(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも酸化機能を有するウォールフロー型の触媒コンバータを備え、前記触媒コンバータの一方の側から排気ガスを流入させて前記触媒コンバータに捕集されたパティキュレートを焼失させるために、前記触媒コンバータの反対側から還元物質を含む排気ガスを流入させ、前記還元物質を前記触媒コンバータの前記酸化機能によって燃焼させ、この燃焼熱を前記パティキュレートの焼失に利用し、前記内燃機関は、気筒内へ不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手段と、煤の発生量を最大とする最悪不活性ガス量より多量の前記不活性ガスを気筒内へ供給して燃焼を実施する第一燃焼と、前記最悪不活性ガス量より少量の前記不活性ガスを気筒内へ供給して燃焼を実施する第二燃焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記第一燃焼によって前記触媒コンバータの反対側から流入させるための前記還元物質を含む排気ガスを発生させることを特徴とする内燃機関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、内燃機関の排気ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気系には、排気ガス中に含まれる炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯ等の有害物質を無害な物質へ変換して排気ガスを浄化するための触媒コンバータが配置されている。触媒コンバータは、セラミック又はアルミナ等の多孔質材料から形成された担体に、白金Ｐｔ等の酸化触媒が担持されたものである。触媒コンバータの担体は、一般的に、軸線方向に延在する多数の隔壁によって細分された多数の軸線方向空間を有し、排気ガスは、こられの軸線方向空間を通過する際に、各隔壁に担持された触媒と接触することが意図されている。
【０００３】
しかしながら、担体の各軸線方向空間における中央を通過する排気ガスは、隔壁、すなわち、触媒と接触せず、浄化されずに触媒コンバータから排出されることとなるために、浄化率を向上すべく、担体における隣接する二つの軸線方向空間の一方を排気上流側で閉鎖し、他方を排気下流側で閉鎖することが提案されている。このような担体を有するウォールフロー型の触媒コンバータにおいては、排気ガスは必ず隔壁を通過し、隔壁に担持させた触媒と確実に接触するようになるために、浄化率を向上させることができる。
【０００４】
ところで、内燃機関、特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中にはパティキュレートが含まれている。パティキュレートの主成分は煤であるが、可溶有機成分（ＳＯＦ）も含んでおり、このＳＯＦの有する付着性によって、パティキュレートは、ウォールフロー型の触媒コンバータの各隔壁における排気上流面に付着する。
【０００５】
パティキュレートの主成分は、煤、すなわち、カーボンであるために、触媒コンバータの有する酸化触媒において、排気ガス中の炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯ等の酸化反応が活発に起きれば、この反応熱によりパティキュレートを容易に焼失させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、触媒コンバータの各隔壁の排気上流側に担持された酸化触媒の一部は、ＳＯＦによるパティキュレートの付着によって、その機能を十分に発揮できない状態となり、すなわち、ＳＯＦによって被毒されており、活発な酸化反応を引き起こすことができない。こうして、徐々にではあるが、触媒コンバータにはパティキュレートが堆積し、遂には、排気抵抗をかなり増大させ、機関出力低下等の問題が発生する。もちろん、触媒コンバータに付着堆積するパティキュレートをヒータ等の加熱手段によって強制的に焼失させることも考えられるが、多大なエネルギを必要とする。
【０００７】
従って、本発明の目的は、少なくとも酸化機能を有するウォールフロー型の触媒コンバータへ付着するパティキュレートを、簡単確実に焼失可能とする内燃機関の排気ガス浄化方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法は、少なくとも酸化機能を有するウォールフロー型の触媒コンバータを備え、前記触媒コンバータの一方の側から排気ガスを流入させて前記触媒コンバータに捕集されたパティキュレートを焼失させるために、前記触媒コンバータの反対側から還元物質を含む排気ガスを流入させ、前記還元物質を前記触媒コンバータの前記酸化機能によって燃焼させ、この燃焼熱を前記パティキュレートの焼失に利用し、前記内燃機関は、気筒内へ不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手段と、煤の発生量を最大とする最悪不活性ガス量より多量の前記不活性ガスを気筒内へ供給して燃焼を実施する第一燃焼と、前記最悪不活性ガス量より少量の前記不活性ガスを気筒内へ供給して燃焼を実施する第二燃焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記第一燃焼によって前記触媒コンバータの反対側から流入させるための前記還元物質を含む排気ガスを発生させることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による排気ガス浄化方法に使用する排気浄化装置を備える４ストロークディーゼルエンジンの概略縦断面図を示しており、図２は図１のディーゼルエンジンの燃焼室の拡大縦断面図であり、図３は図１のディーゼルエンジンのシリンダヘッドの底面図である。図１から図３を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５ａはピストン４の頂面上に形成されたキャビティ、５はキャビティ５ａ内に形成された燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は一対の吸気弁、８は吸気ポート、９は一対の排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエアクリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内には電気モータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７を介して排気管１８に接続される。
【００１２】
図１に示されるように排気マニホルド１７内には空燃比センサ２１が配置される。排気マニホルド１７とサージタンク１２とはＥＧＲ通路２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。また、ＥＧＲ通路２２周りにはＥＧＲ通路２２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２４が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２４内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００１３】
