JP3519349B2 - 内燃機関の排気装置 - Google Patents
内燃機関の排気装置Info
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- JP3519349B2 JP3519349B2 JP2000227570A JP2000227570A JP3519349B2 JP 3519349 B2 JP3519349 B2 JP 3519349B2 JP 2000227570 A JP2000227570 A JP 2000227570A JP 2000227570 A JP2000227570 A JP 2000227570A JP 3519349 B2 JP3519349 B2 JP 3519349B2
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- Japan
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- particulate filter
- chamber
- exhaust
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の
高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機
関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低い。従
って通常は電気ヒータにより排気ガスを加熱してパティ
キュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼せ
しめるようにしている。
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の
高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機
関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低い。従
って通常は電気ヒータにより排気ガスを加熱してパティ
キュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼せ
しめるようにしている。
【０００３】また、パティキュレートフィルタ上に捕集
された微粒子を燃焼せしめる場合にはパティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流速が速すぎると燃焼が
継続せず、燃焼を継続させるためにはパティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流速を遅くすることが必
要である。更に機関の排気系をコンパクトにするために
は消音器内にパティキュレートフィルタと電気ヒータと
を配置することが好ましい。
された微粒子を燃焼せしめる場合にはパティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流速が速すぎると燃焼が
継続せず、燃焼を継続させるためにはパティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流速を遅くすることが必
要である。更に機関の排気系をコンパクトにするために
は消音器内にパティキュレートフィルタと電気ヒータと
を配置することが好ましい。
【０００４】そこで消音器内にパティキュレートフィル
タと電気ヒータとを配置すると共に排気ガスの流路を切
換えるための流路切換弁を具備し、この流路切換弁によ
って通常は全排気ガスをパティキュレートフィルタ内に
流入させ、パティキュレートフィルタ上に捕集された微
粒子を着火燃焼せしめる際には排気ガスの一部を電気ヒ
ータにより加熱した後にパティキュレートフィルタ内に
通常運転時とは逆方向に流入させ、残りの大部分の排気
ガスをパティキュレートフィルタ内に流入させることな
く大気に排出させるようにした排気装置が公知である
（実開平１−１４９５１５号公報参照）。
タと電気ヒータとを配置すると共に排気ガスの流路を切
換えるための流路切換弁を具備し、この流路切換弁によ
って通常は全排気ガスをパティキュレートフィルタ内に
流入させ、パティキュレートフィルタ上に捕集された微
粒子を着火燃焼せしめる際には排気ガスの一部を電気ヒ
ータにより加熱した後にパティキュレートフィルタ内に
通常運転時とは逆方向に流入させ、残りの大部分の排気
ガスをパティキュレートフィルタ内に流入させることな
く大気に排出させるようにした排気装置が公知である
（実開平１−１４９５１５号公報参照）。
【０００５】一方、パティキュレートフィルタ上に補集
された微粒子は電気ヒータを用いずに排気ガス熱でもっ
て着火燃焼させることが好ましく、そのためには微粒子
の着火温度を低くしなければならない。この点について
従来よりパティキュレートフィルタ上に触媒を担持すれ
ば微粒子の着火温度を低下できることが知られており、
従って従来より微粒子の着火温度を低下させるために触
媒を担持した種々のパティキュレートフィルタが公知で
ある。
された微粒子は電気ヒータを用いずに排気ガス熱でもっ
て着火燃焼させることが好ましく、そのためには微粒子
の着火温度を低くしなければならない。この点について
従来よりパティキュレートフィルタ上に触媒を担持すれ
ば微粒子の着火温度を低下できることが知られており、
従って従来より微粒子の着火温度を低下させるために触
媒を担持した種々のパティキュレートフィルタが公知で
ある。
【０００６】例えば特公平７−１０６２９０号公報には
パティキュレートフィルタ上に白金族金属およびアルカ
リ土類金属酸化物の混合物を担持させたパティキュレー
トフィルタが開示されている。このパティキュレートフ
ィルタではほぼ３５０℃から４００℃の比較的低温でも
って微粒子が着火され、次いで連続的に燃焼せしめられ
る。
パティキュレートフィルタ上に白金族金属およびアルカ
リ土類金属酸化物の混合物を担持させたパティキュレー
トフィルタが開示されている。このパティキュレートフ
ィルタではほぼ３５０℃から４００℃の比較的低温でも
って微粒子が着火され、次いで連続的に燃焼せしめられ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ディーゼル機関では負
荷が高くなれば排気ガス温が３５０℃から４００℃に達
し、従って上述のパティキュレートフィルタでは一見し
たところ機関負荷が高くなったときに排気ガス熱によっ
て微粒子を着火燃焼せしめることができるように見え
る。しかしながら実際には一旦多量の微粒子がパティキ
ュレートフィルタ上に堆積してしまうとこれら微粒子は
次第に燃焼しずらいカーボン質に変質し、その結果排気
ガス温が３５０℃から４００℃に達しても微粒子は着火
燃焼しなくなる。従ってパティキュレートフィルタ上の
微粒子を連続的に燃焼せしめるには多量の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタ上に堆積しないようにする必要が
ある。
荷が高くなれば排気ガス温が３５０℃から４００℃に達
し、従って上述のパティキュレートフィルタでは一見し
たところ機関負荷が高くなったときに排気ガス熱によっ
て微粒子を着火燃焼せしめることができるように見え
る。しかしながら実際には一旦多量の微粒子がパティキ
ュレートフィルタ上に堆積してしまうとこれら微粒子は
次第に燃焼しずらいカーボン質に変質し、その結果排気
ガス温が３５０℃から４００℃に達しても微粒子は着火
燃焼しなくなる。従ってパティキュレートフィルタ上の
微粒子を連続的に燃焼せしめるには多量の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタ上に堆積しないようにする必要が
ある。
【０００８】本発明はパティキュレートフィルタ上の微
粒子を連続的に酸化除去するのに適したコンパクトで実
用的な内燃機関の排気装置を提供することにある。
粒子を連続的に酸化除去するのに適したコンパクトで実
用的な内燃機関の排気装置を提供することにある。
【０００９】
【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、一端に第１の排気ガス流出入口を
有し、他端に第２の排気ガス流出入口を有する排気双方
向流通路内にパティキュレートフィルタが配置され、排
気ガスの流路を切換えるための流路切換弁を具備し、流
路切換弁によって排気ガスを第１の排気ガス流出入口内
に流入させたときにはパティキュレートフィルタ通過後
第２の排気ガス流出入口から流出した排気ガスが消音器
の消音室内に送り込まれ、流路切換弁によって排気ガス
を第２の排気ガス流出入口内に流入させたときにはパテ
ィキュレートフィルタ通過後第１の排気ガス流出入口か
ら流出した排気ガスが消音器の消音室内に送り込まれる
内燃機関の排気装置において、排気双方向流通路、パテ
ィキュレートフィルタ、流路切換弁および消音室を一つ
のケーシング内に配置している。
に１番目の発明では、一端に第１の排気ガス流出入口を
有し、他端に第２の排気ガス流出入口を有する排気双方
向流通路内にパティキュレートフィルタが配置され、排
気ガスの流路を切換えるための流路切換弁を具備し、流
路切換弁によって排気ガスを第１の排気ガス流出入口内
に流入させたときにはパティキュレートフィルタ通過後
第２の排気ガス流出入口から流出した排気ガスが消音器
の消音室内に送り込まれ、流路切換弁によって排気ガス
を第２の排気ガス流出入口内に流入させたときにはパテ
ィキュレートフィルタ通過後第１の排気ガス流出入口か
ら流出した排気ガスが消音器の消音室内に送り込まれる
内燃機関の排気装置において、排気双方向流通路、パテ
ィキュレートフィルタ、流路切換弁および消音室を一つ
のケーシング内に配置している。
【００１０】２番目の発明では１番目の発明において、
ケーシングの一端部に流路切換弁を収容した弁室が形成
され、弁室内に燃焼室から排出された排気ガスが流入す
る排気ガス流入口と、第１の排気ガス流出入口および第
２の排気ガス流出入口と、消音室に通ずる排気ガス流出
口とが開口しており、流路切換弁が排気ガス流入口から
流入した排気ガスを第１の排気ガス流出入口に導びきか
つ第２の排気ガス流出入口から流出した排気ガスを排気
ガス流出口に導びく第１の位置と、排気ガス流入口から
流入した排気ガスを第２の排気ガス流出入口に導びきか
つ第１の排気ガス流出入口から流出した排気ガスを排気
ガス流出口に導びく第２の位置とに切換え可能である。
ケーシングの一端部に流路切換弁を収容した弁室が形成
され、弁室内に燃焼室から排出された排気ガスが流入す
る排気ガス流入口と、第１の排気ガス流出入口および第
２の排気ガス流出入口と、消音室に通ずる排気ガス流出
口とが開口しており、流路切換弁が排気ガス流入口から
流入した排気ガスを第１の排気ガス流出入口に導びきか
つ第２の排気ガス流出入口から流出した排気ガスを排気
ガス流出口に導びく第１の位置と、排気ガス流入口から
流入した排気ガスを第２の排気ガス流出入口に導びきか
つ第１の排気ガス流出入口から流出した排気ガスを排気
ガス流出口に導びく第２の位置とに切換え可能である。
【００１１】３番目の発明では２番目の発明において、
流路切換弁が排気ガス流入口から流入した排気ガスをパ
ティキュレートフィルタを流通させることなく直接排気
ガス流出口に導びく第３の位置に切換可能である。４番
目の発明では２番目の発明において、弁室の中央部に流
路切換弁を回動可能に配置すると共に弁室の周辺部に４
つの隔壁により分割された４つの区画室を形成して流路
切換弁により各区画室を選択的に連通させ、流路切換弁
が第１の位置に位置したときには排気ガス流入口と第１
の排気ガス流出入口とが連通すると共に第２の排気ガス
流出入口と排気ガス流出口とが連通しかつ流路切換弁が
第２の位置に位置したときには排気ガス流入口と第２の
排気ガス流出入口とが連通すると共に第１の排気ガス流
出入口と排気ガス流出口とが連通するように排気ガス流
入口、第１の排気ガス流出入口、第２の排気ガス流出入
口および排気ガス流出口が夫々各区画室内に開口してい
る。
流路切換弁が排気ガス流入口から流入した排気ガスをパ
ティキュレートフィルタを流通させることなく直接排気
ガス流出口に導びく第３の位置に切換可能である。４番
目の発明では２番目の発明において、弁室の中央部に流
路切換弁を回動可能に配置すると共に弁室の周辺部に４
つの隔壁により分割された４つの区画室を形成して流路
切換弁により各区画室を選択的に連通させ、流路切換弁
が第１の位置に位置したときには排気ガス流入口と第１
の排気ガス流出入口とが連通すると共に第２の排気ガス
流出入口と排気ガス流出口とが連通しかつ流路切換弁が
第２の位置に位置したときには排気ガス流入口と第２の
排気ガス流出入口とが連通すると共に第１の排気ガス流
出入口と排気ガス流出口とが連通するように排気ガス流
入口、第１の排気ガス流出入口、第２の排気ガス流出入
口および排気ガス流出口が夫々各区画室内に開口してい
る。
【００１２】５番目の発明では４番目の発明において、
流路切換弁の先端部が流路切換弁の回動軸に関し互いに
反対側に位置する一対の隔壁の先端部に当接したときに
これら一対の隔壁と流路切換弁によって弁室内が２分割
され、それにより各区画室が選択的に連通せしめられ
る。６番目の発明では２番目の発明において、ケーシン
グの他端部に消音室が配置されると共に弁室と消音室間
にパティキュレートフィルタ収容室を形成し、弁室とパ
ティキュレートフィルタ収容室とを分離する仕切壁上に
第１の排気ガス流出入口、第２の排気ガス流出入口およ
び排気ガス流出口が形成されている。
流路切換弁の先端部が流路切換弁の回動軸に関し互いに
反対側に位置する一対の隔壁の先端部に当接したときに
これら一対の隔壁と流路切換弁によって弁室内が２分割
され、それにより各区画室が選択的に連通せしめられ
る。６番目の発明では２番目の発明において、ケーシン
グの他端部に消音室が配置されると共に弁室と消音室間
にパティキュレートフィルタ収容室を形成し、弁室とパ
ティキュレートフィルタ収容室とを分離する仕切壁上に
第１の排気ガス流出入口、第２の排気ガス流出入口およ
び排気ガス流出口が形成されている。
【００１３】７番目の発明では６番目の発明において、
パティキュレートフィルタ収容室が一対の仕切壁によっ
て排気ガス流出口から消音室に向けてパティキュレート
フィルタ収容室の中央部を延びる排気ガス流出室と、排
気ガス流出室の両側に配置されかつ夫々第１の排気ガス
流出入口および第２の排気ガス流出入口に連通する第１
の小室および第２の小室とに分割され、パティキュレー
トフィルタはその排気ガス流出入端が夫々第１の小室お
よび第２の小室内に位置するように排気ガス流出室内を
貫通している。
パティキュレートフィルタ収容室が一対の仕切壁によっ
て排気ガス流出口から消音室に向けてパティキュレート
フィルタ収容室の中央部を延びる排気ガス流出室と、排
気ガス流出室の両側に配置されかつ夫々第１の排気ガス
流出入口および第２の排気ガス流出入口に連通する第１
の小室および第２の小室とに分割され、パティキュレー
トフィルタはその排気ガス流出入端が夫々第１の小室お
よび第２の小室内に位置するように排気ガス流出室内を
貫通している。
【００１４】８番目の発明では６番目の発明において、
