(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の隔壁を有し、排気ガスが前記隔壁を通過するとき前記排気ガス中の微粒子が一時的に捕集されると共に、前記隔壁内部に前記微粒子の酸化を促進する活性酸素放出剤が担持されたフィルタと、このフィルタの一方側から前記排気ガスを流す第１の流れと前記フィルタの他方側から排気ガスを流す第２の流れとを交互に切換える排気逆転手段と、を備え、前記排気逆転手段により前記第１の流れと前記第２の流れを交互に切換えて前記排気ガスを前記フィルタに流し、前記微粒子の酸化除去を行う排気浄化装置において、
前記隔壁の排気流れ方向に対して前記隔壁の中心部分の目の粗さが前記外側部分よりも細かくされていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
複数の隔壁を有し、排気ガスが前記隔壁を通過するとき前記排気ガス中の微粒子が一時的に捕集されると共に、前記隔壁内部に前記微粒子の酸化を促進する活性酸素放出剤が担持されたフィルタと、このフィルタの一方側から前記排気ガスを流す第１の流れと前記フィルタの他方側から排気ガスを流す第２の流れとを交互に切換える排気逆転手段と、を備え、前記排気逆転手段により前記第１の流れと前記第２の流れを交互に切換えて前記排気ガスを前記フィルタに流し、前記微粒子の酸化除去を行う排気浄化装置において、
前記隔壁の排気流れ方向に対して前記隔壁の中心部分の目の粗さが前記外側部分よりも粗くされていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
複数の隔壁を有し、排気ガスが前記隔壁を通過するとき前記排気ガス中の微粒子が一時的に捕集されると共に、前記隔壁内部に前記微粒子の酸化を促進する活性酸素放出剤が担持されたフィルタと、このフィルタの一方側から前記排気ガスを流す第１の流れと前記フィルタの他方側から排気ガスを流す第２の流れとを交互に切換える排気逆転手段と、を備え、前記排気逆転手段により前記第１の流れと前記第２の流れを交互に切換えて前記排気ガスを前記フィルタに流し、前記微粒子の酸化除去を行う排気浄化装置において、
車両の加速度の度合いが大きいと判断されたとき、前記第１の流れに前記排気ガスを流すように前記排気逆転手段を制御する制御手段を設け、
前記フィルタの前記一方側の目を粗さが前記他方側よりも粗くされていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
複数の隔壁を有し、排気ガスが前記隔壁を通過するとき前記排気ガス中の微粒子が一時的に捕集されると共に、前記隔壁内部に前記微粒子の酸化を促進する活性酸素放出剤が担持されたフィルタと、このフィルタの一方側から前記排気ガスを流す第１の流れと前記フィルタの他方側から排気ガスを流す第２の流れとを交互に切換える排気逆転手段と、を備え、前記排気逆転手段により前記第１の流れと前記第２の流れを交互に切換えて前記排気ガスを前記フィルタに流し、前記微粒子の酸化除去を行う排気浄化装置において、
車両の加速度の度合いが大きいと判断されたとき、前記第１の流れに前記排気ガスを流すように前記排気逆転手段を制御する制御手段を設け、
目の粗さが異なる前記フィルタを複数用意し、前記第１の流れにおける上流側のフィルタの目の粗さが下流側のフィルタの目の粗さより粗いことを特徴とする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係り、特に、浄化装置のフィルタに排気上流側と下流側とから交互に排気を切換通過できるようにした排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりディーゼル機関においては、排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を除去するために機関排気通路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティキュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィルタを再生するようにしている。ところがパティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子は600°Ｃ程度以上の高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機関の排気ガス温は通常、600°Ｃよりもかなり低い。従って排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火させるのは困難であり、排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火させるためには微粒子が低い温度で着火しなければならない。
【０００３】
ところで、従来よりパティキュレートフィルタ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下できることが知られており、従って微粒子の着火温度を低下させるために触媒を担持した種々のパティキュレートフィルタが公知である。
【０００４】
例えば、特公平7−106290 号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金族金属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持させたパティキュレートフィルタが開示されている。このパティキュレートフィルタではほぼ350°Ｃから400°Ｃの比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続的に燃焼せしめられる。
【０００５】
従って、ディーゼル機関では機関負荷が高くなれば排気ガス温が350°Ｃから400°Ｃに達するので、上述のパティキュレートフィルタでは排気ガス熱によって微粒子を着火燃焼せしめることができる。
【０００６】
しかし、パティキュレートフィルタでは、排気ガスが主に衝突するフィルタ表面に微粒子が捕集され、この微粒子が表面のみに遍在すると、フィルタの触媒から放出される活性酸素が不十分となり、微粒子が一部しか燃焼せずに多量の微粒子が燃え残るという問題を生ずる。
【０００７】
そこで、できるだけ微粒子の連続燃焼が可能となるように、浄化装置のパティキュレートフィルタに排気上流側と下流側とから交互に排気を切換通過できるようにすることで、排気中の微粒子がパティキュレートフィルタ周りで攪乱され、連続燃焼が容易となるようにすることが考えられる。
【０００８】
例えば、排気管から分岐してパティキュレートフィルタに接続する第１の排気通路および第２の排気通路を設けると共に、第１の排気通路および第２の排気通路の分岐点からパティキュレートフィルタを通過せずに排気ガスを排出するバイパス通路を設け、分岐点より排気ガスが排気管、第１の排気通路、パティキュレートフィルタ、第２の排気通路、バイパス通路の順に流れて大気に放出される第１の流れ（排気上流側）と、分岐点より排気ガスが排気管、第２の排気通路、パティキュレートフィルタ、第１の排気通路、バイパス通路の順に流れて大気に放出される第２の流れ（排気下流側）とを分岐点で切換通過できるようにする排気浄化装置が考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パティキュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕集する際、触媒の利用効率を高めるために、フィルタ基材の目の粗さを全て粗くし、フィルタ壁内部全体を使って微粒子を捕集しようとすると、粗い目から微粒子がすり抜けて捕集効率が落ちてしまう。一方、捕集効率を高めるために、フィルタ基材の目の粗さを全て細かくし、微粒子を細かい目で捕集しようとすると、微粒子がフィルタ表面付近のみの捕集となり、壁中心部の活性点まで届かずに壁中心部の活性点が利用できなくなり触媒利用効率が落ちてしまう。
