JP2003343235A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JP2003343235A JP2003343235A JP2002149197A JP2002149197A JP2003343235A JP 2003343235 A JP2003343235 A JP 2003343235A JP 2002149197 A JP2002149197 A JP 2002149197A JP 2002149197 A JP2002149197 A JP 2002149197A JP 2003343235 A JP2003343235 A JP 2003343235A
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- JP
- Japan
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- exhaust gas
- chamber
- particulate filter
- exhaust
- catalyst
- Prior art date
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- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気ガスが排気通路内に形成された拡大容積
室をバイパスしたときに生ずる騒音を抑制する。 【解決手段】 環状排気管内に形成されたフィルタ収容
室内に、NOX触媒を担持したパティキュレートフィル
タを収容する。切替弁が順流位置又は逆流位置に保持さ
れると、内燃機関から排出されたほぼ全ての排気ガスが
フィルタ収容室内に流入し、弱順流位置に保持されると
排気ガスの大部分がフィルタ収容室を迂回する。環状排
気管下流の排気通路内に接続されたマフラの消音制御弁
が共鳴位置に保持されるとマフラの排気ガス室が共鳴室
として作用し、拡張位置に保持されると排気ガス室が拡
張室として作用する。切替弁が順流位置又は逆流位置に
保持されているときには消音制御弁を共鳴位置に保持
し、切替弁が弱順流位置に保持されているときには消音
制御弁を拡張位置に保持する。
室をバイパスしたときに生ずる騒音を抑制する。 【解決手段】 環状排気管内に形成されたフィルタ収容
室内に、NOX触媒を担持したパティキュレートフィル
タを収容する。切替弁が順流位置又は逆流位置に保持さ
れると、内燃機関から排出されたほぼ全ての排気ガスが
フィルタ収容室内に流入し、弱順流位置に保持されると
排気ガスの大部分がフィルタ収容室を迂回する。環状排
気管下流の排気通路内に接続されたマフラの消音制御弁
が共鳴位置に保持されるとマフラの排気ガス室が共鳴室
として作用し、拡張位置に保持されると排気ガス室が拡
張室として作用する。切替弁が順流位置又は逆流位置に
保持されているときには消音制御弁を共鳴位置に保持
し、切替弁が弱順流位置に保持されているときには消音
制御弁を拡張位置に保持する。
Description
【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。
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、リーン空燃比のもとで継続し
て燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に拡大容積室を
形成すると共に、流入する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拡大容積室内に収
容し、拡大容積室を迂回して拡大容積室上流の排気通路
と拡大容積室下流の排気通路とを互いに接続するバイパ
ス通路を設け、バイパス通路を遮断してほぼ全ての排気
ガスを拡大容積室内に導く捕集位置と、ほぼ全ての排気
ガスをバイパス通路内に導く全バイパス位置との間を切
り替え可能な切替弁を具備した内燃機関の排気浄化装置
が知られている。この排気浄化装置では、機関への燃料
供給が一時的に停止される機関減速運転時に切替弁を全
バイパス位置に保持し、それによって比較的低温の排気
ガスによりパティキュレートフィルタの温度が低下する
のを阻止するようにしている。
て燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に拡大容積室を
形成すると共に、流入する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拡大容積室内に収
容し、拡大容積室を迂回して拡大容積室上流の排気通路
と拡大容積室下流の排気通路とを互いに接続するバイパ
ス通路を設け、バイパス通路を遮断してほぼ全ての排気
ガスを拡大容積室内に導く捕集位置と、ほぼ全ての排気
ガスをバイパス通路内に導く全バイパス位置との間を切
り替え可能な切替弁を具備した内燃機関の排気浄化装置
が知られている。この排気浄化装置では、機関への燃料
供給が一時的に停止される機関減速運転時に切替弁を全
バイパス位置に保持し、それによって比較的低温の排気
ガスによりパティキュレートフィルタの温度が低下する
のを阻止するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】切替弁が捕集位置に保
持され排気ガスがパティキュレートフィルタ内を流通し
ているときには、拡大容積室はマフラないし消音器の拡
張室として作用し、その結果騒音が低く維持されてい
る。ところが、上述したように切替弁が全バイパス位置
に切り替えられると拡大容積室がもはや拡張室として作
用し得なくなり、従って騒音が増大する恐れがある。
持され排気ガスがパティキュレートフィルタ内を流通し
ているときには、拡大容積室はマフラないし消音器の拡
張室として作用し、その結果騒音が低く維持されてい
る。ところが、上述したように切替弁が全バイパス位置
に切り替えられると拡大容積室がもはや拡張室として作
用し得なくなり、従って騒音が増大する恐れがある。
【0004】そこで本発明の目的は、排気ガスが排気通
路内に形成された拡大容積室をバイパスしたときに生ず
る騒音を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置
を提供することにある。
路内に形成された拡大容積室をバイパスしたときに生ず
る騒音を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に1番目の発明によれば、リーン空燃比のもとで継続し
て燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に拡大容積室を
形成すると共に、流入する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と、流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNO
Xを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに
排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOX
を還元して蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒
とのうち少なくとも一方を拡大容積室内に収容し、拡大
容積室を迂回して拡大容積室上流の排気通路と拡大容積
室下流の排気通路とを互いに接続するバイパス通路を設
け、バイパス通路を遮断してほぼ全ての排気ガスを拡大
容積室内に導く捕集位置と、排気ガスの少なくとも一部
をバイパス通路内に導くバイパス位置との間を切り替え
可能な切替弁を具備した内燃機関の排気浄化装置におい
て、拡大容積室下流の排気通路内に排気ガス室を備えた
マフラを接続し、該マフラは、マフラ内における排気ガ
スの流れを切り替えることにより排気ガス室が共鳴室と
して作用するか又は拡張室として作用するかを切り替え
可能になっており、排気ガス室が共鳴室として作用する
か又は拡張室として作用するかを切替弁の位置に応じて
切り替えるようにしている。
に1番目の発明によれば、リーン空燃比のもとで継続し
て燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に拡大容積室を
形成すると共に、流入する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と、流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNO
Xを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに
排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOX
を還元して蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒
とのうち少なくとも一方を拡大容積室内に収容し、拡大
容積室を迂回して拡大容積室上流の排気通路と拡大容積
室下流の排気通路とを互いに接続するバイパス通路を設
け、バイパス通路を遮断してほぼ全ての排気ガスを拡大
容積室内に導く捕集位置と、排気ガスの少なくとも一部
をバイパス通路内に導くバイパス位置との間を切り替え
可能な切替弁を具備した内燃機関の排気浄化装置におい
て、拡大容積室下流の排気通路内に排気ガス室を備えた
マフラを接続し、該マフラは、マフラ内における排気ガ
スの流れを切り替えることにより排気ガス室が共鳴室と
して作用するか又は拡張室として作用するかを切り替え
可能になっており、排気ガス室が共鳴室として作用する
か又は拡張室として作用するかを切替弁の位置に応じて
切り替えるようにしている。
【0006】また、2番目の発明によれば1番目の発明
において、切替弁が捕集位置に保持されているときには
マフラの排気ガス室が共鳴室として作用するようにし、
切替弁がバイパス位置に保持されているときにはマフラ
の排気ガス室が拡張室として作用するようにしている。
において、切替弁が捕集位置に保持されているときには
マフラの排気ガス室が共鳴室として作用するようにし、
切替弁がバイパス位置に保持されているときにはマフラ
の排気ガス室が拡張室として作用するようにしている。
【0007】また、3番目の発明によれば2番目の発明
において、切替弁がバイパス位置に保持されているとき
にバイパス通路内を流通する排気ガスの量を求める手段
を具備し、該排気ガスの量が予め定められたしきい値よ
りも少ないときにはマフラの排気ガス室が共鳴室として
作用するようにし、該排気ガスの量が該しきい値よりも
多いときにはマフラの排気ガス室が拡張室として作用す
るようにしている。
において、切替弁がバイパス位置に保持されているとき
にバイパス通路内を流通する排気ガスの量を求める手段
を具備し、該排気ガスの量が予め定められたしきい値よ
りも少ないときにはマフラの排気ガス室が共鳴室として
作用するようにし、該排気ガスの量が該しきい値よりも
多いときにはマフラの排気ガス室が拡張室として作用す
るようにしている。
【0008】また、4番目の発明によれば2番目の発明
において、マフラの排気ガス室内に別のパティキュレー
トフィルタを配置して排気ガス室を拡張室として作用さ
せるべきときに排気ガス室内を流通する排気ガスが該別
のパティキュレートフィルタを通過するようにしてい
る。
において、マフラの排気ガス室内に別のパティキュレー
トフィルタを配置して排気ガス室を拡張室として作用さ
せるべきときに排気ガス室内を流通する排気ガスが該別
のパティキュレートフィルタを通過するようにしてい
る。
【0009】また、5番目の発明によれば4番目の発明
において、前記別のパティキュレートフィルタ上に、別
のNOX触媒が担持されている。
において、前記別のパティキュレートフィルタ上に、別
のNOX触媒が担持されている。
【0010】また、6番目の発明によれば1番目の発明
において、バイパス通路の流出端が開口する部分よりも
下流の排気通路とマフラ間の排気通路内に、更に別のN
OX触媒を配置している。
において、バイパス通路の流出端が開口する部分よりも
下流の排気通路とマフラ間の排気通路内に、更に別のN
OX触媒を配置している。
【0011】また、前記課題を解決するために7番目の
発明によれば、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行
われる内燃機関の排気通路内に拡大容積室を形成すると
共に、流入する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と、流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときに流入する排気ガス中のNOXを蓄え、
流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中
に還元剤が含まれていると蓄えているNOXを還元して
蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒とのうち少
なくとも一方を拡大容積室内に収容し、拡大容積室を迂
回して拡大容積室上流の排気通路と拡大容積室下流の排
気通路とを互いに接続するバイパス通路を設け、バイパ
ス通路を遮断してほぼ全ての排気ガスを拡大容積室内に
導く捕集位置と、排気ガスの少なくとも一部をバイパス
通路内に導くバイパス位置との間を切り替え可能な切替
弁を具備した内燃機関の排気浄化装置において、切替弁
をバイパス位置に保持したときに生ずる騒音が許容値を
越えるか否かを判断し、該騒音が許容値を越えると判断
されたときには切替弁を捕集位置に保持するか、又はバ
イパス位置に保持しつつバイパス通路内を流通する排気
ガスの量が減少するように切替弁の位置を制御する。
発明によれば、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行
われる内燃機関の排気通路内に拡大容積室を形成すると
共に、流入する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と、流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときに流入する排気ガス中のNOXを蓄え、
流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中
に還元剤が含まれていると蓄えているNOXを還元して
蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒とのうち少
なくとも一方を拡大容積室内に収容し、拡大容積室を迂
回して拡大容積室上流の排気通路と拡大容積室下流の排
気通路とを互いに接続するバイパス通路を設け、バイパ
ス通路を遮断してほぼ全ての排気ガスを拡大容積室内に
導く捕集位置と、排気ガスの少なくとも一部をバイパス
通路内に導くバイパス位置との間を切り替え可能な切替
弁を具備した内燃機関の排気浄化装置において、切替弁
をバイパス位置に保持したときに生ずる騒音が許容値を
越えるか否かを判断し、該騒音が許容値を越えると判断
されたときには切替弁を捕集位置に保持するか、又はバ
イパス位置に保持しつつバイパス通路内を流通する排気
