(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気系に位置するマフラと、前記マフラ内に配置されて、排気ガス中のパティキュレートを捕集し、捕集した前記パティキュレートが酸化させられるパティキュレートフィルタと、前記マフラ内に配置されて、前記パティキュレートフィルタの下流側に位置する触媒装置、とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、前記マフラ内は少なくとも第一室と第二室とに区画され、前記第二室より上流側に位置する前記第一室内には前記パティキュレートフィルタが配置され、前記第二室には前記触媒装置が配置され、前記第一室における前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段を具備し、前記パティキュレートフィルタはパティキュレートを捕集するための捕集壁を有し、前記捕集壁は第一捕集面と第二捕集面とを有し、前記逆転手段によって前記パティキュレートフィルタの排気下流側と排気上流側とが逆転されることによりパティキュレートを捕集するために前記捕集壁の前記第一捕集面と前記第二捕集面とが交互に使用されることを特徴と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には活性酸素放出剤が担持され、前記活性酸素放出剤から放出される活性酸素がパティキュレートを酸化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記活性酸素放出剤は、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ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記触媒装置は酸化触媒を担持していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記触媒装置はＮＯＸ触媒を担持していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関、特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には煤を主成分とするパティキュレートが含まれている。パティキュレートは有害物質であるために、大気放出以前にパティキュレートを捕集するためのフィルタを機関排気系に配置することが提案されている。このようなフィルタは、目詰まりによる排気抵抗の増加を防止するために、捕集したパティキュレートを焼失させることが必要である。
【０００３】
このようなフィルタ再生において、パティキュレートは約６００°Ｃとなれば着火燃焼するが、ディーゼルエンジンの排気ガス温度は、通常時において６００°Ｃよりかなり低く、通常はフィルタ自身を加熱する等の手段が必要である。
【０００４】
特公平７−１０６２９０号公報には、白金族金属とアルカリ土金属酸化物とをフィルタに担持させれば、フィルタ上のパティキュレートは、ディーゼルエンジンの通常時の排気ガス温度である約４００°Ｃで連続的に焼失することが開示されている。
【０００５】
このようなパティキュレートフィルタによって、排気ガス中のパティキュレートを大気放出以前に焼失させることができたとしても、パティキュレートフィルタは、それ自身が大きな排気抵抗となることを防止するために、機関排気系の通路断面積に比較して大きな断面積を有しており、実際的には、機関排気系に配置するのは容易なことではない。
【０００６】
パティキュレートフィルタの機関排気系への配置を容易にするために、実開平１−１４９５１５号公報には、機関排気系において比較的大きな断面積を有するマフラ内にパティキュレートフィルタを配置することが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
こうして、パティキュレートフィルタをマフラ内に配置することで車両搭載性の問題は解決される。ところで、パティキュレートフィルタが配置されたマフラを通過する排気ガス中に、パティキュレート以外の有害物質が含まれていることがあり、これらの有害物質を浄化するための触媒装置が必要である。このような触媒装置をマフラの下流側に配置すると、機関本体から遠く離れていて排気ガスによる昇温が困難となるために、触媒装置において触媒が活性化せず、マフラを通過する有害物質は良好に浄化されずに大気中へ放出されてしまう。
【０００８】
従って、本発明の目的は、パティキュレートフィルタをマフラ内に配置して捕集したパティキュレートをパティキュレートフィルタ上で酸化させると共に、マフラを通過してパティキュレート以外の有害物質が大気中へ放出されないように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である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、機関排気系に位置するマフラと、前記マフラ内に配置されて、排気ガス中のパティキュレートを捕集し、捕集した前記パティキュレートが酸化させられるパティキュレートフィルタと、前記マフラ内に配置されて、前記パティキュレートフィルタの下流側に位置する触媒装置、とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、前記マフラ内は少なくとも第一室と第二室とに区画され、前記第二室より上流側に位置する前記第一室内には前記パティキュレートフィルタが配置され、前記第二室には前記触媒装置が配置され、前記第一室における前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段を具備し、前記パティキュレートフィルタはパティキュレートを捕集するための捕集壁を有し、前記捕集壁は第一捕集面と第二捕集面とを有し、前記逆転手段によって前記パティキュレートフィルタの排気下流側と排気上流側とが逆転されることによりパティキュレートを捕集するために前記捕集壁の前記第一捕集面と前記第二捕集面とが交互に使用されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の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には活性酸素放出剤が担持され、前記活性酸素放出剤から放出される活性酸素がパティキュレートを酸化させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記活性酸素放出剤は、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ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置は酸化触媒を担持していることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置はＮＯＸ触媒を担持していることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による排気浄化装置を備える４ストロークディーゼルエンジンの概略縦断面図を示しており、図２は図１のディーゼルエンジンにおける燃焼室の拡大縦断面図であり、図３は図１のディーゼルエンジンにおけるシリンダヘッドの底面図である。図１から図３を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５ａはピストン４の頂面上に形成されたキャビティ、５はキャビティ５ａ内に形成された燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は一対の吸気弁、８は吸気ポート、９は一対の排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエアクリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内には電気モータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７へ接続される。
【００１６】
図１に示されるように排気マニホルド１７内には空燃比センサ２１が配置される。排気マニホルド１７とサージタンク１２とはＥＧＲ通路２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。また、ＥＧＲ通路２２回りにはＥＧＲ通路２２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２４が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２４内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００１７】
一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２５を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコモンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。
【００１８】
３０は電子制御ユニットであり、空燃比センサ２１の出力信号と、燃料圧センサ２８の出力信号とが入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、電子制御ユニット３０には、負荷センサ４１の出力信号も入力され、さらに、クランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２の出力信号も入力される。こうして、電子制御ユニット３０は、各種信号に基づき、燃料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御弁２３、及び、燃料ポンプ２７を作動する。