【００１０】
このように、従来のパティキュレートフィルタでは、触媒の利用効率と捕集効率とを共に両立させることが困難であった。
【００１１】
また、ディーゼル機関が加速され、排気ガスの流速が急激に上がると、それまでパティキュレートフィルタにより捕集され堆積していた微粒子を、着火前にパティキュレートフィルタより吐き出してしまうことがある。そこで、パティキュレートフィルタの目を全体に細かくすると、圧損が高くなり、微粒子がフィルタ表面で跳ね返されて、触媒内部まで有効利用できないといった問題が生じてしまう。
【００１２】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、フィルタの触媒の利用効率と捕集効率とを共に両立させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを技術的課題とする。
また、本発明は、フィルタ内に捕集した微粒子の吐き出しを防いで微粒子の酸化促進を図ることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを技術的課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明の内燃機関の排気浄化装置は、次の手段を採用した。
【００１４】
すなわち、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、複数の隔壁を有し、排気ガスが前記隔壁を通過するとき前記排気ガス中の微粒子が一時的に捕集されると共に、前記隔壁内部に前記微粒子の酸化を促進する活性酸素放出剤が担持されたフィルタと、このフィルタの一方側から前記排気ガスを流す第１の流れと前記フィルタの他方側から排気ガスを流す第２の流れとを交互に切換える排気逆転手段と、を備え、前記排気逆転手段により前記第１の流れと前記第２の流れを交互に切換えて前記排気ガスを前記フィルタに流し、前記微粒子の酸化除去を行う排気浄化装置において、前記隔壁の排気流れ方向に対して前記隔壁の中心部分と外側部分とで目の粗さが異なっていることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明において、前記中心部分の目の粗さを前記外側部分よりも細かくするように構成すれば、フィルタの外側部分では目が粗いので微粒子が壁内部全体に散らばって捕集され、外側部分をすり抜けた微粒子は目が細かい中心部分で捕集されるので、フィルタの利用効率の向上と微粒子の捕集効率の向上を図ることができる。
【００１６】
また、本発明において、前記中心部分の目の粗さを前記外側部分よりも粗くするように構成すれば、フィルタの外側部分では目が細かいので、多少フィルタの通過は難しくなるが、一旦外側部分を通過すると、中心部分では目が粗いので微粒子が壁内部全体に散らばって捕集される。また、外側部分から排気通路へ出るときは、外側部分の目が細かいので微粒子はフィルタより多少出にくくなる。従って、微粒子の滞在時間が長く取れ酸化除去性能が向上する。この構成の場合、微粒子が加速による流速でフィルタの外部に吐き出されずに、滞在しやすくなるので、急に加速された排気ガスが入ったときに有効である。
【００１７】
更にまた、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、複数の隔壁を有し、排気ガスが前記隔壁を通過するとき前記排気ガス中の微粒子が一時的に捕集されると共に、前記隔壁内部に前記微粒子の酸化を促進する活性酸素放出剤が担持されたフィルタと、このフィルタの一方側から前記排気ガスを流す第１の流れと前記フィルタの他方側から排気ガスを流す第２の流れとを交互に切換える排気逆転手段と、を備え、前記排気逆転手段により前記第１の流れと前記第２の流れを交互に切換えて前記排気ガスを前記フィルタに流し、前記微粒子の酸化除去を行う排気浄化装置において、車両の加速度の度合いが大きいと判断されたとき、前記第１の流れに前記排気ガスを流すように前記排気逆転手段を制御する制御手段を設け、前記フィルタの前記一方側の目を粗さが前記他方側よりも粗くされていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、加速のとき第１の流れに排気ガスを流すように切り換えることで、排気ガスを目が粗く圧損の少ない一方側の隔壁に流すと共に、隔壁出口側の目が細かく微粒子が外部に放出されずらくなる。なお、加速以外の場合には、通常通りの使用方法とする。そして、この発明の場合、中心部分の目を粗くし、外側へ行くほど目を細かくする構成も例示でき、また、一番の外側だけの目を細かくする構成も例示できる。この例示によれば、目の細かい壁は薄いため圧損はさほど高まらない。そして、加速時の吐き出し微粒子は出口側の目の細かい壁により防ぐことができる。また、この構成によれば、圧損が異常に高くなった場合には、加速時に第１の流れではなく、第２の流れに排気ガスを逆流させて急激に上がる流速で堆積した微粒子を吐き出させ、目詰まりを解除することも可能である。
【００１９】
更にまた、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、複数の隔壁を有し、排気ガスが前記隔壁を通過するとき前記排気ガス中の微粒子が一時的に捕集されると共に、前記隔壁内部に前記微粒子の酸化を促進する活性酸素放出剤が担持されたフィルタと、このフィルタの一方側から前記排気ガスを流す第１の流れと前記フィルタの他方側から排気ガスを流す第２の流れとを交互に切換える排気逆転手段と、を備え、前記排気逆転手段により前記第１の流れと前記第２の流れを交互に切換えて前記排気ガスを前記フィルタに流し、前記微粒子の酸化除去を行う排気浄化装置において、車両の加速度の度合いが大きいと判断されたとき、前記第１の流れに前記排気ガスを流すように前記排気逆転手段を制御する制御手段を設け、目の粗さが異なる前記フィルタを複数用意し、前記第１の流れにおける上流側のフィルタの目の粗さが下流側のフィルタの目の粗さより粗いことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、微粒子捕集効率の向上を目的とした目が細かいフィルタと、触媒利用効率の向上を目的とした目が粗いフィルタとを備えるとともに、排気ガスを目が粗く圧損の少ない第一の流れにおける上流側のフィルタに流し、且つ下流側の目が細かく微粒子が外部に放出されづらくすることができるので、車両の加速時においてフィルタの触媒の利用効率と捕集効率とを共に両立させることができる。以上の各構成は、可能なかぎり互いに組み合わせることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付した図面に基いて説明する。
＜装置構成の概要＞
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【００２２】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１８内に導びかれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９および排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結され、排気タービン２１の出口はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを内蔵したケーシング２３を有する排気浄化装置に連結される。
