(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法において、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときには上記第二領域となるように機関運転状態を変更し、機関運転領域が上記第一領域にあるときに上記第二領域となるように機関運転状態を変更することができないときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくするようにした排気ガス浄化方法。
【請求項２】
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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくするようにした排気ガス浄化方法において、上記予め定められた濃度が燃焼室に流入する空気量に応じて設定され、該空気量が多いほど高く設定される排気ガス浄化方法。
【請求項３】
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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくするようにした排気ガス浄化方法において、上記予め定められた濃度が排気ガス中の炭化水素の濃度に応じて設定され、排気ガスの空燃比がリーンであるときには該炭化水素濃度が高いほど低く設定され、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍、或いはリッチであるときには該炭化水素濃度が高いほど高く設定される排気ガス浄化方法。
【請求項４】
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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときには、排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせることによってパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を略零にすることでパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくするようにした排気ガス浄化方法において、機関排気通路から第一の排気枝管と第二の排気枝管とを分岐させ、これら第一の排気枝管と第二の排気枝管とをこれらが分岐された分岐点の下流側において互いに接続してループ状の排気通路を形成し、該ループ状の排気通路内に上記パティキュレートフィルタが配置され、排気ガスを第一の排気枝管と第二の排気枝管のいずれを介してパティキュレートフィルタに流入させるかを切り換えるために回動可能な切換弁を上記分岐点に配置し、該切換弁は第一の回動位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを第一の排気枝管を介してパティキュレートフィルタに流入させ、該パティキュレートフィルタから第二の排気枝管を介して分岐点下流の機関排気通路に流出させ、第二の回動位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを第二の排気枝管を介してパティキュレートフィルタに流入させ、該パティキュレートフィルタから第一の排気枝管を介して分岐点下流の機関排気通路に流出させ、第一の回動位置と第二の回動位置との間の中立位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを分岐点下流の機関排気通路に直接流入させ、切換弁を中立位置とすることにより排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせるようにした排気ガス浄化方法。
【請求項５】
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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときには上記第二領域となるように機関運転状態を変更するようにした排気ガス浄化方法において、上記予め定められた濃度が燃焼室に流入する空気量に応じて設定され、該空気量が多いほど高く設定される排気ガス浄化方法。
【請求項６】
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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときには上記第二領域となるように機関運転状態を変更するようにした排気ガス浄化方法において、上記予め定められた濃度が排気ガス中の炭化水素の濃度に応じて設定され、排気ガスの空燃比がリーンであるときには該炭化水素濃度が高いほど低く設定され、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍、或いはリッチであるときには該炭化水素濃度が高いほど高く設定される排気ガス浄化方法。
【請求項７】
パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を略零にすることによりパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくするようにした請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気ガス浄化方法。
【請求項８】
排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせることによりパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を略零にするようにした請求項７に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項９】
機関排気通路から第一の排気枝管と第二の排気枝管とを分岐させ、これら第一の排気枝管と第二の排気枝管とをこれらが分岐された分岐点の下流側において互いに接続してループ状の排気通路を形成し、該ループ状の排気通路内に上記パティキュレートフィルタが配置され、排気ガスを第一の排気枝管と第二の排気枝管のいずれを介してパティキュレートフィルタに流入させるかを切り換えるために回動可能な切換弁を上記分岐点に配置し、該切換弁は第一の回動位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを第一の排気枝管を介してパティキュレートフィルタに流入させ、該パティキュレートフィルタから第二の排気枝管を介して分岐点下流の機関排気通路に流出させ、第二の回動位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを第二の排気枝管を介してパティキュレートフィルタに流入させ、該パティキュレートフィルタから第一の排気枝管を介して分岐点下流の機関排気通路に流出させ、第一の回動位置と第二の回動位置との間の中立位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを分岐点下流の機関排気通路に直接流入させ、切換弁を中立位置とすることにより排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせるようにした請求項８に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１０】
燃焼室に流入する空気量を少なくすることによりパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくするようにした請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１１】
パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持した請求項１〜１０のいずれか１つに記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１２】
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保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微粒子が付着したときに上記活性酸素放出剤から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によりパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにした請求項１１に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１３】
上記活性酸素放出剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類または遷移金属または炭素族元素からなる請求項１２に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１４】
上記アルカリ金属およびアルカリ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からなる請求項１３に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１５】
