(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化機能を有するパティキュレートフィルタ上に、周囲に過剰酸素が存在するとＮＯｘを取り込んで保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持しているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸放出剤を担持し、該ＮＯｘ吸放出剤が硫黄成分により被毒されたときにおいてパティキュレートフィルタに堆積している微粒子の量が予め定められた量よりも少ないときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比を第一の度合のリッチとし、パティキュレートフィルタに堆積している微粒子の量が上記予め定められた量よりも多いときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比を第一の度合よりも大きな第二の度合のリッチとするようにした排気ガス浄化方法。
【請求項２】
パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比を所定の空燃比として被毒回復制御を開始し、被毒回復途中のパティキュレートフィルタの温度変化に基づいてパティキュレートフィルタに堆積している微粒子の量を検出するようにした請求項１に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項３】
パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持した請求項１に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項４】
周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微粒子が付着したときに上記活性酸素放出剤から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によりパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにした請求項３に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項５】
上記活性酸素放出剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類または遷移金属または炭素族元素からなる請求項４に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項６】
上記アルカリ金属およびアルカリ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からなる請求項５に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項７】
排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的にリッチにすることによりパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにした請求項４に記載の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりディーゼル機関においては、排気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティキュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィルタを再生するようにしている。ところがパティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の高温にならないと着火燃焼せず、これに対してディーゼル機関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低い。したがって排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼させるのは困難である。そこで比較的低い温度であっても捕集された微粒子を着火燃焼させようとする技術が公知である（例えば特公平７−１０６２９０号公報参照）。
【０００３】
一方、パティキュレートフィルタ上に、排気ガスがリーンのときにＮＯｘを吸収し、酸素濃度が低下すると吸収していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸放出剤を担持してＮＯｘと微粒子との両方を浄化する技術も公知となっている（特開平６−２７２５４１号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このＮＯｘ吸放出剤は排気ガス中に含まれる硫黄成分により被毒され、そのＮＯｘ吸放出能力や酸化能力が低下することがある。このためＮＯｘ吸放出剤のＮＯｘ吸放出能力を高く維持するためにはＮＯｘ吸放出剤を被毒している硫黄成分を除去する必要がある。ＮＯｘ吸放出剤を被毒している硫黄成分はパティキュレートフィルタの温度が比較的高くなり且つ周囲の酸素濃度が低下すれば脱離するのでＮＯｘ吸放出剤から硫黄成分を除去するためにはパティキュレートフィルタの温度を上昇させると共に周囲の酸素濃度を低下させればよい。しかしながら硫黄成分をＮＯｘ吸放出剤から脱離させることができる温度は微粒子の着火温度よりも高いのでＮＯｘ吸放出剤から硫黄成分を除去するためにパティキュレートフィルタの温度を上昇させたときにパティキュレートフィルタ表面において微粒子が一気に燃焼することがある。この場合、パティキュレートフィルタの温度が急激に上昇し、微粒子の燃焼熱によりパティキュレートフィルタが溶損したり、溶損に至らないまでもＮＯｘ吸放出剤が熱劣化する可能性がある。
【０００５】
こうした問題に鑑み、本発明の目的はパティキュレートフィルタ表面に堆積した微粒子の燃焼熱によりパティキュレートフィルタが溶損、或いはＮＯｘ吸放出剤が熱劣化することを防止しつつパティキュレートフィルタから硫黄成分を除去することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
１番目の発明では上記目的を達成するために、酸化機能を有するパティキュレートフィルタ上に、周囲に過剰酸素が存在するとＮＯｘを取り込んで保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持しているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸放出剤を担持し、該ＮＯｘ吸放出剤が硫黄成分により被毒されたときにおいてパティキュレートフィルタに堆積している微粒子の量が予め定められた量よりも少ないときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比を第一の度合のリッチとし、パティキュレートフィルタに堆積している微粒子の量が上記予め定められた量よりも多いときにはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比を第一の度合よりも大きな第二の度合のリッチとする。ここでリッチ度合と排気ガスの空燃比との関係から言えばリッチ度合が大きいほど排気ガスの空燃比としては小さいことを表すことになる。
