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２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。次に図１３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。

【００４３】図１３は要求負荷Ｌに対するスロットル弁
１６の開度、ＥＧＲ制御弁２３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１３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１６の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全
閉近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ
制御弁２３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１
３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。

【００４４】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１６の
開度およびＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。な
お、このとき空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基
づいてＥＧＲ制御弁２３の開度を補正することによって
目標リーン空燃比に制御される。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。

【００４５】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁１６は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
２３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１
６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１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。

【００４６】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１６の開
度が半開状態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１３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９）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。

【００４７】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。この燃焼方法では煤およびＮＯ_x が
若干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って
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に変わると図１３に示されるように噴射量がステップ
状に低減せしめられる。

【００４８】第２の運転領域IIではスロットル弁１６は
一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁２３の
開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。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。

【００４９】図１４は第１の運転領域Ｉにおける空燃比
Ａ／Ｆを示している。図１４において、Ａ／Ｆ＝１５．
５、Ａ／Ｆ＝１６、Ａ／Ｆ＝１７、Ａ／Ｆ＝１８で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が１５．５、１６、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１４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が低くなるほど空燃比Ａ／Ｆが
リーンとされる。

【００５０】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１４に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれ
て空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。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実施例では要求負荷Ｌが低くな
るにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。

【００５１】なお、空燃比を図１４に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴが図１
５（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ＲＯＭ３２内に記憶さ
れており、空燃比を図１４に示す目標空燃比とするのに
必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図１５（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ＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。

【００５２】図１６は第二燃焼、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を示してい
る。なお、図１６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。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが図１７（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ＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比をこの目標空
燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
が図１７（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ＲＯＭ３２内に
記憶されている。

【００５３】こうして、本実施例のディーゼルエンジン
では、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機関回転
数Ｎとに基づき、第一燃焼、すなわち、低温燃焼と、第
二燃焼、すなわち、普通の燃焼とが切り換えられ、各燃
焼において、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機
関回転数Ｎとに基づき、図１５又は図１７に示すマップ
によってスロットル弁１６及びＥＧＲ弁の開度制御が実
施される。

【００５４】図１を参照すると、排気マニホルド１７の
下流側に接続された排気管１８には、切換弁１９が配置
されている。切換弁１９には、Ｃ形状の排気通路１８ａ
が接続され、この排気通路１８ａに、触媒コンバータ２
０が配置されている。触媒コンバータ２０については詳
しくは後述する。切換弁１９は、排気管１８を遮断する
ための弁体１９ａを具備している。実線で示す弁体１９
ａの一方の遮断位置において、排気ガスは、白抜き矢印
で示すように、排気管１８の切換弁１９上流側から排気
通路１８ａを図１において反時計方向に流れて、排気管
１８の切換弁１９の下流側へ流入する。

【００５５】また、一点鎖線で示す弁体１９ａの他方の
遮断位置において、排気ガスは、斜線矢印で示すよう
に、排気管１８の切換弁１９上流側から排気通路１８ａ
を図１において時計方向に流れて、排気管１８の切換弁
１９の下流側へ流入する。こうして、切換弁１９を切り
換えることによって、触媒コンバータ２０へ流入する排
気ガスの方向を逆転させることができ、すなわち、触媒
コンバータ２０の排気上流側と排気下流側とを逆転する
ことが可能となる。

【００５６】触媒コンバータ２０の担体は、図１８の部
分拡大軸線方向断面図に示すように、多孔性材料で形成
された多数の軸線方向に延在する隔壁２０ａと、これら
隔壁によって細分された多数の軸線方向空間２０ｂと、
隣接する二つの軸線方向空間の一方を排気上流側で閉鎖
し、他方を排気下流側で閉鎖する閉鎖部材２０ｃとを具
備するウォールフロー型である。担体の各隔壁２０ａに
は全体的に触媒が担持されている。このようなウォール
フロー型の担体においては、排気ガスは必ず隔壁２０ａ
を通過するために、隔壁２０ａに担持させた触媒と確実
に接触するために、浄化率を向上させることができる。

【００５７】隔壁２０ａに担持させた触媒は、本実施例
では、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くとも一つ
と、白金Ｐｔのような貴金属とである。この触媒は、Ｎ
Ｏ_x 吸収材と称され、機関吸気通路、燃焼室５およびＮ
Ｏ_x 吸収剤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ＮＯ_x 吸収剤への流入排気ガスの
空燃比と称すると、このＮＯ_x 吸収剤は流入排気ガスの
空燃比がリーンのときにはＮＯ_x 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Ｎ
Ｏ_x を放出するＮＯ_x の吸放出作用を行う。