排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的にリッチにすることによりパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにした請求項１２に記載の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりディーゼル機関においては、排気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティキュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィルタを再生するようにしている。ところがパティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の高温にならないと着火燃焼せず、これに対してディーゼル機関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低い。したがって排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼させるのは困難である。そこで比較的低い温度であっても捕集された微粒子を着火燃焼させようとする技術が公知である（例えば特公平７−１０６２９０号公報参照）。この公知の技術は低温から微粒子が着火燃焼することで堆積した微粒子を連続的に燃焼除去させることを意図している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述した特公平７−１０６２９０号公報に記載の排気ガス浄化方法により排気ガス中の微粒子を除去するようにした場合においてもパティキュレートフィルタ表面に微粒子が堆積してしまうことがある。ここでパティキュレートフィルタ表面に堆積してしまった微粒子の一部が燃焼し始めると残りの微粒子が一気に燃焼し始め、結果としてパティキュレートフィルタの温度が一気に上昇し、遂にはパティキュレートフィルタが微粒子の燃焼熱により溶損するか、或いは溶損に至らないまでも熱劣化する可能性がある。
【０００４】
こうした問題に鑑み、本発明の目的はパティキュレートフィルタ表面に堆積した微粒子の燃焼熱によりパティキュレートフィルタが溶損、或いはパティキュレートフィルタに担持された触媒が熱劣化することを防止することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、１番目の発明では、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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法において、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときには上記第二領域となるように機関運転状態を変更し、機関運転領域が上記第一領域にあるときに上記第二領域となるように機関運転状態を変更することができないときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくする。
【０００７】
上記目的を達成するために、２番目の発明では、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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくするようにした排気ガス浄化方法において、上記予め定められた濃度が燃焼室に流入する空気量に応じて設定され、該空気量が多いほど高く設定される。
【０００８】
上記目的を達成するために、３番目の発明では、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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくするようにした排気ガス浄化方法において、上記予め定められた濃度が排気ガス中の炭化水素の濃度に応じて設定され、排気ガスの空燃比がリーンであるときには該炭化水素濃度が高いほど低く設定され、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍、或いはリッチであるときには該炭化水素濃度が高いほど高く設定される。
【０００９】
上記目的を達成するために、４番目の発明では、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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときには、排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせることによってパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を略零にすることでパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくするようにした排気ガス浄化方法において、機関排気通路から第一の排気枝管と第二の排気枝管とを分岐させ、これら第一の排気枝管と第二の排気枝管とをこれらが分岐された分岐点の下流側において互いに接続してループ状の排気通路を形成し、該ループ状の排気通路内に上記パティキュレートフィルタが配置され、排気ガスを第一の排気枝管と第二の排気枝管のいずれを介してパティキュレートフィルタに流入させるかを切り換えるために回動可能な切換弁を上記分岐点に配置し、該切換弁は第一の回動位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを第一の排気枝管を介してパティキュレートフィルタに流入させ、該パティキュレートフィルタから第二の排気枝管を介して分岐点下流の機関排気通路に流出させ、第二の回動位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを第二の排気枝管を介してパティキュレートフィルタに流入させ、該パティキュレートフィルタから第一の排気枝管を介して分岐点下流の機関排気通路に流出させ、第一の回動位置と第二の回動位置との間の中立位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを分岐点下流の機関排気通路に直接流入させ、切換弁を中立位置とすることにより排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせる。
【００１０】
上記目的を達成するために、５番目の発明では、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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときには上記第二領域となるように機関運転状態を変更するようにした排気ガス浄化方法において、上記予め定められた濃度が燃焼室に流入する空気量に応じて設定され、該空気量が多いほど高く設定される。
【００１１】
上記目的を達成するために、６番目の発明では、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酸化除去せしめるようにした排気ガス浄化方法であって、機関運転領域をパティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度よりも高く且つ排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度よりも高い第一領域と、該第一領域以外の第二領域とに区分し、機関運転領域が上記第一領域にあるときには上記第二領域となるように機関運転状態を変更するようにした排気ガス浄化方法において、上記予め定められた濃度が排気ガス中の炭化水素の濃度に応じて設定され、排気ガスの空燃比がリーンであるときには該炭化水素濃度が高いほど低く設定され、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍、或いはリッチであるときには該炭化水素濃度が高いほど高く設定される。
【００１２】
７番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を略零にすることによりパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくする。
８番目の発明では、７番目の発明において、排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせることによりパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を略零にする。
９番目の発明では、８番目の発明において、機関排気通路から第一の排気枝管と第二の排気枝管とを分岐させ、これら第一の排気枝管と第二の排気枝管とをこれらが分岐された分岐点の下流側において互いに接続してループ状の排気通路を形成し、該ループ状の排気通路内に上記パティキュレートフィルタが配置され、排気ガスを第一の排気枝管と第二の排気枝管のいずれを介してパティキュレートフィルタに流入させるかを切り換えるために回動可能な切換弁を上記分岐点に配置し、該切換弁は第一の回動位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを第一の排気枝管を介してパティキュレートフィルタに流入させ、該パティキュレートフィルタから第二の排気枝管を介して分岐点下流の機関排気通路に流出させ、第二の回動位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを第二の排気枝管を介してパティキュレートフィルタに流入させ、該パティキュレートフィルタから第一の排気枝管を介して分岐点下流の機関排気通路に流出させ、第一の回動位置と第二の回動位置との間の中立位置とされたときには分岐点上流の排気ガスを分岐点下流の機関排気通路に直接流入させ、切換弁を中立位置とすることにより排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせる。
【００１３】
