JP3525857B2 - 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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- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/0233—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake
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- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
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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、燃焼室から排出された排気ガス中
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
機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレート
フィルタの壁を通過するときに排気ガス中の微粒子が捕
集されるようになっている内燃機関の排気浄化装置が知
られている。この種の内燃機関の排気浄化装置の例とし
ては、例えば特公平７−１０６２９０号公報に記載され
たものがある。
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
機関排気通路内に配置し、排気ガスがパティキュレート
フィルタの壁を通過するときに排気ガス中の微粒子が捕
集されるようになっている内燃機関の排気浄化装置が知
られている。この種の内燃機関の排気浄化装置の例とし
ては、例えば特公平７−１０６２９０号公報に記載され
たものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが特開平７−１
０６２９０号公報に記載された内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの
流れが逆転されない。そのため、パティキュレートフィ
ルタの壁に捕集される微粒子をパティキュレートフィル
タの壁の一方の面と他方の面とに分散することができな
い。その結果、ある一定量以上の微粒子がパティキュレ
ートフィルタの壁に捕集されると、微粒子を除去しよう
とする作用がすべての微粒子に十分に伝わらなくなって
しまう。従って、特開平７−１０６２９０号公報に記載
された内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレート
フィルタに流入する微粒子量がある一定量以上になる
と、そのすべての微粒子がパティキュレートフィルタの
壁の一方の面に捕集されてしまうのに伴い、パティキュ
レートフィルタの有する微粒子除去作用がすべての微粒
子に十分に伝わらなくなってしまい、その結果、微粒子
がパティキュレートフィルタの壁に堆積してしまう。そ
のため、パティキュレートフィルタが目詰まりし、背圧
が上昇してしまう。
０６２９０号公報に記載された内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの
流れが逆転されない。そのため、パティキュレートフィ
ルタの壁に捕集される微粒子をパティキュレートフィル
タの壁の一方の面と他方の面とに分散することができな
い。その結果、ある一定量以上の微粒子がパティキュレ
ートフィルタの壁に捕集されると、微粒子を除去しよう
とする作用がすべての微粒子に十分に伝わらなくなって
しまう。従って、特開平７−１０６２９０号公報に記載
された内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレート
フィルタに流入する微粒子量がある一定量以上になる
と、そのすべての微粒子がパティキュレートフィルタの
壁の一方の面に捕集されてしまうのに伴い、パティキュ
レートフィルタの有する微粒子除去作用がすべての微粒
子に十分に伝わらなくなってしまい、その結果、微粒子
がパティキュレートフィルタの壁に堆積してしまう。そ
のため、パティキュレートフィルタが目詰まりし、背圧
が上昇してしまう。
【０００４】前記問題点に鑑み、本発明は、パティキュ
レートフィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させ、
パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子を酸
化除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に伝え
ることにより微粒子がパティキュレートフィルタの壁に
堆積してしまうのを阻止すると共に、酸化除去されずに
パティキュレートフィルタに一時的に捕集されている微
粒子がパティキュレートフィルタから脱離してそのまま
排出されてしまうのを阻止し、かつ、必要以上に背圧を
上昇させてしまうのを回避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を目的とする。
レートフィルタを通過する排気ガスの流れを逆転させ、
パティキュレートフィルタの壁に捕集された微粒子を酸
化除去する酸化除去作用をすべての微粒子に十分に伝え
ることにより微粒子がパティキュレートフィルタの壁に
堆積してしまうのを阻止すると共に、酸化除去されずに
パティキュレートフィルタに一時的に捕集されている微
粒子がパティキュレートフィルタから脱離してそのまま
排出されてしまうのを阻止し、かつ、必要以上に背圧を
上昇させてしまうのを回避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を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃焼室から排出された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機関排気通路
内に配置し、該パティキュレートフィルタの壁に捕集さ
れた微粒子を短時間のうちに酸化除去するための活性酸
素を放出する酸化剤を該パティキュレートフィルタの壁
に担持し、パティキュレートフィルタの壁に微粒子を捕
集するのと並行して該捕集された微粒子を前記酸化剤か
ら放出される活性酸素によって酸化除去する内燃機関の
排気浄化装置において、前記パティキュレートフィルタ
の壁を通過する排気ガスの流れを逆転させるための排気
ガス逆流手段を具備し、前記酸化剤から放出される活性
酸素によって酸化除去された微粒子量に基づいて前記排
気ガス逆流手段によって排気ガスの流れを逆転させる時
期を決定する内燃機関の排気浄化装置が提供される。
よれば、燃焼室から排出された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機関排気通路
内に配置し、該パティキュレートフィルタの壁に捕集さ
れた微粒子を短時間のうちに酸化除去するための活性酸
素を放出する酸化剤を該パティキュレートフィルタの壁
に担持し、パティキュレートフィルタの壁に微粒子を捕
集するのと並行して該捕集された微粒子を前記酸化剤か
ら放出される活性酸素によって酸化除去する内燃機関の
排気浄化装置において、前記パティキュレートフィルタ
の壁を通過する排気ガスの流れを逆転させるための排気
ガス逆流手段を具備し、前記酸化剤から放出される活性
酸素によって酸化除去された微粒子量に基づいて前記排
気ガス逆流手段によって排気ガスの流れを逆転させる時
期を決定する内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００６】
【０００７】請求項２に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量に対する前記酸化除去され
た微粒子量の割合が予め定められた値を越えたときに排
気ガスの流れが逆転される請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置が提供される。
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量に対する前記酸化除去され
た微粒子量の割合が予め定められた値を越えたときに排
気ガスの流れが逆転される請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置が提供される。
【０００８】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
に対する酸化除去された微粒子量の割合が予め定められ
た値を越えたとき、つまり、微粒子の浄化率が目標浄化
率を越えたときに、排気ガスの流れが逆転される。その
ため、微粒子がそのまま排出されてしまうこと及び必要
以上に背圧を上昇させてしまうことを回避しつつ、微粒
子の目標浄化率を達成することができる。
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
に対する酸化除去された微粒子量の割合が予め定められ
た値を越えたとき、つまり、微粒子の浄化率が目標浄化
率を越えたときに、排気ガスの流れが逆転される。その
ため、微粒子がそのまま排出されてしまうこと及び必要
以上に背圧を上昇させてしまうことを回避しつつ、微粒
子の目標浄化率を達成することができる。
【０００９】請求項３に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量に対する前記酸化除去され
た微粒子量の割合が予め定められた値を越えた後の内燃
機関の減速運転の際に排気ガスの流れが逆転される請求
項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量に対する前記酸化除去され
た微粒子量の割合が予め定められた値を越えた後の内燃
機関の減速運転の際に排気ガスの流れが逆転される請求
項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１０】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
に対する酸化除去された微粒子量の割合が予め定められ
た値を越えた後の内燃機関の減速運転の際に、つまり、
微粒子の目標浄化率が達成された後であって内燃機関の
減速運転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気ガ
ス逆流手段を切り換える必要があるときに、排気ガスの
流れが逆転される。そのため、微粒子がそのまま排出さ
れてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させてしまうこ
とを回避しつつ、微粒子の目標浄化率を達成すると共
に、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁に切り換えられ
るのを回避することができる。
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
に対する酸化除去された微粒子量の割合が予め定められ
た値を越えた後の内燃機関の減速運転の際に、つまり、
微粒子の目標浄化率が達成された後であって内燃機関の
減速運転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気ガ
ス逆流手段を切り換える必要があるときに、排気ガスの
流れが逆転される。そのため、微粒子がそのまま排出さ
れてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させてしまうこ
とを回避しつつ、微粒子の目標浄化率を達成すると共
に、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁に切り換えられ
るのを回避することができる。
【００１１】請求項４に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量と前記酸化除去された微粒
子量との差が予め定められた値を越えたときに排気ガス
の流れが逆転される請求項１に記載の内燃機関の排気浄
化装置が提供される。
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量と前記酸化除去された微粒
子量との差が予め定められた値を越えたときに排気ガス
の流れが逆転される請求項１に記載の内燃機関の排気浄
化装置が提供される。
【００１２】請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
と酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値を
越えたとき、つまり、パティキュレートフィルタに堆積
した微粒子量が閾値を越えたときに、排気ガスの流れが
逆転される。そのため、パティキュレートフィルタに堆
積した微粒子量が閾値を越えるまでの間に微粒子が酸化
除去されることなくそのまま排出されてしまうこと及び
必要以上に背圧を上昇させてしまうことを回避すること
ができる。
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
と酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値を
越えたとき、つまり、パティキュレートフィルタに堆積
した微粒子量が閾値を越えたときに、排気ガスの流れが
逆転される。そのため、パティキュレートフィルタに堆
積した微粒子量が閾値を越えるまでの間に微粒子が酸化
除去されることなくそのまま排出されてしまうこと及び
必要以上に背圧を上昇させてしまうことを回避すること
ができる。
【００１３】請求項５に記載の発明によれば、前記パテ
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量と前記酸化除去された微粒
子量との差が予め定められた値を越えた後の内燃機関の
減速運転の際に排気ガスの流れが逆転される請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
ィキュレートフィルタ内に流入した微粒子量を推定する
流入微粒子量推定手段を設け、前記パティキュレートフ
ィルタ内に流入した微粒子量と前記酸化除去された微粒
子量との差が予め定められた値を越えた後の内燃機関の
減速運転の際に排気ガスの流れが逆転される請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１４】請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
と酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値を
越えた後の内燃機関の減速運転の際に、つまり、パティ
キュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越えた
後であって内燃機関の減速運転中に排気ガスをバイパス
せしめるために排気ガス逆流手段を切り換える必要があ
るときに、排気ガスの流れが逆転される。そのため、パ
ティキュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越
えるまでの間に微粒子が酸化除去されることなくそのま
ま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させて
しまうことを回避しつつ、排気ガス逆流手段が必要以上
に頻繁に切り換えられるのを回避することができる。
では、パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量
と酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値を
越えた後の内燃機関の減速運転の際に、つまり、パティ
キュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越えた
後であって内燃機関の減速運転中に排気ガスをバイパス
せしめるために排気ガス逆流手段を切り換える必要があ
るときに、排気ガスの流れが逆転される。そのため、パ
ティキュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越
えるまでの間に微粒子が酸化除去されることなくそのま
ま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させて
しまうことを回避しつつ、排気ガス逆流手段が必要以上
に頻繁に切り換えられるのを回避することができる。
【００１５】請求項６に記載の発明によれば、前記酸化
除去された微粒子量が予め定められた値を越えたときに
排気ガスの流れが逆転される請求項１に記載の内燃機関
の排気浄化装置が提供される。
除去された微粒子量が予め定められた値を越えたときに
排気ガスの流れが逆転される請求項１に記載の内燃機関
の排気浄化装置が提供される。
【００１６】請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、酸化除去された微粒子量が予め定められた値を越
えたとき、つまり、酸化除去された微粒子量が目標酸化
除去微粒子量を越えたときに、排気ガスの流れが逆転さ
れる。そのため、微粒子がそのまま排出されてしまうこ
と及び必要以上に背圧を上昇させてしまうことを回避し
つつ、目標酸化除去微粒子量を達成することができる。
では、酸化除去された微粒子量が予め定められた値を越
えたとき、つまり、酸化除去された微粒子量が目標酸化
除去微粒子量を越えたときに、排気ガスの流れが逆転さ
れる。そのため、微粒子がそのまま排出されてしまうこ
と及び必要以上に背圧を上昇させてしまうことを回避し
つつ、目標酸化除去微粒子量を達成することができる。
【００１７】請求項７に記載の発明によれば、前記酸化
除去された微粒子量が予め定められた値を越えた後の内
燃機関の減速運転の際に排気ガスの流れが逆転される請
求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
除去された微粒子量が予め定められた値を越えた後の内
燃機関の減速運転の際に排気ガスの流れが逆転される請
求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１８】請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、酸化除去された微粒子量が予め定められた値を越
えた後の内燃機関の減速運転の際に、つまり、目標酸化
除去微粒子量が達成された後であって内燃機関の減速運
転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気ガス逆流
手段を切り換える必要があるときに、排気ガスの流れが
逆転される。そのため、微粒子がそのまま排出されてし
まうこと及び不必要に背圧を上昇させてしまうことを回
避しつつ、目標酸化除去微粒子量を達成すると共に、排
気ガス逆流手段が必要以上に頻繁に切り換えられるのを
回避することができる。
では、酸化除去された微粒子量が予め定められた値を越
えた後の内燃機関の減速運転の際に、つまり、目標酸化
除去微粒子量が達成された後であって内燃機関の減速運
転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気ガス逆流
手段を切り換える必要があるときに、排気ガスの流れが
逆転される。そのため、微粒子がそのまま排出されてし
まうこと及び不必要に背圧を上昇させてしまうことを回
避しつつ、目標酸化除去微粒子量を達成すると共に、排
気ガス逆流手段が必要以上に頻繁に切り換えられるのを
回避することができる。
【００１９】請求項８に記載の発明によれば、内燃機関
の加速運転中に排気ガスの流れが逆転されるのを禁止す
るようにした請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃
機関の排気浄化装置が提供される。
の加速運転中に排気ガスの流れが逆転されるのを禁止す
るようにした請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃
機関の排気浄化装置が提供される。
【００２０】請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れを逆転さ
せるのが禁止される。そのため、排気ガス量が比較的多
くなる内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れを逆転さ
せるのに伴って、酸化除去される前の微粒子であってパ
ティキュレートフィルタに一時的に捕集されている微粒
子がパティキュレートフィルタから脱離し、そのまま排
出されてしまうのを阻止することができる。
では、内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れを逆転さ
せるのが禁止される。そのため、排気ガス量が比較的多
くなる内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れを逆転さ
せるのに伴って、酸化除去される前の微粒子であってパ
ティキュレートフィルタに一時的に捕集されている微粒
子がパティキュレートフィルタから脱離し、そのまま排
出されてしまうのを阻止することができる。
【００２１】請求項９に記載の発明によれば、前記排気
ガス逆流手段は、排気ガスが前記パティキュレートフィ
ルタ内に流入することなく前記パティキュレートフィル
タをバイパスせしめられるバイパスモードを有し、前記
パティキュレートフィルタを昇温させるための昇温制御
が行われているときに前記排気ガス逆流手段がバイパス
モードに配置されるのを禁止するようにした請求項１〜
７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提
供される。
ガス逆流手段は、排気ガスが前記パティキュレートフィ
ルタ内に流入することなく前記パティキュレートフィル
タをバイパスせしめられるバイパスモードを有し、前記
パティキュレートフィルタを昇温させるための昇温制御
が行われているときに前記排気ガス逆流手段がバイパス
モードに配置されるのを禁止するようにした請求項１〜
７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提
供される。
【００２２】請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置
では、パティキュレートフィルタを昇温させるための昇
温制御が行われているときに排気ガス逆流手段がバイパ
スモードに配置されるのが禁止される。そのため、パテ
ィキュレートフィルタを昇温させようとして内燃機関の
排気ガス昇温制御を実行しているにもかかわらず、その
昇温せしめられた排気ガスがパティキュレートフィルタ
をバイパスされ、パティキュレートフィルタを昇温させ
ることができなくなってしまうのを回避することができ
る。
では、パティキュレートフィルタを昇温させるための昇
温制御が行われているときに排気ガス逆流手段がバイパ
スモードに配置されるのが禁止される。そのため、パテ
ィキュレートフィルタを昇温させようとして内燃機関の
排気ガス昇温制御を実行しているにもかかわらず、その
昇温せしめられた排気ガスがパティキュレートフィルタ
をバイパスされ、パティキュレートフィルタを昇温させ
ることができなくなってしまうのを回避することができ
る。
【００２３】請求項１０に記載の発明によれば、前記パ
ティキュレートフィルタとして、単位時間当たりに燃焼
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た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
流入するや否や輝炎を発することなく短時間のうちに酸
化除去せしめられ、かつ前記排出微粒子量が一時的に前
記酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティ
キュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下し
か堆積しないときには前記排出微粒子量が前記酸化除去
可能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレー
トフィルタ上の微粒子が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、前記酸
化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温度
に依存しており、前記排出微粒子量が前記酸化除去可能
微粒子量よりも通常少なくなり、かつ前記排出微粒子量
が一時的に前記酸化除去可能微粒子量より多くなったと
してもその後前記排出微粒子量が前記酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないように前記排出微粒子量およびパティキュレート
フィルタの温度を維持するための制御手段を具備し、そ
れによって排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィ
ルタ上において輝炎を発することなく酸化除去せしめる
ようにした請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機
関の排気浄化装置が提供される。
ティキュレートフィルタとして、単位時間当たりに燃焼
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た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
流入するや否や輝炎を発することなく短時間のうちに酸
化除去せしめられ、かつ前記排出微粒子量が一時的に前
記酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティ
キュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下し
か堆積しないときには前記排出微粒子量が前記酸化除去
可能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレー
トフィルタ上の微粒子が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、前記酸
化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温度
に依存しており、前記排出微粒子量が前記酸化除去可能
微粒子量よりも通常少なくなり、かつ前記排出微粒子量
が一時的に前記酸化除去可能微粒子量より多くなったと
してもその後前記排出微粒子量が前記酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないように前記排出微粒子量およびパティキュレート
フィルタの温度を維持するための制御手段を具備し、そ
れによって排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィ
ルタ上において輝炎を発することなく酸化除去せしめる
ようにした請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機
関の排気浄化装置が提供される。
【００２４】請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通
常少なくなり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可
能微粒子量より多くなったとしてもその後排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除
去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレー
トフィルタ上に堆積しないように排出微粒子量およびパ
ティキュレートフィルタの温度が維持されることによ
り、排気ガス中の微粒子がパティキュレートフィルタ上
において輝炎を発することなく酸化除去せしめられる。
そのため、従来の場合のように微粒子がパティキュレー
トフィルタ上に積層状に堆積した後に輝炎を発してその
微粒子を除去する必要なく、微粒子がパティキュレート
フィルタ上に積層状に堆積する前に微粒子を酸化させる
ことにより排気ガス中の微粒子を除去することができ
る。
置では、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通
常少なくなり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可
能微粒子量より多くなったとしてもその後排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除
去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレー
トフィルタ上に堆積しないように排出微粒子量およびパ
ティキュレートフィルタの温度が維持されることによ
り、排気ガス中の微粒子がパティキュレートフィルタ上
において輝炎を発することなく酸化除去せしめられる。
そのため、従来の場合のように微粒子がパティキュレー
トフィルタ上に積層状に堆積した後に輝炎を発してその
微粒子を除去する必要なく、微粒子がパティキュレート
フィルタ上に積層状に堆積する前に微粒子を酸化させる
ことにより排気ガス中の微粒子を除去することができ
る。
【００２５】請求項１１に記載の発明によれば、前記排
出微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少な
くなり、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除去
可能微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出微
粒子量が前記酸化除去可能微粒子量より少なくなったと
きに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパテ
ィキュレートフィルタ上に堆積しないように、前記排出
微粒子量およびパティキュレートフィルタの温度を維持
すべく内燃機関の運転条件を制御するようにした請求項
１０に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
出微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少な
くなり、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除去
可能微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出微
粒子量が前記酸化除去可能微粒子量より少なくなったと
きに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパテ
ィキュレートフィルタ上に堆積しないように、前記排出
微粒子量およびパティキュレートフィルタの温度を維持
すべく内燃機関の運転条件を制御するようにした請求項
１０に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００２６】請求項１１に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通
常少なくなり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可
能微粒子量より多くなったとしてもその後排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除
去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレー
トフィルタ上に堆積しないように、排出微粒子量および
パティキュレートフィルタの温度を維持すべく内燃機関
の運転条件が制御される。詳細には、排出微粒子量が酸
化除去可能微粒子量よりも少なくなるように、あるい
は、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より
多くなったとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能
微粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限
度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に
堆積しないように、排出微粒子量およびパティキュレー
トフィルタの温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御
される。そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子
量が酸化除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、
あるいは、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなったとしてもその後排出微粒子量が酸化除
去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる
一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィル
タ上に堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異な
り、確実に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量より
も少なくするか、あるいは、排出微粒子量が一時的に酸
化除去可能微粒子量より多くなったとしてもその後排出
微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少なくなったとき
に酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティ
キュレートフィルタ上に堆積しないようにすることがで
きる。それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場
合に比べ、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積する前に微粒子をより一層確実に酸化させるこ
とができる。
置では、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通
常少なくなり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可
能微粒子量より多くなったとしてもその後排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除
去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレー
トフィルタ上に堆積しないように、排出微粒子量および
パティキュレートフィルタの温度を維持すべく内燃機関
の運転条件が制御される。詳細には、排出微粒子量が酸
化除去可能微粒子量よりも少なくなるように、あるい
は、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より
多くなったとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能
微粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限
度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に
堆積しないように、排出微粒子量およびパティキュレー
トフィルタの温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御
される。そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子
量が酸化除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、
あるいは、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなったとしてもその後排出微粒子量が酸化除
去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる
一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィル
タ上に堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異な
り、確実に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量より
も少なくするか、あるいは、排出微粒子量が一時的に酸
化除去可能微粒子量より多くなったとしてもその後排出
微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少なくなったとき
に酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティ
キュレートフィルタ上に堆積しないようにすることがで
きる。それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場
合に比べ、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積する前に微粒子をより一層確実に酸化させるこ
とができる。
【００２７】請求項１２に記載の発明によれば、前記酸
化剤が、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで
酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下するとその保持
した酸素を活性酸素の形で放出する酸素吸蔵・活性酸素
放出剤である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の内
