(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に少なくとも酸化触媒装置と捕集装置とを直列に配置した連続再生式フィルタと、全筒運転と減筒運転とを切り換え可能な制御装置と、を備える多気筒内燃機関において、
前記連続再生式フィルタの内部を流れる排ガスが前記酸化触媒装置から前記捕集装置に向かって順に流れる方向を正方向とし、この正方向の逆向きで排ガスが前記捕集装置から前記酸化触媒装置に向かって順に流れる方向を逆方向とし、
排気通路に、前記連続再生式フィルタに対して正方向に排ガスを導入する低温排ガス流路と、前記連続再生式フィルタに対して逆方向に排ガスを導入する高温排ガス流路と、前記低温排ガス流路と前記高温排ガス流路とを切り換える流路切換装置とを備えると共に、
前記制御装置が、前記流路切換装置を制御して、前記全筒運転時に排ガスを前記低温排ガス流路に導き、前記減筒運転時に排ガスを前記高温排ガス流路に導く手段を備えることを特徴とする多気筒内燃機関。
【請求項２】
前記連続再生式フィルタが、前記酸化触媒装置側の出入口と、前記捕集装置側の出入口との二つの出入口を有してなり、
前記低温排ガス流路における排ガスが、前記連続再生式フィルタの排ガス上流側の排気通路から前記酸化触媒装置側の出入口に導入され、前記捕集装置側の出入口から前記連続再生式フィルタの排ガス下流側の排気通路に排出され、
前記高温排ガス流路における排ガスが、前記連続再生式フィルタの排ガス上流側の排気通路から前記捕集装置側の出入口に導入され、前記酸化触媒装置側の出入口から前記連続再生式フィルタの排ガス下流側の排気通路に排出されることを特徴とする請求項１に記載の多気筒内燃機関。
【請求項３】
前記排気通路から吸気通路にＥＧＲガスを還流するＥＧＲシステムを、前記低温排ガス流路と前記高温排ガス流路の上流側に配置すると共に、ターボチャージャーを、前記低温排ガス流路と前記高温排ガス流路の下流側に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の多気筒内燃機関。
【請求項４】
排気通路に少なくとも酸化触媒装置と捕集装置とを直列に配置した連続再生式フィルタを備え、全筒運転と減筒運転とを切り換え可能な多気筒内燃機関の制御方法において、
前記連続再生式フィルタの内部を流れる排ガスが前記酸化触媒装置から前記捕集装置に向かって順に流れる方向を正方向とし、この正方向の逆向きで排ガスが前記捕集装置から前記酸化触媒装置に向かって順に流れる方向を逆方向とし、
前記全筒運転時に、前記連続再生式フィルタに対して正方向に排ガスを導入し、前記減筒運転時に、前記連続再生式フィルタに対して逆方向に排ガスを導入することを特徴とする多気筒内燃機関の制御方法。
【請求項５】
前記全筒運転時に、排ガスを、前記連続再生式フィルタの排ガス上流側の排気通路から前記連続再生式フィルタにおける酸化触媒装置側の出入口に導入し、前記捕集装置側の出入口から前記連続再生式フィルタの排ガス下流側の排気通路に排出し、
前記減筒運転時に、排ガスを、前記連続再生式フィルタの排ガス上流側の排気通路から前記捕集装置側の出入口に導入し、前記酸化触媒装置側の出入口から前記連続再生式フィルタの排ガス下流側の排気通路に排出することを特徴とする請求項４に記載の多気筒内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全筒運転と減筒運転とを切り換える多気筒内燃機関とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排ガスを浄化する装置として、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ：捕集装置）がある。このＤＰＦは、主としてセラミックのハニカム細孔にＰＭ（微粒子状物質）を一時的にトラップして、適時燃料噴射などによってＰＭを高温燃焼して、除去する装置である。