１０番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、燃焼室に流入する空気量を少なくすることによりパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量を予め定められた量よりも少なくする。
１１番目の発明では、１〜１０番目の発明のいずれか１つにおいて、パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持した。
１２番目の発明では、１１番目の発明において、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取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保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微粒子が付着したときに上記活性酸素放出剤から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によりパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させる。
１３番目の発明では、１２番目の発明において、上記活性酸素放出剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類または遷移金属または炭素族元素からなる。
１４番目の発明では、１３番目の発明において、上記アルカリ金属およびアルカリ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からなる。
１５番目の発明では、１２番目の発明において、排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的にリッチにすることによりパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例を参照して本発明を説明する。図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお本発明は火花点火式内燃機関に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。コンプレッサ１５の上流側の吸気管１３ｂには吸入される空気の質量流量を検出するための質量流量計１３ａが取り付けられる。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、さらに吸気ダクト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に示した実施例では冷却装置１８内に機関冷却水が導かれ、この機関冷却水により吸入空気が冷却される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９および排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結され、排気タービン２１の出口は排気管２０ａを介して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。
【００１５】
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）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に示した実施例では冷却装置２６内に機関冷却水が導かれ、この機関冷却水によりＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取り付けられ、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。
【００１６】
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により互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。またパティキュレートフィルタ２２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が取り付けられ、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。また質量流量計１３ａ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の踏込量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。さらに入力ポート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、および燃料ポンプ２８に接続される。
【００１７】
図２にパティキュレートフィルタ２２の構造を示す。なお図２において（Ａ）はパティキュレートフィルタ２２の正面図であり、（Ｂ）はパティキュレートフィルタ２２の側面断面図である。図２（Ａ）および（Ｂ）に示した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。
【００１８】
なお図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示している。したがって排気ガス流入通路５０およ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および排気ガス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が四つの排気ガス流出通路５１により包囲され、各排気ガス流出通路５１が四つの排気ガス流入通路５０により包囲されるように配置される。
【００１９】
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、したが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）において矢印で示したように周囲の隔壁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。
本発明の実施例では各排気ガス流入通路５０および各排気ガス流出通路５１の周壁面、すなわち各隔壁５４の両側表面上、栓５３の外端面および栓５２，５３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、この担体上に貴金属触媒と、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且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。
【００２０】
本発明の実施例では貴金属触媒として白金Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹ、セリウムＣｅのような希土類、鉄Ｆｅのような遷移金属、およびスズＳｎのような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
【００２１】
なお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またはアルカリ土類金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒを用いることが好ましい。
次に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およびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属、炭素族元素を用いても同様な微粒子除去作用が行われる。
【００２２】
図１に示した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、したがって排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。すなわち吸気通路および燃焼室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に示した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。また燃料中には硫黄Ｓが含まれており、この硫黄Ｓは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ２となる。したがって排気ガス中にはＳＯ２が含まれている。したがって過剰酸素、ＮＯおよび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。
【００２３】
図３（Ａ）および（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）および（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２２の排気ガス流入通路５０内に流入すると図３（Ａ）に示したようにこれら酸素Ｏ２がＯ２−またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ２−またはＯ２−と反応し、ＮＯ２となる（２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２）。次いで生成されたＮＯ２の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しながら図３（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ３−の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ３を生成する。
【００２４】
