(57)【要約】【課題】粒子状物質を確実に捕集しつつ、パティキュレートフィルタの圧力損失がアッシュにより増大するのを抑制する。【解決手段】機関排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタは、交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路と、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を互いに隔てる多孔性の隔壁とを備える。隔壁に、平均細孔径が隔壁基材の平均細孔径よりも小さいコート層により基材表面が覆われたコート領域と、コート領域の下流側において基材表面が前記コート層により覆われていない非コート領域とが区画され、非コート領域において排気ガス中に含まれるアッシュが隔壁を通過できる。コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいか否かを判別する。コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去処理を行う。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に配置された、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタであって、交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路と、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を互いに隔てる多孔性の隔壁とを備え、隔壁に、平均細孔径が隔壁基材の平均細孔径よりも小さいコート層により基材表面が覆われたコート領域と、コート領域の下流側において基材表面が前記コート層により覆われていない非コート領域とが区画され、非コート領域において排気ガス中に含まれるアッシュが隔壁を通過できるように隔壁の細孔径が設定されている、パティキュレートフィルタと、
コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、
コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去処理を行うＰＭ除去手段と、
を具備した、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
コート領域内に少なくとも１つの判断区域があらかじめ画定されており、判別手段は、判断区域の流路抵抗値がそれぞれ許容値よりも大きいか否かを判断し、ＰＭ除去手段は、これら判断区域の流路抵抗値のうち少なくとも１つが許容値よりも大きいと判別されたときにＰＭ除去処理を行う、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
判別手段は、判断区域に捕集された粒子状物質の量をそれぞれ算出し、算出された粒子状物質の量が許容量よりも多いときに当該検出区域の流路抵抗値が許容値よりも大きいと判断する、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
判別手段は、判断区域の前後差圧をそれぞれ検出し、検出された前後差圧が許容差圧よりも大きいときに当該検出区域の流路抵抗値が許容値よりも大きいと判断する、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタは、交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路と、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を互いに隔てる多孔性の隔壁とを備え、隔壁に、触媒を担持するためのコート層により基材表面が覆われたコート領域と、コート領域の下流側において基材表面が前記コート層により覆われていない非コート領域とが区画されており、パティキュレートフィルタを酸化雰囲気に維持しつつパティキュレートフィルタの温度を上昇させることにより粒子状物質を燃焼させてパティキュレートフィルタから除去するＰＭ除去処理を行う、内燃機関の排気浄化装置が公知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／１２６３３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気ガス中には粒子状物質だけでなく、アッシュと称される不燃性成分が含まれており、このアッシュは粒子状物質と共にパティキュレートフィルタに捕集される。ところが、ＰＭ除去処理が行われても、アッシュは燃焼せず又は気化せず、パティキュレートフィルタ上に残留する。このため、機関運転時間が長くなるにつれて、パティキュレートフィルタ上のアッシュ量が次第に増大し、パティキュレートフィルタの圧力損失が次第に大きくなる。その結果、ＰＭ除去処理が繰り返し行われても、機関出力が低下するおそれがある。
【０００５】