燃機関の排気浄化装置が提供される。
化剤が、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで
酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下するとその保持
した酸素を活性酸素の形で放出する酸素吸蔵・活性酸素
放出剤である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の内
燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００２８】請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、パティキュレートフィルタに担持されている酸
素吸蔵・活性酸素放出剤により、周囲に過剰酸素が存在
するときに酸素が取り込まれて保持され、周囲の酸素濃
度が低下したときにその保持された酸素が活性酸素の形
で放出される。そのため、従来の場合のように微粒子が
パティキュレートフィルタ上に積層状に堆積した後にそ
の微粒子が輝炎を発して除去されるのと異なり、微粒子
がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆積する前
に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放出する活性酸素によ
り、輝炎を発することなくその微粒子を酸化除去するこ
とができる。
置では、パティキュレートフィルタに担持されている酸
素吸蔵・活性酸素放出剤により、周囲に過剰酸素が存在
するときに酸素が取り込まれて保持され、周囲の酸素濃
度が低下したときにその保持された酸素が活性酸素の形
で放出される。そのため、従来の場合のように微粒子が
パティキュレートフィルタ上に積層状に堆積した後にそ
の微粒子が輝炎を発して除去されるのと異なり、微粒子
がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆積する前
に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放出する活性酸素によ
り、輝炎を発することなくその微粒子を酸化除去するこ
とができる。
【００２９】請求項１３に記載の発明によれば、前記逆
流手段は、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を
第一の向きに通過する順流モードと、排気ガスがパティ
キュレートフィルタの壁を前記第一の向きとは逆向きの
第二の向きに通過する逆流モードとを有し、前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発
生量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供
給される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼
室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤
の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくな
る内燃機関を用い、前記逆流手段の順流モード時に、煤
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される不活性ガスの量が少ない燃焼を実行
し、前記逆流手段の逆流モード時に、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給され
る不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼を
実行するようにした請求項１〜１２のいずれか一項に記
載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
流手段は、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を
第一の向きに通過する順流モードと、排気ガスがパティ
キュレートフィルタの壁を前記第一の向きとは逆向きの
第二の向きに通過する逆流モードとを有し、前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発
生量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供
給される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼
室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤
の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくな
る内燃機関を用い、前記逆流手段の順流モード時に、煤
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される不活性ガスの量が少ない燃焼を実行
し、前記逆流手段の逆流モード時に、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給され
る不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼を
実行するようにした請求項１〜１２のいずれか一項に記
載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００３０】請求項１３に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、逆流手段の順流モード時に、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不
活性ガスの量が少ない燃焼が実行され、逆流手段の逆流
モード時に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量
よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼が実行される。つまり、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
燃焼が実行されるため、そのときの排気ガス中に含まれ
るＨＣ、ＣＯにより微粒子の酸化除去作用を促進するこ
とができる。更に、煤の発生量がピークとなる不活性ガ
スの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多
く煤がほとんど発生しない燃焼が実行されるときに排気
ガスが逆流せしめられる。そのため、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不
活性ガスの量が少ない燃焼が実行された時にパティキュ
レートフィルタの一方の表面上に微粒子が堆積し、パテ
ィキュレートフィルタのその表面上の触媒が硫黄被毒さ
れてしまっていても、パティキュレートフィルタの反対
側の表面から流入してパティキュレートフィルタの壁の
内部を通過したＨＣ、ＣＯ含有排気ガスにより、パティ
キュレートフィルタの一方の表面上に堆積した微粒子
を、硫黄被毒の影響を受けることなく酸化除去すること
ができる。
置では、逆流手段の順流モード時に、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不
活性ガスの量が少ない燃焼が実行され、逆流手段の逆流
モード時に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量
よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼が実行される。つまり、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
燃焼が実行されるため、そのときの排気ガス中に含まれ
るＨＣ、ＣＯにより微粒子の酸化除去作用を促進するこ
とができる。更に、煤の発生量がピークとなる不活性ガ
スの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多
く煤がほとんど発生しない燃焼が実行されるときに排気
ガスが逆流せしめられる。そのため、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給される不
活性ガスの量が少ない燃焼が実行された時にパティキュ
レートフィルタの一方の表面上に微粒子が堆積し、パテ
ィキュレートフィルタのその表面上の触媒が硫黄被毒さ
れてしまっていても、パティキュレートフィルタの反対
側の表面から流入してパティキュレートフィルタの壁の
内部を通過したＨＣ、ＣＯ含有排気ガスにより、パティ
キュレートフィルタの一方の表面上に堆積した微粒子
を、硫黄被毒の影響を受けることなく酸化除去すること
ができる。
【００３１】請求項１４に記載の発明によれば、前記酸
化剤が前記パティキュレートフィルタの壁の内部に担持
され、かつ、前記パティキュレートフィルタの壁を通過
する排気ガスの流れを逆転させることにより、前記パテ
ィキュレートフィルタの壁の内部に一時的に捕集された
微粒子を移動させるようにした請求項１〜１３のいずれ
か一項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
化剤が前記パティキュレートフィルタの壁の内部に担持
され、かつ、前記パティキュレートフィルタの壁を通過
する排気ガスの流れを逆転させることにより、前記パテ
ィキュレートフィルタの壁の内部に一時的に捕集された
微粒子を移動させるようにした請求項１〜１３のいずれ
か一項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００３２】請求項１４に記載の内燃機関の排気浄化装
置では、酸化剤がパティキュレートフィルタの壁の内部
に担持されているため、パティキュレートフィルタの壁
の内部の酸化剤によりパティキュレートフィルタの壁の
内部の微粒子をパティキュレートフィルタの壁の内部に
おいて酸化除去することができる。更に請求項１４に記
載の内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレートフ
ィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させること
により、パティキュレートフィルタの壁の内部に一時的
に捕集された微粒子が移動せしめられる。そのため、パ
ティキュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパテ
ィキュレートフィルタの壁の内部の微粒子を酸化除去す
る酸化除去作用を、パティキュレートフィルタの壁の内
部に一時的に捕集された微粒子を移動させることによっ
て促進することができる。
置では、酸化剤がパティキュレートフィルタの壁の内部
に担持されているため、パティキュレートフィルタの壁
の内部の酸化剤によりパティキュレートフィルタの壁の
内部の微粒子をパティキュレートフィルタの壁の内部に
おいて酸化除去することができる。更に請求項１４に記
載の内燃機関の排気浄化装置では、パティキュレートフ
ィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させること
により、パティキュレートフィルタの壁の内部に一時的
に捕集された微粒子が移動せしめられる。そのため、パ
ティキュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパテ
ィキュレートフィルタの壁の内部の微粒子を酸化除去す
る酸化除去作用を、パティキュレートフィルタの壁の内
部に一時的に捕集された微粒子を移動させることによっ
て促進することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００３４】図１は本発明の内燃機関の排気浄化装置を
圧縮着火式内燃機関に適用した第一の実施形態を示して
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に示される実施形態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
はパティキュレートフィルタ２２を内蔵したケーシング
２３に連結される。
圧縮着火式内燃機関に適用した第一の実施形態を示して
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に示される実施形態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
はパティキュレートフィルタ２２を内蔵したケーシング
２３に連結される。
【００３５】パティキュレートフィルタ２２は排気ガス
を順流方向にも逆流方向にも流すことができるように構
成されている。７１は排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ２２を順流方向に通過するときにパティキュレート
フィルタ２２の上流側通路となる第一通路、７２は排気
ガスがパティキュレートフィルタ２２を逆流方向に通過
するときにパティキュレートフィルタ２２の上流側通路
となる第二通路である。７３は排気ガスの流れを順流方
向と逆流方向とバイパス状態とで切り換えるための排気
切換バルブ、７４は排気切換バルブ駆動装置である。
を順流方向にも逆流方向にも流すことができるように構
成されている。７１は排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ２２を順流方向に通過するときにパティキュレート
フィルタ２２の上流側通路となる第一通路、７２は排気
ガスがパティキュレートフィルタ２２を逆流方向に通過
するときにパティキュレートフィルタ２２の上流側通路
となる第二通路である。７３は排気ガスの流れを順流方
向と逆流方向とバイパス状態とで切り換えるための排気
切換バルブ、７４は排気切換バルブ駆動装置である。
【００３６】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
施形態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２６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２６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
施形態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２６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２６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。
【００３７】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及び出力ポート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。また、ケー
シング２３内にはパティキュレートフィルタ２２の温度
を検出するための温度センサ３９が取付けられ、この温
度センサ３９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４
１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１６、ＥＧＲ制
御弁２５、燃料ポンプ２８及び排気切換バルブ駆動装置
７４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及び出力ポート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。また、ケー
シング２３内にはパティキュレートフィルタ２２の温度
を検出するための温度センサ３９が取付けられ、この温
度センサ３９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４
１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１６、ＥＧＲ制
御弁２５、燃料ポンプ２８及び排気切換バルブ駆動装置
７４に接続される。
【００３８】図２にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。図２において（Ａ）はパティキュレートフィ
ルタ２２の正面図を示しており、（Ｂ）はパティキュレ
ートフィルタ２２の側面断面図を示している。図２
（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフ
ィルタ２２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５０，５１を具備す
る。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞され
た排気ガス流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞
された排気ガス流出通路５１とにより構成される。な
お、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５
３を示している。従って排気ガス流入通路５０及び排気
ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置
される。云い換えると排気ガス流入通路５０及び排気ガ
ス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が４つの排気
ガス流出通路５１によって包囲され、各排気ガス流出通
路５１が４つの排気ガス流入通路５０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２２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、従って排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガ
スは図２（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔
壁５４内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流
出する。
造を示す。図２において（Ａ）はパティキュレートフィ
ルタ２２の正面図を示しており、（Ｂ）はパティキュレ
ートフィルタ２２の側面断面図を示している。図２
（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフ
ィルタ２２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５０，５１を具備す
る。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞され
た排気ガス流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞
された排気ガス流出通路５１とにより構成される。な
お、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５
３を示している。従って排気ガス流入通路５０及び排気
ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置
される。云い換えると排気ガス流入通路５０及び排気ガ
ス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が４つの排気
ガス流出通路５１によって包囲され、各排気ガス流出通
路５１が４つの排気ガス流入通路５０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２２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、従って排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガ
スは図２（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔
壁５４内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流
出する。
【００３９】本発明による実施形態では各排気ガス流入
通路５０及び各排気ガス流出通路５１の周壁面、即ち各
隔壁５４の両側表面上、栓５３の外端面及び栓５２，５
３の内端面上には全面に亘って例えばアルミナからなる
担体の層が形成されており、この担体上には、貴金属触
媒、及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酸素吸蔵・活性酸素放出剤
が、パティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一
時的に捕集された微粒子を酸化するための酸化触媒とし
て担持されている。
通路５０及び各排気ガス流出通路５１の周壁面、即ち各
隔壁５４の両側表面上、栓５３の外端面及び栓５２，５
３の内端面上には全面に亘って例えばアルミナからなる
担体の層が形成されており、この担体上には、貴金属触
媒、及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酸素吸蔵・活性酸素放出剤
が、パティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一
時的に捕集された微粒子を酸化するための酸化触媒とし
て担持されている。
【００４０】この場合、本発明による実施形態では貴金
属触媒として白金Ｐｔが用いられており、酸素吸蔵・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のような希土類、及び遷移金属から選ばれ
た少なくとも一つが用いられている。なお、この場合酸
素吸蔵・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。
属触媒として白金Ｐｔが用いられており、酸素吸蔵・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のような希土類、及び遷移金属から選ばれ
た少なくとも一つが用いられている。なお、この場合酸
素吸蔵・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。
【００４１】次にパティキュレートフィルタ２２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
及びカリウム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。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、吸気通路及び燃焼室５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。従って過
剰酸素、ＮＯ及びＳＯ2 を含んだ排気ガスがパティキュ
レートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に流入す
ることになる。
排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金Ｐｔ
及びカリウム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。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、吸気通路及び燃焼室５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。従って過
剰酸素、ＮＯ及びＳＯ2 を含んだ排気ガスがパティキュ
レートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に流入す
ることになる。
【００４２】図３（Ａ）及び（Ｂ）は排気ガス流入通路
５０の内周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３（Ａ）及び（Ｂ）にお
いて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリウ
ムＫを含んでいる酸素吸蔵・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２
２の排気ガス流入通路５０内に流入すると図３（Ａ）に
示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ 2-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Ｎ
Ｏ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ酸素吸蔵・活性
酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しなが
ら図３（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - の形
で酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に拡散し、硝酸カリ
ウムＫＮＯ3 を生成する。
５０の内周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３（Ａ）及び（Ｂ）にお
いて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリウ
ムＫを含んでいる酸素吸蔵・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２
２の排気ガス流入通路５０内に流入すると図３（Ａ）に
示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ 2-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Ｎ
Ｏ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ酸素吸蔵・活性
酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しなが
ら図３（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - の形
で酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に拡散し、硝酸カリ
ウムＫＮＯ3 を生成する。
【００４３】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
ムによって酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ
2 は白金Ｐｔの表面でＯ2 - 又はＯ2-と反応してＳＯ 3
となる。次いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上で
更に酸化されつつ酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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-
の形で酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に拡散し、硫酸
カリウムＫ2 ＳＯ4 を生成する。このようにして酸素吸
蔵・活性酸素放出触媒６１内には硝酸カリウムＫＮＯ3
及び硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 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
ムによって酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ
2 は白金Ｐｔの表面でＯ2 - 又はＯ2-と反応してＳＯ 3
となる。次いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上で
更に酸化されつつ酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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-
の形で酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に拡散し、硫酸
カリウムＫ2 ＳＯ4 を生成する。このようにして酸素吸
蔵・活性酸素放出触媒６１内には硝酸カリウムＫＮＯ3
及び硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 が生成される。
【００４４】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２
２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、或い
は排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１に向
かうときに図３（Ｂ）において６２で示されるように担
体層の表面、例えば酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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２
２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、或い
は排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１に向
かうときに図３（Ｂ）において６２で示されるように担
体層の表面、例えば酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１の表
面上に接触し、付着する。
【００４５】このように微粒子６２が酸素吸蔵・活性酸
素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１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酸素吸蔵・
活性酸素放出剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内の酸素が微粒子６２と
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６
１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６２と
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、Ｎ
Ｏが酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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、再び酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に吸
収される。
素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１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酸素吸蔵・
活性酸素放出剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内の酸素が微粒子６２と
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６
１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６２と
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、Ｎ
Ｏが酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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、再び酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１内に吸
収される。
【００４６】一方、このとき酸素吸蔵・活性酸素放出剤
６１内に形成されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 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
６２と酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向か
い、ＳＯ2 が酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１から外部に
放出される。外部に放出されたＳＯ2 は下流側の白金Ｐ
ｔ上において酸化され、再び酸素吸蔵・活性酸素放出剤
６１内に吸収される。ただし、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4
は、安定化しているために硝酸カリウムＫＮＯ 3 に比べ
て活性酸素を放出しづらい。
６１内に形成されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 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
６２と酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１との接触面に向か
い、ＳＯ2 が酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１から外部に
放出される。外部に放出されたＳＯ2 は下流側の白金Ｐ
ｔ上において酸化され、再び酸素吸蔵・活性酸素放出剤
６１内に吸収される。ただし、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4
は、安定化しているために硝酸カリウムＫＮＯ 3 に比べ
て活性酸素を放出しづらい。
【００４７】一方、微粒子６２と酸素吸蔵・活性酸素放
出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮ
Ｏ3 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６２と酸素吸蔵・
活性酸素放出剤６１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６２に接触
すると微粒子６２はただちに輝炎を発することなく酸化
せしめられ、微粒子６２は完全に消滅する。従って微粒
子６２はパティキュレートフィルタ２２上に堆積するこ
とがない。
出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮ
Ｏ3 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６２と酸素吸蔵・
活性酸素放出剤６１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６２に接触
すると微粒子６２はただちに輝炎を発することなく酸化
せしめられ、微粒子６２は完全に消滅する。従って微粒
子６２はパティキュレートフィルタ２２上に堆積するこ
とがない。
【００４８】従来のようにパティキュレートフィルタ２
２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２２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２２の温度を
高温に維持しなければならない。
２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２２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２２の温度を
高温に維持しなければならない。
【００４９】これに対して本発明では微粒子６２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２２の表面が赤熱するこ
ともない。即ち、云い換えると本発明では従来に比べて
かなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめら
れている。従って本発明による輝炎を発しない微粒子６
２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来の燃焼
による微粒子除去作用と全く異なっている。
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２２の表面が赤熱するこ
ともない。即ち、云い換えると本発明では従来に比べて
かなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめら
れている。従って本発明による輝炎を発しない微粒子６
２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来の燃焼
による微粒子除去作用と全く異なっている。
【００５０】ところで白金Ｐｔ及び酸素吸蔵・活性酸素
放出剤６１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高
くなるほど活性化するので単位時間当りに酸素吸蔵・活
性酸素放出剤６１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２２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２２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２２の温
度が高くなるほど増大する。