ガスの量が減少するように切替弁の位置を制御する。
【0012】また、8番目の発明によれば1番目又は7
番目の発明において、前記拡大容積室内に前記パティキ
ュレートフィルタ及び前記NOX触媒が共に収容されて
おり、該パティキュレートフィルタ上に該NOX触媒が
担持されている。
番目の発明において、前記拡大容積室内に前記パティキ
ュレートフィルタ及び前記NOX触媒が共に収容されて
おり、該パティキュレートフィルタ上に該NOX触媒が
担持されている。
【0013】また、9番目の発明によれば1番目又は7
番目の発明において、捕集位置に保持されている切替弁
の位置が、拡大容積室内に収容されているパティキュレ
ートフィルタ又はNOX触媒の状態に応じて一時的にバ
イパス位置に切り替えられるようになっている。
番目の発明において、捕集位置に保持されている切替弁
の位置が、拡大容積室内に収容されているパティキュレ
ートフィルタ又はNOX触媒の状態に応じて一時的にバ
イパス位置に切り替えられるようになっている。
【0014】また、10番目の発明によれば1番目又は
7番目の発明において、バイパス通路の流出端が開口す
る部分よりも下流の排気通路とマフラ間の排気通路内に
更に別のパティキュレートフィルタが配置されており、
捕集位置に保持されている切替弁が該更に別のパティキ
ュレートフィルタの状態に応じて一時的にバイパス位置
に切り替えられるようになっている。
7番目の発明において、バイパス通路の流出端が開口す
る部分よりも下流の排気通路とマフラ間の排気通路内に
更に別のパティキュレートフィルタが配置されており、
捕集位置に保持されている切替弁が該更に別のパティキ
ュレートフィルタの状態に応じて一時的にバイパス位置
に切り替えられるようになっている。
【0015】また、11番目の発明によれば1番目又は
7番目の発明において、バイパス通路の流入端が開口す
る部分よりも上流の排気通路内に、流入する排気ガスの
空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のイオウ分
を蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下すると蓄えて
いるイオウ分を放出するイオウ分蓄積剤が配置されてお
り、捕集位置に保持されている切替弁が該イオウ分蓄積
剤の状態に応じて一時的にバイパス位置に切り替えられ
るようになっている。
7番目の発明において、バイパス通路の流入端が開口す
る部分よりも上流の排気通路内に、流入する排気ガスの
空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のイオウ分
を蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下すると蓄えて
いるイオウ分を放出するイオウ分蓄積剤が配置されてお
り、捕集位置に保持されている切替弁が該イオウ分蓄積
剤の状態に応じて一時的にバイパス位置に切り替えられ
るようになっている。
【0016】また、12番目の発明によれば1番目又は
7番目の発明において、捕集位置に保持されている切替
弁が機関運転状態に応じて一時的にバイパス位置に切り
替えられるようになっている。
7番目の発明において、捕集位置に保持されている切替
弁が機関運転状態に応じて一時的にバイパス位置に切り
替えられるようになっている。
【0017】また、13番目の発明によれば1番目又は
7番目の発明において、パティキュレートフィルタ又は
NOX触媒を通過する排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ内又はNOX触媒内にその一端面のみを介し流入し
パティキュレートフィルタ又はNOX触媒からその他端
面のみを介し流出するように排気ガスが案内されてい
る。
7番目の発明において、パティキュレートフィルタ又は
NOX触媒を通過する排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ内又はNOX触媒内にその一端面のみを介し流入し
パティキュレートフィルタ又はNOX触媒からその他端
面のみを介し流出するように排気ガスが案内されてい
る。
【0018】また、14番目の発明によれば1番目又は
7番目の発明において、パティキュレートフィルタ又は
NOX触媒を通過する排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ内又はNOX触媒内にその一端面を介し流入しパテ
ィキュレートフィルタ又はNOX触媒からその他端面を
介し流出するように排気ガスを案内するか、又はパティ
キュレートフィルタ内又はNOX触媒内にその他端面を
介し流入しパティキュレートフィルタ又はNOX触媒か
らその一端面を介し流出するように排気ガスを案内する
かを切り替えるための切り替え手段を具備している。
7番目の発明において、パティキュレートフィルタ又は
NOX触媒を通過する排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ内又はNOX触媒内にその一端面を介し流入しパテ
ィキュレートフィルタ又はNOX触媒からその他端面を
介し流出するように排気ガスを案内するか、又はパティ
キュレートフィルタ内又はNOX触媒内にその他端面を
介し流入しパティキュレートフィルタ又はNOX触媒か
らその一端面を介し流出するように排気ガスを案内する
かを切り替えるための切り替え手段を具備している。
【0019】なお、本明細書では排気通路の或る位置よ
りも上流の排気通路、燃焼室、及び吸気通路内に供給さ
れた空気と炭化水素HC及び一酸化炭素COとの比をそ
の位置における排気ガスの空燃比と称している。
りも上流の排気通路、燃焼室、及び吸気通路内に供給さ
れた空気と炭化水素HC及び一酸化炭素COとの比をそ
の位置における排気ガスの空燃比と称している。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は本発明を圧縮着火式内燃機
関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点
火式内燃機関にも適用することもできる。
関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点
火式内燃機関にも適用することもできる。
【0021】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に示される実施例では機関冷却水が冷却装置1
8内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却され
る。
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に示される実施例では機関冷却水が冷却装置1
8内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却され
る。
【0022】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
は排気管20aを介して触媒コンバータ22に接続され
る。
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
は排気管20aを介して触媒コンバータ22に接続され
る。
【0023】図1と共に図2を参照すると、触媒コンバ
ータ22はステップモータ60により駆動される切替弁
61を具備し、この切替弁61の流入ポート62に排気
管20aの出口が接続される。また、流入ポート62に
対向する切替弁61の流出ポート63には触媒コンバー
タ22の排気ガス排出管64が接続される。切替弁61
は更に、流入ポート62及び流出ポート63を結ぶ直線
の両側において互いに対向する一対の流入流出ポート6
5,66を有しており、これら流入流出ポート65,6
6には触媒コンバータ22の環状排気管67の両端がそ
れぞれ接続される。なお、排気ガス排出管64の出口に
は排気管23を介してマフラ90が接続される。
ータ22はステップモータ60により駆動される切替弁
61を具備し、この切替弁61の流入ポート62に排気
管20aの出口が接続される。また、流入ポート62に
対向する切替弁61の流出ポート63には触媒コンバー
タ22の排気ガス排出管64が接続される。切替弁61
は更に、流入ポート62及び流出ポート63を結ぶ直線
の両側において互いに対向する一対の流入流出ポート6
5,66を有しており、これら流入流出ポート65,6
6には触媒コンバータ22の環状排気管67の両端がそ
れぞれ接続される。なお、排気ガス排出管64の出口に
は排気管23を介してマフラ90が接続される。
【0024】環状排気管67は排気ガス排出管64を貫
通して延びており、環状排気管67の排気ガス排出管6
4内に位置する部分には容量が比較的大きくなっている
フィルタ収容室68が形成される。このフィルタ収容室
68内には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69が収容される。なお、図2にお
いて69a及び69bはパティキュレートフィルタ69
の一端面及び他端面をそれぞれ示している。
通して延びており、環状排気管67の排気ガス排出管6
4内に位置する部分には容量が比較的大きくなっている
フィルタ収容室68が形成される。このフィルタ収容室
68内には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69が収容される。なお、図2にお
いて69a及び69bはパティキュレートフィルタ69
の一端面及び他端面をそれぞれ示している。
【0025】パティキュレートフィルタ69の一端面6
9aを含む触媒コンバータ22の部分縦断面図を示す図
2(A)、及び触媒コンバータ22の部分横断面図を示
す図2(B)に示されるようにパティキュレートフィル
タ69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ガス通路70,71を具備する。
これら排気ガス通路は一端が開放されかつ他端がシール
材72により閉塞されている排気ガス通路70と、他端
が開放されかつ一端がシール材73により閉塞されてい
る排気ガス通路71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シール材73
を示している。これら排気ガス通路70,71は例えば
コージェライトのような多孔質材から形成される薄肉の
隔壁74を介して交互に配置される。云い換えると排気
ガス通路70,71は各排気ガス通路70が4つの排気
ガス通路71によって包囲され、各排気ガス通路71が
4つの排気ガス通路70によって包囲されるように配置
される。
9aを含む触媒コンバータ22の部分縦断面図を示す図
2(A)、及び触媒コンバータ22の部分横断面図を示
す図2(B)に示されるようにパティキュレートフィル
タ69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ガス通路70,71を具備する。
これら排気ガス通路は一端が開放されかつ他端がシール
材72により閉塞されている排気ガス通路70と、他端
が開放されかつ一端がシール材73により閉塞されてい
る排気ガス通路71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シール材73
を示している。これら排気ガス通路70,71は例えば
コージェライトのような多孔質材から形成される薄肉の
隔壁74を介して交互に配置される。云い換えると排気
ガス通路70,71は各排気ガス通路70が4つの排気
ガス通路71によって包囲され、各排気ガス通路71が
4つの排気ガス通路70によって包囲されるように配置
される。
【0026】本発明による実施例ではパティキュレート
フィルタ69上に、後述するようにNOX触媒81が担
持されている。しかしながら、フィルタ収容室68内に
パティキュレートフィルタ69とNOX触媒81とのう
ちいずれか一方を収容した場合にも本発明を適用するこ
とができる。
フィルタ69上に、後述するようにNOX触媒81が担
持されている。しかしながら、フィルタ収容室68内に
パティキュレートフィルタ69とNOX触媒81とのう
ちいずれか一方を収容した場合にも本発明を適用するこ
とができる。
【0027】一方、切替弁61の流出ポート63と環状
排気管67が貫通している部分との間の排気ガス排出管
64内には触媒収容室75が形成されており、この触媒
収容室75内にはハニカム構造の基材に担持された追加
のNOX触媒76が収容される。
排気管67が貫通している部分との間の排気ガス排出管
64内には触媒収容室75が形成されており、この触媒
収容室75内にはハニカム構造の基材に担持された追加
のNOX触媒76が収容される。
【0028】また、切替弁61の流入流出ポート65と
パティキュレートフィルタ69間の環状排気管67には
パティキュレートフィルタ69に還元剤を供給するため
の電気制御式還元剤供給弁77が取り付けられる。還元
剤供給弁77には電気制御式の還元剤ポンプ78から還
元剤が供給される。本発明による実施例では還元剤とし
て内燃機関の燃料即ち軽油が用いられている。なお、本
発明による実施例では流入流出ポート66とパティキュ
レートフィルタ69間の環状排気管67に還元剤供給弁
が配置されていない。
パティキュレートフィルタ69間の環状排気管67には
パティキュレートフィルタ69に還元剤を供給するため
の電気制御式還元剤供給弁77が取り付けられる。還元
剤供給弁77には電気制御式の還元剤ポンプ78から還
元剤が供給される。本発明による実施例では還元剤とし
て内燃機関の燃料即ち軽油が用いられている。なお、本
発明による実施例では流入流出ポート66とパティキュ
レートフィルタ69間の環状排気管67に還元剤供給弁
が配置されていない。
【0029】図1及び図3を参照すると、マフラ90は
ケーシング91と、排気管23に接続されかつケーシン
グ91内を貫通して延びる排気管92とを具備し、排気
管92周りのケーシング91内部空間内には比較的大き
な容積を有する環状の排気ガス室93が形成されてい
る。排気管92の下流側には多数の小孔94が形成さ
れ、これら小孔94を介して排気管92内部空間と排気
ガス室93とが互いに連通している。また、排気管92
の上流側にはアクチュエータ94により駆動される消音
制御弁95によって開放又は閉塞される連通孔96が設
けられる。後述するように、連通孔96が開放されると
排気管92の内部空間が連通孔96を介して排気ガス室
93に連通される。一方、排気管92の下流側には多数
の小孔97が形成される。これら小孔97は排気管92
の内部空間を常時、排気ガス室93に連通している。更
に、連通孔96と小孔97間の排気ガス室93内には環
状をなす追加のパティキュレートフィルタ98が収容さ
れ、この追加のパティキュレートフィルタ98上にはN
OX触媒99が担持されている。
ケーシング91と、排気管23に接続されかつケーシン
グ91内を貫通して延びる排気管92とを具備し、排気
管92周りのケーシング91内部空間内には比較的大き
な容積を有する環状の排気ガス室93が形成されてい
る。排気管92の下流側には多数の小孔94が形成さ
れ、これら小孔94を介して排気管92内部空間と排気