【００１９】
図２及び図３に示されるように本発明による実施例では燃料噴射弁６が６個のノズル口を有するホールノズルからなり、燃料噴射弁６のノズル口からは水平面に対しやや下向きに等角度間隔でもって燃料Ｆが噴射される。図３に示されるように６個の燃料噴霧Ｆのうちで２個の燃料噴霧Ｆは各排気弁９の弁体の下側面に沿って飛散する。図２及び図３は圧縮行程末期に燃料噴射が行われた時を示している。この時には燃料噴霧Ｆはキャビティ５ａの内周面に向けて進み、次いで着火燃焼せしめられる。
【００２０】
図４は排気行程中において排気弁９のリフト量が最大の時に燃料噴射弁６から追加の燃料が噴射された場合を示している。即ち、図５に示されるように圧縮上死点付近において主噴射Ｑｍが行われ、次いで排気行程の中ほどで追加の燃料Ｑａが噴射された場合を示している。この場合、排気弁９の弁体方向に進む燃料噴霧Ｆは排気弁９の傘部背面と排気ポート１０との間に向かう。即ち、云い換えると燃料噴射弁６の６個のノズル口のうちで２個のノズル口は、排気弁９が開弁している時に追加の燃料Ｑａの噴射が行われると燃料噴霧Ｆが排気弁９の傘部背面と排気ポート１０との間に向かうように形成されている。なお、図４に示す実施例ではこの時に燃料噴霧Ｆが排気弁９の傘部背面に衝突し、排気弁９の傘部背面に衝突した燃料噴霧Ｆは排気弁９の傘部背面上において反射し、排気ポート１０内に向かう。
【００２１】
なお通常は追加の燃料Ｑａは噴射されず、主噴射Ｑｍのみが行われる。図６は機関低負荷運転時においてスロットル弁１６の開度及びＥＧＲ率を変化させることにより空燃比Ａ／Ｆ（図６の横軸）を変化させたときの出力トルクの変化、及びスモーク、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの排出量の変化を示す実験例を表している。図６からわかるようにこの実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒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。
【００２２】
図６に示されるようにＥＧＲ率を増大することにより空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度になった時にスモークの発生量が増大を開始する。次いで、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくするとスモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとスモークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなくなる。この時に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、この時にＨＣ及びＣＯの発生量は増大し始める。
【００２３】
図７（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１付近でスモークの発生量が最も多い時の燃焼室５内の燃焼圧変化を示しており、図７（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８付近でスモークの発生量がほぼ零の時の燃焼室５内における燃焼圧の変化を示している。図７（Ａ）と図７（Ｂ）とを比較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である図７（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図７（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００２４】
図６及び図７に示される実験結果から次のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが１５．０以下でスモークの発生量がほぼ零の時には図６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時には燃焼室５内の燃焼温度が低くなっていると言える。同じことが図７からも言える。即ち、煤がほとんど発生していない図７（Ｂ）に示す状態では燃焼圧が低くなっており、従ってこの時に燃焼室５内の燃焼温度は低くなっていることになる。
【００２５】
第２にスモークの発生量、即ち煤の発生量がほぼ零になると図６に示されるようにＨＣ及びＣＯの排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に含まれる図８に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図８に示されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長することになる。従って、上述したように煤の発生量がほぼ零になると図６に示される如くＨＣ及びＣＯの排出量が増大するがこの時のＨＣは煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素である。
【００２６】
図６及び図７に示される実験結果に基づくこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度が低い時には煤の発生量がほぼ零になり、この時には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内における燃料及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内における燃料及びその周囲の温度が或る温度以下になると煤が生成されることが判明したのである。
【００２７】
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時の燃料及びその周囲の温度、即ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種々の要因によって変化するので何度であるかということは言えないが、この或る温度は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及びその周囲のガス温度は低下し、ＮＯｘの発生量が低下する。この時においてＮＯｘの発生量が１０ｐ．ｐ．ｍ  前後又はそれ以下になった時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ＮＯｘの発生量が１０ｐ．ｐ．ｍ  前後又はそれ以下になった時の温度にほぼ一致する。
【００２８】
一旦、煤が生成されるとこの煤は単に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、ＮＯｘの発生量を低減すると共に炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態で燃焼室５から排出させることは排気ガスの浄化に極めて有効である。
【００２９】
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及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、燃料及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回りにおける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。
【００３０】
即ち、燃料回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、燃料回りの温度のみが局所的に極めて高くなる。即ち、この時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。
【００３１】
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回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。
【００３２】
この場合、燃料及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って増大することになる。なお、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用は強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが好ましいことになる。この点、ＣＯ２やＥＧＲガスは比較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用いることは好ましいと言える。
【００３３】
図９は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とスモークとの関係を示している。即ち、図９において曲線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９０°Ｃに維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線ＣはＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示している。
【００３４】