一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２５を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコモンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。
【００１４】
３０は電子制御ユニットであり、空燃比センサ２１の出力信号と、燃料圧センサ２８の出力信号とが入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、電子制御ユニット３０には、負荷センサ４１の出力信号も入力され、さらに、クランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２の出力信号も入力される。こうして、電子制御ユニット３０は、各種信号に基づき、燃料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御弁２３、燃料ポンプ２７、及び、排気管１８に配置された切換弁１９を作動する。この切換弁１９に関しては後述する。
【００１５】
図２および図３に示されるように本発明による実施例では燃料噴射弁６が６個のノズル口を有するホールノズルからなり、燃料噴射弁６のノズル口からは水平面に対しやや下向きに等角度間隔でもって燃料Ｆが噴射される。図３に示されるように６個の燃料噴霧Ｆのうちの２個の燃料噴霧Ｆは各排気弁９の弁体の下側面に沿って飛散する。図２および図３は圧縮行程末期に燃料噴射が行われたときを示している。このときには燃料噴霧Ｆはキャビティ５ａの内周面に向けて進み、次いで着火燃焼せしめられる。
【００１６】
図４は排気行程中において排気弁９のリフト量が最大のときに燃料噴射弁６から追加の燃料が噴射された場合を示している。即ち、図５に示されるように圧縮上死点付近において主噴射Ｑｍが行われ、次いで排気行程の中ほどで追加の燃料Ｑａが噴射された場合を示している。この場合、排気弁９の弁体方向に進む燃料噴霧Ｆは排気弁９のかさ部背面と排気ポート１０間に向かう。即ち、云い換えると燃料噴射弁６の６個のノズル口のうちの２個のノズル口は、排気弁９が開弁しているとき追加の燃料Ｑａの噴射が行われると燃料噴霧Ｆが排気弁９のかさ部背面と排気ポート１０間に向かうように形成されている。なお、図４に示す実施例ではこのとき燃料噴霧Ｆが排気弁９のかさ部背面に衝突し、排気弁９のかさ部背面に衝突した燃料噴霧Ｆは排気弁９のかさ部背面上において反射し、排気ポート１０内に向かう。
【００１７】
なお通常は追加の燃料Ｑａは噴射されず、主噴射Ｑｍのみが行われる。図６は機関低負荷運転時においてスロットル弁１６の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃比Ａ／Ｆ（図６の横軸）を変化させたときの出力トルクの変化、およびスモーク、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ  の排出量の変化を示す実験例を表している。図６からわかるようにこの実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下のときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
【００１８】
図６に示されるようにＥＧＲ率を増大することにより空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度になったときにスモークの発生量が増大を開始する。次いで、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくするとスモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとスモークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなくなる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またＮＯｘ  の発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ及びＣＯの発生量は増大し始める。
【００１９】
図７（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１付近でスモークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変化を示しており、図７（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８付近でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼圧の変化を示している。図７（Ａ）と図７（Ｂ）とを比較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である図７（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図７（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００２０】
図６および図７に示される実験結果から次のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが１５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図６に示されるようにＮＯｘ  の発生量がかなり低下する。ＮＯｘ  の発生量が低下したということは燃焼室５内の燃焼温度が低下していることを意味しており、従って煤がほとんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度が低くなっていると言える。同じことが図７からも言える。即ち、煤がほとんど発生していない図７（Ｂ）に示す状態では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室５内の燃焼温度は低くなっていることになる。
【００２１】
第２にスモークの発生量、即ち煤の発生量がほぼ零になると図６に示されるようにＨＣおよびＣＯの排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に含まれる図８に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図８に示されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長することになる。従って、上述したように煤の発生量がほぼ零になると図６に示される如くＨＣおよびＣＯの排出量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素である。