ガス室93とが互いに連通している。また、排気管92
の上流側にはアクチュエータ94により駆動される消音
制御弁95によって開放又は閉塞される連通孔96が設
けられる。後述するように、連通孔96が開放されると
排気管92の内部空間が連通孔96を介して排気ガス室
93に連通される。一方、排気管92の下流側には多数
の小孔97が形成される。これら小孔97は排気管92
の内部空間を常時、排気ガス室93に連通している。更
に、連通孔96と小孔97間の排気ガス室93内には環
状をなす追加のパティキュレートフィルタ98が収容さ
れ、この追加のパティキュレートフィルタ98上にはN
OX触媒99が担持されている。
【0030】更に図1を参照すると、排気マニホルド1
9とサージタンク12とは排気ガス再循環(以下、EG
R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に示される実施例では機関冷却水が冷却装
置26内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷
却される。
9とサージタンク12とは排気ガス再循環(以下、EG
R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に示される実施例では機関冷却水が冷却装
置26内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷
却される。
【0031】一方、各燃料噴射弁6は燃料供給管6aを
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール27に連結
される。このコモンレール27内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ28から燃料が供給され、コモンレ
ール27内に供給された燃料は各燃料供給管6aを介し
て燃料噴射弁6に供給される。コモンレール27にはコ
モンレール27内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ29が取付けられ、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。
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール27に連結
される。このコモンレール27内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ28から燃料が供給され、コモンレ
ール27内に供給された燃料は各燃料供給管6aを介し
て燃料噴射弁6に供給される。コモンレール27にはコ
モンレール27内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ29が取付けられ、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。
【0032】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及び出力ポート46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
47を介して入力ポート45に入力される。パティキュ
レートフィルタ69の例えば中心部にはパティキュレー
トフィルタ69の温度を検出するための温度センサ48
が取り付けられ、温度センサ48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。
排気管20aには排気管20a内の圧力、即ち機関背圧
を検出するための圧力センサ49が取り付けられ、圧力
センサ49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、アクセルペダル
50にはアクセルペダル50の踏み込み量に比例した出
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。更に入力ポート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。
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及び出力ポート46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
47を介して入力ポート45に入力される。パティキュ
レートフィルタ69の例えば中心部にはパティキュレー
トフィルタ69の温度を検出するための温度センサ48
が取り付けられ、温度センサ48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。
排気管20aには排気管20a内の圧力、即ち機関背圧
を検出するための圧力センサ49が取り付けられ、圧力
センサ49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、アクセルペダル
50にはアクセルペダル50の踏み込み量に比例した出
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。更に入力ポート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。
【0033】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、スロットル弁駆動用ステッ
プモータ16、EGR制御弁25、燃料ポンプ28、切
替弁駆動用ステップモータ60、還元剤供給弁77、還
元剤剤ポンプ78、及び消音制御弁駆動用アクチュエー
タ94にそれぞれ接続される。
48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、切
替弁駆動用ステップモータ60、還元剤供給弁77、還
元剤剤ポンプ78、及び消音制御弁駆動用アクチュエー
タ94にそれぞれ接続される。
【0034】触媒コンバータ22の切替弁61は通常、
図3(B)において実線で示される位置と破線で示され
る位置とのうちいずれか一方に位置せしめられる。切替
弁61が図3(B)において実線で示される位置に位置
せしめられると、流入ポート62が切替弁61によって
流出ポート63及び流入流出ポート66との連通が遮断
されながら流入流出ポート65に連通され、流出ポート
63が切替弁61によって流入流出ポート66に連通さ
れる。その結果、図3(B)において実線の矢印で示さ
れるように排気管20a内に流入した全ての排気ガスが
流入ポート62及び流入流出ポート65を順次介して環
状排気管67内に流入し、次いでパティキュレートフィ
ルタ69を通過した後に流入流出ポート66及び流出ポ
ート63を順次介して排気ガス排出管64内に流出す
る。
図3(B)において実線で示される位置と破線で示され
る位置とのうちいずれか一方に位置せしめられる。切替
弁61が図3(B)において実線で示される位置に位置
せしめられると、流入ポート62が切替弁61によって
流出ポート63及び流入流出ポート66との連通が遮断
されながら流入流出ポート65に連通され、流出ポート
63が切替弁61によって流入流出ポート66に連通さ
れる。その結果、図3(B)において実線の矢印で示さ
れるように排気管20a内に流入した全ての排気ガスが
流入ポート62及び流入流出ポート65を順次介して環
状排気管67内に流入し、次いでパティキュレートフィ
ルタ69を通過した後に流入流出ポート66及び流出ポ
ート63を順次介して排気ガス排出管64内に流出す
る。
【0035】これに対し、切替弁61が図3(B)にお
いて破線で示される位置に位置せしめられると、流入ポ
ート62が切替弁61によって流出ポート63及び流入
流出ポート65との連通が遮断されながら流入流出ポー
ト66に連通され、流出ポート63が切替弁61によっ
て流入流出ポート65に連通される。その結果、図3
(B)において破線の矢印で示されるように全ての排気
ガスが流入ポート62及び流入流出ポート66を順次介
して環状排気管67内に流入し、次いでパティキュレー
トフィルタ69を通過した後に流入流出ポート65及び
流出ポート63を順次介して排気ガス排出管64内に流
出する。
いて破線で示される位置に位置せしめられると、流入ポ
ート62が切替弁61によって流出ポート63及び流入
流出ポート65との連通が遮断されながら流入流出ポー
ト66に連通され、流出ポート63が切替弁61によっ
て流入流出ポート65に連通される。その結果、図3
(B)において破線の矢印で示されるように全ての排気
ガスが流入ポート62及び流入流出ポート66を順次介
して環状排気管67内に流入し、次いでパティキュレー
トフィルタ69を通過した後に流入流出ポート65及び
流出ポート63を順次介して排気ガス排出管64内に流
出する。
【0036】このように切替弁61の位置を切り替える
ことによって環状排気管67内における排気ガスの流れ
が反転する。言い換えると、排気ガスがパティキュレー
トフィルタ69内にその一端面を介し流入しパティキュ
レートフィルタ69からその他端面を介し流出するよう
に排気ガスを案内するか、又はパティキュレートフィル
タ69内にその他端面を介し流入しパティキュレートフ
ィルタ69からその一端面を介し流出するように排気ガ
スを案内するかを切り替え可能になっている。以下で
は、図3(B)において実線で示される排気ガスの流れ
を順流と称し、破線で示される排気ガスの流れを逆流と
称することにする。また、図3(B)において実線で示
される切替弁61の位置を順流位置と称し、破線で示さ
れる切替弁61の位置を逆流位置と称する。
ことによって環状排気管67内における排気ガスの流れ
が反転する。言い換えると、排気ガスがパティキュレー
トフィルタ69内にその一端面を介し流入しパティキュ
レートフィルタ69からその他端面を介し流出するよう
に排気ガスを案内するか、又はパティキュレートフィル
タ69内にその他端面を介し流入しパティキュレートフ
ィルタ69からその一端面を介し流出するように排気ガ
スを案内するかを切り替え可能になっている。以下で
は、図3(B)において実線で示される排気ガスの流れ
を順流と称し、破線で示される排気ガスの流れを逆流と
称することにする。また、図3(B)において実線で示
される切替弁61の位置を順流位置と称し、破線で示さ
れる切替弁61の位置を逆流位置と称する。
【0037】流出ポート66を介し排気ガス排出管64
内に流出した排気ガスは図3(A)及び(B)に示され
るように、次いで追加のNOX触媒76を通過し、環状
排気管67の外周面に沿いつつ進行した後に排気管23
内に流出する。
内に流出した排気ガスは図3(A)及び(B)に示され
るように、次いで追加のNOX触媒76を通過し、環状
排気管67の外周面に沿いつつ進行した後に排気管23
内に流出する。
【0038】パティキュレートフィルタ69における排
気ガスの流れを説明すると、順流時には排気ガスは一端
面69aを介しパティキュレートフィルタ69内に流入
し、他端面69bを介しパティキュレートフィルタ69
から流出する。このとき、排気ガスは一端面69a内に
開口している排気ガス通路70内に流入し、次いで周囲
の隔壁74内を通って隣接する排気ガス通路71内に流
出する。一方、逆流時には排気ガスは他端面69bを介
しパティキュレートフィルタ69内に流入し、一端面6
9aを介しパティキュレートフィルタ69から流出す
る。このとき、排気ガスは他端面69b内に開口してい
る排気ガス通路71内に流入し、次いで周囲の隔壁74
内を通って隣接する排気ガス通路70内に流出する。
気ガスの流れを説明すると、順流時には排気ガスは一端
面69aを介しパティキュレートフィルタ69内に流入
し、他端面69bを介しパティキュレートフィルタ69
から流出する。このとき、排気ガスは一端面69a内に
開口している排気ガス通路70内に流入し、次いで周囲
の隔壁74内を通って隣接する排気ガス通路71内に流
出する。一方、逆流時には排気ガスは他端面69bを介
しパティキュレートフィルタ69内に流入し、一端面6
9aを介しパティキュレートフィルタ69から流出す
る。このとき、排気ガスは他端面69b内に開口してい
る排気ガス通路71内に流入し、次いで周囲の隔壁74
内を通って隣接する排気ガス通路70内に流出する。
【0039】パティキュレートフィルタ69の隔壁74
上即ち例えば隔壁74の両側面及び細孔内壁面上には、
図4に示されるようにNOX触媒81がそれぞれ担持さ
れている。このNOX触媒81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N
a、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Pt、パラジウムP
d、ロジウムRh、イリジウムIrのような貴金属とが
担持されている。
上即ち例えば隔壁74の両側面及び細孔内壁面上には、
図4に示されるようにNOX触媒81がそれぞれ担持さ
れている。このNOX触媒81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N
a、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Pt、パラジウムP
d、ロジウムRh、イリジウムIrのような貴金属とが
担持されている。
【0040】NOX触媒は流入する排気ガスの平均空燃
比がリーンのときにはNOXを蓄え、流入する排気ガス
の空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれ
ていると蓄えているNOXを還元して蓄えているNOX
の量を減少させる蓄積還元作用を行う。
比がリーンのときにはNOXを蓄え、流入する排気ガス
の空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれ
ていると蓄えているNOXを還元して蓄えているNOX
の量を減少させる蓄積還元作用を行う。
【0041】NOX触媒の蓄積還元作用の詳細なメカニ
ズムについては完全には明らかにされていない。しかし
ながら、現在考えられているメカニズムを、担体上に白
金Pt及びバリウムBaを担持させた場合を例にとって
簡単に説明すると次のようになる。
ズムについては完全には明らかにされていない。しかし
ながら、現在考えられているメカニズムを、担体上に白
金Pt及びバリウムBaを担持させた場合を例にとって
簡単に説明すると次のようになる。
【0042】即ち、NOX触媒に流入する排気ガスの空
燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する
排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素O2がO2
−又はO2−の形で白金Ptの表面に付着する。一方、
流入する排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 −
又はO2−と反応し、NO2となる(NO+O2→NO
2+O*、ここでO*は活性酸素)。次いで生成された
NO2の一部は白金Pt上でさらに酸化されつつNOX
触媒内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しなが
