(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了後において機関定常運転時に堆積微粒子の連続的酸化除去領域が機関の運転領域のうちの限定された一部の運転領域に形成され、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリとを具備し、機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了後において機関の出力トルクが上記限定された一部の運転領域の出力トルクよりも低いときには機関の出力トルクが上記限定された一部の運転領域の出力トルクになるように機関の出力トルクを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクの増大分を電動装置による発電作用のために消費するようにした排気ガス浄化装置。
【請求項２】
機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了前には機関の出力トルクを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクの増大分を電動装置による発電作用のために消費する請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了後において機関定常運転時に堆積微粒子の連続酸化除去領域が機関の運転領域のうちの限定された一部の運転領域に形成され、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリとを具備し、機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了後において機関の出力トルクが上記限定された一部の運転領域の出力トルクよりも高いときには機関の出力トルクが上記限定された一部の運転領域の出力トルクになるように機関の出力トルクを要求トルクに対して減少させると共に出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充するようにした排気ガス浄化装置。
【請求項４】
機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリと、パティキュレートフィルタの温度および機関からの排出微粒子量に基づいてパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子量を算出する算出手段とを具備し、該算出手段により算出された堆積微粒子量が予め定められた許容量を越えたときにパティキュレートフィルタの温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低いときにはパティキュレートフィルタの温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度になるように機関の出力トルクを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクの増大分を電動装置による発電作用のために消費するようにした排気ガス浄化装置。
【請求項５】
機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリと、パティキュレートフィルタの温度および機関からの排出微粒子量に基づいてパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子量を算出する算出手段とを具備し、該算出手段により算出された堆積微粒子量が予め定められた許容量を越えたときに排出微粒子量が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる排出微粒子量よりも多いときには排出微粒子量が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる量になるように機関の出力トルクを要求トルクに対して減少させると共に出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充するようにした排気ガス浄化装置。
【請求項６】
機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、該内燃機関が燃焼室内の不活性ガス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、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと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からなり、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリと、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い第１の燃焼と、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ない第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段とを具備し、パティキュレートフィルタの温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低いときにバッテリの充電量を表す充電量代表値が設定代表値よりも低いときには第２の燃焼のもとで機関の出力トルクを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクの増大分を電動装置による発電作用のために消費するようにした排気ガス浄化装置。
【請求項７】
充電量代表値が設定代表値を越えているときには第２の燃焼から第１の燃焼に切換えると共に出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充するようにした請求項６に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、該内燃機関が燃焼室内の不活性ガス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、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと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からなり、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリと、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い第１の燃焼と、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ない第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段とを具備し、排出微粒子量が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる量よりも多いときには第２の燃焼のもとで機関の出力トルクを要求トルクに対して減少させると共に出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充し、パティキュレートフィルタの温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低下したときには第２の燃焼から第１の燃焼に切換えると共に車両に対し要求トルクが付与されるように機関の出力トルクと要求トルクとのトルク差を電動装置によって調整するようにした排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の駆動力を内燃機関の出力トルクと電動機の出力トルクとで分担するようにした、いわゆるハイブリッド式動力発生装置を備えた車両において、機関始動時に機関排気通路内に配置された触媒を急速に暖機するために車両の駆動力として電動機を最大限に使用し、このとき車両の走行とは独立して内燃機関を運転すると共に触媒を暖機すべく空燃比を理論空燃比にしかつ点火時期を大巾に遅らせるようにした車両が公知である（87. The Cleanest Carへの挑戦、その２テールパイプエミッションの低減、自動車技術会学術講演会前刷集No. 19-00, No. 20005/88 参照）。
【０００３】
この車両で用いられている内燃機関はガソリンエンジンであり、従って排気ガス温が高いために触媒は一旦暖機されるとその後機関運転中は暖機された状態に維持される。従ってこの車両では機関始動時にのみ触媒を暖機するための特別の運転制御を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで現在、本発明者等は機関排気通路内に配置したパティキュレートフィルタ上において機関から排出された微粒子を連続的に酸化除去するようにした排気ガス浄化装置の開発を進めている。ところがこの排気ガス浄化装置ではパティキュレートフィルタの暖機が完了した後であっても機関運転領域のうちの限られた一部の運転領域のみでしか微粒子の連続的な酸化除去作用が行われないことが判明したのである。
【０００５】
従って、この排気ガス浄化装置ではパティキュレートフィルタの暖機が完了した後であっても微粒子を連続的に酸化除去せしめるためには微粒子の酸化除去作用を連続して生じさせるための特別の運転制御を行うことが必要となる。
【０００６】
本発明は、パティキュレートフィルタの暖機が完了した後に一部の機関運転領域のみでしか微粒子の連続的な酸化除去作用が行われない場合であっても微粒子の酸化除去作用をできる限り連続して生じさせるようにした排気ガス浄化装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
従って１番目の発明では、機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了後において機関定常運転時に堆積微粒子の連続的酸化除去領域が機関の運転領域のうちの限定された一部の運転領域に形成され、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリとを具備し、機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了後において機関の出力トルクが限定された一部の運転領域の出力トルクよりも低いときには機関の出力トルクが限定された一部の運転領域の出力トルクになるように機関の出力トルクを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクの増大分を電動装置による発電作用のために消費するようにしている。
【００１１】
２番目の発明では１番目の発明において、機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了前には機関の出力トルクを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクの増大分を電動装置による発電作用のために消費するようにしている。
【００１２】
３番目の発明では、機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了後において機関定常運転時に堆積微粒子の連続的酸化除去領域が機関の運転領域のうちの限定された一部の運転領域に形成され、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリとを具備し、機関始動時におけるパティキュレートフィルタの暖機完了後において機関の出力トルクが限定された一部の運転領域の出力トルクよりも高いときには機関の出力トルクが限定された一部の運転領域の出力トルクになるように機関の出力トルクを要求トルクに対して減少すると共に出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充するようにしている。
【００１３】
４番目の発明では、機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリと、パティキュレートフィルタの温度および機関からの排出微粒子量に基づいてパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子量を算出する算出手段とを具備し、算出手段により算出された堆積微粒子量が予め定められた許容量を越えたときにパティキュレートフィルタの温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低いときにはパティキュレートフィルタの温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度になるように機関の出力トルクを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクの増大分を電動装置による発電作用のために消費するようにしている。
【００１６】
５番目の発明では、機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリと、パティキュレートフィルタの温度および機関からの排出微粒子量に基づいてパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子量を算出する算出手段とを具備し、算出手段により算出された堆積微粒子量が予め定められた許容量を越えたときに排出微粒子量が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる排出微粒子量よりも多いときには排出微粒子量が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる量になるように機関の出力トルクを要求トルクに対して減少させると共に出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充するようにしている。