放出剤６１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高
くなるほど活性化するので単位時間当りに酸素吸蔵・活
性酸素放出剤６１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２２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２２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２２の温
度が高くなるほど増大する。
【００５１】図５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５において横軸はパティキュレートフ
ィルタ２２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５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２２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２２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５において横軸はパティキュレートフ
ィルタ２２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５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２２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２２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。
【００５２】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５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４（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４（Ａ）に示すよ
うに微粒子６２が酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１上に付
着すると微粒子６２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４（Ｂ）に示されるように担体層の表面が残留
微粒子部分６３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５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４（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４（Ａ）に示すよ
うに微粒子６２が酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１上に付
着すると微粒子６２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４（Ｂ）に示されるように担体層の表面が残留
微粒子部分６３によって覆われるようになる。
【００５３】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分６
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６３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６３によって
覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用及び
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作
用が抑制される。その結果、図４（Ｃ）に示されるよう
に残留微粒子部分６３の上に別の微粒子６４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や酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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６４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２２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２２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６３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６３によって
覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用及び
酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作
用が抑制される。その結果、図４（Ｃ）に示されるよう
に残留微粒子部分６３の上に別の微粒子６４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や酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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６４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２２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２２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。
【００５４】このように図５の領域Ｉでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ２２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５の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２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２２
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よりも少なくしてお
く必要がある。
ィキュレートフィルタ２２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５の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２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２２
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よりも少なくしてお
く必要がある。
【００５５】図５からわかるように本発明の実施形態で
用いられているパティキュレートフィルタ２２ではパテ
ィキュレートフィルタ２２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及びパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時少なくなるように
維持することが可能である。従って本発明による第１の
実施形態においては排出微粒子量Ｍ及びパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇよりも常時少なくなるように維持するよ
うにしている。排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量
Ｇよりも常時少ないとパティキュレートフィルタ２２上
に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど
上昇しない。従って機関出力は低下しない。
用いられているパティキュレートフィルタ２２ではパテ
ィキュレートフィルタ２２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及びパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時少なくなるように
維持することが可能である。従って本発明による第１の
実施形態においては排出微粒子量Ｍ及びパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇよりも常時少なくなるように維持するよ
うにしている。排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量
Ｇよりも常時少ないとパティキュレートフィルタ２２上
に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど
上昇しない。従って機関出力は低下しない。
【００５６】一方、前述したように一旦微粒子がパティ
キュレートフィルタ２２上において積層状に堆積すると
たとえ排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも
少なくなったとしても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化さ
せることは困難である。しかしながら酸化されなかった
微粒子部分が残留しはじめているときに、即ち微粒子が
一定限度以下しか堆積していないときに排気微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留
微粒子部分は活性酸素Ｏによって輝炎を発することなく
酸化除去される。従って第２の実施形態では排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、
かつ排出微粒子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇ
より多くなったとしても図４（Ｂ）に示されるように担
体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆われないよ
うに、即ち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよ
り少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以下の量
の微粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に積層し
ないように排出微粒子量Ｍ及びパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦを維持するようにしている。
キュレートフィルタ２２上において積層状に堆積すると
たとえ排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも
少なくなったとしても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化さ
せることは困難である。しかしながら酸化されなかった
微粒子部分が残留しはじめているときに、即ち微粒子が
一定限度以下しか堆積していないときに排気微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留
微粒子部分は活性酸素Ｏによって輝炎を発することなく
酸化除去される。従って第２の実施形態では排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、
かつ排出微粒子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇ
より多くなったとしても図４（Ｂ）に示されるように担
体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆われないよ
うに、即ち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよ
り少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以下の量
の微粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に積層し
ないように排出微粒子量Ｍ及びパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦを維持するようにしている。
【００５７】機関始動直後はパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦは低く、従ってこのときには排出微粒子
量Ｍの方が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる。従
って実際の運転を考えると第２の実施形態の方が現実に
合っていると考えられる。一方、第１の実施形態又は第
２の実施形態を実行しうるように排出微粒子量Ｍ及びパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを制御していた
としてもパティキュレートフィルタ２２上に微粒子が積
層状に堆積する場合がある。このような場合には排気ガ
スの一部又は全体の空燃比を一時的にリッチにすること
によってパティキュレートフィルタ２２上に堆積した微
粒子を輝炎を発することなく酸化させることができる。
２２の温度ＴＦは低く、従ってこのときには排出微粒子
量Ｍの方が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる。従
って実際の運転を考えると第２の実施形態の方が現実に
合っていると考えられる。一方、第１の実施形態又は第
２の実施形態を実行しうるように排出微粒子量Ｍ及びパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを制御していた
としてもパティキュレートフィルタ２２上に微粒子が積
層状に堆積する場合がある。このような場合には排気ガ
スの一部又は全体の空燃比を一時的にリッチにすること
によってパティキュレートフィルタ２２上に堆積した微
粒子を輝炎を発することなく酸化させることができる。
【００５８】即ち、排気ガスの空燃比をリッチにする
と、即ち排気ガス中の酸素濃度を低下させると酸素吸蔵
・活性酸素放出剤６１から外部に活性酸素Ｏが一気に放
出され、これら一気に放出された活性酸素Ｏによって堆
積した微粒子が輝炎を発することなく一気に燃焼除去さ
れる。この場合、パティキュレートフィルタ２２上にお
いて微粒子が積層状に堆積したときに排気ガスの空燃比
をリッチにしてもよいし、周期的に排気ガスの空燃比を
リッチにしてもよい。排気ガスの空燃比をリッチにする
方法としては、例えば機関負荷が比較的低いときにＥＧ
Ｒ率（ＥＧＲガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））
が６５パーセント以上となるようにスロットル弁１７の
開度及びＥＧＲ制御弁２５の開度を制御し、このとき燃
焼室５内における平均空燃比がリッチになるように噴射
量を制御する方法を用いることができる。
と、即ち排気ガス中の酸素濃度を低下させると酸素吸蔵
・活性酸素放出剤６１から外部に活性酸素Ｏが一気に放
出され、これら一気に放出された活性酸素Ｏによって堆
積した微粒子が輝炎を発することなく一気に燃焼除去さ
れる。この場合、パティキュレートフィルタ２２上にお
いて微粒子が積層状に堆積したときに排気ガスの空燃比
をリッチにしてもよいし、周期的に排気ガスの空燃比を
リッチにしてもよい。排気ガスの空燃比をリッチにする
方法としては、例えば機関負荷が比較的低いときにＥＧ
Ｒ率（ＥＧＲガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））
が６５パーセント以上となるようにスロットル弁１７の
開度及びＥＧＲ制御弁２５の開度を制御し、このとき燃
焼室５内における平均空燃比がリッチになるように噴射
量を制御する方法を用いることができる。
【００５９】図６に機関の運転制御ルーチンの一例を示
す。図６を参照するとまず初めにステップ１００におい
て燃焼室５内の平均空燃比をリッチにすべきか否かが判
別される。燃焼室５内の平均空燃比をリッチにする必要
がないときには排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量
Ｇよりも少なくなるようにステップ１０１においてスロ
ットル弁１７の開度が制御され、ステップ１０２におい
てＥＧＲ制御弁２５の開度が制御され、ステップ１０３
において燃料噴射量が制御される。
す。図６を参照するとまず初めにステップ１００におい
て燃焼室５内の平均空燃比をリッチにすべきか否かが判
別される。燃焼室５内の平均空燃比をリッチにする必要
がないときには排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量
Ｇよりも少なくなるようにステップ１０１においてスロ
ットル弁１７の開度が制御され、ステップ１０２におい
てＥＧＲ制御弁２５の開度が制御され、ステップ１０３
において燃料噴射量が制御される。
【００６０】一方、ステップ１００において燃焼室５内
の平均空燃比をリッチにすべきであると判別されたとき
にはＥＧＲ率が６５パーセント以上になるようにステッ
プ１０４においてスロットル弁１７の開度が制御され、
ステップ１０５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御
され、燃焼室５内の平均空燃比がリッチとなるようにス
テップ１０６において燃料噴射量が制御される。
の平均空燃比をリッチにすべきであると判別されたとき
にはＥＧＲ率が６５パーセント以上になるようにステッ
プ１０４においてスロットル弁１７の開度が制御され、
ステップ１０５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御
され、燃焼室５内の平均空燃比がリッチとなるようにス
テップ１０６において燃料噴射量が制御される。
【００６１】ところで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 が生成されるとこ
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２２の細孔が閉塞されてしまい、その結果排気
ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流れづらくな
る。この場合、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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を用いると酸素
吸蔵・活性酸素放出剤６１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２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路
５１内に流出する。従ってパティキュレートフィルタ２
２の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述し
たように酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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。
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 が生成されるとこ
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２２の細孔が閉塞されてしまい、その結果排気
ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流れづらくな
る。この場合、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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を用いると酸素
吸蔵・活性酸素放出剤６１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２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路
５１内に流出する。従ってパティキュレートフィルタ２
２の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述し
たように酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１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。
【００６２】図７は図２（Ｂ）に示したパティキュレー
トフィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図７に
おいて、６６は隔壁５４の内部に広がっている排気ガス
通路、６７はパティキュレートフィルタの基材、２６１
はパティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に担持
されている酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。上述した
ように、この酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一時的に捕集
された微粒子を酸化する機能を有する。１６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の内部に担持されている
酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。この酸素吸蔵・活性
酸素放出剤１６１も、酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１
と同様な酸化機能を有し、パティキュレートフィルタの
隔壁５４の内部に一時的に捕集された微粒子を酸化する
ことができる。
トフィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図７に
おいて、６６は隔壁５４の内部に広がっている排気ガス
通路、６７はパティキュレートフィルタの基材、２６１
はパティキュレートフィルタの隔壁５４の表面上に担持
されている酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。上述した
ように、この酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の表面上に一時的に捕集
された微粒子を酸化する機能を有する。１６１はパティ
キュレートフィルタの隔壁５４の内部に担持されている
酸素吸蔵・活性酸素放出剤である。この酸素吸蔵・活性
酸素放出剤１６１も、酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１
と同様な酸化機能を有し、パティキュレートフィルタの
隔壁５４の内部に一時的に捕集された微粒子を酸化する
ことができる。
【００６３】図８は図１に示したパティキュレートフィ
ルタ２２の拡大図である。詳細には、図８（Ａ）はパテ
ィキュレートフィルタの拡大平面図、図８（Ｂ）はパテ
ィキュレートフィルタの拡大側面図である。図９は排気
切換バルブの切換位置と排気ガスの流れとの関係を示し
た図である。詳細には、図９（Ａ）は排気切換バルブ７
３が順流位置にあるときの図、図９（Ｂ）は排気切換バ
ルブ７３が逆流位置にあるときの図、図９（Ｃ）は排気
切換バルブ７３がバイパス位置にあるときの図である。
排気切換バルブ７３が順流位置にあるとき、図９（Ａ）
に示すように、排気切換バルブ７３を通過してケーシン
グ２３内に流入した排気ガスは、まず第一通路７１を通
過し、次いでパティキュレートフィルタ２２を通過し、
最後に第二通路７２を通過し、再び排気切換バルブ７３
を通過して排気管に戻される。排気切換バルブ７３が逆
流位置にあるとき、図９（Ｂ）に示すように、排気切換
バルブ７３を通過してケーシング２３内に流入した排気
ガスは、まず第二通路７２を通過し、次いでパティキュ
レートフィルタ２２を図９（Ａ）に示した場合とは逆向
きに通過し、最後に第一通路７１を通過し、再び排気切
換バルブ７３を通過して排気管に戻される。排気切換バ
ルブ７３がバイパス位置にあるとき、図９（Ｃ）に示す
ように、第一通路７１内の圧力と第二通路７２内の圧力
とが等しくなるために、排気切換バルブ７３に到達した
排気ガスはケーシング２３内に流入することなくそのま
ま排気切換バルブ７３を通過する。
ルタ２２の拡大図である。詳細には、図８（Ａ）はパテ
ィキュレートフィルタの拡大平面図、図８（Ｂ）はパテ
ィキュレートフィルタの拡大側面図である。図９は排気
切換バルブの切換位置と排気ガスの流れとの関係を示し
た図である。詳細には、図９（Ａ）は排気切換バルブ７
３が順流位置にあるときの図、図９（Ｂ）は排気切換バ
ルブ７３が逆流位置にあるときの図、図９（Ｃ）は排気
切換バルブ７３がバイパス位置にあるときの図である。
排気切換バルブ７３が順流位置にあるとき、図９（Ａ）
に示すように、排気切換バルブ７３を通過してケーシン
グ２３内に流入した排気ガスは、まず第一通路７１を通
過し、次いでパティキュレートフィルタ２２を通過し、
最後に第二通路７２を通過し、再び排気切換バルブ７３
を通過して排気管に戻される。排気切換バルブ７３が逆
流位置にあるとき、図９（Ｂ）に示すように、排気切換
バルブ７３を通過してケーシング２３内に流入した排気
ガスは、まず第二通路７２を通過し、次いでパティキュ
レートフィルタ２２を図９（Ａ）に示した場合とは逆向
きに通過し、最後に第一通路７１を通過し、再び排気切
換バルブ７３を通過して排気管に戻される。排気切換バ
ルブ７３がバイパス位置にあるとき、図９（Ｃ）に示す
ように、第一通路７１内の圧力と第二通路７２内の圧力
とが等しくなるために、排気切換バルブ７３に到達した
排気ガスはケーシング２３内に流入することなくそのま
ま排気切換バルブ７３を通過する。
【００６４】図１０は排気切換バルブ７３の位置が切り
換えられるのに応じてパティキュレートフィルタの隔壁
５４の内部の微粒子が移動する様子を示した図である。
詳細には、図１０（Ａ）は排気切換バルブ７３が順流位
置（図９（Ａ）参照）にあるときのパティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図、図１０（Ｂ）は排
気切換バルブ７３が順流位置から逆流位置（図９（Ｂ）
参照）に切り換えられたときのパティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図１０（Ａ）に
示すように、排気切換バルブ７３が順流位置に配置さ
れ、排気ガスが上側から下側に流れているとき、隔壁内
部の排気ガス通路６６内に存在する微粒子１６２は、排
気ガスの流れによって隔壁内部の酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に押しつけられ、その上に堆積してしまって
いる。そのため、酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１に直
接接触していない微粒子１６２は、十分な酸化作用を受
けていない。次に図１０（Ｂ）に示すように排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられて排気
ガスが下側から上側に流れると、隔壁内部の排気ガス通
路６６内に存在する微粒子１６２は排気ガスの流れによ
って移動せしめられる。その結果、十分に酸化作用を受
けていなかった微粒子１６２が、酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に直接接触せしめられ、十分な酸化作用を受
けるようになる。また、排気切換バルブ７３が順流位置
に配置されていたとき（図１０（Ａ）参照）にパティキ
ュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放出
剤２６１上に堆積していた微粒子の一部は、排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられること
により、パティキュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸
蔵・活性酸素放出剤２６１上から脱離する（図１０
（Ｂ）参照）。この微粒子の脱離量は、パティキュレー
トフィルタ２２の温度が高いほど多くなり、また、排気
ガス量が多いほど多くなる。パティキュレートフィルタ
２２の温度が高いほど微粒子の脱離量が多くなるのは、
パティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるに従っ
て、微粒子を堆積させているバインダとしてのＳＯＦの
結合力が弱くなるからである。
換えられるのに応じてパティキュレートフィルタの隔壁
５４の内部の微粒子が移動する様子を示した図である。
詳細には、図１０（Ａ）は排気切換バルブ７３が順流位
置（図９（Ａ）参照）にあるときのパティキュレートフ
ィルタ２２の隔壁５４の拡大断面図、図１０（Ｂ）は排
気切換バルブ７３が順流位置から逆流位置（図９（Ｂ）
参照）に切り換えられたときのパティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の拡大断面図である。図１０（Ａ）に
示すように、排気切換バルブ７３が順流位置に配置さ
れ、排気ガスが上側から下側に流れているとき、隔壁内
部の排気ガス通路６６内に存在する微粒子１６２は、排
気ガスの流れによって隔壁内部の酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に押しつけられ、その上に堆積してしまって
いる。そのため、酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１に直
接接触していない微粒子１６２は、十分な酸化作用を受
けていない。次に図１０（Ｂ）に示すように排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられて排気
ガスが下側から上側に流れると、隔壁内部の排気ガス通
路６６内に存在する微粒子１６２は排気ガスの流れによ
って移動せしめられる。その結果、十分に酸化作用を受
けていなかった微粒子１６２が、酸素吸蔵・活性酸素放
出剤１６１に直接接触せしめられ、十分な酸化作用を受
けるようになる。また、排気切換バルブ７３が順流位置
に配置されていたとき（図１０（Ａ）参照）にパティキ
ュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸蔵・活性酸素放出
剤２６１上に堆積していた微粒子の一部は、排気切換バ
ルブ７３が順流位置から逆流位置に切り換えられること
により、パティキュレートフィルタの隔壁表面の酸素吸
蔵・活性酸素放出剤２６１上から脱離する（図１０
（Ｂ）参照）。この微粒子の脱離量は、パティキュレー
トフィルタ２２の温度が高いほど多くなり、また、排気
ガス量が多いほど多くなる。パティキュレートフィルタ
２２の温度が高いほど微粒子の脱離量が多くなるのは、
パティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるに従っ
て、微粒子を堆積させているバインダとしてのＳＯＦの
結合力が弱くなるからである。
【００６５】本実施形態では、図９（Ａ）に示す排気切
換バルブ７３の順流位置から図９（Ｂ）に示す逆流位置
への切り換え、及び、図９（Ｂ）に示す逆流位置から図
９（Ａ）に示す順流位置への切り換えは、パティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子をパテ
ィキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上面と下面（図
７参照）とに分散させるようにして行われる。そのよう
に排気切換バルブ７３の切換を行うことにより、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された微粒子
が酸化除去されることなく堆積する可能性が低減せしめ
られる。好適には、パティキュレートフィルタ２２の隔
壁５４に捕集される微粒子は、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の上面と下面とにほぼ同程度に分散さ
れる。
換バルブ７３の順流位置から図９（Ｂ）に示す逆流位置
への切り換え、及び、図９（Ｂ）に示す逆流位置から図
９（Ａ）に示す順流位置への切り換えは、パティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子をパテ
ィキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上面と下面（図
７参照）とに分散させるようにして行われる。そのよう
に排気切換バルブ７３の切換を行うことにより、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された微粒子
が酸化除去されることなく堆積する可能性が低減せしめ
られる。好適には、パティキュレートフィルタ２２の隔
壁５４に捕集される微粒子は、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の上面と下面とにほぼ同程度に分散さ
れる。
【００６６】図１１は内燃機関の定常運転時における車
速（機関回転数）とパティキュレートフィルタに流入す
る流入微粒子量（積算値）と時間との関係を示した図で
ある。詳細には、図１１（Ａ）は車速（機関回転数）が
比較的高いときの時間と流入微粒子量との関係を示した
図であり、図１１（Ｂ）は車速（機関回転数）が比較的
低いときの時間と流入微粒子量との関係を示した図であ
る。図１１に示すように、車速（機関回転数）が高いほ
ど流入微粒子量ははやく増加する。つまり、流入微粒子
量は図１１（Ｂ）の場合よりも図１１（Ａ）の場合の方
がはやく増加する。図１２は内燃機関の過渡（減速）運
転時における車速（機関回転数）とパティキュレートフ
ィルタに流入する流入微粒子量（積算値）と時間との関
係を示した図である。図１２に示すように、内燃機関の
減速運転期間中（時間ｔ１から時間ｔ２）は、燃料カッ
トが行われるために流入微粒子量（積算値）が増加しな
い。
速（機関回転数）とパティキュレートフィルタに流入す
る流入微粒子量（積算値）と時間との関係を示した図で
ある。詳細には、図１１（Ａ）は車速（機関回転数）が
比較的高いときの時間と流入微粒子量との関係を示した
図であり、図１１（Ｂ）は車速（機関回転数）が比較的
低いときの時間と流入微粒子量との関係を示した図であ
る。図１１に示すように、車速（機関回転数）が高いほ
ど流入微粒子量ははやく増加する。つまり、流入微粒子
量は図１１（Ｂ）の場合よりも図１１（Ａ）の場合の方
がはやく増加する。図１２は内燃機関の過渡（減速）運
転時における車速（機関回転数）とパティキュレートフ
ィルタに流入する流入微粒子量（積算値）と時間との関
係を示した図である。図１２に示すように、内燃機関の
減速運転期間中（時間ｔ１から時間ｔ２）は、燃料カッ
トが行われるために流入微粒子量（積算値）が増加しな
い。
【００６７】図１３は酸化除去微粒子量と時間との関係
を示した図である。ここで、酸化除去微粒子量とは、パ
ティキュレートフィルタ２２に流入する微粒子のうちパ
ティキュレートフィルタ２２において酸化除去される微
粒子量の積算値をいう。つまり、図５に示した曲線Ｇ
（ＴＦ）を時間で積分した値をいう。図１３に示すよう
に、微粒子の酸化除去が開始されてからしばらくの間
は、時間が経過するに従ってパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦが上昇するため、それに伴って、単位時
間当たりの酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）も時間が経
過するに従って増加する（図５参照）。その結果、酸化
除去可能微粒子量（Ｇ（ＴＦ）の積分値）は高次曲線的
に増加する。しばらくしてパティキュレートフィルタ２
２の温度ＴＦが一定になると、酸化除去可能微粒子量Ｇ
（ＴＦ）が一定値になるため、酸化除去可能微粒子量
（Ｇ（ＴＦ）の積分値）は一次曲線的に増加する。図１
３には一つの曲線のみを示してあるが、この曲線は流入
微粒子量（図１１、図１２）及び内燃機関の運転条件に
応じて異なってくる。
を示した図である。ここで、酸化除去微粒子量とは、パ
ティキュレートフィルタ２２に流入する微粒子のうちパ
ティキュレートフィルタ２２において酸化除去される微
粒子量の積算値をいう。つまり、図５に示した曲線Ｇ
（ＴＦ）を時間で積分した値をいう。図１３に示すよう
に、微粒子の酸化除去が開始されてからしばらくの間
は、時間が経過するに従ってパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦが上昇するため、それに伴って、単位時
間当たりの酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）も時間が経
過するに従って増加する（図５参照）。その結果、酸化
除去可能微粒子量（Ｇ（ＴＦ）の積分値）は高次曲線的
に増加する。しばらくしてパティキュレートフィルタ２
２の温度ＴＦが一定になると、酸化除去可能微粒子量Ｇ
（ＴＦ）が一定値になるため、酸化除去可能微粒子量
（Ｇ（ＴＦ）の積分値）は一次曲線的に増加する。図１
３には一つの曲線のみを示してあるが、この曲線は流入
微粒子量（図１１、図１２）及び内燃機関の運転条件に
応じて異なってくる。
【００６８】図１４は内燃機関の定常運転時における流
入微粒子量（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及
び堆積微粒子量（積算値）と時間との関係を示した図で
ある。詳細には、図１４（Ａ）は排気切換バルブ７３に