ら、硝酸イオンNO3 −の形でNOX触媒内に拡散す
る。このようにしてNOXがNOX触媒内に蓄えられ
る。
燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する
排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素O2がO2
−又はO2−の形で白金Ptの表面に付着する。一方、
流入する排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 −
又はO2−と反応し、NO2となる(NO+O2→NO
2+O*、ここでO*は活性酸素)。次いで生成された
NO2の一部は白金Pt上でさらに酸化されつつNOX
触媒内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しなが
ら、硝酸イオンNO3 −の形でNOX触媒内に拡散す
る。このようにしてNOXがNOX触媒内に蓄えられ
る。
【0043】これに対し、NOX触媒に流入する排気ガ
スの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス
中の酸素濃度が低下してNO2の生成量が低下し、反応
が逆方向(NO3 −→NO+2O*)に進み、斯くして
NOX触媒内の硝酸イオンNO3 −がNOの形でNOX
触媒から放出される。この放出されたNOXは排気ガス
中に還元剤即ちHC,COが含まれているとこれらH
C,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NOXが存在しなくなるとNOX触
媒から次から次へとNOXが放出されて還元され、NO
X触媒内に蓄えられているNOXの量が次第に減少す
る。
スの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス
中の酸素濃度が低下してNO2の生成量が低下し、反応
が逆方向(NO3 −→NO+2O*)に進み、斯くして
NOX触媒内の硝酸イオンNO3 −がNOの形でNOX
触媒から放出される。この放出されたNOXは排気ガス
中に還元剤即ちHC,COが含まれているとこれらH
C,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NOXが存在しなくなるとNOX触
媒から次から次へとNOXが放出されて還元され、NO
X触媒内に蓄えられているNOXの量が次第に減少す
る。
【0044】なお、硝酸塩を形成することなくNOXを
蓄え、NOXを放出することなくNOXを還元すること
も可能である。また、活性酸素O*に着目すれば、NO
X触媒はNOXの蓄積及び放出に伴って活性酸素O*を
生成する活性酸素生成触媒と見ることもできる。
蓄え、NOXを放出することなくNOXを還元すること
も可能である。また、活性酸素O*に着目すれば、NO
X触媒はNOXの蓄積及び放出に伴って活性酸素O*を
生成する活性酸素生成触媒と見ることもできる。
【0045】追加のパティキュレートフィルタ98もパ
ティキュレートフィルタ69と同様に構成され、追加の
パティキュレートフィルタ98の隔壁上に追加のNOX
触媒99が担持される。また、追加のNOX触媒76,
99もNOX触媒81と同様に構成される。
ティキュレートフィルタ69と同様に構成され、追加の
パティキュレートフィルタ98の隔壁上に追加のNOX
触媒99が担持される。また、追加のNOX触媒76,
99もNOX触媒81と同様に構成される。
【0046】上述したように切替弁61が順流位置に保
持されても逆流位置に保持されても排気ガスはパティキ
ュレートフィルタ69を通過する。また、図1に示され
る内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行
われており、従ってパティキュレートフィルタ69内に
流入する排気ガスの空燃比はリーンに維持されている。
その結果、排気ガス中のNOXはパティキュレートフィ
ルタ69上のNOX触媒81内に蓄えられる。
持されても逆流位置に保持されても排気ガスはパティキ
ュレートフィルタ69を通過する。また、図1に示され
る内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行
われており、従ってパティキュレートフィルタ69内に
流入する排気ガスの空燃比はリーンに維持されている。
その結果、排気ガス中のNOXはパティキュレートフィ
ルタ69上のNOX触媒81内に蓄えられる。
【0047】時間の経過と共にNOX触媒81内の蓄積
NOX量は次第に増大する。そこで本発明による実施例
では、例えばNOX触媒81内の蓄積NOX量が許容量
を越えたときにはNOX触媒81内に蓄えられているN
OXを還元しNOX触媒81内の蓄積NOX量を減少さ
せるために還元剤供給弁77からNOX触媒81に還元
剤を一時的に供給するようにしている。この場合、NO
X触媒81内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリ
ッチに切り替えられる。
NOX量は次第に増大する。そこで本発明による実施例
では、例えばNOX触媒81内の蓄積NOX量が許容量
を越えたときにはNOX触媒81内に蓄えられているN
OXを還元しNOX触媒81内の蓄積NOX量を減少さ
せるために還元剤供給弁77からNOX触媒81に還元
剤を一時的に供給するようにしている。この場合、NO
X触媒81内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリ
ッチに切り替えられる。
【0048】一方、排気ガス中に含まれる主に炭素の固
体からなる微粒子はパティキュレートフィルタ69上に
捕集される。即ち、概略的に説明すると、順流時には排
気ガス通路70側の隔壁74の側面上及び細孔内に微粒
子が捕集され、逆流時には排気ガス通路71側の隔壁7
4の側面上及び細孔内に微粒子が捕集される。図1に示
される内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続し
て行われており、また、NOX触媒81は酸化能を有し
ているので、パティキュレートフィルタ69の温度が微
粒子を酸化しうる温度、例えば250℃以上に維持され
ていれば、パティキュレートフィルタ69上で微粒子が
酸化せしめられ除去される。
体からなる微粒子はパティキュレートフィルタ69上に
捕集される。即ち、概略的に説明すると、順流時には排
気ガス通路70側の隔壁74の側面上及び細孔内に微粒
子が捕集され、逆流時には排気ガス通路71側の隔壁7
4の側面上及び細孔内に微粒子が捕集される。図1に示
される内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続し
て行われており、また、NOX触媒81は酸化能を有し
ているので、パティキュレートフィルタ69の温度が微
粒子を酸化しうる温度、例えば250℃以上に維持され
ていれば、パティキュレートフィルタ69上で微粒子が
酸化せしめられ除去される。
【0049】この場合、上述したNOX触媒81のNO
Xの蓄積還元メカニズムによれば、NOX触媒81内に
NOXが蓄えられるときにもNOXが放出されるときに
も活性酸素が生成される。この活性酸素は酸素O2より
も活性が高く、従ってパティキュレートフィルタ69上
に堆積している微粒子を速やかに酸化する。即ち、パテ
ィキュレートフィルタ69上にNOX触媒81を担持さ
せると、パティキュレートフィルタ69内に流入する排
気ガスの空燃比がリーンであろうとリッチであろうとパ
ティキュレートフィルタ69上に堆積している微粒子が
酸化される。このようにして微粒子が連続的に酸化され
る。
Xの蓄積還元メカニズムによれば、NOX触媒81内に
NOXが蓄えられるときにもNOXが放出されるときに
も活性酸素が生成される。この活性酸素は酸素O2より
も活性が高く、従ってパティキュレートフィルタ69上
に堆積している微粒子を速やかに酸化する。即ち、パテ
ィキュレートフィルタ69上にNOX触媒81を担持さ
せると、パティキュレートフィルタ69内に流入する排
気ガスの空燃比がリーンであろうとリッチであろうとパ
ティキュレートフィルタ69上に堆積している微粒子が
酸化される。このようにして微粒子が連続的に酸化され
る。
【0050】ところが、パティキュレートフィルタ69
の温度が微粒子を酸化しうる温度に維持されなくなるか
又は単位時間当たりにパティキュレートフィルタ69内
に流入する微粒子の量がかなり多くなると、パティキュ
レートフィルタ69上に堆積する微粒子の量が次第に増
大し、パティキュレートフィルタ69の圧損が増大す
る。
の温度が微粒子を酸化しうる温度に維持されなくなるか
又は単位時間当たりにパティキュレートフィルタ69内
に流入する微粒子の量がかなり多くなると、パティキュ
レートフィルタ69上に堆積する微粒子の量が次第に増
大し、パティキュレートフィルタ69の圧損が増大す
る。
【0051】そこで本発明による実施例では、例えばパ
ティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量が許容最
大量を越えたときには切替弁61を順流位置から逆流位
置に又はその逆に切り替えると共に、パティキュレート
フィルタ69に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維
持しつつパティキュレートフィルタ69の温度を600
℃以上まで上昇し次いで600℃以上に維持する昇温制
御が行われる。この昇温制御が行われるとパティキュレ
ートフィルタ69上に堆積した微粒子が着火燃焼せしめ
られ除去される。この場合、排気ガスの流れが反転され
ているので、微粒子が燃焼することにより形成される灰
がパティキュレートフィルタ69から容易に除去され
る。
ティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量が許容最
大量を越えたときには切替弁61を順流位置から逆流位
置に又はその逆に切り替えると共に、パティキュレート
フィルタ69に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維
持しつつパティキュレートフィルタ69の温度を600
℃以上まで上昇し次いで600℃以上に維持する昇温制
御が行われる。この昇温制御が行われるとパティキュレ
ートフィルタ69上に堆積した微粒子が着火燃焼せしめ
られ除去される。この場合、排気ガスの流れが反転され
ているので、微粒子が燃焼することにより形成される灰
がパティキュレートフィルタ69から容易に除去され
る。
【0052】図1に示される実施例では、切替弁61が
順流位置又は逆流位置に保持されているときに圧力セン
サ49により検出される機関背圧が許容値を越えたとき
にパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量が許
容最大量を越えたと判断される。また、パティキュレー
トフィルタ69の温度を上昇させるために還元剤供給弁
77から還元剤が供給され、この還元剤はパティキュレ
ートフィルタ69上で燃焼する。
順流位置又は逆流位置に保持されているときに圧力セン
サ49により検出される機関背圧が許容値を越えたとき
にパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量が許
容最大量を越えたと判断される。また、パティキュレー
トフィルタ69の温度を上昇させるために還元剤供給弁
77から還元剤が供給され、この還元剤はパティキュレ
ートフィルタ69上で燃焼する。
【0053】ここで、パティキュレートフィルタ69は
環状排気管67のほぼ中央部に配置されており、即ち切
替弁61の流入ポート62からパティキュレートフィル
タ69までの距離と、パティキュレートフィルタ69か
ら流出ポート63までの距離とが切替弁61が順流位置
にあるときと逆流位置にあるときとでほとんど変わらな
い。このことはパティキュレートフィルタ69の状態例
えば温度が切替弁61が順流位置にあるときと逆流位置
にあるときとでほとんど変わらないことを意味してお
り、従って切替弁61の位置に応じた特別な制御を必要
としない。
環状排気管67のほぼ中央部に配置されており、即ち切
替弁61の流入ポート62からパティキュレートフィル
タ69までの距離と、パティキュレートフィルタ69か
ら流出ポート63までの距離とが切替弁61が順流位置
にあるときと逆流位置にあるときとでほとんど変わらな
い。このことはパティキュレートフィルタ69の状態例
えば温度が切替弁61が順流位置にあるときと逆流位置
にあるときとでほとんど変わらないことを意味してお
り、従って切替弁61の位置に応じた特別な制御を必要
としない。
【0054】ところで、排気ガス中にはイオウ分がSO
Xの形で含まれており、NOX触媒81内にはNOXば
かりでなくSOXも蓄えられる。このSOXのNOX触
媒81内への蓄積メカニズムはNOXの蓄積メカニズム
と同じであると考えられる。即ち、担体上に白金Pt及
びバリウムBaを担持させた場合を例にとって簡単に説
明すると、NOX触媒81に流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときには上述したように酸素O2がO2 −又
はO2−の形で白金Ptの表面に付着しており、流入す
る排気ガス中のSO2は白金Ptの表面上でO2 −又は
O2−と反応し、SO3となる。次いで生成されたSO
3は白金Pt上でさらに酸化されつつNOX触媒81内
に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硫酸
イオンSO4 −の形でNOX触媒81内に拡散する。こ
の硫酸イオンSO4 −は次いでバリウムイオンBa+と
結合して硫酸塩BaSO4を生成する。
Xの形で含まれており、NOX触媒81内にはNOXば
かりでなくSOXも蓄えられる。このSOXのNOX触
媒81内への蓄積メカニズムはNOXの蓄積メカニズム
と同じであると考えられる。即ち、担体上に白金Pt及
びバリウムBaを担持させた場合を例にとって簡単に説
明すると、NOX触媒81に流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときには上述したように酸素O2がO2 −又
はO2−の形で白金Ptの表面に付着しており、流入す
る排気ガス中のSO2は白金Ptの表面上でO2 −又は
O2−と反応し、SO3となる。次いで生成されたSO
3は白金Pt上でさらに酸化されつつNOX触媒81内
に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硫酸
イオンSO4 −の形でNOX触媒81内に拡散する。こ
の硫酸イオンSO4 −は次いでバリウムイオンBa+と
結合して硫酸塩BaSO4を生成する。
【0055】この硫酸塩BaSO4は分解しにくく、N
OX触媒81内に流入する排気ガスの空燃比をただ単に
リッチにしてもNOX触媒81内の硫酸塩BaSO4の
量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてN
OX触媒81内の硫酸塩BaSO4の量が増大し、その
結果NOX触媒81が蓄えうるNOXの量が減少するこ
とになる。
OX触媒81内に流入する排気ガスの空燃比をただ単に