【００５８】このＮＯ_x 吸収剤を機関排気通路内に配置
すれば、ＮＯ_x 吸収剤は実際にＮＯ _x 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１９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Ｐ
ｔ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。

【００５９】図１に示されるディーゼルエンジンでは、
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１９（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ
₂ がＯ₂ ^- 又はＯ^2-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Ｏ^2-と反応し、ＮＯ₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２
ＮＯ₂ ）。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Ｂａ
Ｏと結合しながら図１８（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ＮＯ_x がＮＯ_x 吸収剤内に吸収される。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ＮＯ_x 吸収能力が飽和しない限りＮＯ₂
が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ₃ ^- が生成され
る。

【００６０】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ＮＯ_x 吸収剤
から放出されたＮＯ_x は図１８（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及び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吸収剤からＮＯ
_x が放出され、しかもこの放出されたＮＯ_x が還元され
るために大気中にＮＯ_x が排出されることはない。

【００６１】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ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x 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ＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x が徐々にしか放出
されないためにＮＯ_x 吸収剤に吸収されている全ＮＯ_x
を放出させるには若干長い時間を要する。

【００６２】上述したようにＮＯ_x 吸収剤は白金Ｐｔの
ような貴金属を含んでおり、従ってＮＯ_x 吸収剤は酸化
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ＮＯ_x 吸収剤は酸
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ＮＯ_x 吸収剤により良好に酸化せ
しめられることになる。

【００６３】ところでＮＯ_x 吸収剤のＮＯ_x 吸収能力に
は限度があり、ＮＯ_x 吸収剤のＮＯ _x 吸収能力が飽和す
る前にＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出させる必要があ
る。そのためにはＮＯ_x 吸収剤に吸収されているＮＯ_x
量を推定する必要がある。そこで本実施例では第一燃焼
が行われているときの単位時間当りのＮＯ_x 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２０
（Ａ）に示すようなマップの形で予め求めておき、第二
燃焼が行われているときの単位時間当りのＮＯ_x 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２０
（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ＮＯ_x 吸収量Ａ，Ｂを積算することに
よってＮＯ_x 吸収剤に吸収されているＮＯ_x 量ΣＮＯＸ
を推定するようにしている。

【００６４】本実施例４はこのＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸが
予め定められた許容最大値ＭＡＸを越えたときにＮＯ_x
吸収剤からＮＯ_x 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ＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸが
許容最大値ＭＡＸを越えたときには燃焼室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ＮＯ_x吸
収剤１９からＮＯ_x が放出される。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。

【００６５】一方、第二燃焼が行われているときにＮＯ
_x 吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸを越えたときには
図４および図５に示されるように排気弁９が開弁してい
るときに追加の燃料Ｑａが噴射される。この追加の燃料
Ｑａの量はＮＯ_x 吸収剤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、従って追加の燃料
Ｑａが噴射されるとＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x が放出され
ることになる。

【００６６】前述したように、第一燃焼が行われている
ときには、煤はほとんど発生しないが、第二燃焼が行わ
れているときには、依然として比較的多量の煤が発生す
ることとなる。この煤は、可溶有機成分（ＳＯＦ）と共
に、パティキュレートＰとして燃焼室５から排出され、
ＳＯＦの有する付着性によって、図１８（Ａ）に示すよ
うに、触媒コンバータ２０のウォールフロー型の担体に
おける隔壁２０ａの排気上流面に付着する。

【００６７】パティキュレートの主成分は、煤、すなわ
ち、カーボンであるために、触媒コンバータ２０の有す
る酸化機能によって排気ガス中のＨＣ及ＣＯが活発に酸
化されれば、発生する多量の反応熱により、パティキュ
レートを完全に焼失させることができる。

【００６８】しかしながら、触媒コンバータの担体にお
ける隔壁２０ａの排気上流側では、ＳＯＦによるパティ
キュレートの付着によって、十分な酸化機能を発揮でき
ない状態となっており、すなわち、部分的にＳＯＦ被毒
されており、第一燃焼が行われているときに比較的多量
のＨＣ及びＣＯが燃焼室５から排出されても、活発な酸
化反応を引き起こすことができない。こうして、第二燃
焼が行われる毎に、焼失しきれなかったパティキュレー
トが、徐々にではあるが、触媒コンバータ２０に堆積
し、遂には、排気抵抗をかなり増大させ、機関出力低下
等の問題が発生する。