【０００３】
このＤＰＦに堆積したＰＭを、燃料噴射などにより６００℃以上に昇温させて反応、除去する方法をＤＰＦ強制再生という。このＤＰＦ強制再生を行う際にはエンジンの駆動力に寄与しない燃料をシリンダ内又は排気通路に大量に噴射することによりＤＰＦを昇温させているため、燃料消費量の大幅な悪化をもたらす。
【０００４】
そこで、ＤＰＦの排ガス上流側にＤＯＣ（酸化触媒装置）を配置して、排ガス温度が比較的低い場合でも、ＤＯＣで発生する酸化熱により排ガス温度を昇温すると共に、ＤＯＣでＮＯ２を生成して、その酸化力を用いてＰＭを酸化、除去するＤＰＦ連続再生と呼ばれている方法を用いた装置がある（例えば、特許文献１参照）。この装置によれば、ＤＰＦ強制再生を抑制することができ、燃料消費量を低減することができる。
【０００５】
また、内燃機関の排ガスの浄化はＰＭのみならず、ＮＯｘ（窒素酸化物）も低減する必要があり、内燃機関から排出されるＮＯｘを低減するシステムとして、ＥＧＲシステム（排気再循環システム）がある。
【０００６】
しかし、そのＥＧＲシステムの適用により、ＤＯＣにおいてＮＯ２を生成するためのＮＯのエンジンからの排出量そのものが減少するばかりか、排ガスの温度が低下するため、通常運転時にＤＯＣの活性を得ることが困難になっている。そのため、ＤＰＦ強制再生の頻度が増加し、燃料消費量が増加してしまうという問題があった。
【０００７】
また、ＰＭ再生を行う目的でＮＯｘの排出量を増加させる場合には、排ガスとともに排出されるＮＯｘの排出量を抑制するためにＳＣＲシステム（選択触媒還元方式システム）などの後処理装置が必要となるため、装置の大型化、制御の複雑化、及びコストの上昇の原因となっていた。
【０００８】
一方、内燃機関の燃料消費量を低減する方法として、減筒運転（気筒休止運転、又は可変気筒運転などともいう）を行う装置がある（例えば、特許文献２参照）。これは多気筒内燃機関において、ある特定の低負荷運転時に全筒運転（通常運転）時よりも稼働させる気筒を減らし、残りの稼働気筒の出力を増加させることで全筒運転時と同等の出力を得る運転方法である。
【０００９】
この減筒運転により、休止気筒のポンプ損失や摩擦損失などの各種損失を低減することができるため、全筒運転時に比べて、燃料消費量を低減することができる。また、稼働気筒の単位気筒あたりの負荷が増加するため、排ガスの温度が上昇する効果も得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３８３２号公報
【特許文献２】特開平５−１６３９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料消費量を低減するために全筒運転と減筒運転を切り換えて、燃費を向上すると共に、全筒運転時と減筒運転時とで異なるＰＭ再生方法を用いて、ＰＭ再生のための燃料消費量を低減しながら、連続的なＰＭ再生を行うことができる多気筒内燃機関とその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を解決するための本発明の多気筒内燃機関は、排気通路に少なくとも酸化触媒装置と捕集装置とを直列に配置した連続再生式フィルタと、全筒運転と減筒運転とを切り換え可能な制御装置と、を備える多気筒内燃機関において、前記連続再生式フィルタの内部を流れる排ガスが前記酸化触媒装置から前記捕集装置に向かって順に流れる方向を正方向とし、排ガスが前記捕集装置から前記酸化触媒装置に向かって順に流れる方向を逆方向とし、排気通路に、前記連続再生式フィルタに対して正方向に排ガスを導入する低温排ガス流路と、前記連続再生式フィルタに対して逆方向に排ガスを導入する高温排ガス流路と、前記低温排ガス流路と前記高温排ガス流路とを切り換える流路切換装置とを備えると共に、前記制御装置が、前記流路切換装置を制御して、前記全筒運転時に排ガスを前記低温排ガス流路に導き、前記減筒運転時に排ガスを前記高温排ガス流路に導く手段を備えて構成される。