一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ２も含まれており、このＳＯ２もＮＯと同様なメカニズムにより活性酸素放出剤６１内に吸収される。すなわち上述したように酸素Ｏ２がＯ２−またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ２は白金Ｐｔの表面でＯ２−またはＯ２−と反応してＳＯ３となる。次いで生成されたＳＯ３の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しながら硫酸イオンＳＯ４２−の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ２ＳＯ４を生成する。このようにして活性酸素放出剤６１内には硝酸カリウムＫＮＯ３および硫酸カリウムＫ２ＳＯ４が生成される。
【００２５】
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、したが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２２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で示したように担体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接触し、付着する。
【００２６】
このように微粒子６２が活性酸素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤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活性酸素放出剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１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と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＮＯが活性酸素放出剤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、再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。
【００２７】
またこのとき活性酸素放出剤６１内に形成されている硫酸カリウムＫ２ＳＯ４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と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＳＯ２が活性酸素放出剤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Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。ただし硫酸カリウムＫ２ＳＯ４は安定で分解しづらいので硫酸カリウムＫ２ＳＯ４は硝酸カリウムＫＮＯ３よりも活性酸素を放出しづらい。
また活性酸素放出剤６１は上述したようにＮＯＸを硝酸イオンＮＯ３−の形で吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素を生成し放出する。同様に活性酸素放出剤６１は上述したようにＳＯ２を硫酸イオンＳＯ４２−の形で吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素を生成し放出する。
【００２８】
ところで微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ３や硫酸カリウムＫ２ＳＯ４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。したがって微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素は活性酸素Ｏとなっている。同様に活性酸素放出剤６１におけるＮＯＸと酸素との反応過程、或いはＳＯ２と酸素との反応過程にて生成される酸素も活性酸素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は短時間（数秒〜数十分）のう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。したがって微粒子６２がパティキュレートフィルタ２２上に堆積することはほとんどない。すなわち活性酸素放出剤６１は微粒子を酸化するための酸化物質である。
【００２９】
従来のようにパティキュレートフィルタ２２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、したがってこのような火炎を伴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。
【００３０】
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。すなわ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。したがって本発明による輝炎を発しない微粒子６２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。
【００３１】
ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤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。
【００３２】
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、すなわち図５の領域Ｉにあるときには燃焼室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に接触すると短時間（数秒〜数十分）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。
【００３３】
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、すなわち図５の領域ＩＩにあるときに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。
すなわ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）に示したように微粒子６２が活性酸素放出剤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）に示したように担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われるようになる。
【００３４】
担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ２の酸化作用および活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が行われなくなるために残留微粒子部分６３は酸化されることなくそのまま残り、斯くして図４（Ｃ）に示した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。すなわ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微粒子６４はもはや活性酸素Ｏにより酸化されることがなく、したがってこの微粒子６４上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積する。すなわち排出微粒子量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。
【００３５】
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。したが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。
【００３６】
図５から判るように本発明の実施例で用いられているパティキュレートフィルタ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、したがって図１に示した圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ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。したがって本発明による第一の実施例においては排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ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。
【００３７】
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。したがって機関出力はほとんど低下しない。
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始めているときに、すなわ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により輝炎を発することなく酸化除去される。したがって第二の実施例では排出微粒子量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）に示したように担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われないように、すなわち排出微粒子量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およ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。