図９の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガスを強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。一方、図９の曲線Ｂで示されるようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
【００３５】
また、図９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９は機関負荷が比較的高い時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。
【００３６】
図１０は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用いた場合において燃焼時の燃料及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、及びこの混合ガス量中の空気の割合、及びこの混合ガス中のＥＧＲガスの割合を示している。なお、図１０において縦軸は燃焼室５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示しており、Ｚ１は低負荷運転領域を示している。
【００３７】
図１０を参照すると空気の割合、即ち混合ガス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに必要な空気量を示している。即ち、図１０に示される場合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となっている。一方、図１０においてＥＧＲガスの割合、即ち混合ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたときに燃料及びその周囲のガス温度を煤が形成される温度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すとほぼ５５パーセント以上であり、図１０に示す実施例では７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入された全吸入ガス量を図１０において実線Ｘとし、この全吸入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図１０に示すような割合にすると燃料及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。
【００３８】
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及びその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するためにはＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならない。従って図１０に示されるようにＥＧＲガス量は噴射燃料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大する必要がある。
【００３９】
一方、図１０の負荷領域Ｚ２では煤の発生を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸入ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供給するにはＥＧＲガス及び吸入空気の双方、或いはＥＧＲガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等を過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入ガス量Ｘは吸入しうる全吸入ガス量Ｙに一致する。従ってこの場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリッチのもとで燃料を燃焼せしめることになる。
【００４０】
前述したように図１０は燃料を理論空燃比のもとで燃焼させる場合を示しているが図１０に示される低負荷運転領域Ｚ１において空気量を図１０に示される空気量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにしても煤の発生を阻止しつつ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、また図１０に示される低負荷領域Ｚ１において空気量を図１０に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の平均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を阻止しつつ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。
【００４１】
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時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。
【００４２】
このように、機関低負荷運転領域Ｚ１では空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリーンであろうと煤が発生されず、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。
【００４３】
ところで燃焼室内における燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が少ない比較的機関負荷が低いときに限られる。従って本発明による実施例では機関負荷が比較的低い時には燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制して第一燃焼、即ち低温燃焼を行うようにし、機関負荷が比較的高いときには第二燃焼、即ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしている。なお、ここで第一燃焼、即ち低温燃焼とはこれまでの説明から明らかなように煤の発生量が最大となる最悪不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない燃焼のことを言い、第二燃焼、即ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量が最大となる最悪不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が少ない燃焼のことを言う。
【００４４】
図１１は第一燃焼、即ち低温燃焼が行われる第１の運転領域Ｉと、第二燃焼、即ち従来の燃焼方法による燃焼が行われる第２の燃焼領域ＩＩとを示している。なお、図１１において縦軸Ｌはアクセルペダル４０の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回転数を示している。また、図１１においてＸ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域ＩＩとの第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域ＩＩとの第２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから第２の運転領域ＩＩへの運転領域の変化判断は第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２の運転領域ＩＩから第１の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は第２の境界Ｙ（Ｎ）に基づいて行われる。
【００４５】
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時に要求負荷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。
【００４６】
図１２は空燃比センサ２１の出力を示している。図１２に示されるように空燃比センサ２１の出力電流Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比センサ２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。次に図１３を参照しつつ第１の運転領域Ｉ及び第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。
【００４７】
図１３は要求負荷Ｌに対するスロットル弁１６の開度、ＥＧＲ制御弁２３の開度、ＥＧＲ率、空燃比、噴射時期及び噴射量を示している。図１３に示されるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロットル弁１６の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ制御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図１３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。
【００４８】