【００２１】
６番目の発明では、機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、内燃機関が燃焼室内の不活性ガス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、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと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からなり、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリと、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い第１の燃焼と、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ない第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段とを具備し、パティキュレートフィルタの温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低いときにバッテリの充電量を表す充電量代表値が設定代表値よりも低いときには第２の燃焼のもとで機関の出力トルクを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクの増大分を電動装置による発電作用のために消費するようにしている。
【００２２】
７番目の発明では６番目の発明において、充電量代表値が設定代表値を越えているときには第２の燃焼から第１の燃焼に切換えると共に出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充するようにしている。
【００２３】
８番目の発明では、機関排気通路内に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配置し、リーン空燃比のもとで継続的に燃焼が行われている際にパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を輝炎の発生を伴なうことなく連続的に酸化除去可能であり、堆積微粒子の連続的酸化除去領域がパティキュレートフィルタの温度および機関から排出される排出微粒子量によって定まる内燃機関において、内燃機関が燃焼室内の不活性ガス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、燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと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からなり、機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置と、電動装置に車両駆動用電力を供給しかつ電動装置による発電電力により充電されるバッテリと、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い第１の燃焼と、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ない第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段とを具備し、排出微粒子量が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる量よりも多いときには第２の燃焼のもとで機関の出力トルクを要求トルクに対して減少させると共に出力トルクの減少分を電動装置による車両駆動力により補充し、パティキュレートフィルタの温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低下したときには第２の燃焼から第１の燃焼に切換えると共に車両に対し要求トルクが付与されるように機関の出力トルクと要求トルクとのトルク差を電動装置によって調整するようにしている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明を筒内噴射式圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示しているが本発明は筒内噴射式火花点火ガソリン機関にも適用することができる。
【００２６】
図１および図２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およびインタークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６ａの出口部に連結される。コンプレッサ１６ａの入口部は吸気ダクト１７およびエアフローメータ１８を介してエアクリーナ１９に連結され、吸気ダクト１７内にはステップモータ２０により駆動されるスロットル弁２１が配置される。
【００２７】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド２２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン１６ｂの入口部に連結され、排気タービン１６ｂの出口部は排気管２３を介してパティキュレートフィルタ２４を内臓したケーシング２５に連結される。ケーシング２５下流の排気管２６とスロットル弁２１下流の吸気ダクト１７とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２７を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２７内にはステップモータ２８により駆動されるＥＧＲ制御弁２９が配置される。また、ＥＧＲ通路２７内にはＥＧＲ通路２７内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３０が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水がＥＧＲクーラ３０内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００２８】
一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３１を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３２に連結される。このコモンレール３２内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３３から燃料が供給され、コモンレール３２内に供給された燃料は各燃料供給管３１を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３２にはコモンレール３２内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３４が取付けられ、燃料圧センサ３４の出力信号に基づいてコモンレール３２内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ３３の吐出量が制御される。
【００２９】
一方、図１に示される実施例では機関の出力軸に変速機３５が連結され、変速機３５の出力軸３６に電気モータ３７が連結される。この場合、変速機３５としては、トルクコンバータを具えた通常の有段自動変速機、手動変速機、或いはクラッチを具えた手動変速機におけるクラッチ操作および変速操作を自動的に行うようにした形式の有段自動変速機等を用いることができる。
【００３０】
また、変速機３５の出力軸３６に連結された電気モータ３７は機関による車両駆動力とは別個に車両駆動力を発生可能でかつ機関により発電可能な電動装置を構成している。図１に示される実施例ではこの電気モータ３７は変速機３５の出力軸３６上に取付けられかつ外周面に複数個の永久磁石を取付けたロータ３８と、回転磁界を形成する励磁コイルを巻設したステータ３９とを具備した交流同期電動機からなる。ステータ３９の励磁コイルはモータ駆動制御回路４０に接続され、このモータ駆動制御回路４０は直流高電圧を発生するバッテリ４１に接続される。
【００３１】
電子制御ユニット５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５および出力ポート５６を具備する。エアフローメータ１８および燃料圧センサ３４の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。パティキュレートフィルタ２４を内臓したケーシング２５にはパティキュレートフィルタ２４の温度を検出するための温度センサ４３が取付けられ、この温度センサ４３の出力信号は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。なお、このような温度センサ４３を設けることなく、機関の運転状態とパティキュレートフィルタ２４の温度との関係を示すモデルを用いてパティキュレートフィルタ２４の温度を推定することもできる。また、入力ポート５５には変速機３５の変速段、および出力軸３６の回転数等を表わす種々の信号が入力される。
【００３２】
一方、アクセルペダル４４にはアクセルペダル４４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４５が接続され、負荷センサ４５の出力電圧は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。更に入力ポート５５にはクランクシャフトが例えば１０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４６が接続される。一方、パティキュレートフィルタ２４を内臓したケーシング２５の入口部には排気ガス中に炭化水素、例えば燃料を供給するための炭化水素供給弁４２が配置され、出力ポート５６は対応する駆動回路５８を介して燃料噴射弁６、ステップモータ２０、ＥＧＲ制御弁２８、燃料ポンプ３３、変速機３５、モータ駆動制御回路４０および炭化水素供給弁４２に接続される。
【００３３】
電気モータ３７のステータ３９の励磁コイルへの電力の供給は通常停止せしめられており、このときロータ３８は変速機３７の出力軸３６と共に回転している。一方、電気モータ３７を駆動せしめるときにはバッテリ４１の直流高電圧がモータ駆動制御回路４０において周波数がｆｍで電流値がＩｍの三相交流に変換され、この三相交流がステータ３９の励磁コイルに供給される。この周波数ｆｍは励磁コイルにより発生する回転磁界をロータ３８の回転に同期して回転させるのに必要な周波数であり、この周波数ｆｍは出力軸３６の回転数に基づいてＣＰＵ５４で算出される。モータ駆動制御回路４０ではこの周波数ｆｍが三相交流の周波数とされる。
【００３４】
一方、電気モータ３７の出力トルクは三相交流の電流値Ｉｍにほぼ比例する。この電流値Ｉｍは電気モータ３７の要求出力トルクに基づきＣＰＵ５４において算出され、モータ駆動制御回路４０ではこの電流値Ｉｍが三相交流の電流値とされる。
【００３５】
また、外力により電気モータ３７を駆動する状態にすると電気モータ３７は発電機として作動し、このとき発生した電力がバッテリ４１に回生される。外力により電気モータ３７を駆動すべきか否かはＣＰＵ５４において判断され、外力により電気モータ３７を駆動すべきであると判別されたときにはモータ制御回路４０により電気モータ３７に発生した電力がバッテリ４１に回生されるように制御される。
【００３６】
図３に圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す。この実施例では機関の出力軸４７に電気モータ３７が連結され、電気モータ３７の出力軸に変速機３５が連結される。この実施例では電気モータ３７のロータ３８は機関の出力軸４７上に取付けられており、従ってロータ３８は常時機関の出力軸４７と共に回転する。また、この実施例においても変速機３５としては、トルクコンバータを具えた通常の有段自動変速機、手動変速機、或いはクラッチを具えた手動変速機におけるクラッチ操作および変速操作を自動的に行うようにした形式の有段自動変速機等を用いることができる。
【００３７】
次に図１および図３においてケーシング２５内に収容されているパティキュレートフィルタ２４の構造について図４を参照しつつ説明する。なお、図４において（Ａ）はパティキュレートフィルタ２４の正面図を示しており、（Ｂ）はパティキュレートフィルタ２４の側面断面図を示している。図４（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフィルタ２４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６０，６１を具備する。これら排気流通路は下流端が栓６２により閉塞された排気ガス流入通路６０と、上流端が栓６３により閉塞された排気ガス流出通路６１とにより構成される。なお、図４（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓６３を示している。従って排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は薄肉の隔壁６４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６０および排気ガス流出通路６１は各排気ガス流入通路６０が４つの排気ガス流出通路６１によって包囲され、各排気ガス流出通路６１が４つの排気ガス流入通路６０によって包囲されるように配置される。
【００３８】