パティキュレートフィルタ収容室内に一対のパティキュ
レートフィルタが各パティキュレートフィルタを順次排
気ガスが通過するように配置され、排気ガス流出口はパ
ティキュレートフィルタ収容室内を延びる排気ガス流出
管を介して消音室に連結されている。９番目の発明では
１番目の発明において、パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持し
ている。
パティキュレートフィルタ収容室内に一対のパティキュ
レートフィルタが各パティキュレートフィルタを順次排
気ガスが通過するように配置され、排気ガス流出口はパ
ティキュレートフィルタ収容室内を延びる排気ガス流出
管を介して消音室に連結されている。９番目の発明では
１番目の発明において、パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持し
ている。
【００１５】１０番目の発明では９番目の発明におい
て、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を
保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を
活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレ
ートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上
に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素
を放出させ、放出された活性酸素によってパティキュレ
ートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにし
ている。
て、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を
保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を
活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレ
ートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上
に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素
を放出させ、放出された活性酸素によってパティキュレ
ートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにし
ている。
【００１６】１１番目の発明では１０番目の発明におい
て、活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金
属又は希土類又は遷移金属からなる。１２番目の発明で
は１１番目の発明において、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属
からなる。１３番目の発明では１０番目の発明におい
て、活性酸素放出剤は、パティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中
のＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したＮＯx を放出する機能を有している。
て、活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金
属又は希土類又は遷移金属からなる。１２番目の発明で
は１１番目の発明において、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属
からなる。１３番目の発明では１０番目の発明におい
て、活性酸素放出剤は、パティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中
のＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したＮＯx を放出する機能を有している。
【００１７】
【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。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１８内に導びかれ、機関冷
却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気ポート
１０は排気マニホルド１９および排気管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２２を介してパテ
ィキュレートフィルタ等を収容したケーシング２３に連
結される。
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。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１８内に導びかれ、機関冷
却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気ポート
１０は排気マニホルド１９および排気管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２２を介してパテ
ィキュレートフィルタ等を収容したケーシング２３に連
結される。
【００１８】排気マニホルド１９とサージタンク１２と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式
ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４
周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却す
るための冷却装置２６が配置される。図１に示される実
施例では機関冷却水が冷却装置２６内に導びかれ、機関
冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料
噴射弁６は燃料供給管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。
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式
ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４
周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却す
るための冷却装置２６が配置される。図１に示される実
施例では機関冷却水が冷却装置２６内に導びかれ、機関
冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料
噴射弁６は燃料供給管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。
【００１９】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。アクセル
ペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例
した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負
荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介
して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５
にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力
パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。
一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して
燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１
６、ＥＧＲ制御弁２５、および燃料ポンプ２８に接続さ
れる。
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。アクセル
ペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例
した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負
荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介
して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５
にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力
パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。
一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して
燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１
６、ＥＧＲ制御弁２５、および燃料ポンプ２８に接続さ
れる。
【００２０】図２は図１に示されるケーシングの図解的
な斜視図を示しており、図３（Ａ）は図１に示されるケ
ーシングの図解的な平面図を示している。また、図３
（Ｂ）は図３（Ａ）において矢印Ｂに沿ってみた側面図
を示しており、図３（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は図３
（Ａ）において矢印Ｃに沿ってみた断面図を示してい
る。図２および図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照すると、ケー
シング２３は外周壁５０と、一対の端部壁５１，５２と
により構成され、ケーシング２３はその全体に亘って楕
円に近い一様な断面形状を有する。ケーシング２３内は
互いに平行をなす複数の仕切壁５３ａ，５３ｂ，５３
ｃ，５３ｄによって複数の小室５４ａ，５４ｂ，５４
ｃ，５４ｄ，５４ｅに分割される。この場合、端部壁５
１と仕切壁５３ａ間に形成される小室５４ａは弁室を形
成し、一対の仕切壁５３ａと５３ｂ間に形成される小室
５４ｂはパティキュレートフィルタ収容室を形成し、仕
切壁５３ｂと端部壁５２間に形成される小室５４ｃ，５
４ｄ，５４ｅは消音室を形成する。
な斜視図を示しており、図３（Ａ）は図１に示されるケ
ーシングの図解的な平面図を示している。また、図３
（Ｂ）は図３（Ａ）において矢印Ｂに沿ってみた側面図
を示しており、図３（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は図３
（Ａ）において矢印Ｃに沿ってみた断面図を示してい
る。図２および図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照すると、ケー
シング２３は外周壁５０と、一対の端部壁５１，５２と
により構成され、ケーシング２３はその全体に亘って楕
円に近い一様な断面形状を有する。ケーシング２３内は
互いに平行をなす複数の仕切壁５３ａ，５３ｂ，５３
ｃ，５３ｄによって複数の小室５４ａ，５４ｂ，５４
ｃ，５４ｄ，５４ｅに分割される。この場合、端部壁５
１と仕切壁５３ａ間に形成される小室５４ａは弁室を形
成し、一対の仕切壁５３ａと５３ｂ間に形成される小室
５４ｂはパティキュレートフィルタ収容室を形成し、仕
切壁５３ｂと端部壁５２間に形成される小室５４ｃ，５
４ｄ，５４ｅは消音室を形成する。
【００２１】パティキュレートフィルタ収容室５４ｂは
一対の仕切壁５３ａ，５３ｂ間を互いに平行をなして延
びる一対の仕切壁５５ａ，５５ｂによって下方に位置す
る第１の小室５６ａと、上方に位置する第２の小室５６
ｂと、中間に位置する第３の小室５６ｃとに分割され
る。第１の小室５６ａと第２の小室５６ｂ間には第３の
小室５６ｃ内を貫通して延びるパティキュレートフィル
タ５７が配置されており、このパティキュレートフィル
タ５７の排気ガス流出入端は夫々第１の小室５６ａおよ
び第２の小室５６ｂ内に位置している。第１の小室５６
ａ内に排気ガスが送り込まれるとこの排気ガスはパティ
キュレートフィルタ５７内を流れて第２の小室５６ｂ内
に流出し、第２の小室５６ｂ内に排気ガスが送り込まれ
るとこの排気ガスはパティキュレートフィルタ５７内を
流れて第１の小室５６ａ内に流出する。従ってこれら第
１の小室５６ａおよび第２の小室５６ｂは排気双方向通
路を形成している。
一対の仕切壁５３ａ，５３ｂ間を互いに平行をなして延
びる一対の仕切壁５５ａ，５５ｂによって下方に位置す
る第１の小室５６ａと、上方に位置する第２の小室５６
ｂと、中間に位置する第３の小室５６ｃとに分割され
る。第１の小室５６ａと第２の小室５６ｂ間には第３の
小室５６ｃ内を貫通して延びるパティキュレートフィル
タ５７が配置されており、このパティキュレートフィル
タ５７の排気ガス流出入端は夫々第１の小室５６ａおよ
び第２の小室５６ｂ内に位置している。第１の小室５６
ａ内に排気ガスが送り込まれるとこの排気ガスはパティ
キュレートフィルタ５７内を流れて第２の小室５６ｂ内
に流出し、第２の小室５６ｂ内に排気ガスが送り込まれ
るとこの排気ガスはパティキュレートフィルタ５７内を
流れて第１の小室５６ａ内に流出する。従ってこれら第
１の小室５６ａおよび第２の小室５６ｂは排気双方向通
路を形成している。
【００２２】一方、弁室５４ａの中央部には流路切換弁
５８が配置されている。この流路切換弁５８は、弁室５
４ａの中心部をケーシング２３の長手方向に延びる弁軸
５８ａと、この弁軸５８ａにより支持されたバタフライ
型弁体５８ｂからなり、このバタフライ型弁体５８ｂは
矩形状をなしている。弁軸５８ａは駆動モータ或いは負
圧ダイアフラム装置によって回動制御される。
５８が配置されている。この流路切換弁５８は、弁室５
４ａの中心部をケーシング２３の長手方向に延びる弁軸
５８ａと、この弁軸５８ａにより支持されたバタフライ
型弁体５８ｂからなり、このバタフライ型弁体５８ｂは
矩形状をなしている。弁軸５８ａは駆動モータ或いは負
圧ダイアフラム装置によって回動制御される。
【００２３】一方、弁室５４ａの周辺部には４つの隔壁
５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄにより分割された４つ
の区画室６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄが形成されて
いる。弁室５４ａとパティキュレートフィルタ収容室５
４ｂとを分割する仕切壁５３ａ上には第１の小室５６ａ
内に連通する第１の排気ガス流出入口６１と、第２の小
室５６ｂ内に連通する第２の排気ガス流出入口６２と、
第３の小室５６ｃに連通する排気ガス流出口６３とが形
成されている。一方、端部壁５１上には排気管２２に連
通する排気ガス流入口６４が形成されている。
