(57)【要約】  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。パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行う。粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別されたときにＰＭ除去処理を行う。
2014010064.tif 000002
【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、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下した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】
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、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が、パティキュレートフィルタの圧力損失が小さいときにはパティキュレートフィルタの圧力損失の増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又はパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて増大し、パティキュレートフィルタの圧力損失が更に増大したときにはパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて低下する、パティキュレートフィルタと、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下した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３】
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、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質捕集量に対するパティキュレートフィルタの圧力損失の変化率が、粒子状物質捕集量が少ないときには粒子状物質捕集量の増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又は粒子状物質捕集量が増大するにつれて増大し、粒子状物質捕集量が更に増大したときには粒子状物質捕集量が増大するにつれて減少し極小値を経て増大する、パティキュレートフィルタと、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下した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４】
前記判別手段は、パティキュレートフィルタの圧力損失を検出し、該検出された圧力損失が許容上限値を越えて増大したときに前記粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記判別手段は、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質捕集量に対するパティキュレートフィルタの圧力損失の変化率を求めると共に該圧力損失の変化率に極小値が発生したか否かを判別し、前記圧力損失の変化率に極小値が発生したと判別されたときに粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記判断手段は、パティキュレートフィルタに流入した粒子状物質の量を求め、パティキュレートフィルタから流出した粒子状物質の量を求め、これら求められた粒子状物質の量に基づいてパティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率を求め、該求められた粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する、請求項１から３までのいずれか一項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】
排気ガス中の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排気通路内に配置した圧縮着火式内燃機関が公知である。その結果、大気中に排出される粒子状物質の量が抑制される。【０００３】
ところが、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質の量が多くなると、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、機関出力が低下するおそれがある。【０００４】
そこで、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が公知である（特許文献１参照）。この内燃機関では、パティキュレートフィルタ２４の上流及び下流の圧力差を検出し、圧力差があらかじめ定められた上限値以上になったときにＰＭ除去処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−０１８０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、排気ガス中には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。【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、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、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下した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。【０００９】