より排気ガス流れが逆転されない場合の流入微粒子量
（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図であり、図１
４（Ｂ）は本実施形態において排気切換バルブ７３によ
り排気ガス流れが逆転される場合の流入微粒子量（積算
値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒子量
（積算値）と時間との関係を示した図である。図１４に
示すように、流入微粒子量（積算値）から酸化除去微粒
子量（積算値）を減じたものがパティキュレートフィル
タ２２に堆積した微粒子量（積算値）になる（但し、パ
ティキュレートフィルタ２２から脱離した微粒子量もこ
の堆積微粒子量に含めてある。）。
入微粒子量（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及
び堆積微粒子量（積算値）と時間との関係を示した図で
ある。詳細には、図１４（Ａ）は排気切換バルブ７３に
より排気ガス流れが逆転されない場合の流入微粒子量
（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図であり、図１
４（Ｂ）は本実施形態において排気切換バルブ７３によ
り排気ガス流れが逆転される場合の流入微粒子量（積算
値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒子量
（積算値）と時間との関係を示した図である。図１４に
示すように、流入微粒子量（積算値）から酸化除去微粒
子量（積算値）を減じたものがパティキュレートフィル
タ２２に堆積した微粒子量（積算値）になる（但し、パ
ティキュレートフィルタ２２から脱離した微粒子量もこ
の堆積微粒子量に含めてある。）。
【００６９】図１４（Ｂ）に示すように本実施形態で
は、流入微粒子量に対する酸化除去微粒子量の割合（＝
酸化除去微粒子量／流入微粒子量）が目標浄化率（＝
（ＰＭＡ１−ＰＭＡ２）／ＰＭＡ１）を越えたとき（時
間ｔ３）に排気切換バルブ７３により排気ガス流れが逆
転される。つまり、排気切換バルブ７３が、順流位置
（図９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換え
られるか、あるいは、逆流位置（図９（Ｂ））から順流
位置（図９（Ａ））に切り換えられる。一方、図１４
（Ａ）に示すように時間ｔ３に排気ガス流れが逆転され
ず排気ガスが一方から流され続けると、堆積微粒子量
（積算値）が多くなりすぎてしまい、パティキュレート
フィルタ２２の圧損が上昇してしまう。その結果、背圧
が必要以上に上昇してしまう。また、図示しないが排気
ガス流れの逆転が時間ｔ３よりも前に行われてしまう
と、排気ガス流れの逆転が時間ｔ３に行われるとしたな
らば時間ｔ３になるまでに酸化除去されていたはずの堆
積微粒子が、排気ガス流れの逆転時の衝撃によりパティ
キュレートフィルタ２２から脱離し、そのまま排出され
てしまう。すなわち、本実施形態のタイミングで排気ガ
ス流れの逆転を行うことにより、上述した二つの問題点
を克服することができる。
は、流入微粒子量に対する酸化除去微粒子量の割合（＝
酸化除去微粒子量／流入微粒子量）が目標浄化率（＝
（ＰＭＡ１−ＰＭＡ２）／ＰＭＡ１）を越えたとき（時
間ｔ３）に排気切換バルブ７３により排気ガス流れが逆
転される。つまり、排気切換バルブ７３が、順流位置
（図９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換え
られるか、あるいは、逆流位置（図９（Ｂ））から順流
位置（図９（Ａ））に切り換えられる。一方、図１４
（Ａ）に示すように時間ｔ３に排気ガス流れが逆転され
ず排気ガスが一方から流され続けると、堆積微粒子量
（積算値）が多くなりすぎてしまい、パティキュレート
フィルタ２２の圧損が上昇してしまう。その結果、背圧
が必要以上に上昇してしまう。また、図示しないが排気
ガス流れの逆転が時間ｔ３よりも前に行われてしまう
と、排気ガス流れの逆転が時間ｔ３に行われるとしたな
らば時間ｔ３になるまでに酸化除去されていたはずの堆
積微粒子が、排気ガス流れの逆転時の衝撃によりパティ
キュレートフィルタ２２から脱離し、そのまま排出され
てしまう。すなわち、本実施形態のタイミングで排気ガ
ス流れの逆転を行うことにより、上述した二つの問題点
を克服することができる。
【００７０】図１５は内燃機関の過渡運転時における流
入微粒子量（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及
び堆積微粒子量（積算値）と時間との関係を示した図で
ある。詳細には、図１５（Ａ）は排気切換バルブ７３に
より排気ガス流れが逆転されない場合の流入微粒子量
（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図であり、図１
５（Ｂ）は本実施形態において排気切換バルブ７３によ
り排気ガス流れが逆転される場合の流入微粒子量（積算
値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒子量
（積算値）と時間との関係を示した図である。
入微粒子量（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及
び堆積微粒子量（積算値）と時間との関係を示した図で
ある。詳細には、図１５（Ａ）は排気切換バルブ７３に
より排気ガス流れが逆転されない場合の流入微粒子量
（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図であり、図１
５（Ｂ）は本実施形態において排気切換バルブ７３によ
り排気ガス流れが逆転される場合の流入微粒子量（積算
値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒子量
（積算値）と時間との関係を示した図である。
【００７１】図１５（Ｂ）に示すように本実施形態で
は、流入微粒子量に対する酸化除去微粒子量の割合（＝
酸化除去微粒子量／流入微粒子量）が目標浄化率（＝
（ＰＭＡ３−ＰＭＡ４）／ＰＭＡ３＝（ＰＭＡ１−ＰＭ
Ａ２）／ＰＭＡ１）を越えたとき（時間ｔ４）に排気切
換バルブ７３により排気ガス流れが逆転される。つま
り、排気切換バルブ７３が、順流位置（図９（Ａ））か
ら逆流位置（図９（Ｂ））に切り換えられるか、あるい
は、逆流位置（図９（Ｂ））から順流位置（図９
（Ａ））に切り換えられる。一方、図１５（Ａ）に示す
ように時間ｔ４に排気ガス流れが逆転されず排気ガスが
一方から流され続けると、堆積微粒子量（積算値）が多
くなりすぎてしまい、パティキュレートフィルタ２２の
圧損が上昇してしまう。その結果、背圧が必要以上に上
昇してしまう。また図示しないが、内燃機関の減速（時
間ｔ１から時間ｔ２）に伴って排気ガス流れの逆転が時
間ｔ４よりも前の時間ｔ１から時間ｔ２の間に行われて
しまうと、排気ガス流れの逆転が時間ｔ４に行われると
したならば時間ｔ４になるまでに酸化除去されていたは
ずの堆積微粒子が、排気ガス流れの逆転時の衝撃により
パティキュレートフィルタ２２から脱離し、そのまま排
出されてしまう。すなわち、本実施形態のタイミングで
排気ガス流れの逆転を行うことにより、上述した二つの
問題点を克服することができる。
は、流入微粒子量に対する酸化除去微粒子量の割合（＝
酸化除去微粒子量／流入微粒子量）が目標浄化率（＝
（ＰＭＡ３−ＰＭＡ４）／ＰＭＡ３＝（ＰＭＡ１−ＰＭ
Ａ２）／ＰＭＡ１）を越えたとき（時間ｔ４）に排気切
換バルブ７３により排気ガス流れが逆転される。つま
り、排気切換バルブ７３が、順流位置（図９（Ａ））か
ら逆流位置（図９（Ｂ））に切り換えられるか、あるい
は、逆流位置（図９（Ｂ））から順流位置（図９
（Ａ））に切り換えられる。一方、図１５（Ａ）に示す
ように時間ｔ４に排気ガス流れが逆転されず排気ガスが
一方から流され続けると、堆積微粒子量（積算値）が多
くなりすぎてしまい、パティキュレートフィルタ２２の
圧損が上昇してしまう。その結果、背圧が必要以上に上
昇してしまう。また図示しないが、内燃機関の減速（時
間ｔ１から時間ｔ２）に伴って排気ガス流れの逆転が時
間ｔ４よりも前の時間ｔ１から時間ｔ２の間に行われて
しまうと、排気ガス流れの逆転が時間ｔ４に行われると
したならば時間ｔ４になるまでに酸化除去されていたは
ずの堆積微粒子が、排気ガス流れの逆転時の衝撃により
パティキュレートフィルタ２２から脱離し、そのまま排
出されてしまう。すなわち、本実施形態のタイミングで
排気ガス流れの逆転を行うことにより、上述した二つの
問題点を克服することができる。
【００７２】図１６は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図１６に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２００において流入微粒子量（図１１、図１２参照）が
算出される。詳細には、図１１及び図１２に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがＲＯＭ３２内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがＲＯＭ３２内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
（積算値）が算出される。次いでステップ２０１では酸
化除去微粒子量（図１３、図１４、図１５参照）が算出
される。詳細には、温度センサ３９により検出されたパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、ＲＯＭ３２内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）とパティ
キュレートフィルタ２２の温度との関係（図５）、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出され
る。
換制御方法を示したフローチャートである。図１６に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２００において流入微粒子量（図１１、図１２参照）が
算出される。詳細には、図１１及び図１２に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがＲＯＭ３２内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがＲＯＭ３２内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
（積算値）が算出される。次いでステップ２０１では酸
化除去微粒子量（図１３、図１４、図１５参照）が算出
される。詳細には、温度センサ３９により検出されたパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、ＲＯＭ３２内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）とパティ
キュレートフィルタ２２の温度との関係（図５）、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出され
る。
【００７３】次いでステップ２０２では微粒子浄化率
（＝現在の酸化除去微粒子量（積算値）／現在の流入微
粒子量（積算値））が算出される。次いでステップ２０
３では、ステップ２０２において算出された微粒子浄化
率が目標浄化率（＝（ＰＭＡ１−ＰＭＡ２）／ＰＭＡ
１）（図１４参照）を越えたか否かが判断される。ＹＥ
Ｓのときにはステップ２０４進み、排気ガス流れが逆転
される。つまり、排気切換バルブ７３が、順流位置（図
９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換えられ
るか、あるいは、逆流位置（図９（Ｂ））から順流位置
（図９（Ａ））に切り換えられる。一方、ＮＯのときに
は排気切換バルブ７３の位置がそのまま維持される。
（＝現在の酸化除去微粒子量（積算値）／現在の流入微
粒子量（積算値））が算出される。次いでステップ２０
３では、ステップ２０２において算出された微粒子浄化
率が目標浄化率（＝（ＰＭＡ１−ＰＭＡ２）／ＰＭＡ
１）（図１４参照）を越えたか否かが判断される。ＹＥ
Ｓのときにはステップ２０４進み、排気ガス流れが逆転
される。つまり、排気切換バルブ７３が、順流位置（図
９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換えられ
るか、あるいは、逆流位置（図９（Ｂ））から順流位置
（図９（Ａ））に切り換えられる。一方、ＮＯのときに
は排気切換バルブ７３の位置がそのまま維持される。
【００７４】図１７は本実施形態の排気ガス流れ逆転禁
止制御方法を示したフローチャートである。この排気ガ
ス流れ逆転禁止制御は、図１６に示した排気切換バルブ
の切換制御の実行中に割り込んで実行される。このルー
チンが開始されると、まずステップ３００において内燃
機関の加速運転中であるか否かが判断される。ＹＥＳの
ときには、ステップ３０１において排気ガス流れの逆転
が禁止される。つまり、図１６のステップ２０４の実行
が禁止される。一方、ＮＯのときには、排気ガス流れの
逆転が禁止されない。つまり、図１６のステップ２０４
を実行すべきタイミングになるとステップ２０４が実行
される。
止制御方法を示したフローチャートである。この排気ガ
ス流れ逆転禁止制御は、図１６に示した排気切換バルブ
の切換制御の実行中に割り込んで実行される。このルー
チンが開始されると、まずステップ３００において内燃
機関の加速運転中であるか否かが判断される。ＹＥＳの
ときには、ステップ３０１において排気ガス流れの逆転
が禁止される。つまり、図１６のステップ２０４の実行
が禁止される。一方、ＮＯのときには、排気ガス流れの
逆転が禁止されない。つまり、図１６のステップ２０４
を実行すべきタイミングになるとステップ２０４が実行
される。
【００７５】図１８は本実施形態のバイパスモード禁止
制御方法を示したフローチャートである。このバイパス
モード禁止制御も、図１６に示した排気切換バルブの切
換制御の実行中に割り込んで実行される。このルーチン
が開始されると、まずステップ４００において内燃機関
の排気ガス温度を上昇させる昇温制御が実行されている
か否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ４０１
に進み、バイパスモードに切り換えられるのが禁止され
る。つまり、順流位置（図９（Ａ））からバイパス位置
（図９（Ｃ））に切り換えられること及び逆流位置（図
９（Ｂ））からバイパス位置（図９（Ｃ））に切り換え
られることの両者が禁止される。一方、ＮＯのときに
は、バイパスモードに切り換えられるのが禁止されな
い。
制御方法を示したフローチャートである。このバイパス
モード禁止制御も、図１６に示した排気切換バルブの切
換制御の実行中に割り込んで実行される。このルーチン
が開始されると、まずステップ４００において内燃機関
の排気ガス温度を上昇させる昇温制御が実行されている
か否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ４０１
に進み、バイパスモードに切り換えられるのが禁止され
る。つまり、順流位置（図９（Ａ））からバイパス位置
（図９（Ｃ））に切り換えられること及び逆流位置（図
９（Ｂ））からバイパス位置（図９（Ｃ））に切り換え
られることの両者が禁止される。一方、ＮＯのときに
は、バイパスモードに切り換えられるのが禁止されな
い。
【００７６】図１９は機関低負荷運転時にスロットル弁
１７の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃
比Ａ／Ｆ（図１９の横軸）を変化させたときの出力トル
クの変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出
量の変化を示す実験例を表している。図１９からわかる
ようにこの実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥ
ＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下の
ときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
図１９に示されるようにＥＧＲ率を増大することにより
空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が４０パーセ
ント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度になったときに
スモークの発生量が増大を開始する。次いで、更にＥＧ
Ｒ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくするとスモークの発
生量が急激に増大してピークに達する。次いで更にＥＧ
Ｒ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると今度はスモー
クが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセント以上と
し、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとスモークがほ
ぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなくなる。この
とき機関の出力トルクは若干低下し、またＮＯｘの発生
量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，ＣＯの発生
量は増大し始める。
１７の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃
比Ａ／Ｆ（図１９の横軸）を変化させたときの出力トル
クの変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出
量の変化を示す実験例を表している。図１９からわかる
ようにこの実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥ
ＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下の
ときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
図１９に示されるようにＥＧＲ率を増大することにより
空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が４０パーセ
ント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度になったときに
スモークの発生量が増大を開始する。次いで、更にＥＧ
Ｒ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくするとスモークの発
生量が急激に増大してピークに達する。次いで更にＥＧ
Ｒ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると今度はスモー
クが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセント以上と
し、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとスモークがほ
ぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなくなる。この
とき機関の出力トルクは若干低下し、またＮＯｘの発生
量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，ＣＯの発生
量は増大し始める。
【００７７】図２０（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１付近で
スモークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧
変化を示しており、図２０（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８
付近でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の
燃焼圧の変化を示している。図２０（Ａ）と図２０
（Ｂ）とを比較すればわかるようにスモークの発生量が
ほぼ零である図２０（Ｂ）に示す場合はスモークの発生
量が多い図２０（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低い
ことがわかる。
スモークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧
変化を示しており、図２０（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８
付近でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の
燃焼圧の変化を示している。図２０（Ａ）と図２０
（Ｂ）とを比較すればわかるようにスモークの発生量が
ほぼ零である図２０（Ｂ）に示す場合はスモークの発生
量が多い図２０（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低い
ことがわかる。
【００７８】図１９および図２０に示される実験結果か
ら次のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが
１５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図
１９に示されるようにＮＯｘの発生量がかなり低下す
る。ＮＯｘの発生量が低下したということは燃焼室５内
の燃焼温度が低下していることを意味しており、従って
煤がほとんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度
が低くなっていると言える。同じことが図２０からも言
える。即ち、煤がほとんど発生していない図２０（Ｂ）
に示す状態では燃焼圧が低くなっており、従ってこのと
き燃焼室５内の燃焼温度は低くなっていることになる。
ら次のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが
１５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図
１９に示されるようにＮＯｘの発生量がかなり低下す
る。ＮＯｘの発生量が低下したということは燃焼室５内
の燃焼温度が低下していることを意味しており、従って
煤がほとんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度
が低くなっていると言える。同じことが図２０からも言
える。即ち、煤がほとんど発生していない図２０（Ｂ）
に示す状態では燃焼圧が低くなっており、従ってこのと
き燃焼室５内の燃焼温度は低くなっていることになる。
【００７９】第２にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図１９に示されるようにＨＣおよびＣ
Ｏの排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成
長せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中
に含まれる図２１に示されるような直鎖状炭化水素や芳
香族炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられる
と熱分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原
子が集合した固体からなる煤が生成される。この場合、
実際の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのよ
うな形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図２
１に示されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで
成長することになる。従って、上述したように煤の発生
量がほぼ零になると図１９に示される如くＨＣおよびＣ
Ｏの排出量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又
はその前の状態の炭化水素である。
がほぼ零になると図１９に示されるようにＨＣおよびＣ
Ｏの排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成
長せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中
に含まれる図２１に示されるような直鎖状炭化水素や芳
香族炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられる
と熱分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原
子が集合した固体からなる煤が生成される。この場合、
実際の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのよ
うな形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図２
１に示されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで
成長することになる。従って、上述したように煤の発生
量がほぼ零になると図１９に示される如くＨＣおよびＣ
Ｏの排出量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又
はその前の状態の炭化水素である。
【００８０】図１９および図２０に示される実験結果に
基づくこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度
が低いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤
の前駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排
出されることになる。このことについて更に詳細に実験
研究を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその
周囲のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長
過程が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、
燃焼室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温
度以上になると煤が生成されることが判明したのであ
る。
基づくこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度
が低いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤
の前駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排
出されることになる。このことについて更に詳細に実験
研究を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその
周囲のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長
過程が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、
燃焼室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温
度以上になると煤が生成されることが判明したのであ
る。
【００８１】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比の圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はＮＯｘの発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はＮＯｘの発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、ＮＯｘの発生量が低下する。このときＮＯｘの発
生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯ
ｘの発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比の圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はＮＯｘの発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はＮＯｘの発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、ＮＯｘの発生量が低下する。このときＮＯｘの発
生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯ
ｘの発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
【００８２】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
【００８３】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。即ち、燃料周りに空気しか存在しな
いと蒸発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃
焼する。この場合、燃料から離れている空気の温度はさ
ほど上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高
くなる。即ち、このときには燃料から離れている空気は
燃料の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合
には燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃
焼熱を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。即ち、燃料周りに空気しか存在しな
いと蒸発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃
焼する。この場合、燃料から離れている空気の温度はさ
ほど上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高
くなる。即ち、このときには燃料から離れている空気は
燃料の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合
には燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃
焼熱を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
【００８４】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
【００８５】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、ＣＯ2 やＥＧＲガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いることは好ましいと言える。
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、ＣＯ2 やＥＧＲガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いることは好ましいと言える。
【００８６】図２２は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図２２において曲
線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ
９０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷
却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線
ＣはＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示して
いる。図２２の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガスを強
力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも
少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この場合
にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤がほ
とんど発生しなくなる。一方、図２２の曲線Ｂで示され
るようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が
５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量がピ
ークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセン
ト以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。また、図
２２の曲線Ｃで示されるようにＥＧＲガスを強制的に冷
却していない場合にはＥＧＲ率が５５パーセントの付近
で煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を
ほぼ７０パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しな
くなる。なお、図２２は機関負荷が比較的高いときのス
モークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなると
煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤が
ほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下す
る。このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の
下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化す
る。
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図２２において曲
線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ
９０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷
却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線
ＣはＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示して
いる。図２２の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガスを強
力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも
少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この場合
にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤がほ
とんど発生しなくなる。一方、図２２の曲線Ｂで示され
るようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が
５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量がピ
ークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセン
ト以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。また、図
２２の曲線Ｃで示されるようにＥＧＲガスを強制的に冷
却していない場合にはＥＧＲ率が５５パーセントの付近
で煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を
ほぼ７０パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しな
くなる。なお、図２２は機関負荷が比較的高いときのス
モークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなると
煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤が
ほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下す
る。このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の
下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化す
る。
【００８７】図２３は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いた場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必
要なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガ
ス量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガ
スの割合を示している。なお、図２３において縦軸は燃