言い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかりリーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁１６の開度及びＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。なお、この時の空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基づいてＥＧＲ制御弁２３の開度を補正することによって目標リーン空燃比に制御される。また、第１の運転領域Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負荷Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも噴射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。
【００４９】
なお、アイドリング運転時にはスロットル弁１６は全閉近くまで閉弁され、この時にはＥＧＲ制御弁２３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１６を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるために機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドリング運転時には機関本体１の振動を抑制するためにスロットル弁１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００５０】
一方、機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域ＩＩに変わるとスロットル弁１６の開度が半開状態から全開方向へステップ状に増大せしめられる。この時に図１３に示す例ではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以下までステップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされる。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生するＥＧＲ率範囲（図９）を飛び越えるので機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域ＩＩに変わるときに多量のスモークが発生することがない。
【００５１】
第２の運転領域ＩＩでは従来から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では煤及びＮＯＸが若干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域ＩＩに変わると図１３に示されるように噴射量がステップ状に低減せしめられる。
【００５２】
第２の運転領域ＩＩではスロットル弁１６は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。この運転領域ＩＩではＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなってもリーン空燃比とされる。また、第２の運転領域ＩＩでは噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
【００５３】
図１４は第１の運転領域Ｉにおける空燃比Ａ／Ｆを示している。図１４において、Ａ／Ｆ＝１５．５、Ａ／Ｆ＝１６、Ａ／Ｆ＝１７、Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々空燃比が１５．５、１６、１７、１８である時を示しており、各曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１４に示されるように第１の運転領域Ｉでは空燃比がリーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉでは要求負荷Ｌが低くなるほど空燃比Ａ／Ｆがリーンとされる。
【００５４】
即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼による発熱量が少なくなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほどＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができる。ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図１４に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。空燃比Ａ／Ｆが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り空燃比をリーンにするために本実施例では要求負荷Ｌが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。
【００５５】
なお、空燃比を図１４に示す目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴが図１５（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図１４に示す目標空燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図１５（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転数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。
【００５６】
図１６は第二燃焼、即ち従来の燃焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示している。なお、図１６においてＡ／Ｆ＝２４、Ａ／Ｆ＝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、６０を示している。空燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴが図１７（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比をこの目標空燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図１７（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌ及び機関回転数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。
【００５７】
こうして、本実施例のディーゼルエンジンでは、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機関回転数Ｎとに基づき、第一燃焼、すなわち、低温燃焼と、第二燃焼、すなわち、普通の燃焼とが切り換えられ、各燃焼において、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機関回転数Ｎとに基づき、図１５又は図１７に示すマップによってスロットル弁１６及びＥＧＲ弁の開度制御が実施される。
【００５８】
図１８は排気浄化装置を示す平面断面図である。本排気浄化装置は、マフラ１００内に構成されている。マフラ１００は、例えば、機関排気系の最下流部に位置している。マフラ１００内は、互いに長手方向に隣接する第一室１０１、第二室１０２、及び第三室１０３に区画されている。最も上流側に位置する第一室１０１には、パティキュレートフィルタ７０が、その両側にそれぞれ空間を残して配置されている。マフラ１００の外側には、マフラ１００を機関排気系に接続する切換部７１が設けられている。切換部７１は、機関排気系との接続に使用される上流側開口７１ｂと、上流側開口７１ｂに対向する下流側開口７１ｃと、上流側開口７１ｂと下流側開口７１ｃとを遮断可能な切換弁７１ａとを有している。
【００５９】
切換部７１には、さらに、図１８に示す弁体７１ａの一方の遮断位置において上流側開口７１ｂと連通する第一開口７１ｄと、下流側開口７１ｃと連通する第二開口７１ｅとが設けられている。この第一開口７１ｄは、第一接続管７２によってマフラ１００内の第一室１０１における一方の空間に連通されている。また、切換部７１の第二開口７１ｅは、第二接続管７３によってマフラ１００内の第一室１０１における他方の空間に連通されている。また、切換部７１の下流側開口７１ｃは、第三接続管７４によってマフラ１００内の第二室１０２へ連通されている。
【００６０】
マフラ１０内において、第一室１０１に第三室１０３が隣接し、第三室１０３に第二室１０２が隣接している。第二室１０２には、触媒装置７５が、その両側にそれぞれ空間を残して配置されている。第三接続管７４は、第一室１０１の一方の空間、他方の空間、及びパティキュレートフィルタ７０と、第三室１０３と、第二室１０２の他方の空間及び触媒装置７５とを貫通して、第二室１０２の一方の空間に開口している。
【００６１】
弁体７１ａの一方の遮断位置において、排気ガスは、図１８に矢印で示すように、上流側開口７１ｂから切換部７１へ流入した後に、第一開口７１ｄから第一接続管７２を介してマフラ１００の第一室１０１における一方の空間へ流入し、第一室１０１において一方の空間から他方の空間へ向けてパティキュレートフィルタ７０を通過する。その後、第一室１０１の他方の空間から第二接続管７３を介して切換部７１の第二開口７１ｅへ達し、切換部７１の下流側開口７１ｃを通り、第三接続管７４を介して、マフラ１００の第二室１０２における一方の空間へ流入する。その後、第二室１０２において一方の空間から他方の空間へ触媒装置７５を通過し、第二室１０２の他方の空間と第三室１０３とを連通する第一連通管１０４を介して第三室１０３へ流入し、第二室１０２を貫通して第三室１０３とマフラ１００外部とを連通する第二連通管１０５を介して第三室１０３から大気中へ放出される。