【０００７】
２番目の発明では１番目の発明において、パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比を所定の空燃比として被毒回復制御を開始し、被毒回復途中のパティキュレートフィルタの温度変化に基づいてパティキュレートフィルタに堆積している微粒子の量を検出する。
３番目の発明では１番目の発明において、パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持した。
【０００８】
４番目の発明では３番目の発明において、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によりパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにしている。
【０００９】
５番目の発明では４番目の発明において、活性酸素放出剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類または遷移金属または炭素族元素からなる。
６番目の発明では５番目の発明において、アルカリ金属およびアルカリ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からなる。
７番目の発明では４番目の発明において、排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的にリッチにすることによりパティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例を参照して本発明を説明する。図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお本発明は火花点火式内燃機関に適用することもできる。
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。コンプレッサ１５の上流側の吸気管１３ｂには吸入される空気の質量流量を検出するための質量流量計１３ａが取り付けられる。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、さらに吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示した実施例では冷却装置１８内に機関冷却水が導びかれ、この機関冷却水により吸入空気が冷却される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９および排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結され、排気タービン２１の出口は排気管２０ａを介してパティキュレートフィルタ２２を内蔵したケーシング２３に連結される。
【００１１】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）通路２４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。またＥＧＲ通路２４周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２６が配置される。図１に示した実施例では冷却装置２６内に機関冷却水が導びかれ、この機関冷却水によりＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取り付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００１２】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１により互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。またパティキュレートフィルタ２２にはパティキュレートフィルタ２２の温度を検出するための温度センサ３９が取り付けられ、この温度センサ３９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また質量流量計１３ａの出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。さらに入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、および燃料ポンプ２８に接続される。
【００１３】
図２にパティキュレートフィルタ２２の構造を示す。なお図２において（Ａ）はパティキュレートフィルタ２２の正面図であり、（Ｂ）はパティキュレートフィルタ２２の側面断面図である。図２（Ａ）および（Ｂ）に示したようにパティキュレートフィルタ２２はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０，５１を具備する。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気ガス流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気ガス流出通路５１とにより構成される。
【００１４】
なお図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示している。したがって排気ガス流入通路５０および排気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路５０および排気ガス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が四つの排気ガス流出通路５１により包囲され、各排気ガス流出通路５１が四つの排気ガス流入通路５０により包囲されるように配置される。
【００１５】
パティキュレートフィルタ２２は例えばコージライトのような多孔質材料から形成されており、したがって排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは図２（Ｂ）において矢印で示したように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流出する。
本発明の実施例では各排気ガス流入通路５０および各排気ガス流出通路５１の周壁面、すなわち各隔壁５４の両側表面上、栓５３の外端面および栓５２，５３の内端面上には全面に亘って例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒と、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。
【００１６】