【００３８】
特に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、したがってこのときには排出微粒子量Ｍのほうが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる。したがって実際の運転を考えると第二の実施例のほうが現実に合っていると考えられる。
一方、第一の実施例または第二の実施例を実行しうるように排出微粒子量Ｍおよ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または全体の空燃比を一時的にリッチにすることにより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。
【００３９】
すなわち排気ガスの空燃比がリーンである状態が一定期間に亘って継続すると白金Ｐｔ上に酸素が多量に付着し、このために白金Ｐｔの触媒作用が低下してしまう。ところが排気ガスの空燃比をリッチにして排気ガス中の酸素濃度を低下させると白金Ｐｔから酸素が除去され、斯くして白金Ｐｔの触媒作用が回復する。これにより排気ガスの空燃比をリッチにすると活性酸素放出剤６１から外部に活性酸素Ｏが一気に放出されやすくなる。斯くして一気に放出された活性酸素Ｏにより堆積している微粒子が酸化されやすい状態に変質せしめられると共に微粒子が活性酸素により輝炎を発することなく一気に燃焼除去される。斯くして排気ガスの空燃比をリッチとすると全体として酸化除去可能微粒子量Ｇが増大する。なおこの場合、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、微粒子が積層状に堆積しているか否かに係わらず周期的に排気ガスの空燃比をリッチにしてもよい。
【００４０】
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ＥＧＲ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の開度および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。
【００４１】
以上説明した内燃機関の運転制御ルーチンの一例を図６に示した。
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。
【００４２】
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。
【００４３】
ところで燃料や潤滑油はカルシウムＣａを含んでおり、したが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。したが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。
【００４４】
この場合、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またはアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると活性酸素放出剤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Ｋ２ＳＯ４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。したがってパティキュレートフィルタ２２の細孔が目詰まりすることがなくなる。したがって前述したように活性酸素放出剤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またはアルカリ土類金属、すなわちカリウム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。
【００４５】
また本発明はパティキュレートフィルタ２２の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのような貴金属のみを担持した場合にも適用することができる。ただしこの場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示す実線は図５に示す実線に比べて若干、右側に移動する。この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ２またはＳＯ３から活性酸素が放出される。
【００４６】
また活性酸素放出剤としてＮＯ２またはＳＯ３を吸着保持し、これら吸着されたＮＯ２またはＳＯ３から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
次に図７〜図１０を参照して本実施例のバイパス機構を説明する。排気管２０ａは排気流切換え管８０に接続される。排気流切換え管８０は三つの開口を有し、これら開口はそれぞれ第一の排気枝管８１ａと、第二の排気枝管８１ｂと、排気管８２とに接続される。すなわち排気流切換え管８０において一対の第一の排気枝管８１ａと第二の排気枝管８１ｂとが排気管２０ａから分岐する。第一の排気枝管８１ａはパティキュレートフィルタ２２の一方の端部に接続され、第二の排気枝管８１ｂはパティキュレートフィルタ２２の他方の端部に接続される。すなわち第一の排気枝管８１ａと第二の排気枝管８１ｂとは互いに接続されてループ状の排気通路を形成し、このループ状の排気通路内にパティキュレートフィルタ２２が配置される。以下、説明の便宜のために第一の排気枝管８１ａが接続されるパティキュレートフィルタ２２の端部を第一の端部と称し、第二の排気枝管８１ｂが接続されるパティキュレートフィルタ２２の端部を第二の端部と称する。
【００４７】
排気流切換え管８０内には切換弁８０ａが配置される。切換弁８０ａはその回動位置を変えることにより排気ガスを第一の排気枝管８１ａを介してパティキュレートフィルタ２２の第一の端部に流入させるか、或いは第二の排気枝管８１ｂを介してパティキュレートフィルタ２２の第二の端部に流入させるか、或いはパティキュレートフィルタ２２に全く流入させずに直接排気管８２に流入させるかを切り換えることができる。すなわち切換弁８０ａは図７に示した第一の回動位置に位置決めされたときには排気流切換え管８０の上流の排気ガスを図７の矢印で示したように第一の排気枝管８１ａを介してパティキュレートフィルタ２２の第一の端部からパティキュレートフィルタ２２に流入させる。パティキュレートフィルタ２２の第一の端部から流入した排気ガスは第二の端部から流出し、第二の排気枝管８１ｂを介して排気流切換え管８０の下流の排気管８２に流出する。また切換弁８０ａは図９に示した第二の回動位置に位置決めされたときには排気流切換え管８０の上流の排気ガスは図９の矢印で示したように第二の排気枝管８１ｂを介してパティキュレートフィルタ２２の第二の端部からパティキュレートフィルタ２２に流入させる。そしてパティキュレートフィルタ２２の第二の端部から流入した排気ガスは第一の端部から流出し、第一の排気枝管８１ａを介して排気流切換え管８０の下流の排気管８２に流出する。
【００４８】
本実施例では後述にて詳細に説明する所定の時期毎に切換弁８０ａの回動位置を第一の回動位置と第二の回動位置との間で切り換え、パティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの向きを変更するようにする。これによれば微粒子がパティキュレートフィルタ２２内において、或いは隔壁５４内において流動するので微粒子を良好に酸化除去することができる。
【００４９】
また切換弁８０ａは図１０に示した第一の回動位置と第二の回動位置との丁度中間に位置する中立位置に位置決めされたときには排気流切換え管８０の上流の排気ガスを図１０の矢印で示したようにパティキュレートフィルタ２２に流入させることなく直接排気流切換え管８０の下流の排気管８０に流入させる。この中立位置においてはパティキュレートフィルタ２２の第一の端部側の排気ガス圧力と第二の端部側の排気ガス圧力とが略等しいので排気ガスはパティキュレートフィルタ２２には殆ど流入しない。斯くして排気ガスにパティキュレートフィルタ２２をバイパスさせ、パティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの量を略零とすることができる。
【００５０】
ところで上述した排気ガス浄化方法を用いてパティキュレートフィルタ２２において微粒子を酸化除去してもなおパティキュレートフィルタ２２の表面に微粒子が堆積することがある。このようにパティキュレートフィルタ２２の表面に堆積した微粒子（以下、堆積微粒子）をそのまま放置しておくとやがてはパティキュレートフィルタ２２の表面を覆い、排気ガスがパティキュレートフィルタ２２を通過することができなくなってしまう可能性がある。そこで本発明では微粒子がパティキュレートフィルタ２２の表面に所定量以上に堆積したときには堆積微粒子を強制的に酸化させるか、或いは徐々に燃焼させてパティキュレートフィルタ２２から除去するようにする。堆積微粒子を酸化させるか、或いは徐々に燃焼させるにはパティキュレートフィルタ２２の温度を或る一定の温度（例えば微粒子を酸化させることができる微粒子酸化可能温度）まで上昇させればよい。ここでパティキュレートフィルタ２２の温度を上昇させるためには例えばパティキュレートフィルタ２２に酸素と炭化水素とを供給し、これら酸素と炭化水素とをパティキュレートフィルタ２２内において燃焼させればよい。また内燃機関が後述にて詳細に説明する低温燃焼を実行しているときには比較的高温の排気ガスが内燃機関から排出されるので内燃機関に低温燃焼を実行させることによってもパティキュレートフィルタの温度を上昇させることができる。
【００５１】