パティキュレートフィルタ２４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６０内に流入した排気ガスは図４（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁６４内を通って隣接する排気ガス流出通路６１内に流出する。なお、本発明による実施例では各排気ガス流入通路６０および各排気ガス流出通路６１の周壁面、即ち各隔壁６４の両側表面上および隔壁６４内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に白金Ｐｔ等の貴金属触媒が担持されている。
【００３９】
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２４の排気ガス流入通路６０内を流れているときに、或いは排気ガス流入通路６０から排気ガス流出通路６１に向かうときにパティキュレートフィルタ２４上に捕集される。パティキュレートフィルタ２４の温度が高くかつ排気ガス中の微粒子量がそれほど多くないときにはパティキュレートフィルタ２４上に捕集された微粒子は数分から数１０分程度でもって輝炎を発することなく酸化除去せしめられる。一方、このように微粒子が酸化せしめられている間に他の微粒子が次から次へとパティキュレートフィルタ２４に付着する。従って実際にはパティキュレートフィルタ２４上には或る程度の量の微粒子が常時堆積しており、この堆積している微粒子のうちの一部の微粒子が酸化除去せしめられることになる。このようにしてパティキュレートフィルタ２４上に付着した微粒子が輝炎を発することなく連続燃焼せしめられる。
【００４０】
パティキュレートフィルタ２４上に多量の微粒子が堆積すると堆積した微粒子は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、変質した微粒子は酸化除去されることなく堆積し続ける。この場合でもパティキュレートフィルタ２４を高温にすれば堆積した微粒子は火炎を伴なって燃焼し、このときパティキュレートフィルタ２４の表面は赤熱する。
【００４１】
これに対して本発明では微粒子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２４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かなり低い温度でもって微粒子が酸化除去せしめられている。従って本発明におけるこの輝炎を発しない微粒子の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う燃焼による微粒子除去作用と全く異なっている。
【００４２】
ところで貴金属触媒はパティキュレートフィルタ２４の温度が高くなるほど活性化するので微粒子はパティキュレートフィルタ２４の温度が高くなるほど酸化除去されやすくなる。また当然のことながら微粒子は微粒子自身の温度が高いほど酸化除去されやすくなる。従ってパティキュレートフィルタ２４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２４の温度が高くなるほど増大する。
【００４３】
図５における実線ＧＧはパティキュレートフィルタ２４上における微粒子の酸化速度、即ち例えば１分間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な微粒子量（ｇ／min ）とパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦとの関係を示している。即ち、図５に示す曲線ＧＧはパティキュレートフィルタ２４に流入する微粒子量、即ち機関から排出される排出微粒子量が酸化除去可能な微粒子量に一致しているバランス点を示している。この曲線ＧＧ上では排出微粒子量と酸化除去される微粒子量が等しいのでパティキュレートフィルタ２４上の堆積微粒子量は一定に維持される。一方、図５の領域Ｉでは排出微粒子量が酸化除去可能な微粒子量よりも少なく、従ってこの領域Ｉの状態が継続すると堆積微粒子量は次第に少なくなる。これに対し図５の領域IIでは排出微粒子量が酸化除去可能な微粒子量よりも多く、従って全ての排出微粒子を酸化しえなくなるのでこの領域IIの状態が継続すると堆積微粒子量は次第に増大する。この場合、堆積した微粒子は堆積してからの時間が経過するにつれて次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、従って領域IIの状態が継続すると堆積した微粒子は次第に酸化しずらくなる。
【００４４】
このように、本発明によるパティキュレートフィルタ２４を用いると排出微粒子量と酸化除去可能な微粒子量が等しいとき（図５の曲線ＧＧ上）および排出微粒子が酸化除去可能な微粒子量よりも少ないとき（図５の領域Ｉ）にはパティキュレートフィルタ２４上に堆積した微粒子は順次酸化除去せしめられる。即ち、堆積微粒子は連続酸化せしめられる。これに対して排出微粒子量が酸化除去可能な微粒子量よりも多いとき（図５の領域II）でも一部の堆積微粒子は連続酸化せしめられるが一部の堆積微粒子は酸化されることなく堆積し、従って排出微粒子量が酸化微粒子量よりも多い状態が継続すると堆積微粒子量は次第に増大する。このように領域IIにおいても一部の堆積微粒子は連続酸化せしめられるが本発明では全ての堆積微粒子が順次酸化除去せしめられる領域Ｉ（実線ＧＧ上を含む）を堆積微粒子の連続的酸化除去領域と称している。
【００４５】
この堆積微粒子の連続的酸化除去領域はパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦと排出微粒子量Ｇから定まり、図５においてパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが３００℃のときには排出微粒子量ＧがＧ1 か又はＧ1 よりも少ないときには堆積微粒子の連続的酸化除去領域となり、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが４００℃のときには排出微粒子量ＧがＧ2 か又はＧ2 よりも少ないときには堆積微粒子の連続的酸化除去領域となり、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが５００℃のときには排出微粒子量ＧがＧ3 か又はＧ3 よりも少ないときには堆積微粒子の連続的酸化除去領域となる。
【００４６】
一方、機関の始動後パティキュレートフィルタ２４の暖機が完了するまでの間はパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦは徐々に上昇するがパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了すればパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦは機関の運転状態、即ち機関出力トルクと機関回転数に応じた温度となる。またこのとき排出微粒子量Ｇも機関の運転状態、即ち機関出力トルクと機関回転数に応じた量となる。図６は図１に示される内燃機関においてパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了した後、定常運転が行われているときに機関出力トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに応じて定まるパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦと排出微粒子量Ｇとを示している。なお、図６にはパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの代表値として図５に示す３００℃、４００℃、５００℃が示されており、排出微粒子量Ｇの代表値として図５に示すＧ1 、Ｇ2 、Ｇ3 が示されている。
【００４７】
図６において太い実線ＧＧはＴＦ＝３００℃とＧ1 との交点、ＴＦ＝４００℃とＧ2 との交点、ＴＦ＝５００℃とＧ3 との交点を結んだ線、即ち図５に示す実線ＧＧに相当する線を示している。即ち、図６における太い実線ＧＧは排出微粒子量が酸化除去可能な微粒子量に一致しているバランス点を示しており、この太い実線ＧＧで囲まれた領域Ｉは排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少ない図５の領域Ｉに相当しており、太い実線ＧＧの外側の領域IIは図５の領域IIに相当している。従って図１に示す内燃機関では図６において太い実線ＧＧ上およびこの実線ＧＧにより囲まれた領域Ｉが連続的酸化除去領域となる。
【００４８】
図１に示す内燃機関は排気ターボチャージャ１５を具えており、従って図６は排気ターボチャージャ１５による過給作用が行われる場合を示している。これに対して図７は排気ターボチャージャによる過給作用が行われない場合のパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦ（３００℃、４００℃、５００℃）、排出微粒子量（Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 ）、バランス点ＧＧ、領域Ｉおよび領域IIを示している。排気ターボチャージャによる過給作用が行われると空気量が増大するために排出微粒子量Ｇは減少し、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが低くなる。従って図６と図７とを比較するとわかるように排気ターボチャージャによる過給作用が行われる場合には実質的に過給作用の行われる機関中速中高負荷運転時において図６に示す場合の方が図７に示す場合に比べて同一のパティキュレートフィルタ温を示す線および同一の排出微粒子量を示す線は高出力トルクＴＱ側となる。
【００４９】
図６および図７に示されるように図６および図７のいずれに示す場合であってもパティキュレートフィルタ２４の暖機完了後における定常運転時には堆積微粒子の連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩは機関運転領域のうちの一部の運転領域に形成される。図６および図７において連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩよりも低出力トルクＴＱ側ではパティキュレートフィルタ２４が活性化していないか、或いは活性化していたとしても排出微粒子量が酸化除去可能な微粒子量よりも多いために領域IIとなる。一方、図６および図７において連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩよりも高出力トルクＴＱ側では、即ち全負荷又は高負荷運転領域ではパティキュレートフィルタ２４は活性化しているがスモーク限界付近となるために排出微粒子量が酸化除去可能な微粒子量よりも多くなり、斯くして領域IIとなる。
【００５０】
さて、機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機完了後においては機関の運転状態が連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内に維持されている限りパティキュレートフィルタ２４上の全ての堆積微粒子は順次酸化除去せしめられ、このとき図５から図７においてＸ又はＹで示すように機関の運転状態が連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内にないときには全ての堆積微粒子を順次酸化除去せしめることができなくなる。そこで本発明では全ての堆積微粒子を順次酸化除去させるために機関の運転状態が図５から図７のＸ又はＹで示すように連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内にないときには電気モータ３７に発電作用を行わせるか、或いは電気モータ３７に車両駆動力を発生させることによって機関の運転状態を図５から図７の矢印に示すように変更し、それによって機関を連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内で運転させるようにしている。
【００５１】
なお、電気モータ３７に発電作用を行わせた場合には発電電力はバッテリ４１に充電され、バッテリ４１に充電された電力を放電することによって電気モータ３７に車両駆動力が発生せしめられる。即ち、電気モータ３７に発電作用を行わせるか、或いは電気モータ３７に車両駆動力を発生させるときにはバッテリ４１の充放電作用が行われる。このバッテリ４１の充放電作用はバッテリ４１の充電量を表わす代表値ＳＯＣを考慮して行われ、この充電量代表値ＳＯＣとしてはバッテリ容量、即ち最大充電エネルギ量に対する実際の充電エネルギ量の比、又は実際の充電量そのものが用いられる。即ち、バッテリ４１の充電量代表値ＳＯＣが過充電となる上限値を越えるとバッテリ４１の充電作用は禁止され、バッテリ４１の充電量代表値ＳＯＣが充分な放電電流を供給しうる下限値よりも低下するとバッテリ４１の放電作用は禁止される。
【００５２】
本発明による実施例では図１において破線で示すように充電電流、放電電流およびバッテリ４１の電圧を示す信号がモータ駆動制御回路４０から入力ポート５５に入力され、図８に示すルーチンにおいてバッテリ容量に対する実際の充電エネルギ量の比を表す充電量代表値ＳＯＣが算出される。即ち、図８を参照すると充放電電流値およびバッテリ４１の電圧に基づいてバッテリ４１から単位時間当りに持出される電力Ｐ又は単位時間当りにバッテリ４１に受入れられる電力Ｐが算出される。次いでステップ１０１ではこの電力Ｐをバッテリ容量により除算した結果がΔＳＯＣとされ、次いでステップ１０２ではこのΔＳＯＣをＳＯＣに加算することによって充電量代表値ＳＯＣが算出される。なお、この充電量代表値ＳＯＣを算出する際にバッテリ４１の温度を考慮するとバッテリ容量に対する実際の充電エネルギの比をより正確に表す充電量代表値ＳＯＣを得ることができる。
【００５３】
次に本発明による各実施例について順次説明する。
【００５４】