リッチにしてもNOX触媒81内の硫酸塩BaSO4の
量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてN
OX触媒81内の硫酸塩BaSO4の量が増大し、その
結果NOX触媒81が蓄えうるNOXの量が減少するこ
とになる。
【0056】しかしながら、NOX触媒81の温度を5
50℃以上に維持しつつNOX触媒81に流入する排気
ガスの空燃比をリッチ又は理論空燃比にすると、NOX
触媒81内の硫酸塩BaSO4が分解してSO3の形で
NOX触媒81から放出される。この放出されたSO3
は排気ガス中に還元剤即ちHC,COが含まれていると
これらHC,COと反応してSO2に還元せしめられ
る。このようにしてNO X触媒81内に蓄えられている
SOXの量が次第に減少し、このときNOX触媒81か
らSOXがSO3の形で流出することがない。
50℃以上に維持しつつNOX触媒81に流入する排気
ガスの空燃比をリッチ又は理論空燃比にすると、NOX
触媒81内の硫酸塩BaSO4が分解してSO3の形で
NOX触媒81から放出される。この放出されたSO3
は排気ガス中に還元剤即ちHC,COが含まれていると
これらHC,COと反応してSO2に還元せしめられ
る。このようにしてNO X触媒81内に蓄えられている
SOXの量が次第に減少し、このときNOX触媒81か
らSOXがSO3の形で流出することがない。
【0057】そこで図1に示される実施例では、例えば
NOX触媒81内の蓄積SOX量が許容量を越えたとき
にはNOX触媒81内に蓄えられているSOXを還元し
NO X触媒81内の蓄積SOX量を減少させるために還
元剤供給弁77からNOX触媒81に還元剤を一時的に
供給するようにしている。この場合、NOX触媒81内
に流入する排気ガスの空燃比が一時的に理論空燃比又は
リッチに切り替えられる。
NOX触媒81内の蓄積SOX量が許容量を越えたとき
にはNOX触媒81内に蓄えられているSOXを還元し
NO X触媒81内の蓄積SOX量を減少させるために還
元剤供給弁77からNOX触媒81に還元剤を一時的に
供給するようにしている。この場合、NOX触媒81内
に流入する排気ガスの空燃比が一時的に理論空燃比又は
リッチに切り替えられる。
【0058】この場合、図1に示される実施例では、N
OX触媒81内の蓄積SOX量を低減すべきときに切替
弁61が図5に示される弱順流位置に保持される。切替
弁61がこの弱順流位置に保持されると、図5に示され
るように排気ガスの大部分が流入ポート62から流出ポ
ート63を介し直接的に排気ガス排出管64内に流出し
即ちNOX触媒81を迂回し、残りのわずかな一定量の
排気ガスが流入流出ポート65を介し環状排気管67内
に流入し、次いでNOX触媒81内を順流方向に流通す
る。即ち、切替弁61を弱順流位置に保持すると、切替
弁61が順流位置又は逆流位置に保持された場合に比べ
てNOX触媒81内に流入する排気ガスの量が低減さ
れ、NOX触媒81における排気ガスの空間速度が低下
する。
OX触媒81内の蓄積SOX量を低減すべきときに切替
弁61が図5に示される弱順流位置に保持される。切替
弁61がこの弱順流位置に保持されると、図5に示され
るように排気ガスの大部分が流入ポート62から流出ポ
ート63を介し直接的に排気ガス排出管64内に流出し
即ちNOX触媒81を迂回し、残りのわずかな一定量の
排気ガスが流入流出ポート65を介し環状排気管67内
に流入し、次いでNOX触媒81内を順流方向に流通す
る。即ち、切替弁61を弱順流位置に保持すると、切替
弁61が順流位置又は逆流位置に保持された場合に比べ
てNOX触媒81内に流入する排気ガスの量が低減さ
れ、NOX触媒81における排気ガスの空間速度が低下
する。
【0059】従って、切替弁61を弱順流位置に保持す
ると、NOX触媒81内に流入する排気ガスの空燃比を
理論空燃比又はリッチに切り替えるのに必要な還元剤の
量を低減することができることになる。また、NOX触
媒81に供給された還元剤のNOX触媒81内における
滞留時間が長くなり、従って還元剤がSOX還元のため
に有効に利用されうる。ここで、切替弁61の流入ポー
ト62から流出ポート63までの排気ガス流路はパティ
キュレートフィルタ69を迂回するバイパス通路として
作用することになる。
ると、NOX触媒81内に流入する排気ガスの空燃比を
理論空燃比又はリッチに切り替えるのに必要な還元剤の
量を低減することができることになる。また、NOX触
媒81に供給された還元剤のNOX触媒81内における
滞留時間が長くなり、従って還元剤がSOX還元のため
に有効に利用されうる。ここで、切替弁61の流入ポー
ト62から流出ポート63までの排気ガス流路はパティ
キュレートフィルタ69を迂回するバイパス通路として
作用することになる。
【0060】一方、マフラ90の消音制御弁95は図6
に実線で示される共鳴位置と破線で示される拡張位置の
うちいずれか一方に保持される。消音制御弁95が共鳴
位置に保持されると連通孔96が閉塞され、その結果排
気ガス室93が共鳴室として作用するようになる。従っ
て、この場合には排気ガス室93の共鳴効果によって騒
音が抑制されることになる。なお、消音制御弁95が共
鳴位置にあるときの排気ガスの流れが図6において実線
の矢印で示されている。
に実線で示される共鳴位置と破線で示される拡張位置の
うちいずれか一方に保持される。消音制御弁95が共鳴
位置に保持されると連通孔96が閉塞され、その結果排
気ガス室93が共鳴室として作用するようになる。従っ
て、この場合には排気ガス室93の共鳴効果によって騒
音が抑制されることになる。なお、消音制御弁95が共
鳴位置にあるときの排気ガスの流れが図6において実線
の矢印で示されている。
【0061】これに対し、消音制御弁95が拡張位置に
保持されると連通孔96が開放され、連通孔96と小孔
97間の排気管92が消音制御弁92によって閉塞され
る。その結果、排気管92内に流入した排気ガスは図6
において破線の破線で示されるように、連通孔96を介
して排気ガス室93内に流入し、次いで追加のパティキ
ュレートフィルタ98を通過した後に、小孔97を介し
て排気管92内に戻る。排気ガス室93の容積は上述し
たように比較的大きくなっており、その結果排気ガス室
93が拡張室として作用するようになる。従って、この
場合には排気ガス室93の拡張作用によって騒音が抑制
されることになる。
保持されると連通孔96が開放され、連通孔96と小孔
97間の排気管92が消音制御弁92によって閉塞され
る。その結果、排気管92内に流入した排気ガスは図6
において破線の破線で示されるように、連通孔96を介
して排気ガス室93内に流入し、次いで追加のパティキ
ュレートフィルタ98を通過した後に、小孔97を介し
て排気管92内に戻る。排気ガス室93の容積は上述し
たように比較的大きくなっており、その結果排気ガス室
93が拡張室として作用するようになる。従って、この
場合には排気ガス室93の拡張作用によって騒音が抑制
されることになる。
【0062】切替弁61が順流位置又は逆流位置に保持
されているときには、排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ69内を通過し、即ちフィルタ収容室68内を通過
する。上述したようにこのフィルタ収容室68の容積は
比較的大きくなっており、その結果フィルタ収容室68
が拡張室として作用するようになる。言い換えると、切
替弁61が順流位置又は逆流位置に保持されているとき
にはフィルタ収容室68の拡張作用によって騒音が抑制
されている。
されているときには、排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ69内を通過し、即ちフィルタ収容室68内を通過
する。上述したようにこのフィルタ収容室68の容積は
比較的大きくなっており、その結果フィルタ収容室68
が拡張室として作用するようになる。言い換えると、切
替弁61が順流位置又は逆流位置に保持されているとき
にはフィルタ収容室68の拡張作用によって騒音が抑制
されている。
【0063】そこで図1に示される実施例では、切替弁
61が順流位置又は逆流位置に保持されているときに
は、消音制御弁95を共鳴位置に保持し、排気ガス室9
3を共鳴室として作用させるようにしている。その結
果、幅広い周波数域の騒音を抑制することができる。
61が順流位置又は逆流位置に保持されているときに
は、消音制御弁95を共鳴位置に保持し、排気ガス室9
3を共鳴室として作用させるようにしている。その結
果、幅広い周波数域の騒音を抑制することができる。
【0064】ところが、上述したように例えばNOX触
媒81内の蓄積SOX量を減少させるべきときには切替
弁61が弱順流位置に切り替えられ、このとき多量の排
気ガスがフィルタ収容室68を迂回する。このため、フ
ィルタ収容室68の騒音抑制作用が弱められることにな
る。
媒81内の蓄積SOX量を減少させるべきときには切替
弁61が弱順流位置に切り替えられ、このとき多量の排
気ガスがフィルタ収容室68を迂回する。このため、フ
ィルタ収容室68の騒音抑制作用が弱められることにな
る。
【0065】そこで図1に示される実施例では、切替弁
61が弱順流位置に切り替えられたときには、消音制御
弁95を拡張位置に切り替えるようにしている。その結
果、上述したように排気ガス室93が拡張室として作用
し、騒音を抑制し続けることが可能になる。また、この
ときパティキュレートフィルタ69及びNOX触媒81
を迂回した排気ガスは追加のパティキュレートフィルタ
98及び追加のNOX触媒99を通過し、従って切替弁
61が弱順流位置に保持されたときに大気中に排出され
る微粒子及びNOXの量を低減することができる。
61が弱順流位置に切り替えられたときには、消音制御
弁95を拡張位置に切り替えるようにしている。その結
果、上述したように排気ガス室93が拡張室として作用
し、騒音を抑制し続けることが可能になる。また、この
ときパティキュレートフィルタ69及びNOX触媒81
を迂回した排気ガスは追加のパティキュレートフィルタ
98及び追加のNOX触媒99を通過し、従って切替弁
61が弱順流位置に保持されたときに大気中に排出され
る微粒子及びNOXの量を低減することができる。
【0066】即ち、図7に示されるように、切替弁61
が例えばパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子
量に応じて順流位置と逆流位置の間で交互に切り替えら
れ、このとき消音制御弁95は共鳴位置に保持される。
次いで、切替弁61が弱順流位置に切り替えられると、
消音制御弁95が拡張位置に切り替えられる。切替弁6
1が例えば順流位置に戻されると消音制御弁95も共鳴
位置に戻される。
が例えばパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子
量に応じて順流位置と逆流位置の間で交互に切り替えら
れ、このとき消音制御弁95は共鳴位置に保持される。
次いで、切替弁61が弱順流位置に切り替えられると、
消音制御弁95が拡張位置に切り替えられる。切替弁6
1が例えば順流位置に戻されると消音制御弁95も共鳴
位置に戻される。
【0067】図8は図1に示される実施例において消音
制御弁制御を実行するためのルーチンを示している。こ
のルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによ
って実行される。図8を参照すると、まずステップ20
0では切替弁61が弱順流位置に保持されているか否か
が判別される。切替弁61が順流位置又は逆流位置に保
持されているときにはステップ201に進み、消音制御
弁95が共鳴位置に保持される。これに対し、切替弁6
1が弱順流位置に保持されているときにはステップ20
2に進み、消音制御弁95が拡張位置に保持される。
制御弁制御を実行するためのルーチンを示している。こ
のルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによ
って実行される。図8を参照すると、まずステップ20
0では切替弁61が弱順流位置に保持されているか否か
が判別される。切替弁61が順流位置又は逆流位置に保
持されているときにはステップ201に進み、消音制御
弁95が共鳴位置に保持される。これに対し、切替弁6
1が弱順流位置に保持されているときにはステップ20
2に進み、消音制御弁95が拡張位置に保持される。
【0068】なお、切替弁61が弱順流位置に保持され
たときには、排気ガス中のNOXは追加のNOX触媒7
6,99内に蓄えられ、微粒子は追加のパティキュレー
トフィルタ98上に堆積する。しかしながら、切替弁6
1が弱順流位置に保持される時間はさほど長くなく、従
って追加のNOX触媒76,99内の蓄積NOX量を減
少させ又は追加のパティキュレートフィルタ98上の堆
積微粒子量を減少させるための特別な制御は必ずしも必
要ない。
たときには、排気ガス中のNOXは追加のNOX触媒7
6,99内に蓄えられ、微粒子は追加のパティキュレー
トフィルタ98上に堆積する。しかしながら、切替弁6
1が弱順流位置に保持される時間はさほど長くなく、従
って追加のNOX触媒76,99内の蓄積NOX量を減
少させ又は追加のパティキュレートフィルタ98上の堆
積微粒子量を減少させるための特別な制御は必ずしも必
要ない。
【0069】また、図1に示される実施例における切替
弁61の弱順流位置はパティキュレートフィルタ69内
を流通する排気ガスの量をほぼ一定にする位置であり、
従って機関運転状態が変動し内燃機関から排出される排
気ガスの量が変動することを考えると、この場合の弱順
流位置は必ずしも一定の角度位置ではない。
弁61の弱順流位置はパティキュレートフィルタ69内
を流通する排気ガスの量をほぼ一定にする位置であり、
従って機関運転状態が変動し内燃機関から排出される排
気ガスの量が変動することを考えると、この場合の弱順
流位置は必ずしも一定の角度位置ではない。
【0070】図9は本発明による別の実施例を示してい
る。図9に示される実施例では、排気管20aの出口に
触媒コンバータ22のケーシング168が接続され、こ
のケーシング168内にNOX触媒81を担持したパテ
ィキュレートフィルタ69が収容されている。ケーシン
グ168の出口は排気管123を介しマフラ90に接続
されている。
る。図9に示される実施例では、排気管20aの出口に
触媒コンバータ22のケーシング168が接続され、こ
のケーシング168内にNOX触媒81を担持したパテ
ィキュレートフィルタ69が収容されている。ケーシン
グ168の出口は排気管123を介しマフラ90に接続
されている。
【0071】排気管20aからバイパス管185が分岐
されており、このバイパス管185の流出端は排気管1
23内に開口している。また、バイパス管185の流入
端が開口している排気管20aの部分には切替弁161
が配置されている。この切替弁161は図9に実線で示
されるように、バイパス管185を閉塞してほぼ全ての
排気ガスをケーシング168内に導く閉塞位置と、図9
に破線で示されるように排気ガスの大部分がバイパス管
185内に流入し、残りのわずかな量の排気ガスがケー
シング168内に流入する開放位置との間を切替可能に
なっている。従って、図9に示される実施例では、切替
弁161が閉塞位置にあるときにも開放位置にあるとき
にも、パティキュレートフィルタ69又はNOX触媒8