ところで本実施例では堆積微粒子量が比較的多いときにはパティキュレートフィルタ２２の温度を例えば微粒子酸化可能温度まで上昇させる昇温処理を実行し、堆積微粒子を強制的に酸化させるか、或いは徐々に燃焼させるようにしているが当該昇温処理中に堆積微粒子が一気に燃焼することも考えられる。また昇温処理中でなくてもパティキュレートフィルタ２２の温度が微粒子が火炎を発して一気に着火燃焼する微粒子着火温度よりも高くなると堆積微粒子が一気に燃焼することも考えられる。こうした場合にはパティキュレートフィルタ２２の温度が急激に上昇し、微粒子の燃焼熱によりパティキュレートフィルタ２２の一部が溶けてしまう溶損という損傷が生じたり、溶損が生じないとしてもパティキュレートフィルタ２２に担持された活性酸素放出剤の熱劣化が生じたりする可能性がある。こうした溶損や熱劣化（以下、溶損を含めて熱劣化と称す。）を回避するためには堆積微粒子を燃焼させなければよいが、堆積微粒子を燃焼させなければ堆積微粒子量が徐々に多くなり、パティキュレートフィルタ２２における微粒子酸化能力が低下し、やがてはパティキュレートフィルタ２２が微粒子を酸化除去することができなくなってしまう。またパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４の細孔が目詰まりしてしまえば排気ガスがパティキュレートフィルタ２２を通過することができなくなってしまう。
【００５２】
そこで本実施例ではパティキュレートフィルタ２２が熱劣化するか否かを判別し、パティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性がある場合には切換弁８０ａの回動位置を中立位置とし、排気ガスにパティキュレートフィルタ２２をバイパスさせ、パティキュレートフィルタ２２に酸素が供給されないようにし、斯くして堆積微粒子を燃焼させないようにし、一方、パティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性がない場合には排気ガスをパティキュレートフィルタ２２に流入させ、パティキュレートフィルタ２２に酸素を供給し、斯くして堆積微粒子を燃焼させるようする。
【００５３】
次に本実施例においてパティキュレートフィルタが熱劣化するか否かを如何に判別するかについて説明する。通常、堆積微粒子量が多いほど堆積微粒子が一気に燃焼したときに発生する熱量が多いのでパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性は高い。すなわち堆積微粒子量に基づいてパティキュレートフィルタ２２が熱劣化するか否かを判別することができる。従来、堆積微粒子量はパティキュレートフィルタ２２の上流側の排気ガス圧力と下流側の排気ガス圧力との差（圧損）から推定することができると考えられていたが、最近の研究では圧損が小さくても堆積微粒子量が多いことがあることが判明してきた。これは微粒子ＰＭが図１１に示したように隔壁５４上に堆積し、堆積微粒子が隔壁５４の細孔の入口を塞がないことがあるからである。ところでパティキュレートフィルタ２２の熱劣化を引き起こす原因としては主に堆積微粒子の燃焼により発熱する熱量が多いことと、パティキュレートフィルタ２２から放熱される熱量が少ないこととの二つが考えられる。堆積微粒子の燃焼により発生する熱量はパティキュレートフィルタ２２に流入する酸素量が多いほど多くなる。またパティキュレートフィルタ２２から放熱される熱量はパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガス量が少ないほど少なくなる。
【００５４】
そこで本発明においてはパティキュレートフィルタ２２の温度が微粒子着火温度以上であるという条件下においてパティキュレートフィルタ２２に流入する酸素量が比較的多いとき、或いはパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガス量が比較的少ないときにパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性があると判別する。一方、パティキュレートフィルタ２２の温度が微粒子着火温度以上であるという条件下においてもパティキュレートフィルタ２２に流入する酸素量が比較的少ないとき、或いはパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガス量が比較的多いときにはパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性はないと判別する。このようにパティキュレートフィルタの熱劣化の可能性を考慮すればパティキュレートフィルタ２２を熱劣化させることなく且つ堆積微粒子をパティキュレートフィルタから除去することができる。
【００５５】
次に上述した本発明の熱劣化防止処理と堆積微粒子酸化処理とを含む切換弁制御について図１２〜図１５を参照してさらに詳細に説明する。切換弁８０ａの回動位置は図１２のフローチャートに従って第一の回動位置から第二の回動位置、或いは第二の回動位置から第一の回動位置に切り換えられる。すなわち初めにステップ２００において切換弁８０ａの回動位置を切り換える時期にあるか否かが判別される。この時期は例えば一定時間間隔毎、或いはパティキュレートフィルタ２２に流入した微粒子の量が或る一定の量に達する毎、或いは機関減速時である。ステップ２００において切換弁８０ａの回動位置を切り換える時期であると判別されたときにはステップ２０１に進んで切換弁８０ａの切換えを実行する。一方、ステップ２００において切換弁８０ａの回動位置を切り換える時期ではないと判別されたときには切換弁８０ａの切換えを実行せずにステップ２０２に進む。
【００５６】
ステップ２０２ではパティキュレートフィルタ２２に流入した微粒子の量（以下、流入微粒子量）Ａｐｍが予め定められた量ＡｐｍＴＨを越えた（Ａｐｍ＞ＡｐｍＴＨ）か否かが判別される。ここで流入微粒子量は排出微粒子量の積算値、或いはパティキュレートフィルタ２２による圧力損失、或いは酸化除去可能微粒子量と排出微粒子量との差、或いは微粒子濃度を検出するためにパティキュレートフィルタ２２下流側に設けた微粒子濃度センサの出力値から算出する。ステップ２０２においてＡｐｍ＞ＡｐｍＴＨであると判別されたときにはステップ２０３に進んでパティキュレートフィルタ２２の温度を微粒子酸化可能温度まで上昇させ、堆積微粒子を酸化させるための昇温処理が実行される。一方、ステップ２０２においてＡｐｍ≦ＡｐｍＴＨであると判別されたときには昇温処理を実行せずにステップ２０４に進む。ステップ２０４では図１３のフローチャートに従って熱劣化防止処理が実行される。
【００５７】
次に図１３を参照して熱劣化防止処理について説明する。初めにステップ３００においてパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが予め定められた温度（例えば微粒子着火温度）ＴＦＴＨよりも高い（ＴＦ＞ＴＦＴＦ）か否かが判別される。ステップ３００においてＴＦ≦ＴＦＴＦであると判別されたときにはパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性は全くないと判断し、そのままルーチンを終了する。一方、ステップ３００においてＴＦ＞ＴＦＴＦであると判別されたときにはステップ３０１に進んで図１４のマップに基づいて現在の機関運転領域Ａが危険領域Ｄにある（Ａ＝Ｄ）か否かが判別される。図１４のマップにおいてＤはパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性がある危険領域を示し、Ｓはパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性がない安全領域を示す。
【００５８】
図１４（Ａ）は空燃比が理論空燃比よりもリーンの状態で内燃機関が運転せしめられているときに用いられるマップである。図１４（Ａ）のマップによれば吸気量Ｇａが少ないほどパティキュレートフィルタ２２を通過する排気ガス量が少なく、したがってパティキュレートフィルタ２２から熱が放熱されないので機関運転領域Ａが危険領域Ｄにあると判定される可能性が高くなる。また排気ガス中の酸素濃度Ｃｏが高いほどパティキュレートフィルタ２２に流入する酸素量が多いので機関運転領域Ａが危険領域Ｄにあると判定される可能性が高くなる。また危険領域Ｄと安全領域Ｓとを分割するラインＬｄｓは排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）濃度Ｃｈｃが高いほど安全領域Ｓ側に移動する。すなわち排気ガス中のＨＣ濃度Ｃｈｃが高いほど熱劣化する可能性が高くなる。
【００５９】
一方、図１４（Ｂ）は空燃比が理論空燃比に非常に近いリーンの状態で、或いは理論空燃比近傍で、或いはリッチの状態で内燃機関が運転せしめられているときに用いられるマップである。図１４（Ｂ）のマップにおいても吸気量Ｇａが少ないほど機関運転領域Ａが危険領域Ｄにあると判定される可能性が高くなり、排気ガス中の酸素濃度Ｃｏが高いほど機関運転領域Ａが危険領域Ｄにあると判定される可能性が高くなる。しかしながら危険領域Ｄと安全領域Ｓとを分割するラインＬｄｓは排気ガス中のＨＣ濃度Ｃｈｃが高いほど危険領域Ｄ側に移動する。すなわち排気ガス中のＨＣ濃度Ｃｈｃが低いほど熱劣化する可能性が高くなる。
【００６０】
このように空燃比によって排気ガス中のＨＣ濃度の変化に対する熱劣化の可能性の変化が異なるのは空燃比がリーンの状態で内燃機関が運転せしめられているときには排気ガス中の酸素濃度が高いので排気ガス中のＨＣ濃度が高くなって排気ガス中の酸素がＨＣとの反応により消費されたとしてもパティキュレートフィルタ２２において堆積微粒子が一気に燃焼するに足るだけの量の酸素が残っており、しかも排気ガス中のＨＣ濃度が高くなれば酸素と反応するＨＣ量も多く、したがってこれらＨＣと酸素との反応によりパティキュレートフィルタ２２の温度が大きく上昇せしめられ、斯くして熱劣化の可能性が増し、一方、空燃比が理論空燃比に非常に近いリーンの状態、或いは理論空燃比近傍で、或いはリッチの状態で内燃機関が運転せしめられているときには元々排気ガス中の酸素量が少ないので排気ガス中のＨＣ濃度が高くなって排気ガス中のＨＣが酸素と反応すると排気ガス中に残る酸素の量が堆積微粒子を一気に燃焼させるには不足な量となり、斯くして空燃比がリーンの状態で内燃機関が運転せしめられている場合とは逆に熱劣化の可能性は低くなる。