本発明の第２の観点によれば、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、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が、パティキュレートフィルタの圧力損失が小さいときにはパティキュレートフィルタの圧力損失の増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又はパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて増大し、パティキュレートフィルタの圧力損失が更に増大したときにはパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて低下する、パティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下した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。【００１０】
本発明の第３の観点によれば、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、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質捕集量に対するパティキュレートフィルタの圧力損失の変化率が、粒子状物質捕集量が少ないときには粒子状物質捕集量の増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又は粒子状物質捕集量が増大するにつれて増大し、粒子状物質捕集量が更に増大したときには粒子状物質捕集量が増大するにつれて減少し極小値を経て増大する、パティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下した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。【００１１】
好ましくは、前記判別手段は、パティキュレートフィルタの圧力損失を検出し、検出された圧力損失が許容上限値を越えて増大したときに前記粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別する。【００１２】
好ましくは、前記判別手段は、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質捕集量に対するパティキュレートフィルタの圧力損失の変化率を求めると共に圧力損失の変化率に極小値が発生したか否かを判別し、前記圧力損失の変化率に極小値が発生したと判別されたときに粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別する。【００１３】
好ましくは、前記判断手段は、パティキュレートフィルタに流入した粒子状物質の量を求め、パティキュレートフィルタから流出した粒子状物質の量を求め、これら求められた粒子状物質の量に基づいてパティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率を求め、求められた粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する。
【発明の効果】
【００１４】
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】
【００１５】
【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５Ａ】パティキュレートフィルタの捕集メカニズムを説明する概略図である。
【図５Ｂ】パティキュレートフィルタの捕集メカニズムを説明する概略図である。
【図５Ｃ】パティキュレートフィルタの捕集メカニズムを説明する概略図である。
【図５Ｄ】パティキュレートフィルタの捕集メカニズムを説明する概略図である。
【図５Ｅ】パティキュレートフィルタの捕集メカニズムを説明する概略図である。
【図６】パティキュレートフィルタの圧力差に対するパティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率を示す線図である。
【図７】パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集量に対する圧力差を示す線図である。
【図８】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９】ＰＭ除去処理を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】本発明による別の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】本発明による更に別の実施例の内燃機関の全体図である。
【図１２】単位時間当たりに増大する粒子状物質捕集量の増大分を示すマップである。
【図１３】本発明による更に別の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１４】粒子状物質の酸化速度を示す線図である。
【図１５】ＰＭ除去処理の別の実施例を説明するタイムチャートである。
【図１６】ＰＭ除去処理の別の実施例を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
触媒コンバータ２２には更に、パティキュレートフィルタ２４の圧力損失を検出するための圧力損失センサ２６が設けられる。図１に示される実施例では、圧力損失センサ２６はパティキュレートフィルタ２４の上流及び下流の圧力差を検出するための圧力差センサから構成される。別の実施例では、圧力損失センサ２６は排気管２１に取り付けられて機関背圧を検出するセンサから構成される。