【００２２】
図６および図７に示される実験結果に基づくこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度が低いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排出されることになる。このことについて更に詳細に実験研究を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその周囲のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以下になると煤が生成されることが判明したのである。
【００２３】
ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種々の要因によって変化するので何度であるかということは言えないがこの或る温度はＮＯｘ  の発生量と深い関係を有しており、従ってこの或る温度はＮＯｘ  の発生量から或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低下し、ＮＯｘ  の発生量が低下する。このときＮＯｘ  の発生量が１０ｐ．ｐ．ｍ  前後又はそれ以下になったときに煤がほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯｘ  の発生量が１０ｐ．ｐ．ｍ  前後又はそれ以下になったときの温度にほぼ一致する。
【００２４】
一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはできない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって容易に浄化することができる。このように、ＮＯｘ  の発生量を低減すると共に炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態で燃焼室５から排出させることは排気ガスの浄化に極めて有効である。
【００２５】
さて、煤が生成される前の状態で炭化水素の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およびその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響することが判明している。
【００２６】
即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼する。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くなる。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
【００２７】
一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制するには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えることができることになる。
【００２８】
この場合、燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそうするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。なお、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用は強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが好ましいことになる。この点、ＣＯ２  やＥＧＲガスは比較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用いることは好ましいと言える。
【００２９】
図９は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とスモークとの関係を示している。即ち、図９において曲線ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９０°Ｃに維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線ＣはＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示している。
【００３０】
図９の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガスを強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。一方、図９の曲線Ｂで示されるようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
【００３１】
また、図９の曲線Ｃで示されるようにＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５５パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。なお、図９は機関負荷が比較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化する。
【００３２】
図１０は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用いた場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガスの割合を示している。なお、図１０において縦軸は燃焼室５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示しており、Ｚ１は低負荷運転領域を示している。
【００３３】
図１０を参照すると空気の割合、即ち混合ガス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに必要な空気量を示している。即ち、図１０に示される場合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となっている。一方、図１０においてＥＧＲガスの割合、即ち混合ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたときに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すとほぼ５５パーセント以上であり、図１０に示す実施例では７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入された全吸入ガス量を図１０において実線Ｘとし、この全吸入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図１０に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くして煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯｘ  発生量は１０ｐ．ｐ．ｍ  前後、又はそれ以下であり、従ってＮＯｘ  の発生量は極めて少量となる。