本発明の実施例では貴金属触媒として白金Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹ、セリウムＣｅのような希土類、鉄Ｆｅのような遷移金属、およびスズＳｎのような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
【００１７】
なお活性酸素放出剤としてはカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒを用いることが好ましい。
次にパティキュレートフィルタ２２による排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属、炭素族元素を用いても同様な微粒子除去作用が行われる。
【００１８】
図１に示したような圧縮着火式内燃機関では空気過剰のもとで燃焼が行われ、したがって排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。すなわち吸気通路および燃焼室５内に供給された空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称すると図１に示したような圧縮着火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなっている。また燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス中にはＮＯが含まれている。また燃料中には硫黄Ｓが含まれており、この硫黄Ｓは燃焼室５内で酸素と反応してＳＯ２  となる。したがって排気ガス中にはＳＯ２  が含まれている。したがって過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ２  を含んだ排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に流入することになる。
【００１９】
図３（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通路５０の内周面上に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わしている。なお図３（Ａ）および（Ｂ）において６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示している。
上述したように排気ガス中には多量の過剰酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に流入すると図３（Ａ）に示したようにこれら酸素Ｏ２  がＯ２−またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ２−またはＯ２−と反応し、ＮＯ２  となる（２ＮＯ＋Ｏ２  →２ＮＯ２  ）。次いで生成されたＮＯ２  の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しながら図３（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ３−の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ３  を生成する。
【００２０】
一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ２  も含まれており、このＳＯ２  もＮＯと同様なメカニズムにより活性酸素放出剤６１内に吸収される。すなわち上述したように酸素Ｏ２  がＯ２−またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ２  は白金Ｐｔの表面でＯ２−またはＯ２−と反応してＳＯ３  となる。次いで生成されたＳＯ３  の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しながら硫酸イオンＳＯ４２−の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ２ＳＯ４  を生成する。このようにして活性酸素放出剤６１内には硝酸カリウムＫＮＯ３  および硫酸カリウムＫ２ＳＯ４が生成される。
【００２１】
一方、燃焼室５内においては主にカーボンＣからなる微粒子が生成され、したがって排気ガス中にはこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれているこれら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内を流れているとき、或いは排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１に向かうときに図３（Ｂ）において６２で示したように担体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接触し、付着する。
【００２２】
このように微粒子６２が活性酸素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成されている硝酸カリウムＫＮＯ３  がカリウムＫと酸素ＯとＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＮＯが活性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出されたＮＯは下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。
【００２３】
またこのとき活性酸素放出剤６１内に形成されている硫酸カリウムＫ２ＳＯ４  もカリウムＫと酸素ＯとＳＯ２  とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＳＯ２  が活性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出されたＳＯ２  は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。ただし硫酸カリウムＫ２ＳＯ４  は安定で分解しづらいので硫酸カリウムＫ２ＳＯ４  は硝酸カリウムＫＮＯ３  よりも活性酸素を放出しづらい。
また活性酸素放出剤６１は上述したようにＮＯｘを硝酸イオンＮＯ３−の形で吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素を生成し放出する。同様に活性酸素放出剤６１は上述したようにＳＯ２  を硫酸イオンＳＯ４２−の形で吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素を生成し放出する。
【００２４】