上述の特許文献１ではこの問題点について何ら考慮されておらず、ましてその解決策も開示されていない。特に、特許文献１では非コート領域における隔壁の平均細孔径が２０μｍ以下に設定されており、このような小さな平均細孔径ではアッシュがパティキュレートフィルタをほとんど通過できないことが本願発明者により確認されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、機関排気通路内に配置された、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタであって、交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路と、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を互いに隔てる多孔性の隔壁とを備え、隔壁に、平均細孔径が隔壁基材の平均細孔径よりも小さいコート層により基材表面が覆われたコート領域と、コート領域の下流側において基材表面が前記コート層により覆われていない非コート領域とが区画され、非コート領域において排気ガス中に含まれるアッシュが隔壁を通過できるように隔壁の細孔径が設定されている、パティキュレートフィルタと、コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、コート領域の流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去処理を行うＰＭ除去手段と、を具備した、内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
粒子状物質を確実に捕集しつつ、パティキュレートフィルタの圧力損失がアッシュにより増大するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による実施例の内燃機関の全体図である。
【図２Ａ】パティキュレートフィルタの正面図である。
【図２Ｂ】パティキュレートフィルタの側面断面図である。
【図３】隔壁の部分拡大断面図である。
【図４】コート層の部分拡大断面図である。
【図５】パティキュレートフィルタの作用を説明する概略図である。
【図６】排気浄化制御を説明するタイムチャートである。
【図７】上流側判断区域及び下流側判断区域を示す部分断面図である。
【図８Ａ】増加分ｍＰＭｉｕのマップを示す図である。
【図８Ｂ】減少分ｍＰＭｒｕのマップを示す図である。
【図９Ａ】増加分ｍＰＭｉｄのマップを示す図である。
【図９Ｂ】減少分ｍＰＭｒｄのマップを示す図である。
【図１０】本発明による実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明による別の実施例を説明する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照すると、１は圧縮着火式内燃機関の本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ｃの出口に連結され、コンプレッサ７ｃの入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｔの入口に連結され、排気タービン７ｔの出口は排気後処理装置２０に連結される。
【００１０】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１３が配置される。また、ＥＧＲ通路１２周りにはＥＧＲ通路１２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１４が配置される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１５を介してコモンレール１６に連結される。このコモンレール１６内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１７から燃料が供給され、コモンレール１６内に供給された燃料は各燃料供給管１５を介して燃料噴射弁３に供給される。図１に示される実施例ではこの燃料は軽油から構成される。別の実施例では、内燃機関は火花点火式内燃機関から構成される。この場合には燃料はガソリンから構成される。
【００１１】
排気後処理装置２０は排気タービン７ｔの出口に連結された排気管２１と、排気管２１に連結された触媒コンバータ２２と、触媒コンバータ２２に連結された排気管２３とを具備する。触媒コンバータ２２内にはウォールフロー型のパティキュレートフィルタ２４が配置される。
【００１２】
触媒コンバータ２２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２５が設けられる。別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサが排気管２１に配置される。更に別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４から流出する排気ガスの温度を検出するための温度センサが排気管２３に配置される。これら排気ガスの温度はパティキュレートフィルタ２４の温度を表している。
【００１３】
一方、排気マニホルド５には燃料添加弁２７が取り付けられる。この燃料添加弁２７にはコモンレール１６から燃料が添加され、燃料添加弁２７から排気マニホルド５内に燃料が添加される。別の実施例では、燃料添加弁２７が排気管２１に配置される。
【００１４】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。エアフローメータ８、及び温度センサ２５の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル３９にはアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４０が接続され、負荷センサ４０の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４１が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４１からの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出される。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３、スロットル弁１０駆動装置、ＥＧＲ制御弁１３、燃料ポンプ１７、及び燃料添加弁２７に接続される。
【００１５】