【００３４】
燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するためにはＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならない。従って図１０に示されるようにＥＧＲガス量は噴射燃料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大する必要がある。
【００３５】
一方、図１０の負荷領域Ｚ２では煤の発生を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸入ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供給するにはＥＧＲガスおよび吸入空気の双方、或いはＥＧＲガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等を過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入ガス量Ｘは吸入しうる全吸入ガス量Ｙに一致する。従ってこの場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリッチのもとで燃料を燃焼せしめることになる。
【００３６】
前述したように図１０は燃料を理論空燃比のもとで燃焼させる場合を示しているが図１０に示される低負荷運転領域Ｚ１において空気量を図１０に示される空気量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにしても煤の発生を阻止しつつＮＯｘ  の発生量を１０ｐ．ｐ．ｍ  前後又はそれ以下にすることができ、また図１０に示される低負荷領域Ｚ１において空気量を図１０に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の平均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を阻止しつつＮＯｘ  の発生量を１０ｐ．ｐ．ｍ  前後又はそれ以下にすることができる。
【００３７】
即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成されることがない。また、このときＮＯｘ  も極めて少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑制されているので煤は全く生成されない。更に、ＮＯｘ  も極めて少量しか発生しない。
【００３８】
このように、機関低負荷運転領域Ｚ１では空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリーンであろうと煤が発生されず、ＮＯｘ  の発生量が極めて少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのとき平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
【００３９】
ところで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度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が少ない比較的機関負荷が低いときに限られる。従って本発明による実施例では機関負荷が比較的低いときには燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制して第一燃焼、即ち低温燃焼を行うようにし、機関負荷が比較的高いときには第二燃焼、即ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしている。なお、ここで第一燃焼、即ち低温燃焼とはこれまでの説明から明らかなように煤の発生量が最大となる最悪不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない燃焼のことを言い、第二燃焼、即ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量が最大となる最悪不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が少ない燃焼のことを言う。
【００４０】
図１１は第一燃焼、即ち低温燃焼が行われる第１の運転領域Ｉと、第二燃焼、即ち従来の燃焼方法による燃焼が行われる第２の燃焼領域ＩＩとを示している。なお、図１１において縦軸Ｌはアクセルペダル４０の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回転数を示している。また、図１１においてＸ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域ＩＩとの第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域ＩＩとの第２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから第２の運転領域ＩＩへの運転領域の変化判断は第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２の運転領域ＩＩから第１の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は第２の境界Ｙ（Ｎ）に基づいて行われる。
【００４１】
即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉにあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると運転領域が第２の運転領域ＩＩに移ったと判断され、従来の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移ったと判断され、再び低温燃焼が行われる。
【００４２】
図１２は空燃比センサ２１の出力を示している。図１２に示されるように空燃比センサ２１の出力電流Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比センサ２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。次に図１３を参照しつつ第１の運転領域Ｉおよび第２の運転領域ＩＩにおける運転制御について概略的に説明する。
【００４３】