焼室５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線
Ｙは過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全
吸入ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示し
ている。図２３を参照すると空気の割合、即ち混合ガス
中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに
必要な空気量を示している。即ち、図２３に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図２３においてＥＧＲガスの割合、即ち混
合ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられた
ときに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される
温度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス
量を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すと
ほぼ５５パーセント以上であり、図２３に示す実施形態
では７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸
入された全吸入ガス量を図２３において実線Ｘとし、こ
の全吸入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割
合を図２３に示すような割合にすると燃料およびその周
囲のガス温度は煤が生成される温度よりも低い温度とな
り、斯くして煤が全く発生しなくなる。また、このとき
のＮＯｘ発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であ
り、従ってＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
いた場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必
要なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガ
ス量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガ
スの割合を示している。なお、図２３において縦軸は燃
焼室５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線
Ｙは過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全
吸入ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示し
ている。図２３を参照すると空気の割合、即ち混合ガス
中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに
必要な空気量を示している。即ち、図２３に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図２３においてＥＧＲガスの割合、即ち混
合ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられた
ときに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される
温度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス
量を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すと
ほぼ５５パーセント以上であり、図２３に示す実施形態
では７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸
入された全吸入ガス量を図２３において実線Ｘとし、こ
の全吸入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割
合を図２３に示すような割合にすると燃料およびその周
囲のガス温度は煤が生成される温度よりも低い温度とな
り、斯くして煤が全く発生しなくなる。また、このとき
のＮＯｘ発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であ
り、従ってＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
【００８８】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図２３に示されるようにＥＧＲガス量は噴射
燃料量が増大するにつれて増大せしめなければならな
い。即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて
増大する必要がある。ところで過給が行われていない場
合には燃焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限は
Ｙであり、従って図２３において要求負荷がＬo よりも
大きい領域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガ
ス割合を低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持す
ることができない。云い換えると過給が行われていない
場合に要求負荷がＬo よりも大きい領域において空燃比
を理論空燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高
くなるにつれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷が
Ｌoよりも大きい領域では燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持しえなく
なる。
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図２３に示されるようにＥＧＲガス量は噴射
燃料量が増大するにつれて増大せしめなければならな
い。即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて
増大する必要がある。ところで過給が行われていない場
合には燃焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限は
Ｙであり、従って図２３において要求負荷がＬo よりも
大きい領域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガ
ス割合を低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持す
ることができない。云い換えると過給が行われていない
場合に要求負荷がＬo よりも大きい領域において空燃比
を理論空燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高
くなるにつれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷が
Ｌoよりも大きい領域では燃料およびその周囲のガス温
度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持しえなく
なる。
【００８９】ところが、図示しないがＥＧＲ通路を介し
て過給機の入口側即ち排気ターボチャージャの空気吸込
管内にＥＧＲガスを再循環させると要求負荷がＬo より
も大きい領域においてＥＧＲ率を５５パーセント以上、
例えば７０パーセントに維持することができ、斯くして
燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よ
りも低い温度に維持することができる。即ち、空気吸込
管内におけるＥＧＲ率が例えば７０パーセントになるよ
うにＥＧＲガスを再循環させれば排気ターボチャージャ
のコンプレッサにより昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も
７０パーセントとなり、斯くしてコンプレッサにより昇
圧しうる限度まで燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。従って、低温燃焼を生じさせることのできる機関の
運転領域を拡大することができることになる。要求負荷
がＬo よりも大きい領域でＥＧＲ率を５５パーセント以
上にする際にはＥＧＲ制御弁が全開せしめられる、スロ
ットル弁が若干閉弁せしめられる。
て過給機の入口側即ち排気ターボチャージャの空気吸込
管内にＥＧＲガスを再循環させると要求負荷がＬo より
も大きい領域においてＥＧＲ率を５５パーセント以上、
例えば７０パーセントに維持することができ、斯くして
燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よ
りも低い温度に維持することができる。即ち、空気吸込
管内におけるＥＧＲ率が例えば７０パーセントになるよ
うにＥＧＲガスを再循環させれば排気ターボチャージャ
のコンプレッサにより昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も
７０パーセントとなり、斯くしてコンプレッサにより昇
圧しうる限度まで燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。従って、低温燃焼を生じさせることのできる機関の
運転領域を拡大することができることになる。要求負荷
がＬo よりも大きい領域でＥＧＲ率を５５パーセント以
上にする際にはＥＧＲ制御弁が全開せしめられる、スロ
ットル弁が若干閉弁せしめられる。
【００９０】前述したように図２３は燃料を理論空燃比
のもとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図２３
に示される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッ
チにしても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量
を図２３に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃
比の平均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を
阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.m 前後又はそれ以
下にすることができる。即ち、空燃比がリッチにされる
と燃料が過剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されて
いるために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が
生成されることがない。また、このときＮＯｘも極めて
少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのと
き、或いは空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高
くなれば少量の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が
低い温度に抑制されているので煤は全く生成されない。
更に、ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。このよう
に、低温燃焼が行われているときには空燃比にかかわら
ずに、即ち空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であ
ろうと、或いは平均空燃比がリーンであろうと煤が発生
されず、ＮＯｘの発生量が極めて少量となる。従って燃
料消費率の向上を考えるとこのとき平均空燃比をリーン
にすることが好ましいと言える。
のもとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図２３
に示される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッ
チにしても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量
を図２３に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃
比の平均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を
阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.m 前後又はそれ以
下にすることができる。即ち、空燃比がリッチにされる
と燃料が過剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されて
いるために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が
生成されることがない。また、このときＮＯｘも極めて
少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのと
き、或いは空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高
くなれば少量の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が
低い温度に抑制されているので煤は全く生成されない。
更に、ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。このよう
に、低温燃焼が行われているときには空燃比にかかわら
ずに、即ち空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であ
ろうと、或いは平均空燃比がリーンであろうと煤が発生
されず、ＮＯｘの発生量が極めて少量となる。従って燃
料消費率の向上を考えるとこのとき平均空燃比をリーン
にすることが好ましいと言える。
【００９１】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で
停止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼
を行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で
停止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼
を行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
【００９２】図２４は第１の燃焼、即ち低温燃焼が行わ
れる第１の運転領域Ｉ’と、第２の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による燃焼が行われる第２の運転領域II’とを示
している。なお、図２４において縦軸Ｌはアクセルペダ
ル４０の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎ
は機関回転数を示している。また、図２４においてＸ
（Ｎ）は第１の運転領域Ｉ’と第２の運転領域II’との
第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域
Ｉ’と第２の運転領域II’との第２の境界を示してい
る。第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’への運
転領域の変化判断は第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行わ
れ、第２の運転領域II’から第１の運転領域Ｉ’への運
転領域の変化判断は第２の境界Ｙ（Ｎ）に基づいて行わ
れる。即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ’にあ
って低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機関回
転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると運転
領域が第２の運転領域II’に移ったと判断され、従来の
燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低く
なると運転領域が第１の運転領域Ｉ’に移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
れる第１の運転領域Ｉ’と、第２の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による燃焼が行われる第２の運転領域II’とを示
している。なお、図２４において縦軸Ｌはアクセルペダ
ル４０の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎ
は機関回転数を示している。また、図２４においてＸ
（Ｎ）は第１の運転領域Ｉ’と第２の運転領域II’との
第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域
Ｉ’と第２の運転領域II’との第２の境界を示してい
る。第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’への運
転領域の変化判断は第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行わ
れ、第２の運転領域II’から第１の運転領域Ｉ’への運
転領域の変化判断は第２の境界Ｙ（Ｎ）に基づいて行わ
れる。即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ’にあ
って低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機関回
転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると運転
領域が第２の運転領域II’に移ったと判断され、従来の
燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低く
なると運転領域が第１の運転領域Ｉ’に移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
【００９３】このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域II’の高負荷側では比較的燃焼温
度が高く、このとき要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よ
り低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないから
である。即ち、要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、即
ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければ
ただちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理
由は第１の運転領域Ｉ’と第２の運転領域II’間の運転
領域の変化に対してヒステリシスを設けるためである。
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域II’の高負荷側では比較的燃焼温
度が高く、このとき要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よ
り低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないから
である。即ち、要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、即
ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければ
ただちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理
由は第１の運転領域Ｉ’と第２の運転領域II’間の運転
領域の変化に対してヒステリシスを設けるためである。
【００９４】ところで機関の運転領域が第１の運転領域
Ｉ’にあって低温燃焼が行われているときには煤はほと
んど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又は
その前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。こ
のとき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能
を有する触媒（図示せず）により良好に酸化せしめられ
る。この触媒としては酸化触媒、三元触媒、又はＮＯｘ
吸収剤を用いることができる。ＮＯｘ吸収剤は燃焼室５
内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収
し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチになるとＮ
Ｏｘを放出する機能を有する。このＮＯｘ吸収剤は例え
ばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのよ
うな希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのよ
うな貴金属とが担持されている。酸化触媒はもとより、
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤も酸化機能を有しており、
従って上述した如く三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を上述
した触媒として用いることができる。
Ｉ’にあって低温燃焼が行われているときには煤はほと
んど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又は
その前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。こ
のとき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能
を有する触媒（図示せず）により良好に酸化せしめられ
る。この触媒としては酸化触媒、三元触媒、又はＮＯｘ
吸収剤を用いることができる。ＮＯｘ吸収剤は燃焼室５
内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収
し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチになるとＮ
Ｏｘを放出する機能を有する。このＮＯｘ吸収剤は例え
ばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのよ
うな希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのよ
うな貴金属とが担持されている。酸化触媒はもとより、
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤も酸化機能を有しており、
従って上述した如く三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を上述
した触媒として用いることができる。
【００９５】図２５は空燃比センサ（図示せず）の出力
を示している。図２５に示されるように空燃比センサの
出力電流Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空
燃比センサの出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。
を示している。図２５に示されるように空燃比センサの
出力電流Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空
燃比センサの出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。
【００９６】次に図２６を参照しつつ第１の運転領域
Ｉ’および第２の運転領域II’における運転制御につい
て概略的に説明する。図２６は要求負荷Ｌに対するスロ
ットル弁１７の開度、ＥＧＲ制御弁２５の開度、ＥＧＲ
率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図２
６に示されるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域
Ｉ’ではスロットル弁１７の開度は要求負荷Ｌが高くな
るにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大
せしめられ、ＥＧＲ制御弁２５の開度は要求負荷Ｌが高
くなるにつれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめ
られる。また、図２６に示される例では第１の運転領域
Ｉ’ではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとされており、
空燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされてい
る。
Ｉ’および第２の運転領域II’における運転制御につい
て概略的に説明する。図２６は要求負荷Ｌに対するスロ
ットル弁１７の開度、ＥＧＲ制御弁２５の開度、ＥＧＲ
率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図２
６に示されるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域
Ｉ’ではスロットル弁１７の開度は要求負荷Ｌが高くな
るにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大
せしめられ、ＥＧＲ制御弁２５の開度は要求負荷Ｌが高
くなるにつれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめ
られる。また、図２６に示される例では第１の運転領域
Ｉ’ではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとされており、
空燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされてい
る。
【００９７】言い換えると第１の運転領域Ｉ’ではＥＧ
Ｒ率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばか
りリーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁１７
の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度が制御される。ま
た、第１の運転領域Ｉ’では圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料
噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負
荷Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも
噴射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。なお、
アイドル運転時にはスロットル弁１７は全閉近くまで閉
弁され、このときＥＧＲ制御弁２５も全閉近くまで閉弁
せしめられる。スロットル弁１７を全閉近くまで閉弁す
ると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が低くなるために圧縮
圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなるとピストン４
による圧縮仕事が小さくなるために機関本体１の振動が
小さくなる。即ち、アイドル運転時には機関本体１の振
動を抑制するためにスロットル弁１７が全閉近くまで閉
弁せしめられる。
Ｒ率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばか
りリーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁１７
の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度が制御される。ま
た、第１の運転領域Ｉ’では圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料
噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負
荷Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも
噴射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。なお、
アイドル運転時にはスロットル弁１７は全閉近くまで閉
弁され、このときＥＧＲ制御弁２５も全閉近くまで閉弁
せしめられる。スロットル弁１７を全閉近くまで閉弁す
ると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が低くなるために圧縮
圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなるとピストン４
による圧縮仕事が小さくなるために機関本体１の振動が
小さくなる。即ち、アイドル運転時には機関本体１の振
動を抑制するためにスロットル弁１７が全閉近くまで閉
弁せしめられる。
【００９８】一方、機関の運転領域が第１の運転領域
Ｉ’から第２の運転領域II’に変わるとスロットル弁２
０の開度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に
増大せしめられる。このとき図２６に示す例ではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以下までス
テップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大き
くされる。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生する
ＥＧＲ率範囲（図２２）を飛び越えるので機関の運転領
域が第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’に変わ
るときに多量のスモークが発生することがない。第２の
運転領域II’では従来から行われている燃焼が行われ
る。この第２の運転領域II’ではスロットル弁１７は一
部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁２５の開
度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。ま
た、この運転領域II’ではＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高く
なるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほど
小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなって
もリーン空燃比とされる。また、第２の運転領域II’で
は噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
Ｉ’から第２の運転領域II’に変わるとスロットル弁２
０の開度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に
増大せしめられる。このとき図２６に示す例ではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以下までス
テップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大き
くされる。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生する
ＥＧＲ率範囲（図２２）を飛び越えるので機関の運転領
域が第１の運転領域Ｉ’から第２の運転領域II’に変わ
るときに多量のスモークが発生することがない。第２の
運転領域II’では従来から行われている燃焼が行われ
る。この第２の運転領域II’ではスロットル弁１７は一
部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁２５の開
度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。ま
た、この運転領域II’ではＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高く
なるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほど
小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなって
もリーン空燃比とされる。また、第２の運転領域II’で
は噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
【００９９】図２７（Ａ）は第１の運転領域Ｉ’におけ
る目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図２７（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図２７
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉ’では空燃比
がリーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉ’では要
求負荷Ｌが低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとさ
れる。即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼による発熱
量が少くなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほどＥＧＲ
率を低下させても低温燃焼を行うことができる。ＥＧＲ
率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図２７
（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれて
目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施形態では
要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大き
くされる。
る目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図２７（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図２７
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉ’では空燃比
がリーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉ’では要
求負荷Ｌが低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとさ
れる。即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼による発熱
量が少くなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほどＥＧＲ
率を低下させても低温燃焼を行うことができる。ＥＧＲ
率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図２７
（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれて
目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施形態では
要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大き
くされる。
【０１００】なお、図２７（Ａ）に示される目標空燃比
Ａ／Ｆは図２７（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３
２内に記憶されている。また、空燃比を図２７（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１
７の目標開度ＳＴが図２８（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図２７
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ
制御弁２５の目標開度ＳＥが図２８（Ｂ）に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
Ａ／Ｆは図２７（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３
２内に記憶されている。また、空燃比を図２７（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１
７の目標開度ＳＴが図２８（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図２７
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ
制御弁２５の目標開度ＳＥが図２８（Ｂ）に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【０１０１】図２９（Ａ）は第２の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ
／Ｆを示している。なお、図２９（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図２９（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図２９（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２
内に記憶されている。また、空燃比を図２９（Ａ）に示
す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１７
の目標開度ＳＴが図３０（Ａ）に示されるように要求負
荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予め
ＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図２９（Ａ）
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁
２５の目標開度ＳＥが図３０（Ｂ）に示されるように要
求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ
／Ｆを示している。なお、図２９（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図２９（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図２９（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２
内に記憶されている。また、空燃比を図２９（Ａ）に示
す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１７
の目標開度ＳＴが図３０（Ａ）に示されるように要求負
荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予め
ＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図２９（Ａ）
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁
２５の目標開度ＳＥが図３０（Ｂ）に示されるように要
求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【０１０２】また、第２の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図３１に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図３１に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【０１０３】次に図３２を参照しつつ本実施形態の運転
制御について説明する。図３２を参照すると、まず初め
にステップ１１００において機関の運転状態が第１の運
転領域Ｉ’であることを示すフラグＩがセットされてい
るか否かが判別される。フラグＩがセットされていると
き、即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ’であると
きにはステップ１１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ
≦Ｘ（Ｎ）のときにはステップ１１０３に進んで低温燃
焼が行われる。一方、ステップ１１０１においてＬ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１１０２
に進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ１１
０９に進んで第２の燃焼が行われる。
制御について説明する。図３２を参照すると、まず初め
にステップ１１００において機関の運転状態が第１の運
転領域Ｉ’であることを示すフラグＩがセットされてい
るか否かが判別される。フラグＩがセットされていると
き、即ち機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ’であると
きにはステップ１１０１に進んで要求負荷Ｌが第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも大きくなったか否かが判別される。Ｌ
≦Ｘ（Ｎ）のときにはステップ１１０３に進んで低温燃
焼が行われる。一方、ステップ１１０１においてＬ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１１０２
に進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ１１
０９に進んで第２の燃焼が行われる。
【０１０４】ステップ１１００において、機関の運転状
態が第１の運転領域Ｉ’であることを示すフラグＩがセ
ットされていないと判別されたとき、即ち機関の運転状
態が第２の運転領域II’であるときには、ステップ１１
０８に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低
くなったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときには
ステップ１１１０に進み、リーン空燃比のもとで第２の
燃焼が行われる。一方、ステップ１１０８においてＬ＜
Ｙ（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１１０
９に進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１１
０３に進んで低温燃焼が行われる。
態が第１の運転領域Ｉ’であることを示すフラグＩがセ
ットされていないと判別されたとき、即ち機関の運転状
態が第２の運転領域II’であるときには、ステップ１１
０８に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低
くなったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときには
ステップ１１１０に進み、リーン空燃比のもとで第２の
燃焼が行われる。一方、ステップ１１０８においてＬ＜
Ｙ（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１１０
９に進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１１
０３に進んで低温燃焼が行われる。
【０１０５】ステップ１１０３では図２８（Ａ）に示す
マップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出さ
れ、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされ
る。次いでステップ１１０４では図２８（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
次いでステップ１１０５では質量流量検出器（図示せ
ず）により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１０６では図２７（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ
／Ｆが算出される。次いでステップ１１０７では吸入空
気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空
燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出され
る。
マップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出さ
れ、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされ
る。次いでステップ１１０４では図２８（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
次いでステップ１１０５では質量流量検出器（図示せ
ず）により検出された吸入空気の質量流量（以下、単に
吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次いでステップ１
１０６では図２７（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ
／Ｆが算出される。次いでステップ１１０７では吸入空
気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空
燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算出され
る。
【０１０６】上述したようにに低温燃焼が行われている
ときには要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロ
ットル弁１７の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度がた
だちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度
ＳＴ，ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷
Ｌが増大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が
増大せしめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに
増大せしめられる。一方、スロットル弁１７の開度又は
ＥＧＲ制御弁２５の開度が変化して吸入空気量が変化す
るとこの吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器により
検出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃
料噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際
に変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることに
なる。
ときには要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロ
ットル弁１７の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度がた
だちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度
ＳＴ，ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷
Ｌが増大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が
増大せしめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに
増大せしめられる。一方、スロットル弁１７の開度又は
ＥＧＲ制御弁２５の開度が変化して吸入空気量が変化す
るとこの吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器により
検出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃
料噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際
に変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることに
なる。
【０１０７】ステップ１１１０では図３１に示されるマ
ップから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこ
の目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１１１
では図３０（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の
目標開度ＳＴが算出される。次いでステップ１１１２で
は図３０（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２５の目
標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの
目標開度ＳＥとされる。次いでステップ１１１３では質
量流量検出器により検出された吸入空気量Ｇａが取込ま
れる。次いでステップ１１１４では燃料噴射量Ｑと吸入
空気量Ｇａから実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出され
る。次いでステップ１１１５では図２９（Ｂ）に示すマ
ップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステッ
プ１１１６では実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比
Ａ／Ｆよりも大きいか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R
＞Ａ／Ｆのときにはステップ１１１７に進んでスロット
ル開度の補正値ΔＳＴが一定値αだけ減少せしめられ、
次いでステップ１１１９へ進む。これに対して（Ａ／
Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときにはステップ１１１８に進んで補
正値ΔＳＴが一定値αだけ増大せしめられ、次いでステ
ップ１１１９に進む。ステップ１１１９ではスロットル
弁１７の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算することに
より最終的な目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１
７の開度がこの最終的な目標開度ＳＴとされる。即ち、
実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆとなるよ
うにスロットル弁１７の開度が制御される。
ップから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこ
の目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１１１
では図３０（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の
目標開度ＳＴが算出される。次いでステップ１１１２で
は図３０（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２５の目
標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの
目標開度ＳＥとされる。次いでステップ１１１３では質
量流量検出器により検出された吸入空気量Ｇａが取込ま
れる。次いでステップ１１１４では燃料噴射量Ｑと吸入
空気量Ｇａから実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出され
る。次いでステップ１１１５では図２９（Ｂ）に示すマ
ップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステッ
プ１１１６では実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比
Ａ／Ｆよりも大きいか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R
＞Ａ／Ｆのときにはステップ１１１７に進んでスロット
ル開度の補正値ΔＳＴが一定値αだけ減少せしめられ、
次いでステップ１１１９へ進む。これに対して（Ａ／
Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときにはステップ１１１８に進んで補
正値ΔＳＴが一定値αだけ増大せしめられ、次いでステ
ップ１１１９に進む。ステップ１１１９ではスロットル
弁１７の目標開度ＳＴに補正値ΔＳＴを加算することに
より最終的な目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１
７の開度がこの最終的な目標開度ＳＴとされる。即ち、
実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆとなるよ
うにスロットル弁１７の開度が制御される。
【０１０８】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空燃比
が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃比Ａ
／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御され
る。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化せ
しめられることになる。
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空燃比
が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃比Ａ
／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御され
る。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化せ
しめられることになる。
【０１０９】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
【０１１０】本実施形態では、図９（Ａ）及び図１０
（Ａ）に示す順流モード時に、上述した通常燃焼、つま
り、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしてのＥＧ
Ｒガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガスの
量が少ない燃焼が実行され、図９（Ｂ）及び図１０
（Ｂ）に示す逆流モード時に、上述した低温燃焼、つま
り、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしてのＥＧ
Ｒガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガスの
量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が実行される。
（Ａ）に示す順流モード時に、上述した通常燃焼、つま
り、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしてのＥＧ
Ｒガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガスの
量が少ない燃焼が実行され、図９（Ｂ）及び図１０
（Ｂ）に示す逆流モード時に、上述した低温燃焼、つま
り、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしてのＥＧ
Ｒガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガスの
量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が実行される。
【０１１１】更に本実施形態では、単位時間当たりに燃
焼室５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２２上において単位時間当たりに輝炎を発す
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
通常少なくなり、つまり、通常、図５の領域Ｉ内に位置
し、かつ、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなり図５の領域II内に位置したとしてもその
後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少なくなっ
たときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しか
パティキュレートフィルタ２２上に堆積しないように、
排出微粒子量及びパティキュレートフィルタ２２の温度
を維持すべく内燃機関の運転条件が制御される。
焼室５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２２上において単位時間当たりに輝炎を発す
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
通常少なくなり、つまり、通常、図５の領域Ｉ内に位置
し、かつ、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなり図５の領域II内に位置したとしてもその
後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少なくなっ
たときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しか
パティキュレートフィルタ２２上に堆積しないように、
排出微粒子量及びパティキュレートフィルタ２２の温度
を維持すべく内燃機関の運転条件が制御される。
【０１１２】本実施形態によれば、図７に示すようにパ
ティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に一時的に捕集
された微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化
剤としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１がパティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４に担持され、図９に示
すようにパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通
過する排気ガスの流れが逆転されることにより、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子
がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上面と下
面（図７参照）とに分散される。そのため、パティキュ
レートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パティ
キュレートフィルタの隔壁の一方の面において捕集され
てしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の方から排気ガス流れの下流側の微粒
子に対し酸化除去作用を及ぼすことができる。上述した
酸化除去作用は、パティキュレートフィルタ２２の隔壁
５４表面上の酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１（図７参
照）を必須要件としているため、パティキュレートフィ
ルタ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤
１６１（図７参照）が存在しない場合であっても達成す
ることが可能である。
ティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に一時的に捕集
された微粒子を酸化するための活性酸素を放出する酸化
剤としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１がパティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４に担持され、図９に示
すようにパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通
過する排気ガスの流れが逆転されることにより、パティ
キュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される微粒子
がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の上面と下
面（図７参照）とに分散される。そのため、パティキュ
レートフィルタ内に流入した微粒子の大部分が、パティ
キュレートフィルタの隔壁の一方の面において捕集され
てしまうのを回避すると共に、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の方から排気ガス流れの下流側の微粒
子に対し酸化除去作用を及ぼすことができる。上述した
酸化除去作用は、パティキュレートフィルタ２２の隔壁
５４表面上の酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１（図７参
照）を必須要件としているため、パティキュレートフィ
ルタ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤
１６１（図７参照）が存在しない場合であっても達成す
ることが可能である。
【０１１３】更に本実施形態によれば、上述したように
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される
微粒子がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の一
方の面と他方の面とに分散されることにより、パティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された微粒子が
酸化除去されることなく堆積する可能性は、微粒子が分
散されない場合に比べて低減せしめられる。そのため、
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された
微粒子を活性酸素により酸化除去する酸化除去作用をす
べての微粒子に十分に伝えることが可能になり、その結
果、微粒子がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４
に堆積してしまうのを阻止することができる。酸化除去
作用をすべての微粒子に十分に伝えることも、パティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４表面上の酸素吸蔵・活
性酸素放出剤２６１（図７参照）を必須要件としている
ため、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１（図７参照）が存在
しない場合であっても達成することが可能である。
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集される
微粒子がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の一
方の面と他方の面とに分散されることにより、パティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された微粒子が
酸化除去されることなく堆積する可能性は、微粒子が分
散されない場合に比べて低減せしめられる。そのため、
パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４に捕集された
微粒子を活性酸素により酸化除去する酸化除去作用をす
べての微粒子に十分に伝えることが可能になり、その結
果、微粒子がパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４
に堆積してしまうのを阻止することができる。酸化除去
作用をすべての微粒子に十分に伝えることも、パティキ
ュレートフィルタ２２の隔壁５４表面上の酸素吸蔵・活
性酸素放出剤２６１（図７参照）を必須要件としている
ため、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６１（図７参照）が存在
しない場合であっても達成することが可能である。
【０１１４】更に本実施形態によれば、ステップ２０３
及びステップ２０４において酸化除去された微粒子量に
基づき次に排気ガスの流れを逆転させる時期が決定され
る。そのため、酸化除去された微粒子量がまだ少ないと
きに酸化除去された微粒子量が考慮されることなく排気
ガスの流れが逆転されるのに伴い、酸化除去されずにパ
ティキュレートフィルタに一時的に捕集されている微粒
子がパティキュレートフィルタから脱離し、そのまま排
出されてしまうのを阻止することができる。また、酸化
除去された微粒子量が考慮されることなくパティキュレ
ートフィルタの圧損に基づいて排気ガスの流れが逆転さ
れる場合のように、必要以上に背圧を上昇させてしまう
のを回避することができる。詳細には本実施形態によれ
ば、ステップ２０３において微粒子の浄化率が目標浄化
率を越えたと判断されたとき、ステップ２０４において
排気ガスの流れが逆転される。そのため、微粒子がその
まま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を上昇さ
せてしまうことを回避しつつ、微粒子の目標浄化率を達
成することができる。
及びステップ２０４において酸化除去された微粒子量に
基づき次に排気ガスの流れを逆転させる時期が決定され
る。そのため、酸化除去された微粒子量がまだ少ないと
きに酸化除去された微粒子量が考慮されることなく排気
ガスの流れが逆転されるのに伴い、酸化除去されずにパ
ティキュレートフィルタに一時的に捕集されている微粒
子がパティキュレートフィルタから脱離し、そのまま排
出されてしまうのを阻止することができる。また、酸化
除去された微粒子量が考慮されることなくパティキュレ
ートフィルタの圧損に基づいて排気ガスの流れが逆転さ
れる場合のように、必要以上に背圧を上昇させてしまう
のを回避することができる。詳細には本実施形態によれ
ば、ステップ２０３において微粒子の浄化率が目標浄化
率を越えたと判断されたとき、ステップ２０４において
排気ガスの流れが逆転される。そのため、微粒子がその
まま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を上昇さ
せてしまうことを回避しつつ、微粒子の目標浄化率を達
成することができる。
【０１１５】また本実施形態によれば、ステップ３００
において内燃機関の加速運転であると判断されたとき、
ステップ３０１において排気ガスの流れを逆転させるの
が禁止される。そのため、排気ガス量が比較的多くなる
内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れを逆転させるの
に伴って、酸化除去される前の微粒子であってパティキ
ュレートフィルタに一時的に捕集されている微粒子がパ
ティキュレートフィルタから脱離し、そのまま排出され
てしまうのを阻止することができる。
において内燃機関の加速運転であると判断されたとき、
ステップ３０１において排気ガスの流れを逆転させるの
が禁止される。そのため、排気ガス量が比較的多くなる
内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れを逆転させるの
に伴って、酸化除去される前の微粒子であってパティキ
ュレートフィルタに一時的に捕集されている微粒子がパ
ティキュレートフィルタから脱離し、そのまま排出され
てしまうのを阻止することができる。
【０１１６】また本実施形態によれば、ステップ４００
においてパティキュレートフィルタ２２を昇温させるた
めの昇温制御が行われていると判断されたとき、ステッ
プ４０１において排気切換バルブ７３がバイパス位置
（図９（Ｃ））に配置されるのが禁止される。そのた
め、パティキュレートフィルタ２２を昇温させようとし
て内燃機関の排気ガス昇温制御を実行しているにもかか
わらず、その昇温せしめられた排気ガスがパティキュレ
ートフィルタ２２をバイパスされ、パティキュレートフ
ィルタ２２を昇温させることができなくなってしまうの
を回避することができる。
においてパティキュレートフィルタ２２を昇温させるた
めの昇温制御が行われていると判断されたとき、ステッ
プ４０１において排気切換バルブ７３がバイパス位置
（図９（Ｃ））に配置されるのが禁止される。そのた
め、パティキュレートフィルタ２２を昇温させようとし
て内燃機関の排気ガス昇温制御を実行しているにもかか
わらず、その昇温せしめられた排気ガスがパティキュレ
ートフィルタ２２をバイパスされ、パティキュレートフ
ィルタ２２を昇温させることができなくなってしまうの
を回避することができる。
【０１１７】更に本実施形態によれば、図７及び図１０
に示すように、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５
４の内部に一時的に捕集された微粒子１６２を酸化する
ための酸化触媒としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６
１が、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
に担持されている。そのため、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１
６１により、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４
の内部の微粒子１６２をパティキュレートフィルタ２２
の隔壁５４の内部において酸化除去することができる。
更に本実施形態によれば、パティキュレートフィルタ２
２の隔壁５４の内部に一時的に捕集された微粒子１６２
を移動させるための排気ガス逆流手段として、排気切換
バルブ７３が設けられている。そのため、パティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸
素放出剤１６１によりパティキュレートフィルタ２２の
隔壁５４の内部の微粒子１６２を酸化除去する酸化除去
作用を、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内
部に一時的に捕集された微粒子１６２を移動させること
によって促進することができる（図１０参照）。
に示すように、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５
４の内部に一時的に捕集された微粒子１６２を酸化する
ための酸化触媒としての酸素吸蔵・活性酸素放出剤１６
１が、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内部
に担持されている。そのため、パティキュレートフィル
タ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸素放出剤１
６１により、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４
の内部の微粒子１６２をパティキュレートフィルタ２２
の隔壁５４の内部において酸化除去することができる。
更に本実施形態によれば、パティキュレートフィルタ２
２の隔壁５４の内部に一時的に捕集された微粒子１６２
を移動させるための排気ガス逆流手段として、排気切換
バルブ７３が設けられている。そのため、パティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４の内部の酸素吸蔵・活性酸
素放出剤１６１によりパティキュレートフィルタ２２の
隔壁５４の内部の微粒子１６２を酸化除去する酸化除去
作用を、パティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の内
部に一時的に捕集された微粒子１６２を移動させること
によって促進することができる（図１０参照）。
【０１１８】また本実施形態によれば、排出微粒子量が
酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ排出
微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くなっ
たとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以下の
量の微粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に堆積
しないように排出微粒子量およびパティキュレートフィ
ルタ２２の温度が維持されることにより、排気ガス中の
微粒子がパティキュレートフィルタ２２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。そのため、従
来の場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上
に積層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去
する必要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に
積層状に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排
気ガス中の微粒子を除去することができる。
酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ排出
微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くなっ
たとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以下の
量の微粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に堆積
しないように排出微粒子量およびパティキュレートフィ
ルタ２２の温度が維持されることにより、排気ガス中の