【００１３】
この構成によれば、全筒運転時にはＤＰＦ（捕集装置）の上流にＤＯＣ（酸化触媒装置）を位置させて、所謂ＤＰＦ連続再生により、全筒運転時の比較的低温の排ガスを、ＤＯＣの酸化熱で昇温し、且つＤＯＣで生成されたＮＯ２でＰＭを酸化、除去し、一方、減筒運転時では、高温に維持される排ガスを直接ＤＰＦに導入することにより、ＰＭに含有されるＳＯＦ（可溶性有機成分）の酸化熱を利用して連続的にＤＰＦの再生を行うことができる。
【００１４】
これにより、全筒運転時と、燃料消費量を抑制する為の減筒運転時とで異なるＰＭ再生方法を用いて、ＤＰＦ強制再生を抑制することで、燃料消費量を悪化させずに連続的なＰＭ再生を行うことができる。
【００１５】
また、上記の多気筒内燃機関において、前記連続再生式フィルタが、前記酸化触媒装置側の出入口と、前記捕集装置側の出入口との二つの出入口を有してなり、前記低温排ガス流路における排ガスが、前記連続再生式フィルタの排ガス上流側の排気通路から前記酸化触媒装置側の出入口に導入され、前記捕集装置側の出入口から前記連続再生式フィルタの排ガス下流側の排気通路に排出され、前記高温排ガス流路における排ガスが、前記連続再生式フィルタの排ガス上流側の排気通路から前記捕集装置側の出入口に導入され、前記酸化触媒装置側の出入口から前記連続再生式フィルタの排ガス下流側の排気通路に排出されると、全筒運転時は、連続再生式フィルタに通常通りに正方向から排ガスを導入して、ＤＯＣからＤＰＦの順に排ガスを流して、ＤＰＦ連続再生方法により、ＰＭを酸化、除去することができる。一方、減筒運転時は、高温の排ガスを連続再生式フィルタに逆方向から排ガスを導入して、先にＤＰＦに高温の排ガスを流して、ＰＭに含有されるＳＯＦの酸化熱を利用して連続的に再生を行うことができる。
【００１６】
加えて、上記の多気筒内燃機関において、前記排気通路から吸気通路にＥＧＲガスを還流するＥＧＲシステムを、前記低温排ガス流路と前記高温排ガス流路の上流側に配置すると共に、ターボチャージャーを、前記低温排ガス流路と前記高温排ガス流路の下流側に配置すると、ＥＧＲシステムで排ガス成分のＮＯｘを低減すると共に、減筒運転時にＤＰＦを熱の発生源であるエンジン燃焼室に近接させて配置できて、ＤＰＦの温度をＳｏｏｔ（煤）成分まで完全に酸化反応を行うことができる５５０〜６００℃にすることができ、ＰＭを連続的に再生することができる。
【００１７】
ＥＧＲシステムを排ガス上流に配置すると、全筒運転時にＤＯＣに導入される排ガス成分中のＮＯｘが低減されるため、ＤＯＣで生成されるＮＯ２が減少すると共に、排ガス温度も低くなるため、ＤＯＣの活性化が困難になる場合があるが、減筒運転時に高温の排ガスを直接ＤＰＦに導入して、ＰＭを酸化、除去することができるので、ＰＭ再生のための燃料消費量を低減することができる。
【００１８】
なお、全筒運転時に、ＤＰＦ強制再生を行う場合は、ＤＰＦの排ガス上流側にＤＯＣを配置していることにより、所謂ＤＰＦ連続再生でＰＭを酸化、除去することができる。
【００１９】
また、上記の問題を解決するための多気筒内燃機関の制御方法は、排気通路に少なくとも酸化触媒装置と捕集装置とを直列に配置した連続再生式フィルタを備え、全筒運転と減筒運転とを切り換え可能な多気筒内燃機関の制御方法において、前記連続再生式フィルタの内部を流れる排ガスが前記酸化触媒装置から前記捕集装置に向かって順に流れる方向を正方向とし、この正方向の逆向きで排ガスが前記捕集装置から前記酸化触媒装置に向かって順に流れる方向を逆方向とし、前記全筒運転時に、前記連続再生式フィルタに対して正方向に排ガスを導入し、前記減筒運転時に、前記連続再生式フィルタに対して逆方向に排ガスを導入することを特徴とする方法である。