ところで微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ３  や硫酸カリウムＫ２ＳＯ４  のような化合物から分解された酸素である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギを有しており、極めて高い活性を有する。したがって微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素は活性酸素Ｏとなっている。同様に活性酸素放出剤６１におけるＮＯｘと酸素との反応過程、或いはＳＯ２  と酸素との反応過程にて生成される酸素も活性酸素となっている。これら活性酸素Ｏが微粒子６２に接触すると微粒子６２は短時間（数秒〜数十分）のうちに輝炎を発することなく酸化せしめられ、微粒子６２は完全に消滅する。したがって微粒子６２がパティキュレートフィルタ２２上に堆積することはほとんどない。すなわち活性酸素放出剤６１は微粒子を酸化するための酸化物質である。
【００２５】
従来のようにパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはパティキュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続せず、したがってこのような火炎を伴なう燃焼を持続させるためにはパティキュレートフィルタ２２の温度を高温に維持しなければならない。
【００２６】
これに対して本発明では微粒子６２は上述したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、このときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱することもない。すなわち云い換えると本発明では従来に比べてかなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめられている。したがって本発明による輝炎を発しない微粒子６２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来の燃焼による微粒子除去作用と全く異なっている。
【００２７】
ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど活性化するのでパティキュレートフィルタ２２上において単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど増大する。
【００２８】
図５の実線は単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示している。なお図５において横軸はパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃焼室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称するとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも少ないとき、すなわち図５の領域Ｉにあるときには燃焼室５から排出された全ての微粒子がパティキュレートフィルタ２２に接触すると短時間（数秒〜数十分）のうちにパティキュレートフィルタ２２上において輝炎を発することなく酸化除去せしめられる。
【００２９】
これに対し、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多いとき、すなわち図５の領域ＩＩにあるときには全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している。図４（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸化の様子を示している。
すなわち全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している場合には図４（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸素放出剤６１上に付着すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十分に酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留する。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると次から次へと酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留し、その結果、図４（Ｂ）に示したように担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われるようになる。
【００３０】
担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ２  の酸化作用および活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が行われなくなるために残留微粒子部分６３は酸化されることなくそのまま残り、斯くして図４（Ｃ）に示したように残留微粒子部分６３の上に別の微粒子６４が次から次へと堆積する。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。このように微粒子が積層状に堆積すると微粒子６４はもはや活性酸素Ｏにより酸化されることがなく、したがってこの微粒子６４上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積する。すなわち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多い状態が継続するとパティキュレートフィルタ２２上には微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス温を高温にするか、或いはパティキュレートフィルタ２２の温度を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させることができなくなる。
【００３１】
このように図５の領域Ｉでは微粒子はパティキュレートフィルタ２２上において輝炎を発することなく短時間のうちに酸化せしめられ、図５の領域ＩＩでは微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積する。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積しないようにするためには排出微粒子量Ｍを常時、酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくしておく必要がある。
【００３２】
図５から判るように本発明の実施例で用いられているパティキュレートフィルタ２２ではパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微粒子を酸化させることが可能であり、したがって図１に示した圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなるように維持することが可能である。したがって本発明による第１の実施例においては排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなるように維持するようにしている。