【００２１】
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。
【００２２】
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、温度センサ２５、及び圧力差センサ２６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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、図３に示される実施例では、コート領域ＣＺにおける隔壁基材７２ｓが非コート領域ＮＣＺにおける隔壁基材７２ｓよりも薄くなっており、コート領域ＣＺにおける隔壁７２の厚さと非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２の厚さとが互いにほぼ等しくなっている。したがって、コート領域ＣＺにおける排気ガス流入通路と７１ｉの流路面積と、非コート領域ＮＣＺにおける排気ガス流入通路と７１ｉの流路面積とが互いにほぼ等しくなっている。別の実施例では、コート領域ＣＺにおける隔壁基材７２ｓの厚さと非コート領域ＮＣＺにおける隔壁基材７２ｓの厚さとがほぼ等しくなっており、コート領域ＣＺにおける排気ガス流入通路７１ｉの流路面積が非コート領域ＮＣＺにおける排気ガス流入通路と７１ｉの流路面積よりも、コート層７５の分だけ小さくなっている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
隔壁基材７２ｓの平均細孔径は２５μｍ以上かつ５０μｍ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。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。一方、隔壁基材７２ｓの平均細孔径が５０μｍ以下であると、隔壁７２の機械的強度を確保することができる。
【００３２】
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。
【００３３】
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ている。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。
【００３４】
また、排気ガス中にはアッシュも含まれており、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、粒子状物質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。
【００３７】
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、パティキュレートフィルタ２４上に捕集されている粒子状物質の量が期間運転時間の経過と共に増大する。
【００３８】
図５Ａから図５Ｅは、パティキュレートフィルタ２４上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場合における、パティキュレートフィルタ２４の捕集メカニズムを示している。
【００３９】
機関運転時間が短いときすなわち機関運転の初期には、図５Ａに示されるように、粒子状物質８０は主として、コート領域ＣＺにおいてコート層７５の細孔内に捕集される。この場合、粒子状物質は非コート領域ＮＣＺまでほとんど到達しない。なお、機関運転時間がゼロの状態はパティキュレートフィルタ２４が未使用の状態に相当する。機関運転時間が経過するにつれて、コート層７５の細孔内に捕集されている粒子状物質の量が増大する。
【００４０】
機関運転時間が更に経過したときには、図５Ｂに示されるように、粒子状物質８０は主として、コート層７５の表面上に細孔内に捕集される。機関運転時間が更に経過するにつれて、コート層７５の表面上に捕集されている粒子状物質の量が増大する。
【００４１】
機関運転時間が更に経過したときには、図５Ｃに示されるように、粒子状物質８０が非コート領域ＮＣＺに到達し、隔壁７２を通過するようになる。このとき、コート領域ＣＺに捕集されている粒子状物質の量はほとんど増大しない。
【００４２】
機関運転時間が更に経過したときには、非コート領域ＮＣＺに到達した粒子状物質の一部が隔壁７２の細孔内壁面に衝突し、隔壁７２の細孔内に捕集されるようになる。すなわち、図５Ｄに示されるように、粒子状物質８０は主として、非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２の細孔内に捕集される。機関運転時間が更に経過するにつれて、非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２の細孔内に捕集されている粒子状物質の量が増大する。
【００４３】
機関運転時間が更に経過したときには、図５Ｅに示されるように、粒子状物質８０が主として、非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２の表面上に捕集される。機関運転時間が更に経過するにつれて、非コート領域ＮＣＺにおける隔壁７２の表面上に捕集されている粒子状物質の量が増大する。
【００４４】
図６は、このようなパティキュレートフィルタ２４の粒子状物質捕集率ＴＲをパティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤの関数として示したものである。圧力差ＰＤはパティキュレートフィルタ２４の圧力損失を表しており、圧力差センサ２６（図１）により検出される。あるいは、圧力差ＰＤはパティキュレートフィルタ２４上に捕集されている粒子状物質の量を表している。更に、圧力差ＰＤは機関運転時間を表している。一方、粒子状物質捕集率ＴＲは、単位時間当たりにパティキュレートフィルタ２４に流入した粒子状物質の量ｑＰＭｉ及び単位時間当たりにパティキュレートフィルタ２４から流出した粒子状物質の量ｑＰＭｏを用いて次式（１）で表される。