微粒子がパティキュレートフィルタ２２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。そのため、従
来の場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上
に積層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去
する必要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に
積層状に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排
気ガス中の微粒子を除去することができる。
【０１１９】また本実施形態によれば、排出微粒子量が
酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ排出
微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くなっ
たとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以下の
量の微粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に堆積
しないように、排出微粒子量およびパティキュレートフ
ィルタ２２の温度を維持すべく内燃機関の運転条件が制
御される。詳細には、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量よりも少なくなるように、あるいは、排出微粒子量
が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くなったとして
もその後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少な
くなったときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒
子しかパティキュレートフィルタ２２上に堆積しないよ
うに、排出微粒子量およびパティキュレートフィルタ２
２の温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御される。
そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、あるい
は、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より
多くなったとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能
微粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限
度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に
堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異なり、確実
に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少なく
するか、あるいは、排出微粒子量が一時的に酸化除去可
能微粒子量より多くなったとしてもその後排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除
去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレー
トフィルタ２２上に堆積しないようにすることができ
る。それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場合
に比べ、微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積
層状に堆積する前に微粒子をより一層確実に酸化させる
ことができる。
酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ排出
微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くなっ
たとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以下の
量の微粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に堆積
しないように、排出微粒子量およびパティキュレートフ
ィルタ２２の温度を維持すべく内燃機関の運転条件が制
御される。詳細には、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量よりも少なくなるように、あるいは、排出微粒子量
が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くなったとして
もその後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少な
くなったときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒
子しかパティキュレートフィルタ２２上に堆積しないよ
うに、排出微粒子量およびパティキュレートフィルタ２
２の温度に基づき、内燃機関の運転条件が制御される。
そのため、内燃機関の運転条件が、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなる運転条件、あるい
は、排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より
多くなったとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能
微粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限
度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に
堆積しない運転条件に偶然合致する場合と異なり、確実
に、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少なく
するか、あるいは、排出微粒子量が一時的に酸化除去可
能微粒子量より多くなったとしてもその後排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除
去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレー
トフィルタ２２上に堆積しないようにすることができ
る。それゆえ、内燃機関の運転条件が偶然合致する場合
に比べ、微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積
層状に堆積する前に微粒子をより一層確実に酸化させる
ことができる。
【０１２０】また本実施形態によれば、パティキュレー
トフィルタ２２に担持されている酸化剤としての酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１により、周囲に過剰酸素が存在
するときに酸素が取り込まれて保持され、周囲の酸素濃
度が低下したときにその保持された酸素が活性酸素の形
で放出される（図３参照）。そのため、従来の場合のよ
うに微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆
積した後にその微粒子が輝炎を発して除去されるのと異
なり、微粒子６２がパティキュレートフィルタ２２上に
積層状に堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１
が放出する活性酸素により、輝炎を発することなくその
微粒子６２を酸化除去することができる。
トフィルタ２２に担持されている酸化剤としての酸素吸
蔵・活性酸素放出剤６１により、周囲に過剰酸素が存在
するときに酸素が取り込まれて保持され、周囲の酸素濃
度が低下したときにその保持された酸素が活性酸素の形
で放出される（図３参照）。そのため、従来の場合のよ
うに微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆
積した後にその微粒子が輝炎を発して除去されるのと異
なり、微粒子６２がパティキュレートフィルタ２２上に
積層状に堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤６１
が放出する活性酸素により、輝炎を発することなくその
微粒子６２を酸化除去することができる。
【０１２１】また本実施形態によれば、逆流手段として
の排気切換バルブ７３の順流モード時（図９（Ａ）参
照）に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしての
ＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガ
スの量が少ない通常燃焼が実行され、排気切換バルブ７
３の逆流モード時（図９（Ｂ）参照）に、煤の発生量が
ピークとなるＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給さ
れるＥＧＲガスの量が多く煤がほとんど発生しない低温
燃焼が実行される。つまり、煤の発生量がピークとなる
ＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない低温燃焼が実行さ
れるため、そのときの排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ
により微粒子の酸化除去作用を促進することができる。
更に、煤の発生量がピークとなるＥＧＲガスの量よりも
燃焼室５内に供給されるＥＧＲガスの量が多く煤がほと
んど発生しない低温燃焼が実行されるときに排気ガスが
逆流せしめられるため、煤の発生量がピークとなるＥＧ
Ｒガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガスの
量が少ない通常燃焼が実行された時にパティキュレート
フィルタ２２の一方の表面上に微粒子が堆積し（図１０
（Ａ）参照）、パティキュレートフィルタ２２のその表
面上の酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１が硫黄被毒され
てしまっていても、パティキュレートフィルタ２２の反
対側（図１０の下側）の表面から流入してパティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４の内部を通過したＨＣ、Ｃ
Ｏ含有排気ガスにより、パティキュレートフィルタ２２
の一方の表面上に堆積した微粒子を、硫黄被毒の影響を
受けることなく酸化除去することができる。
の排気切換バルブ７３の順流モード時（図９（Ａ）参
照）に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスとしての
ＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガ
スの量が少ない通常燃焼が実行され、排気切換バルブ７
３の逆流モード時（図９（Ｂ）参照）に、煤の発生量が
ピークとなるＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給さ
れるＥＧＲガスの量が多く煤がほとんど発生しない低温
燃焼が実行される。つまり、煤の発生量がピークとなる
ＥＧＲガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない低温燃焼が実行さ
れるため、そのときの排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ
により微粒子の酸化除去作用を促進することができる。
更に、煤の発生量がピークとなるＥＧＲガスの量よりも
燃焼室５内に供給されるＥＧＲガスの量が多く煤がほと
んど発生しない低温燃焼が実行されるときに排気ガスが
逆流せしめられるため、煤の発生量がピークとなるＥＧ
Ｒガスの量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガスの
量が少ない通常燃焼が実行された時にパティキュレート
フィルタ２２の一方の表面上に微粒子が堆積し（図１０
（Ａ）参照）、パティキュレートフィルタ２２のその表
面上の酸素吸蔵・活性酸素放出剤２６１が硫黄被毒され
てしまっていても、パティキュレートフィルタ２２の反
対側（図１０の下側）の表面から流入してパティキュレ
ートフィルタ２２の隔壁５４の内部を通過したＨＣ、Ｃ
Ｏ含有排気ガスにより、パティキュレートフィルタ２２
の一方の表面上に堆積した微粒子を、硫黄被毒の影響を
受けることなく酸化除去することができる。
【０１２２】上述した実施形態では、温度センサ３９に
より検出されたパティキュレートフィルタ２２の温度、
ＲＯＭ３２内に記憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ
（ＴＦ）とパティキュレートフィルタ２２の温度との関
係（図５）、内燃機関の運転履歴、及び流入微粒子量
（積算値）の履歴に基づいて現在の酸化除去微粒子量
（積算値）を算出しているが、本実施形態の変形例で
は、パティキュレートフィルタ２２の圧損の変化、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）を算出する
ことも可能である。本変形例によっても、上述した実施
形態と同様の効果を奏することができる。
より検出されたパティキュレートフィルタ２２の温度、
ＲＯＭ３２内に記憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ
（ＴＦ）とパティキュレートフィルタ２２の温度との関
係（図５）、内燃機関の運転履歴、及び流入微粒子量
（積算値）の履歴に基づいて現在の酸化除去微粒子量
（積算値）を算出しているが、本実施形態の変形例で
は、パティキュレートフィルタ２２の圧損の変化、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）を算出する
ことも可能である。本変形例によっても、上述した実施
形態と同様の効果を奏することができる。
【０１２３】また他の変形例では、パティキュレートフ
ィルタ２２の温度を温度センサ３９により検出する代わ
りに内燃機関の運転履歴から推定することも可能であ
る。この変形例によっても、上述した実施形態と同様の
効果を奏することができる。
ィルタ２２の温度を温度センサ３９により検出する代わ
りに内燃機関の運転履歴から推定することも可能であ
る。この変形例によっても、上述した実施形態と同様の
効果を奏することができる。
【０１２４】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３２を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。従って本実施形態によれば、上述した第一及
び第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ
る。
第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３２を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。従って本実施形態によれば、上述した第一及
び第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ
る。
【０１２５】図３３は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図３３に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２００において流入微粒子量（図１１、図１２参照）が
算出される。詳細には、図１１及び図１２に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがＲＯＭ３２内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがＲＯＭ３２内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
（積算値）が算出される。次いでステップ２０１では酸
化除去微粒子量（図１３、図１４、図１５参照）が算出
される。詳細には、温度センサ３９により検出されたパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、ＲＯＭ３２内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）とパティ
キュレートフィルタ２２の温度との関係（図５）、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出され
る。
換制御方法を示したフローチャートである。図３３に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２００において流入微粒子量（図１１、図１２参照）が
算出される。詳細には、図１１及び図１２に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがＲＯＭ３２内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがＲＯＭ３２内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
（積算値）が算出される。次いでステップ２０１では酸
化除去微粒子量（図１３、図１４、図１５参照）が算出
される。詳細には、温度センサ３９により検出されたパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、ＲＯＭ３２内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）とパティ
キュレートフィルタ２２の温度との関係（図５）、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出され
る。
【０１２６】次いでステップ２０２では微粒子浄化率
（＝現在の酸化除去微粒子量（積算値）／現在の流入微
粒子量（積算値））が算出される。次いでステップ２０
３では、ステップ２０２において算出された微粒子浄化
率が目標浄化率（＝（ＰＭＡ１−ＰＭＡ２）／ＰＭＡ
１）（図１４参照）を越えたか否かが判断される。ＹＥ
Ｓのときにはステップ５００に進み、ＮＯのときにはこ
のルーチンを終了する。ステップ５００では内燃機関の
減速運転中であるか否かが判断される。ＹＥＳのときに
はステップ２０４進み、内燃機関の減速運転終了後に排
気ガス流れが逆転される。つまり、排気切換バルブ７３
が、内燃機関の減速運転中のバイパス位置（図９
（Ｃ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換えられる
か、あるいは、内燃機関の減速運転中のバイパス位置
（図９（Ｃ））から順流位置（図９（Ａ））に切り換え
られる。一方、ＮＯのときには排気切換バルブ７３の位
置がそのまま維持され、このルーチンを終了する。本実
施形態の変形例では、ステップ２０４において内燃機関
の減速運転終了後に排気ガス流れが逆転される代わり
に、内燃機関からの微粒子排出量が少ない内燃機関の減
速運転期間中に排気ガス流れを逆転させてもよい。
（＝現在の酸化除去微粒子量（積算値）／現在の流入微
粒子量（積算値））が算出される。次いでステップ２０
３では、ステップ２０２において算出された微粒子浄化
率が目標浄化率（＝（ＰＭＡ１−ＰＭＡ２）／ＰＭＡ
１）（図１４参照）を越えたか否かが判断される。ＹＥ
Ｓのときにはステップ５００に進み、ＮＯのときにはこ
のルーチンを終了する。ステップ５００では内燃機関の
減速運転中であるか否かが判断される。ＹＥＳのときに
はステップ２０４進み、内燃機関の減速運転終了後に排
気ガス流れが逆転される。つまり、排気切換バルブ７３
が、内燃機関の減速運転中のバイパス位置（図９
（Ｃ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換えられる
か、あるいは、内燃機関の減速運転中のバイパス位置
（図９（Ｃ））から順流位置（図９（Ａ））に切り換え
られる。一方、ＮＯのときには排気切換バルブ７３の位
置がそのまま維持され、このルーチンを終了する。本実
施形態の変形例では、ステップ２０４において内燃機関
の減速運転終了後に排気ガス流れが逆転される代わり
に、内燃機関からの微粒子排出量が少ない内燃機関の減
速運転期間中に排気ガス流れを逆転させてもよい。
【０１２７】本実施形態によれば、ステップ２０３にお
いて微粒子の目標浄化率が達成されたと判断され、ステ
ップ５００において内燃機関の減速運転が行われると判
断されたとき、つまり、排気ガスをバイパスせしめるた
めに排気切換バルブ７３を切り換える必要があるとき
に、ステップ２０４において排気ガスの流れが逆転され
る。そのため、微粒子がそのまま排出されてしまうこと
及び不必要に背圧を上昇させてしまうことを回避しつ
つ、微粒子の目標浄化率を達成すると共に、排気ガス逆
流手段が必要以上に頻繁に切り換えられるのを回避する
ことができる。
いて微粒子の目標浄化率が達成されたと判断され、ステ
ップ５００において内燃機関の減速運転が行われると判
断されたとき、つまり、排気ガスをバイパスせしめるた
めに排気切換バルブ７３を切り換える必要があるとき
に、ステップ２０４において排気ガスの流れが逆転され
る。そのため、微粒子がそのまま排出されてしまうこと
及び不必要に背圧を上昇させてしまうことを回避しつ
つ、微粒子の目標浄化率を達成すると共に、排気ガス逆
流手段が必要以上に頻繁に切り換えられるのを回避する
ことができる。
【０１２８】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第四の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３２を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。従って本実施形態によれば、上述した第一及
び第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ
る。
第四の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３２を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。従って本実施形態によれば、上述した第一及
び第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ
る。
【０１２９】図３４は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図３４に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２００において流入微粒子量（図１１、図１２参照）が
算出される。詳細には、図１１及び図１２に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがＲＯＭ３２内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがＲＯＭ３２内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
（積算値）が算出される。次いでステップ２０１では酸
化除去微粒子量（図１３、図１４、図１５参照）が算出
される。詳細には、温度センサ３９により検出されたパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、ＲＯＭ３２内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）とパティ
キュレートフィルタ２２の温度との関係（図５）、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出され
る。
換制御方法を示したフローチャートである。図３４に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２００において流入微粒子量（図１１、図１２参照）が
算出される。詳細には、図１１及び図１２に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがＲＯＭ３２内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがＲＯＭ３２内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
（積算値）が算出される。次いでステップ２０１では酸
化除去微粒子量（図１３、図１４、図１５参照）が算出
される。詳細には、温度センサ３９により検出されたパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、ＲＯＭ３２内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）とパティ
キュレートフィルタ２２の温度との関係（図５）、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出され
る。
【０１３０】次いでステップ６００では現在の流入微粒
子量（積算値）と現在の酸化除去微粒子量（積算値）と
の差ΔＰＭＡが算出される。次いでステップ６０１で
は、ステップ６００において算出された現在の流入微粒
子量（積算値）と現在の酸化除去微粒子量（積算値）と
の差ΔＰＭＡが閾値ＴＰＭＡ１を越えたか否かが判断さ
れる。ＹＥＳのときにはステップ２０４進み、排気ガス
流れが逆転される。つまり、排気切換バルブ７３が、順
流位置（図９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切
り換えられるか、あるいは、逆流位置（図９（Ｂ））か
ら順流位置（図９（Ａ））に切り換えられる。一方、Ｎ
Ｏのときには排気切換バルブ７３の位置がそのまま維持
され、このルーチンを終了する。
子量（積算値）と現在の酸化除去微粒子量（積算値）と
の差ΔＰＭＡが算出される。次いでステップ６０１で
は、ステップ６００において算出された現在の流入微粒
子量（積算値）と現在の酸化除去微粒子量（積算値）と
の差ΔＰＭＡが閾値ＴＰＭＡ１を越えたか否かが判断さ
れる。ＹＥＳのときにはステップ２０４進み、排気ガス
流れが逆転される。つまり、排気切換バルブ７３が、順
流位置（図９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切
り換えられるか、あるいは、逆流位置（図９（Ｂ））か
ら順流位置（図９（Ａ））に切り換えられる。一方、Ｎ
Ｏのときには排気切換バルブ７３の位置がそのまま維持
され、このルーチンを終了する。
【０１３１】本実施形態によれば、ステップ６０１にお
いてパティキュレートフィルタ２２内に流入した微粒子
量と酸化除去された微粒子量との差ΔＰＭＡが予め定め
られた値ＴＰＭＡ１を越えた、つまり、パティキュレー
トフィルタ２２に堆積した微粒子量がある閾値を越えた
と判断されたとき、ステップ２０４において排気ガスの
流れが逆転される。そのため、パティキュレートフィル
タ２２に堆積した微粒子量が閾値を越えるまでの間に微
粒子が酸化除去されることなくそのまま排出されてしま
うこと及び必要以上に背圧を上昇させてしまうことを回
避することができる。
いてパティキュレートフィルタ２２内に流入した微粒子
量と酸化除去された微粒子量との差ΔＰＭＡが予め定め
られた値ＴＰＭＡ１を越えた、つまり、パティキュレー
トフィルタ２２に堆積した微粒子量がある閾値を越えた
と判断されたとき、ステップ２０４において排気ガスの
流れが逆転される。そのため、パティキュレートフィル
タ２２に堆積した微粒子量が閾値を越えるまでの間に微
粒子が酸化除去されることなくそのまま排出されてしま
うこと及び必要以上に背圧を上昇させてしまうことを回
避することができる。
【０１３２】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第五の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３４を参照して説
明した第一及び第二並びに第四の実施形態の構成及び作
用とほぼ同様である。従って本実施形態によれば、上述
した第一及び第二並びに第四の実施形態とほぼ同様の効
果を奏することができる。
第五の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３４を参照して説
明した第一及び第二並びに第四の実施形態の構成及び作
用とほぼ同様である。従って本実施形態によれば、上述
した第一及び第二並びに第四の実施形態とほぼ同様の効
果を奏することができる。
【０１３３】図３５は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図３５に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２００において流入微粒子量（図１１、図１２参照）が
算出される。詳細には、図１１及び図１２に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがＲＯＭ３２内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがＲＯＭ３２内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
（積算値）が算出される。次いでステップ２０１では酸
化除去微粒子量（図１３、図１４、図１５参照）が算出
される。詳細には、温度センサ３９により検出されたパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、ＲＯＭ３２内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）とパティ
キュレートフィルタ２２の温度との関係（図５）、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出され
る。
換制御方法を示したフローチャートである。図３５に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２００において流入微粒子量（図１１、図１２参照）が
算出される。詳細には、図１１及び図１２に示すような
内燃機関の運転条件に応じた流入微粒子量についての複
数のマップがＲＯＭ３２内に記憶されており、現在まで
の内燃機関の運転履歴に適したものがＲＯＭ３２内の複
数のマップのうちから選択され、現在の流入微粒子量
（積算値）が算出される。次いでステップ２０１では酸
化除去微粒子量（図１３、図１４、図１５参照）が算出
される。詳細には、温度センサ３９により検出されたパ
ティキュレートフィルタ２２の温度、ＲＯＭ３２内に記
憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ（ＴＦ）とパティ
キュレートフィルタ２２の温度との関係（図５）、内燃
機関の運転履歴、及び流入微粒子量（積算値）の履歴に
基づいて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出され
る。
【０１３４】次いでステップ６００では現在の流入微粒
子量（積算値）と現在の酸化除去微粒子量（積算値）と
の差ΔＰＭＡが算出される。次いでステップ６０１で
は、ステップ６００において算出された現在の流入微粒
子量（積算値）と現在の酸化除去微粒子量（積算値）と
の差ΔＰＭＡが閾値ＴＰＭＡ１を越えたか否かが判断さ
れる。ＹＥＳのときにはステップ５００に進み、ＮＯの
ときにはこのルーチンを終了する。ステップ５００では
内燃機関の減速運転中であるか否かが判断される。ＹＥ
Ｓのときにはステップ２０４進み、内燃機関の減速運転
終了後に排気ガス流れが逆転される。つまり、排気切換
バルブ７３が、内燃機関の減速運転中のバイパス位置
（図９（Ｃ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換え
られるか、あるいは、内燃機関の減速運転中のバイパス
位置（図９（Ｃ））から順流位置（図９（Ａ））に切り
換えられる。一方、ＮＯのときには排気切換バルブ７３
の位置がそのまま維持され、このルーチンを終了する。
本実施形態の変形例では、ステップ２０４において内燃
機関の減速運転終了後に排気ガス流れが逆転される代わ
りに、内燃機関からの微粒子排出量が少ない内燃機関の
減速運転期間中に排気ガス流れを逆転させてもよい。
子量（積算値）と現在の酸化除去微粒子量（積算値）と
の差ΔＰＭＡが算出される。次いでステップ６０１で
は、ステップ６００において算出された現在の流入微粒
子量（積算値）と現在の酸化除去微粒子量（積算値）と
の差ΔＰＭＡが閾値ＴＰＭＡ１を越えたか否かが判断さ
れる。ＹＥＳのときにはステップ５００に進み、ＮＯの
ときにはこのルーチンを終了する。ステップ５００では
内燃機関の減速運転中であるか否かが判断される。ＹＥ
Ｓのときにはステップ２０４進み、内燃機関の減速運転
終了後に排気ガス流れが逆転される。つまり、排気切換
バルブ７３が、内燃機関の減速運転中のバイパス位置
（図９（Ｃ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換え
られるか、あるいは、内燃機関の減速運転中のバイパス
位置（図９（Ｃ））から順流位置（図９（Ａ））に切り
換えられる。一方、ＮＯのときには排気切換バルブ７３
の位置がそのまま維持され、このルーチンを終了する。
本実施形態の変形例では、ステップ２０４において内燃
機関の減速運転終了後に排気ガス流れが逆転される代わ
りに、内燃機関からの微粒子排出量が少ない内燃機関の
減速運転期間中に排気ガス流れを逆転させてもよい。
【０１３５】本実施形態によれば、ステップ６０１にお
いてパティキュレートフィルタ２２内に流入した微粒子
量と酸化除去された微粒子量との差ΔＰＭＡが予め定め
られた値ＴＰＭＡ１を越えたと判断され、ステップ５０
０において内燃機関の減速運転が行われると判断された
とき、つまり、パティキュレートフィルタ２２に堆積し
た微粒子量が閾値を越えた後であって内燃機関の減速運
転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気切換バル
ブ７３を切り換える必要があるときに、ステップ２０４
において排気ガスの流れが逆転される。そのため、パテ
ィキュレートフィルタ２２に堆積した微粒子量が閾値を
越えるまでの間に微粒子が酸化除去されることなくその
まま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させ
てしまうことを回避しつつ、排気切換バルブ７３が必要
以上に頻繁に切り換えられるのを回避することができ
る。
いてパティキュレートフィルタ２２内に流入した微粒子
量と酸化除去された微粒子量との差ΔＰＭＡが予め定め
られた値ＴＰＭＡ１を越えたと判断され、ステップ５０
０において内燃機関の減速運転が行われると判断された
とき、つまり、パティキュレートフィルタ２２に堆積し
た微粒子量が閾値を越えた後であって内燃機関の減速運
転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気切換バル
ブ７３を切り換える必要があるときに、ステップ２０４
において排気ガスの流れが逆転される。そのため、パテ
ィキュレートフィルタ２２に堆積した微粒子量が閾値を
越えるまでの間に微粒子が酸化除去されることなくその
まま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させ
てしまうことを回避しつつ、排気切換バルブ７３が必要
以上に頻繁に切り換えられるのを回避することができ
る。
【０１３６】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第六の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３２を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。従って本実施形態によれば、上述した第一及
び第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ
る。
第六の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３２を参照して説
明した第一及び第二の実施形態の構成及び作用とほぼ同
様である。従って本実施形態によれば、上述した第一及
び第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ
る。
【０１３７】図３６は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図３６に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２０１において酸化除去微粒子量（図１３、図１４、図
１５参照）が算出される。詳細には、温度センサ３９に
より検出されたパティキュレートフィルタ２２の温度、
ＲＯＭ３２内に記憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ
（ＴＦ）とパティキュレートフィルタ２２の温度との関
係（図５）、内燃機関の運転履歴、及び例えば図１６の
ステップ２００において算出される流入微粒子量（積算
値）から得られた流入微粒子量（積算値）の履歴に基づ
いて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出される。
換制御方法を示したフローチャートである。図３６に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２０１において酸化除去微粒子量（図１３、図１４、図
１５参照）が算出される。詳細には、温度センサ３９に
より検出されたパティキュレートフィルタ２２の温度、
ＲＯＭ３２内に記憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ
（ＴＦ）とパティキュレートフィルタ２２の温度との関