図２Ａ及び図２Ｂはウォールフロー型パティキュレートフィルタ２４の構造を示している。なお、図２Ａはパティキュレートフィルタ２４の正面図を示しており、図２Ｂ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２Ａ及び図２Ｂ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７１ｉ，７１ｏと、これら排気流通路７１ｉ，７１ｏを互いに隔てる隔壁７２とを具備する。図２Ａに示される実施例では、排気流通路７１ｉ，７１ｏは、上流端が開放されかつ下流端が栓７３ｄにより閉塞された排気ガス流入通路７１ｉと、上流端が栓７３ｕにより閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路７１ｏとにより構成される。なお、図２Ａにおいてハッチングを付した部分は栓７３ｕを示している。したがって、排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは薄肉の隔壁７２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７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは各排気ガス流入通路７１ｉが４つの排気ガス流出通路７１ｏによって包囲され、各排気ガス流出通路７１ｏが４つの排気ガス流入通路７１ｉによって包囲されるように配置される。別の実施例では、排気流通路は、上流端及び下流端が開放された排気ガス流入通路と、上流端が栓により閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路とにより構成される。
【００１６】
図２Ｂに示されるように、隔壁７２には、コート領域ＣＺと、コート領域ＣＺの下流側に位置する非コート領域ＮＣＺとが区画される。図３に示されるように、コート領域ＣＺでは、隔壁７２の基材７２ｓの表面がコート層７５により覆われる。これに対し、非コート領域ＮＣＺでは、隔壁基材７２ｓの表面が上述のコート層７５により覆われていない。
【００１７】
図３に示される実施例では、コート層７５が排気ガス流入通路７１ｉに対面する隔壁基材７２ｓの一表面に設けられる。別の実施例では、コート層７５が排気ガス流出通路７１ｏに対面する隔壁基材７２ｓの一表面に設けられる。更に別の実施例では、コート層７５が排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏに対面する隔壁基材７２ｓの両表面に設けられる。
【００１８】
更に、図２Ｂに示される実施例では、コート領域ＣＺの上流縁は隔壁７２の上流端にほぼ一致している。別の実施例では、コート領域ＣＺの上流縁は隔壁７２の上流端よりも下流側に位置する。また、図２Ｂに示される実施例では、非コート領域ＮＣＺの下流縁は隔壁７２の下流端にほぼ一致している。別の実施例では、非コート領域ＮＣＺの下流縁は隔壁７２の下流端よりも上流側に位置する。コート領域ＣＺの長手方向長さはパティキュレートフィルタ２４の長手方向長さの例えば５０％から９０％に設定される。
【００１９】
隔壁基材７２ｓは多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。
【００２０】
一方、コート層７５は図４に示されるように多数の粒子７６から形成され、粒子７６同士の間に多数の隙間ないし細孔７７を有する。したがって、コート層７５は多孔性を有する。したがって、図２Ｂに矢印で示されるように、排気ガスはまず排気ガス流入通路７１ｉ内に流入し、次いで周囲の隔壁７２内を通って隣接する排気ガス流出通路７１ｏ内に流出する。
【００２１】
図４に示される実施例では、粒子７６は酸化機能を有する金属から構成される。酸化機能を有する金属として、白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄのような白金族の金属を用いることができる。別の実施例では、粒子７６は隔壁基材７２ｓと同様のセラミックから構成される。更に別の実施例では、粒子７６はセラミック及び金属の一方又は両方から構成される。
【００２２】
隔壁基材７２ｓの平均細孔径は２５μｍ以上かつ１００μｍ以下に設定される。隔壁基材７２ｓの平均細孔径が２５μｍ以上であると、排気ガス中に含まれるアッシュの大部分が隔壁７２を通過できる。したがって、言い換えると、非コート領域ＮＣＺにおいて排気ガス中に含まれるアッシュが隔壁７２を通過できるように隔壁７２の細孔径が設定される。更に言い換えると、非コート領域ＮＣＺにおけるアッシュの捕集率が許容率よりも低くなるように隔壁７２の細孔径が設定される。この許容率は例えば５０％である。なお、粒子状物質の平均粒径がアッシュの平均粒径よりも小さいことを考えると、非コート領域ＮＣＺにおいて粒子状物質及びアッシュが隔壁７２を通過できるように隔壁７２の細孔径が設定されるという見方もできる。
【００２３】
コート層７５の平均細孔径は隔壁基材７２ｓの平均細孔径よりも小さく設定される。具体的には、コート層７５の平均細孔径は、コート層７５が排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集できるように設定される。更に、粒子７６（二次粒子）の平均径は１μｍ以上かつ１０μｍ以下に設定される。粒子７６の平均径が１μｍよりも小さいと、コート層７５を通過する粒子状物質の量が許容量よりも多くなる。また、粒子７６の平均径が１０μｍよりも大きいと、パティキュレートフィルタ２４ないしコート層７５の圧力損失が許容値よりも大きくなる。
【００２４】
なお、本発明による実施例では、隔壁基材の細孔の平均径は水銀圧入法により得られた細孔径分布のメディアン径（５０％径）を意味し、粒子の平均径はレーザ回折・散乱法により得られた体積基準の粒度分布のメディアン径（５０％径）を意味する。
【００２５】
さて、排気ガス中には主として固体炭素から形成される粒子状物質が含まれる。この粒子状物質はパティキュレートフィルタ２４上に捕集される。
【００２６】