【００４５】
ＴＲ＝（ｑＰＭｉ−ｑＰＭｏ）／ｑＰＭｉ  （１）
圧力差ＰＤが小さいときには、図６にＸ１で示されるように、粒子状物質捕集率ＴＲは圧力差ＰＤの増大にかかわらずほぼ一定に維持されるか又は圧力差ＰＤが増大するにつれて増大する。これは、粒子状物質が主としてコート層７５の細孔内又は表面上に捕集されるからである（図５Ａ、図５Ｂ参照）。
【００４６】
圧力差ＰＤが更に増大したときには、図６にＸ２で示されるように、粒子状物質捕集率ＴＲは圧力差ＰＤが増大するにつれて低下する。これは、粒子状物質が主として非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２を通過するからである（図５Ｃ参照）。
【００４７】
圧力差ＰＤが更に増大したときには、図６にＸ３で示されるように、粒子状物質捕集率ＴＲは圧力差ＰＤが増大するにつれて極小値ＭＮＴＲを経て増大する。これは、粒子状物質が主として非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２の細孔内に捕集されるからである（図５Ｄ参照）。
【００４８】
圧力差ＰＤが更に増大したときには、図６にＸ４で示されるように、粒子状物質捕集率ＴＲは圧力差ＰＤの増大にかかわらずほぼ一定に維持されるか又は圧力差ＰＤが増大するにつれて増大する。これは、粒子状物質が主として非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２の表面上に捕集されるからである（図５Ｅ参照）。
【００４９】
したがって、パティキュレートフィルタ２４は、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が、パティキュレートフィルタの圧力損失が小さいときにはパティキュレートフィルタの圧力損失の増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又はパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて増大し、パティキュレートフィルタの圧力損失が更に増大したときにはパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて低下する、パティキュレートフィルタから構成されるということになる。あるいは、パティキュレートフィルタ２４は、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が、パティキュレートフィルタの圧力損失が小さいときにはパティキュレートフィルタの圧力損失の増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又はパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて増大し、パティキュレートフィルタの圧力損失が更に増大したときにはパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて低下し極小値ＭＮＴＲを経て増大する、パティキュレートフィルタから構成される。
【００５０】
更に図６を参照すると、圧力差ＰＤがしきい値ＰＤ１よりも小さいときには、粒子状物質捕集率ＴＲは許容下限値ＬＴＲよりも高く維持される。圧力差ＰＤがしきい値ＰＤ１よりも大きくなると、粒子状物質捕集率ＴＲは許容下限値ＬＴＲを越えて低下する。次いで、圧力差ＰＤがしきい値ＰＤ２よりも大きくなると、許容下限値ＬＴＲを越えて増大し、許容下限値ＬＴＲよりも高く維持される。
【００５１】
したがって、パティキュレートフィルタ２４は、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が、パティキュレートフィルタの圧力損失が小さいときにはパティキュレートフィルタの圧力損失の増大に関わらず許容下限値よりも高く維持され、パティキュレートフィルタの圧力損失が更に増大したときにはパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて低下し許容下限値を越えて低下する、パティキュレートフィルタから構成される。あるいは、パティキュレートフィルタ２４は、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が、パティキュレートフィルタの圧力損失が小さいときにはパティキュレートフィルタの圧力損失の増大に関わらず許容下限値ＬＴＲよりも高く維持され、パティキュレートフィルタの圧力損失が更に増大したときにはパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて低下し許容下限値ＬＴＲを越えて低下し、パティキュレートフィルタの圧力損失が更に増大したときにはパティキュレートフィルタの圧力損失が増大するにつれて増大し許容下限値ＬＴＲを越えて増大する、パティキュレートフィルタから構成される。
【００５２】
図７は、パティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤ及び圧力差ＰＤの変化率ＣＲＰＤをパティキュレートフィルタ２４に捕集されている粒子状物質の量ＱＰＭの関数として示したものである。粒子状物質捕集量ＱＰＭは機関運転時間を表している。なお、図７において、実線は本発明による実施例の場合を示しており、破線は上述した従来のパティキュレートフィルタの場合を示している。
【００５３】
粒子状物質捕集量ＱＰＭが少ないときには、図７にＹ１で示されるように、圧力差ＰＤは比較的急激に増大する。したがって、図７にＺ１で示されるように、粒子状物質捕集量ＱＰＭの増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又は粒子状物質捕集量ＱＰＭが増大するにつれて増大する。これは、粒子状物質が主としてコート層７５の細孔内に捕集されるからである（図５Ａ参照）。