1を通過する排気ガスがパティキュレートフィルタ69
内又はNOX触媒81内にその一端面のみを介し流入し
パティキュレートフィルタ69又はNOX触媒81から
その他端面のみを介し流出するように排気ガスが案内さ
れているということになる。
されており、このバイパス管185の流出端は排気管1
23内に開口している。また、バイパス管185の流入
端が開口している排気管20aの部分には切替弁161
が配置されている。この切替弁161は図9に実線で示
されるように、バイパス管185を閉塞してほぼ全ての
排気ガスをケーシング168内に導く閉塞位置と、図9
に破線で示されるように排気ガスの大部分がバイパス管
185内に流入し、残りのわずかな量の排気ガスがケー
シング168内に流入する開放位置との間を切替可能に
なっている。従って、図9に示される実施例では、切替
弁161が閉塞位置にあるときにも開放位置にあるとき
にも、パティキュレートフィルタ69又はNOX触媒8
1を通過する排気ガスがパティキュレートフィルタ69
内又はNOX触媒81内にその一端面のみを介し流入し
パティキュレートフィルタ69又はNOX触媒81から
その他端面のみを介し流出するように排気ガスが案内さ
れているということになる。
【0072】ここで、図9に示される実施例では、開放
位置に保持されているときの切替弁61の角度位置ない
し開度は一定に保持される。
位置に保持されているときの切替弁61の角度位置ない
し開度は一定に保持される。
【0073】また、バイパス管185内にはバイパス管
185内を流通する排気ガスの量を検出するための流量
センサ186が取り付けられる。なお、切替弁161を
駆動するためのアクチュエータ及び流量センサ186は
図示しない電子制御ユニットに接続されている。更に、
切替弁161とケーシング168との間の排気管20a
内に還元剤供給弁77が配置されている。
185内を流通する排気ガスの量を検出するための流量
センサ186が取り付けられる。なお、切替弁161を
駆動するためのアクチュエータ及び流量センサ186は
図示しない電子制御ユニットに接続されている。更に、
切替弁161とケーシング168との間の排気管20a
内に還元剤供給弁77が配置されている。
【0074】通常、切替弁161は閉塞位置に保持さ
れ、マフラ90の消音制御弁95は共鳴位置に保持され
ている。例えばNOX触媒81内のSOXを還元し蓄積
SOX量を減少させるべきときには、切替弁161が一
時的に開放位置に切り替えられ、このとき消音制御弁9
5が一時的に拡張位置に切り替えられる。
れ、マフラ90の消音制御弁95は共鳴位置に保持され
ている。例えばNOX触媒81内のSOXを還元し蓄積
SOX量を減少させるべきときには、切替弁161が一
時的に開放位置に切り替えられ、このとき消音制御弁9
5が一時的に拡張位置に切り替えられる。
【0075】ここで、上述したように開放位置に保持さ
れているときの切替弁61の角度位置ないし開度は一定
に保持される。従って、機関運転状態が変動するとバイ
パス管185内を流通する排気ガスの量が変動すること
になり、即ち拡大容積室を形成するケーシング168を
迂回する排気ガスの量が変動することになる。
れているときの切替弁61の角度位置ないし開度は一定
に保持される。従って、機関運転状態が変動するとバイ
パス管185内を流通する排気ガスの量が変動すること
になり、即ち拡大容積室を形成するケーシング168を
迂回する排気ガスの量が変動することになる。
【0076】一方、バイパス管185内を流通する排気
ガスの量がさほど多くないときには、ケーシング168
の騒音抑制作用が必ずしも弱められておらず、マフラ9
0の排気ガス室93を拡張室として作用させる必要はな
い。むしろ、このような場合には排気ガス室93を共鳴
室として作用させた方が、騒音を抑制できる。
ガスの量がさほど多くないときには、ケーシング168
の騒音抑制作用が必ずしも弱められておらず、マフラ9
0の排気ガス室93を拡張室として作用させる必要はな
い。むしろ、このような場合には排気ガス室93を共鳴
室として作用させた方が、騒音を抑制できる。
【0077】そこで図9に示される実施例では、バイパ
ス管185内を流通する排気ガスの量を求め、この排気
ガスの量が予め定められたしきい値よりも多いときに
は、消音制御弁95を拡張位置に保持し、しきい値より
も少ないときには消音制御弁95を共鳴位置に保持する
ようにしている。このようにすると、切替弁161が開
放位置に切り替えられたときに騒音抑制作用が悪化する
のを更に阻止することができる。
ス管185内を流通する排気ガスの量を求め、この排気
ガスの量が予め定められたしきい値よりも多いときに
は、消音制御弁95を拡張位置に保持し、しきい値より
も少ないときには消音制御弁95を共鳴位置に保持する
ようにしている。このようにすると、切替弁161が開
放位置に切り替えられたときに騒音抑制作用が悪化する
のを更に阻止することができる。
【0078】図10は図9に示される実施例において消
音制御弁制御を実行するためのルーチンを示している。
このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みに
よって実行される。図10を参照すると、まずステップ
210では切替弁161が開放位置に保持されているか
否かが判別される。切替弁161が閉塞位置に保持され
ているときにはステップ211に進み、消音制御弁95
が共鳴位置に保持される。これに対し、切替弁161が
開放位置に保持されているときにはステップ212に進
み、バイパス管185内を流通する排気ガスの量QBが
予め定められたしきい値Q0よりも多いか否かが判別さ
れる。QB≦Q0のときには次いでステップ211に進
み、消音制御弁95が共鳴位置に保持される。これに対
し、QB>Q0のときには次いでステップ213に進
み、消音制御弁95が拡張位置に保持される。
音制御弁制御を実行するためのルーチンを示している。
このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みに
よって実行される。図10を参照すると、まずステップ
210では切替弁161が開放位置に保持されているか
否かが判別される。切替弁161が閉塞位置に保持され
ているときにはステップ211に進み、消音制御弁95
が共鳴位置に保持される。これに対し、切替弁161が
開放位置に保持されているときにはステップ212に進
み、バイパス管185内を流通する排気ガスの量QBが
予め定められたしきい値Q0よりも多いか否かが判別さ
れる。QB≦Q0のときには次いでステップ211に進
み、消音制御弁95が共鳴位置に保持される。これに対
し、QB>Q0のときには次いでステップ213に進
み、消音制御弁95が拡張位置に保持される。
【0079】図9に示される実施例では、バイパス管1
85内を流通する排気ガスの量を求めるためにバイパス
管185に流量センサ186を取り付けている。しかし
ながら、図11に示されるように、バイパス管185内
の圧力を検出するための圧力センサ187をバイパス管
185に取り付け、バイパス管185内の圧力に基づき
バイパス管185内を流通する排気ガスの量QBを推定
することもできる。なお、圧力センサ187は図示しな
い電子制御ユニットに接続されている。
85内を流通する排気ガスの量を求めるためにバイパス
管185に流量センサ186を取り付けている。しかし
ながら、図11に示されるように、バイパス管185内
の圧力を検出するための圧力センサ187をバイパス管
185に取り付け、バイパス管185内の圧力に基づき
バイパス管185内を流通する排気ガスの量QBを推定
することもできる。なお、圧力センサ187は図示しな
い電子制御ユニットに接続されている。
【0080】これまで述べてきた実施例では、マフラ9
0は単一の排気ガス室93を備えている。しかしなが
ら、マフラ90に共鳴室又は拡張室として作用する追加
の排気ガス室を設けることもできる。
0は単一の排気ガス室93を備えている。しかしなが
ら、マフラ90に共鳴室又は拡張室として作用する追加
の排気ガス室を設けることもできる。
【0081】図12は本発明による更に別の実施例を示
している。図12に示される実施例では、排気管20a
内にSOX蓄積剤188が配置され、排気管23内に追
加のパティキュレートフィルタ189が配置されてい
る。なお、この実施例では図1に示される還元剤供給弁
及びマフラが設けられていない。
している。図12に示される実施例では、排気管20a
内にSOX蓄積剤188が配置され、排気管23内に追
加のパティキュレートフィルタ189が配置されてい
る。なお、この実施例では図1に示される還元剤供給弁
及びマフラが設けられていない。
【0082】SOX蓄積剤188は例えばアルミナを担
体とし、この担体上に鉄Fe、マンガンMn、ニッケル
Ni、錫Snのような遷移金属及びリチウムLiから選
ばれた少なくとも一つが担持されている。このSOX蓄
積剤188はNOX触媒と同様に、流入する排気ガスの
空燃比がリーンのときに排気ガス中のSOXを蓄え、流
入する排気ガスの空燃比が低下すると蓄えているSOX
を放出する。ただし、SOX蓄積剤188はNOX触媒
よりも、蓄えられているSOXを容易に放出させること
ができる。これはSOXが硫酸イオンSO4 2−の形で
SOX蓄積剤内に存在しているか、或いは硫酸塩BaS
O4が生成されたとしても硫酸塩BaSO4が安定しな
い状態でSOX蓄積剤内に存在しているためであると考
えられている。
体とし、この担体上に鉄Fe、マンガンMn、ニッケル
Ni、錫Snのような遷移金属及びリチウムLiから選
ばれた少なくとも一つが担持されている。このSOX蓄
積剤188はNOX触媒と同様に、流入する排気ガスの
空燃比がリーンのときに排気ガス中のSOXを蓄え、流
入する排気ガスの空燃比が低下すると蓄えているSOX
を放出する。ただし、SOX蓄積剤188はNOX触媒
よりも、蓄えられているSOXを容易に放出させること
ができる。これはSOXが硫酸イオンSO4 2−の形で
SOX蓄積剤内に存在しているか、或いは硫酸塩BaS
O4が生成されたとしても硫酸塩BaSO4が安定しな
い状態でSOX蓄積剤内に存在しているためであると考
えられている。
【0083】SOX蓄積剤188内に流入する排気ガス
の空燃比はリーンに維持されており、従って排気ガス中
のSOXはSOX蓄積剤188内に蓄えられる。その結
果、NOX触媒81内にSOXが流入するのを阻止する
ことができる。
の空燃比はリーンに維持されており、従って排気ガス中
のSOXはSOX蓄積剤188内に蓄えられる。その結
果、NOX触媒81内にSOXが流入するのを阻止する
ことができる。
【0084】時間の経過と共にSOX蓄積剤188内の
蓄積SOX量は次第に増大する。図12に示される実施
例では、例えばSOX蓄積剤188内の蓄積SOX量が
許容量を越えたときにはSOX蓄積剤188内に蓄えら
れているSOXを放出させるためにSOX蓄積剤188
内に流入する排気ガスの平均空燃比を一時的に理論空燃
比又はリッチに切り替えるようにしている。なお、図1
2に示される実施例では、SOX蓄積剤188内に流入
する排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチにす
るために、燃料噴射弁6から機関膨張行程時又は排気行
程時に2回目の燃料噴射が行われる。
蓄積SOX量は次第に増大する。図12に示される実施
例では、例えばSOX蓄積剤188内の蓄積SOX量が
許容量を越えたときにはSOX蓄積剤188内に蓄えら
れているSOXを放出させるためにSOX蓄積剤188
内に流入する排気ガスの平均空燃比を一時的に理論空燃
比又はリッチに切り替えるようにしている。なお、図1
2に示される実施例では、SOX蓄積剤188内に流入
する排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチにす
るために、燃料噴射弁6から機関膨張行程時又は排気行
程時に2回目の燃料噴射が行われる。
【0085】SOX蓄積剤188から放出されたSOX
は排気管20aを介し切替弁61に到り、このとき切替
弁61が順流位置又は逆流位置に保持されていると即ち
排気ガスがNOX触媒81内に導かれていると、このS
OXがNOX触媒81内に蓄えられる恐れがある。
は排気管20aを介し切替弁61に到り、このとき切替
弁61が順流位置又は逆流位置に保持されていると即ち
排気ガスがNOX触媒81内に導かれていると、このS
OXがNOX触媒81内に蓄えられる恐れがある。
【0086】そこで図12に示される実施例では、SO
X蓄積剤188からSOXを放出させるべきときには切
替弁61を図13に示される全バイパス位置に一時的に
切り替えるようにしている。切替弁61がこの全バイパ
ス位置に保持されると、図13に示されるようにほぼ全
ての排気ガスが流入ポート62から流出ポート63を介
し直接的に排気ガス排出管64内に流出し即ちNOX触
媒81を迂回し、NO X触媒81内に流入する排気ガス
はほぼゼロになる。
X蓄積剤188からSOXを放出させるべきときには切
替弁61を図13に示される全バイパス位置に一時的に
切り替えるようにしている。切替弁61がこの全バイパ
ス位置に保持されると、図13に示されるようにほぼ全
ての排気ガスが流入ポート62から流出ポート63を介
し直接的に排気ガス排出管64内に流出し即ちNOX触
媒81を迂回し、NO X触媒81内に流入する排気ガス
はほぼゼロになる。
【0087】その結果、SOX蓄積剤188から放出さ
れたSOXはNOX触媒81を迂回し、従ってNOX触
媒81内に蓄えられることがない。
れたSOXはNOX触媒81を迂回し、従ってNOX触
媒81内に蓄えられることがない。
【0088】一方、図12に示される実施例では、機関
減速運転時に機関への燃料供給作用が一時的に停止さ
れ、このときの排気ガスの温度は比較的低くなってい
る。従って、このとき切替弁61が順流位置又は逆流位
置に保持されていると、この低温の排気ガスによってパ
ティキュレートフィルタ69の温度が低下する恐れがあ
る。
減速運転時に機関への燃料供給作用が一時的に停止さ
れ、このときの排気ガスの温度は比較的低くなってい
る。従って、このとき切替弁61が順流位置又は逆流位
置に保持されていると、この低温の排気ガスによってパ
ティキュレートフィルタ69の温度が低下する恐れがあ
る。
【0089】そこで図12に示される実施例では、パテ
ィキュレートフィルタ69の温度が予め定められたしき
い値よりも低い機関減速運転時には、切替弁61を一時
的に全バイパス位置に切り替えるようにしている。その
結果、低温の排気ガスがパティキュレートフィルタ69
内に流入しなくなり、パティキュレートフィルタ69の
温度が高く維持される。
ィキュレートフィルタ69の温度が予め定められたしき
い値よりも低い機関減速運転時には、切替弁61を一時
的に全バイパス位置に切り替えるようにしている。その
結果、低温の排気ガスがパティキュレートフィルタ69
内に流入しなくなり、パティキュレートフィルタ69の
温度が高く維持される。
【0090】ところが、このように切替弁61が全バイ
パス位置に保持されると、このとき排気ガス中に含まれ
る微粒子がパティキュレートフィルタ69を迂回するこ
とになる。
パス位置に保持されると、このとき排気ガス中に含まれ
る微粒子がパティキュレートフィルタ69を迂回するこ