本発明による第１実施例では、機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機完了前には機関の出力トルクＴＱを要求トルクに対して増大し、出力トルクＴＱの増大分を電気モータ３７による発電作用のために消費するようにしている。即ち、パティキュレートフィルタ２４の暖機完了前には機関の出力トルクＴＱが増大され、それによってパティキュレートフィルタ２４が急速に暖機せしめられる。一方、このとき車両に対しては要求トルクが加わるように出力トルクＴＱの増大分が電気モータ３７による発電作用のために消費され、このときの発電電力によってバッテリ４１が充電される。
【００５５】
また、この第１実施例では、機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機完了後においてはパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低下したとき、即ち図６および図７においてＸで示されるようにパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが排出微粒子量Ｇから定まるバランス点ＧＧ上の温度よりも低下したときにはパティキュレートフィルタ２４の温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度になるように、即ち機関の運転状態が図６および図７に示される連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内となるように機関の出力トルクＴＱを要求トルクに対して増大し、出力トルクの増大分を電気モータ３７による発電作用のために消費するようにしている。
【００５６】
即ち、パティキュレートフィルタ２４の暖機完了後においてパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低下したときには全ての堆積微粒子が順次酸化除去せしめられるように機関の出力トルクＴＱが増大せしめられる。一方、このとき車両に対しては要求トルクが加わるように出力トルクＴＱの増大分が電気モータ３７による発電作用のために消費され、このときの発電電力によってバッテリ４１が充電される。
【００５７】
更にこの第１実施例では、機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機完了後においては排出微粒子量が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる排出微粒子量が多いとき、即ち図６および図７においてＹで示されるように排出微粒子量がパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦから定まるバランス点ＧＧ上の排出微粒子量よりも多いときには排出微粒子量Ｇが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる量になるように、即ち機関の運転状態が図６および図７に示される連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内となるように機関の出力トルクＴＱを要求トルクに対して減少させ、出力トルクＴＱの減少分を電動モータ３７による車両駆動力により補充するようにしている。
【００５８】
即ち、パティキュレートフィルタ２４の暖機完了後において排出微粒子量が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる排出量よりも多いときには全ての堆積微粒子が順次酸化除去せしめられるように機関の出力トルクＴＱが減少せしめられる。一方、このとき車両に対しては要求トルクが加わるように出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力により補充され、このときバッテリ４１は放電される。
【００５９】
図９はこの第１実施例を実行するための連続的酸化処理ルーチンを示している。
【００６０】
図９を参照するとまず初めにステップ２００において機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の暖機が完了していないときにはステップ２０１において機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機制御が行われる。
【００６１】
この暖機制御は図１０に示されている。図１０を参照するとステップ２１０ではバッテリ４１の充電量代表値ＳＯＣが過充電となる上限値ＳＯＣＨを越えたか否かが判別される。ＳＯＣ≦ＳＯＣＨのときにはステップ２１１に進んでパティキュレートフィルタ２４を急速に暖機するために要求トルクに対し機関出力トルクＴＱが増大せしめられる。次いでステップ２１２では出力トルクＴＱの増大分が電気モータ３７による発電作用により消費されるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときの発電電力によってバッテリ４１の充電作用が行われる。これに対してＳＯＣ＞ＳＯＣＨのときには機関出力トルクＴＱの増大作用は行われず、電気モータ３７による発電作用も行われない。
【００６２】
一方、図９のステップ２００においてパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したと判断されたときにはステップ２０２に進んで機関低負荷運転時であるか否かが判別される。機関低負荷運転時のときにはステップ２０３に進んで温度センサ４３により検出されたパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度Ｔ0 よりも低いか否かが判別される。ＴＦ＜Ｔ0 のときにはステップ２０４に進んで昇温制御が行われる。
【００６３】
この昇温制御は図１１に示されている。図１１を参照するとステップ２２０ではバッテリ４１の充電量代表値ＳＯＣが過充電となる上限値ＳＯＣＨを越えたか否かが判別される。ＳＯＣ≦ＳＯＣＨのときにはステップ２２１に進んで機関の運転状態が図５から図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩとなるように要求トルクに対して機関出力トルクＴＱが増大せしめられる。次いでステップ２２２では出力トルクＴＱの増大分が電気モータ３７による発電作用により消費されるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときの発電電力によってバッテリ４１の充電作用が行われる。これに対してＳＯＣ＞ＳＯＣＨのときには機関出力トルクＴＱの増大作用は行われず、電気モータ３７による発電作用も行われない。
【００６４】
一方、図９のステップ２０２において低負荷運転時でないと判断されたときにはステップ２０５に進んで高負荷運転時であるか否かが判別される。高負荷運転時であるときにはステップ２０６に進んで排出微粒子量Ｇが酸化除去可能微粒子量Ｇ0 よりも多いか否かが判別される。Ｇ＞Ｇ0 のときにはステップ２０７に進んで図５から図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩとなるように要求トルクに対して機関出力トルクＴＱが減少せしめられる。次いでステップ２０８では出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力に一致するようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときバッテリ４１は放電作用が行われる。
【００６５】
次に本発明による第２実施例について説明する。
【００６６】
図６および図７を参照しながら既に説明したように、機関始動後におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機完了後において機関定常運転時に堆積微粒子の連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩが機関の運転領域のうちの限定された一部の運転領域に形成される。そこでこの第２実施例では、機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機完了後において機関の出力トルクＴＱが図６および図７においてＸで示されるようにこの限定された一部の運転領域の出力トルクよりも低いときには機関の出力トルクＴＱが限定された一部の運転領域の出力トルクになるように機関の出力トルクＴＱを要求トルクに対して増大し、出力トルクＴＱの増大分を電気モータ３７による発電作用のために消費するようにしている。
【００６７】
即ち、パティキュレートフィルタ２４の暖機完了後において機関出力トルクＴＱが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる機関出力トルクよりも低下したときには全ての堆積微粒子が順次酸化除去せしめられるように機関の出力トルクＴＱが増大せしめられる。一方、このとき車両に対しては要求トルクが加わるように出力トルクＴＱの増大分が電気モータ３７による発電作用のために消費され、このときの発電電力によってバッテリ４１が充電される。
【００６８】
また、この第２実施例では、機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機完了後において機関の出力トルクＴＱが図６および図７においてＹで示されるように上述の限定された一部の運転領域の出力トルクよりも高いときには機関の出力トルクＴＱが上述の限定された一部の運転領域の出力トルクになるように機関の出力トルクＴＱを要求トルクに対して減少させ、出力トルクＴＱの減少分を電動モータ３７による車両駆動力により補充するようにしている。
【００６９】
即ち、パティキュレートフィルタ２４の暖機完了後において機関出力トルクＴＱが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる機関出力トルクよりも高いときには全ての堆積微粒子が順次酸化除去せしめられるように機関の出力トルクＴＱが減少せしめられる。一方、このとき車両に対しては要求トルクが加わるように出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力により補充され、このときバッテリ４１は放電される。
【００７０】
更にこの第２実施例においても、機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機完了前には機関の出力トルクＴＱが増大せしめられ、それによってパティキュレートフィルタ２４が急速に暖機せしめられる。
【００７１】
図１２はこの第１実施例を実行するための連続酸化処理ルーチンを示している。
【００７２】
図１２を参照するとまず初めにステップ３００において機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の暖機が完了していないときにはステップ３０１に進み、図１０に示される暖機制御ルーチンによって機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機制御が行われる。
【００７３】
これに対しステップ３００においてパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したと判断されたときにはステップ３０２に進んで機関出力トルクＴＱが図６および図７に示す連続的酸化除去領域内の出力トルクＴＱ0 よりも低いか否かが判別される。機関出力トルクＴＱが図６および図７に示す連続的酸化除去領域内の出力トルクＴＱ0 よりも低いときにはステップ３０３に進んで図１１に示される昇温制御が行われる。
【００７４】
一方、ステップ３０２において機関出力トルクＴＱが図６および図７に示す連続的酸化除去領域内の出力トルクＴＱ0 よりも低くないと判別されたときにはステップ３０４に進んで機関出力トルクＴＱが図６および図７に示す連続的酸化除去領域内の出力トルクＴＱ0 よりも高いか否かが判別される。機関出力トルクＴＱが図６および図７に示す連続的酸化除去領域内の出力トルクＴＱ0 よりも高いときにはステップ３０５に進んで図６および図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩとなるように要求トルクに対して機関出力トルクＴＱが減少せしめられる。次いでステップ３０６では出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力となるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときバッテリ４１は放電作用が行われる。
【００７５】
次に本発明による第３実施例について説明する。
【００７６】
この第３実施例では、パティキュレートフィルタ２４上の堆積微粒子量を推定する推定手段を具備しており、この推定手段によってパティキュレートフィルタ２４上の堆積微粒子量が予め定められた許容量を越えたと推定されたときにパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低いとき、即ち図６および図７においてＸで示されるようにパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが排出微粒子量Ｇから定まるバランス点ＧＧ上の温度よりも低いときにはパティキュレートフィルタ２４の温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度になるように、即ち機関の運転状態が図６および図７に示される連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内となるように機関の出力トルクＴＱを要求トルクに対して増大し、出力トルクの増大分を電動モータ３７による発電作用のために消費するようにしている。
【００７７】