【００２３】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介してお互いに連結され、ＥＧＲ通路２４には電気制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２６が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２６内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管２６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００２４】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピューターからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、パティキュレートフィルタ２２にはパティキュレートフィルタ２２の温度を検出するための温度センサ３９が取付けられ、これら温度センサ３９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。アクセスペダル４０にはアクセスペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応する変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、燃料ポンプ２８、及びアクチュエータ７２に接続される。
【００２５】
図２（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示している。なお、図２（Ａ）において各曲線は等トルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが高くなる．図２（Ａ）に示される要求トルクＴＱは図２（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数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。本発明による実施例では図２（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射量等が算出される。
【００２６】
＜排気浄化装置の構造＞
排気浄化装置は、図１、図３、図４に示したように、排気タービン２１の出口に排気管７０が接続されている。この排気管７０から分岐して、３個の隣接するパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを内蔵したケーシング２３のパティキュレートフィルタ２２ａの一方の面と接続する第１の排気通路７６と、パティキュレートフィルタ２２ｃの他方の面と接続する第２の排気通路７７とが設けられている。また、第１の排気通路７６と第２の排気通路７７の分岐点からパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを通過せずにそのまま排気ガスを排出するバイパス通路７３とが設けられている。
【００２７】
そして、第１の排気通路７６と第２の排気通路７７の分岐点には、排気切換弁７１が設けられている。排気切換弁７１は、アクチュエータ７２によって駆動され、第１の排気通路７６を選択してフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの一方側から排気ガスを流す第１の流れ（順流）と、第２の排気通路７７を選択してフィルタ２２の他方側から排気ガスを流す第２の流れ（逆流）とを、交互に切換える。
【００２８】
ここで、フィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを収容するケーシング２３は、バイパス通路７３を形成する排気管７０の真上に位置するよう配置され、そのケーシング２３の両側に排気管７０から分岐した第１の排気通路７６と第２の排気通路７７が接続される形となっている。そして、ケーシング２３内のフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、排気ガスの通過方向を長さ方向とした場合、長さ方向に直交する幅方向の長さが、長さ方向の長さより長くなっている。このような構成とすることで、フィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを内包するケーシング２３からなる排気浄化装置の車両への搭載スペースを省スペース化することができる。
【００２９】
アクチュエータ７２は、電子制御ユニット３０のＣＰＵ３４上に実現される制御手段７５によって駆動制御されるもので、出力ポート３６からの制御信号により駆動される。また、アクチュエータ７２は、内燃機関の駆動に伴って形成される負圧により駆動されるもので、負圧が加えられないときに第１の排気通路７６を選択する位置（順流位置）に弁体を制御し、第１の負圧が加えられたとき弁体を中立位置に制御し、第１の負圧よりも強い第２の負圧が加えられたとき第２の排気通路７７を選択する位置（逆流位置）に弁体を制御する。
【００３０】
前記弁体が図３の破線で示す順流位置にあるとき、排気切換弁７１は、排気管７０を第１の排気通路管７６に接続するとともに、第２の排気通路７７をバイパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７０→第１の排気通路７６→フィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ→第２の排気通路７７→バイパス通路７３の順に流れて、大気に放出される。
【００３１】
弁体が、図３の実線で示す逆流位置にあるとき、排気切換弁７１は、排気管７０を第２の排気通路管５１に接続するとともに、第１の排気通路７６をバイパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７０→第２の排気通路７７→フィルタ２２ｃ，２２ｂ，２２ａ→第１の排気通路７６→バイパス通路７３の順に流れて、大気に放出される。
【００３２】
弁体が、排気管７０の軸線に平行となった中立位置にあるとき、排気切換弁７１は、排気管７０を直接バイパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７０からフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを通過しないでバイパス通路７３に流れて、大気に放出される。
【００３３】
弁体の切換えにより、順流・逆流を繰り返すことで、煤などの微粒子がフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの基材内を動き回るので、微粒子の酸化を促進し、よって、微粒子の浄化を効率よく行うことができる。
【００３４】
図５（Ａ）は、フィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに一方向からのみ排気ガスを流す場合のイメージ図であり、微粒子はフィルタの一方の面にのみ蓄積して動かず、排気ガスの圧損上昇の原因となるだけでなく、微粒子の浄化を妨げる。
【００３５】
図５（Ｂ）は、フィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに双方向から排気ガスを流す場合のイメージ図であり、微粒子はフィルタの両面で順流方向と逆流方向に攪乱されるので、フィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの両面で、あるいは、基材内部で動き回り、フィルタ基材全体の活性点を利用して微粒子の酸化を促進することができ、フィルタ２２ｂに微粒子が蓄積するのをより少なくすることができ、排気ガスの圧損上昇を避けることができる。
【００３６】
＜フィルタの構造と微粒子の連続酸化処理＞
パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃはその目の粗さがスケール＃４〜３０程度の目が粗いフォームフィルタである。この実施の形態ではフィルタ内の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、この担体上に貴金属触媒、および周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持されている。
【００３７】
また、パティキュレートフィルタ２２ｂは、その目の粗さが１０〜２０μｍの目が細かいウォールフロー型のフィルタである。従って、パティキュレートフィルタ２２ｂは、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃより目の粗さが細かく、この実施の形態のフィルタは中心部分の目の粗さが外側部分より細かく形成されている。そしてパティキュレートフィルタ２２ｂの形状は図６（Ａ）の正面図および図６（Ｂ）の側面断面図に示されるようにハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０，５０，・・，５１，５１，・・を具備する。これら排気流通路は下流端が栓５２，５２，・・により閉塞された排気ガス流入通路５０，５０，・・によるセル構造となっており、上流端も栓５３，５３，・・により閉塞された排気ガス流出通路５１，５１，・・によるセル構造となっている。
【００３８】
なお、図６（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３，５３，・・を示している。そして、排気ガス流入通路５０，５０，・・および排気ガス流出通路５１，５１，・・は薄肉の隔壁５４，５４，・・を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路５０，５０，・・および排気ガス流出通路５１，５１，・・は各排気ガス流入通路５０，５０，・・が４つの排気ガス流出通路５１，５１，・・によって包囲され、各排気ガス流出通路５１，５１，・・が４つの排気ガス流入通路５０，５０，・・によって包囲されるように配置される。
【００３９】
パティキュレートフィルタ２２ｂは例えばコージライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは図６（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流出する。
【００４０】
そして、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃの場合と同様に、各排気ガス流入通路５０，５０，・・および各排気ガス流出通路５１，５１，・・の周壁面、即ち各隔壁５４，５４，・・の両側表面上および隔壁５４，５４，・・内の細孔内壁面上には、アルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒、および周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持されている。
【００４１】
この場合、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃでは貴金属触媒として白金Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシム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くとも一つが用いられている。
【００４２】
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。
【００４３】
次にパティキュレートフィルタ２２による排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行われる。
【００４４】
図１に示されるような圧縮着火式内燃機関では空気過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路、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に示されるような圧縮着火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなっている。また、燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス中にはＮＯが含まれている。また、燃料中にはイオウＳが含まれており、このイオウＳは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ2 となる。従って排気ガス中にはＳＯ2 が含まれている。従って過剰酸素、ＮＯ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２２ａ，２２ｂ，２２ｃ内に流入することになる。
【００４５】
＜目の粗さの異なるフィルタを組み合わせた排気浄化装置の作用＞
排気ガスが第１の排気通路７６（あるいは第２の排気通路７７）を経てパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃに流入する際、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃの目の粗さが粗いので、排気ガス内の微粒子はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃの壁内部全体に散らばって捕集される。そして、目が粗いフィルタをすり抜けた微粒子は目の粗さが細かいパティキュレートフィルタ２２ｂによって捕集される。このように目の粗さの異なるフィルタを組み合わせることによって、フィルタの利用効率の向上と微粒子の捕集効率の向上を図ることができる。
【００４６】
なお、外側部分のパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃの目の粗さを細かくし、中心部分のパティキュレートフィルタ２２ｂの目の粗さを粗くした場合は、フィルタの外側部分では目が細かいので、多少フィルタの通過は難しくなるが、一旦外側部分を通過すると、中心部分では目が粗いので微粒子が壁内部全体に散らばって捕集される。また、外側部分から排気通路へ出るときは、外側部分の目が細かいので微粒子はフィルタより多少出にくくなる。従って、微粒子の滞在時間が長く取れ酸化除去性能が向上する。この構成の場合、微粒子が加速による流速でフィルタの外部に吐き出されずに、滞在しやすくなるので、急に加速された排気ガスが入ったときに有効である。
【００４７】
次に、微粒子の連続酸化処理を説明する。
図７（Ａ）および（Ｂ）はパティキュレートフィルタ２２ｂの排気ガス流入通路５０，５０，・・の内周面および隔壁５４，５４，・・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７（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。
【００４８】
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２２ｂの排気ガス流入通路５０，５０，・・内に流入すると図７（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７（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、一部の硝酸イオンＮＯ3-は硝酸カリウムＫＮＯ3を生成する。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