５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄにより分割された４つ
の区画室６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄが形成されて
いる。弁室５４ａとパティキュレートフィルタ収容室５
４ｂとを分割する仕切壁５３ａ上には第１の小室５６ａ
内に連通する第１の排気ガス流出入口６１と、第２の小
室５６ｂ内に連通する第２の排気ガス流出入口６２と、
第３の小室５６ｃに連通する排気ガス流出口６３とが形
成されている。一方、端部壁５１上には排気管２２に連
通する排気ガス流入口６４が形成されている。
【００２４】図３（Ｃ）からわかるように第１の排気ガ
ス流出入口６１は区画室６１ａ内に開口しており、第２
の排気ガス流出入口６２は区画室６０ｂ内に開口してお
り、排気ガス流出口６３は区画室６０ｃ内に開口してお
り、排気ガス流入口６４は区画室６０ｄ内に開口してい
る。流路切換弁５８は図３（Ｃ）に示されるように流路
切換弁５８の先端部が弁軸５８ａに関し互いに反対側に
位置する一部の隔壁５９ａ，５９ｃの先端部に当接する
第１の位置Ａと、図３（Ｅ）に示されるように流路切換
弁５８の先端部が弁軸５８ａに関し互いに反対側に位置
する一対の隔壁５９ｂ，５９ｄの先端部に当接する第２
の位置Ｂと、図３（Ｄ）に示されるように第１の位置Ａ
と第２の位置Ｂとの中間位置である第３の位置Ｃに回動
制御される。
ス流出入口６１は区画室６１ａ内に開口しており、第２
の排気ガス流出入口６２は区画室６０ｂ内に開口してお
り、排気ガス流出口６３は区画室６０ｃ内に開口してお
り、排気ガス流入口６４は区画室６０ｄ内に開口してい
る。流路切換弁５８は図３（Ｃ）に示されるように流路
切換弁５８の先端部が弁軸５８ａに関し互いに反対側に
位置する一部の隔壁５９ａ，５９ｃの先端部に当接する
第１の位置Ａと、図３（Ｅ）に示されるように流路切換
弁５８の先端部が弁軸５８ａに関し互いに反対側に位置
する一対の隔壁５９ｂ，５９ｄの先端部に当接する第２
の位置Ｂと、図３（Ｄ）に示されるように第１の位置Ａ
と第２の位置Ｂとの中間位置である第３の位置Ｃに回動
制御される。
【００２５】流路切換弁５８が図３（Ｃ）に示される第
１の位置Ａに位置するときには区画室６０ａ，６０ｄと
区画室６０ｂ，６０ｃとは一対の隔壁５９ａ，５９ｃと
流路切換弁５８により分離され、このとき排気ガス流入
口６４が第１の排気ガス流出入口６１に連通しかつ第２
の排気ガス流出入口６２が排気ガス流出口６３に連通す
る。
１の位置Ａに位置するときには区画室６０ａ，６０ｄと
区画室６０ｂ，６０ｃとは一対の隔壁５９ａ，５９ｃと
流路切換弁５８により分離され、このとき排気ガス流入
口６４が第１の排気ガス流出入口６１に連通しかつ第２
の排気ガス流出入口６２が排気ガス流出口６３に連通す
る。
【００２６】これに対し、流路切換弁５８が図３（Ｅ）
に示される第２の位置Ｂに位置するときには区画室６０
ａ，６０ｃと区画室６０ｂ，６０ｄとは一対の隔壁５９
ｂ，５９ｄと流路切換弁５８により分離され、このとき
排気ガス流入口６４が第２の排気ガス流出入口６２に連
通しかつ第１の排気ガス流出入口６１が排気ガス流出口
６３に連通する。
に示される第２の位置Ｂに位置するときには区画室６０
ａ，６０ｃと区画室６０ｂ，６０ｄとは一対の隔壁５９
ｂ，５９ｄと流路切換弁５８により分離され、このとき
排気ガス流入口６４が第２の排気ガス流出入口６２に連
通しかつ第１の排気ガス流出入口６１が排気ガス流出口
６３に連通する。
【００２７】また、流路切換弁５８が図３（Ｄ）に示さ
れる第３の位置Ｃに位置するときには全区画室６０ａ，
６０ｂ，６０ｃ，６０ｄは互いに連通する。一方、前述
したように小室５４ｃ，５４ｄ，５４ｅは消音室を形成
しており、この場合図３（Ａ）に示される実施例では小
室５４ｃは第１の拡張室を、小室５４ｄは第２の拡張室
兼共鳴室を、小室５４ｅは共鳴室を形成している。
れる第３の位置Ｃに位置するときには全区画室６０ａ，
６０ｂ，６０ｃ，６０ｄは互いに連通する。一方、前述
したように小室５４ｃ，５４ｄ，５４ｅは消音室を形成
しており、この場合図３（Ａ）に示される実施例では小
室５４ｃは第１の拡張室を、小室５４ｄは第２の拡張室
兼共鳴室を、小室５４ｅは共鳴室を形成している。
【００２８】第４（Ａ）にケーシングの別の実施例を示
す。なお、図４（Ｂ）は図４（Ａ）において矢印Ｂに沿
ってみた側面図を示しており、図４（Ｃ）および（Ｄ）
は図４（Ａ）において夫々矢印Ｃ，Ｄに沿ってみた断面
図を示している。なお、図４において図３に示される構
成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
す。なお、図４（Ｂ）は図４（Ａ）において矢印Ｂに沿
ってみた側面図を示しており、図４（Ｃ）および（Ｄ）
は図４（Ａ）において夫々矢印Ｃ，Ｄに沿ってみた断面
図を示している。なお、図４において図３に示される構
成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２９】この実施例ではパティキュレートフィルタ
収容室５４ｂ内に一対のパティキュレートフィルタ５７
が並置される。これらパティキュレートフィルタ５７の
一端部はフィルタ支持用仕切壁６５により支持されてお
り、パティキュレートフィルタ５８の他端部はステー６
６によって支持されている。また、仕切壁５３ａとフィ
ルタ支持用仕切壁６５間には第１の小室５６ａと第２の
小室５６ｂとを分離するための仕切壁６７が延びてい
る。
収容室５４ｂ内に一対のパティキュレートフィルタ５７
が並置される。これらパティキュレートフィルタ５７の
一端部はフィルタ支持用仕切壁６５により支持されてお
り、パティキュレートフィルタ５８の他端部はステー６
６によって支持されている。また、仕切壁５３ａとフィ
ルタ支持用仕切壁６５間には第１の小室５６ａと第２の
小室５６ｂとを分離するための仕切壁６７が延びてい
る。
【００３０】この実施例では図４（Ｃ）に示されるよう
に第１の排気ガス流出入口６１および第２の排気ガス流
出入口６２が多数の小孔からなり、また排気ガス流出口
６３はパティキュレートフィルタ収容室５４ｂ内を貫通
して小室５４ｃ内に開口する排気ガス流出管６８に連通
している。図５は図４に示すパティキュレートフィルタ
５７を一体化した図４の変形例を示している。この変形
例ではパティキュレートフィルタ５７の中央部分５７ａ
はパティキュレートフィルタ５７の上方部から下方部
へ、或いは下方部から上方部へ排気ガスが流通しないよ
うに形成されている。
に第１の排気ガス流出入口６１および第２の排気ガス流
出入口６２が多数の小孔からなり、また排気ガス流出口
６３はパティキュレートフィルタ収容室５４ｂ内を貫通
して小室５４ｃ内に開口する排気ガス流出管６８に連通
している。図５は図４に示すパティキュレートフィルタ
５７を一体化した図４の変形例を示している。この変形
例ではパティキュレートフィルタ５７の中央部分５７ａ
はパティキュレートフィルタ５７の上方部から下方部
へ、或いは下方部から上方部へ排気ガスが流通しないよ
うに形成されている。
【００３１】図６（Ａ）は代表的なパティキュレートフ
ィルタの正面図を示しており、図６（Ｂ）は図６（Ａ）
に示すパティキュレートフィルタの側面断面図を示して
いる。図３に示されるパティキュレートフィルタ５７は
断面形状が楕円形であり、しかも図６に示すパティキュ
レートフィルタよりも軸方向長さが短かいが図６に示す
パティキュレートフィルタと基本的には同じ構造を有し
ており、図４に示されるパティキュレートフィルタ５７
は図６に示されるパティキュレートフィルタよりも軸方
向長さが長いがやはり図６に示すパティキュレートフィ
ルタと基本的に同じ構造を有している。従って以下図３
および図４に示される各パティキュレートフィルタ５７
を個別に説明する代りに図６に示される代表的なパティ
キュレートフィルタについてその構造を説明する。
ィルタの正面図を示しており、図６（Ｂ）は図６（Ａ）
に示すパティキュレートフィルタの側面断面図を示して
いる。図３に示されるパティキュレートフィルタ５７は
断面形状が楕円形であり、しかも図６に示すパティキュ
レートフィルタよりも軸方向長さが短かいが図６に示す
パティキュレートフィルタと基本的には同じ構造を有し
ており、図４に示されるパティキュレートフィルタ５７
は図６に示されるパティキュレートフィルタよりも軸方
向長さが長いがやはり図６に示すパティキュレートフィ
ルタと基本的に同じ構造を有している。従って以下図３
および図４に示される各パティキュレートフィルタ５７
を個別に説明する代りに図６に示される代表的なパティ
キュレートフィルタについてその構造を説明する。
【００３２】図６（Ａ）および（Ｂ）に示されるように
パティキュレートフィルタはハニカム構造をなしてお
り、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路８
０，８１を具備する。これら排気流通路は一端が栓８２
により閉塞された排気ガス流通路８０と、他端が栓８３
により閉塞された排気ガス流通路８１とにより構成され
る。なお、図６（Ａ）においてハッチングを付した部分
は栓８３を示している。従って排気ガス流通路８０およ
び排気ガス流通路８１は薄肉の隔壁８４を介して交互に
配置される。云い換えると排気ガス流通路８０および排
気ガス流通路８１は各排気ガス流通路８０が四つの排気
ガス流通路８１によって包囲され、各排気ガス流通路８
１が四つの排気ガス流通路８０によって包囲されるよう
に配置される。
パティキュレートフィルタはハニカム構造をなしてお
り、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路８
０，８１を具備する。これら排気流通路は一端が栓８２
により閉塞された排気ガス流通路８０と、他端が栓８３
により閉塞された排気ガス流通路８１とにより構成され
る。なお、図６（Ａ）においてハッチングを付した部分
は栓８３を示している。従って排気ガス流通路８０およ
び排気ガス流通路８１は薄肉の隔壁８４を介して交互に
配置される。云い換えると排気ガス流通路８０および排
気ガス流通路８１は各排気ガス流通路８０が四つの排気
ガス流通路８１によって包囲され、各排気ガス流通路８
１が四つの排気ガス流通路８０によって包囲されるよう
に配置される。
【００３３】パティキュレートフィルタは例えばコージ
ライトのような多孔質材料から形成されており、従って
図６（Ｂ）においてＸ方向からパティキュレートフィル
タ内に排気ガスが送り込まれると排気ガス流通路８０内
に流入した排気ガスは矢印で示されるように周囲の隔壁
８４内を通って隣接する排気ガス流通路８１内に流出す
る。これに対し、図６（Ｂ）において矢印Ｙ方向からパ
ティキュレートフィルタ内に排気ガスが送り込まれると
排気ガス流通路８１内に流入した排気ガスは図６（Ｂ）
に示される矢印とは逆向きに周囲の隔壁８４内を通って
隣接する排気ガス流通路８０内に流出する。
ライトのような多孔質材料から形成されており、従って
図６（Ｂ）においてＸ方向からパティキュレートフィル
タ内に排気ガスが送り込まれると排気ガス流通路８０内
に流入した排気ガスは矢印で示されるように周囲の隔壁
８４内を通って隣接する排気ガス流通路８１内に流出す
る。これに対し、図６（Ｂ）において矢印Ｙ方向からパ
ティキュレートフィルタ内に排気ガスが送り込まれると
排気ガス流通路８１内に流入した排気ガスは図６（Ｂ）
に示される矢印とは逆向きに周囲の隔壁８４内を通って
隣接する排気ガス流通路８０内に流出する。
【００３４】本発明による実施例では各排気ガス流通路
８０および８１の周壁面、即ち各隔壁８４の両側表面上
および隔壁８４内の細孔内壁面上には例えばアルミナか
らなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属
触媒、および周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込ん
で酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持し
た酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持
されている。
８０および８１の周壁面、即ち各隔壁８４の両側表面上
および隔壁８４内の細孔内壁面上には例えばアルミナか
らなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属
触媒、および周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込ん
で酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持し
た酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持
されている。
【００３５】この場合、本発明による実施例では貴金属
触媒として白金Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤
としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セ
シウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バ
リウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのよ
うなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウム
Ｙ、セリウムＣｅのような希土類、および遷移金属から
選ばれた少くとも一つが用いられている。
触媒として白金Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤
としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セ
シウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バ
リウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのよ
うなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウム
Ｙ、セリウムＣｅのような希土類、および遷移金属から
選ばれた少くとも一つが用いられている。
【００３６】なお、この場合活性酸素放出剤としてはカ
ルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又
はアルカリ土類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、
セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロ
ンチウムＳｒを用いることが好ましい。次に図３および
図４に示されるパティキュレートフィルタ５７による排
気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金Ｐｔお
よびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明する