とになる。
【0091】そこで図12に示される実施例では、排気
管23内に追加のパティキュレートフィルタ189を配
置し、切替弁61が全バイパス位置に保持されたときに
微粒子が大気中に排出されないようにしている。
管23内に追加のパティキュレートフィルタ189を配
置し、切替弁61が全バイパス位置に保持されたときに
微粒子が大気中に排出されないようにしている。
【0092】追加のパティキュレートフィルタ189上
の堆積微粒子量も時間の経過と共に増大する。図12に
示される実施例では、例えば追加のパティキュレートフ
ィルタ189上の堆積微粒子量が許容量を越えたときに
は、追加のパティキュレートフィルタ189に流入する
排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつ追加のパティキ
ュレートフィルタ189の温度を600℃以上まで上昇
し次いで600℃以上に維持する昇温制御が行われる。
この昇温制御が行われると追加のパティキュレートフィ
ルタ189上に堆積した微粒子が着火燃焼せしめられ除
去される。なお、図12に示される実施例では、追加の
パティキュレートフィルタ189の温度を上昇させるた
めに、燃料噴射弁6から機関膨張行程時又は排気行程時
に追加の即ち2回目の燃料噴射が行われ、追加のパティ
キュレートフィルタ189に流入する排気ガスの温度が
上昇せしめられる。パティキュレートフィルタ69の温
度も同様にして上昇される。
の堆積微粒子量も時間の経過と共に増大する。図12に
示される実施例では、例えば追加のパティキュレートフ
ィルタ189上の堆積微粒子量が許容量を越えたときに
は、追加のパティキュレートフィルタ189に流入する
排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつ追加のパティキ
ュレートフィルタ189の温度を600℃以上まで上昇
し次いで600℃以上に維持する昇温制御が行われる。
この昇温制御が行われると追加のパティキュレートフィ
ルタ189上に堆積した微粒子が着火燃焼せしめられ除
去される。なお、図12に示される実施例では、追加の
パティキュレートフィルタ189の温度を上昇させるた
めに、燃料噴射弁6から機関膨張行程時又は排気行程時
に追加の即ち2回目の燃料噴射が行われ、追加のパティ
キュレートフィルタ189に流入する排気ガスの温度が
上昇せしめられる。パティキュレートフィルタ69の温
度も同様にして上昇される。
【0093】この場合、切替弁61が順流位置又は逆流
位置に保持されていると即ち排気ガスがパティキュレー
トフィルタ69内に導かれていると、まずパティキュレ
ートフィルタ69の温度が上昇され、追加のパティキュ
レートフィルタ189の温度を上昇させるのに時間を要
することになる。
位置に保持されていると即ち排気ガスがパティキュレー
トフィルタ69内に導かれていると、まずパティキュレ
ートフィルタ69の温度が上昇され、追加のパティキュ
レートフィルタ189の温度を上昇させるのに時間を要
することになる。
【0094】そこで図12に示される実施例では、追加
のパティキュレートフィルタ189上の堆積微粒子量を
減少させるべきときにも切替弁61を全バイパス位置に
一時的に切り替えるようにしている。
のパティキュレートフィルタ189上の堆積微粒子量を
減少させるべきときにも切替弁61を全バイパス位置に
一時的に切り替えるようにしている。
【0095】このように、SOX蓄積剤188からSO
Xを放出すべきとき、機関減速運転時、追加のパティキ
ュレートフィルタ189上の堆積微粒子量を減少させる
べきときには、切替弁61が一時的に全バイパス位置に
切り替えられる。
Xを放出すべきとき、機関減速運転時、追加のパティキ
ュレートフィルタ189上の堆積微粒子量を減少させる
べきときには、切替弁61が一時的に全バイパス位置に
切り替えられる。
【0096】ところが、切替弁61が全バイパス位置に
切り替えられると、上述したようにフィルタ収容室68
の騒音抑制作用が弱められ、騒音が増大することにな
る。
切り替えられると、上述したようにフィルタ収容室68
の騒音抑制作用が弱められ、騒音が増大することにな
る。
【0097】しかしながら、機関負荷が低く又は機関回
転数が低いときには、切替弁61を全バイパス位置に切
り替えても騒音はさほど増大しない。即ち、図14に示
されるように、機関運転状態が領域NS内にあるときに
は切替弁61を全バイパス位置に保持したときに生ずる
騒音が許容値よりも小さく維持され、しかしながら機関
運転状態が領域NL内になると切替弁61を全バイパス
位置に保持したときに生ずる騒音が許容値を越えて増大
する。
転数が低いときには、切替弁61を全バイパス位置に切
り替えても騒音はさほど増大しない。即ち、図14に示
されるように、機関運転状態が領域NS内にあるときに
は切替弁61を全バイパス位置に保持したときに生ずる
騒音が許容値よりも小さく維持され、しかしながら機関
運転状態が領域NL内になると切替弁61を全バイパス
位置に保持したときに生ずる騒音が許容値を越えて増大
する。
【0098】そこで図12に示される実施例では、切替
弁61を全バイパス位置に切り替えるべきとき又は保持
すべきときに機関運転状態が領域NS内にあるか領域N
L内にあるかを判別し、機関運転状態が領域NS内にあ
るときには切替弁61を全バイパス位置に切り替え又は
保持し、機関運転状態が領域NS内にあるときには切替
弁61を順流位置又は逆流位置に保持し又は切り替える
ようにしている。
弁61を全バイパス位置に切り替えるべきとき又は保持
すべきときに機関運転状態が領域NS内にあるか領域N
L内にあるかを判別し、機関運転状態が領域NS内にあ
るときには切替弁61を全バイパス位置に切り替え又は
保持し、機関運転状態が領域NS内にあるときには切替
弁61を順流位置又は逆流位置に保持し又は切り替える
ようにしている。
【0099】その結果、機関運転状態が領域NL内にあ
るときには騒音を抑制することができ、機関運転状態が
領域NS内にあるときには例えばSOX蓄積剤188か
らSOXを確実に放出することができる。なお、切替弁
61が順流位置又は逆流位置に保持され又は切り替えら
れると、燃料噴射弁6による2回目の燃料噴射が開始さ
れず又は停止される。従って、SOX蓄積剤188から
のSOX放出作用及び追加のパティキュレートフィルタ
189の昇温制御が開始されず又は中断されることにな
る。なお、領域NS及び領域NLは機関負荷を表すアク
セルペダルの踏み込み量L及び機関回転数Nの関数とし
て予め実験により求められており、図14に示されるマ
ップの形で予めROM32内に記憶されている。
るときには騒音を抑制することができ、機関運転状態が
領域NS内にあるときには例えばSOX蓄積剤188か
らSOXを確実に放出することができる。なお、切替弁
61が順流位置又は逆流位置に保持され又は切り替えら
れると、燃料噴射弁6による2回目の燃料噴射が開始さ
れず又は停止される。従って、SOX蓄積剤188から
のSOX放出作用及び追加のパティキュレートフィルタ
189の昇温制御が開始されず又は中断されることにな
る。なお、領域NS及び領域NLは機関負荷を表すアク
セルペダルの踏み込み量L及び機関回転数Nの関数とし
て予め実験により求められており、図14に示されるマ
ップの形で予めROM32内に記憶されている。
【0100】図15は図12に示される実施例において
切替弁制御を実行するためのルーチンを示している。こ
のルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによ
って実行される。図15を参照すると、まずステップ2
20では切替弁61を全バイパス位置に切り替えるべき
か又は保持すべきか否かが判別される。切替弁61を順
流位置又は逆流位置に保持すべきときには次いでステッ
プ221に進み、切替弁61が順流位置又は逆流位置に
保持される。一方、切替弁61を全バイパス位置に切り
替えるべきとき又は保持すべきときには次いでステップ
222に進み、現在の機関運転状態が領域NS内にある
か否かが判別される。現在の機関運転状態が領域NS内
にあるときには次いでステップ223に進み、切替弁6
1が全バイパス位置に切り替えられ又は保持される。こ
れに対し、現在の機関運転状態が領域NL内にあるとき
には次いでステップ221に進み、切替弁61が順流位
置又は逆流位置に切り替えられ又は保持される。
切替弁制御を実行するためのルーチンを示している。こ
のルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによ
って実行される。図15を参照すると、まずステップ2
20では切替弁61を全バイパス位置に切り替えるべき
か又は保持すべきか否かが判別される。切替弁61を順
流位置又は逆流位置に保持すべきときには次いでステッ
プ221に進み、切替弁61が順流位置又は逆流位置に
保持される。一方、切替弁61を全バイパス位置に切り
替えるべきとき又は保持すべきときには次いでステップ
222に進み、現在の機関運転状態が領域NS内にある
か否かが判別される。現在の機関運転状態が領域NS内
にあるときには次いでステップ223に進み、切替弁6
1が全バイパス位置に切り替えられ又は保持される。こ
れに対し、現在の機関運転状態が領域NL内にあるとき
には次いでステップ221に進み、切替弁61が順流位
置又は逆流位置に切り替えられ又は保持される。
【0101】次に、図12に示される実施例の別の実施
例を、図16に示されるルーチンを参照しながら説明す
る。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込
みによって実行される。
例を、図16に示されるルーチンを参照しながら説明す
る。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込
みによって実行される。
【0102】図16を参照すると、まずステップ230
では切替弁61を全バイパス位置に切り替えるべきか又
は保持すべきか否かが判別される。切替弁61を順流位
置又は逆流位置に保持すべきときには次いでステップ2
31に進み、切替弁61が順流位置又は逆流位置に保持
される。一方、切替弁61を全バイパス位置に切り替え
るべきとき又は保持すべきときには次いでステップ23
2に進み、現在の機関運転状態が領域NS内にあるか否
かが判別される。現在の機関運転状態が領域NS内にあ
るときには次いでステップ233に進み、切替弁61が
全バイパス位置に切り替えられ又は保持される。これに
対し、現在の機関運転状態が領域NL内にあるときには
次いでステップ234に進み、切替弁61が弱順流位置
に切り替えられ又は保持される。
では切替弁61を全バイパス位置に切り替えるべきか又
は保持すべきか否かが判別される。切替弁61を順流位
置又は逆流位置に保持すべきときには次いでステップ2
31に進み、切替弁61が順流位置又は逆流位置に保持
される。一方、切替弁61を全バイパス位置に切り替え
るべきとき又は保持すべきときには次いでステップ23
2に進み、現在の機関運転状態が領域NS内にあるか否
かが判別される。現在の機関運転状態が領域NS内にあ
るときには次いでステップ233に進み、切替弁61が
全バイパス位置に切り替えられ又は保持される。これに
対し、現在の機関運転状態が領域NL内にあるときには
次いでステップ234に進み、切替弁61が弱順流位置
に切り替えられ又は保持される。
【0103】即ち、この実施例は機関運転状態が領域N
L内にあるときに切替弁61が弱順流位置(図5)に切
り替えられる点で図12に示される実施例と構成を異に
している。言い換えると、機関運転状態が領域NS内に
あるときにはほぼ全ての排気ガスがパティキュレートフ
ィルタ69を迂回して流通し、機関運転状態が領域NL
内にあるときにはパティキュレートフィルタ69内に排
気ガスの一部が流入し、パティキュレートフィルタ69
を迂回する排気ガスの量が領域NS内にあるときに比べ
て減少している。
L内にあるときに切替弁61が弱順流位置(図5)に切
り替えられる点で図12に示される実施例と構成を異に
している。言い換えると、機関運転状態が領域NS内に
あるときにはほぼ全ての排気ガスがパティキュレートフ
ィルタ69を迂回して流通し、機関運転状態が領域NL
内にあるときにはパティキュレートフィルタ69内に排
気ガスの一部が流入し、パティキュレートフィルタ69
を迂回する排気ガスの量が領域NS内にあるときに比べ
て減少している。
【0104】このようにすると、機関運転状態が領域N
L内にあるときに、フィルタ収容室68の拡張作用によ
って騒音を抑制しながら、パティキュレートフィルタ6
9内に流入する排気ガスの量を少なく維持することがで
きる。従って、この場合には、機関運転状態が領域NL
内にあるときにも、SOX蓄積剤188からのSOX放
出作用及び追加のパティキュレートフィルタ189の昇
温制御を開始し又は継続することができることになる。
L内にあるときに、フィルタ収容室68の拡張作用によ
って騒音を抑制しながら、パティキュレートフィルタ6
9内に流入する排気ガスの量を少なく維持することがで
きる。従って、この場合には、機関運転状態が領域NL
内にあるときにも、SOX蓄積剤188からのSOX放
出作用及び追加のパティキュレートフィルタ189の昇
温制御を開始し又は継続することができることになる。
【0105】ところで、図1及び図12の実施例におけ
る順流位置及び逆流位置、並びに図9の実施例における
閉塞位置を捕集位置と称し、図1の実施例における弱順
流位置、図9の実施例における開放位置、及び図12の
実施例における全バイパス位置をバイパス位置と称する
と、切替弁を捕集位置に保持した場合には、バイパス通
路が遮断されてほぼ全ての排気ガスが拡大容積室内に導
かれ、切替弁をバイパス位置に保持した場合には、排気
ガスの少なくとも一部がバイパス通路内に導かれるとい
うことになる。
る順流位置及び逆流位置、並びに図9の実施例における
閉塞位置を捕集位置と称し、図1の実施例における弱順
流位置、図9の実施例における開放位置、及び図12の
実施例における全バイパス位置をバイパス位置と称する
と、切替弁を捕集位置に保持した場合には、バイパス通
路が遮断されてほぼ全ての排気ガスが拡大容積室内に導
かれ、切替弁をバイパス位置に保持した場合には、排気
ガスの少なくとも一部がバイパス通路内に導かれるとい
うことになる。
【0106】その上で、図1及び図9に示される実施例
では、切替弁が捕集位置に保持されているときにはマフ
ラの排気ガス室が共鳴室として作用するようにし、切替
弁がバイパス位置に保持されているときにはマフラの排
気ガス室が拡張室として作用するようにしているという
ことになる。一方、図12及び図16に示される実施例
では、切替弁をバイパス位置に保持したときに生ずる騒
音が許容値を越えるか否かを判断し、この騒音が許容値
を越えると判断されたときには図12に示される実施例
では切替弁を捕集位置に保持するように切替弁の位置を
制御し、図16に示される実施例ではバイパス位置に保
持しつつバイパス通路内を流通する排気ガスの量が減少
するように切替弁の位置を制御しているということにな
る。
では、切替弁が捕集位置に保持されているときにはマフ
ラの排気ガス室が共鳴室として作用するようにし、切替
弁がバイパス位置に保持されているときにはマフラの排
気ガス室が拡張室として作用するようにしているという