【００６２】
こうして、マフラ１０内において、第一室１０１は最も上流側となり、第一室１０１に隣接する第三室１０３ではなくて第二室１０２が次に上流側となり、第三室１０３は最も下流側となっている。第二室１０２の実質的な容積、すなわち、第三接続管７４、第二連通管１０５、及び触媒装置７５の担体自身（担体内の空間は含まれない）によって排除される容積を除いた容積は、第一室１０１及び第三室１０３の同様な実質的な容積に比較して小さくなっており、それにより、排気ガスは、第一室１０１から第二室１０２へ流入する際に収縮し、第二室１０２から第三室１０３へ流入する際に膨張することにより、音圧が下げられる。
【００６３】
弁体７１ａは、負圧アクチュエータ又はステップモータ等によって回動され、前述した図１８に示す一方の遮断位置だけでなく、図１９に示す他方の遮断位置とすることができる。この他方の遮断位置において、排気ガスは、図１９に矢印で示すように、上流側開口７１ｂから切換部７１へ流入した後に、第二開口７１ｅから第二接続管７３を介してマフラ１００の第一室１０１における他方の空間へ流入し、第一室１０１において他方の空間から一方の空間へ向けてパティキュレートフィルタ７０を通過する。その後、第一室１０１の一方の空間から第一接続管７２を介して切換部７１の第一開口７１ｄへ達し、切換部７１の下流側開口７１ｃを通り、第三接続管７４へ流入する。その後は、一方の遮断位置と同様に、第二室１０２において触媒装置７５を通過して第三室１０３へ流入し、大気中へ放出される。
【００６４】
こうして、本排気浄化装置において、切換部７１を有すると共にパティキュレートフィルタ７０がマフラ１００内の区画された第一室１０１内に配置されているために、弁体７１ａを遮断位置の一方から他方へ切り換えることにより、第一室１０１に配置されたパティキュレートフィルタ７０の排気上流側と排気下流側とを容易に逆転することが可能となる。いずれの遮断位置においても、排気ガスは、マフラ１００において、第一室１０１から第二室１０２を介して第三室１０３へ流入するために、音圧を良好に低減することができる。
【００６５】
また、弁体７１ａを二つの遮断位置の一方から他方へ切り換える時に、弁体７１ａは図２０に示すような中間位置となり、排気ガスは、図２０に矢印で示すように、マフラ１００の第一室１０１を通過することなく、すなわち、パティキュレートフィルタ７０を通過することなく、第二室１０２へ流入することとなる。
【００６６】
パティキュレートフィルタにおいては、排気ガスの流入を容易にするために大きな開口面積が必要とされるが、本排気浄化装置では、機関排気系において本来的に大きな断面積を有するマフラ内にパティキュレートフィルタを配置することにより、容易に車両搭載が可能となる。
【００６７】
図２１にパティキュレートフィルタ７０の構造を示す。なお、図２１において、（Ａ）はパティキュレートフィルタ７０の正面図であり、（Ｂ）は側面断面図（第三接続管７４の貫通位置とは異なる位置での側面断面図）である。これらの図に示すように、本パティキュレートフィルタ７０は、図１８に示される横幅が高さに比較して大きな長円正面形状を有し、例えば、コージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム構造をなすウォールフロー型であり、多数の軸線方向に延在する隔壁５４によって細分された多数の軸線方向空間を有している。隣接する二つの軸線方向空間において、栓５３によって、一方は排気下流側で閉鎖され、他方は排気上流側で閉鎖される。こうして、隣接する二つの軸線方向空間の一方は排気ガスの流入通路５０となり、他方は流出通路５１となり、排気ガスは、図２１（Ｂ）に矢印で示すように、必ず隔壁５４を通過する。排気ガス中のパティキュレートは、隔壁５４の細孔の大きさに比較して非常に小さいものであるが、隔壁５４の排気上流側表面及び隔壁５４内の細孔表面上に衝突して捕集される。こうして、各隔壁５４は、パティキュレートを捕集する捕集壁として機能する。本パティキュレートフィルタ７０において、捕集されたパティキュレートを酸化除去するために、隔壁５４の両側表面上、及び、好ましくは隔壁５４内の細孔表面上にもアルミナ等を使用して以下に説明する活性酸素放出剤と貴金属触媒とが担持されている。
【００６８】
活性酸素放出剤とは、活性酸素を放出することによってパティキュレートの酸化を促進するものであり、好ましくは、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ものである。
【００６９】
貴金属触媒としては、通常、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のような希土類、およ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。
【００７０】
なお、この場合、活性酸素放出剤としては、カルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒを用いることが好ましい。
【００７１】
次に、このような活性酸素放出剤を担持するパティキュレートフィルタによって、捕集されたパティキュレートがどのように酸化除去されるかについて、白金ＰｔおよびカリウムＫの場合を例にとって説明する。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パティキュレート除去作用が行われる。
【００７２】
ディーゼルエンジンでは通常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、吸気通路および燃焼室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、この空燃比はリーンとなっている。また、燃焼室内では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７０の排気上流側へ流入することになる。
【００７３】
図２２（Ａ）および（Ｂ）はパティキュレートフィルタ７０における排気ガス接触面の拡大図を模式的に表わしている。なお、図２２（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。
【００７４】
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の排ガス接触面内に接触すると、図２２（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ２がＯ２−又はＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ２−又はＯ２−と反応し、ＮＯ２となる（２ＮＯ＋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２２（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ３−の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ３を生成する。このようにして、本実施例では、排気ガスに含まれるＮＯｘをパティキュレートフィルタ７０に吸収し、大気中への放出量を大幅に減少させることができる。
【００７５】
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って活性酸素放出剤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ＳＯ２は白金Ｐｔの表面でＯ２−又はＯ２−と反応してＳＯ３となる。次いで生成されたＳＯ３の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ活性酸素放出剤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触媒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。
【００７６】
排気ガス中のパティキュレートは、図２２（Ｂ）において６２で示されるように、パティキュレートフィルタに担持された活性酸素放出剤６１の表面上に付着する。この時、パティキュレート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内の酸素がパティキュレート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がパティキュレート６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、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。
【００７７】
一方、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がパティキュレート６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、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。但し、硫酸カリウムＫ２ＳＯ４は、安定化しているために、硝酸カリウムＫＮＯ３に比べて活性酸素を放出し難い。
【００７８】