が他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土
類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行われ
る。
ルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又
はアルカリ土類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、
セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロ
ンチウムＳｒを用いることが好ましい。次に図３および
図４に示されるパティキュレートフィルタ５７による排
気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金Ｐｔお
よびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明する
が他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土
類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行われ
る。
【００３７】図１に示されるような圧縮着火式内燃機関
では空気過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは
多量の過剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路、燃焼室
５および排気通路内に供給された空気と燃料との比を排
気ガスの空燃比と称すると図１に示されるような圧縮着
火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなってい
る。また、燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス
中にはＮＯが含まれている。また、燃料中にはイオウＳ
が含まれており、このイオウＳは燃焼室５内で酸素と反
応してＳＯ2 となる。従って排気ガス中にはＳＯ2 が含
まれている。従って排気ガスがパティキュレートフィル
タ５７内に送り込まれると過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2
を含んだ排気ガスが排気ガス流通路８０又は８１内に流
入することになる。
では空気過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは
多量の過剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路、燃焼室
５および排気通路内に供給された空気と燃料との比を排
気ガスの空燃比と称すると図１に示されるような圧縮着
火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなってい
る。また、燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス
中にはＮＯが含まれている。また、燃料中にはイオウＳ
が含まれており、このイオウＳは燃焼室５内で酸素と反
応してＳＯ2 となる。従って排気ガス中にはＳＯ2 が含
まれている。従って排気ガスがパティキュレートフィル
タ５７内に送り込まれると過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2
を含んだ排気ガスが排気ガス流通路８０又は８１内に流
入することになる。
【００３８】図７（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流通路
８０又は８１の内周面および隔壁８４内の細孔内壁面上
に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わして
いる。なお、図７（Ａ）および（Ｂ）において９０は白
金Ｐｔの粒子を示しており、９１はカリウムＫを含んで
いる活性酸素放出剤を示している。上述したように排気
ガス中には多量の過剰酸素が含まれているので排気ガス
がパティキュレートフィルタ５７の排気ガス流通路８０
又は８１内に流入すると図７（Ａ）に示されるようにこ
れら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に
付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上
でＯ2 - 又はＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ
2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金
Ｐｔ上で酸化されつつ活性酸素放出剤９１内に吸収さ
れ、カリウムＫと結合しながら図７（Ａ）に示されるよ
うに硝酸イオンＮＯ3 - の形で活性酸素放出剤９１内に
拡散し、一部の硝酸イオンＮＯ3 - は硝酸カリウムＫＮ
Ｏ3 を生成する。
８０又は８１の内周面および隔壁８４内の細孔内壁面上
に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わして
いる。なお、図７（Ａ）および（Ｂ）において９０は白
金Ｐｔの粒子を示しており、９１はカリウムＫを含んで
いる活性酸素放出剤を示している。上述したように排気
ガス中には多量の過剰酸素が含まれているので排気ガス
がパティキュレートフィルタ５７の排気ガス流通路８０
又は８１内に流入すると図７（Ａ）に示されるようにこ
れら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に
付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上
でＯ2 - 又はＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ
2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金
Ｐｔ上で酸化されつつ活性酸素放出剤９１内に吸収さ
れ、カリウムＫと結合しながら図７（Ａ）に示されるよ
うに硝酸イオンＮＯ3 - の形で活性酸素放出剤９１内に
拡散し、一部の硝酸イオンＮＯ3 - は硝酸カリウムＫＮ
Ｏ3 を生成する。
【００３９】一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ
2 も含まれており、このＳＯ2 もＮＯと同様なメカニズ
ムによって活性酸素放出剤９１内に吸収される。即ち、
上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐ
ｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ2 は白金Ｐ
ｔの表面でＯ2 - 又はＯ2-と反応してＳＯ3 となる。次
いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化さ
れつつ活性酸素放出剤９１内に吸収され、カリウムＫと
結合しながら硫酸イオンＳＯ4 2- の形で活性酸素放出剤
９１内に拡散し、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を生成する。
このようにして活性酸素放出触媒９１内には硝酸カリウ
ムＫＮＯ3 および硫酸カリウムＫ2 ＳＯ 4 が生成され
る。
2 も含まれており、このＳＯ2 もＮＯと同様なメカニズ
ムによって活性酸素放出剤９１内に吸収される。即ち、
上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐ
ｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ2 は白金Ｐ
ｔの表面でＯ2 - 又はＯ2-と反応してＳＯ3 となる。次
いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化さ
れつつ活性酸素放出剤９１内に吸収され、カリウムＫと
結合しながら硫酸イオンＳＯ4 2- の形で活性酸素放出剤
９１内に拡散し、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を生成する。
このようにして活性酸素放出触媒９１内には硝酸カリウ
ムＫＮＯ3 および硫酸カリウムＫ2 ＳＯ 4 が生成され
る。
【００４０】一方、燃焼室５内においては主にカーボン
Ｃからなる微粒子が生成され、従って排気ガス中にはこ
れら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれている
これら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィルタ５
７の排気ガス流通路８０又は８１内を流れているとき
に、或いは隔壁８４内を流れているときに図７（Ｂ）に
おいて９２で示されるように担体層の表面、例えば活性
酸素放出剤９１の表面上に接触し、付着する。
Ｃからなる微粒子が生成され、従って排気ガス中にはこ
れら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれている
これら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィルタ５
７の排気ガス流通路８０又は８１内を流れているとき
に、或いは隔壁８４内を流れているときに図７（Ｂ）に
おいて９２で示されるように担体層の表面、例えば活性
酸素放出剤９１の表面上に接触し、付着する。
【００４１】このように微粒子９２が活性酸素放出剤９
１の表面上に付着すると微粒子９２と活性酸素放出剤９
１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤９１内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤９１内の酸素が微
粒子９２と活性酸素放出剤９１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤９１内に形成
されている硝酸カリウムＫＮＯ3 がカリウムＫと酸素Ｏ
とＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子９２と活性酸素放
出剤９１との接触面に向かい、ＮＯが活性酸素放出剤９
１から外部に放出される。外部に放出されたＮＯは下流
側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤
９１内に吸収される。
１の表面上に付着すると微粒子９２と活性酸素放出剤９
１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤９１内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤９１内の酸素が微
粒子９２と活性酸素放出剤９１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤９１内に形成
されている硝酸カリウムＫＮＯ3 がカリウムＫと酸素Ｏ
とＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子９２と活性酸素放
出剤９１との接触面に向かい、ＮＯが活性酸素放出剤９
１から外部に放出される。外部に放出されたＮＯは下流
側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤
９１内に吸収される。
【００４２】一方、このとき活性酸素放出剤９１内に形
成されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ 4 もカリウムＫと酸
素ＯとＳＯ2 とに分解され、酸素Ｏが微粒子９２と活性
酸素放出剤９１との接触面に向かい、ＳＯ2 が活性酸素
放出剤９１から外部に放出される。外部に放出されたＳ
Ｏ2 は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性
酸素放出剤９１内に吸収される。
成されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ 4 もカリウムＫと酸
素ＯとＳＯ2 とに分解され、酸素Ｏが微粒子９２と活性
酸素放出剤９１との接触面に向かい、ＳＯ2 が活性酸素
放出剤９１から外部に放出される。外部に放出されたＳ
Ｏ2 は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性
酸素放出剤９１内に吸収される。
【００４３】一方、微粒子９２と活性酸素放出剤９１と
の接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3 や硫酸
カリウムＫ2 ＳＯ4 のような化合物から分解された酸素
である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギを
有しており、極めて高い活性を有する。従って微粒子９
２と活性酸素放出剤９１との接触面に向かう酸素は活性
酸素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子９２に
接触すると微粒子９２は短時間のうちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられ、微粒子９２は完全に消滅する。
従って微粒子９２はパティキュレートフィルタ５７上に
堆積することがない。なお、このようにパティキュレー
トフィルタ５７上に付着した微粒子９２は活性酸素Ｏに
よって酸化せしめられるがこれら微粒子９２は排気ガス
中の酸素によっても酸化せしめられる。
の接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3 や硫酸
カリウムＫ2 ＳＯ4 のような化合物から分解された酸素
である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギを
有しており、極めて高い活性を有する。従って微粒子９
２と活性酸素放出剤９１との接触面に向かう酸素は活性
酸素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子９２に
接触すると微粒子９２は短時間のうちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられ、微粒子９２は完全に消滅する。
従って微粒子９２はパティキュレートフィルタ５７上に
堆積することがない。なお、このようにパティキュレー
トフィルタ５７上に付着した微粒子９２は活性酸素Ｏに
よって酸化せしめられるがこれら微粒子９２は排気ガス
中の酸素によっても酸化せしめられる。
【００４４】パティキュレートフィルタ５７上に積層状
に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはパティキ
ュレートフィルタ５７が赤熱し、火炎を伴って燃焼す
る。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続せ