一方、燃焼室５内においては主にカーボンＣからなる微粒子が生成され、従って排気ガス中にはこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれているこれら微粒子は排気ガスがパティキユレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの排気ガス流入通路５０，５０，・・内を流れているときに、或いは排気ガス流入通路５０，５０，・・から排気ガス流出通路５１，５１，・・に向かうときに図７（Ｂ）において６２で示されるように担体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接触し、付着する。
【００５２】
このように微粒子６２が活性酸素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成されている硝酸カリウムＫＮＯ3 がカリウムＫと酸素ＯとＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、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。
【００５３】
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が微粒子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。ただし、硫酸カリウムＫ2ＳＯ4は安定化しているため、硝酸カリウムＫＮＯ3 に対し、活性酸素は放出しずらい。
【００５４】
一方、微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3 や硫酸カリウムＫ2ＳＯ4のような化合物から分解された酸素である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギを有しており、極めて高い活性を有する。従って微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素は活性酸素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子６２に接触すると微粒子６２は短時間のうちに輝炎を発することなく酸化せしめられ、微粒子６２は完全に消滅する。従って微粒子６２はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に堆積することがない。
【００５５】
従来のようにパテイキュレートフイルタ２２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが赤熱し、火炎を伴って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続せず、従ってこのような火炎を伴う燃焼を持続させるためにはパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの温度をを高温に維持しなければならない。
【００５６】
これに対して本発明では微粒子６２は上述したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、このときパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの表面が赤熱することもない。即ち、云い換えると本発明では従来に比べてかなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめられている。従って本発明による輝炎を発しない微粒子６２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来の燃焼による微粒子除去作用と全く異なっている。
【００５７】
また、微粒子の酸化による微粒子除去作用はかなり低温で行われる。従ってパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの温度はさほど上昇せず、斯くしてパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが劣化する危険性はほとんどない。また、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に微粒子が全く堆積しないので微粒子の燃えカスであるアッシュが凝集する危険性が少なく、従ってパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが目詰まりする危険性が少なくなる。
【００５８】
ところでこの目詰まりは主に硫酸カルシウムＣａＳＯ4によって生ずる。即ち、燃料や潤滑油はカルシウムＣａを含んでおり、従って排気ガス中にカルシウムＣａが含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3が存在すると硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。この硫酸カルシウムＣａＳＯ4は固体であって高温になっても熱分解しない。従って硫酸カルシウムＣａＳＯ4が生成され、この硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの細孔が閉塞されると目詰まりを生ずることになる。
【００５９】
しかしながらこの場合、活性酸素放出剤６１としてカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると活性酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ3 はカリウムＫと結合して硫酸カリウムＫ2ＳＯ4を形成し、カルシウムＣａはＳＯ3 と結合することなくパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの隔壁を通過して排気ガス流出通路５１内に流出する。従ってパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述したように活性酸素放出剤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。
【００６０】
ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６１はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ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が放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの温度が高くなるほど増大する。従ってパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ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２２ａ，２２ｂ，２２ｃの温度が高くなるほど増大する。
【００６１】
図９の実線は単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示している。なお、図９において横軸はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃焼室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称するとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも少ないとき、即ち図９の領域Ｉでは燃焼室５から排出された全ての微粒子がパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに接触するや否や短時間のうちにパティキュレートーフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上において輝炎を発することなく酸化除去せしめられる。