また、この第３実施例では、上述の推定手段によってパティキュレートフィルタ２４上の堆積微粒子量が予め定められた許容量を越えたと推定されたときに図６および図７においてＹで示されるように排出微粒子量がパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦから定まるバランス点ＧＧ上の排出微粒子量よりも多いときには排出微粒子量Ｇが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる量になるように、即ち機関の運転状態が図６および図７に示される連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内となるように機関の出力トルクＴＱを要求トルクに対して減少させ、出力トルクＴＱの減少分を電動モータ３７による車両駆動力により補充するようにしている。
【００７８】
このようにこの第３実施例ではパティキュレートフィルタ２４上の堆積微粒子量を推定し、この推定された堆積微粒子量に基づいて機関出力トルクＴＱを増大又は減少するようにしている。この場合、パティキュレートフィルタ２４における圧損を検出するための検出手段を設けてこの圧損が設定値を越えたときにパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子量が許容量を越えたと推定することもできるし、パティキュレートフィルタ２４の温度および排出微粒子量Ｇに基づいてパティキュレートフィルタ２４上の堆積微粒子量を算出する算出手段を設けて算出手段により算出された堆積微粒子量が許容量を越えたときにパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子量が許容値を越えたと推定することもできる。
【００７９】
なお、パティキュレートフィルタ２４における圧損を検出するための検出手段としては、図１３に示すようなパティキュレートフィルタ２４の上流側排気ガス圧と下流側排気ガス圧との圧力差を検出しうる圧力センサ４８を用いることができる。また、このような圧力センサ４８を用いて圧損を検出する代りに、パティキュレートフィルタ２４の上流側のみの圧力を検出し、この圧力から圧損を検出することもできる。また、ＥＧＲガスの取り出し口をパティキュレートフィルタ２４の上流側に設けた場合には、圧損が増大するとＥＧＲ制御弁２９の開度が同一であればＥＧＲガス量が増大し、このとき吸入空気量が変化しないようにＥＧＲ制御弁２９を制御するとＥＧＲ制御弁２９の開度が減少せしめられる。従って、ＥＧＲガス量の変化或いはＥＧＲ制御弁２９の開度の変化から圧損を検出することもできる。本発明において圧損を検出することはこれら種々の方法によって圧損を検出する場合を含んでいる。
【００８０】
図１４および図１５は、パティキュレートフィルタ２４の圧損を検出し、検出された圧損に基づいて堆積微粒子の連続酸化処理を行うようにした場合の連続酸化処理ルーチンを示している。
【００８１】
図１４および図１５を参照するとまず初めにステップ４００において機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の暖機が完了していないときにはステップ４０１に進み、図１０に示される機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機制御が行われる。
【００８２】
これに対し、ステップ４００においてパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したと判断されたときにはステップ４０２に進んで昇温フラグがセットされているか否かが判別される。通常、昇温フラグはリセットされているのでステップ４０３に進み、トルク減少フラグがセットされているか否かが判別される。通常、トルク減少フラグはリセットされているのでステップ４０４に進み、圧力センサ４８により検出されたパティキュレートフィルタ２４における圧損ＰＤが設定値ＭＡＸを越えたか否かが判別される。ＰＤ≦ＭＡＸのときには処理サイクルを完了する。
【００８３】
これに対してＰＤ＞ＭＡＸになるとステップ４０５に進んで温度センサ４３により検出されたパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度Ｔ0 よりも低いか否かが判別される。ＴＦ＜Ｔ0 のときにはステップ４０６に進んで昇温フラグがセットされ、次いでステップ４０７に進む。一旦昇温フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ４０２からステップ４０７にジャンプする。
【００８４】
ステップ４０７では図１１に示される昇温制御が行われる。即ち、機関の運転状態が図６および図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩとなるように要求トルクに対して機関出力トルクＴＱが増大せしめられる。更に、このとき出力トルクＴＱの増大分が電気モータ３７による発電作用により消費されるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときの発電電力によってバッテリ４１の充電作用が行われる。次いでステップ４１２に進む。
【００８５】
一方、ステップ４０５においてＴＦ≧Ｔ0 であると判別されたときにはステップ４０８に進んで高負荷運転時であるか否かが判別される。高負荷運転時であるときにはステップ４０９に進んでトルク減少フラグがセットされ、次いでステップ４１０に進む。一旦、トルク減少フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ４０３からステップ４１０にジャンプする。
【００８６】
ステップ４１０では図６および図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩとなるように要求トルクに対して機関出力トルクＴＱが減少せしめられる。次いでステップ４１１では出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力となるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときバッテリ４１は放電作用が行われる。次いでステップ４１２に進む。
【００８７】
ステップ４１２では圧損ＰＤが下限値ＭＩＮよりも低くなったか否かが判別される。ＰＤ＜ＭＩＮになるとステップ４１３に進んで昇温作用、出力トルクの減少、放電作用が停止され、次いでステップ４１４において昇温フラグおよびトルク減少フラグがリセットされる。
【００８８】
図１６および１７は、パティキュレートフィルタ２４上の堆積微粒子量を算出し、算出された堆積微粒子量に基づいて堆積微粒子の連続酸化処理を行うようにした場合の連続酸化処理ルーチンを示している。
【００８９】
図１６および図１７を参照するとまず初めにステップ５００において次式に基づいて堆積微粒子量ＱＧが算出される。
【００９０】
ＱＧ←ＱＲ＋Ｇ−ＧＧ
ここでＱＲは前回の処理サイクルにおいて算出された堆積微粒子、即ち残留堆積微粒子量を示しており、Ｇは排出微粒子量を示しており、ＧＧは酸化除去可能微粒子量を示している。この場合、排出微粒子量Ｇは機関運転状態の関数として予め記憶されており、酸化除去可能微粒子量ＧＧは図５の実線ＧＧで示されるようにパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの関数となる。堆積する微粒子量は残留堆積微粒子量ＱＲと排出微粒子量Ｇとの和で表され、一方酸化除去される微粒子量はＧＧで表されるので堆積微粒子量ＱＧは上式の如く表されることになる。
【００９１】
堆積微粒子量ＱＧが算出されるとステップ５０１に進んでＱＧがＱＲとされ、次いでステップ５０２に進む。ステップ５０２では機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の暖機が完了していないときにはステップ５０３に進み、図１０に示される機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機制御が行われる。
【００９２】
これに対し、ステップ５０２においてパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したと判断されたときにはステップ５０４に進んで昇温フラグがセットされているか否かが判別される。通常、昇温フラグはリセットされているのでステップ５０５に進み、トルク減少フラグがセットされているか否かが判別される。通常、トルク減少フラグはリセットされているのでステップ５０６に進み、堆積微粒子量ＱＧが許容量ＱＧmax を越えたか否かが判別される。ＱＧ≦ＱＧmax のときには処理サイクルを完了する。
【００９３】
これに対してＱＧ＞ＱＧmax になるとステップ５０７に進んで温度センサ４３により検出されたパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度Ｔ0 よりも低いか否かが判別される。ＴＦ＜Ｔ0 のときにはステップ５０８に進んで昇温フラグがセットされ、次いでステップ５０９に進む。一旦昇温フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ５０４からステップ５０９にジャンプする。
【００９４】
ステップ５０９では図１１に示される昇温制御が行われる。即ち、機関の運転状態が図６および図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩとなるように要求トルクに対して機関出力トルクＴＱが増大せしめられる。更に、このとき、出力トルクＴＱの増大分が電気モータ３７による発電作用により消費されるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときの発電電力によってバッテリ４１の充電作用が行われる。次いでステップ５１４に進む。
【００９５】
一方、ステップ５０７においてＴＦ≧Ｔ0 であると判別されたときにはステップ５１０に進んで高負荷運転時であるか否かが判別される。高負荷運転時であるときにはステップ５１１に進んでトルク減少フラグがセットされ、次いでステップ５１２に進む。一旦、トルク減少フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ５０５からステップ５１２にジャンプする。
【００９６】
ステップ５１２では図６および図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩとなるように要求トルクに対して機関出力トルクＴＱが減少せしめられる。次いでステップ５１３では出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力となるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときバッテリ４１は放電作用が行われる。次いでステップ５１４に進む。
【００９７】
ステップ５１４では堆積微粒子量ＱＧが酸化除去可能微粒子量ＧＧよりも少なくなったか否かが判別される。ＱＧ＜ＧＧになるとステップ５１５に進んで昇温作用、出力トルクの減少、放電作用が停止され、次いでステップ５１６において昇温フラグおよびトルク減少フラグがリセットされる。
【００９８】
次に本発明による第４実施例について説明する。この第４実施例では堆積微粒子を連続的に酸化除去するのに特に適している低温燃焼方法を用いており、従ってまず初めにこの低温燃焼方法について説明する。
【００９９】
図１に示される内燃機関ではＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大していくとスモークの発生量が次第に増大してピークに達し、更にＥＧＲ率を高めていくと今度はスモークの発生量が急激に低下する。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す図１８を参照しつつ説明する。なお、図１８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。
【０１００】
図１８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スモーク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スモークがほとんど発生しなくなる。一方、図１８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スモーク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スモークがほとんど発生しなくなる。また、図１８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スモーク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スモークがほとんど発生しなくなる。
【０１０１】
このようにＥＧＲガス率を５５パーセント以上にするとスモーク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温がさほど高くならず、即ち低温燃焼が行われ、その結果炭化水素が煤まで成長しないからである。
【０１０２】
この低温燃焼は、空燃比にかかわらずスモークの発生即ち、微粒子の排出を抑制しつつ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。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、斯くしてほとんどスモークが発生しない。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発生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ためにスモークはほとんど発生せず、ＮＯX も極めて少量しか発生しない。
【０１０３】
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は低くなるが排気ガス温は上昇する。このことについて図１９（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明する。