また、排気ガス中にはアッシュと称される不燃性成分も含まれており、このアッシュも粒子状物質と共にパティキュレートフィルタ２４に捕集される。このアッシュは主として硫酸カルシウムＣａＳＯ４、リン酸亜鉛カルシウムＣａ１９Ｚｎ２（ＰＯ４）１４のようなカルシウム塩から形成されることが本願発明者により確認されている。カルシウムＣａ，亜鉛Ｚｎ，リンＰ等は機関潤滑油に由来し、イオウＳは燃料に由来する。すなわち、硫酸カルシウムＣａＳＯ４を例にとって説明すると、機関潤滑油が燃焼室２内に流入して燃焼し、潤滑油中のカルシウムＣａが燃料中のイオウＳと結合することにより硫酸カルシウムＣａＳＯ４が生成される。
【００２７】
本願発明者らによれば、平均細孔径が１０μｍから２５μｍ程度でコート層７５を備えていない従来のパティキュレートフィルタ、言い換えるとアッシュがほとんど通過できないパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置した場合、粒子状物質は隔壁７２の下流側部分よりも隔壁７２の上流側部分に堆積する傾向にあり、アッシュは隔壁７２の上流側部分よりも隔壁７２の下流側部分に堆積する傾向にあることが確認されている。
【００２８】
そこで、本発明による実施例では、隔壁７２の上流側にコート領域ＣＺを設け、隔壁７２の下流側に非コート領域ＮＣＺを設けている。その結果、図５に示されるように、粒子状物質８０が上流側のコート領域ＣＺにおいてコート層７５に捕集され、アッシュ８１が下流側の非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２を通過する。したがって、粒子状物質８０がパティキュレートフィルタ２４を通過するのを抑制しつつ、アッシュがパティキュレートフィルタ２４に堆積するのを抑制することができる。言い換えると、粒子状物質８０を確実に捕集しつつパティキュレートフィルタ２４の圧力損失がアッシュにより増大するのを抑制することができる。
【００２９】
燃焼室２では酸素過剰のもとで燃焼が行われている。したがって、燃料噴射弁３及び燃料添加弁２７から燃料が２次的に供給されない限り、パティキュレートフィルタ２４は酸化雰囲気にある。また、コート層７５は酸化機能を有する金属から構成される。その結果、コート層７５に捕集された粒子状物質は順次酸化される。ところが、単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が単位時間当たりに酸化される粒子状物質の量よりも多くなると、コート領域ＣＺに捕集されている粒子状物質の量が機関運転時間の経過と共に増大する。
【００３０】
コート領域ＣＺに捕集されている粒子状物質の量が増大するにつれて、コート領域ＣＺの流路抵抗値が増大する。その結果、排気ガスがコート領域ＣＺにおける隔壁７２を通過するのが困難になり、多量の排気ガスが非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２を通過するようになる。このため、多量の粒子状物質が非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２を通過し、したがってパティキュレートフィルタ２４を通過するおそれがある。
【００３１】
そこで本発明による実施例では、コート領域ＣＺの流路抵抗値が許容値よりも大きいか否かを判別する判別処理を行い、コート領域ＣＺの流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときに、パティキュレートフィルタ２４から粒子状物質を除去するＰＭ除去処理を行うようにしている。すなわち、図６に示されるように、コート領域ＣＺの流路抵抗値が許容値ＬＭＴを越えるとＰＭ除去処理が行われる。その結果、コート領域ＣＺの流路抵抗値が低下され、非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２を通過する粒子状物質の量を低減することができる。
【００３２】
このようにコート領域ＣＺの流路抵抗値に基づいてＰＭ除去処理を行うか否かを判断しているので、ＰＭ除去処理を適切なタイミングで行うことができる。
【００３３】
本発明による実施例では、図７に示されるように、コート領域ＣＺ内に２つの判断区域、即ち上流側に位置する上流側判断区域ＲＤｕ及び下流側に位置する下流側判断区域ＲＤｄがあらかじめ画定されている。これら区域ＲＤｕ，ＲＤｄは長手方向に隣接して又は互いに離間して区画される。その上で、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値及び下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値がそれぞれ許容値よりも大きいか否かを判別する判別処理が行われ、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値又は下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときには、ＰＭ除去処理が行われる。
【００３４】
本発明による実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は上流側判断区域ＲＤｕに捕集されている粒子状物質の量によって表される。すなわち、上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量が多くなるにつれて上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は大きくなる。上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕはその単位時間当たりの増加分ｍＰＭｉｕ及び減少分ｍＰＭｒｕを積算することにより算出される（ＭＰＭｕ＝ＭＰＭｕ＋ｍＰＭｉｕ−ｍＰＭｒｕ）。増加分ｍＰＭｉｕはアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌ、機関回転数Ｎｅ、及び吸入空気量Ｇａのような機関運転状態の関数として図８Ａに示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。減少分ｍＰＭｒｕもアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌ、機関回転数Ｎｅ、及び吸入空気量Ｇａのような機関運転状態の関数として図８Ｂに示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３５】