【００６２】
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９の領域ＩＩでは全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している。図８（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸化の様子を示している。
【００６３】
即ち、全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している場合には図８（Ａ）に示すように微粒子６２が活性酸素放出剤６１上に付着すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十分に酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留する。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると次から次へと酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留し、その結果図８（Ｂ）に示されるように担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆われるようになる。
【００６４】
担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分６３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くしてこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくなる。また、担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆われると白金ＰｔによるＮＯ、ＳＯ2 の酸化作用および活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が抑制される。その結果、図８（Ｃ）に示されるように残留微粒子部分６３の上に別の微粒子６４が次から次へと堆積する。即ち、微粒子が積層状に堆積することになる。このように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から距離を隔てているためにたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸素Ｏによって酸化されることがなく、従ってこの微粒子６４上に更に別の微粒子が次から次へと堆積する。即ち、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多い状態が継続するとパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上には微粒子が積層状に堆積してしまう。
【００６５】
このように図９の領域Ｉでは微粒子はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ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９の領域ＩＩでは微粒子がパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に積層状に堆積する。従って微粒子がパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に積層状に堆積しないようにするためには排出微粒子量Ｍを常時酸化除去可能微粒子量Ｇとの関係を領域Ｉの範囲にすることが望ましい。
【００６６】
しかしながら実際には全ての運転状態において排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少くすることはほとんど不可能である。例えば機関始動時には通常パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの温度は低く、従ってこのときには通常排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる。機関始動直後におけるように排出微粒子量Ｍの方が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなるとパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に酸化されなかった微粒子部分が残留しはじめる。
【００６７】
このように運転状況によっては排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも増大して、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に微粒子が積層状に堆積する場合がある。
【００６８】
この堆積した微粒子を酸化除去するために、排気管７０に配置された切換弁７１を切り換える。切換弁７１が切り換えられると、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの排気上流側と排気下流側とが逆転し、切り替え前にパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの排気下流側であった部分において、微粒子が活性酸素放出剤６１の表面に付着して活性酸素Ｏが放出され、この微粒子が酸化除去される。この放出される活性酸素Ｏの一部は、排気ガスと共にパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの排気下流側へ移動し、ここに堆積する微粒子を酸化除去する。ここでは前述したように、微粒子はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの両面で順流方向と逆流方向に攪乱され、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの両面で、あるいは基材内部で動き回り、フィルタ基材全体の活性点に出会い酸化される。
【００６９】
このようにして酸化されなかった微粒子がパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに堆積し始めているときに、このパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの排気上流側と下流側とを逆転することにより、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから微粒子を完全に酸化除去することができる。
【００７０】
またパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上に微粒子が堆積した場合は、排気ガスの一部又は全体の空燃比を一時的にリッチにすることにより、堆積した微粒子が輝炎を発することなく酸化せしめられる。排気ガスの空燃比がリッチにされると、即ち排気ガス中の酸素濃度が低下せしめられ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、これら一気に放出された活性酸素Ｏによって堆積した微粒子が輝炎を発することなく一気に短時間で燃焼除去せしめられる。
【００７１】
＜排気切換弁の制御＞