【００５４】
粒子状物質捕集量ＱＰＭが更に増大したときには、図７にＹ２で示されるように、圧力差ＰＤは比較的緩やかに増大する。したがって、図７にＺ２で示されるように、圧力差変化率ＣＲＰＤは粒子状物質捕集量ＱＰＭが増大するにつれて減少する。これは、粒子状物質が主としてコート層７５の表面上に捕集されるからである（図５Ｂ参照）。
【００５５】
粒子状物質捕集量ＱＰＭが更に増大したときには、図７にＹ３で示されるように、圧力差ＰＤは比較的急激に増大する。したがって、図７にＺ３で示されるように、粒子状物質捕集量ＱＰＭが増大するにつれて極小値ＭＮＣＲを経て増大する。これは、粒子状物質が主として非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２の細孔内に捕集されるからである（図５Ｄ参照）。
【００５６】
粒子状物質捕集量ＱＰＭが更に増大したときには、図７にＹ４で示されるように、圧力差ＰＤは比較的緩やかに増大する。したがって、図７にＺ４で示されるように、圧力差変化率ＣＲＰＤは粒子状物質捕集量ＱＰＭが増大するにつれて極大値ＭＸＣＲを経て減少し、次いでほぼ一定に維持される。これは、粒子状物質が主として非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２の表面上に捕集されるからである（図５Ｅ参照）。
【００５７】
したがって、パティキュレートフィルタ２４は、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質捕集量に対するパティキュレートフィルタの圧力損失の変化率が、粒子状物質捕集量が少ないときには粒子状物質捕集量の増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又は粒子状物質捕集量が増大するにつれて増大し、粒子状物質捕集量が更に増大したときには粒子状物質捕集量が増大するにつれて減少し極小値を経て増大する、パティキュレートフィルタから構成されるということにもなる。あるいは、パティキュレートフィルタ２４は、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質捕集量に対するパティキュレートフィルタの圧力損失の変化率が、粒子状物質捕集量が少ないときには粒子状物質捕集量の増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又は粒子状物質捕集量が増大するにつれて増大し、粒子状物質捕集量が更に増大したときには粒子状物質捕集量が増大するにつれて減少し極小値を経て増大し、粒子状物質捕集量が更に増大したときには極大値を経て減少し、次いでほぼ一定に維持される、パティキュレートフィルタから構成される。
【００５８】
これに対し、図７に破線で示される従来のパティキュレートフィルタの場合、圧力差変化率ＣＲＰＤに極小値及び極大値は発生しない。
【００５９】
さて、図６を参照して説明したように、圧力差ＰＤがしきい値ないし許容上限値ＰＤ１よりも大きくなると粒子状物質捕集率ＴＲが許容下限値ＬＴＲよりも低くなる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４を通過する粒子状物質の量が好ましくなく多くなる。許容上限値ＰＤ１は例えば実験によりあらかじめ求めることができる。
【００６０】
一方、酸化雰囲気のもとでパティキュレートフィルタ２４の温度を上昇させると、パティキュレートフィルタ２４に捕集されている粒子状物質が酸化され、除去される。
【００６１】
そこで本発明による実施例では、圧力差ＰＤがしきい値ＰＤ１よりも大きくなったときに、パティキュレートフィルタ２４上の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。その結果、粒子状物質が非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２を通過し始める前に、パティキュレートフィルタ２４、特にコート領域ＣＺから粒子状物質が除去される。したがって、粒子状物質が非コート領域ＮＣＺに到達するのが抑制され、粒子状物質が非コート領域ＮＣＺおいて隔壁７２を通過するのが抑制される。
【００６２】
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。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。
【００６３】
図８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。図８を参照すると、ステップ１０１ではパティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが検出される。続くステップ１０２では圧力差ＰＤが許容上限値ＰＤ１よりも大きいか否かが判別される。ＰＤ≦ＰＤ１のときには処理サイクルを終了する。ＰＤ＞ＰＤ１のときにはステップ１０３に進み、ＰＭ除去処理が実行される。
【００６４】
図９は本発明による実施例のＰＭ除去処理を実行するルーチンを示している。図９を参照すると、ステップ２０１では目標温度ＴＴＦがあらかじめ定められたＰＭ処理温度ＴＰＭに設定される。ＰＭ処理温度ＴＰＭは例えば６００℃である。続くステップ２０２では、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦを目標温度ＴＴＦまで上昇し維持する昇温制御が行われる。パティキュレートフィルタ２４の温度を上昇させるために、一実施例では、燃料添加弁２７から添加された燃料が排気通路又はパティキュレートフィルタ２４で燃焼される。別の実施例では、燃料噴射弁３から２次的に噴射された燃料が燃焼室２、排気通路、又はパティキュレートフィルタ２４で燃焼される。