【００２０】
加えて、上記の多気筒内燃機関の制御方法において、前記全筒運転時に、排ガスを、前記連続再生式フィルタの排ガス上流側の排気通路から前記連続再生式フィルタにおける酸化触媒装置側の出入口に導入し、前記捕集装置側の出入口から前記連続再生式フィルタの排ガス下流側の排気通路に排出し、前記減筒運転時に、排ガスを、前記連続再生式フィルタの排ガス上流側の排気通路から前記捕集装置側の出入口に導入し、前記酸化触媒装置側の出入口から前記連続再生式フィルタの排ガス下流側の排気通路に排出する。
【００２１】
この方法によれば、減筒運転時にはＤＰＦがＤＯＣの上流に位置するため、通常運転時より高温を維持できるので、ＰＭに含有されるＳＯＦの酸化熱を利用して連続的にＤＰＦ再生を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、燃料消費量を低減するために全筒運転と減筒運転を切り換えて、燃費を向上すると共に、全筒運転時と減筒運転時とで異なるＰＭ再生方法を用いて、ＰＭ再生のための燃料消費量を低減しながら、連続的なＰＭ再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の多気筒内燃機関の全筒運転時の状態を示した構成図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の多気筒内燃機関の減筒運転時の状態を示した構成図である。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態の多気筒内燃機関を示した構成図である。
【図４】本発明に係る第３の実施の形態の多気筒内燃機関を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施の形態の多気筒内燃機関とその制御方法について、図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、直列四気筒のディーゼルエンジンを例に説明するが、本発明はディーゼルエンジンに限定せずに、ガソリンエンジンにも適用することができ、その気筒数や、気筒の配列は限定しない。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。また、図中の矢印は排ガスの流れを示す。
【００２５】
まず、本発明に係る第１の実施の形態の多気筒内燃機関について、図１を参照しながら説明する。エンジン（多気筒内燃機関）１は、エンジン本体２、エキゾーストマニホールド３、インレットマニホールド４、ターボチャージャー５、エアクリーナー６、インター
クーラー７、吸気スロットル８、及びＥＣＵ（制御装置）９を備え、また、ＥＧＲシステム１０として、ＥＧＲクーラー１１とＥＧＲバルブ１２を有するＥＧＲ通路Ｅｇを備える。ここで、吸気通路をＩｎ、排気通路をＥｘとする。
【００２６】
エンジン本体２は、複数の気筒Ｐ１〜Ｐ４を備え、全ての気筒Ｐ１〜Ｐ４が動作する全筒運転（通常運転）と、所定の気筒Ｐ２とＰ３を休止し、残りの気筒Ｐ１とＰ４が動作する減筒運転との切り換えが可能なエンジンである。この実施の形態では休止する気筒を気筒Ｐ２とＰ３として説明するが、本発明はこれに限定しない。
【００２７】
この全筒運転と減筒運転との切り換えは、ＥＣＵ９が、クランク角センサ１３の検知するエンジン回転数と、アクセルペダル１４の示すアクセル開度とに基づいてエンジン１の運転状態を判定し、エンジン１の運転状態が所定の運転状態となった場合に行われる。この所定の運転状態とは、例えば下り坂の走行中、又はアイドリング中などの低負荷運転の状態をいう。