ことになる。一方、図12及び図16に示される実施例
では、切替弁をバイパス位置に保持したときに生ずる騒
音が許容値を越えるか否かを判断し、この騒音が許容値
を越えると判断されたときには図12に示される実施例
では切替弁を捕集位置に保持するように切替弁の位置を
制御し、図16に示される実施例ではバイパス位置に保
持しつつバイパス通路内を流通する排気ガスの量が減少
するように切替弁の位置を制御しているということにな
る。
【0107】更に、図1及び図9に示される実施例で
は、例えばNOX触媒81内の蓄積SOX量が許容量を
越えたときに切替弁が一時的にバイパス位置に切り替え
られる。また、図12及び図16に示される実施例で
は、例えばSOX蓄積剤188内の蓄積SOX量が許容
量を越えたとき、パティキュレートフィルタ69の温度
がしきい値よりも高い機関減速運転時、又は追加のパテ
ィキュレートフィルタ189上の堆積微粒子量が許容量
を越えたときに、切替弁が一時的にバイパス位置に切り
替えられる。
は、例えばNOX触媒81内の蓄積SOX量が許容量を
越えたときに切替弁が一時的にバイパス位置に切り替え
られる。また、図12及び図16に示される実施例で
は、例えばSOX蓄積剤188内の蓄積SOX量が許容
量を越えたとき、パティキュレートフィルタ69の温度
がしきい値よりも高い機関減速運転時、又は追加のパテ
ィキュレートフィルタ189上の堆積微粒子量が許容量
を越えたときに、切替弁が一時的にバイパス位置に切り
替えられる。
【0108】そうすると、一般的に言うならば、NOX
触媒81の状態、パティキュレートフィルタ69の状
態、SOX蓄積剤188の状態、追加のパティキュレー
トフィルタ189の状態、又は機関運転状態に応じて切
替弁がバイパス位置に一時的に切り替えられるようにな
っているということになる。
触媒81の状態、パティキュレートフィルタ69の状
態、SOX蓄積剤188の状態、追加のパティキュレー
トフィルタ189の状態、又は機関運転状態に応じて切
替弁がバイパス位置に一時的に切り替えられるようにな
っているということになる。
【0109】
【発明の効果】排気ガスが排気通路内に形成された拡大
容積室をバイパスしたときに生ずる騒音を抑制すること
ができる。
容積室をバイパスしたときに生ずる騒音を抑制すること
ができる。
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】触媒コンバータの構造を示す図である。
【図3】切替弁が順流位置又は逆流位置にあるときの排
気ガスの流れを説明するための図である。
気ガスの流れを説明するための図である。
【図4】パティキュレートフィルタの隔壁の部分拡大断
面図である。
面図である。
【図5】切替弁が弱順流位置にあるときの排気ガスの流
れを説明するための図である。
れを説明するための図である。
【図6】マフラ内の排気ガスの流れを説明するための図
である。
である。
【図7】図1に示される実施例における消音制御弁の制
御を説明するための図である。
御を説明するための図である。
【図8】図1に示される実施例における消音制御弁の制
御を実行するためのフローチャートである。
御を実行するためのフローチャートである。
【図9】本発明による別の実施例を示す図である。
【図10】図9に示される実施例における消音制御弁の
制御を実行するためのフローチャートである。
制御を実行するためのフローチャートである。
【図11】本発明による更に別の実施例を示す図であ
る。
る。
【図12】本発明による更に別の実施例を示す図であ
る。
る。
【図13】切替弁が全バイパス位置にあるときの排気ガ
スの流れを説明するための図である。
スの流れを説明するための図である。
【図14】運転領域を示す図である。
【図15】図12に示される実施例における消音制御弁
の制御を実行するためのフローチャートである。
の制御を実行するためのフローチャートである。
【図16】本発明による更に別の実施例における消音制
御弁の制御を実行するためのフローチャートである。
御弁の制御を実行するためのフローチャートである。
1…機関本体
20a…排気管
22…触媒コンバータ
61,161…切替弁
64…排気ガス排出管
67…環状排気管
68…フィルタ収容室
76,99…追加のNOX触媒
77…還元剤供給弁
81…NOX触媒
90…マフラ
93…排気ガス室
95…消音制御弁
98,189…追加のパティキュレートフィルタ
185…バイパス管
186…流量センサ
187…圧力センサ
188…SOX蓄積剤
─────────────────────────────────────────────────────
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 3/18 F01N 3/28 301C
3/28 301 7/08 B
7/08 B01D 53/36 103C
103B
101B
Fターム(参考) 3G004 AA01 BA01 CA01 CA04 DA24
EA01
3G090 AA02 AA04 CB24
3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB06
AB13 BA14 BA16 BA38 CA13
EA01 EA07 EA23 GA06 HA08
HB01
4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AB07
BA03X BA14Y BA15X BA18Y
BA30X BA31Y BA33Y BA41X
BB02 BB14 BC01 CA07 CC25
CC26 CC32 CC47 CD05 DA01
DA02 DA05 EA04
Claims (14)
- 【請求項1】 リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行
われる内燃機関の排気通路内に拡大容積室を形成すると
共に、流入する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と、流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときに流入する排気ガス中のNOXを蓄え、
流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中
に還元剤が含まれていると蓄えているNOXを還元して
蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒とのうち少
なくとも一方を拡大容積室内に収容し、拡大容積室を迂
回して拡大容積室上流の排気通路と拡大容積室下流の排
気通路とを互いに接続するバイパス通路を設け、バイパ
ス通路を遮断してほぼ全ての排気ガスを拡大容積室内に
導く捕集位置と、排気ガスの少なくとも一部をバイパス
通路内に導くバイパス位置との間を切り替え可能な切替
弁を具備した内燃機関の排気浄化装置において、拡大容
積室下流の排気通路内に排気ガス室を備えたマフラを接
続し、該マフラは、マフラ内における排気ガスの流れを
切り替えることにより排気ガス室が共鳴室として作用す
るか又は拡張室として作用するかを切り替え可能になっ
ており、排気ガス室が共鳴室として作用するか又は拡張
室として作用するかを切替弁の位置に応じて切り替える
ようにした内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項2】 切替弁が捕集位置に保持されているとき
にはマフラの排気ガス室が共鳴室として作用するように
し、切替弁がバイパス位置に保持されているときにはマ
フラの排気ガス室が拡張室として作用するようにした請
求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項3】 切替弁がバイパス位置に保持されている
ときにバイパス通路内を流通する排気ガスの量を求める
手段を具備し、該排気ガスの量が予め定められたしきい
値よりも少ないときにはマフラの排気ガス室が共鳴室と
して作用するようにし、該排気ガスの量が該しきい値よ
りも多いときにはマフラの排気ガス室が拡張室として作
用するようにした請求項2に記載の内燃機関の排気浄化
装置。 - 【請求項4】 マフラの排気ガス室内に別のパティキュ
レートフィルタを配置して排気ガス室を拡張室として作
用させるべきときに排気ガス室内を流通する排気ガスが
該別のパティキュレートフィルタを通過するようにした
請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項5】 前記別のパティキュレートフィルタ上
に、別のNOX触媒が担持されている請求項4に記載の
内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項6】 バイパス通路の流出端が開口する部分よ
りも下流の排気通路とマフラ間の排気通路内に、更に別
のNOX触媒を配置した請求項1に記載の内燃機関の排
気浄化装置。 - 【請求項7】 リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行
われる内燃機関の排気通路内に拡大容積室を形成すると
共に、流入する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と、流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときに流入する排気ガス中のNOXを蓄え、
流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中
に還元剤が含まれていると蓄えているNOXを還元して
蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒とのうち少
なくとも一方を拡大容積室内に収容し、拡大容積室を迂
回して拡大容積室上流の排気通路と拡大容積室下流の排
気通路とを互いに接続するバイパス通路を設け、バイパ
ス通路を遮断してほぼ全ての排気ガスを拡大容積室内に
導く捕集位置と、排気ガスの少なくとも一部をバイパス
通路内に導くバイパス位置との間を切り替え可能な切替
弁を具備した内燃機関の排気浄化装置において、切替弁
をバイパス位置に保持したときに生ずる騒音が許容値を
越えるか否かを判断し、該騒音が許容値を越えると判断
されたときには切替弁を捕集位置に保持するか、又はバ
イパス位置に保持しつつバイパス通路内を流通する排気
ガスの量が減少するように切替弁の位置を制御する内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項8】 前記拡大容積室内に前記パティキュレー
トフィルタ及び前記NOX触媒が共に収容されており、
該パティキュレートフィルタ上に該NOX触媒が担持さ
れている請求項1又は7に記載の内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項9】 捕集位置に保持されている切替弁の位置
が、拡大容積室内に収容されているパティキュレートフ
ィルタ又はNOX触媒の状態に応じて一時的にバイパス
位置に切り替えられるようになっている請求項1又は7
に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項10】 バイパス通路の流出端が開口する部分
よりも下流の排気通路とマフラ間の排気通路内に更に別
のパティキュレートフィルタが配置されており、捕集位
置に保持されている切替弁が該更に別のパティキュレー
トフィルタの状態に応じて一時的にバイパス位置に切り
替えられるようになっている請求項1又は7に記載の内
燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項11】 バイパス通路の流入端が開口する部分
よりも上流の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比
がリーンのときに流入する排気ガス中のイオウ分を蓄
え、流入する排気ガスの空燃比が低下すると蓄えている
イオウ分を放出するイオウ分蓄積剤が配置されており、
捕集位置に保持されている切替弁が該イオウ分蓄積剤の
状態に応じて一時的にバイパス位置に切り替えられるよ
うになっている請求項1又は7に記載の内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項12】 捕集位置に保持されている切替弁が機
関運転状態に応じて一時的にバイパス位置に切り替えら
れるようになっている請求項1又は7に記載の内燃機関
の排気浄化装置。 - 【請求項13】 パティキュレートフィルタ又はNOX
触媒を通過する排気ガスがパティキュレートフィルタ内
又はNOX触媒内にその一端面のみを介し流入しパティ
キュレートフィルタ又はNOX触媒からその他端面のみ
を介し流出するように排気ガスが案内されている請求項
1又は7に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項14】 パティキュレートフィルタ又はNOX
触媒を通過する排気ガスがパティキュレートフィルタ内
又はNOX触媒内にその一端面を介し流入しパティキュ
レートフィルタ又はNOX触媒からその他端面を介し流
出するように排気ガスを案内するか、又はパティキュレ
ートフィルタ内又はNOX触媒内にその他端面を介し流
入しパティキュレートフィルタ又はNOX触媒からその
一端面を介し流出するように排気ガスを案内するかを切
り替えるための切り替え手段を具備した請求項1又は7
に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002149197A JP3838157B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002149197A JP3838157B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003343235A true JP2003343235A (ja) | 2003-12-03 |
JP3838157B2 JP3838157B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=29767441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002149197A Expired - Fee Related JP3838157B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3838157B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009144606A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Futaba Industrial Co Ltd | 排気熱回収装置 |
-
2002
- 2002-05-23 JP JP2002149197A patent/JP3838157B2/ja not_active Expired - Fee Related
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