係（図５）、内燃機関の運転履歴、及び例えば図１６の
ステップ２００において算出される流入微粒子量（積算
値）から得られた流入微粒子量（積算値）の履歴に基づ
いて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出される。
【０１３８】次いでステップ７００では、ステップ２０
１において算出された現在の酸化除去微粒子量（積算
値）が閾値ＴＰＭＡ２を越えたか否かが判断される。Ｙ
ＥＳのときにはステップ２０４進み、排気ガス流れが逆
転される。つまり、排気切換バルブ７３が、順流位置
（図９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換え
られるか、あるいは、逆流位置（図９（Ｂ））から順流
位置（図９（Ａ））に切り換えられる。一方、ＮＯのと
きには排気切換バルブ７３の位置がそのまま維持され、
このルーチンを終了する。
１において算出された現在の酸化除去微粒子量（積算
値）が閾値ＴＰＭＡ２を越えたか否かが判断される。Ｙ
ＥＳのときにはステップ２０４進み、排気ガス流れが逆
転される。つまり、排気切換バルブ７３が、順流位置
（図９（Ａ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換え
られるか、あるいは、逆流位置（図９（Ｂ））から順流
位置（図９（Ａ））に切り換えられる。一方、ＮＯのと
きには排気切換バルブ７３の位置がそのまま維持され、
このルーチンを終了する。
【０１３９】本実施形態によれば、ステップ７００にお
いて酸化除去された微粒子量が目標酸化除去微粒子量Ｔ
ＰＭＡ２を越えたと判断されたとき、ステップ２０４に
おいて排気ガスの流れが逆転される。そのため、微粒子
がそのまま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を
上昇させてしまうことを回避しつつ、目標酸化除去微粒
子量を達成することができる。
いて酸化除去された微粒子量が目標酸化除去微粒子量Ｔ
ＰＭＡ２を越えたと判断されたとき、ステップ２０４に
おいて排気ガスの流れが逆転される。そのため、微粒子
がそのまま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を
上昇させてしまうことを回避しつつ、目標酸化除去微粒
子量を達成することができる。
【０１４０】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第七の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３６を参照して説
明した第一及び第二並びに第六の実施形態の構成及び作
用とほぼ同様である。従って本実施形態によれば、上述
した第一及び第二並びに第六の実施形態とほぼ同様の効
果を奏することができる。
第七の実施形態について説明する。本実施形態の構成及
び作用は、後述する点を除き図１〜図３６を参照して説
明した第一及び第二並びに第六の実施形態の構成及び作
用とほぼ同様である。従って本実施形態によれば、上述
した第一及び第二並びに第六の実施形態とほぼ同様の効
果を奏することができる。
【０１４１】図３７は本実施形態の排気切換バルブの切
換制御方法を示したフローチャートである。図３７に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２０１において酸化除去微粒子量（図１３、図１４、図
１５参照）が算出される。詳細には、温度センサ３９に
より検出されたパティキュレートフィルタ２２の温度、
ＲＯＭ３２内に記憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ
（ＴＦ）とパティキュレートフィルタ２２の温度との関
係（図５）、内燃機関の運転履歴、及び例えば図１６の
ステップ２００において算出される流入微粒子量（積算
値）から得られた流入微粒子量（積算値）の履歴に基づ
いて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出される。
換制御方法を示したフローチャートである。図３７に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
２０１において酸化除去微粒子量（図１３、図１４、図
１５参照）が算出される。詳細には、温度センサ３９に
より検出されたパティキュレートフィルタ２２の温度、
ＲＯＭ３２内に記憶されている酸化除去可能微粒子量Ｇ
（ＴＦ）とパティキュレートフィルタ２２の温度との関
係（図５）、内燃機関の運転履歴、及び例えば図１６の
ステップ２００において算出される流入微粒子量（積算
値）から得られた流入微粒子量（積算値）の履歴に基づ
いて現在の酸化除去微粒子量（積算値）が算出される。
【０１４２】次いでステップ７００では、ステップ２０
１において算出された現在の酸化除去微粒子量（積算
値）が閾値ＴＰＭＡ２を越えたか否かが判断される。Ｙ
ＥＳのときにはステップ５００に進み、ＮＯのときには
このルーチンを終了する。ステップ５００では内燃機関
の減速運転中であるか否かが判断される。ＹＥＳのとき
にはステップ２０４進み、内燃機関の減速運転終了後に
排気ガス流れが逆転される。つまり、排気切換バルブ７
３が、内燃機関の減速運転中のバイパス位置（図９
（Ｃ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換えられる
か、あるいは、内燃機関の減速運転中のバイパス位置
（図９（Ｃ））から順流位置（図９（Ａ））に切り換え
られる。一方、ＮＯのときには排気切換バルブ７３の位
置がそのまま維持され、このルーチンを終了する。本実
施形態の変形例では、ステップ２０４において内燃機関
の減速運転終了後に排気ガス流れが逆転される代わり
に、内燃機関からの微粒子排出量が少ない内燃機関の減
速運転期間中に排気ガス流れを逆転させてもよい。
１において算出された現在の酸化除去微粒子量（積算
値）が閾値ＴＰＭＡ２を越えたか否かが判断される。Ｙ
ＥＳのときにはステップ５００に進み、ＮＯのときには
このルーチンを終了する。ステップ５００では内燃機関
の減速運転中であるか否かが判断される。ＹＥＳのとき
にはステップ２０４進み、内燃機関の減速運転終了後に
排気ガス流れが逆転される。つまり、排気切換バルブ７
３が、内燃機関の減速運転中のバイパス位置（図９
（Ｃ））から逆流位置（図９（Ｂ））に切り換えられる
か、あるいは、内燃機関の減速運転中のバイパス位置
（図９（Ｃ））から順流位置（図９（Ａ））に切り換え
られる。一方、ＮＯのときには排気切換バルブ７３の位
置がそのまま維持され、このルーチンを終了する。本実
施形態の変形例では、ステップ２０４において内燃機関
の減速運転終了後に排気ガス流れが逆転される代わり
に、内燃機関からの微粒子排出量が少ない内燃機関の減
速運転期間中に排気ガス流れを逆転させてもよい。
【０１４３】本実施形態によれば、ステップ７００にお
いて酸化除去された微粒子量が予め定められた値ＴＰＭ
Ａ２を越えたと判断され、ステップ５００において内燃
機関の減速運転が行われると判断されたとき、つまり、
目標酸化除去微粒子量が達成された後であって内燃機関
の減速運転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気
切換バルブ７３を切り換える必要があるときに、ステッ
プ２０４において排気ガスの流れが逆転される。そのた
め、微粒子がそのまま排出されてしまうこと及び不必要
に背圧を上昇させてしまうことを回避しつつ、目標酸化
除去微粒子量を達成すると共に、排気切換バルブ７３が
必要以上に頻繁に切り換えられるのを回避することがで
きる。
いて酸化除去された微粒子量が予め定められた値ＴＰＭ
Ａ２を越えたと判断され、ステップ５００において内燃
機関の減速運転が行われると判断されたとき、つまり、
目標酸化除去微粒子量が達成された後であって内燃機関
の減速運転中に排気ガスをバイパスせしめるために排気
切換バルブ７３を切り換える必要があるときに、ステッ
プ２０４において排気ガスの流れが逆転される。そのた
め、微粒子がそのまま排出されてしまうこと及び不必要
に背圧を上昇させてしまうことを回避しつつ、目標酸化
除去微粒子量を達成すると共に、排気切換バルブ７３が
必要以上に頻繁に切り換えられるのを回避することがで
きる。
【０１４４】
【発明の効果】酸化除去された微粒子量が未だ少ないう
ちに排気ガスの流れが逆転されると、酸化除去されてい
ない微粒子がパティキュレートフィルタの壁から脱離し
てパティキュレートフィルタから排出されてしまう。こ
れに対し、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置に
よれば、酸化除去された微粒子量を考慮して排気ガスの
流れが逆転されるので、酸化除去されていない微粒子が
パティキュレートフィルタの壁から脱離してパティキュ
レートフィルタから排出されてしまうことが抑制され
る。
ちに排気ガスの流れが逆転されると、酸化除去されてい
ない微粒子がパティキュレートフィルタの壁から脱離し
てパティキュレートフィルタから排出されてしまう。こ
れに対し、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置に
よれば、酸化除去された微粒子量を考慮して排気ガスの
流れが逆転されるので、酸化除去されていない微粒子が
パティキュレートフィルタの壁から脱離してパティキュ
レートフィルタから排出されてしまうことが抑制され
る。
【０１４５】請求項２に記載の発明によれば、微粒子が
そのまま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を上
昇させてしまうことを回避しつつ、微粒子の目標浄化率
を達成することができる。
そのまま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を上
昇させてしまうことを回避しつつ、微粒子の目標浄化率
を達成することができる。
【０１４６】請求項３に記載の発明によれば、微粒子が
そのまま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇
させてしまうことを回避しつつ、微粒子の目標浄化率を
達成すると共に、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁に
切り換えられるのを回避することができる。
そのまま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇
させてしまうことを回避しつつ、微粒子の目標浄化率を
達成すると共に、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁に
切り換えられるのを回避することができる。
【０１４７】請求項４に記載の発明によれば、パティキ
ュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越えるま
での間に微粒子が酸化除去されることなくそのまま排出
されてしまうこと及び必要以上に背圧を上昇させてしま
うことを回避することができる。
ュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越えるま
での間に微粒子が酸化除去されることなくそのまま排出
されてしまうこと及び必要以上に背圧を上昇させてしま
うことを回避することができる。
【０１４８】請求項５に記載の発明によれば、パティキ
ュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越えるま
での間に微粒子が酸化除去されることなくそのまま排出
されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させてしまう
ことを回避しつつ、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁
に切り換えられるのを回避することができる。
ュレートフィルタに堆積した微粒子量が閾値を越えるま
での間に微粒子が酸化除去されることなくそのまま排出
されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇させてしまう
ことを回避しつつ、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁
に切り換えられるのを回避することができる。
【０１４９】請求項６に記載の発明によれば、微粒子が
そのまま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を上
昇させてしまうことを回避しつつ、目標酸化除去微粒子
量を達成することができる。
そのまま排出されてしまうこと及び必要以上に背圧を上
昇させてしまうことを回避しつつ、目標酸化除去微粒子
量を達成することができる。
【０１５０】請求項７に記載の発明によれば、微粒子が
そのまま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇
させてしまうことを回避しつつ、目標酸化除去微粒子量
を達成すると共に、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁
に切り換えられるのを回避することができる。
そのまま排出されてしまうこと及び不必要に背圧を上昇
させてしまうことを回避しつつ、目標酸化除去微粒子量
を達成すると共に、排気ガス逆流手段が必要以上に頻繁
に切り換えられるのを回避することができる。
【０１５１】請求項８に記載の発明によれば、排気ガス
量が比較的多くなる内燃機関の加速運転中に排気ガスの
流れを逆転させるのに伴って、酸化除去される前の微粒
子であってパティキュレートフィルタに一時的に捕集さ
れている微粒子がパティキュレートフィルタから脱離
し、そのまま排出されてしまうのを阻止することができ
る。
量が比較的多くなる内燃機関の加速運転中に排気ガスの
流れを逆転させるのに伴って、酸化除去される前の微粒
子であってパティキュレートフィルタに一時的に捕集さ
れている微粒子がパティキュレートフィルタから脱離
し、そのまま排出されてしまうのを阻止することができ
る。
【０１５２】請求項９に記載の発明によれば、パティキ
ュレートフィルタを昇温させようとして内燃機関の排気
ガス昇温制御を実行しているにもかかわらず、その昇温
せしめられた排気ガスがパティキュレートフィルタをバ
イパスされ、パティキュレートフィルタを昇温させるこ
とができなくなってしまうのを回避することができる。
ュレートフィルタを昇温させようとして内燃機関の排気
ガス昇温制御を実行しているにもかかわらず、その昇温
せしめられた排気ガスがパティキュレートフィルタをバ
イパスされ、パティキュレートフィルタを昇温させるこ
とができなくなってしまうのを回避することができる。
【０１５３】請求項１０に記載の発明によれば、従来の
場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積
層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去する
必要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排気ガ
ス中の微粒子を除去することができる。
場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積
層状に堆積した後に輝炎を発してその微粒子を除去する
必要なく、微粒子がパティキュレートフィルタ上に積層
状に堆積する前に微粒子を酸化させることにより排気ガ
ス中の微粒子を除去することができる。
【０１５４】請求項１１に記載の発明によれば、内燃機
関の運転条件が、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなる運転条件、あるいは、排出微粒子量が
一時的に酸化除去可能微粒子量より多くなったとしても
その後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少なく
なったときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子
しかパティキュレートフィルタ上に堆積しない運転条件
に偶然合致する場合と異なり、確実に、排出微粒子量を
酸化除去可能微粒子量よりも少なくするか、あるいは、
排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多く
なったとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないようにすることができる。それゆえ、内燃機関の
運転条件が偶然合致する場合に比べ、微粒子がパティキ
ュレートフィルタ上に積層状に堆積する前に微粒子をよ
り一層確実に酸化させることができる。
関の運転条件が、排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなる運転条件、あるいは、排出微粒子量が
一時的に酸化除去可能微粒子量より多くなったとしても
その後排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少なく
なったときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子
しかパティキュレートフィルタ上に堆積しない運転条件
に偶然合致する場合と異なり、確実に、排出微粒子量を
酸化除去可能微粒子量よりも少なくするか、あるいは、
排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多く
なったとしてもその後排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないようにすることができる。それゆえ、内燃機関の
運転条件が偶然合致する場合に比べ、微粒子がパティキ
ュレートフィルタ上に積層状に堆積する前に微粒子をよ
り一層確実に酸化させることができる。
【０１５５】請求項１２に記載の発明によれば、従来の
場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積
層状に堆積した後にその微粒子が輝炎を発して除去され
るのと異なり、微粒子がパティキュレートフィルタ上に
積層状に堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放
出する活性酸素により、輝炎を発することなくその微粒
子を酸化除去することができる。
場合のように微粒子がパティキュレートフィルタ上に積
層状に堆積した後にその微粒子が輝炎を発して除去され
るのと異なり、微粒子がパティキュレートフィルタ上に
積層状に堆積する前に、酸素吸蔵・活性酸素放出剤が放
出する活性酸素により、輝炎を発することなくその微粒
子を酸化除去することができる。
【０１５６】請求項１３に記載の発明によれば、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
燃焼が実行されるため、そのときの排気ガス中に含まれ
るＨＣ、ＣＯにより微粒子の酸化除去作用を促進するこ
とができる。更に、煤の発生量がピークとなる不活性ガ
スの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少
ない燃焼が実行された時にパティキュレートフィルタの
一方の表面上に微粒子が堆積し、パティキュレートフィ
ルタのその表面上の触媒が硫黄被毒されてしまっていて
も、パティキュレートフィルタの反対側の表面から流入
してパティキュレートフィルタの壁の内部を通過したＨ
Ｃ、ＣＯ含有排気ガスにより、パティキュレートフィル
タの一方の表面上に堆積した微粒子を、硫黄被毒の影響
を受けることなく酸化除去することができる。
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
燃焼が実行されるため、そのときの排気ガス中に含まれ
るＨＣ、ＣＯにより微粒子の酸化除去作用を促進するこ
とができる。更に、煤の発生量がピークとなる不活性ガ
スの量よりも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少
ない燃焼が実行された時にパティキュレートフィルタの
一方の表面上に微粒子が堆積し、パティキュレートフィ
ルタのその表面上の触媒が硫黄被毒されてしまっていて
も、パティキュレートフィルタの反対側の表面から流入
してパティキュレートフィルタの壁の内部を通過したＨ
Ｃ、ＣＯ含有排気ガスにより、パティキュレートフィル
タの一方の表面上に堆積した微粒子を、硫黄被毒の影響
を受けることなく酸化除去することができる。
【０１５７】請求項１４に記載の発明によれば、パティ
キュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパティキ
ュレートフィルタの壁の内部の微粒子をパティキュレー
トフィルタの壁の内部において酸化除去することができ
る。更に、パティキュレートフィルタの壁の内部の酸化
剤によりパティキュレートフィルタの壁の内部の微粒子
を酸化除去する酸化除去作用を、パティキュレートフィ
ルタの壁の内部に一時的に捕集された微粒子を移動させ
ることによって促進することができる。
キュレートフィルタの壁の内部の酸化剤によりパティキ
ュレートフィルタの壁の内部の微粒子をパティキュレー
トフィルタの壁の内部において酸化除去することができ
る。更に、パティキュレートフィルタの壁の内部の酸化
剤によりパティキュレートフィルタの壁の内部の微粒子
を酸化除去する酸化除去作用を、パティキュレートフィ
ルタの壁の内部に一時的に捕集された微粒子を移動させ
ることによって促進することができる。
【図１】本発明の内燃機関の排気浄化装置を圧縮着火式
内燃機関に適用した第一の実施形態を示した図である。
内燃機関に適用した第一の実施形態を示した図である。
【図２】パティキュレートフィルタ２２の構造を示した
図である。
図である。
【図３】排気ガス流入通路５０の内周面上に形成された
担体層の表面の拡大図である。
担体層の表面の拡大図である。
【図４】微粒子の酸化の様子を示した図である。
【図５】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を示した図である。
可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示した図である。
【図６】機関の運転制御ルーチンの一例を示した図であ
る。
る。
【図７】図２（Ｂ）に示したパティキュレートフィルタ
の隔壁５４の拡大断面図である。
の隔壁５４の拡大断面図である。
【図８】図１に示したパティキュレートフィルタ２２の
拡大図である。
拡大図である。
【図９】排気切換バルブの切換位置と排気ガスの流れと
の関係を示した図である。
の関係を示した図である。
【図１０】排気切換バルブ７３の位置が切り換えられる
のに応じてパティキュレートフィルタの隔壁５４の内部
の微粒子が移動する様子を示した図である。
のに応じてパティキュレートフィルタの隔壁５４の内部
の微粒子が移動する様子を示した図である。
【図１１】内燃機関の定常運転時における車速（機関回
転数）とパティキュレートフィルタに流入する流入微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図である。
転数）とパティキュレートフィルタに流入する流入微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図である。
【図１２】内燃機関の過渡（減速）運転時における車速
（機関回転数）とパティキュレートフィルタに流入する
流入微粒子量（積算値）と時間との関係を示した図であ
る。
（機関回転数）とパティキュレートフィルタに流入する
流入微粒子量（積算値）と時間との関係を示した図であ
る。
【図１３】酸化除去微粒子量と時間との関係を示した図
である。
である。
【図１４】内燃機関の定常運転時における流入微粒子量
（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図である。
（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図である。
【図１５】内燃機関の過渡運転時における流入微粒子量
（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図である。
（積算値）、酸化除去微粒子量（積算値）及び堆積微粒
子量（積算値）と時間との関係を示した図である。
【図１６】第一の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。
方法を示したフローチャートである。
【図１７】第一の実施形態の排気ガス流れ逆転禁止制御
方法を示したフローチャートである。
方法を示したフローチャートである。
【図１８】第一の実施形態のバイパスモード禁止制御方
法を示したフローチャートである。
法を示したフローチャートである。
【図１９】スモークおよびＮＯｘの発生量等を示す図で
ある。
ある。
【図２０】燃焼圧を示す図である。
【図２１】燃料分子を示す図である。
【図２２】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す
図である。
図である。
【図２３】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図で
ある。
ある。
【図２４】第１の運転領域Ｉ’および第２の運転領域I
I’を示す図である。
I’を示す図である。
【図２５】空燃比センサの出力を示す図である。
【図２６】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図２７】第１の運転領域Ｉ’における空燃比等を示す
図である。
図である。
【図２８】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
である。
【図２９】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
る。
【図３０】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
である。
【図３１】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図３２】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
である。
【図３３】第三の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。
方法を示したフローチャートである。
【図３４】第四の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。
方法を示したフローチャートである。
【図３５】第五の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。
方法を示したフローチャートである。
【図３６】第六の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。
方法を示したフローチャートである。
【図３７】第七の実施形態の排気切換バルブの切換制御
方法を示したフローチャートである。
方法を示したフローチャートである。
５…燃焼室
６…燃料噴射弁
２０…排気管
２２…パティキュレートフィルタ
２５…ＥＧＲ制御弁
５４…隔壁
６１…酸素吸蔵・活性酸素放出剤
６２…微粒子
７３…排気切換バルブ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｄ
41/02 ３８０ 41/02 ３８０Ｅ
Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ
(56)参考文献 特開 平９−94434（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−159037（ＪＰ，Ａ)
実開 昭59−30507（ＪＰ，Ｕ)
特公 平７−106290（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/02
F01N 3/24
F02D 21/08
F02D 41/02
F02M 25/07
Claims (14)
- 【請求項１】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
子を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排
気通路内に配置し、該パティキュレートフィルタの壁に
捕集された微粒子を短時間のうちに酸化除去するための
活性酸素を放出する酸化剤を該パティキュレートフィル
タの壁に担持し、パティキュレートフィルタの壁に微粒
子を捕集するのと並行して該捕集された微粒子を前記酸
化剤から放出される活性酸素によって酸化除去する内燃
機関の排気浄化装置において、前記パティキュレートフ
ィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させるため
の排気ガス逆流手段を具備し、前記酸化剤から放出され
る活性酸素によって酸化除去された微粒子量に基づいて
前記排気ガス逆流手段によって排気ガスの流れを逆転さ
せる時期を決定する内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記パティキュレートフィルタ内に流入
した微粒子量を推定する流入微粒子量推定手段を設け、
前記パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量に
対する前記酸化除去された微粒子量の割合が予め定めら
れた値を越えたときに排気ガスの流れが逆転される請求
項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記パティキュレートフィルタ内に流入
した微粒子量を推定する流入微粒子量推定手段を設け、
前記パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量に
対する前記酸化除去された微粒子量の割合が予め定めら
れた値を越えた後の内燃機関の減速運転の際に排気ガス
の流れが逆転される請求項１に記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項４】 前記パティキュレートフィルタ内に流入
した微粒子量を推定する流入微粒子量推定手段を設け、
前記パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量と
前記酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値
を越えたときに排気ガスの流れが逆転される請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 前記パティキュレートフィルタ内に流入
した微粒子量を推定する流入微粒子量推定手段を設け、
前記パティキュレートフィルタ内に流入した微粒子量と
前記酸化除去された微粒子量との差が予め定められた値
を越えた後の内燃機関の減速運転の際に排気ガスの流れ
が逆転される請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項６】 前記酸化除去された微粒子量が予め定め
られた値を越えたときに排気ガスの流れが逆転される請
求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項７】 前記酸化除去された微粒子量が予め定め
られた値を越えた後の内燃機関の減速運転の際に排気ガ
スの流れが逆転される請求項１に記載の内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項８】 内燃機関の加速運転中に排気ガスの流れ
が逆転されるのを禁止するようにした請求項１〜７のい
ずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項９】 前記排気ガス逆流手段は、排気ガスが前
記パティキュレートフィルタ内に流入することなく前記
パティキュレートフィルタをバイパスせしめられるバイ
パスモードを有し、前記パティキュレートフィルタを昇
温させるための昇温制御が行われているときに前記排気
ガス逆流手段がバイパスモードに配置されるのを禁止す
るようにした請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項１０】 前記パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当た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た
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や否や輝炎を発する
ことなく短時間のうちに酸化除去せしめられ、かつ前記
排出微粒子量が一時的に前記酸化除去可能微粒子量より
多くなったとしてもパティキュレートフィルタ上におい
て微粒子が一定限度以下しか堆積しないときには前記排
出微粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも少なくな
ったときにパティキュレートフィルタ上の微粒子が輝炎
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、前記酸化除去可能微粒子量がパティ
キュレートフィルタの温度に依存しており、前記排出微
粒子量が前記酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくな
り、かつ前記排出微粒子量が一時的に前記酸化除去可能
微粒子量より多くなったとしてもその後前記排出微粒子
量が前記酸化除去可能微粒子量より少なくなったときに
酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティキ
ュレートフィルタ上に堆積しないように前記排出微粒子
量およびパティキュレートフィルタの温度を維持するた
めの制御手段を具備し、それによって排気ガス中の微粒
子をパティキュレートフィルタ上において輝炎を発する
ことなく酸化除去せしめるようにした請求項１〜９のい
ずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１１】 前記排出微粒子量が前記酸化除去可能
微粒子量よりも通常少なくなり、かつ前記排出微粒子量
が一時的に前記酸化除去可能微粒子量より多くなったと
してもその後前記排出微粒子量が前記酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないように、前記排出微粒子量およびパティキュレー
トフィルタの温度を維持すべく内燃機関の運転条件を制
御するようにした請求項１０に記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項１２】 前記酸化剤が、周囲に過剰酸素が存在
すると酸素を取り込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃
度が低下するとその保持した酸素を活性酸素の形で放出
する酸素吸蔵・活性酸素放出剤である請求項１〜１１の
いずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１３】 前記逆流手段は、排気ガスがパティキ
ュレートフィルタの壁を第一の向きに通過する順流モー
ドと、排気ガスがパティキュレートフィルタの壁を前記
第一の向きとは逆向きの第二の向きに通過する逆流モー
ドとを有し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量
を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに
達し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に
増大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およ
びその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤
がほとんど発生しなくなる内燃機関を用い、前記逆流手
段の順流モード時に、煤の発生量がピークとなる不活性
ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガスの
量が少ない燃焼を実行し、前記逆流手段の逆流モード時
に、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前
記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほと
んど発生しない燃焼を実行するようにした請求項１〜１
２のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１４】 前記酸化剤が前記パティキュレートフ
ィルタの壁の内部に担持され、かつ、前記パティキュレ
ートフィルタの壁を通過する排気ガスの流れを逆転させ
ることにより、前記パティキュレートフィルタの壁の内
部に一時的に捕集された微粒子を移動させるようにした
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気
浄化装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000108038A JP3525857B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000108038A JP3525857B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
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| JP2001289033A JP2001289033A (ja) | 2001-10-19 |
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|---|---|---|---|
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-
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