【００６５】
続くステップ２０３では昇温制御ないしＰＭ除去処理を終了すべきか否かが判別される。本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ２４に捕集されている粒子状物質の量が求められ、求められた粒子状物質捕集量がしきい値まで減少されたときにＰＭ除去処理を終了すべきと判別される。粒子状物質捕集量は、一実施例では、単位時間当たりに増大する粒子状物質捕集量の増大分と単位時間当たりに減少する粒子状物質捕集量の減少分とを機関運転状態に基づきそれぞれ求め、増大分及び減少分の合計を積算して得られるカウンタ値により表される。別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤによって粒子状物質捕集量が表される。ＰＭ除去処理を終了すべきときでないときにはステップ２０２に戻り、昇温制御が継続される。ＰＭ除去処理を終了すべきときには処理サイクルを終了する。したがって、昇温制御が終了される。
【００６６】
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。
【００６７】
また、本発明による実施例では、コート層７５は排気ガス流れ方向にわたりほぼ均一の厚さになっている。別の実施例では、コート層７５は下流端に向かうにつれて薄くなっている。このようにすると、コート層７５に起因する圧力損失の増大を抑制しつつ、粒子状物質を確実に捕集することができる。
【００６８】
次に、本発明による別の実施例を説明する。
【００６９】
図７を参照して説明したように、圧力差変化率ＰＤが極小値ＭＮＣＲを経て増大したときには、粒子状物質が主として非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２の細孔内に捕集される（図５Ｄ参照）。このとき、粒子状物質の一部は非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２を通過するおそれがある。
【００７０】
そこで本発明による別の実施例では、圧力差変化率ＣＲＰＤを繰り返し求め、圧力差変化率ＣＲＰＤに極小値ＭＮＣＲが発生したときにＰＭ除去処理を行うようにしている。その結果、粒子状物質が非コート領域ＮＣＺおいて隔壁７２を通過するのが抑制される。
【００７１】
図１０は本発明による別の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。図１０を参照すると、ステップ１１１ではパティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが検出される。続くステップ１１２では圧力差変化率ＣＲＰＤが算出される。続くステップ１１３では圧力差変化率ＣＲＰＤに極小値ＭＮＣＲが発生したか否かが判別される。圧力差変化率ＣＲＰＤに極小値ＭＮＣＲが発生していないときには処理サイクルを終了する。圧力差変化率ＣＲＰＤに極小値ＭＮＣＲが発生したときにはステップ１１４に進み、ＰＭ除去処理が実行される。
【００７２】
本発明による別の実施例の他の構成及び作用は本発明による実施例の構成及び作用と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
次に、本発明による更に別の実施例を説明する。本発明による更に別の実施例では、図１１に示されるように、パティキュレートフィルタ２４下流の排気管２３に、流入する排気ガス中の粒子状物質の量を検出するための粒子状物質センサ５１が取り付けられる。
【００７４】
また、本発明による更に別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４に流入した粒子状物質の量が求められ、パティキュレートフィルタ２４から流出した粒子状物質の量が求められ、これら求められた粒子状物質の量に基づいてパティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率ＴＲが求められる。その上で、求められた粒子状物質捕集率ＴＲが許容下限値ＬＴＲよりも低いか否かが判別され、粒子状物質捕集率ＴＲが許容下限値ＬＴＲよりも低いと判別されたときにＰＭ除去処理が行われる。
【００７５】
具体的には、単位時間当たりにパティキュレートフィルタ２４に流入した粒子状物質の量ｑＰＭｉが機関運転状態に基づいて算出される。すなわち、粒子状物質流入量ｑＰＭｉは機関負荷を表す燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数Ｎｅの関数として図１２に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ３２内に記憶されており、このマップを用いて算出される。別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４上流の排気通路に取り付けられた追加の粒子状物質センサにより粒子状物質流入量ｑＰＭｉが検出される。また、単位時間当たりにパティキュレートフィルタ２４から流出した粒子状物質の量ｑＰＭｏが粒子状物質センサ５１により検出される。更に、上述の式（１）を用いて粒子状物質捕集率ＴＲが算出される。
【００７６】
図１３は本発明による更に別の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。図１３を参照すると、ステップ１２１では粒子状物質流入量ｑＰＭｉが図１２のマップを用いて算出される。続くステップ１２２では粒子状物質流出量ｑＰＭｏが粒子状物質センサ５１の出力から算出される。続くステップ１２３では粒子状物質捕集率ＴＲが式（１）を用いて算出される。続くステップ１２４では、算出された粒子状物質捕集率ＴＲが許容下限値ＬＴＲよりも低いか否かが判別される。ＴＲ≧ＬＴＲのときには処理サイクルを終了する。ＴＲ＜ＬＴＲのときには次いでステップ１２５に進み、ＰＭ除去処理が実行される。