【００２８】
ＥＣＵ９は、エンジン回転数とアクセル開度に基づいて、低負荷運転時を判定し、エンジン１の運転状態が低負荷運転と判断すると、所定の気筒Ｐ２とＰ３の吸気及び排気バルブ（図示しない）を開閉可能な状態から閉じたままの状態に切り換え、また、インジェクタ（図示しない）の燃料噴射を停止して、所定の気筒Ｐ２とＰ３を休止する。
【００２９】
低負荷運転時にエンジン１が減筒運転の状態となると、休止していない稼働気筒Ｐ１とＰ４の出力が増加し、全筒運転時と同等の出力を得ることができる。また、このとき、休止気筒Ｐ２とＰ３のポンプ損失や摩擦損失などの各種損失を低減することができるので、全筒運転に比べて、燃料消費量を低減することができる。
【００３０】
一方で、稼働気筒Ｐ１とＰ４の単位気筒あたりの負荷が増加するため、エンジン本体２から排出される排ガスの温度は、全筒運転時の排ガスの温度よりも高くなる。
【００３１】
そこで、第１の実施の形態のエンジン１は、減筒運転時の高温の排ガスを用いて、全筒運転時とは異なるＰＭ再生方法を用いるため、上記の構成に加えて、排気通路Ｅｘのターボチャージャー５の排ガス下流側に、ＤＯＣ（酸化触媒装置）２１とＤＰＦ（捕集装置）２２を直列に配置した連続再生式ＤＰＦ２０を備えると共に、この連続再生式ＤＰＦ２０の排ガス上流側に配置した第１流路切換バルブ２３と、連続再生式ＤＰＦ２０の排ガス下流側に配置した第２流路切換バルブ２４と、第１流路切換バルブ２３と連続再生式ＤＰＦ２０のＤＰＦ２２側の出口２０ｂとを連通する第１バイパス路２５と、第２流路切換バルブ２４と連続再生式ＤＰＦ２０のＤＯＣ２１側の入口２０ａとを連通する第２バイパス路２６と、を備える。
【００３２】
ＤＯＣ２１は、貴金属のＰｔ（プラチナ）やＰｄ（パラジウム）を主成分とする触媒活性成分を担持させたコート層を、ハニカム状の担体の表面に備えて形成され、排ガス中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化してＮＯ２を生成すると共に、ＨＣ（炭化水素）とＣＯ（一酸化炭素）を酸化してＨ２ＯとＣＯ２を生成する。また、ＰＭ（微粒子状物質）の主成分のＳＯＦ（可溶性有機成分）も酸化する。
【００３３】
ＤＰＦ２２は、蜂の巣状に四角形の形状をしたセルの入口と出口が交互に閉鎖された、所謂ウォールフロー型と呼ばれ、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やコージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２・５ＳｉＯ２）を基材とするハニカムセラミックスフィルタや、セラミック繊維をステンレス多孔管に何層にも巻きつけた繊維型フィルタであり、排ガス中のＰＭを捕集する。
【００３４】
連続再生式ＤＰＦ２０は、上記のＤＯＣ２１をＤＰＦ２２の排ガス上流側に配置し、ＤＯＣ２１の酸化熱により排ガス温度を昇温させると共に、ＤＯＣ２１で生成されたＮＯ２を酸化剤として、ＤＰＦ２２の捕集したＰＭを酸化、除去する装置である。
【００３５】
また、この連続再生式ＤＰＦ２０は、ＤＯＣ２１からＤＰＦ２２の順に排ガスが流れると、ＤＯＣ２１の温度が約２５０℃〜４００℃の範囲において、ＤＯＣ２１によって、排ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化して、ＤＯＣ２１の下流に位置するＤＰＦ２２に捕集されたＰＭを酸化、除去する。加えて、４００℃以上の高温では、触媒作用によって排ガス中の酸素とＰＭを酸化反応により、ＤＰＦ２２を再生する。
【００３６】