前記したように、前記したパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上流側に酸化触媒８０を設けることで、排気切換弁７１の弁座への固着が防止されるが、そのような酸化触媒８０を設けなくとも、制御手段７５による制御を行うことでも排気切換弁７１の弁座への固着が防止される。
【００７２】
例えば、エンジンが停止したか否かを判定し、エンジンが停止した場合、制御手段７５（図３参照）によりアクチュエータ７２を駆動する負圧の程度を第１の負圧として、弁体を中立位置にする。この中立位置は、弁体と排気通路の内壁面（弁座）との接触面積ができるだけ少なくなる位置である。エンジンが停止しない場合、通常制御により排気切換弁７１を切り換える。
【００７３】
そして、所定のタイミングで制御手段７５が排気切換弁７１を切り換えることで、微粒子の連続燃焼が可能となるように、浄化装置のパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに排気上流側の浄化通路（第１の排気通路７６→パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ→第２の排気通路７７→バイパス通路７３）と排気下流側の浄化通路（第２の排気通路７７→パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ→第１の排気通路７６→バイパス通路７３）とを交互に排気ガスが切換通過できるようにする。すると、排気ガス中の微粒子がパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ周りで攪乱され、連続燃焼が容易となる。パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの両側面に微粒子が平均に堆積するため、微粒子の単位面積あたりの堆積量を減らすことができる。また、逆流により堆積する微粒子を攪乱して飛ばすことができ、さらに、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの基材内部に酸素放出剤を設けるならば、微粒子が内部を動き回って燃焼しうる微粒子量を増やすことができる。
【００７４】
なお、この制御のためのプログラムはＲＯＭ３２に格納され、所定時間毎に繰返し実行される。また、この制御と、フィルタ上流側に酸化触媒を設けることを併用すれば、排気切換弁７１の弁座への固着防止がより効果的となる。
【００７５】
＜本発明の別の実施の形態＞
前述の実施の形態では、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを隣接配置した場合で説明したが、別の実施の形態（実施の形態２）としてパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを個別に排気通路上に配置した場合を説明する。なお、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれの目の粗さは、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃの目の粗さは粗く形成され、パティキュレートフィルタ２２ｂの目の粗さは細かく形成されているものとする。
【００７６】
すなわち、図１０に示す排気浄化装置は、排気タービン２１の出口に排気管７０が接続されている。この排気管７０から分岐して、３個のパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを内蔵したケーシング２３におけるパティキュレートフィルタ２２ａを経由してパティキュレートフィルタ２２ｂの一方の面と接続する第１の排気通路７６と、パティキュレートフィルタ２２ｃを経由してパティキュレートフィルタ２２ｂの他方の面と接続する第２の排気通路７７とが設けられている。また、第１の排気通路７６と第２の排気通路７７の分岐点からパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを通過せずにそのまま排気ガスを排出するバイパス通路７３とが設けられている。なお、図１１は図１０の側面図である。
【００７７】
そして、第１の排気通路７６と第２の排気通路７７の分岐点には、排気切換弁７１が設けられている。排気切換弁７１は、アクチュエータ７２によって駆動され、第１の排気通路７６を選択してフィルタ２２の一方側から排気ガスを流す第１の流れ（順流）と、第２の排気通路７７を選択してフィルタ２２の他方側から排気ガスを流す第２の流れ（逆流）とを、交互に切換える。
【００７８】
前記弁体が図１０の破線で示す順流位置にあるとき、排気切換弁７１は、排気管７０を第１の排気通路管７６に接続するとともに、第２の排気通路７７をバイパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７０→フィルタ２２ａ→第１の排気通路７６→フィルタ２２ｂ→第２の排気通路７７→フィルタ２２ｃ→バイパス通路７３の順に流れて、大気に放出される。
【００７９】
弁体が、図１０の実線で示す逆流位置にあるとき、排気切換弁７１は、排気管７０を第２の排気通路管７７に接続するとともに、第１の排気通路７６をバイパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７０→第２の排気通路７７→フィルタ２２ｃ，２２ｂ，２２ａ→第１の排気通路７６→バイパス通路７３の順に流れて、大気に放出される。
【００８０】
弁体が、排気管７０の軸線に平行となった中立位置にあるとき、排気切換弁７１は、排気管７０を直接バイパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７０からフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを通過しないでバイパス通路７３に流れて、大気に放出される。
【００８１】
弁体の切換えにより、順流・逆流を繰り返すことで、煤などの微粒子がフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの基材内を動き回るので、微粒子の酸化を促進し、よって、微粒子の浄化を効率よく行うことができる。
【００８２】
＜実施の形態２の作用＞
排気ガスが第１の排気通路７６（あるいは第２の排気通路７７）を経てパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃに流入する際、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃの目の粗さが粗いので、排気ガス内の微粒子はパティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃの壁内部全体に散らばって捕集される。そして、目が粗いフィルタをすり抜けた微粒子は目の粗さが細かいパティキュレートフィルタ２２ｂによって捕集される。このように目の粗さの異なるフィルタを組み合わせることによって、フィルタの利用効率の向上と微粒子の捕集効率の向上を図ることができる。
【００８３】
なお、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃの目の粗さを細かくし、中間部分のパティキュレートフィルタ２２ｂの目の粗さを粗くした場合は、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃのフィルタの通過は多少難しくなるが、一旦パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃを通過すると、中間部分では目が粗いので微粒子が壁内部全体に散らばって捕集される。また、パティキュレートフィルタ２２ａ，２２ｃから排気通路へ出るときは、目が細かいので微粒子はフィルタより多少出にくくなる。従って、微粒子の滞在時間が長く取れ酸化除去性能が向上する。