【００６９】本実施例では、この問題を解決するため
に、第一燃焼が実施されているときに、切換弁１９を切
り換えて、触媒コンバータ２０の排気上流側と排気下流
側とを逆転するようになっている。すなわち、触媒コン
バータの一方側から排気ガスを流入させて触媒コンバー
タに捕集されたパティキュレートを焼失させるために、
還元成分を含む排気ガスを触媒コンバータの反対側から
流入させるようになっている。それにより、図１８
（Ｂ）に示すように、排気ガスは、触媒コンバータ２０
の担体における隔壁２０ａを通過する際に、パティキュ
レートＰが付着していない側から隔壁２０ａへ流入す
る。隔壁２０ａのこちら側では、ＳＯＦ被毒は起きてい
ないために、第一燃焼時に発生する比較的多量のＨＣ及
びＣＯを活発に酸化させ、多量の反応熱を発生させる。
隔壁２０ａの厚さは比較的薄いものであり、この多量の
反応熱は、良好に熱伝達して隔壁の反対側に付着するパ
ティキュレートＰを十分に焼失させる。こうして、第一
燃焼時において、隔壁２０ａに付着するパティキュレー
トＰは完全に焼失させられ、排気抵抗を増大させる問題
が発生することはない。

【００７０】ところで、パティキュレート内には、気筒
内へ侵入したエンジンオイルの燃焼生成物であるカルシ
ウム及びリン等の酸化物及び硫化物等も含まれている。
これらは、非常に燃焼させ難いものであるために、パテ
ィキュレートを焼失させても、アッシュとして隔壁２０
ａ上に残留する。これを放置すると、パティキュレート
以上の強固な固まりとなって触媒コンバータ２０の排気
抵抗を増大させる。本実施例においては、パティキュレ
ートの焼失により生成されたアッシュは、隔壁２０ａを
逆に通過する排気ガスによって触媒コンバータ２０から
排出されるために、隔壁２０ａ上で強固な固まりとなる
ことはない。

【００７１】本実施例において、切換弁１９の弁体１９
ａは、低温燃焼時には図１に一点鎖線で示す遮断位置と
され、普通燃焼時には図１に実線で示す遮断位置とさ
れ、又は、その逆とされるようになっているが、低温燃
焼から普通燃焼へ切り換わるときには切換弁１９を切り
換えることなく、普通燃焼から低温燃焼へ切り換わると
きだけに切換弁１９の弁体１９ａを切り換えるようにし
ても良い。

【００７２】本実施例は、内燃機関として、低温燃焼と
通常燃焼とが切り換えられるディーゼルエンジンを使用
したが、これは、本発明を限定するものではない。例え
ば、低温燃焼を実施しないディーゼルエンジンの場合に
は、触媒コンバータとして、ＮＯ_x 吸収材が使用され、
前述同様に、ＮＯ_x 吸収材へのＮＯ_x 吸収量が許容最大
値となったときに、ＮＯ_x を放出させて還元浄化するた
めに、すなわち、ＮＯ _x 吸収材を再生するために、排気
ガスの空燃比をリッチにする制御が実施される。このと
きに、切換弁１９を切り換えて触媒コンバータの排気上
流側と排気下流側とを逆転させれば、還元物質を含む排
気ガスが、パティキュレートが付着していない側から隔
壁に流入するために、活発な酸化反応がもたらされ、前
述同様な効果を得ることができる。

【００７３】このような排気ガスのリッチ化制御は、例
えば、燃焼空燃比をリッチにしたり、排気行程で気筒内
へ燃料を噴射したり、又は、機関排気系の触媒コンバー
タの上流側へ還元剤又は燃料を供給したりして行われ
る。もちろん、このリッチ化制御を、パティキュレート
を焼失させるために、ＮＯ_x 吸収材の再生にかかわらず
に実施して、触媒コンバータの排気上流側と排気下流側
とを逆転させるようにしても良い。

【００７４】また、ガソリンエンジンの場合には、触媒
コンバータとして、一般的に、三元触媒コンバータが使
用される。この場合には、排気ガス中には常にＨＣ及び
ＣＯが含まれており、それにより、時折、切換弁１９を
切り換えて触媒コンバータの排気上流側と排気下流側と
を逆転させれば、ＨＣ及びＣＯを含む排気ガスが、パテ
ィキュレートが付着していない側から隔壁に流入するた
めに、活発な酸化反応がもたらされ、前述同様な効果を
得ることができる。