一方、パティキュレート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。従ってパティキュレート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。これら活性酸素Ｏがパティキュレート６２に接触するとパティキュレート６２は数分から数十分の短時間で輝炎を発することなく酸化せしめられる。また、パティキュレート６２を酸化する活性酸素Ｏは、活性酸素放出剤６１へＮＯ及びＳＯ２が吸収される時にも放出される。すなわち、ＮＯＸは酸素原子の結合及び分離を繰り返しつつ活性酸素放出剤６１内において硝酸イオンＮＯ３−の形で拡散するものと考えられ、この間にも活性酸素が発生する。パティキュレート６２はこの活性酸素によっても酸化せしめられる。また、このようにパティキュレートフィルタ７０上に付着したパティキュレート６２は活性酸素Ｏによって酸化せしめられるがこれらパティキュレート６２は排気ガス中の酸素によっても酸化せしめられる。
【００７９】
ところで白金Ｐｔ及び活性酸素放出剤６１はパティキュレートフィルタの温度が高くなるほど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１から放出される活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタの温度が高くなるほど増大する。また、当然のことながら、パティキュレート自身の温度が高いほど酸化除去され易くなる。従ってパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発することなくパティキュレートを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の温度が高くなるほど増大する。
【００８０】
図２３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を示しており、図２３において横軸はパティキュレートフィルタの温度ＴＦを示している。なお、図２３は単位時間を１秒とした場合の、すなわち、１秒当たりの酸化除去可能微粒子量Ｇを示しているがこの単位時間としては、１分、１０分等任意の時間を採用することができる。例えば、単位時間として１０分を用いた場合には単位時間当たりの酸化除去可能微粒子量Ｇは１０分間当たりの酸化除去可能微粒子量Ｇを表すことになり、この場合でもパティキュレートフィルタ７０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Ｇは図２３に示されるようにパティキュレートフィルタ７０の温度が高くなるほど増大する。
【００８１】
さて、単位時間当りに燃焼室から排出されるパティキュレート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量Ｇよりも少ないとき、例えば、１秒当たりの排出微粒子量Ｍが１秒当たりの酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少ないとき、或いは１０分当たりの排出微粒子量Ｍが１０分当たりの酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少ないとき、即ち図２３の領域Ｉでは燃焼室から排出された全てのパティキュレートがパティキュレートフィルタ７０上において輝炎を発することなく順次短時間のうちに酸化除去せしめられる。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２３の領域ＩＩでは全てのパティキュレートを順次酸化するには活性酸素量が不足している。図２４（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合におけるパティキュレートの酸化の様子を示している。
【００８２】
即ち、全てのパティキュレートを酸化するには活性酸素量が不足している場合には図２４（Ａ）に示すようにパティキュレート６２が活性酸素放出剤６１上に付着するとパティキュレート６２の一部のみが酸化され、十分に酸化されなかったパティキュレート部分がパティキュレートフィルタの排気上流側面上に残留する。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パティキュレート部分が排気上流面上に残留し、その結果図２４（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフィルタの排気上流面が残留パティキュレート部分６３によって覆われるようになる。
【００８３】
このような残留パティキュレート部分６３は、次第に酸化され難いカーボン質に変質し、また、排気上流面が残留パティキュレート部分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。それにより、時間を掛ければ徐々に残留パティキュレート部分６３を酸化させることができるが、図２４（Ｃ）に示されるように残留パティキュレート部分６３の上に別のパティキュレート６４が次から次へと堆積する。即ち、パティキュレートが積層状に堆積すると、これらパティキュレートは、白金Ｐｔや活性酸素放出剤から距離を隔てているために、例え酸化され易いパティキュレートであっても活性酸素によって酸化されることはない。従ってこのパティキュレート６４上に更に別のパティキュレート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上にはパティキュレートが積層状に堆積してしまう。
【００８４】
このように図２３の領域Ｉではパティキュレートは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短時間のうちに酸化せしめられ、図２３の領域ＩＩではパティキュレートがパティキュレートフィルタ上に積層状に堆積する。従って、排出微粒子量Ｍと酸化除去可能微粒子量Ｇとの関係を領域Ｉにすれば、パティキュレートフィルタ上へのパティキュレートの堆積を防止することができる。その結果、パティキュレートフィルタ７０における排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化することなくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くして機関の出力低下を最小限に維持することができる。しかしながら、これが常に実現されるとは限らず、何もしなければパティキュレートフィルタにはパティキュレートが堆積することがある。
【００８５】
本実施例では、設定時間又は設定走行距離毎に切換部７１の弁体７１ａを現在の遮断位置から他方の遮断位置へ回動させ、パティキュレートフィルタ７０の排気上流側と排気下流側とを逆転させるようになっている。
【００８６】
図２５は、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。前述したように、排気ガスが主に衝突する隔壁５４の排気上流側表面及び細孔内の排気ガス流対向面は、一方の捕集面としてパティキュレートを衝突捕集し、活性酸素放出剤により放出された活性酸素によって捕集パティキュレートを酸化除去するが、設定時間又は設定走行距離を走行する間には、図２３の領域ＩＩでの運転が実施されることもあり、図２５（Ａ）は格子で示すように、酸化除去が不十分となってパティキュレートが残留することがある。この程度のパティキュレートの堆積に伴うパティキュレートフィルタの排気抵抗は車両走行に悪影響を与えるほどではないが、さらにパティキュレートが堆積すれば、機関出力の大幅な低下等の問題を発生する。しかしながら、この時点でパティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とが逆転されれば、隔壁５４の一方の捕集面に残留するパティキュレート上には、さらにパティキュレートが堆積することはなく、一方の捕集面から放出される活性酸素によって残留パティキュレートは徐々に酸化除去される。また、隔壁の細孔内に残留するパティキュレートは、逆方向の排気ガス流によって、図２５（Ｂ）に示すように、容易に破壊されて細分化され、下流側へ移動する。
【００８７】
それにより、細分化された多くのパティキュレートは、隔壁の細孔内に分散し、すなわち、パティキュレートは流動することにより、隔壁の細孔内表面に担持させた活性酸素放出剤と直接的に接触して酸化除去される機会が多くなる。こうして、隔壁の細孔内にも活性酸素放出剤を担持させることで、残留パティキュレートを格段に酸化除去させ易くなる。さらに、この酸化除去に加えて、排気ガスの逆流によって上流側となった隔壁５４の他方の捕集面、すなわち、現在において排気ガスが主に衝突する隔壁５４の排気上流側表面及び細孔内の排気ガス流対向面（一方の捕集面とは反対側の関係となる）では、排気ガス中の新たなパティキュレートが付着して活性酸素放出剤から放出された活性酸素によって酸化除去される。これらの酸化除去の際に活性酸素放出剤から放出された活性酸素の一部は、排気ガスと共に下流側へ移動し、排気ガスの逆流によっても依然として残留するパティキュレートを酸化除去する。
【００８８】
すなわち、隔壁における一方の捕集面の残留パティキュレートには、この捕集面から放出される活性酸素だけでなく、排気ガスの逆流によって隔壁の他方の捕集面でのパティキュレートの酸化除去に使用された残りの活性酸素が排気ガスによって到来する。それにより、弁体の切り換え時点において、隔壁の一方の捕集面にある程度パティキュレートが積層状に堆積していたとしても、排気ガスを逆流させれば、残留パティキュレート上に堆積するパティキュレートへも活性酸素が到来することに加えて、さらにパティキュレートが堆積することはないために、堆積パティキュレートは徐々に酸化除去され、次回の逆流までに、ある程度の時間があれば、この間で十分に酸化除去可能である。
【００８９】