【００８４】
また、別の実施の形態（実施の形態３）として、フィルタの一方側の目の粗さを他方側よりも粗くしておき、車両の加速度の度合いが大きいと判断されたとき、排気ガスの流れを逆転させる制御手段を設けた場合を説明する。
【００８５】
実施の形態３の排気浄化装置は、図１２に示したように、この排気管７０から分岐して、２個の隣接するパティキュレートフィルタ２２ｄ，２２ｅを内蔵したケーシング２３のパティキュレートフィルタ２２ｄの一方の面と接続する第１の排気通路７６と、パティキュレートフィルタ２２ｅの他方の面と接続する第２の排気通路７７とが設けられている。なお、パティキュレートフィルタ２２ｄの目の粗さは粗く形成され、パティキュレートフィルタ２２ｅの目の粗さは細かく形成されているものとする。また、第１の排気通路７６と第２の排気通路７７の分岐点からパティキュレートフィルタ２２ｄ，２２ｅを通過せずにそのまま排気ガスを排出するバイパス通路７３とが設けられている。
【００８６】
そして、第１の排気通路７６と第２の排気通路７７の分岐点には、排気切換弁７１が設けられている。排気切換弁７１は、アクチュエータ７２によって駆動され、第１の排気通路７６を選択してフィルタ２２ｄの一方側から排気ガスを流す第１の流れ（順流）と、第２の排気通路７７を選択してフィルタ２２ｅの他方側から排気ガスを流す第２の流れ（逆流）とを、交互に切換える。
【００８７】
アクチュエータ７２は、電子制御ユニット３０のＣＰＵ３４上に実現される制御手段７５によって駆動制御されるもので、出力ポート３６からの制御信号により駆動される。また、アクチュエータ７２は、内燃機関の駆動に伴って形成される負圧により駆動されるもので、負圧が加えられないときに第１の排気通路７６を選択する位置（順流位置）に弁体を制御し、第１の負圧が加えられたとき弁体を中立位置に制御し、第１の負圧よりも強い第２の負圧が加えられたとき第２の排気通路７７を選択する位置（逆流位置）に弁体を制御する。この実施の形態３では、ＣＰＵ３４が、車両に備えたＧセンサ、アクセルペダルの踏み込み量を検出するセンサ、エンジン回転数センサ（クランク角センサ）、スロットル開度センサなどから車両の加速度の度合いが大きいと判定されたとき、第１の排気通路７６を選択する位置（順流位置）に弁体を制御する。また、ＣＰＵ３４が、排気ガス流の圧損等を検知してフィルタに目詰まりが発生したと判定されたとき、第２の排気通路７７を選択する位置（逆流位置）に弁体を制御する。
【００８８】
前記弁体が図１２の破線で示す順流位置にあるとき、排気切換弁７１は、排気管７０を第１の排気通路管７６に接続するとともに、第２の排気通路７７をバイパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７０→第１の排気通路７６→フィルタ２２ｄ，２２ｅ→第２の排気通路７７→バイパス通路７３の順に流れて、大気に放出される。
【００８９】
弁体が、図１２の実線で示す逆流位置にあるとき、排気切換弁７１は、排気管７０を第２の排気通路管７７に接続するとともに、第１の排気通路７６をバイパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７０→第２の排気通路７７→フィルタ２２ｅ，２２ｄ→第１の排気通路７６→バイパス通路７３の順に流れて、大気に放出される。
【００９０】
＜実施の形態３の作用＞
実施の形態３の場合、加速のとき第１の排気通路７６に排気ガスを流すように切り換えることで、排気ガスを目が粗く圧損の少ないパティキュレートフィルタ２２ｄ側の隔壁に流すと共に、隔壁出口側である目が細かいパティキュレートフィルタ２２ｅを通過させることで微粒子が外部に放出されずらくなる。なお、加速以外の場合には、通常通りの使用方法とする。そして、この実施の形態２の場合、圧損が異常に高くなった場合には、加速時の流れではなく、第２の排気通路７７の流れに排気ガスを逆流させて急激に上がる流速で堆積した微粒子を吐き出させ、目詰まりを解除することも可能である。
【００９１】
また、図１３（実施の形態４）は、実施の形態３のパティキュレートフィルタ２２ｄ，２２ｅを個別に排気通路上に配置した場合である。そして、パティキュレートフィルタ２２ｄ，２２ｅのそれぞれの目の粗さは、パティキュレートフィルタ２２ｄの目の粗さは粗く形成され、パティキュレートフィルタ２２ｅの目の粗さは細かく形成されているものとする。なお、図１３の排気浄化装置の作用効果は、実施の形態３と同様なので、その詳細な説明は省略する。
【００９２】
なお、上述の実施の形態において、複数のパティキュレートフィルタを排気管（バイパス通路）の上部側と下部側に分けて搭載するか、左右両側に分けて搭載するかは排気浄化装置全体の形状に応じて適宜設計することができる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明によれば、フィルタの中心部分の目の粗さを外側部分よりも細かくするように構成することで、目が粗い外側部分では捕集微粒子が壁内部全体に散らばる一方で、目が細かい中心部分では、微粒子捕集効率が確保できる。従って、フィルタの利用効率と捕集効率が共に向上する。
【００９４】
また、本発明によれば、中心部分の目の粗さを外側部分よりも粗くするように構成することで、加速が入ったときであっても、微粒子が外部に排出されずに滞在しやすくなる。このため、微粒子の滞在時間が長く取れ酸化除去性能が向上する。
【００９５】
更に、本発明によれば、加速のとき第１の流れに排気ガスを流すように切り換えることで、排気ガスを目が粗く圧損の少ない一方側の隔壁に流すと共に、隔壁出口側の目が細かく微粒子が外部に放出されずらくなる。そして、この発明の場合、中心部分の目を粗くし、外側へ行くほど目を細かくする構成も例示でき、また、一番の外側だけの目を細かくする構成も例示できる。この例示によれば、目の細かい壁は薄いため圧損はさほど高まらない。そして、加速時の吐き出し微粒子は出口側の目の細かい壁により防ぐことができる。また、この構成によれば、圧損が異常に高くなった場合には、加速時に第１の流れではなく、第２の流れに排気ガスを逆流させて急激に上がる流速で堆積した微粒子を吐き出させ、目詰まりを解除することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】機関の要求トルクを示す図である。
【図３】排気浄化装置を示す上面図である。
【図４】排気浄化装置を示す正面図である。
【図５】（Ａ）はフィルタ基材に微粒子が堆積する状態を示すイメージ図であり、（Ｂ）は排気ガスの順流、逆流による微粒子の攪乱状態を示すイメージ図である。
【図６】パティキュレートフィルタを示す図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＶＩ−ＶＩ矢視図を示す。
【図７】微粒子の酸化作用を示す概念図である。
【図８】微粒子の堆積作用を示す概念図である。
【図９】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１０】実施の形態２の排気浄化装置を示す上面図である。
【図１１】実施の形態２の排気浄化装置を示す正面図である。
【図１２】実施の形態３の排気浄化装置を示す上面図である。
【図１３】実施の形態４の排気浄化装置を示す上面図である。
【符号の説明】
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ…パティキュレートフィルタ
５０，５１…排気流通路（セル構造）
７０…排気管
７１…排気切換弁
７２…アクチュエータ
７３…バイパス通路
７５…制御手段
７６…第１の排気通路
７７…第２の排気通路
【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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