同様に、下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は下流側判断区域ＲＤｄに捕集されている粒子状物質の量によって表される。すなわち、下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量が多くなるにつれて下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は大きくなる。下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄはその単位時間当たりの増加分ｍＰＭｉｄ及び減少分ｍＰＭｒｄを積算することにより算出される（ＭＰＭｄ＝ＭＰＭｄ＋ｍＰＭｉｄ−ｍＰＭｒｄ）。増加分ｍＰＭｉｕはアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌ、機関回転数Ｎｅ、及び吸入空気量Ｇａのような機関運転状態の関数として図９Ａに示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。減少分ｍＰＭｒｕもアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌ、機関回転数Ｎｅ、及び吸入空気量Ｇａのような機関運転状態の関数として図９Ｂに示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３６】
したがって本発明による実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕが許容量ＭＬＭＴよりも多いときに上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値が許容値ＬＭＴよりも大きいと判別され、下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄが許容量ＭＬＭＴよりも多いときに下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値ＬＭＴよりも大きいと判別される。
【００３７】
なお、吸入空気量Ｇａはパティキュレートフィルタ１４内に流入する排気ガスの流速を表している。排気ガスの流速が低いときには上流側判断区域ＲＤｕに捕集される粒子状物質量が多く、排気ガスの流速が高くなると下流側判断区域ＲＤｄに捕集される粒子状物質量が増大する。また、減少分ｍＰＭｒｕ，ｍＰＭｒｄは、酸素による粒子状物質の酸化や二酸化窒素ＮＯ２による粒子状物質の酸化に起因する。
【００３８】
一方、本発明による実施例では、ＰＭ除去処理は、粒子状物質を酸化除去するためにパティキュレートフィルタ２４を酸化雰囲気に維持しつつパティキュレートフィルタ２４の温度をＰＭ除去温度まで上昇させる昇温処理から構成される。昇温制御を行うために、燃料噴射弁３から燃焼行程又は排気行程に追加の燃料が燃焼室２内に噴射され、又は燃料添加弁２７から燃料が排気マニホルド５に添加される。
【００３９】
別の実施例では、ＰＭ除去処理は、粒子状物質をＮＯｘにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガス中のＮＯｘ量を増大させるＮＯｘ増大処理から構成される。ＮＯｘ量を増大させるために例えばＥＧＲガス量が減少される。更に別の実施例では、ＰＭ除去処理は、粒子状物質をオゾンにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ２４上流の排気通路に連結されたオゾン供給器からオゾンをパティキュレートフィルタ２４に供給するオゾン供給処理から構成される。
【００４０】
なお、パティキュレートフィルタ２４の前後差圧はパティキュレートフィルタ２４全体の流路抵抗を表しており、コート領域ＣＺの流路抵抗を表していない。
【００４１】
図１０は本発明による実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。
図１０を参照すると、ステップ１００では上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕの増加分ｍＰＭｉｕ及び減少分ｍＰＭｒｕが図８Ａ及び図８Ｂのマップからそれぞれ算出される。続くステップ１０１では上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕが算出される。続くステップ１０２では下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄの増加分ｍＰＭｉｄ及び減少分ｍＰＭｒｄが図９Ａ及び図９Ｂのマップからそれぞれ算出される。続くステップ１０３では下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄが算出される。続くステップ１０４では上流側判断区域ＲＤｕの粒子状物質捕集量ＭＰＭｕ又は下流側判断区域ＲＤｄの粒子状物質捕集量ＭＰＭｄが許容量ＭＬＭＴよりも多いか否かが判別される。ＭＰＭｕ≦ＭＬＭＴ及びＭＰＭｄ≦ＭＬＭＴのときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＭＰＭｕ＞ＭＬＭＴ又はＭＰＭｄ＞ＭＬＭＴのときにはステップ１０５に進み、ＰＭ除去処理が実行される。続くステップ１０６では粒子状物質捕集量ＭＰＭｕ，ＭＰＭｄがそれぞれクリアされる。なお、電子制御ユニット３０（図１）は判別処理及びＰＭ除去処理を行うようにプログラムされている。