【０１０４】
図１９（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Ｔｇとクランク角との関係を示しており、図１９（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Ｔｇとクランク角との関係を示している。また、図１９（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Ｔｆとクランク角との関係を示しており、図１９（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Ｔｆとクランク角との関係を示している。
【０１０５】
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、従って図１９（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、即ち圧縮工程中は実線で示す低温燃焼時における平均ガス温Ｔｇのほうが破線で示す通常の燃焼時における平均ガス温Ｔｇよりも高くなっている。なお、このとき図１９（Ｂ）に示されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは平均ガス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。
【０１０６】
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１９（Ｂ）の実線で示されるようにＥＧＲガスの吸熱作用により燃料およびその周囲のガス温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１９（Ｂ）の破線で示されるように燃料およびその周囲のガス温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方が低くなっており、従って図１９（Ａ）に示される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Ｔｇは低温燃焼が行われている場合の方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１９（Ａ）に示されるように燃焼が完了した後の燃焼室５内の既燃ガス温は低温燃焼が行われた場合の方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温が高くなる。
【０１０７】
ただし、機関の要求トルクＴＱが高くなると、即ち燃料噴射量が多くなると燃焼時における燃料および周囲のガス温が高くなるために低温燃焼を行うのが困難となる。即ち、低温燃焼を行い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。図２０において領域Ｉ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５の不活性ガス量が多い第１の燃焼、即ち低温燃焼を行わせることのできる運転領域を示しており、領域II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ない第２の燃焼、即ち通常の燃焼しか行わせることのできない運転領域を示している。
【０１０８】
図２１は運転領域Ｉにおいて低温燃焼を行う場合の目標空燃比Ａ／Ｆを示しており、図２２は運転領域Ｉにおいて低温燃焼を行う場合の要求トルクＴＱに応じたスロットル弁２１の開度、ＥＧＲ制御弁２９の開度、ＥＧＲ率、空燃比、噴射開始時期θＳ、噴射完了時期θＥ、噴射量を示している。なお、図２２には運転領域IIにおいて行われる通常の燃焼時におけるスロットル弁２１の開度等も合わせて示している。図２１および図２２から運転領域Ｉにおいて低温燃焼が行われているときにはＥＧＲ率が５５パーセント以上とされ、空燃比Ａ／Ｆが１５．５から１８程度のリーン空燃比とされることがわかる。
【０１０９】
パティキュレートフィルタ２４による微粒子の酸化除去能力が低下するのは排気ガス温が低くなる機関低負荷運転時である。ところが機関低負荷運転時に低温燃焼を行うと前述したように排気ガス温は上昇し、しかも未燃ＨＣ，ＣＯの排出量が増大するためにこれら未燃ＨＣ，ＣＯの酸化反応熱によってパティキュレートフィルタ２４の温度が上昇せしめられる。更に、このときにはスモークの発生量、即ち排出微粒子量が極めて少なくなり、斯くして機関低負荷運転時であってもパティキュレートフィルタ２４の全ての堆積微粒子を連続的に酸化除去することができることになる。これが堆積微粒子を連続的に酸化除去するのに低温燃焼が適している理由である。
【０１１０】
第４実施例ではこの低温燃焼を用いて堆積微粒子の連続酸化処理を行うようにしている。即ち、この第４実施例で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５内の不活性ガス量が多い第１の燃焼と、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ない第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備しており、パティキュレートフィルタ２４の暖機完了後においてパティキュレートフィルタ２４上の堆積微粒子量が予め定められた許容量を越えたと推定されたときには第２の燃焼から第１の燃焼、即ち低温燃焼に切換えると共に車両に対し要求トルクが付与されるように機関の出力トルクと要求トルクとのトルク差を電動モータ３７によって調整するようにしている。
【０１１１】
このように第２の燃焼から低温燃焼に切換えると排気ガス温は上昇し、排出微粒子量は減少するので全ての堆積微粒子を順次酸化除去できるようになる。また、前述したように低温燃焼を行うことができるのは中低負荷運転に限られるので第２の燃焼が行われている高負荷運転時に低温燃焼に切換える際には要求トルクに対して機関の出力トルクＴＱを減少させ、出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力によって補充される。一方、第２の燃焼が行われている中低負荷運転時に低温燃焼に切換える際には車両に対して要求トルクを付与するために機関出力トルクＴＱを減少させる場合と増大させる場合とがある。この場合、要求トルクに対して機関出力トルクＴＱを減少させるときには出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力によって補充され、要求トルクに対して機関出力トルクＴＱを増大させるときには出力トルクＴＱの増大分が電気モータ３７による発電作用によって消費される。即ち、機関出力トルクＴＱと要求トルクとのトルク差が電気モータ３７によって調整される。
【０１１２】
また、この第４実施例では機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機完了前には低温燃焼が行われ、このとき車両に対し要求トルクが付与されるように機関の出力トルクＴＱと要求トルクとのトルク差が電気モータ３７によって調整される。
【０１１３】
図２３はこの第４実施例を実行するための連続酸化処理ルーチンを示している。
【０１１４】
図２３を参照するとまず初めにステップ６００において機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の暖機が完了していないときにはステップ６０１に進んで低温燃焼が実行され、次いでステップ６０２ではバッテリ４１の充放電作用が制御され、機関出力トルクＴＱと要求トルクとのトルク差が電気モータ３７によって調整される。
【０１１５】
これに対し、ステップ６００においてパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了したと判断されたときにはステップ６０３に進んで実行フラグがセットされているか否かが判別される。通常、実行フラグはリセットされているのでステップ６０４に進み、圧力センサ４８により検出されたパティキュレートフィルタ２４における圧損ＰＤが設定値ＭＡＸを越えたか否かが判別される。ＰＤ≦ＭＡＸのときには処理サイクルを完了する。
【０１１６】
これに対してＰＤ＞ＭＡＸになるとステップ６０５に進んで実行フラグがセットされ、次いでステップ６０６に進む。一旦実行フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ６０３からステップ６０６にジャンプする。ステップ６０６では低温燃焼が実行され、次いでステップ６０７ではバッテリ４１の充放電作用が制御され、機関出力トルクＴＱと要求トルクとのトルク差が電気モータ３７によって調整される。
【０１１７】
次いでステップ６０８では圧損ＰＤが下限値ＭＩＮよりも低くなったか否かが判別される。ＰＤ＜ＭＩＮになるとステップ６０９に進んで低温燃焼から第２の燃焼に切換えられ、次いでステップ６１０において実行フラグがリセットされる。
【０１１８】
次に本発明による第５実施例について説明する。
【０１１９】
パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低いときには要求トルクに対して機関出力トルクＴＱを増大することによって全ての堆積微粒子を順次酸化除去させることができる。このときにはバッテリ４１の充電作用が行われる。一方、このとき低温燃焼を行うことによっても全ての堆積微粒子を順次酸化除去させることができる。このときには通常電気モータ３７により車両駆動力を補充することが必要であり、従ってこのときバッテリ４１の放電作用が行われる。従って機関出力トルクＴＱの増大と低温燃焼とを交互に繰返すと機関出力トルクＴＱの増大時にバッテリ４１に充電された電力を低温燃焼時に電気モータ３７の駆動のために使用することができ、斯くしてバッテリ４１の充電量代表値を許容範囲内に維持しつつ長時間に亘ってパティキュレートフィルタ２４の昇温作用を行うことができる。
【０１２０】
そこでこの第５実施例では、パティキュレートフィルタ２４の温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低いときにバッテリ４１の充電量代表値が設定代表値よりも低いときには第２の燃焼のもとで機関出力トルクＴＱを要求トルクに対して増大すると共に出力トルクＴＱの増大分を電気モータ３７による発電作用のために消費し、バッテリ４１の充電量代表値が設定代表値を越えているときには第２の燃焼から第１の燃焼に切換えると共に出力トルクＴＱの減少分を電気モータ３７による車両駆動力により補充するようにしている。
【０１２１】
また、排出微粒子量Ｇが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる量よりも多いときには要求トルクに対して機関出力トルクＴＱを減少させることによって全ての堆積微粒子を順次酸化除去させることができる。しかしながらこの間にパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが低下しすぎると全ての堆積微粒子を順次酸化除去しえなくなる。そこでこの第５実施例ではパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが低下しすぎた場合には低温燃焼を行ってパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦを上昇させ、全ての堆積微粒子を順次酸化除去しうるようになったら低温燃焼から再び第２の燃焼に切換えて第２の燃焼のもとで要求トルクに対し機関出力トルクＴＱを減少させるようにしている。
【０１２２】
即ち、この第５実施例では、排出微粒子量Ｇが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる量よりも多いときには第２の燃焼のもとで機関出力トルクＴＱを要求トルクに対して減少させると共に出力トルクＴＱの減少分を電気モータ３７による車両駆動力により補充し、パティキュレートフィルタ２４の温度が堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度よりも低下したときには第２の燃焼から低温燃焼に切換えると共に車両に対し要求トルクが付与されるように機関出力トルクＴＱと要求トルクとのトルク差を電気モータ３７によって調整するようにしている。
【０１２３】
図２４および図２５はこの第５実施例を実行するための堆積微粒子の連続酸化処理ルーチンを示している。
【０１２４】
図２４および図２５を参照すると、まず初めにステップ７００において昇温フラグがセットされているか否かが判別される。通常、昇温フラグはリセットされているのでステップ７０１に進み、トルク減少フラグがセットされているか否かが判別される。通常、トルク減少フラグはリセットされているのでステップ７０２に進み、圧力センサ４８により検出されたパティキュレートフィルタ２４における圧損ＰＤが設定値ＭＡＸを越えたか否かが判別される。ＰＤ≦ＭＡＸのときには処理サイクルを完了する。
【０１２５】
これに対してＰＤ＞ＭＡＸになるとステップ７０３に進んで温度センサ４３により検出されたパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度Ｔ0 よりも低いか否かが判別される。ＴＦ＜Ｔ0 のときにはステップ７０４に進んで昇温フラグがセットされ、次いでステップ７０５に進む。一旦昇温フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ７００からステップ７０５にジャンプする。
【０１２６】