こうして、パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転させることにより、パティキュレートフィルタ捕集壁の第一捕集面と第二捕集面とが交互に使用され、常に単一の捕集面でパティキュレートを捕集する場合に比較して各捕集面でのパティキュレート捕集量を低減することができ、パティキュレートの酸化除去に有利となり、パティキュレートをパティキュレートフィルタに堆積し難くさせることができる。パティキュレートフィルタへ比較的多量のパティキュレートが堆積すると、何らかの要因によって堆積パティキュレートの温度が約６００℃に昇温された時に、堆積パティキュレートが一度に燃焼して多量の燃焼熱を発生させ、パティキュレートフィルタが溶損することがあるために、本実施例のように、パティキュレートをパティキュレートフィルタへ堆積させ難くすることは重要である。
【００９０】
弁体の切り換えは、設定時間又は設定走行距離毎のように定期的に実施しなくても不定期に実施するようにしても良い。また、機関減速時毎に弁体を切り換えるようにしても良い。機関減速時の判断には、運転者が車両の減速を意図する動作、例えば、アクセルペダルの開放、ブレーキペダルの踏み込み、及びフューエルカット等のいずれかを検出することが利用可能である。
【００９１】
また、パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量が設定量となった時に弁体を切り換えるようにしても良い。パティキュレート堆積量の推定には、例えば、パティキュレート堆積量の増加に伴って増大するパティキュレートフィルタ７０の直上流側と直下流側との間の差圧を利用することができ、また、パティキュレート堆積量の増加に伴って低下するパティキュレートフィルタ所定隔壁上の電気抵抗値を利用しても良く、また、パティキュレート堆積量の増加に伴って低下するパティキュレートフィルタ所定隔壁上の光の透過率又は反射率を利用しても良い。また、図２３のグラフに基づき、現在の機関運転状態から推定される排出微粒子量Ｍが現在の機関運転状態から推定されるパティキュレートフィルタの温度を考慮した酸化除去可能微粒子量Ｇを上回る時の差（Ｍ−Ｇ）をパティキュレート堆積量として積算するようにしても良い。
【００９２】
また、排気ガスの空燃比をリッチにすると、すなわち、排気ガス中の酸素濃度を低下させると、活性酸素放出剤６１から外部に活性酸素Ｏが一気に放出される。この一気に放出された活性酸素Ｏによって、堆積パティキュレートは酸化され易いものとなって容易に酸化除去される。一方、空燃比がリーンに維持されていると白金Ｐｔの表面が酸素で覆われ、いわゆる白金Ｐｔの酸素被毒が生じる。このような酸素被毒が生じるとＮＯＸに対する酸化作用が低下するためにＮＯＸの吸収効率が低下し、斯くして活性酸素放出剤６１からの活性酸素放出量が低下する。しかしながら空燃比がリッチにされると白金Ｐｔ表面上の酸素が消費されるために酸素被毒が解消され、従って空燃比が再びリッチからリーンに切り換えられるとＮＯＸに対する酸化作用が強まるためにＮＯＸの吸収効率が高くなり、斯くして活性酸素放出剤６１からの活性酸素放出量が増大する。従って、空燃比がリーンに維持されている時に空燃比を時折リーンからリッチに一時的に切り換えるとその都度白金Ｐｔの酸素被毒が解消されるために空燃比がリーンである時の活性酸素放出量が増大し、斯くしてパティキュレートフィルタ７０上におけるパティキュレートの酸化作用を促進することができる。さらに、この酸素被毒の解消は、言わば、還元物質の燃焼であるために、発熱を伴ってパティキュレートフィルタを昇温させる。それにより、パティキュレートフィルタにおける酸化除去可能微粒子量が向上し、さらに、残留及び堆積パティキュレートの酸化除去が容易となる。弁体７１ａによってパティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを切り換えた直後に排気ガスの空燃比をリッチにすれば、パティキュレートが残留していないパティキュレートフィルタ隔壁における他方の捕集面では、一方の捕集面に比較して活性酸素を放出し易いために、さらに多量に放出される活性酸素によって、一方の捕集面の残留パティキュレートをさらに確実に酸化除去することができる。もちろん、弁体７１ａの切り換えとは無関係に時折排気ガスの空燃比をリッチにしても良く、それにより、パティキュレートフィルタへパティキュレートが残留及び堆積し難くなる。
【００９３】
排気ガスの空燃比をリッチにする方法としては、例えば、前述の低温燃焼を実施すれば良い。また、単に燃焼空燃比をリッチにしても良い。また、圧縮行程での通常の主燃料噴射に加えて、機関燃料噴射弁によって排気行程又は膨張行程において気筒内に燃料を噴射（ポスト噴射）しても良く、又は、吸気行程において気筒内に燃料を噴射（ビゴム噴射）しても良い。もちろん、ポスト噴射又はビゴム噴射は、主燃料噴射との間に必ずしもインターバルを設ける必要はない。また、機関排気系に燃料を供給することも可能である。
【００９４】
ところで、本実施例のパティキュレートフィルタでは、前述したように排気ガス中のＮＯＸを良好に吸収するが、パティキュレートフィルタの構造は、前述したように、捕集壁の細孔を排気ガスが通過するウォールフロー型であり、触媒を担持する隔壁に沿って排気ガスが流れる一般的な触媒装置との比較において、同じ大きさで同量の排気ガスを通過させるためには、捕集壁間の寸法を隔壁間の寸法に比較して大きくしなければならない。それにより、パティキュレートフィルタにおいて排気ガスが捕集壁表面に担持された活性酸素放出剤と接触する機会は、モノリス型の触媒装置において触媒と接触する機会より少ない。また、排気ガスは、捕集壁の細孔を通過する際には、この細孔内に担持された活性酸素放出剤に接触するが、主には、捕集壁の表面に担持された活性酸素放出剤にしか接触しない。しかしながら、多数の細孔によって捕集壁表面の触媒担持面積はそれほど大きくない。こうして、ＮＯＸを吸収する活性酸素放出剤をパティキュレートフィルタに担持させても、排気ガス中のＮＯＸを十分に浄化することはできない。
【００９５】
本実施例では、マフラ１００の第一室１０１内に配置されたパティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側との逆転に係わらずに常にパティキュレートフィルタの下流側となる位置、すなわち、マフラ１００の第二室１０２内に触媒装置７５を配置している。この触媒装置７５は、パティキュレートフィルタ７０と共にマフラ１００内に配置されているために、パティキュレートフィルタ７０での活性酸素によるパティキュレートの酸化除去及び貴金属触媒での還元物質の燃焼によってパティキュレートフィルタが昇温する際にマフラ１００全体が昇温される。それにより、触媒装置をマフラの下流側に配置する場合に比較して、本触媒装置７５はマフラ１００からの受熱によって高温度に維持される機会が増大する。こうして、触媒装置７５に担持させた触媒は活性化している機会が多い。
【００９６】
それにより、本触媒装置７５に、前述した貴金属触媒及び活性酸素放出剤として使用可能な物質をＮＯＸ吸蔵還元触媒として担持することにより、パティキュレートフィルタにおいて吸収されなかったＮＯＸを良好に吸収して大気中への放出量を十分に低減することが可能となる。もちろん、触媒装置７３に担持するＮＯＸ触媒は、ＮＯＸ吸蔵還元触媒に限定されることなく、例えば、ＮＯＸ選択還元触媒のような他の種類のＮＯＸを浄化する触媒としても良い。
【００９７】
また、前述したように、パティキュレートフィルタへ還元物質を含むリッチ排気ガスを流入させる際に、又は、低温燃焼を実施してＨＣ及びＣＯを比較的多く含む排気ガスがパティキュレートフィルタへ流入する際に、還元物質の全てがパティキュレートフィルタの貴金属触媒で酸化されるか又は活性酸素放出剤から放出されたＮＯＸを還元するのに使用されるとは限らず、パティキュレートフィルタを通過する還元物質を浄化する必要がある。触媒装置７５にＮＯＸ吸蔵還元触媒が担持されていれば、その貴金属触媒及び放出されるＮＯＸの還元浄化によってパティキュレートフィルタを通過する還元物質の浄化が可能となるが、触媒装置７５として、少なくとも貴金属触媒のような酸化触媒を担持していれば、パティキュレートフィルタを通過する還元物質の浄化が可能である。
【００９８】
前述したように、弁体７１ａを切り換える際には、弁体７１ａは図２０に示すような中間位置となり、排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスすることとなる。この時においても、排気ガスは触媒装置７５を通過するために、排気ガス中の有害物質を触媒装置７５によって良好に浄化することができる。しかしながら、排気ガス中のパティキュレートは触媒装置７５によっては浄化することができないために、弁体７１ａの切り換えは、フューエルカットにより排気ガス中にパティキュレートが含まれない機関減速時に実施することが好ましい。
【００９９】
また、フューエルカット時は排気ガス温度が低く、パティキュレートフィルタを温度低下させることがあるために、パティキュレートフィルタの酸化除去可能微粒子量を高く維持するためには、機関減速時には弁体７１ａを積極的に中間位置として排気ガスがパティキュレートフィルタをバイパスするようにすることが好ましい。
【０１００】
図２６は、前述した排気浄化装置の変形例を示す断面平面図である。本排気浄化装置と前述した排気浄化装置とにおいて、同一要素は同じ参照番号によって示されている。二つの排気浄化装置の違いを以下に説明する。本排気浄化装置では、マフラ１００の第一室１０１における他方の空間と切換部７１の第二開口７１ｅとを接続する第二接続管７３’が、第一室１０１における一方の空間とパティキュレートフィルタ７０とを貫通している。それにより、第二接続管がマフラ１００の横側に出っ張ることがなく、本排気浄化装置としてのマフラの車両搭載性を改善することができる。
【０１０１】