【００３３】
排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ２２上に微粒子が全く堆積せず、斯くして背圧がほとんど上昇しない。したがって機関出力はほとんど低下しない。
一方、前述したように一旦、微粒子がパティキュレートフィルタ２２上において積層状に堆積するとたとえ排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなったとしても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化させることは困難である。しかしながら酸化されなかった微粒子部分が残留し始めているとき、すなわち微粒子が一定限度以下しか堆積していないときに排気微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留微粒子部分は活性酸素Ｏにより輝炎を発することなく酸化除去される。したがって第二の実施例では排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、かつ排出微粒子量Ｍが一時的に酸化除去可能微粒子量Ｇより多くなったとしても図４（Ｂ）に示したように担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われないように、すなわち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ２２上に積層しないように排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを維持するようにしている。
【００３４】
特に機関始動直後はパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦは低く、したがってこのときには排出微粒子量Ｍのほうが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる。したがって実際の運転を考えると第２の実施例のほうが現実に合っていると考えられる。
一方、第１の実施例または第２の実施例を実行しうるように排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを制御していたとしてもパティキュレートフィルタ２２上に微粒子が積層状に堆積する場合がある。このような場合には排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的にリッチにすることによりパティキュレートフィルタ２２上に堆積した微粒子を輝炎を発することなく酸化させることができる。
【００３５】
すなわち排気ガスの空燃比がリーンである状態が一定期間に亘って継続すると白金Ｐｔ上に酸素が多量に付着し、このために白金Ｐｔの触媒作用が低下してしまう。ところが排気ガスの空燃比をリッチにして排気ガス中の酸素濃度を低下させると白金Ｐｔから酸素が除去され、斯くして白金Ｐｔの触媒作用が回復する。これにより排気ガスの空燃比をリッチにすると活性酸素放出剤６１から外部に活性酸素Ｏが一気に放出されやすくなる。斯くして一気に放出された活性酸素Ｏにより堆積している微粒子が酸化されやすい状態に変質せしめられると共に微粒子が活性酸素により輝炎を発することなく一気に燃焼除去される。斯くして排気ガスの空燃比をリッチとすると全体として酸化除去可能微粒子量Ｇが増大する。なおこの場合、パティキュレートフィルタ２２上において微粒子が積層状に堆積したときに排気ガスの空燃比をリッチにしてもよいし、微粒子が積層状に堆積しているか否かに係わらず周期的に排気ガスの空燃比をリッチにしてもよい。
【００３６】
排気ガスの空燃比をリッチにする方法としては例えば機関負荷が比較的低いときにＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））が６５パーセント以上となるようにスロットル弁１７の開度およびＥＧＲ制御弁２５の開度を制御し、このとき燃焼室５内における平均空燃比がリッチになるように噴射量を制御する方法を用いることができる。
【００３７】
以上説明した内燃機関の運転制御ルーチンの一例を図６に示した。
図６を参照するとまず初めにステップ１００において燃焼室５内の平均空燃比をリッチにすべきか否かが判別される。燃焼室５内の平均空燃比をリッチにする必要がないときには排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるようにステップ１０１においてスロットル弁１７の開度が制御され、ステップ１０２においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御され、ステップ１０３において燃料噴射量が制御される。
【００３８】
一方、ステップ１００において燃焼室５内の平均空燃比をリッチにすべきであると判別されたときにはＥＧＲ率が６５パーセント以上になるようにステップ１０４においてスロットル弁１７の開度が制御され、ステップ１０５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御され、燃焼室５内の平均空燃比がリッチとなるようにステップ１０６において燃料噴射量が制御される。
【００３９】
ところで燃料や潤滑油はカルシウムＣａを含んでおり、したがって排気ガス中にカルシウムＣａが含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ３  が存在すると硫酸カルシウムＣａＳＯ４  を生成する。この硫酸カルシウムＣａＳＯ４  は固体であって高温になっても熱分解しない。したがって硫酸カルシウムＣａＳＯ４  が生成されるとこの硫酸カルシウムＣａＳＯ４  によってパティキュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されてしまい、その結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流れづらくなる。
【００４０】
この場合、活性酸素放出剤６１としてカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると活性酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ３  はカリウムＫと結合して硫酸カリウムＫ２ＳＯ４  を形成し、カルシウムＣａはＳＯ３  と結合することなくパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路５１内に流出する。したがってパティキュレートフィルタ２２の細孔が目詰まりすることがなくなる。したがって前述したように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒを用いることが好ましいことになる。
【００４１】