この実施の形態では、連続再生式ＤＰＦ２０として、ＤＯＣ２１とＤＰＦ２２を直列に配置するものを用いたが、例えば、ｄｅＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）をＤＰＦ２２に担持させたものを用いてもよい。
【００３７】
次に、本発明に係る第１の実施の形態の内燃機関の制御方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。ここで、図中の左から右の矢印で示す方向を正方向ａ、右から左の矢印で示す方向を逆方向ｂとする。つまり正方向ａとは、連続再生式ＤＰＦ２０内の排ガスの流れが、ＤＯＣ２１からＤＰＦ２２の順に流れる方向のことであり、逆方向ｂとは、ＤＰＦ２２からＤＯＣ２１の順に流れる方向のことである。
【００３８】
まず、制御装置９がクランク角センサ１３の検知するエンジン回転数とアクセルペダル１４の示すアクセル開度からエンジン本体２を、全筒運転するか減筒運転するかを判断する（ステップＳ１）。次に、ステップＳ１の判断に基づき、制御装置９が、エンジン本体２の全筒運転を開始する（ステップＳ２）と、制御装置９が、第１流路切換バルブ２３と第２流路切換えバルブ２４を制御して、図１に示すように、連続再生式ＤＰＦ２０に排ガスを正方向ａに導入する（ステップＳ３）。
【００３９】
このとき、連続再生式ＤＰＦ２０の排ガスが正方向ａに流れると、入口２０ａから出口２０ｂに向かって排ガスが流れ、連続再生式ＤＰＦ２０の内部では、ＤＯＣ２１からＤＰＦ２２の順に排ガスが通過する。この排ガスの流れを、低温排ガス流路Ｆ１とする。
【００４０】
エンジン１が全筒運転時に、連続再生式ＤＰＦ２０に排ガスを正方向ａに流すことにより、ＤＯＣ２１からＤＰＦ２２の順に排ガスが流れる所謂ＤＰＦ連続再生方法によって、ＤＯＣ２１での酸化熱で排ガス温度を昇温して、且つ生成されるＮＯ２によりＰＭを酸化、除去することができる。
【００４１】
しかしながら、ターボチャージャー５の排ガス上流側からエンジン本体２に排ガスを還流する、所謂高圧のＥＧＲシステム１０によるＥＧＲにより、排ガス成分のＮＯが減少し、且つ排ガスの温度も低下する。このことにより、連続再生式ＤＰＦ２０の上記の連続再生だけではＰＭを除去できない場合がある。
【００４２】
そこで、全筒運転時には、制御装置９が、ＤＰＦ強制再生が必要か否かを判断し（ステップＳ４）、ＤＰＦ強制再生が必要と判断されると、次に、制御装置９が、燃料噴射などにより燃料を連続再生式ＤＰＦ２０に導入し、ＤＯＣ２１を活性化して、ＰＭを酸化、除去する（ステップＳ５）。
【００４３】
次に、ステップＳ１の判断に基づき、制御装置９が、エンジン本体２の減筒運転を開始する（ステップＳ６）。次に、制御装置９が、第１流路切換バルブ２３と第２流路切換えバルブ２４を制御して、図２に示すように、連続再生式ＤＰＦ２０に対して排ガスを逆方向ｂに導入する（ステップＳ７）。
【００４４】
このとき、第１流路切換バルブ２３と第２流路切換えバルブ２４によって、連続再生式ＤＰＦ２０に逆方向ｂに排ガスが流れる。つまり、排ガスが第１流路切換バルブ２３で第１バイパス路２５を介して出口２０ｂに導かれ、連続再生式ＤＰＦ２０の出口２０ｂから入口２０ａに向かって排ガスが流れ、連続再生式ＤＰＦ２０の内部では、ＤＰＦ２２からＤＯＣ２１の順に排ガスが通過する。この排ガスの流れを、高温排ガス流路Ｆ２とする。そして、出口２０ａから第２バイパス路２６を介して第２流路切換バルブ２４に導かれ、排気通路Ｅｘに戻る。
【００４５】
減筒運転時の排ガス温度は、全筒運転時の排ガス温度よりも高温である。その高温の排ガスを直接ＤＰＦ２２に導入することで、ＰＭに含有されるＳＯＦの酸化熱を利用して、ＤＰＦ２２の温度をＰＭの燃焼温度である５５０〜６００℃以上にすることができ、連続的にＤＰＦ２２を再生することができる。