【００４２】
上流側判断区域ＲＤｕ及び下流側判断区域ＲＤｄにアッシュが捕集されると上流側判断区域ＲＤｕ及び下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値がそれぞれ増大する。そこで、別の実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は上流側判断区域ＲＤｕに捕集されている粒子状物質及びアッシュの量によって表され、下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は下流側判断区域ＲＤｄに捕集されている粒子状物質及びアッシュの量によって表される。
【００４３】
図１１は本発明による別の実施例を示している。
図１１を参照すると、上流側判断区域ＲＤｕに隣接する排気ガス流入通路７１ｉには圧力センサ９０ｕが配置され、下流側判断区域ＲＤｄに隣接する排気ガス流入通路７１ｉには圧力センサ９０ｄが配置される。また、排気ガス流出通路７１ｏ内にも圧力センサ９１が配置される。
【００４４】
本発明による別の実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は上流側判断区域ＲＤｕの前後差圧ΔＰｕによって表される。すなわち、上流側判断区域ＲＤｕの前後差圧ΔＰｕが大きくなるにつれて上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値は大きくなる。この前後差圧ΔＰｕは圧力センサ９０ｕにより検出される圧力と、圧力センサ９１により検出される圧力との差として算出される。同様に、下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は上流側判断区域ＲＤｄの前後差圧ΔＰｄによって表される。すなわち、下流側判断区域ＲＤｄの前後差圧ΔＰｄが大きくなるにつれて下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値は大きくなる。この前後差圧ΔＰｄは圧力センサ９０ｄにより検出される圧力と、圧力センサ９１により検出される圧力との差として算出される。
【００４５】
したがって本発明による別の実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの前後差圧ΔＰｕが許容差圧よりも大きいときに上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値が許容値ＬＭＴよりも大きいと判別され、下流側判断区域ＲＤｄの前後差圧ΔＰｄが許容差圧よりも大きいときに下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値ＬＭＴよりも大きいと判別される。
【００４６】
これまで述べてきた本発明による実施例では、非コート領域ＮＣＺにコート層が設けられていない。別の実施例では、非コート領域ＮＣＺに、コート層７５とは異なる別のコート層が設けられる。この場合、非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２の平均細孔径は別のコート層が設けられた状態において、２５μｍ以上５０μｍ以下に設定される。別のコート層は例えば酸化機能を有する金属を担持した触媒コート層から形成される。その結果、非コート領域ＮＣＺに到達した粒子状物質を容易に酸化除去することができる。
【００４７】
また、これまで述べてきた本発明による実施例では、コート領域ＣＺ内に２つの判断区域が画定される。別の実施例ではコート領域ＣＺ内に１つの判断区域が画定される。更に別の実施例ではコート領域ＣＺ内に３つ以上の判断区域が画定される。したがって、本発明による実施例ではコート領域ＣＺ内に少なくとも１つの判断区域が画定されるということになる。
【００４８】
更に、これまで述べてきた本発明による実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値又は下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときには、ＰＭ除去処理が行われる。別の実施例では、上流側判断区域ＲＤｕの流路抵抗値及び下流側判断区域ＲＤｄの流路抵抗値が許容値よりも大きいと判別されたときに、ＰＭ除去処理が行われる。
【００４９】
ところで、隔壁７２を通過する排気ガスについてのダルシーの法則は次式で表される。
｜Ｖ｜∝｜ｋ・ΔＰ｜
ここで、Ｖは隔壁７２を通過するガス流量、ｋは隔壁７２の透過率、ΔＰは隔壁７２の前後差圧ないし圧力損失をそれぞれ表している。
【００５０】
透過率ｋは隔壁７２の透過のしやすさを表しており、隔壁７２上に捕集された粒子状物質の量が多くなるにつれて透過率ｋが小さくなる。そうすると、本発明は、コート領域ＣＺの透過率が許容率よりも低いか否かを判別し、コート領域ＣＺの透過率が許容率よりも低いと判別されたときにＰＭ除去処理を行なっている、とみることもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１    機関本体
２１    排気管
２４    パティキュレートフィルタ
７１ｉ    排気ガス流入通路
７１ｏ    排気ガス流出通路
７２    隔壁
７５    コート層
ＣＺ    コート領域
ＮＣＺ    非コート領域
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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