また本発明はパティキュレートフィルタ２２の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのような貴金属のみを担持した場合にも適用することができる。ただしこの場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示す実線は図５に示す実線に比べて若干、右側に移動する。この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ２  またはＳＯ３  から活性酸素が放出される。
【００４２】
また活性酸素放出剤としてＮＯ２  またはＳＯ３  を吸着保持し、これら吸着されたＮＯ２  またはＳＯ３  から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
ところで上述したように排気ガス中には硫黄成分ＳがＳＯ２  の形で含まれている。この硫黄成分Ｓはパティキュレートフィルタ２２の白金Ｐｔに吸着したり、或いは活性酸素放出剤６１に吸収されたりする。こうした硫黄成分Ｓはパティキュレートフィルタ２２の温度が或る程度、高ければ白金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から脱離する。しかしながらパティキュレートフィルタ２２の温度が比較的低いと硫黄成分Ｓは白金Ｐｔに吸着したままであり、活性酸素放出剤６１に吸収されたままとなる。この場合、白金Ｐｔの酸化能力が低下し、また活性酸素放出剤６１が吸収することができるＮＯｘの量（ＮＯｘ吸収能力）も少なくなってしまう。そこで白金Ｐｔの酸化能力を高く維持し、また活性酸素放出剤６１が吸収することができるＮＯｘの量を多く維持するためには白金Ｐｔに吸着し、或いは活性酸素放出剤６１に吸収されている硫黄成分Ｓを脱離させる必要がある。このためにはパティキュレートフィルタ２２の温度を或る程度、高くし且つ白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６１の周囲の酸素濃度を低下させればよい。しかしながら硫黄成分Ｓを脱離させることができる温度（以下、脱離温度）は微粒子が着火燃焼し始める温度（以下、微粒子着火温度）よりも高いので硫黄成分を脱離させるべくパティキュレートフィルタ２２の温度を脱離温度まで上昇させるとパティキュレートフィルタ２２に微粒子が堆積している場合には微粒子が一気に燃焼し、パティキュレートフィルタ２２の温度が急激に上昇し、パティキュレートフィルタ２２が溶損したり、溶損に至らないにしてもＮＯｘ吸放出剤が熱劣化してしまう（以下、溶損をも含めて熱劣化と称する。）。
【００４３】
そこで本発明では硫黄成分を脱離すべきときに微粒子がパティキュレートフィルタ２２の熱劣化を招くほど多量に堆積しているか否かを判別し、微粒子がパティキュレートフィルタ２２の熱劣化を招くほど多量に堆積していないときにはパティキュレートフィルタ２２の熱劣化を防止するための処理を実行せずにパティキュレートフィルタ２２の温度を脱離温度まで上昇させ、一方、微粒子がパティキュレートフィルタ２２の熱劣化を招くほど多量に堆積しているときにはパティキュレートフィルタ２２の温度を脱離温度にまで上昇させるのに最低限必要なリッチ度合よりも大きなリッチ度合の空燃比の排気ガスをパティキュレートフィルタ２２に流入させるようにする。
【００４４】
このようにリッチ度合が大きい空燃比の排気ガスをパティキュレートフィルタ２２に流入させると結果として多量のＨＣがパティキュレートフィルタに供給され、パティキュレートフィルタ２２においてこのＨＣが排気ガス中の酸素と反応するのでパティキュレートフィルタ内の酸素濃度が低くなる。このため堆積微粒子を燃焼させるための酸素の量が少なくなり、堆積微粒子が一気に火炎を発して燃焼することが回避される。またＨＣがパティキュレートフィルタ２２において酸素と反応するのでパティキュレートフィルタ２２の温度が上昇せしめられ、しかも活性酸素放出剤６１内および白金Ｐｔ表面における酸素濃度とその周囲の酸素濃度との間に濃度差ができるので硫黄成分Ｓが容易に脱離するようになる。斯くして本発明によればパティキュレートフィルタの熱劣化を抑制しつつも硫黄成分によるパティキュレートフィルタの被毒をも回復させることができる。
【００４５】
次に上述した本発明の硫黄成分Ｓによるパティキュレートフィルタの被毒を回復させる具体的な処理について図７のフローチャートを参照して説明する。初めにステップ２００において堆積硫黄成分量Ａｓが予め定められた量ＡｓＴＨよりも多い（Ａｓ＞ＡｓＴＨ）か否かが判別される。ここで堆積硫黄成分量Ａｓは図８に示したように機関回転数Ｎｅと機関要求負荷Ｌとの関数として単位時間当たりにパティキュレートフィルタ２２に堆積すると推定される硫黄成分量Ａｓｍｍを実験等によりマップの形で予め求めておき、この硫黄成分量Ａｓｍｍを積算することにより算出される。また予め定められた量ＡｓＴＨは白金Ｐｔの酸化能力を許容限度以上に低下させ、或いは活性酸素放出剤６１のＮＯｘ吸収能力を許容限度以上に低下させてしまうほどの硫黄成分の量に設定される。ステップ２００においてＡｓ＞ＡｓＴＨであると判別されたときには硫黄成分による被毒を回復すべきであると判断し、ステップ２０１に進む。一方、ステップ２００においてＡｓ≦ＡｓＴＨであると判別されたときには硫黄成分による被毒を回復する必要がないと判断し、ルーチンを終了する。
ステップ２０１では堆積微粒子量Ａｐｍが予め定められた量ＡｐｍＴＨよりも多い（Ａｐｍ＞ＡｐｍＴＨ）か否かが判別される。ここで堆積微粒子量Ａｐｍは図９に示したように機関回転数Ｎｅと機関要求負荷Ｌとの関数として単位時間当たりにパティキュレートフィルタ２２に堆積すると推定される微粒子量Ａｐｍｍを実験等によりマップの形で予め求めておき、この微粒子量Ａｐｍｍを積算することにより算出される。また予め定められた量ＡｐｍＴＨはパティキュレートフィルタ２２の熱劣化防止処理を実行せずに硫黄成分Ｓを脱離させるべくパティキュレートフィルタ２２の温度を上昇させたときにパティキュレートフィルタ２２を熱劣化させてしまうほどの微粒子の量に設定される。ステップ２０１においてＡｐｍ≦ＡｐｍＴＨであると判別されたときには熱劣化防止処理を実行せずに硫黄成分による被毒を回復するための処理を実行してもパティキュレートフィルタ２２は熱劣化しないと判断し、ステップ２０３に進んで排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ処理Ｉを実行し、ステップ２０４に進む。ここでの排気ガスの空燃比のリッチ度合はパティキュレートフィルタ２２の温度を硫黄成分脱離温度まで上昇させるのに略過不足のない量のＨＣが排気ガス中に含まれる程度の度合である。したがってステップ２０３のリッチ処理Ｉによりパティキュレートフィルタ２２の温度が硫黄成分脱離温度まで上昇せしめられ、斯くしてパティキュレートフィルタ２２から硫黄成分が除去される。一方、Ａｐｍ＞ＡｐｍＴＨであると判別されたときには熱劣化防止処理を実行せずに硫黄成分による被毒を回復するための処理を実行するとパティキュレートフィルタ２２が熱劣化すると判断し、ステップ２０２に進んで排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ処理ＩＩを実行し、ステップ２０４に進む。ここでの排気空燃比のリッチ度合は上記リッチ処理Ｉにおけるリッチ度合よりも大きく設定される。これによれば上述したように堆積微粒子が一気に燃焼することを抑制しつつパティキュレートフィルタから硫黄成分が除去される。