図１３は要求負荷Ｌに対するスロットル弁１６の開度、ＥＧＲ制御弁２３の開度、ＥＧＲ率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図１３に示されるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロットル弁１６の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ制御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図１３に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとされており、空燃比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされている。
【００４４】
言い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかりリーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁１６の開度およびＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。なお、このとき空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基づいてＥＧＲ制御弁２３の開度を補正することによって目標リーン空燃比に制御される。また、第１の運転領域Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負荷Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも噴射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。
【００４５】
なお、アイドリング運転時にはスロットル弁１６は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁２３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１６を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるために機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドリング運転時には機関本体１の振動を抑制するためにスロットル弁１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００４６】
一方、機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域ＩＩに変わるとスロットル弁１６の開度が半開状態から全開方向へステップ状に増大せしめられる。このとき図１３に示す例ではＥＧＲ率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以下までステップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされる。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生するＥＧＲ率範囲（図９）を飛び越えるので機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域ＩＩに変わるときに多量のスモークが発生することがない。
【００４７】
第２の運転領域ＩＩでは従来から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では煤およびＮＯｘ  が若干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域ＩＩに変わると図１３に示されるように噴射量がステップ状に低減せしめられる。
【００４８】
第２の運転領域ＩＩではスロットル弁１６は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。この運転領域ＩＩではＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなってもリーン空燃比とされる。また、第２の運転領域ＩＩでは噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
【００４９】
図１４は第１の運転領域Ｉにおける空燃比Ａ／Ｆを示している。図１４において、Ａ／Ｆ＝１５．５、Ａ／Ｆ＝１６、Ａ／Ｆ＝１７、Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々空燃比が１５．５、１６、１７、１８であるときを示しており、各曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１４に示されるように第１の運転領域Ｉでは空燃比がリーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉでは要求負荷Ｌが低くなるほど空燃比Ａ／Ｆがリーンとされる。
【００５０】
即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼による発熱量が少なくなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほどＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができる。ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図１４に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。空燃比Ａ／Ｆが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り空燃比をリーンにするために本実施例では要求負荷Ｌが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。
【００５１】
なお、空燃比を図１４に示す目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴが図１５（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比を図１４に示す目標空燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図１５（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００５２】