【００６１】
ステップ３０１においてＡ＝Ｄであると判別されたときにはパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性があると判断し、ステップ３０２に進んで切換弁８０ａの回動位置を中立位置とする切換弁制御を実行し、ステップ３０３に進む。ステップ３０３では機関運転領域Ａが安全領域Ｓにある（Ａ＝Ｓ）か否かが判別される。ステップ３０３においてＡ＝Ｓであると判別されたときにはステップ３０４に進む。一方、ステップ３０３においてＡ≠Ｓであると判別されたとき、すなわち未だＡ＝Ｄであると判別されたときにはステップ３０３においてＡ＝Ｓであると判別されるまでステップ３０３が繰り返される。したがってステップ３０２において切換弁８０ａの回動位置が中立位置に位置決めされた後ではステップ３０３においてＡ＝Ｓであると判別されるまで切換弁８０ａの回動位置は中立位置に固定される。
【００６２】
ステップ３０１においてＡ≠Ｄであると判別されたとき、すなわちＡ＝Ｓであると判別されたときにはパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性はないと判断し、ステップ３０４に進む。
ところでステップ３０３においてＡ＝Ｓと判別され、パティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性がないと判断された場合にはルーチンを終了して図１２に示した切換弁制御に戻るようにしてもパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性はないと考えられる。しかしながら本フローチャートではパティキュレートフィルタ２２が熱劣化することを確実に防止するためにステップ３０４以降のステップを追加している。すなわちステップ３０３において機関運転領域Ａが安全領域Ｓにあるからといってもパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦは依然として予め定められた温度ＴＦＴＨよりも高い。或いはパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが予め定められた温度ＴＦＴＨよりも低いとしても局所的には高い可能性もある。この状況で図１３のルーチンを終了して切換弁８０ａが第一の回動位置と第二の回動位置との間で切り換えられるようにすると切換弁８０ａが切り換えられることにより排気ガスの流入方向の逆転が継続的に行われるのでパティキュレートフィルタ２２の中央に局所的に熱が集まり、堆積微粒子が一気に燃焼し始める可能性がある。そこで本発明では堆積微粒子が一気に燃焼し始める可能性がないこと（安全度）をパティキュレートフィルタ２２に流入した排気ガスの温度と、排気ガスの量と、酸素の量と、ＨＣの量とに基づいて数値化し、安全度が高くなったときにのみ図１３のルーチンを終了し、図１２のルーチンに復帰するようにする。
【００６３】
このためにステップ３０３においてＡ＝Ｓと判別され、パティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性がないと判断されたときにはステップ３０４に進んで切換弁８０ａを第一の回動位置または第二の回動位置のいずれか一方に位置決めし、ステップ３０５に進む。ステップ３０５では図１５のフローチャートに従って算出される安全カウンタＣＳが予め定められた値ＣＳＴＨよりも大きい（ＣＳ＞ＣＳＴＨ）か否かが判別される。図１５のフローチャートでは初めにステップ４００においてパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの温度Ｔｅｘが予め定められた温度ＴｅｘＴＨより低い（Ｔｅｘ＜ＴｅｘＴＨ）か否かが判別される。ステップ４００においてＴｅｘ＜ＴｅｘＴＨであると判別されたときにはステップ４０１に進んで安全カウンタＣＳをカウントアップし、ステップ４０２に進む。一方、ステップ４００においてＴｅｘ≧ＴｅｘＴＨであると判別されたときには直接ステップ４０２に進む。
【００６４】
ステップ４０２ではパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの量Ｇｅｘが予め定められた量ＧｅｘＴＨよりも多い（Ｇｅｘ＞ＧｅｘＴＨ）か否かが判別される。ステップ４０２においてＧｅｘ＞ＧｅｘＴＨであると判別されたときにはステップ４０３に進んで安全カウンタＣＳをカウントアップし、ステップ４０４に進む。一方、ステップ４０２においてＧｅｘ≦ＧｅｘＴＨであると判別されたときには直接ステップ４０４に進む。
【００６５】
ステップ４０４ではパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガス中の酸素量Ｃｏが予め定められた量ＣｏＴＨよりも少ない（Ｃｏ＜ＣｏＴＨ）か否かが判別される。ステップ４０４においてＣｏ＜ＣｏＴＨであると判別されたときにはステップ４０５に進んで安全カウンタＣＳをカウントアップし、ステップ４０６に進む。一方、ステップ４０４においてＣｏ≧ＣｏＴＨであると判別されたときには直接ステップ４０６に進む。
【００６６】
ステップ４０６ではパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガス中のＨＣ濃度Ｃｈｃが予め定められた濃度ＣｈｃＴＨよりも少ない（Ｃｈｃ＜ＣｈｃＴＨ）か否かが判別される。ステップ４０６においてＣｈｃ＜ＣｈｃＴＨであると判別されたときにはステップ４０７に進んで安全カウンタＣＳをカウントアップし、ルーチンを終了する。一方、ステップ４０６においてＣｈｃ≧ＣｈｃＴＨであると判別されたときには直接ルーチンを終了する。
【００６７】
斯くして算出された安全カウンタＣＳに基づいて図１３のステップ３０５においてＣＳ＞ＣＳＴＨであると判別されたときには堆積微粒子が一気に燃焼し始める可能性は殆どないと判断し、ステップ３０６において安全カウンタＣＳをリセットし、ルーチンを終了する。一方、ステップ３０５においてＣＳ≦ＣＳＴＨであると判別されたときには堆積微粒子が一気に燃焼し始める可能性があると判断し、ステップ３０１に戻る。このようにステップ３０１に戻るのは堆積微粒子が一気に燃焼し始める可能性のある現在の状況では機関運転領域Ａが危険領域Ｄとなる可能性があり、したがってたとえ機関運転領域Ａが危険領域Ｄとなったとしてもパティキュレートフィルタ２２の熱劣化を確実に防止することができるからである。
【００６８】
なお上述した熱劣化防止処理ではステップ３０４において切換弁８０ａの回動位置を第一回動位置または第二回動位置に固定した後に現状の機関運転状態にて安全度が或る閾値よりも大きくなるまで切換弁８０ａの回動位置を固定したままとしているが、パティキュレートフィルタ２２に水または窒素を噴射するための噴射装置を配置し、当該噴射装置から水または窒素をパティキュレートフィルタ２２に噴射してパティキュレートフィルタ２２の温度を強制的に低下させ、斯くして安全度を或る閾値よりも大きくするようにしてもよい。また安全度の代わりに単にパティキュレートフィルタ２２の温度のみを用いてパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが予め定められた温度ＴＦＴＨよりも低くなったとき、或いは予め定められた温度ＴＦＴＨよりも低い温度よりもさらに低くなったときに図１２に示したフローチャートにルーチンを戻すようにしてもよい。
【００６９】
次に低温燃焼について説明する。ＥＧＲ率を増大していくと微粒子の発生量が次第に増大してピークに達し、さらにＥＧＲ率を高めていくと今度は微粒子の発生量が急激に低下することが知られている。このことについて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た図１６を参照して説明する。図１６において曲線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温度を略９０℃に維持した場合を示し、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、曲線ＣはＥＧＲガスを強制的には冷却していない場合を示す。
【００７０】
図１６の曲線Ａで示したように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微粒子の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を略５５パーセント以上にすれば微粒子が殆ど発生しなくなる。一方、図１６の曲線Ｂで示したように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微粒子の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を略６５パーセント以上にすれば微粒子が殆ど発生しなくなる。また図１６の曲線Ｃで示したように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微粒子の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を略７０パーセント以上にすれば微粒子が殆ど発生しなくなる。このようにＥＧＲ率を５５パーセント以上にすると微粒子が発生しなくなるのはＥＧＲガスの吸熱作用によって燃焼時における燃料および周囲のガスの温度がさほど高くならず、いわゆる低温燃焼が行われ、その結果、炭化水素が煤まで成長しないからである。
【００７１】