【００４６】
ステップ２０４では堆積硫黄成分量Ａｓが零にリセットされるがリッチ処理毎に除去されると推定される硫黄成分の量を堆積硫黄成分量Ａｓから差し引く処理を実行するようにしてもよい。
なお排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチとするためには機関駆動用の燃料噴射直前に少量の燃料を予備的に噴射したり、機関駆動用の燃料噴射前の吸気行程中に少量の燃料を噴射したり、パティキュレートフィルタ２２上流側の機関排気通路内にＨＣを直接噴射したりすればよい。もちろんこれら処理を組み合わせても排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチとすることができる。
【００４７】
さらにステップ２０３においてリッチ処理Ｉを実行する代わりに内燃機関に後述する低温燃焼を実行させ、排気ガスの温度を上昇し、斯くしてパティキュレートフィルタの温度を硫黄脱離温度にまで上昇するようにしてもよい。
次に低温燃焼について説明する。ＥＧＲ率を増大していくと微粒子の発生量が次第に増大してピークに達し、さらにＥＧＲ率を高めていくと今度は微粒子の発生量が急激に低下することが知られている。このことについてＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とスモークとの関係を示した図１０を参照して説明する。図１０において曲線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温度を略９０℃に維持した場合を示し、曲線Ｂは小型の冷却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示し、曲線ＣはＥＧＲガスを強制的には冷却していない場合を示す。
【００４８】
図１０の曲線Ａで示したようにＥＧＲガスを強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し低いところで微粒子の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を略５５パーセント以上にすれば微粒子が殆ど発生しなくなる。一方、図１０の曲線Ｂで示したようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し高いところで微粒子の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を略６５パーセント以上にすれば微粒子が殆ど発生しなくなる。また図１０の曲線Ｃで示したようにＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５５パーセントの付近で微粒子の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率を略７０パーセント以上にすれば微粒子が殆ど発生しなくなる。このようにＥＧＲ率を５５パーセント以上にすると微粒子が発生しなくなるのはＥＧＲガスの吸熱作用によって燃料燃焼時における燃料およびその周囲のガスの温度がさほど高くならず、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。
【００４９】
この低温燃焼は空燃比に係わらずに微粒子の発生を抑制しつつＮＯｘの発生量を低減することができるという特徴を有する。すなわち空燃比が理論空燃比よりもリッチにされると燃料が過剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているので過剰な燃料は煤までは成長せず、斯くして微粒子が発生することがない。またこのときＮＯｘも極めて少量しか発生しない。一方、平均空燃比が理論空燃比よりもリーン、或いは空燃比が理論空燃比とされたときにも燃焼温度が高くなれば少量の煤が生成されるが低温燃焼下では燃焼温度が低い温度に抑制されているので微粒子は全く発生せず、ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。
【００５０】
一方、この低温燃焼を行うと燃料およびその周囲のガス温度は低くなるが排気ガスの温度は上昇する。このことについて図１１を参照して説明する。図１１（Ａ）の実線は低温燃焼が行われたときの燃焼室５内の平均ガス温度Ｔｇとクランク角との関係を示し、図１１（Ａ）の破線は通常の燃焼が行われたときの燃焼室５内の平均ガス温度Ｔｇとクランク角との関係を示す。また図１１（Ｂ）の実線は低温燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆとクランク角との関係を示し、図１１（Ｂ）の破線は通常の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆとクランク角との関係を示す。
【００５１】
低温燃焼が行われているときには通常の燃焼が行われているときに比べてＥＧＲガス量が多く、したがって図１１（Ａ）に示したように圧縮上死点前、すなわち圧縮行程中は実線で示した低温燃焼時における平均ガス温度Ｔｇのほうが破線で示した通常の燃焼時における平均ガス温度Ｔｇよりも高くなっている。なおこのとき図１１（Ｂ）に示したように燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆは平均ガス温度Ｔｇと略等しい温度になっている。
【００５２】
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１１（Ｂ）の実線で示したように燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆはさほど高くならない。これに対して通常の燃焼が行われている場合には燃料周りに多量の酸素が存在するために図１１（Ｂ）の破線で示したように燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆは極めて高くなる。このように通常の燃焼が行われた場合には燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆは低温燃焼が行われている場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以外のガスの温度は低温燃焼が行われている場合に比べて通常の燃焼が行われている場合のほうが低くなっており、したがって図１１（Ａ）に示したように圧縮上死点付近における燃焼室５内の平均ガス温度Ｔｇは低温燃焼が行われている場合のほうが通常の燃焼が行われている場合に比べて高くなる。その結果、図１１（Ａ）に示したように燃焼が完了した後の燃焼室内の平均ガス温度は低温燃焼が行われた場合のほうが通常の燃焼が行われた場合に比べて高くなり、斯くして低温燃焼を行うと排気ガスの温度が高くなる。