図１６は第二燃焼、即ち従来の燃焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示している。なお、図１６においてＡ／Ｆ＝２４、Ａ／Ｆ＝３５、Ａ／Ｆ＝４５、Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫々目標空燃比２４、３５、４５、６０を示している。空燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴが図１７（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比をこの目標空燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図１７（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００５３】
こうして、本実施例のディーゼルエンジンでは、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機関回転数Ｎとに基づき、第一燃焼、すなわち、低温燃焼と、第二燃焼、すなわち、普通の燃焼とが切り換えられ、各燃焼において、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌ及び機関回転数Ｎとに基づき、図１５又は図１７に示すマップによってスロットル弁１６及びＥＧＲ弁の開度制御が実施される。
【００５４】
図１を参照すると、排気マニホルド１７の下流側に接続された排気管１８には、切換弁１９が配置されている。切換弁１９には、Ｃ形状の排気通路１８ａが接続され、この排気通路１８ａに、触媒コンバータ２０が配置されている。触媒コンバータ２０については詳しくは後述する。切換弁１９は、排気管１８を遮断するための弁体１９ａを具備している。実線で示す弁体１９ａの一方の遮断位置において、排気ガスは、白抜き矢印で示すように、排気管１８の切換弁１９上流側から排気通路１８ａを図１において反時計方向に流れて、排気管１８の切換弁１９の下流側へ流入する。
【００５５】
また、一点鎖線で示す弁体１９ａの他方の遮断位置において、排気ガスは、斜線矢印で示すように、排気管１８の切換弁１９上流側から排気通路１８ａを図１において時計方向に流れて、排気管１８の切換弁１９の下流側へ流入する。こうして、切換弁１９を切り換えることによって、触媒コンバータ２０へ流入する排気ガスの方向を逆転させることができ、すなわち、触媒コンバータ２０の排気上流側と排気下流側とを逆転することが可能となる。
【００５６】
触媒コンバータ２０の担体は、図１８の部分拡大軸線方向断面図に示すように、多孔性材料で形成された多数の軸線方向に延在する隔壁２０ａと、これら隔壁によって細分された多数の軸線方向空間２０ｂと、隣接する二つの軸線方向空間の一方を排気上流側で閉鎖し、他方を排気下流側で閉鎖する閉鎖部材２０ｃとを具備するウォールフロー型である。担体の各隔壁２０ａには全体的に触媒が担持されている。このようなウォールフロー型の担体においては、排気ガスは必ず隔壁２０ａを通過するために、隔壁２０ａに担持させた触媒と確実に接触するために、浄化率を向上させることができる。
【００５７】
隔壁２０ａに担持させた触媒は、本実施例では、カリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ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と、白金Ｐｔのような貴金属とである。この触媒は、ＮＯｘ  吸収材と称され、機関吸気通路、燃焼室５およびＮＯｘ  吸収剤上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯｘ  吸収剤への流入排気ガスの空燃比と称すると、このＮＯｘ  吸収剤は流入排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘ  を吸収し、流入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  の吸放出作用を行う。
【００５８】
このＮＯｘ  吸収剤を機関排気通路内に配置すれば、ＮＯｘ  吸収剤は実際にＮＯｘ  の吸放出作用を行うが、この吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用は図１９に示すようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａ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、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００５９】
図１に示されるディーゼルエンジンでは、通常、燃焼室５における空燃比がリーンの状態で燃焼が行われる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われている場合には、排気ガス中の酸素濃度は高く、このときには図１９（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、流入排気ガス中の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上で酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら図１８（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ３  −  の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯｘ  がＮＯｘ  吸収剤内に吸収される。流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ２  が生成され、吸収剤のＮＯｘ  吸収能力が飽和しない限りＮＯ２  が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ３  −  が生成される。
【００６０】
一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにされると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白金Ｐｔの表面でのＮＯ２  の生成量が低下する。ＮＯ２  の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ３  −  →ＮＯ２  ）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ３  −  がＮＯ２  の形で吸収剤から放出される。このときＮＯｘ  吸収剤から放出されたＮＯｘ  は図１８（Ｂ）に示されるように流入排気ガス中に含まれる多量の未燃ＨＣ及びＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ２  が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ２  が放出される。従って流入排気ガスの空燃比がリッチにされると短時間のうちにＮＯｘ  吸収剤からＮＯｘ  が放出され、しかもこの放出されたＮＯｘ  が還元されるために大気中にＮＯｘ  が排出されることはない。
