(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、流れ込む排気の圧力変動を可及的に抑制して、排気浄化のための還元剤等の反応をより効率的に行う。【解決手段】  内燃機関１の排気通路２に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸化能を有する触媒が担持された前段排気浄化手段４と、前段排気浄化手段４の下流側の排気通路２に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸化能を有する触媒が担持された後段排気浄化手段６と、前段排気浄化手段４と後段排気浄化手段６とを連通する排気通路２に対して、連通管７を介して接続され且つ所定容量を有する拡張室８と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸化能を有する触媒が担持された前段排気浄化手段と、
前記前段排気浄化手段の下流側の排気通路に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸化能を有する触媒が担持された後段排気浄化手段と、
前記前段排気浄化手段と前記後段排気浄化手段とを連通する排気通路であって、該前段排気浄化手段を経て到達した排気の圧力変動が低減される容量を有する拡張室と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸化能を有する触媒が担持された前段排気浄化手段と、
前記前段排気浄化手段の下流側の排気通路に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸化能を有する触媒が担持された後段排気浄化手段と、
前記前段排気浄化手段と前記後段排気浄化手段との間に位置する排気通路に対して、連通管を介して接続され且つ所定容量を有する拡張室と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記連通管の長さは可変であり、若しくは前記拡張室の容量は可変であって、
前記内燃機関の運転条件に従って、前記連通管の長さ若しくは前記拡張室の容量を調整する調整手段を、更に備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記拡張室は、前記前段排気浄化手段および／または前記後段排気浄化手段の外周を取り巻くように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記前段排気浄化手段は、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し、該隔壁に酸化能を有する触媒が担持されたストレートフロー型の排気浄化手段であり、
前記後段排気浄化手段は、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し、該複数のセルの一端又は他端を閉塞するとともに、該隔壁に酸化能を有する触媒が担持されたウォールフロー型の排気浄化手段であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記後段排気浄化手段の上流側に、排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段を、更に備えることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記還元剤供給手段から供給される還元剤は炭化水素であって、
ウォールフロー型の排気浄化手段である前記後段排気浄化手段によって捕集された排気中の粒子状物質量が所定量を超えたとき、前記還元剤供給手段から炭化水素を供給することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
ウォールフロー型の排気浄化手段である前記後段排気浄化手段には、貴金属触媒とＮＯｘ吸蔵剤が担持され、
前記後段排気浄化手段のＮＯｘ吸蔵剤によって吸蔵されたＮＯｘ量が所定ＮＯｘ量を超えたとき、前記還元剤供給手段から還元剤を供給することを特徴とする請求項６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を行う排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における燃料の燃焼によって生成されるＮＯｘを浄化するために、いわゆるＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という。）が用いられる。ＮＯｘ触媒は、排気の空燃比がリーン状態であるときは排気中のＮＯｘを触媒内へ吸蔵し、排気の空燃比がストイキ又はリッチ状態となると吸蔵されていたＮＯｘを放出する性質を有している。そこで、排気の酸素濃度がリーン状態のときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、その後排気中に、還元剤を供給し排気中の酸素濃度を低下させて吸蔵されていたＮＯｘを放出させて、且つ該還元剤によってＮＯｘを還元、浄化する。
【０００３】
ここで、内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒を並列に設けて、一方のＮＯｘ触媒に流入する排気流量を低減して還元剤を供給することで、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率を大幅に向上させる技術が公開されている。（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平５−２７２３３２
【特許文献２】特開平８−１２１１５６
【特許文献３】特開平８−９３４５９
【特許文献４】特開２００４−７６５８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の排気通路に、排気浄化装置を設ける場合、排気浄化のために、還元剤を供給してＮＯｘを還元、浄化する場合や、炭化水素（燃料）を供給して排気浄化装置の温度を上昇させて、粒子状物質を酸化除去する場合がある。このような場合、排気浄化装置における還元剤や炭化水素の反応をより効率的に行うために、排気浄化装置に流れ込む排気流量を抑制し、いわゆる低ＳＶ状態にするのが好ましい。
【０００５】
しかし、内燃機関においては、気筒内でのピストンの往復運動に同期した排気の圧力変動が存在するため、排気浄化装置に流れ込む排気流量を抑えて平均的に低ＳＶ状態としても、一時的に排気流量が高くなる時期が周期的に繰り返される。そこで、上述した排気浄化のための還元剤や炭化水素の供給が行われても、これらが十分に反応に供されない虞がある。
【０００６】
本発明では、上記した問題に鑑み、内燃機関の排気浄化装置において、流れ込む排気の圧力変動を可及的に抑制して、排気浄化のための還元剤等の反応をより効率的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に直列に設けられた排気浄化のための二つの排気浄化手段の間の空間部に着目した。この空間部によっては、下流側の排気浄化手段に流れ込む排気の圧力変動を抑制することが可能となるからである。