ず、従ってこのような火炎を伴なう燃焼を持続させるた
めにはパティキュレートフィルタ５７の温度を高温に維
持しなければならない。これに対して本発明による実施
例では微粒子９２は上述したように輝炎を発することな
く酸化せしめられ、このときパティキュレートフィルタ
５７の表面が赤熱することもない。即ち、云い換えると
本発明による実施例ではかなり低い温度でもって微粒子
９２が酸化除去せしめられている。従って本発明におい
て用いられている輝炎を発しない微粒子９２の酸化によ
る微粒子除去作用は火炎を伴う燃焼による微粒子除去作
用と全く異なっている。
に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはパティキ
ュレートフィルタ５７が赤熱し、火炎を伴って燃焼す
る。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続せ
ず、従ってこのような火炎を伴なう燃焼を持続させるた
めにはパティキュレートフィルタ５７の温度を高温に維
持しなければならない。これに対して本発明による実施
例では微粒子９２は上述したように輝炎を発することな
く酸化せしめられ、このときパティキュレートフィルタ
５７の表面が赤熱することもない。即ち、云い換えると
本発明による実施例ではかなり低い温度でもって微粒子
９２が酸化除去せしめられている。従って本発明におい
て用いられている輝炎を発しない微粒子９２の酸化によ
る微粒子除去作用は火炎を伴う燃焼による微粒子除去作
用と全く異なっている。
【００４５】ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤９
１はパティキュレートフィルタ５７の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤９１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
５７の温度が高くなるほど増大する。従ってパティキュ
レートフィルタ５７上において単位時間当りに輝炎を発
することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量はパ
ティキュレートフィルタ５７の温度が高くなるほど増大
する。
１はパティキュレートフィルタ５７の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤９１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
５７の温度が高くなるほど増大する。従ってパティキュ
レートフィルタ５７上において単位時間当りに輝炎を発
することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量はパ
ティキュレートフィルタ５７の温度が高くなるほど増大
する。
【００４６】図９の実線は単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ている。なお、図９において横軸はパティキュレートフ
ィルタ５７の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃
焼室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称
するとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇより
も少ないとき、即ち図９の領域Ｉでは燃焼室５から排出
された全ての微粒子がパティキュレートフィルタ５７に
接触するや否や短時間のうちにパティキュレートフィル
タ５７上において輝炎を発することなく酸化除去せしめ
られる。
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ている。なお、図９において横軸はパティキュレートフ
ィルタ５７の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃
焼室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称
するとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇより
も少ないとき、即ち図９の領域Ｉでは燃焼室５から排出
された全ての微粒子がパティキュレートフィルタ５７に
接触するや否や短時間のうちにパティキュレートフィル
タ５７上において輝炎を発することなく酸化除去せしめ
られる。
【００４７】これに対し、排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇよりも多いとき、即ち図９の領域IIでは全
ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している。
図８（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸化の
様子を示している。即ち、全ての微粒子を酸化するには
活性酸素量が不足している場合には図８（Ａ）に示すよ
うに微粒子９２が活性酸素放出剤９１上に付着すると微
粒子９２の一部のみが酸化され、十分に酸化されなかっ
た微粒子部分が担体層上に残留する。次いで活性酸素量
が不足している状態が継続すると次から次へと酸化され
なかった微粒子部分が担体層上に残留し、その結果図８
（Ｂ）に示されるように担体層の表面が残留微粒子部分
９３によって覆われるようになる。
能微粒子量Ｇよりも多いとき、即ち図９の領域IIでは全
ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している。
図８（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸化の
様子を示している。即ち、全ての微粒子を酸化するには
活性酸素量が不足している場合には図８（Ａ）に示すよ
うに微粒子９２が活性酸素放出剤９１上に付着すると微
粒子９２の一部のみが酸化され、十分に酸化されなかっ
た微粒子部分が担体層上に残留する。次いで活性酸素量
が不足している状態が継続すると次から次へと酸化され
なかった微粒子部分が担体層上に残留し、その結果図８
（Ｂ）に示されるように担体層の表面が残留微粒子部分
９３によって覆われるようになる。
【００４８】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分９
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分９３はそのまま残留しやすくな
る。また、担体層の表面が残留微粒子部分９３によって
覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用およ
び活性酸素放出剤９１による活性酸素の放出作用が抑制
される。その結果、図８（Ｃ）に示されるように残留微
粒子部分９３の上に別の微粒子９４が次から次へと堆積
する。即ち、微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤９１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって酸化されることがなく、従ってこの微粒子
９４上に更に別の微粒子が次から次へと堆積する。即
ち、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
い状態が継続するとパティキュレートフィルタ５７上に
は微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス温を高温
にするか、或いはパティキュレートフィルタ５７の温度
を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させる
ことができなくなる。
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分９３はそのまま残留しやすくな
る。また、担体層の表面が残留微粒子部分９３によって
覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用およ
び活性酸素放出剤９１による活性酸素の放出作用が抑制
される。その結果、図８（Ｃ）に示されるように残留微
粒子部分９３の上に別の微粒子９４が次から次へと堆積
する。即ち、微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤９１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって酸化されることがなく、従ってこの微粒子
９４上に更に別の微粒子が次から次へと堆積する。即
ち、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
い状態が継続するとパティキュレートフィルタ５７上に
は微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス温を高温
にするか、或いはパティキュレートフィルタ５７の温度
を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させる
ことができなくなる。
【００４９】このように図９の領域Ｉでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ５７上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図９の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ５７上に積層状に堆
積する。従って微粒子がパティキュレートフィルタ５７
上に積層状に堆積しないようにするためには排出微粒子
量Ｍを常時酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少くしておく
必要がある。
ィキュレートフィルタ５７上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図９の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ５７上に積層状に堆
積する。従って微粒子がパティキュレートフィルタ５７
上に積層状に堆積しないようにするためには排出微粒子
量Ｍを常時酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少くしておく
必要がある。
【００５０】図９からわかるように本発明の実施例で用
いられているパティキュレートフィルタ５７ではパティ
キュレートフィルタ５７の温度ＴＦがかなり低くても微
粒子を酸化させることが可能であり、従って図１に示す
圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ５７の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように
維持することが可能である。従って本発明による実施例
においては排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィ
ルタ５７の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するようにし
ている。
いられているパティキュレートフィルタ５７ではパティ
キュレートフィルタ５７の温度ＴＦがかなり低くても微
粒子を酸化させることが可能であり、従って図１に示す
圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ５７の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように
維持することが可能である。従って本発明による実施例
においては排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィ
ルタ５７の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するようにし
ている。
【００５１】このように排出微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するとパテ
ィキュレートフィルタ５７上に微粒子が全く堆積しなく
なる。その結果、パティキュレートフィルタ５７におけ
る排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化するこ
となくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くして機
関の出力低下を最小限に維持することができる。
微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するとパテ
ィキュレートフィルタ５７上に微粒子が全く堆積しなく
なる。その結果、パティキュレートフィルタ５７におけ
る排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化するこ
となくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くして機
関の出力低下を最小限に維持することができる。
【００５２】また、微粒子の酸化による微粒子除去作用
はかなり低温でもって行われる。従ってパティキュレー
トフィルタ５７の温度はさほど上昇せず、斯くしてパテ
ィキュレートフィルタ５７が劣化する危険性はほとんど
ない。また、パティキュレートフィルタ５７上に微粒子
が全く堆積しないのでアッシュが凝集する危険性が少な
く、従ってパティキュレートフィルタ５７が目詰まりす
る危険性が少なくなる。
はかなり低温でもって行われる。従ってパティキュレー
トフィルタ５７の温度はさほど上昇せず、斯くしてパテ
ィキュレートフィルタ５７が劣化する危険性はほとんど
ない。また、パティキュレートフィルタ５７上に微粒子
が全く堆積しないのでアッシュが凝集する危険性が少な
く、従ってパティキュレートフィルタ５７が目詰まりす
る危険性が少なくなる。
【００５３】ところでこの目詰まりは主に硫酸カルシウ
ムＣａＳＯ4 によって生ずる。即ち、燃料や潤滑油はカ
ルシウムＣａを含んでおり、従って排気ガス中にカルシ
ウムＣａが含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3
が存在すると硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。こ
の硫酸カルシウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっ
ても熱分解しない。従って硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が
生成され、この硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパテ
ィキュレートフィルタ５７の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。
ムＣａＳＯ4 によって生ずる。即ち、燃料や潤滑油はカ
ルシウムＣａを含んでおり、従って排気ガス中にカルシ
ウムＣａが含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3
が存在すると硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。こ
の硫酸カルシウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっ
ても熱分解しない。従って硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が
生成され、この硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパテ
ィキュレートフィルタ５７の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。
【００５４】しかしながらこの場合、活性酸素放出剤９
１としてカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアル
カリ金属又はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用
いると活性酸素放出剤９１内に拡散するＳＯ3 はカリウ
ムＫと結合して硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を形成し、カル
シウムＣａはＳＯ3 と結合することなくパティキュレー
トフィルタ５７の隔壁８４を通過して排気ガス流通路８
０又は８１内に流出する。従ってパティキュレートフィ
ルタ５７の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って
前述したように活性酸素放出剤９１としてはカルシウム
Ｃａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウム
Ｃｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウム
Ｓｒを用いることが好ましいことになる。
１としてカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアル
カリ金属又はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用
いると活性酸素放出剤９１内に拡散するＳＯ3 はカリウ
ムＫと結合して硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を形成し、カル
シウムＣａはＳＯ3 と結合することなくパティキュレー
トフィルタ５７の隔壁８４を通過して排気ガス流通路８
０又は８１内に流出する。従ってパティキュレートフィ
ルタ５７の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って
前述したように活性酸素放出剤９１としてはカルシウム
Ｃａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウム
Ｃｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウム
Ｓｒを用いることが好ましいことになる。
【００５５】さて、本発明による実施例では基本的に全
ての運転状態において排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも少なくなるように維持することを意図し
ている。しかしながら実際には全ての運転状態において
排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少くす
ることはほとんど不可能である。そこで本発明による実
施例では流路切換弁５８によってパティキュレートフィ
ルタ５７内を流れる排気ガスの流れ方向を時折逆転させ
るようにしている。
ての運転状態において排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも少なくなるように維持することを意図し
ている。しかしながら実際には全ての運転状態において
排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少くす
ることはほとんど不可能である。そこで本発明による実
施例では流路切換弁５８によってパティキュレートフィ
ルタ５７内を流れる排気ガスの流れ方向を時折逆転させ
るようにしている。
【００５６】即ち、例えば図６（Ｂ）において排気ガス
が矢印Ｘの方向に流れており、このとき排気ガス流通路
８０の内壁面上に微粒子が堆積したとする。このとき排
気ガス流通路８１の内壁面上には微粒子が堆積していな
いのでこのとき排気ガスの流れ方向を逆転すると、即ち
図６（Ｂ）において排気ガスの流れ方向を矢印Ｙの方向
に切換えると排気ガス中の微粒子は排気ガス流通路８１
の内壁面上において良好に酸化除去せしめられる。ま
た、このとき排気ガス流通路８０の内壁面には微粒子が
堆積することがないので既に堆積している微粒子が酸化
除去せしめられる。このように排気ガスの流れ方向を逆
転すると排気ガス流通路８１の内壁面上において微粒子
が酸化除去せしめられ、更に排気ガス流通路８０の内壁
面上でも堆積微粒子の酸化除去作用が行われる。従って
排気ガスの流れ方向を時折逆転することによって微粒子
の連続的な酸化除去作用が可能となる。
が矢印Ｘの方向に流れており、このとき排気ガス流通路
８０の内壁面上に微粒子が堆積したとする。このとき排
気ガス流通路８１の内壁面上には微粒子が堆積していな
いのでこのとき排気ガスの流れ方向を逆転すると、即ち
図６（Ｂ）において排気ガスの流れ方向を矢印Ｙの方向
に切換えると排気ガス中の微粒子は排気ガス流通路８１
の内壁面上において良好に酸化除去せしめられる。ま
た、このとき排気ガス流通路８０の内壁面には微粒子が
堆積することがないので既に堆積している微粒子が酸化
除去せしめられる。このように排気ガスの流れ方向を逆
転すると排気ガス流通路８１の内壁面上において微粒子
が酸化除去せしめられ、更に排気ガス流通路８０の内壁
面上でも堆積微粒子の酸化除去作用が行われる。従って
排気ガスの流れ方向を時折逆転することによって微粒子
の連続的な酸化除去作用が可能となる。
【００５７】また、例えば図６（Ｂ）において排気ガス
が矢印Ｘの方向に流れ、排気ガス流通路８０の内壁面上
における細孔の開口部が微粒子の固まりによって閉塞さ
れた場合には排気ガスの流れ方向を逆転させたときに排
気ガス流によって微粒子の固まりが細孔の開口部から吹
き飛ばされ、それによって細孔の目詰りを阻止すること
ができるという利点もある。
が矢印Ｘの方向に流れ、排気ガス流通路８０の内壁面上
における細孔の開口部が微粒子の固まりによって閉塞さ
れた場合には排気ガスの流れ方向を逆転させたときに排
気ガス流によって微粒子の固まりが細孔の開口部から吹
き飛ばされ、それによって細孔の目詰りを阻止すること
ができるという利点もある。
【００５８】次に図１０を参照しつつ流路切換弁５８の
制御ルーチンについて説明する。図１０を参照するとま
ず初めにステップ１００においてパティキュレートフィ
ルタ５７への排気ガスの流入を禁止すべきか否かが判別
される。機関始動時のようにパティキュレートフィルタ
５７の温度が低いときにはパティキュレートフィルタ５
７上に多量の微粒子が堆積する可能性がある。また、排
気ガス温が低くなる運転状態のときにはパティキュレー
トフィルタ５７の温度が低下し、斯くしてこのときにも
多量の微粒子がパティキュレートフィルタ５７上に堆積
する可能性がある。このように多量の微粒子がパティキ
ュレートフィルタ５７上に堆積する可能性があるときに
はパティキュレートフィルタ５７への排気ガスの流入を
禁止すべきであると判断され、ステップ１０１に進む。
制御ルーチンについて説明する。図１０を参照するとま
ず初めにステップ１００においてパティキュレートフィ
ルタ５７への排気ガスの流入を禁止すべきか否かが判別
される。機関始動時のようにパティキュレートフィルタ
５７の温度が低いときにはパティキュレートフィルタ５
７上に多量の微粒子が堆積する可能性がある。また、排
気ガス温が低くなる運転状態のときにはパティキュレー
トフィルタ５７の温度が低下し、斯くしてこのときにも
多量の微粒子がパティキュレートフィルタ５７上に堆積
する可能性がある。このように多量の微粒子がパティキ
ュレートフィルタ５７上に堆積する可能性があるときに
はパティキュレートフィルタ５７への排気ガスの流入を
禁止すべきであると判断され、ステップ１０１に進む。
【００５９】ステップ１０１では流路切換弁５８の位置
が図３（Ｄ）に示される第３の位置Ｃとされる。このと
き排気管２２を経て排気ガス流出口６４から弁室５４ａ
内に流出した排気ガスはほとんど第１の排気ガス流出入
口６１および第２の排気ガス流出入口６２内に流入する
ことなく排気ガス流出口６３内に流入する。従ってこの
とき多量の微粒子がパティキュレートフィルタ５７上に
堆積することがなくなる。
が図３（Ｄ）に示される第３の位置Ｃとされる。このと
き排気管２２を経て排気ガス流出口６４から弁室５４ａ
内に流出した排気ガスはほとんど第１の排気ガス流出入
口６１および第２の排気ガス流出入口６２内に流入する
ことなく排気ガス流出口６３内に流入する。従ってこの
とき多量の微粒子がパティキュレートフィルタ５７上に
堆積することがなくなる。
【００６０】排気ガス流出口６３内に流出した排気ガス
は図３（Ａ）に示す実施例ではパティキュレートフィル
タ５７周りの第３の小室５６ｃを通って仕切壁５３ｂに
形成された開口７０から第１の拡張室５４ｃ内に流入す
る。従って図３（Ａ）に示す実施例では第３の小室５６
ｃが排気ガス流出室を形成している。一方、図４（Ａ）
に示す実施例では排気ガス流出口６３内に流出した排気
ガスは排気ガス流出管６８を介して第１の拡張室５４ｃ
内に流入する。
は図３（Ａ）に示す実施例ではパティキュレートフィル
タ５７周りの第３の小室５６ｃを通って仕切壁５３ｂに
形成された開口７０から第１の拡張室５４ｃ内に流入す
る。従って図３（Ａ）に示す実施例では第３の小室５６
ｃが排気ガス流出室を形成している。一方、図４（Ａ）
に示す実施例では排気ガス流出口６３内に流出した排気
ガスは排気ガス流出管６８を介して第１の拡張室５４ｃ
内に流入する。
【００６１】排気ガスが第１拡張室５４ｃに流入すると
その際に排気音が低減される。次いで一部の排気ガスは
仕切壁５３ｃに形成された開口７１から第２の拡張室５
４ｄ内に流出し、更に排気音が低減された後、排出管７
２を介してケーシング２３内から排出される。残りの排
気ガスは開孔７４を具えた連通管７３内に流入し、共鳴
作用によって特定周波数の排気音が低減される。
その際に排気音が低減される。次いで一部の排気ガスは
仕切壁５３ｃに形成された開口７１から第２の拡張室５
４ｄ内に流出し、更に排気音が低減された後、排出管７
２を介してケーシング２３内から排出される。残りの排
気ガスは開孔７４を具えた連通管７３内に流入し、共鳴
作用によって特定周波数の排気音が低減される。
【００６２】一方、ステップ１００においてパティキュ
レートフィルタ５７への排気ガスの流入を禁止すべきで
ないと判断されたときにはステップ１０２に進んでパテ
ィキュレートフィルタ５７への排気ガスの流入方向を切
換えるべきか否かが判別される。例えばパティキュレー
トフィルタ５７への排気ガスの流入方向を切換えた後一
定期間が経過したとき、或いは機関から多量の微粒子が
排出される加速運転が完了したときにはパティキュレー
トフィルタ５７への排気ガスの流入方向を切換えるべき
であると判断される。パティキュレートフィルタ５７へ
の排気ガスの流入方向を切換えるべきであると判断され
たときにはステップ１０３に進む。
レートフィルタ５７への排気ガスの流入を禁止すべきで
ないと判断されたときにはステップ１０２に進んでパテ
ィキュレートフィルタ５７への排気ガスの流入方向を切
換えるべきか否かが判別される。例えばパティキュレー
トフィルタ５７への排気ガスの流入方向を切換えた後一
定期間が経過したとき、或いは機関から多量の微粒子が
排出される加速運転が完了したときにはパティキュレー
トフィルタ５７への排気ガスの流入方向を切換えるべき
であると判断される。パティキュレートフィルタ５７へ
の排気ガスの流入方向を切換えるべきであると判断され
たときにはステップ１０３に進む。
【００６３】ステップ１０３では流入方向切換用のフラ
グＦがセットされているか否かが判別され、フラグＦが
セットされているときにはステップ１０４に進んでフラ
グＦがリセットされる。次いでステップ１０５では流路
切換弁５８の位置が図３（Ｃ）に示す第１の位置Ａに切
換えられる。このとき排気ガス流入口６４から弁室５４
ａ内に流入した排気ガスは第１の排気ガス流出入口６１
内に送り込まれる。
グＦがセットされているか否かが判別され、フラグＦが
セットされているときにはステップ１０４に進んでフラ
グＦがリセットされる。次いでステップ１０５では流路
切換弁５８の位置が図３（Ｃ）に示す第１の位置Ａに切
換えられる。このとき排気ガス流入口６４から弁室５４
ａ内に流入した排気ガスは第１の排気ガス流出入口６１
内に送り込まれる。
【００６４】第１の排気ガス流出入口６１内に送り込ま
れた排気ガスは図３（Ａ）に示す実施例では第１の小室
５６ａ、パティキュレートフィルタ５７、第２の小室５
６ｂを介して第２の排気ガス流出入口６２から弁室５４
ａ内に流出し、次いで排気ガス流出口６３内に流入す
る。一方、図４（Ａ）に示す実施例では第１の排気ガス
流出入口６１内に送り込まれた排気ガスは第１の小室５
６ａ、図４において下方に位置するパティキュレートフ
ィルタ５７、図４において上方に位置するパティキュレ
ートフィルタ５７、第２の小室５６ｂを介して第２の排
気ガス流出入口６２から弁室５４ａ内に流出し、次いで
排気ガス流出口６３内に流入する。
れた排気ガスは図３（Ａ）に示す実施例では第１の小室
５６ａ、パティキュレートフィルタ５７、第２の小室５
６ｂを介して第２の排気ガス流出入口６２から弁室５４
ａ内に流出し、次いで排気ガス流出口６３内に流入す
る。一方、図４（Ａ）に示す実施例では第１の排気ガス
流出入口６１内に送り込まれた排気ガスは第１の小室５
６ａ、図４において下方に位置するパティキュレートフ
ィルタ５７、図４において上方に位置するパティキュレ
ートフィルタ５７、第２の小室５６ｂを介して第２の排
気ガス流出入口６２から弁室５４ａ内に流出し、次いで
排気ガス流出口６３内に流入する。
【００６５】その後再びステップ１０２においてパティ
キュレートフィルタ６６への排気ガスの流入方向を切換
えるべきであると判断されるとこのときにはフラグＦが
リセットされているのでステップ１０３からステップ１
０６に進み、フラグＦがセットされる。次いでステップ
１０７では流路切換弁５８の位置が図３（Ｅ）に示す第
２の位置Ｂに切換えられる。このとき排気ガス流入口６
４から弁室５４ａ内に流入した排気ガスは第２の排気ガ
ス流出入口６２内に送り込まれる。
キュレートフィルタ６６への排気ガスの流入方向を切換
えるべきであると判断されるとこのときにはフラグＦが