【００６１】
なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にしてもＮＯｘ  吸収剤からＮＯｘ  が放出される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはＮＯｘ  吸収剤からＮＯｘ  が徐々にしか放出されないためにＮＯｘ  吸収剤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。
【００６２】
上述したようにＮＯｘ  吸収剤は白金Ｐｔのような貴金属を含んでおり、従ってＮＯｘ  吸収剤は酸化機能を有している。一方、前述したように機関の運転状態が第１の運転領域Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとんど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。ところが上述した如くＮＯｘ  吸収剤は酸化機能を有しており、従ってこのとき燃焼室５から排出された未燃炭化水素はＮＯｘ  吸収剤により良好に酸化せしめられることになる。
【００６３】
ところでＮＯｘ  吸収剤のＮＯｘ  吸収能力には限度があり、ＮＯｘ  吸収剤のＮＯｘ  吸収能力が飽和する前にＮＯｘ  吸収剤からＮＯｘ  を放出させる必要がある。そのためにはＮＯｘ  吸収剤に吸収されているＮＯｘ  量を推定する必要がある。そこで本実施例では第一燃焼が行われているときの単位時間当りのＮＯｘ  吸収量Ａを要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として図２０（Ａ）に示すようなマップの形で予め求めておき、第二燃焼が行われているときの単位時間当りのＮＯｘ  吸収量Ｂを要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として図２０（Ｂ）に示すようなマップの形で予め求めておき、これら単位時間当りのＮＯｘ  吸収量Ａ，Ｂを積算することによってＮＯｘ  吸収剤に吸収されているＮＯｘ  量ΣＮＯＸを推定するようにしている。
【００６４】
本実施例４はこのＮＯｘ  吸収量ΣＮＯＸが予め定められた許容最大値ＭＡＸを越えたときにＮＯｘ  吸収剤からＮＯｘ  を放出させるようにしている。即ち、低温燃焼が行われているときにＮＯｘ  吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸを越えたときには燃焼室５内における空燃比が一時的にリッチとされ、それによってＮＯｘ  吸収剤１９からＮＯｘ  が放出される。なお、前述したように低温燃焼が行われているときに空燃比がリッチとされても煤はほとんど発生しない。
【００６５】
一方、第二燃焼が行われているときにＮＯｘ  吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸを越えたときには図４および図５に示されるように排気弁９が開弁しているときに追加の燃料Ｑａが噴射される。この追加の燃料Ｑａの量はＮＯｘ  吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように定められており、従って追加の燃料Ｑａが噴射されるとＮＯｘ  吸収剤からＮＯｘ  が放出されることになる。
【００６６】
前述したように、第一燃焼が行われているときには、煤はほとんど発生しないが、第二燃焼が行われているときには、依然として比較的多量の煤が発生することとなる。この煤は、可溶有機成分（ＳＯＦ）と共に、パティキュレートＰとして燃焼室５から排出され、ＳＯＦの有する付着性によって、図１８（Ａ）に示すように、触媒コンバータ２０のウォールフロー型の担体における隔壁２０ａの排気上流面に付着する。
【００６７】
パティキュレートの主成分は、煤、すなわち、カーボンであるために、触媒コンバータ２０の有する酸化機能によって排気ガス中のＨＣ及ＣＯが活発に酸化されれば、発生する多量の反応熱により、パティキュレートを完全に焼失させることができる。
【００６８】
しかしながら、触媒コンバータの担体における隔壁２０ａの排気上流側では、ＳＯＦによるパティキュレートの付着によって、十分な酸化機能を発揮できない状態となっており、すなわち、部分的にＳＯＦ被毒されており、第一燃焼が行われているときに比較的多量のＨＣ及びＣＯが燃焼室５から排出されても、活発な酸化反応を引き起こすことができない。こうして、第二燃焼が行われる毎に、焼失しきれなかったパティキュレートが、徐々にではあるが、触媒コンバータ２０に堆積し、遂には、排気抵抗をかなり増大させ、機関出力低下等の問題が発生する。
【００６９】
本実施例では、この問題を解決するために、第一燃焼が実施されているときに、切換弁１９を切り換えて、触媒コンバータ２０の排気上流側と排気下流側とを逆転するようになっている。すなわち、触媒コンバータの一方側から排気ガスを流入させて触媒コンバータに捕集されたパティキュレートを焼失させるために、還元成分を含む排気ガスを触媒コンバータの反対側から流入させるようになっている。それにより、図１８（Ｂ）に示すように、排気ガスは、触媒コンバータ２０の担体における隔壁２０ａを通過する際に、パティキュレートＰが付着していない側から隔壁２０ａへ流入する。隔壁２０ａのこちら側では、ＳＯＦ被毒は起きていないために、第一燃焼時に発生する比較的多量のＨＣ及びＣＯを活発に酸化させ、多量の反応熱を発生させる。隔壁２０ａの厚さは比較的薄いものであり、この多量の反応熱は、良好に熱伝達して隔壁の反対側に付着するパティキュレートＰを十分に焼失させる。こうして、第一燃焼時において、隔壁２０ａに付着するパティキュレートＰは完全に焼失させられ、排気抵抗を増大させる問題が発生することはない。
【００７０】
ところで、パティキュレート内には、気筒内へ侵入したエンジンオイルの燃焼生成物であるカルシウム及びリン等の酸化物及び硫化物等も含まれている。これらは、非常に燃焼させ難いものであるために、パティキュレートを焼失させても、アッシュとして隔壁２０ａ上に残留する。これを放置すると、パティキュレート以上の強固な固まりとなって触媒コンバータ２０の排気抵抗を増大させる。本実施例においては、パティキュレートの焼失により生成されたアッシュは、隔壁２０ａを逆に通過する排気ガスによって触媒コンバータ２０から排出されるために、隔壁２０ａ上で強固な固まりとなることはない。
【００７１】
本実施例において、切換弁１９の弁体１９ａは、低温燃焼時には図１に一点鎖線で示す遮断位置とされ、普通燃焼時には図１に実線で示す遮断位置とされ、又は、その逆とされるようになっているが、低温燃焼から普通燃焼へ切り換わるときには切換弁１９を切り換えることなく、普通燃焼から低温燃焼へ切り換わるときだけに切換弁１９の弁体１９ａを切り換えるようにしても良い。
【００７２】