【００４６】
上記の動作によれば、全筒運転時には、連続再生式ＤＰＦ２０に排ガスを正方向ａに流すことにより、ＤＰＦ連続再生方法によって、比較的低温の排ガスをＤＯＣ２１の酸化熱で昇温し、且つＤＯＣ２１で生成されるＮＯ２によって、ＤＰＦ２２が捕集したＰＭを酸化、除去することができ、減筒運転時には、連続再生式ＤＰＦ２０に排ガスを逆方向ｂに流すことにより、高温の排ガスを直接ＤＰＦ２２に導き、ＤＰＦ２２を昇温して、ＰＭを酸化、除去することができる。
【００４７】
これにより、減筒運転時に、エンジン本体２から排出される、全筒運転時よりも高温な排ガスを直接ＤＰＦ２２に導入することで、燃料消費量を悪化させずに連続的なＤＰＦ２２の再生を行うことができる。
【００４８】
また、ＥＧＲシステム１０により排ガス中のＮＯｘを低減し、且つＰＭの酸化、除去のためにＮＯｘの排出量を増加することがないので、ＳＣＲシステムなどの後処理装置を設ける必要がなく、装置を小型化することができる。加えて、容易な制御で上記の作用効果を得ることができる。
【００４９】
次に、本発明に係る第２の実施の形態の内燃機関について、図３を参照しながら説明する。この多気筒エンジン３０は、第１の実施の形態の連続再生式ＤＰＦ２０の配置を逆にした構成である。よって、連続再生式ＤＰＦ２０の正方向ａが図中の右から左に向く方向であり、逆方向ｂが図中の左から右に向く方向である。
【００５０】
この第２の実施の形態の多気筒エンジン３０の動作は、全筒運転時に、排ガスが第１バイパス路２５を介して入口２０ａに導かれ、連続再生式ＤＰＦ２０の入口２０ａから出口２０ｂに向かって排ガスが流れ、低温排ガス流路Ｆ１を形成するように、又は、減筒運転時に、連続再生式ＤＰＦ２０の出口２０ｂから入口２０ａに向かって排ガスが流れ、高温排ガス流路Ｆ２を形成するように、第１流路切換バルブ２３と第２流路切換バルブ２４を制御するだけで、その他の動作は第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
この構成によれば、ＤＰＦ２２を熱の発生源であるエンジン燃焼室に近接させることができるので、減筒運転時の排ガスを高温の状態のまま、直接ＤＰＦ２２に導入することができる。ＰＭは大きくＳＯＦとＳｏｏｔ（煤）より構成されており、酸化反応の開始温度はＳＯＦ＜Ｓｏｏｔである。Ｓｏｏｔ成分まで完全に酸化反応を行うには、より高温の条件に曝す必要がある。
【００５２】
次に、本発明に係る第３の実施の形態の多気筒内燃機関について、図４を参照しながら説明する。この多気筒エンジン４０は、第１の実施の形態の連続再生式ＤＰＦ２０を、図
中の上から下に向かう矢印で示す方向を正方向ａとし、図中の下から上に向かう矢印で示す方向を逆方向ｂとする位置に配置する。
【００５３】
また、連続再生式ＤＰＦ２０の排ガス上流側から分岐し、連続再生式ＤＰＦ２０に排ガスを正方向ａに流したときの入口２０ａ側に排ガスを導く第１分岐路４１と、出口２０ｂ側に排ガスを導く第２分岐路４２と、第１分岐路４１と第２分岐路４２とが合流する合流路４３とを備える。さらに、連続再生式ＤＰＦ２０の排ガス上流側の第１分岐路４１と第２分岐路４２の分岐に第１流路切換バルブ４４、第１分岐路４１と合流路４３の分岐に第２流路切換バルブ４５、第２分岐路４２と合流路４３との分岐に第３流路切換バルブ４６をそれぞれ備える。
【００５４】
次に、第３の実施の形態のエンジン４０の動作について、図４を参照しながら説明する。全筒運転時は、排ガスを、第１流路切換バルブ４４から第１分岐路４１と第２流路切換バルブ４５を介して、連続再生式ＤＰＦ２０に導入する。連続再生式ＤＰＦ２０内では、ＤＯＣ２１からＤＰＦ２２の順に排ガスが流れ、低温排ガス流路Ｆ１を形成する。そして、排ガスを、連続再生式ＤＰＦ２０から第３流路切換バルブ４６と合流路４３を介して、排気通路Ｅｘに排出する。