この低温燃焼は空燃比に係わらずに微粒子の発生を抑制しつつＮＯＸの発生量を低減することができるという特徴を有する。すなわち空燃比が理論空燃比よりも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ので過剰な燃料は煤までは成長せず、斯くして微粒子が発生することがない。またこのときＮＯＸも極めて少量しか発生しない。一方、平均空燃比が理論空燃比よりもリーン、或いは空燃比が理論空燃比とされたときにも燃焼温度が高くなれば少量の煤が生成されるが低温燃焼下では燃焼温度が低い温度に抑制されているので微粒子は全く発生せず、ＮＯＸも極めて少量しか発生しない。
【００７２】
一方、この低温燃焼を行うと燃料およびその周囲のガス温度は低くなるが排気ガスの温度は上昇する。このことについて図１７を参照して説明する。図１７（Ａ）の実線は低温燃焼が行われたときの燃焼室５内の平均ガス温度Ｔｇとクランク角との関係を示し、図１７（Ａ）の破線は通常の燃焼が行われたときの燃焼室５内の平均ガス温度Ｔｇとクランク角との関係を示す。また図１７（Ｂ）の実線は低温燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆとクランク角との関係を示し、図１７（Ｂ）の破線は通常の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆとクランク角との関係を示す。
【００７３】
低温燃焼が行われているときには通常の燃焼が行われているときに比べてＥＧＲガス量が多く、したがって図１７（Ａ）に示したように圧縮上死点前、すなわち圧縮行程中は実線で示した低温燃焼時における平均ガス温度Ｔｇのほうが破線で示した通常の燃焼時における平均ガス温度Ｔｇよりも高くなっている。なおこのとき図１７（Ｂ）に示したように燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆは平均ガス温度Ｔｇと略等しい温度になっている。
【００７４】
次いで圧縮上死点付近において燃焼が開始されるがこの場合、低温燃焼が行われているときには図１７（Ｂ）の実線で示したように燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆはさほど高くならない。これに対して通常の燃焼が行われている場合には燃料周りに多量の酸素が存在するために図１７（Ｂ）の破線で示したように燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆは極めて高くなる。このように通常の燃焼が行われた場合には燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆは低温燃焼が行われている場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以外のガスの温度は低温燃焼が行われている場合に比べて通常の燃焼が行われている場合のほうが低くなっており、したがって図１７（Ａ）に示したように圧縮上死点付近における燃焼室５内の平均ガス温度Ｔｇは低温燃焼が行われている場合のほうが通常の燃焼が行われている場合に比べて高くなる。その結果、図１７（Ａ）に示したように燃焼が完了した後の燃焼室５内の平均ガス温度は低温燃焼が行われた場合のほうが通常の燃焼が行われた場合に比べて高くなり、斯くして低温燃焼を行うと排気ガスの温度が高くなる。
【００７５】
次に本発明の別の熱劣化防止処理について説明する。本実施例では機関運転領域が危険領域にあると判別されたときに即座に排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせるのではなく、諸事情（燃費や機関要求負荷など）を考慮したときに許容される範囲内で機関運転状態を変更することにより機関運転領域を安全領域に移行することができるか否かを判別し、機関運転領域を安全領域に移行することができるときには機関運転領域が安全領域に移行するように機関運転状態を変更する。このためには機関運転領域が安全領域にあるか危険領域にあるかを決定するパラメータがパティキュレートフィルタ２２の温度と排気ガス中の酸素濃度と吸気量と排気ガス中のＨＣ濃度とであるので機関運転領域を安全領域に移行するためにはパティキュレートフィルタ２２の温度を低下させるか、或いは排気ガス中の酸素濃度を低下させるか、或いは吸気量を増大させるか、或いは内燃機関が比較的大きな空燃比で運転せしめられている場合には排気ガス中のＨＣ濃度を小さく、内燃機関が比較的小さな空燃比で運転せしめられている場合には排気ガス中のＨＣ濃度を大きくするかすればよい。ここでパティキュレートフィルタ２２の温度を低下させるためには例えば燃料噴射弁からの燃料噴射圧力を増大させ且つ燃料噴射時期を早めればよい。また吸気量を増大させるためには例えばＥＧＲ率を小さくするか、場合によってはＥＧＲ率を零とするか、或いは内燃機関が自動変速機を備えている場合には変速比を現在の変速比よりも大きくして機関回転数を増大させればよい。ここでＥＧＲ率を零とする場合には燃焼室５内における燃料の燃焼速度が非常に速くなり、したがって燃焼音が許容限度よりも大きくなることがあるので燃焼室５内に燃料を噴射する前に予備的に少量の燃料を噴射するいわゆるパイロット噴射を実行するか、或いは燃料噴射圧力を低下させて燃焼音の増大を抑制するようにすることが好ましい。また排気ガス中の酸素濃度を低下させるためには空燃比を小さくするか、或いはＥＧＲ率を大きくするかすればよい。ここで空燃比を小さくする場合には内燃機関が上述した低温燃焼を実行しているか、或いは内燃機関の膨張行程に機関駆動用の燃料噴射とは別に燃料を噴射する膨張行程噴射を実行しており、現状において内燃機関が比較的小さな空燃比で運転せしめられていることが好ましい。
【００７６】
斯くして機関運転状態を変更することにより微粒子を含む排気ガスをパティキュレートフィルタ２２を通さずに大気に直接放出させなければならないことを回避することができる。もちろん機関運転状態を如何に変更しても機関運転領域を安全領域に移行することができないときには排気ガスにパティキュレートフィルタ２２をバイパスさせ、一つ目の熱劣化防止処理と同様な制御を実行する。
【００７７】
この二つ目の熱劣化防止処理を実行するためのフローチャートを図１８に示した。なお図１８のフローチャートにおいてステップ４０１ａおよび４０１ｂ以外のステップ４００〜ステップ４０６は図１３のステップ３００〜ステップ３０６に対応する。図１８のフローチャートによればステップ４０１において機関運転領域Ａが危険領域Ｄにある（Ａ＝Ｄ）であると判別されたときにはステップ４０１ａに進んで機関運転状態を変更することにより機関運転領域Ａを安全領域Ｓに移行することができるか否かが判別される。ステップ４０１ａにおいて機関運転領域Ａを安全領域Ｓに移行することができると判別されたときにはステップ４０１ｂに進んで機関運転領域Ａが安全領域Ｓとなるように機関運転状態を変更する。一方、ステップ４０１ａにおいて機関運転領域Ａを安全領域Ｓに移行することができないと判別されたときにはステップ４０２に進む。残りのステップは図１３のステップと同じであるので説明は省略する。
【００７８】
なおパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの量を少なくすべきときにパティキュレートフィルタ２２において堆積微粒子を一気にではなく徐々に燃焼させるために図７〜図１０に示したバイパス機構を用いてパティキュレートフィルタ２２に僅かに排気ガスを流入させるようにしてもよい。この場合には切換弁８０の回動位置を上記中間位置よりも僅かに第一の回動位置、或いは第二の回動位置のいずれかに近い位置に位置決めする。こうすればパティキュレートフィルタ２２の第一の端部側の排気ガス圧力と第二の端部側の排気ガス圧力との間に小さな差圧が発生するので排気ガスが僅かではあるがパティキュレートフィルタ２２に流入することになる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、パティキュレートフィルタが熱劣化することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図３】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図４】微粒子の堆積作用を説明するための図である。
【図５】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフィルタの温度との関係を示す図である。
【図６】機関の運転を制御するためのフローチャートである。
【図７】切換弁が第一回動位置とされているバイパス機構を示した平面図である。
【図８】図７に示したバイパス機構の側面図である。
【図９】切換弁が第二回動位置とされているバイパス機構の平面図である。
【図１０】切換弁が中立位置とされているバイパス機構の平面図である。
【図１１】堆積微粒子を示す図である。
【図１２】切換弁の回動位置を制御するためのフローチャートである。
【図１３】熱劣化防止処理を実行するためのフローチャートである。
【図１４】危険領域と安全領域とを酸素濃度と吸気量とＨＣ濃度とに基づいて求めるためのマップである。
【図１５】安全カウンタを計数するためのフローチャートである。
【図１６】ＥＧＲ率と微粒子発生量との関係を示した図である。
【図１７】（Ａ）はクランク角と燃焼室内の平均ガス温度との関係を示した図であり、（Ｂ）はクランク角と燃焼周囲のガス温度との関係を示した図である。
【図１８】別の熱劣化防止処理を実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
５…燃焼室
６…燃料噴射弁
２２…パティキュレートフィルタ
２５…ＥＧＲ制御弁
８０ａ…切換弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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