ステップ７０５ではバッテリ４１の充電量代表値ＳＯＣが設定代表値ＳＯＣ0 よりも多いか否かが判別される。ＳＯＣ＞ＳＯＣ0 のときにはステップ７０６に進んで低温燃焼が実行され、次いでステップ７０７では出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力となるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときバッテリ４１は放電作用が行われる。次いでステップ７１７に進む。これに対し、ステップ７０５においてＳＯＣ≦ＳＯＣ0 であると判断されたときにはステップ７０８に進んで機関の運転状態が図６および図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩとなるように要求トルクに対して機関出力トルクＴＱが増大せしめられる。次いでステップ７０９では出力トルクＴＱの増大分が電気モータ３７による発電作用により消費されるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときの発電電力によってバッテリ４１の充電作用が行われる。次いでステップ７１７に進む。
【０１２７】
一方、ステップ７０３においてＴＦ≧Ｔ0 であると判別されたときにはステップ７１０に進んで高負荷運転時であるか否かが判別される。高負荷運転時であるときにはステップ７１１に進んでトルク減少フラグがセットされ、次いでステップ７１２に進む。一旦、トルク減少フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ７０１からステップ７１２にジャンプする。
【０１２８】
ステップ７１２では温度センサ４３により検出されたパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが堆積微粒子を連続的に酸化除去しうる温度Ｔ0 よりも低くなったか否かが判別される。ＴＦ≧Ｔ0 のときにはステップ７１３に進んで図６および図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩとなるように要求トルクに対して機関出力トルクＴＱが減少せしめられる。次いでステップ７１４では出力トルクＴＱの減少分が電気モータ３７による車両駆動力となるようにモータ制御回路４０が作動せしめられ、このときバッテリ４１は放電作用が行われる。次いでステップ７１７に進む。
【０１２９】
これに対し、ステップ７１２においてＴＦ＜Ｔ0 になったと判別されたときにはステップ７１５に進んで低温燃焼が実行され、次いでステップ７１６ではバッテリ４１の充放電作用が制御され、機関出力トルクＴＱと要求トルクとのトルク差が電気モータ３７によって調整される。次いでステップ７１７に進む。
【０１３０】
ステップ７１７では圧損ＰＤが下限値ＭＩＮよりも低くなったか否かが判別される。ＰＤ＜ＭＩＮになるとステップ７１８に進んで第２の燃焼のもとで行われる通常の運転に戻され、次いでステップ７１９において昇温フラグおよびトルク減少フラグがリセットされる。
【０１３１】
次に図２６を参照しつつ電動装置の別の実施例について説明する。
【０１３２】
図２６を参照するとこの実施例では電動装置が、電気モータおよび発電機として作動する一対のモータジェネレータ７０，７１と遊星歯車機構７２とにより構成される。この遊星歯車機構７２はサンギア７３と、リングギア７４と、サンギア７３とリングギア７４間に配置されたプラネタリギア７５と、プラネタリギア７５を担持するプラネタリキャリア７６とを具備する。サンギア７３はモータジェネレータ７１の回転軸７７に連結され、プラネタリキャリア７６は内燃機関１の出力軸４７に連結される。また、リングギア７４は一方ではモータジェネレータ７０の回転軸７８に連結され、他方では駆動輪に連結された出力軸８０にベルト７９を介して連結される。従ってリングギア７４が回転するとそれに伴なって出力軸８０が回転せしめられることがわかる。
【０１３３】
この電動装置の詳細な作動については説明を省略するが概略的に言うと、モータジェネレータ７０は主に電動モータとして作動し、モータジェネレータ７１は主に発電機として作動し、内燃機関１の運転を停止してモータジェネレータ７０による車両の駆動が可能である。
【０１３４】
図２７は暖機完了後における運転制御を示している。図２７において要求トルクＴＱＤおよび機関回転数Ｎの低い低速低負荷運転領域Ｌでは内燃機関１の運転は停止され、モータジェネレータ７０のみによって車両が駆動される。即ち、モータジェネレータ７０が回転せしめられるとリングギア７４が回転せしめられ、リングギア７４の回転力はベルト７９を介して出力軸８０に伝達され、それによって車両が駆動せしめられる。一方、このときプラネタリキャリア７６は回転しないのでリングギア７４が回転するとサンギア７３が回転せしめられ、このときモータジェネレータ７１は空転する。
【０１３５】
一方、図２７において要求トルクＴＱＤ又は機関回転数Ｎの高い高速高負荷運転領域Ｈでは内燃機関１による駆動力とモータジェネレータ７０の駆動力によって車両が駆動される。即ち、リングギア７４の回転力にプラネタリキャリア７６の回転力が重疊される。一方、このときモータジェネレータ７１は発電作用をなす。なお、このとき実際には出力軸８０に要求トルクが加わるように内燃機関１の出力が制御され、モータジェネレータ７１により発電された電力によってモータジェネレータ７０が駆動されるよう制御されるのであるがこのときの制御のやり方についての説明はここでは省略する。
【０１３６】
次に図２６に示す電動装置を用いた場合に図９、図１２、図１４および図１６において行われる暖機制御について図２８を参照しつつ説明する。
【０１３７】
図２８を参照するとまず初めにステップ８００において、機関始動時におけるパティキュレートフィルタ２４の暖機が完了する前の要求トルクＴＱＤおよび機関回転数Ｎが図２７の運転領域Ｌであるか否かが判別される。運転領域Ｌであるときにはステップ８０１に進んでモータジェネレータ７０が回転駆動せしめられ、モータジェネレータ７０の出力のみによって車両が駆動される。次いでステップ８０２では内燃機関１が高出力で運転される。次いでステップ８０３では内燃機関１の発生した出力がモータジェネレータ７１による発電作用のために消費される。このとき機関１の高出力運転によってパティキュレートフィルタ２４は急速に暖機される。
【０１３８】
一方、ステップ８００において図２７の運転領域Ｌでないと判別されたとき、即ち運転領域Ｈであるときにはステップ８０４に進んでモータジェネレータ７０による駆動力および内燃機関１による駆動力によって車両が駆動される。ただし、このとき機関１は車両の駆動のために必要出力トルクに対して出力トルクが増大せしめられ、この出力トルクの増大分はステップ８０５においてモータジェネレータ７１による発電作用によって消費される。従ってこのときにもパティキュレートフィルタ２４の暖機が促進される。
【０１３９】
なお、暖機完了後には機関の運転状態が図６および図７に示す連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内にないときには機関の運転状態が連続的酸化除去領域ＧＧおよびＩ内となるように内燃機関１の出力、モータジェネレータ７０の駆動力およびモータジェネレータ７１の発電作用が制御される。
【０１４０】
さて、前述したように本発明による実施例では各排気ガス流入通路６０および各排気ガス流出通路６１の周壁面、即ち各隔壁６４の両側表面上および隔壁６４内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に白金Ｐｔ等の貴金属触媒が担持されている。この場合、白金Ｐｔ等に加え、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤を担体上に担持させることができる。この活性酸素放出剤としてはカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹ、セリウムＣｅのような希土類、および遷移金属から選ばれた少くとも一つを用いることができる。
【０１４１】
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。
【０１４２】
次にこのような活性酸素放出剤を用いた場合の微粒子の酸化除去作用について担体上に白金ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行われる。
【０１４３】
図１および図３に示されるような圧縮着火式内燃機関では空気過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路、燃焼室５および排気通路内に供給された空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称すると図１および図３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。従って過剰酸素およびＮＯ2 を含んだ排気ガスがパティキュレートフィルタ２４の排気ガス流入通路６０内に流入することになる。
【０１４４】
図２９（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通路６０の内周面および隔壁６４内の細孔内壁面上に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わしている。なお、図２９（Ａ）および（Ｂ）において９０は白金Ｐｔの粒子を示しており、９１はカリウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示している。
【０１４５】
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２４の排気ガス流入通路６０内に流入すると図２９（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９１内に吸収され、カリウムＫと結合しながら図２９（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3-の形で活性酸素放出剤９１内に拡散し、一部の硝酸イオンＮＯ3-は硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。
【０１４６】
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、即ち煤が生成され、従って排気ガス中にはこれら微粒子が含まれている。これら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィルタ２４の排気ガス流入通路６０内を流れているときに、或いは排気ガス流入通路６０から排気ガス流入通路６１に向かうときに図２９（Ｂ）において９２で示されるように担体層の表面、例えば活性酸素放出剤９１の表面上に接触し、付着する。
【０１４７】
このように微粒子９２が活性酸素放出剤９１の表面上に付着すると微粒子９２と活性酸素放出剤９１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤９１内との間で濃度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤９１内の酸素が微粒子９２と活性酸素放出剤９１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素放出剤９１内に形成されている硝酸カリウムＫＮＯ3 がカリウムＫと酸素ＯとＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子９２と活性酸素放出剤９１との接触面に向かい、ＮＯが活性酸素放出剤９１から外部に放出される。外部に放出されたＮＯは下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤９１内に吸収される。
【０１４８】
ところで微粒子９２と活性酸素放出剤９１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3 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９２と活性酸素放出剤９１との接触面に向かう酸素は活性酸素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子９２に接触すると微粒子９２は短時間のうちに輝炎を発することなく酸化せしめられる。このように担体上に活性酸素放出剤９１担持することによって堆積微粒子の酸化作用を促進することができる。なお、このようにパティキュレートフィルタ２４上に付着した微粒子９２は活性酸素Ｏによって酸化せしめられるがこれら微粒子９２は排気ガス中の酸素によっても酸化せしめられる。
【０１４９】
また、本発明による実施例では担体上に白金等Ｐｔ等の貴金属触媒に加え、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯX を吸収しパティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤を担持させることもできる。この場合、ＮＯX 吸収剤としてはカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少くとも一つを用いることができる。なお、前述した活性酸素放出剤を構成する金属と比較すればわかるようにＮＯX 吸収剤を構成する金属と、活性酸素放出剤を構成する金属とは大部分が一致している。
【０１５０】
この場合、ＮＯX 吸収剤および活性酸素放出剤として夫々異なる金属を用いることもできるし、同一の金属を用いることもできる。ＮＯX 吸収剤および活性酸素放出剤として同一の金属を用いた場合にはＮＯX 吸収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との双方の機能を同時に果すことになる。
【０１５１】
次に貴金属触媒として白金Ｐｔを用い、ＮＯX 吸収剤としてカリウムＫを用いた場合を例にとってＮＯX の吸放出作用について説明する。
【０１５２】
まず初めにＮＯX の吸収作用について検討するとＮＯX は図２９（Ａ）に示すメカニズムと同じメカニズムでもってＮＯX 吸収剤に吸収される。ただし、この場合図２９（Ａ）において符号９１はＮＯX 吸収剤を示す。