リセットされているのでステップ１０３からステップ１
０６に進み、フラグＦがセットされる。次いでステップ
１０７では流路切換弁５８の位置が図３（Ｅ）に示す第
２の位置Ｂに切換えられる。このとき排気ガス流入口６
４から弁室５４ａ内に流入した排気ガスは第２の排気ガ
ス流出入口６２内に送り込まれる。
【００６６】第２の排気ガス流出入口６２内に送り込ま
れた排気ガスは図３（Ａ）に示す実施例では第２の小室
５６ｂ、パティキュレートフィルタ５７、第１の小室５
６ａを介して第１の排気ガス流出入口６１から弁室５４
ａ内に流出し、次いで排気ガス流出口６３内に流入す
る。一方、図４（Ａ）に示す実施例では第２の排気ガス
流出入口６２内に送り込まれた排気ガスは第２の小室５
６ｂ、図４において上方に位置するパティキュレートフ
ィルタ５７、図４において下方に位置するパティキュレ
ートフィルタ５７、第１の小室５６ａを介して第１の排
気ガス流出入口６１から弁室５４ａ内に流出し、次いで
排気ガス流出口６３内に流入する。
れた排気ガスは図３（Ａ）に示す実施例では第２の小室
５６ｂ、パティキュレートフィルタ５７、第１の小室５
６ａを介して第１の排気ガス流出入口６１から弁室５４
ａ内に流出し、次いで排気ガス流出口６３内に流入す
る。一方、図４（Ａ）に示す実施例では第２の排気ガス
流出入口６２内に送り込まれた排気ガスは第２の小室５
６ｂ、図４において上方に位置するパティキュレートフ
ィルタ５７、図４において下方に位置するパティキュレ
ートフィルタ５７、第１の小室５６ａを介して第１の排
気ガス流出入口６１から弁室５４ａ内に流出し、次いで
排気ガス流出口６３内に流入する。
【００６７】ところで図３に示す実施例でも図４に示す
実施例でもパティキュレートフィルタ５７とケーシング
２３間には空隙が存在する。従っていずれの実施例にお
いてもパティキュレートフィルタ５７は外気に対して保
温された状態にあり、特に図３に示す実施例では高温の
排気ガスがパティキュレートフィルタ５７の周囲を流通
する。従ってパティキュレートフィルタ５７の温度を高
温に維持することができるので広い運動領域に亘って微
粒子をパティキュレートフィルタ５７上において酸化除
去することができることになる。
実施例でもパティキュレートフィルタ５７とケーシング
２３間には空隙が存在する。従っていずれの実施例にお
いてもパティキュレートフィルタ５７は外気に対して保
温された状態にあり、特に図３に示す実施例では高温の
排気ガスがパティキュレートフィルタ５７の周囲を流通
する。従ってパティキュレートフィルタ５７の温度を高
温に維持することができるので広い運動領域に亘って微
粒子をパティキュレートフィルタ５７上において酸化除
去することができることになる。
【００６８】一方、前述したように流路切換弁５８は図
３（Ｃ）に示される第１の位置Ａと、図３（Ｅ）に示さ
れる第２の位置Ｂと、図３（Ｄ）に示される第３の位置
Ｃのいずれか一つの位置に制御される。しかしながら排
気ガス流入口６４から弁室５４ａ内に流入した排気ガス
の一部を第１の排気ガス流出入口６１に流入させ、残り
の排気ガスを排気ガス流出口６３に直接流入させるため
に流路切換弁５８を第１の位置Ａと第３の位置Ｃとの中
間の位置に保持することもできるし、排気ガス流入口６
４から弁室５４ａ内に流入した排気ガスの一部を第２の
排気ガス流出入口６２に流入させ、残りの排気ガスを排
気ガス流出口６３に直接流入させるために流路切換弁５
８を第２の位置Ｂと第３の位置Ｃとの中間の位置に保持
することもできる。
３（Ｃ）に示される第１の位置Ａと、図３（Ｅ）に示さ
れる第２の位置Ｂと、図３（Ｄ）に示される第３の位置
Ｃのいずれか一つの位置に制御される。しかしながら排
気ガス流入口６４から弁室５４ａ内に流入した排気ガス
の一部を第１の排気ガス流出入口６１に流入させ、残り
の排気ガスを排気ガス流出口６３に直接流入させるため
に流路切換弁５８を第１の位置Ａと第３の位置Ｃとの中
間の位置に保持することもできるし、排気ガス流入口６
４から弁室５４ａ内に流入した排気ガスの一部を第２の
排気ガス流出入口６２に流入させ、残りの排気ガスを排
気ガス流出口６３に直接流入させるために流路切換弁５
８を第２の位置Ｂと第３の位置Ｃとの中間の位置に保持
することもできる。
【００６９】さて、これまで述べた実施例ではパティキ
ュレートフィルタ５７の各隔壁８４の両側面上および隔
壁８４内の細孔内壁面上に例えばアルミナからなる担体
の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒および
活性酸素放出剤が担持されている。この場合、この担体
上にパティキュレートフィルタ５７に流入する排気ガス
の空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯ
x を吸収しパティキュレートフィルタ５７に流入する排
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 吸収剤を担持させることもで
きる。
ュレートフィルタ５７の各隔壁８４の両側面上および隔
壁８４内の細孔内壁面上に例えばアルミナからなる担体
の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒および
活性酸素放出剤が担持されている。この場合、この担体
上にパティキュレートフィルタ５７に流入する排気ガス
の空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯ
x を吸収しパティキュレートフィルタ５７に流入する排
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 吸収剤を担持させることもで
きる。
【００７０】この場合、貴金属としては前述したように
白金Ｐｔが用いられ、ＮＯx 吸収剤としてはカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カ
ルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土
類、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が用いられる。なお、前述した活
性酸素放出剤を構成する金属と比較すればわかるように
ＮＯx 吸収剤を構成する金属と、活性酸素放出剤を構成
する金属とは大部分が一致している。
白金Ｐｔが用いられ、ＮＯx 吸収剤としてはカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カ
ルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土
類、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が用いられる。なお、前述した活
性酸素放出剤を構成する金属と比較すればわかるように
ＮＯx 吸収剤を構成する金属と、活性酸素放出剤を構成
する金属とは大部分が一致している。
【００７１】この場合、ＮＯx 吸収剤および活性酸素放
出剤として夫々異なる金属を用いることもできるし、同
一の金属を用いることもできる。ＮＯx 吸収剤および活
性酸素放出剤として同一の金属を用いた場合にはＮＯx
吸収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との
双方の機能を同時に果すことになる。次に貴金属触媒と
して白金Ｐｔを用い、ＮＯx 吸収剤としてカリウムＫを
用いた場合を例にとってＮＯx の吸放出作用について説
明する。
出剤として夫々異なる金属を用いることもできるし、同
一の金属を用いることもできる。ＮＯx 吸収剤および活
性酸素放出剤として同一の金属を用いた場合にはＮＯx
吸収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との
双方の機能を同時に果すことになる。次に貴金属触媒と
して白金Ｐｔを用い、ＮＯx 吸収剤としてカリウムＫを
用いた場合を例にとってＮＯx の吸放出作用について説
明する。
【００７２】まず初めにＮＯx の吸収作用について検討
するとＮＯx は図７（Ａ）に示すメカニズムと同じメカ
ニズムでもってＮＯx 吸収剤に吸収される。ただし、こ
の場合図７（Ａ）において符号９１はＮＯx 吸収剤を示
す。即ち、パティキュレートフィルタ５７に流入する排
気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に多量の
過剰酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレー
トフィルタ５７の排気ガス流通路８０又は８１内に流入
すると図７（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、
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 →２ＮＯ2 ）。
次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化され
つつＮＯx 吸収剤９１内に吸収され、カリウムＫと結合
しながら図７（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3
- の形でＮＯx 吸収剤９１内に拡散し、一部の硝酸イオ
ンＮＯ3 - は硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。このよ
うにしてＮＯがＮＯx 吸収剤９１内に吸収される。
するとＮＯx は図７（Ａ）に示すメカニズムと同じメカ
ニズムでもってＮＯx 吸収剤に吸収される。ただし、こ
の場合図７（Ａ）において符号９１はＮＯx 吸収剤を示
す。即ち、パティキュレートフィルタ５７に流入する排
気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に多量の
過剰酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレー
トフィルタ５７の排気ガス流通路８０又は８１内に流入
すると図７（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、
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 →２ＮＯ2 ）。
次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化され
つつＮＯx 吸収剤９１内に吸収され、カリウムＫと結合
しながら図７（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3
- の形でＮＯx 吸収剤９１内に拡散し、一部の硝酸イオ
ンＮＯ3 - は硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。このよ
うにしてＮＯがＮＯx 吸収剤９１内に吸収される。
【００７３】一方、パティキュレートフィルタ５７に流
入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンＮＯ3 - は
酸素とＯとＮＯに分解され、次から次へとＮＯx 吸収剤
９１からＮＯが放出される。従ってパティキュレートフ
ィルタ５７に流入する排気ガスの空燃比がリッチになる
と短時間のうちにＮＯx 吸収剤９１からＮＯが放出さ
れ、しかもこの放出されたＮＯが還元されるために大気
中にＮＯが排出されることはない。
入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンＮＯ3 - は
酸素とＯとＮＯに分解され、次から次へとＮＯx 吸収剤
９１からＮＯが放出される。従ってパティキュレートフ
ィルタ５７に流入する排気ガスの空燃比がリッチになる
と短時間のうちにＮＯx 吸収剤９１からＮＯが放出さ
れ、しかもこの放出されたＮＯが還元されるために大気
中にＮＯが排出されることはない。
【００７４】なお、この場合、パティキュレートフィル
タ５７に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にして
もＮＯx 吸収剤９１からＮＯが放出される。しかしなが
らこの場合にはＮＯx 吸収剤９１からＮＯが徐々にしか
放出されないためにＮＯx 吸収剤９１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。とこ
ろで前述したようにＮＯx 吸収剤および活性酸素放出剤
として夫々異なる金属を用いることもできるし、ＮＯx
吸収剤および活性酸素放出剤として同一の金属を用いる
こともできる。ＮＯx 吸収剤および活性酸素放出剤とし
て同一の金属を用いた場合には前述したようにＮＯx 吸
収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との双
方の機能を同時に果すことになり、このように双方の機
能を同時に果すものを以下、活性酸素放出・ＮＯx 吸収
剤と称する。この場合には図７（Ａ）における符号９１
は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤を示すことになる。
タ５７に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にして
もＮＯx 吸収剤９１からＮＯが放出される。しかしなが
らこの場合にはＮＯx 吸収剤９１からＮＯが徐々にしか
放出されないためにＮＯx 吸収剤９１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。とこ
ろで前述したようにＮＯx 吸収剤および活性酸素放出剤
として夫々異なる金属を用いることもできるし、ＮＯx
吸収剤および活性酸素放出剤として同一の金属を用いる
こともできる。ＮＯx 吸収剤および活性酸素放出剤とし
て同一の金属を用いた場合には前述したようにＮＯx 吸
収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との双
方の機能を同時に果すことになり、このように双方の機
能を同時に果すものを以下、活性酸素放出・ＮＯx 吸収
剤と称する。この場合には図７（Ａ）における符号９１
は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤を示すことになる。
【００７５】このような活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤９
１を用いた場合、パティキュレートフィルタ５７に流入
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ＮＯは活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤９１に吸収
され、排気ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・Ｎ
Ｏx 吸収剤９１に付着するとこの微粒子は活性酸素放出
・ＮＯx 吸収剤９１から放出される活性酸素によって短
時間のうちに酸化除去せしめられる。従ってこのとき排
気ガス中の微粒子およびＮＯx の双方が大気中に排出さ