【００５３】
次に本発明の別の硫黄成分被毒回復制御について説明する。本実施例では硫黄成分被毒を回復すべきときにはいったん排気ガスの空燃比を所定の空燃比とし（例えば上述した実施例のリッチ処理Ｉを実行し）、このときのパティキュレートフィルタ２２の温度上昇率を監視し（これによれば実質的にパティキュレートフィルタに堆積している微粒子の量を推定することができる。）、この温度上昇率が比較的大きいときにはパティキュレートフィルタ２２が熱劣化する可能性があると判断し、リッチ処理Ｉを上述した実施例のリッチ処理ＩＩに切り換える。これによればパティキュレートフィルタの熱劣化を防止することができる。
【００５４】
次にこの硫黄成分被毒回復制御について図１２のフローチャートを参照して詳細に説明する。初めにステップ３００において図７のステップ２００と同様に堆積硫黄成分量Ａｓが予め定められた量ＡｓＴＨよりも多い（Ａｓ＞ＡｓＴＨ）か否かが判別される。ステップ３００においてＡｓ＞ＡｓＴＨであると判別されたときには硫黄成分被毒を回復すべきであると判断し、ステップ３０１においてリッチ処理Ｉを実行する。ここでのリッチ処理Ｉは図７に示した実施例のリッチ処理Ｉと同じである。次いでステップ３０２においてパティキュレートフィルタの温度上昇率Ｒｔｆが予め定められた上昇率ＲｔｆＴＨよりも大きい（Ｒｔｆ＞ＲｔｆＴＨ）か否かが判別される。ここで予め定められた上昇率ＲｔｆＴＨは堆積微粒子が一気に火炎を発して燃焼することを招く可能性のある上昇率に設定される。ステップ３０１においてリッチ処理Ｉが実行されたときに堆積微粒子が燃焼し始めたとすればパティキュレートフィルタ２２の温度が急激に上昇し始める。したがってこの場合にはステップ３０２においてＲｔｆ＞ＲｔｆＴＨであると判別され、このときにはステップ３０３に進んでリッチ処理ＩＩが実行され、ステップ３０４に進む。ここでのリッチ処理ＩＩは図７に示した実施例のリッチ処理ＩＩと同じである。一方、ステップ３０１においてリッチ処理Ｉが実行されたときに堆積微粒子が燃焼し始めなければパティキュレートフィルタ２２の温度はさほど急激には上昇しない。したがってこの場合にはステップ３０２においてＲｔｆ≦ＲｔｆＴＨであると判別され、このときにはステップ３０５においてリッチ処理Ｉが実行され、ステップ３０４に進む。
【００５５】
ステップ３０４では堆積硫黄成分量Ａｓが零とされ、ルーチンを終了する。またステップ３００においてＡｓ≦ＡｓＴＨであると判別されたときには硫黄成分被毒回復処理を実行せずにルーチンを終了する。
なおステップ３０２ではパティキュレートフィルタ２２の温度上昇率が予め定められた上昇率よりも大きいことをリッチ処理ＩＩを実行する条件としているがこの他にパティキュレートフィルタ２２の温度が予め定められた温度（例えば微粒子酸化可能温度、或いは微粒子着火温度）よりも高いことを条件としてもよい。またステップ３０１においてリッチ処理Ｉを実行する代わりにパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンとしたままでパティキュレートフィルタの温度を上昇させ、このときのパティキュレートフィルタ２２の温度変化からパティキュレートフィルタ２２に堆積している微粒子の量を推定し、堆積微粒子量が或る程度、多いときには排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンに維持したままで堆積微粒子を酸化除去し、その後、リッチ処理Ｉを実行するようにしてもよい。或いはステップ３０１においてリッチ処理Ｉを実行する代わりにパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンとしたままでパティキュレートフィルタ２２の温度を上昇させ、このときのパティキュレートフィルタ２２の温度変化からパティキュレートフィルタに堆積している微粒子の量を推定し、堆積微粒子量が或る程度、多いときにリッチ処理ＩＩを実行するようにしてもよい。もちろんステップ３０１において排気ガスの空燃比をリッチ処理Ｉでのリッチ度合よりも小さい度合のリッチとしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば硫黄成分によるＮＯｘ吸放出剤の被毒を回復するときにパティキュレートフィルタに微粒子が比較的多量に堆積している場合にはパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比が比較的大きくリッチとされる。このように比較的大きなリッチ度合の空燃比の排気ガスがパティキュレートフィルタに流入すればパティキュレートフィルタにおいて排気ガス中の炭化水素が酸素と反応するのでパティキュレートフィルタに堆積している微粒子は燃焼することができなくなる。このため微粒子の燃焼熱によるパティキュレートフィルタの温度の急激な上昇が抑制され、斯くしてパティキュレートフィルタの熱劣化を抑制することができる。また炭化水素と酸素との反応によりパティキュレートフィルタの温度は上昇せしめられ、且つＮＯｘ吸放出剤周囲の酸素濃度が低下するので硫黄成分によるＮＯｘ吸放出剤の被毒を回復することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図３】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図４】微粒子の堆積作用を説明するための図である。
【図５】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフィルタの温度との関係を示す図である。
【図６】機関の運転を制御するためのフローチャートである。
【図７】硫黄成分被毒回復制御のフローチャートである。
【図８】単位時間当たりの堆積硫黄成分量を示したマップである。
【図９】単位時間当たりの堆積微粒子量を示したマップである。
【図１０】ＥＧＲ率と微粒子量との関係を示した図である。
【図１１】（Ａ）はクランク角と燃焼室内の平均ガス温度との関係を示した図であり、（Ｂ）はクランク角と燃料周囲のガス温度との関係を示した図である。
【図１２】別の硫黄成分被毒回復制御のフローチャートである。
【符号の説明】
５…燃焼室
６…燃料噴射弁
２２…パティキュレートフィルタ
２５…ＥＧＲ制御弁
【図１】
0003578107.tif 000002
【図２】
0003578107.tif 000003
【図３】
0003578107.tif 000004
【図４】
0003578107.tif 000005
【図５】
0003578107.tif 000006
【図６】
0003578107.tif 000007
【図７】
0003578107.tif 000008
【図８】
0003578107.tif 000009
【図９】
0003578107.tif 000010
【図１０】
0003578107.tif 000011
【図１１】
0003578107.tif 000012
【図１２】
0003578107.tif 000013