【００５５】
減筒運転時は、排ガスを、第１流路切換バルブ４４から第２分岐路４２と第３流路切換バルブ４６を介して、連続再生式ＤＰＦ２０に導入する。連続再生式ＤＰＦ２０内では、ＤＰＦ２２からＤＯＣ２１の順に排ガスが流れ、高温排ガス流路Ｆ２を形成する。そして、排ガスを、連続再生式ＤＰＦ２０から第２流路切換バルブ４５と合流路４３を介して排気通路Ｅｘに排出する。
【００５６】
この動作によれば、第１の実施の形態のエンジン１と同様の作用効果を得ると共に、連続再生式ＤＰＦ２０をターボチャージャー５の排ガス上流側に配置するので、より連続再生式ＤＰＦ２０を熱の発生源であるエンジン燃焼室に近接させることができ、減筒運転時に発生する排ガスを高温のまま連続再生式ＤＰＦ２０に導入することができるので、ＤＰＦ２２の温度をＰＭの燃焼温度である５５０〜６００℃以上に昇温することができる。
【００５７】
また、第１の実施の形態のエンジン１と比べて、減筒運転時の排ガスの流れが、短くなるのでより高温状態を保った排ガスを直接ＤＰＦ２２に導入することができる。
【００５８】
なお、上記の第１〜第３の実施の形態に示すように、全筒運転時に、連続再生式ＤＰＦ２０に排ガスを正方向ａに流して、低温排ガス流路Ｆ１を形成し、減筒運転時に連続再生式ＤＰＦ２０に排ガスを逆方向ｂに流して、高温排ガス流路Ｆ２を形成することができればよく、本発明は配管構造については特に限定しない。ＤＰＦ２０を可能な限りエンジン燃焼室に近接させることが好ましいが、曝露条件により好適なレイアウトを構成することができる流路切換弁を備えたものであればよい。
【００５９】
また、実施の形態では装置の大型化、制御の複雑さ、及びコストの上昇の原因ともなるため、設けなかったが、連続再生式ＤＰＦ２０の排ガス下流側にｄｅＮＯｘ触媒やＳＣＲシステム（選択触媒還元方式システム）を設けてもよい。
【００６０】
加えて、ＥＧＲシステム１０として、ターボチャージャー５の排ガス上流側から吸気通路ＩｎにＥＧＲガスを還流する所謂高圧ＥＧＲシステムを例に説明したが、本発明は、連続再生式ＤＰＦ２０の排ガス上流側から吸気通路ＩｎにＥＧＲガスを還流するＥＧＲシステムを備える場合に好適であり、例えば、ターボチャージャー５の排ガス下流側から吸気通路ＩｎにＥＧＲガスを還流する所謂低圧ＥＧＲシステムにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の内燃機関は、全筒運転と減筒運転を切り換えて、燃料消費量を低減すると共に、全筒運転時と減筒運転時とで異なるＤＰＦ再生方法を用いることにより、ＰＭの酸化、除去のための燃料消費量を低減しながら、連続的にＰＭを酸化、除去することができるので、特に排気量が多いディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの車両に利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  エンジン
２  エンジン本体
３  エキゾーストマニホールド
４  インレットマニホールド
５  ターボチャージャー
６  エアクリーナー
７  インタークーラー
８  吸気スロットル
１０  ＥＧＲシステム
１１  ＥＧＲクーラー
１２  ＥＧＲバルブ
２０  連続再生式ＤＰＦ
２１  ＤＯＣ（酸化触媒装置）
２２  ＤＰＦ（捕集装置）
Ｆ１  低温排ガス流路
Ｆ２  高温排ガス流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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