れるのを阻止することができることになる。
１を用いた場合、パティキュレートフィルタ５７に流入
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ＮＯは活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤９１に吸収
され、排気ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・Ｎ
Ｏx 吸収剤９１に付着するとこの微粒子は活性酸素放出
・ＮＯx 吸収剤９１から放出される活性酸素によって短
時間のうちに酸化除去せしめられる。従ってこのとき排
気ガス中の微粒子およびＮＯx の双方が大気中に排出さ
れるのを阻止することができることになる。
【００７６】一方、パティキュレートフィルタ５７に流
入する排気ガスの空燃比がリッチになると活性酸素放出
・ＮＯx 吸収剤９１からＮＯが放出される。このＮＯは
未燃ＨＣ，ＣＯにより還元され、斯くしてこのときにも
ＮＯが大気中に排出されることがない。また、このとき
パティキュレートフィルタ５７上に微粒子が堆積してい
た場合にはこの微粒子は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤９
１から放出される活性酸素によって酸化除去せしめられ
る。
入する排気ガスの空燃比がリッチになると活性酸素放出
・ＮＯx 吸収剤９１からＮＯが放出される。このＮＯは
未燃ＨＣ，ＣＯにより還元され、斯くしてこのときにも
ＮＯが大気中に排出されることがない。また、このとき
パティキュレートフィルタ５７上に微粒子が堆積してい
た場合にはこの微粒子は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤９
１から放出される活性酸素によって酸化除去せしめられ
る。
【００７７】なお、ＮＯx 吸収剤又は活性酸素放出・Ｎ
Ｏx 吸収剤が用いられた場合にはＮＯx 吸収剤又は活性
酸素放出・ＮＯx 吸収剤のＮＯx 吸収能力が飽和する前
に、ＮＯx 吸収剤又は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤から
ＮＯx を放出するためにパティキュレートフィルタ５７
に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ
る。
Ｏx 吸収剤が用いられた場合にはＮＯx 吸収剤又は活性
酸素放出・ＮＯx 吸収剤のＮＯx 吸収能力が飽和する前
に、ＮＯx 吸収剤又は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤から
ＮＯx を放出するためにパティキュレートフィルタ５７
に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ
る。
【００７８】また、本発明はパティキュレートフィルタ
５７の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのよ
うな貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただし、この場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示
す実線は図９に示す実線に比べて若干右側に移動する。
この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2 又は
ＳＯ3 から活性酸素が放出される。
５７の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのよ
うな貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただし、この場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示
す実線は図９に示す実線に比べて若干右側に移動する。
この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2 又は
ＳＯ3 から活性酸素が放出される。
【００７９】また、活性酸素放出剤としてＮＯ2 又はＳ
Ｏ3 を吸着保持し、これら吸着されたＮＯ2 又はＳＯ3
から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
更に本発明は、パティキュレートフィルタ上流の排気通
路、例えば排気管２２内に酸化触媒を配置してこの酸化
触媒により排気ガス中のＮＯをＮＯ2 に変換し、このＮ
Ｏ2 とパティキュレートフィルタ上に堆積した微粒子と
を反応させてこのＮＯ2 により微粒子を酸化するように
した排気ガス浄化装置にも適用できる。
Ｏ3 を吸着保持し、これら吸着されたＮＯ2 又はＳＯ3
から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
更に本発明は、パティキュレートフィルタ上流の排気通
路、例えば排気管２２内に酸化触媒を配置してこの酸化
触媒により排気ガス中のＮＯをＮＯ2 に変換し、このＮ
Ｏ2 とパティキュレートフィルタ上に堆積した微粒子と
を反応させてこのＮＯ2 により微粒子を酸化するように
した排気ガス浄化装置にも適用できる。
【００８０】
【発明の効果】排気ガス中の微粒子をパティキュレート
フィルタ上において連続的に酸化除去することの可能な
コンパクトな排気装置を得ることができる。
フィルタ上において連続的に酸化除去することの可能な
コンパクトな排気装置を得ることができる。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ケーシングの図解的な斜視図である。
【図３】ケーシングの第１実施例を示す図である。
【図４】ケーシングの第２実施例を示す図である。
【図５】パティキュレートフィルタの変形例を示す図で
ある。
ある。
【図６】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図７】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図８】微粒子の堆積作用を説明するための図である。
【図９】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフィ
ルタの温度との関係を示す図である。
ルタの温度との関係を示す図である。
【図１０】流路切換弁を制御するためのフローチャート
である。
である。
５…燃焼室
６…燃料噴射弁
２３…ケーシング
２５…ＥＧＲ制御弁
５７…パティキュレートフィルタ
５８…流路切換弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 1/08 Ｆ０１Ｎ 1/08 Ｋ
1/18 1/18
3/08 3/08 Ａ
3/24 3/24 Ｅ
Ｊ
3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ
(72)発明者 森下 道夫
愛知県西加茂郡三好町大字三好字八和田
山５番地35 株式会社三五 八和田山工
場内
(56)参考文献 特開 平１−178715（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−94409（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−174018（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/02
F01N 1/08
F01N 1/18
F01N 3/08 - 3/28
Claims (13)
- 【請求項１】 一端に第１の排気ガス流出入口を有し、
他端に第２の排気ガス流出入口を有する排気双方向流通
路内にパティキュレートフィルタが配置され、排気ガス
の流路を切換えるための流路切換弁を具備し、流路切換
弁によって排気ガスを第１の排気ガス流出入口内に流入
させたときにはパティキュレートフィルタ通過後第２の
排気ガス流出入口から流出した排気ガスが消音器の消音
室内に送り込まれ、流路切換弁によって排気ガスを第２
の排気ガス流出入口内に流入させたときにはパティキュ
レートフィルタ通過後第１の排気ガス流出入口から流出
した排気ガスが消音器の消音室内に送り込まれる内燃機
関の排気装置において、上記排気双方向流通路、パティ
キュレートフィルタ、流路切換弁および消音室を一つの
ケーシング内に配置した内燃機関の排気装置。 - 【請求項２】 該ケーシングの一端部に上記流路切換弁
を収容した弁室が形成され、該弁室内に燃焼室から排出
された排気ガスが流入する排気ガス流入口と、上記第１
の排気ガス流出入口および第２の排気ガス流出入口と、
消音室に通ずる排気ガス流出口とが開口しており、該流
路切換弁が排気ガス流入口から流入した排気ガスを第１
の排気ガス流出入口に導びきかつ第２の排気ガス流出入
口から流出した排気ガスを排気ガス流出口に導びく第１
の位置と、排気ガス流入口から流入した排気ガスを第２
の排気ガス流出入口に導びきかつ第１の排気ガス流出入
口から流出した排気ガスを排気ガス流出口に導びく第２
の位置とに切換え可能である請求項１に記載の内燃機関
の排気装置。 - 【請求項３】 上記流路切換弁が排気ガス流入口から流
入した排気ガスをパティキュレートフィルタを流通させ
ることなく直接排気ガス流出口に導びく第３の位置に切
換可能である請求項２に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項４】 上記弁室の中央部に流路切換弁を回動可
能に配置すると共に該弁室の周辺部に４つの隔壁により
分割された４つの区画室を形成して該流路切換弁により
各区画室を選択的に連通させ、流路切換弁が第１の位置
に位置したときには排気ガス流入口と第１の排気ガス流
出入口とが連通すると共に第２の排気ガス流出入口と排
気ガス流出口とが連通しかつ流路切換弁が第２の位置に
位置したときには排気ガス流入口と第２の排気ガス流出
入口とが連通すると共に第１の排気ガス流出入口と排気
ガス流出口とが連通するように排気ガス流入口、第１の
排気ガス流出入口、第２の排気ガス流出入口および排気
ガス流出口が夫々各区画室内に開口している請求項２に
記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項５】 流路切換弁の先端部が流路切換弁の回動
軸に関し互いに反対側に位置する一対の隔壁の先端部に
当接したときに該一対の隔壁と流路切換弁によって弁室
内が２分割され、それにより各区画室が選択的に連通せ
しめられる請求項４に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項６】 該ケーシングの他端部に消音室が配置さ
れると共に該弁室と消音室間にパティキュレートフィル
タ収容室を形成し、該弁室とパティキュレートフィルタ
収容室とを分離する仕切壁上に上記第１の排気ガス流出
入口、第２の排気ガス流出入口および排気ガス流出口が
形成されている請求項２に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項７】 パティキュレートフィルタ収容室が一対
の仕切壁によって排気ガス流出口から消音室に向けてパ
ティキュレートフィルタ収容室の中央部を延びる排気ガ
ス流出室と、該排気ガス流出室の両側に配置されかつ夫
々第１の排気ガス流出入口および第２の排気ガス流出入
口に連通する第１の小室および第２の小室とに分割さ
れ、パティキュレートフィルタはその排気ガス流出入端
が夫々第１の小室および第２の小室内に位置するように
排気ガス流出室内を貫通する請求項６に記載の内燃機関
の排気装置。 - 【請求項８】 パティキュレートフィルタ収容室内に一
対のパティキュレートフィルタが各パティキュレートフ
ィルタを順次排気ガスが通過するように配置され、排気
ガス流出口はパティキュレートフィルタ収容室内を延び
る排気ガス流出管を介して消音室に連結されている請求
項６に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項９】 上記パティキュレートフィルタとして、
単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパ
ティキュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュ
レートフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化
除去せしめられるパティキュレートフィルタを用い、パ
ティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持した請求
項１に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項１０】 周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取
込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保
持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤を
パティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレー
トフィルタ上に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤
から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によって
パティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化さ
せるようにした請求項９に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項１１】 上記活性酸素放出剤がアルカリ金属又
はアルカリ土類金属又は希土類又は遷移金属からなる請
求項１０に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項１２】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類
金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からな
る請求項１１に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項１３】 上記活性酸素放出剤は、パティキュレ
ートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きには排気ガス中のＮＯx を吸収しパティキュレートフ
ィルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリ
ッチになると吸収したＮＯx を放出する機能を有してい
る請求項１０に記載の内燃機関の排気装置。
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