【００７５】これまで、ウォールフロー型の触媒コンバ
ータにパティキュレートが付着する場合を説明したが、
排気ガス中のパティキュレートを捕集することを主目的
とする衝突捕集型パティキュレートフィルタは、細孔を
有する捕集壁に排気ガスを通過させて、パティキュレー
トを捕集するものであり、この捕集壁に酸化触媒等を担
持させて酸化機能を持たせれば、本発明の考え方を適用
可能である。従って、このようなパティキュレートフィ
ルタも本明細書中で使用した触媒コンバータに含められ
ることは明らかである。また、ウォールフロー型とは、
排気ガスが隔壁に設けられた細孔を通過することを意味
している。本実施形態では、この隔壁は排気系軸線に対
して平行に配置されているが、これは本発明を限定する
ものではなく、例えば、細孔を有する隔壁を排気系軸線
に対して垂直又は斜めに配置されていても良い。

【００７６】

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の排
気ガス浄化方法によれば、少なくとも酸化機能を有する
ウォールフロー型の触媒コンバータを備え、触媒コンバ
ータの一方の側から排気ガスを流入させて触媒コンバー
タに捕集されたパティキュレートを焼失させるために、
触媒コンバータの反対側から還元物質を含む排気ガスを
流入させるようになっている。触媒コンバータの反対側
では、パティキュレートの付着に伴うＳＯＦ被毒が起き
ていないために、触媒コンバータの酸化機能によって排
気ガス中の還元物質を活発に燃焼させ、多量の燃焼熱を
発生させることができる。それにより、この燃焼熱によ
って触媒コンバータの一方の側に捕集されたパティキュ
レートを昇温させて確実に焼失させることができる。そ
れにより、パティキュレートの堆積に伴う触媒コンバー
タの排気抵抗の増大によって、機関出力低下等の問題が
発生することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排ガス浄化方法に使用する排気浄
化装置を備えるディーゼルエンジンの概略縦断面図であ
る。

【図２】図１の燃焼室の拡大縦断面図である。

【図３】図１のシリンダヘッドの底面図である。

【図４】燃焼室の側面断面図である。

【図５】吸排気弁のリフトと燃料噴射を示す図である。

【図６】スモークおよびＮＯ_x の発生量等を示す図であ
る。

【図７】燃焼圧を示す図である。

【図８】燃料分子を示す図である。

【図９】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図
である。

【図１０】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図で
ある。

【図１１】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１２】空燃比センサの出力を示す図である。

【図１３】スロットル弁の開度等を示す図である。

【図１４】第１の運転領域Ｉにおける空燃比を示す図で
ある。

【図１５】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。

【図１６】第２の燃焼における空燃比を示す図である。

【図１７】スロットル弁等の目標開度を示す図である。

【図１８】触媒コンバータの部分拡大軸線方向断面図で
あり、（Ａ）は切換弁の一方の遮断位置における排気ガ
スの流れを示し、（Ｂ）は切換弁の他方の遮断位置にお
ける排気ガスの流れを示している。

【図１９】ＮＯ_x の吸放出作用を説明するための図であ
る。

【図２０】単位時間当りのＮＯ_x 吸収量のマップを示す
図である。

【符号の説明】

６…燃料噴射弁 １６…スロットル弁 １９…切換弁 ２０…触媒コンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ 3/24 ＺＡＢＳ ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｂ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも酸化機能を有するウォールフ
   ロー型の触媒コンバータを備え、前記触媒コンバータの
   一方の側から排気ガスを流入させて前記触媒コンバータ
   に捕集されたパティキュレートを焼失させるために、前
   記触媒コンバータの反対側から還元物質を含む排気ガス
   を流入させることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化
   方法。
2. 【請求項２】 前記触媒コンバータの反対側から流入さ
   せた前記還元物質を前記触媒コンバータの前記酸化機能
   によって燃焼させ、この燃焼熱を前記パティキュレート
   の焼失に利用することを特徴とする請求項１に記載の内
   燃機関の排気ガス浄化方法。
3. 【請求項３】 前記内燃機関は、気筒内へ不活性ガスを
   供給するための不活性ガス供給手段と、煤の発生量を最
   大とする最悪不活性ガス量より多量の前記不活性ガスを
   気筒内へ供給して燃焼を実施する第一燃焼と、前記最悪
   不活性ガス量より少量の前記不活性ガスを気筒内へ供給
   して燃焼を実施する第二燃焼とを選択的に切り換える切
   換手段を具備し、前記第一燃焼によって前記触媒コンバ
   ータの反対側から流入させるための前記還元物質を含む
   排気ガスを発生させることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。