【０１５３】
即ち、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に多量の過剰酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレートフィルタ２４の排気ガス流入通路６０内に流入すると図２９（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ＮＯX 吸収剤９１内に吸収され、カリウムＫと結合しながら図２９（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3-の形でＮＯX 吸収剤９１内に拡散し、一部の硝酸イオンＮＯ3-は硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。このようにしてＮＯがＮＯX 吸収剤９１内に吸収される。
【０１５４】
一方、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンＮＯ3-は酸素とＯとＮＯに分解され、次から次へとＮＯX 吸収剤９１からＮＯが放出される。従ってパティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリッチになると短時間のうちにＮＯX 吸収剤９１からＮＯが放出され、しかもこの放出されたＮＯが還元されるために大気中にＮＯが排出されることはない。
【０１５５】
なお、この場合、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にしてもＮＯX 吸収剤９１からＮＯが放出される。しかしながらこの場合にはＮＯX 吸収剤９１からＮＯが徐々にしか放出されないためにＮＯX 吸収剤９１に吸収されている全ＮＯX を放出させるには若干長い時間を要する。
【０１５６】
ところで前述したようにＮＯX 吸収剤および活性酸素放出剤として同一の金属を用いることができる。この場合には前述したようにＮＯX 吸収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との双方の機能を同時に果すことになり、このように双方の機能を同時に果すものを以下、活性酸素放出・ＮＯX 吸収剤と称する。この場合には図２９（Ａ）における符号９１は活性酸素放出・ＮＯX 吸収剤を示している。
【０１５７】
このような活性酸素放出・ＮＯX 吸収剤９１を用いた場合、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯは活性酸素放出・ＮＯX 吸収剤９１に吸収され、排気ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・ＮＯX 吸収剤９１に付着するとこの微粒子は排気ガス中に含まれる活性酸素および活性酸素放出・ＮＯX 吸収剤９１から放出される活性酸素によって短時間のうちに酸化除去せしめられる。従ってこのとき排気ガス中の微粒子およびＮＯX の双方が大気中に排出されるのを阻止することができることになる。
【０１５８】
一方、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比がリッチになると活性酸素放出・ＮＯX 吸収剤９１からＮＯが放出される。このＮＯは未燃ＨＣ，ＣＯにより還元され、斯くしてこのときにもＮＯが大気中に排出されることがない。また、このときパティキュレートフィルタ２４上の堆積微粒子は活性酸素放出・ＮＯX 吸収剤９１から放出される活性酸素によって酸化作用が促進せしめられる。
【０１５９】
さて、前述したようにＮＯX はＮＯX 吸収剤９１又は活性酸素放出・ＮＯX 吸収剤９１（以下これらを総称して単にＮＯX 吸収剤９１と称する）に吸収される。しかしながらＮＯX 吸収剤９１のＮＯX 吸収能力には限度があり、ＮＯX 吸収剤９１のＮＯX 吸収能力が飽和する前にＮＯX 吸収剤９１からＮＯX を放出させる必要がある。そのためにはＮＯX 吸収剤９１に吸収されているＮＯX 量を推定する必要がある。そこでこれまで述べた第１実施例から第５実施例においてパティキュレートフィルタ２４の担体上にＮＯX 吸収剤９１を担持した場合には、単位時間当りのＮＯX 吸収量Ａを要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図３０に示すよようなマップの形で予め求めておき、この単位時間当りのＮＯX 吸収量Ａを積算することによってＮＯX 吸収剤９１に吸収されているＮＯX 量ΣＮＯＸが推定される。
【０１６０】
また、これらの実施例ではこのＮＯX 吸収量ΣＮＯＸが予め定められた許容最大値ＭＡＸＮを越えたときにパティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ、それによってＮＯX 吸収剤９１からＮＯX が放出される。
【０１６１】
ところで排気ガス中にはＳＯX が含まれており、ＮＯX 吸収剤９１にはＮＯX ばかりでなくＳＯX も吸収される。このＮＯX 吸収剤９１へのＳＯX の吸収メカニズムはＮＯX の吸収メカニズムと同じであると考えられる。
【０１６２】
即ち、ＮＯX の吸収メカニズムを説明したときと同様に担体上に白金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と、前述したように排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素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ＮＯX 吸収剤内に吸収され、カリウムＫと結合しながら、硫酸イオンＳＯ42- の形でＮＯX 吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩Ｋ2 ＳＯ4 を生成する。
【０１６３】
しかしながらこの硫酸塩Ｋ2 ＳＯ4 は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしても硫酸塩Ｋ2 ＳＯ4 は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯX 吸収剤９１内には時間が経過するにつれて硫酸塩Ｋ2 ＳＯ4 が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯX 吸収剤９１が吸収しうるＮＯX 量が低下することになる。
【０１６４】
ところがこの硫酸塩Ｋ2 ＳＯ4 はＮＯX 吸収剤９１の温度がＮＯX 吸収剤９１により定まる一定温度、例えばほぼ６００℃を越えると分解し、このときＮＯX 吸収剤９１に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯX 吸収剤９１からＳＯX が放出される。ただし、ＮＯX 吸収剤９１からＳＯX を放出させるにはＮＯX 吸収剤９１からＮＯX を放出させる場合に比べてかなり長い時間を要する。
【０１６５】
そこでＮＯX 吸収剤９１からＳＯX を放出すべきときには炭化水素供給弁４２から排気ガスの空燃比がリッチとなるように炭化水素、例えば燃料を噴射するようにしている。炭化水素供給弁４２から燃料が噴射されると燃料の燃焼熱によりＮＯX 吸収剤９１の温度が上昇し、斯くしてＮＯX 吸収剤９１からＳＯX が放出されることになる。
【０１６６】
次に図３１を参照しつつＮＯX 吸収剤９１からＮＯX を放出すべきときにセットされるＮＯX 放出フラグ及びＮＯX 吸収剤９１からＳＯX を放出すべきときにセットされるＳＯX 放出フラグの処理ルーチンについて説明する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
【０１６７】
図３１を参照するとまず初めにステップ９００において図３０に示すマップから単位時間当りのＮＯX 吸収量Ａが算出される。次いでステップ９０１ではＮＯX 吸収量ΣＮＯＸにＡが加算される。次いでステップ９０２ではＮＯX 吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸＮを越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸＮになるとステップ９０３に進み、ＮＯX を放出すべきことを示すＮＯX 放出フラグがセットされる。次いでステップ９０４に進む。
【０１６８】
ステップ９０４では噴射量Ｑに定数ｋを乗算した積ｋ・ＱがΣＳＯＸに加算される。燃料中にはほぼ一定量の硫黄Ｓが含まれており、従ってＮＯX 吸収剤９１に吸収されるＳＯX 量はｋ・Ｑで表わすことができる。従ってこのｋ・Ｑを順次積算することによって得られるΣＳＯＸはＮＯX 吸収剤９１に吸収されていると推定されるＳＯX 量を表わしている。ステップ９０５ではこのＳＯX 量ΣＳＯＸが許容最大値ＭＡＸＳを越えたか否かが判別され、ΣＳＯＸ＞ＭＡＸＳになるとステップ９０６に進んでＳＯX 放出フラグがセットされる。
【０１６９】
次に図３２を参照しつつＮＯX およびＳＯX の放出処理ルーチンについて説明する。
【０１７０】
図３２を参照すると、まず初めにステップ１０００においてＮＯX 放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯX 放出フラグがセットされているときにはステップ１００１に進んで排気ガスの空燃比がリッチになるように予め定められた時間、炭化水素供給弁４２から燃料が供給される。このときＮＯX 吸収剤９１からＮＯX が放出される。次いでステップ１００２ではΣＮＯＸがクリヤされ、次いでステップ１００３ではＮＯX 放出フラグがリセットされる。
【０１７１】
次いでステップ１００４ではＳＯX 放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯX 放出フラグがセットされているときにはステップ１００５に進んで低速低負荷運転時であるか否かが判別され、低速低負荷運転時であるときにはステップ１００６に進んで排気ガスの空燃比がリッチになるようにＮＯX 放出時よりも長い時間に亘って炭化水素供給弁４２から燃料が供給される。排気ガスの空燃比をリッチとするのに必要な燃料量は機関回転数が低いほど少なくなり、機関負荷が低いほど少なくなる。従って機関低速低負荷運転時に炭化水素供給弁４２から燃料を供給するようにしている。
【０１７２】
次いでステップ１００７ではＮＯX 吸収剤９１からのＳＯX の放出が完了したか否かが判別される。ＳＯX の放出が完了したと判断されたときにはステップ１００８に進んでΣＳＯＸおよびΣＮＯＸがクリヤされ、次いでステップ１００９においてＳＯX 放出フラグがリセットされる。
【０１７３】
なお、ＮＯX 吸収剤９１からＮＯX 又はＳＯX を放出すべきときには低温燃焼を行い、低温燃焼のもとで燃焼室５内における空燃比をリッチにすることもできる。
【０１７４】
【発明の効果】
パティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を連続的に酸化除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】機関本体の側面断面図である。
【図３】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す全体図である。
【図４】パティキュレートフィルタを示す図である。
【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】連続的酸化除去領域を示す図である。
【図７】連続的酸化除去領域を示す図である。
【図８】バッテリの充電量代表値を算出するためのフローチャートである。
【図９】堆積微粒子の連続酸化処理の第１実施例を実行するためのフローチャートである。
【図１０】暖機制御を実行するためのフローチャートである。
【図１１】昇温制御を実行するためのフローチャートである。
【図１２】堆積微粒子の連続酸化処理の第２実施例を実行するためのフローチャートである。
【図１３】内燃機関の別の実施例を示す全体図である。
【図１４】堆積微粒子の連続酸化処理の第３実施例の第１の例を実行するためのフローチャートである。
【図１５】堆積微粒子の連続酸化処理の第３実施例の第１の例を実行するためのフローチャートである。
【図１６】堆積微粒子の連続酸化処理の第３実施例の第２の例を実行するためのフローチャートである。
【図１７】堆積微粒子の連続酸化処理の第３実施例の第２の例を実行するためのフローチャートである。
【図１８】スモークの発生量を示す図である。
【図１９】燃焼室内のガス温等を示す図である。
【図２０】運転領域Ｉ，IIを示す図である。
【図２１】空燃比Ａ／Ｆを示す図である。
【図２２】スロットル弁開度等の変化を示す図である。
【図２３】堆積微粒子の連続酸化処理の第４実施例を実行するためのフローチャートである。
【図２４】堆積微粒子の連続酸化処理の第５実施例を実行するためのフローチャートである。
【図２５】堆積微粒子の連続酸化処理の第５実施例を実行するためのフローチャートである。
【図２６】電動装置の別の実施例を示す図である。
【図２７】運転領域Ｌ，Ｈを示す図である。
【図２８】暖機制御を実行するためのフローチャートである。
【図２９】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図３０】ＮＯX 吸収量のマップを示す図である。
【図３１】ＮＯX ，ＳＯX 放出フラグを処理するためのフローチャートである。
【図３２】ＮＯX ，ＳＯX 放出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
２４…パティキュレートフィルタ
３７…電動装置
【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】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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