【００７７】
本発明による別の実施例の他の構成及び作用は本発明による実施例の構成及び作用と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
したがって、これまで説明した本発明による実施例をまとめると、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行い、粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別されたときにＰＭ除去処理を行うということになる。その上で、図８に示される実施例では、パティキュレートフィルタの圧力損失が検出され、検出された圧力損失が許容上限値を越えて増大したときに粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別される。図１０に示される実施例では、パティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量に対するパティキュレートフィルタの圧力損失の変化率が求められると共に圧力損失の変化率に極小値が発生したか否かが判別され、前記圧力損失の変化率に極小値が発生したと判別されたときに粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別される。図１３に示される実施例では、パティキュレートフィルタに流入した粒子状物質の量が求められ、パティキュレートフィルタから流出した粒子状物質の量が求められ、これら求められた粒子状物質の量に基づいてパティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が求められ、求められた粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かが判別される。なお、電子制御ユニット３０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。
【００７９】
次に、ＰＭ除去処理の別の実施例を説明する。
【００８０】
図１４において、実線はコート領域ＣＺでの粒子状物質の酸化速度ＯＲを、破線は非コート領域ＮＣＺでの粒子状物質の酸化速度ＯＲを、それぞれ示している。図１４からわかるように、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦをＰＭ除去温度ＴＰＭにすると、コート領域ＣＺに捕集された粒子状物質を目標酸化速度ＴＯＲで酸化除去することができる。
【００８１】
一方、これまで説明した本発明による各実施例では、要するに、非コート領域ＮＣＺに到達する粒子状物質の量が多くなる前のタイミングでＰＭ除去処理が行われる。したがって、この場合のＰＭ除去処理は主として、コート領域ＣＺに捕集された粒子状物質を除去するために行われる。そこで図９に示される実施例では、目標温度ＴＴＦがＰＭ除去温度ＴＰＭに設定される。
【００８２】
ところが、上述のタイミングでＰＭ除去処理を行ったとしても、非コート領域ＮＣＺにおいて粒子状物質が捕集される場合がある。しかも、ＰＭ除去温度ＴＰＭでもってＰＭ除去処理が行われる限り、非コート領域ＮＣＺに捕集された粒子状物質を速やかに除去するのは困難である。その結果、非コート領域ＮＣＺに捕集されている粒子状物質の量が多くなり、アッシュが非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２を通過するのが困難になるおそれがある。
【００８３】
そこで、ＰＭ除去処理の別の実施例では、非コート領域ＮＣＺに捕集されている粒子状物質の量ＱＰＭＮＣＺを求め、非コート領域ＮＣＺの粒子状物質捕集量ＱＰＭＮＣＺが許容上限量ＵＰＭＮＣＺよりも多いときにＰＭ除去処理を行うときには、目標温度ＴＴＦがＰＭ除去温度ＴＰＭよりも高く設定された温度ＴＰＭＲに設定される。その結果、非コート領域ＮＣＺに捕集された粒子状物質が速やかにかつ確実に除去される。したがって、アッシュが非コート領域ＮＣＺにおいて隔壁７２を確実に通過することができる。
【００８４】
すなわち、図１５にＷ１，Ｗ２で示されるように、非コート領域ＮＣＺの粒子状物質捕集量ＱＰＭＮＣＺが許容上限量ＵＰＭＮＣＺよりも少ないときには、ＰＭ除去処理においてパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦがＰＭ除去温度ＴＰＭまで上昇される。これに対し、非コート領域ＮＣＺの粒子状物質捕集量ＱＰＭＮＣＺが許容上限量ＵＰＭＮＣＺよりも多いときには、図１５にＷ３で示されるように、ＰＭ除去処理においてパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが上昇されたＰＭ除去温度ＴＰＭＲまで上昇される。その結果、非コート領域ＮＣＺの粒子状物質捕集量ＱＰＭＮＣＺが速やかに減少される。
【００８５】
非コート領域ＮＣＺの粒子状物質捕集量ＱＰＭＮＣＺは、一実施例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質の量と、非コート領域ＮＣＺの粒子状物質捕集効率とから求められる。パティキュレートフィルタ２４への粒子状物質流入量及び非コート領域ＮＣＺの粒子状物質捕集効率はそれぞれ、例えば機関運転状態の関数としてあらかじめマップの形で求められ、ＲＯＭ３２内に記憶される。別の実施例では、粒子状物質捕集量ＱＰＭＮＣＺは非コート領域ＮＣＺにおける粒子状物質の捕集作用をモデル化したモデル式を用いて算出される。
【００８６】