前述した排気浄化装置は、パティキュレートフィルタ７０及び触媒装置７５を拡張型マフラに配置するようにした。しかしながら、これは本発明を限定するものではなく、他の方式、例えば、干渉型、共鳴型、又は吸音型等のマフラにおける上流側にパティキュレートフィルタを、下流側に触媒装置を配置すれば、触媒装置を良好に昇温させて触媒が活性化している機会を増大させることができ、マフラを通過して大気中へ放出される有害物質を良好に低減することができる。
【０１０２】
パティキュレートフィルタ７０をマフラの一つの隔室（第一室）内に配置することにより、前述したように、切換部７１との組み合わせによってパティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転が容易となるが、もちろん、この逆転機構が設けられていない場合には、パティキュレートフィルタと触媒装置とを別の隔室へ配置する必要はなく、同じ隔室内に隣接配置することも可能である。この場合には、マフラ内が複数の隔室に区画されている必要もない。
【０１０３】
ところで、排気ガス中のカルシウム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、酸化除去され難く、パティキュレートフィルタ上にアッシュとして残留することとなる。従って、硫酸カルシウムの残留によるパティキュレートフィルタの目詰まりを防止するためには、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を用いることが好ましく、それにより、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の隔壁を通過する。従ってパティキュレートフィルタがアッシュによって目詰まりすることがなくなる。こうして、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。
【０１０４】
また、活性酸素放出剤としてパティキュレートフィルタに白金Ｐｔのような貴金属のみを担持させても、白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ２又はＳＯ３から活性酸素を放出させることができる。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２３に示す実線に比べて若干右側に移動する。また、活性酸素放出剤としてセリアを用いることも可能である。セリアは、排気ガス中の酸素濃度が高いと酸素を吸収し（Ｃｅ２Ｏ３→２ＣｅＯ２）、排気ガス中の酸素濃度が低下すると活性酸素を放出する（２ＣｅＯ２→Ｃｅ２Ｏ３）ものであるために、パティキュレートの酸化除去のために、排気ガス中の空燃比を定期的又は不定期にリッチにする必要がある。セリアに代えて、鉄又は錫を使用しても良い。
【０１０５】
また、活性酸素放出剤として排気ガス中のＮＯｘ浄化に使用されるＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いることも可能である。この場合においては、ＮＯｘ又はＳＯｘを放出させるために排気ガスの空燃比を少なくとも一時的にリッチにする必要がある。
【０１０６】
本実施例において、パティキュレートフィルタ自身が活性酸素放出剤を担持して、この活性酸素放出剤が放出する活性酸素によりパティキュレートが酸化除去されるものとしたが、これは、本発明を限定するものではない。例えば、活性酸素及び活性酸素と同等に機能する二酸化窒素等のパティキュレート酸化成分は、パティキュレートフィルタ又はそれに担持させた物質から放出されても、外部からパティキュレートフィルタへ流入するようにしても良い。パティキュレート酸化成分が外部から流入する場合においても、パティキュレートを捕集するために、捕集壁の第一捕集面と第二捕集面とを交互に使用することはパティキュレートの堆積防止に有効である。すなわち、排気下流側となった一方の捕集面では、新たにパティキュレートが堆積することはなく、この堆積パティキュレートを、他方の捕集面から流入するパティキュレート酸化成分によって徐々にでも酸化除去して、堆積パティキュレートをある程度の時間で十分に酸化除去することが可能である。この間において、他方の捕集面では、パティキュレートの捕集と共にパティキュレート酸化成分による酸化が行われるために、前述同様な効果がもたらされる。
【０１０７】
本実施例のディーゼルエンジンは、低温燃焼と通常燃焼とを切り換えて実施するものとしたが、これは本発明を限定するものではなく、もちろん、通常燃焼のみを実施するディーゼルエンジン、又はパティキュレートを排出するガソリンエンジンにも本発明は適用可能である。
【０１０８】
【発明の効果】
このように、本発明による内燃機関の排気浄化装置によれば、機関排気系に位置するマフラと、マフラ内に配置されて、排気ガス中のパティキュレートを捕集し、捕集したパティキュレートが酸化させられるパティキュレートフィルタと、マフラ内に配置されて、パティキュレートフィルタの下流側に位置する触媒装置、とを具備している。それにより、比較的大きな断面積が必要なパティキュレートフィルタは、機関排気系において比較的大きな断面積を有するマフラ内に配置され、車両搭載性の問題が発生することはない。また、マフラ内においてパティキュレートフィルタの下流側には触媒装置が配置されており、この触媒装置では、比較的高温度に維持されるマフラからの受熱によって担持された触媒の活性化の機会が多く、パティキュレートフィルタが配置されたマフラからパティキュレート以外の有害物質が排出される以前に、この有害物質を良好に浄化し、大気中への放出を防止することができる。
【０１０９】
また、マフラ内は少なくとも第一室と第二室とに区画され、第二室より上流側に位置する第一室内にはパティキュレートフィルタが配置され、第二室には触媒装置が配置され、第一室におけるパティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段を具備し、パティキュレートフィルタはパティキュレートを捕集するための捕集壁を有し、捕集壁は第一捕集面と第二捕集面とを有し、逆転手段によってパティキュレートフィルタの排気下流側と排気上流側とが逆転されることによりパティキュレートを捕集するために捕集壁の第一捕集面と第二捕集面とが交互に使用されるようになっているために、パティキュレートフィルタへパティキュレートが堆積し難くすることができる。すなわち、運転状態によっては、パティキュレートの酸化が不十分となってパティキュレートフィルタ捕集壁の第一捕集面にはある程度のパティキュレートが残留することがあるが、逆転手段によるパティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側との逆転によって、捕集壁の第一捕集面には新たにパティキュレートが堆積することはなく、堆積パティキュレートを徐々に酸化除去可能である。同時に、捕集壁の第二捕集面によってパティキュレートの捕集及び酸化が開始される。こうして、パティキュレートの捕集に第一捕集面と第二捕集面とが交互に使用されると、常に単一の捕集面でパティキュレートを捕集する場合に比較して、各捕集面でのパティキュレート捕集量を低減することができ、パティキュレートの酸化除去に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排気浄化装置を備えるディーゼルエンジンの概略縦断面図である。
【図２】図１の燃焼室の拡大縦断面図である。
【図３】図１のシリンダヘッドの底面図である。
【図４】燃焼室の側面断面図である。
【図５】吸排気弁のリフトと燃料噴射を示す図である。
【図６】スモークおよびＮＯｘの発生量等を示す図である。
【図７】燃焼圧を示す図である。
【図８】燃料分子を示す図である。
【図９】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図である。
【図１０】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図である。
【図１１】第１の運転領域Ｉおよび第２の運転領域ＩＩを示す図である。
【図１２】空燃比センサの出力を示す図である。
【図１３】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１４】第１の運転領域Ｉにおける空燃比を示す図である。
【図１５】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図である。
【図１６】第二燃焼における空燃比を示す図である。
【図１７】スロットル弁等の目標開度を示す図である。
【図１８】排気浄化装置を示す断面平面図である。
【図１９】図１８とは異なる弁体の遮断位置を示す排気浄化装置の平面図である。
【図２０】弁体の中間位置を示す排気浄化装置の平面図である。
【図２１】パティキュレートフィルタの構造を示す図である。
【図２２】パティキュレートの酸化作用を説明するための図である。
【図２３】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２４】パティキュレートの堆積作用を説明するための図である。
【図２５】パティキュレートフィルタの隔壁の拡大断面図である。
【図２６】図１８の排気浄化装置の変形例を示す断面平面図である。
【符号の説明】
６…燃料噴射弁
１６…スロットル弁
７０…パティキュレートフィルタ
７１…切換部
７１ａ…弁体
７５…触媒装置
１００…マフラ
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0003607987.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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