本実施例は、内燃機関として、低温燃焼と通常燃焼とが切り換えられるディーゼルエンジンを使用したが、これは、本発明を限定するものではない。例えば、低温燃焼を実施しないディーゼルエンジンの場合には、触媒コンバータとして、ＮＯｘ  吸収材が使用され、前述同様に、ＮＯｘ  吸収材へのＮＯｘ  吸収量が許容最大値となったときに、ＮＯｘ  を放出させて還元浄化するために、すなわち、ＮＯｘ  吸収材を再生するために、排気ガスの空燃比をリッチにする制御が実施される。このときに、切換弁１９を切り換えて触媒コンバータの排気上流側と排気下流側とを逆転させれば、還元物質を含む排気ガスが、パティキュレートが付着していない側から隔壁に流入するために、活発な酸化反応がもたらされ、前述同様な効果を得ることができる。
【００７３】
このような排気ガスのリッチ化制御は、例えば、燃焼空燃比をリッチにしたり、排気行程で気筒内へ燃料を噴射したり、又は、機関排気系の触媒コンバータの上流側へ還元剤又は燃料を供給したりして行われる。もちろん、このリッチ化制御を、パティキュレートを焼失させるために、ＮＯｘ  吸収材の再生にかかわらずに実施して、触媒コンバータの排気上流側と排気下流側とを逆転させるようにしても良い。
【００７４】
また、ガソリンエンジンの場合には、触媒コンバータとして、一般的に、三元触媒コンバータが使用される。この場合には、排気ガス中には常にＨＣ及びＣＯが含まれており、それにより、時折、切換弁１９を切り換えて触媒コンバータの排気上流側と排気下流側とを逆転させれば、ＨＣ及びＣＯを含む排気ガスが、パティキュレートが付着していない側から隔壁に流入するために、活発な酸化反応がもたらされ、前述同様な効果を得ることができる。
【００７５】
これまで、ウォールフロー型の触媒コンバータにパティキュレートが付着する場合を説明したが、排気ガス中のパティキュレートを捕集することを主目的とする衝突捕集型パティキュレートフィルタは、細孔を有する捕集壁に排気ガスを通過させて、パティキュレートを捕集するものであり、この捕集壁に酸化触媒等を担持させて酸化機能を持たせれば、本発明の考え方を適用可能である。従って、このようなパティキュレートフィルタも本明細書中で使用した触媒コンバータに含められることは明らかである。また、ウォールフロー型とは、排気ガスが隔壁に設けられた細孔を通過することを意味している。本実施形態では、この隔壁は排気系軸線に対して平行に配置されているが、これは本発明を限定するものではなく、例えば、細孔を有する隔壁を排気系軸線に対して垂直又は斜めに配置されていても良い。
【００７６】
【発明の効果】
このように、本発明による内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、少なくとも酸化機能を有するウォールフロー型の触媒コンバータを備え、触媒コンバータの一方の側から排気ガスを流入させて触媒コンバータに捕集されたパティキュレートを焼失させるために、触媒コンバータの反対側から還元物質を含む排気ガスを流入させ、還元物質を触媒コンバータの酸化機能によって燃焼させ、この燃焼熱をパティキュレートの焼失に利用するようになっている。この内燃機関は、気筒内へ不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手段と、煤の発生量を最大とする最悪不活性ガス量より多量の不活性ガスを気筒内へ供給して燃焼を実施する第一燃焼と、最悪不活性ガス量より少量の不活性ガスを気筒内へ供給して燃焼を実施する第二燃焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、第一燃焼によって触媒コンバータの反対側から流入させるための還元物質を含む排気ガスを発生させる。触媒コンバータの反対側では、パティキュレートの付着に伴うＳＯＦ被毒が起きていないために、触媒コンバータの酸化機能によって排気ガス中の還元物質を活発に燃焼させ、多量の燃焼熱を発生させることができる。それにより、この燃焼熱によって触媒コンバータの一方の側に捕集されたパティキュレートを昇温させて確実に焼失させることができる。それにより、パティキュレートの堆積に伴う触媒コンバータの排気抵抗の増大によって、機関出力低下等の問題が発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排ガス浄化方法に使用する排気浄化装置を備えるディーゼルエンジンの概略縦断面図である。
【図２】図１の燃焼室の拡大縦断面図である。
【図３】図１のシリンダヘッドの底面図である。
【図４】燃焼室の側面断面図である。
【図５】吸排気弁のリフトと燃料噴射を示す図である。
【図６】スモークおよびＮＯｘ  の発生量等を示す図である。
【図７】燃焼圧を示す図である。
【図８】燃料分子を示す図である。
【図９】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図である。
【図１０】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図である。
【図１１】第１の運転領域Ｉおよび第２の運転領域ＩＩを示す図である。
【図１２】空燃比センサの出力を示す図である。
【図１３】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１４】第１の運転領域Ｉにおける空燃比を示す図である。
【図１５】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図である。
【図１６】第２の燃焼における空燃比を示す図である。
【図１７】スロットル弁等の目標開度を示す図である。
【図１８】触媒コンバータの部分拡大軸線方向断面図であり、（Ａ）は切換弁の一方の遮断位置における排気ガスの流れを示し、（Ｂ）は切換弁の他方の遮断位置における排気ガスの流れを示している。
【図１９】ＮＯｘ  の吸放出作用を説明するための図である。
【図２０】単位時間当りのＮＯｘ  吸収量のマップを示す図である。
【符号の説明】
６…燃料噴射弁
１６…スロットル弁
１９…切換弁
２０…触媒コンバータ
【図１】
0003558015.tif 000002
【図２】
0003558015.tif 000003
【図３】
0003558015.tif 000004
【図４】
0003558015.tif 000005
【図５】
0003558015.tif 000006
【図６】
0003558015.tif 000007
【図７】
0003558015.tif 000008
【図８】
0003558015.tif 000009
【図９】
0003558015.tif 000010
【図１０】
0003558015.tif 000011
【図１１】
0003558015.tif 000012
【図１２】
0003558015.tif 000013
【図１３】
0003558015.tif 000014
【図１４】
0003558015.tif 000015
【図１５】
0003558015.tif 000016
【図１６】
0003558015.tif 000017
【図１７】
0003558015.tif 000018
【図１８】
0003558015.tif 000019
【図１９】
0003558015.tif 000020
【図２０】
0003558015.tif 000021