図１６は本発明による実施例のＰＭ除去処理を実行するルーチンを示している。図１６を参照すると、ステップ２１１では、非コート領域ＮＣＺの粒子状物質捕集量ＱＰＭＮＣＺが読み込まれる。粒子状物質捕集量ＱＰＭＮＣＺは例えば図示しないルーチンで算出されている。続くステップ２１２では粒子状物質捕集量ＱＰＭＮＣＺが許容上限量ＵＰＭＮＣＺよりも多いか否かが判別される。ＱＰＭＮＣＺ＞ＵＰＭＮＣＺのときには次いでステップ２１３に進み、目標温度ＴＴＦが上昇されたＰＭ処理温度ＴＰＭＲに設定される。次いでステップ２１５に進む。これに対し、ＱＰＭＮＣＺ≦ＵＰＭＮＣＺのときには次いでステップ２１４に進み、目標温度ＴＴＦがＰＭ処理温度ＴＰＭに設定される。次いでステップ２１５に進む。ステップ２１５では、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦを目標温度ＴＴＦまで上昇し維持する昇温制御が行われる。続くステップ２１６では昇温制御ないしＰＭ除去処理を終了すべきか否かが判別される。ＰＭ除去処理を終了すべきときでないときにはステップ２１５に戻り、昇温制御が継続される。ＰＭ除去処理を終了すべきときには処理サイクルを終了する。
【符号の説明】
【００８７】
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】
2014010064.tif 000003
【図２Ａ】
2014010064.tif 000004
【図２Ｂ】
2014010064.tif 000005
【図３】
2014010064.tif 000006
【図４】
2014010064.tif 000007
【図５Ａ】
2014010064.tif 000008
【図５Ｂ】
2014010064.tif 000009
【図５Ｃ】
2014010064.tif 000010
【図５Ｄ】
2014010064.tif 000011
【図５Ｅ】
2014010064.tif 000012
【図６】
2014010064.tif 000013
【図７】
2014010064.tif 000014
【図８】
2014010064.tif 000015
【図９】
2014010064.tif 000016
【図１０】
2014010064.tif 000017
【図１１】
2014010064.tif 000018
【図１２】
2014010064.tif 000019
【図１３】
2014010064.tif 000020
【図１４】
2014010064.tif 000021
【図１５】
2014010064.tif 000022
【図１６】
2014010064.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月21日(2014.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
好ましくは、前記判別手段は、パティキュレートフィルタに流入した粒子状物質の量を求め、パティキュレートフィルタから流出した粒子状物質の量を求め、これら求められた粒子状物質の量に基づいてパティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率を求め、求められた粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下した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】
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、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質捕集量に対するパティキュレートフィルタの圧力損失の変化率が、粒子状物質捕集量が少ないときには粒子状物質捕集量の増大に関わらずほぼ一定に維持されるか又は粒子状物質捕集量が増大するにつれて増大し、粒子状物質捕集量が更に増大したときには粒子状物質捕集量が増大するにつれて減少し極小値を経て増大する、パティキュレートフィルタと、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する判別処理を行う判別手段と、
パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下した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３】
前記判別手段は、パティキュレートフィルタの圧力損失を検出し、該検出された圧力損失が許容上限値を越えて増大したときに前記粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別する、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記判別手段は、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質捕集量に対するパティキュレートフィルタの圧力損失の変化率を求めると共に該圧力損失の変化率に極小値が発生したか否かを判別し、前記圧力損失の変化率に極小値が発生したと判別されたときに粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したと判別する、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記判別手段は、パティキュレートフィルタに流入した粒子状物質の量を求め、パティキュレートフィルタから流出した粒子状物質の量を求め、これら求められた粒子状物質の量に基づいてパティキュレートフィルタの粒子状物質捕集率を求め、該求められた粒子状物質捕集率が許容下限値を越えて低下したか否かを判別する、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【国際調査報告】
2014010064.tif 000024
2014010064.tif 000025
2014010064.tif 000026
2014010064.tif 000027
2014010064.tif 000028