【０００８】
そこで、本発明は、第一に、内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気通路に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸化能を有する触媒が担持された前段排気浄化手段と、前記前段排気浄化手段の下流側の排気通路に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸
化能を有する触媒が担持された後段排気浄化手段と、前記前段排気浄化手段と前記後段排気浄化手段とを連通する排気通路であって、該前段排気浄化手段を経て到達した排気の圧力変動が低減される容量を有する拡張室と、を備える。
【０００９】
上記の内燃機関の排気浄化装置では、排気通路に直列に前段排気浄化手段と後段排気浄化手段とが設けられている。これらの排気浄化手段には酸化能を有する触媒が担持されており、該触媒も排気浄化に寄与している。ここで、当該排気浄化装置では、後段排気浄化手段に還元剤や炭化水素が供給されることで排気浄化が行われる場合に、後段排気浄化手段に流れ込む排気の圧力変動であるいわゆる脈動を可及的に小さくするために、上記の拡張室が設けられている。
【００１０】
この拡張室は、単に前段排気浄化手段と後段排気浄化手段とを連通する排気通路ではなく、その容量に特徴点を有している。即ち、通常、排気通路に前段排気浄化手段と後段排気浄化手段を設けるときは、その間の空間部は両排気浄化手段を空間的に繋いでいるだけであるが、本発明に係る排気浄化装置では、前段排気浄化手段を経由した排気が一度拡張室に入ることで、排気の有する圧力が平滑化され、排気の圧力変動が弱められる。即ち、本発明に係る拡張室は、従来の両排気浄化手段を繋ぐだけの空間部より比較的大きい容量を有することで、排気の圧力変動を低減する機能を有している。
【００１１】
上記の内燃機関の排気浄化装置によって、後段排気浄化手段に流れ込む排気の圧力変動を可及的に抑制して、排気浄化のための還元剤等の反応をより効率的に行うことが可能となる。
【００１２】
上記した課題を解決するために、本発明は、第二に、内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の排気通路に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸化能を有する触媒が担持された前段排気浄化手段と、前記前段排気浄化手段の下流側の排気通路に設けられ、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し該隔壁に酸化能を有する触媒が担持された後段排気浄化手段と、前記前段排気浄化手段と前記後段排気浄化手段との間に位置する排気通路に対して、連通管を介して接続され且つ所定容量を有する拡張室と、を備える。
【００１３】
上記の内燃機関の排気浄化装置では、排気通路に直列に前段排気浄化手段と後段排気浄化手段とが設けられている。これらの排気浄化手段には酸化能を有する触媒が担持されており、該触媒も排気浄化に寄与している。ここで、当該排気浄化装置では、後段排気浄化手段に還元剤や炭化水素が供給されることで排気浄化が行われる場合に、後段排気浄化手段に流れ込む排気の圧力変動であるいわゆる脈動を可及的に小さくするために、両排気浄化手段をつなぐ排気通路に、連通管を介して拡張室が接続されている。
【００１４】
この拡張室は、単に前段排気浄化手段と後段排気浄化手段とを連通する排気通路とは区別して設けられる空間部である。このように構成される排気浄化装置では、前段排気浄化手段を経由した排気が、連通管を経て拡張室に入り、拡張室内で発生した排気圧力の反射波が排気通路に戻り、該排気通路内の圧力波が打ち消し合うことで、後段排気浄化手段に流入する排気の有する圧力が平滑化され、排気の圧力変動が弱められる。ここで、排気の圧力変動を弱める程度の反射波を排気通路側に戻すためには、この拡張室にもある程度の容量が必要とされる。そこで、その容量が上記の所定容量である。この所定容量は、反射波によって弱める対象となる排気の圧力変動の大きさやその周波数等に応じて設定される。
【００１５】
上記の内燃機関の排気浄化装置によって、後段排気浄化手段に流れ込む排気の圧力変動を可及的に抑制して、排気浄化のための還元剤等の反応をより効率的に行うことが可能と
なる。
【００１６】
ここで、内燃機関の排気浄化装置において、前記連通管の長さは可変であり、若しくは前記拡張室の容量は可変であって、前記内燃機関の運転条件に従って、前記連通管の長さ若しくは前記拡張室の容量を調整する調整手段を、更に備えるようにしてもよい。
【００１７】
連通管の長さおよび拡張室の容量を可変とすることで、連通管と拡張室とにいわゆる可変レゾネータとしての機能を持たせることで、拡張室内で生じる反射を制御して、圧力変動が弱められる対象となる排気の圧力変動により細かに対応するものである。即ち、内燃機関の運転状態に応じて、例えば内燃機関の機関負荷や機関回転速度に応じて、排気通路に流れる排気の圧力変動は異なる。そこで、各々の排気の圧力変動により適した圧力の反射波を排気通路に戻すべく、調整手段によって連通管の長さや拡張室の容量が調整される。
【００１８】
また、上述までの内燃機関の排気浄化装置において、前記拡張室は、前記前段排気浄化手段および／または前記後段排気浄化手段の外周を取り巻くように配置されているようにしてもよい。このようにすることで、拡張室内の排気の熱によって、前段排気浄化手段および／または後段排気浄化手段を保温し、担持されている触媒の活性状態を良好に維持することが可能となる。
【００１９】
また、上述までの内燃機関の排気浄化装置において、前記前段排気浄化手段は、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し、該隔壁に酸化能を有する触媒が担持されたストレートフロー型の排気浄化手段であり、前記後段排気浄化手段は、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し、該複数のセルの一端又は他端を閉塞するとともに、該隔壁に酸化能を有する触媒が担持されたウォールフロー型の排気浄化手段であってもよい。
【００２０】
前段排気浄化手段をストレートフロー型として、後段排気浄化手段をウォールフロー型とすることで、後段排気浄化手段における排気抵抗は前段排気浄化手段における排気抵抗より高くなる。従って、前段排気浄化手段と後段排気浄化手段との間の空間部における排気の圧力は比較的高くなろうとするため、第一の発明に係る拡張室や第二の発明に係る連通管および拡張室によって、排気が拡張室等により多く逃がされるため、圧力変動の抑制効果がより顕著となる。
【００２１】
ここで、上記の内燃機関の排気浄化装置において、前記後段排気浄化手段の上流側に、排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段を、更に備えるようにしてもよい。上述した第一の発明に係る拡張室および第二の発明に係る連通管および拡張室によって、排気の圧力変動が可及的に抑制されるため、還元剤供給手段から供給された還元剤が排気を介して後段排気浄化手段に供給された場合、比較的長期間、該後段排気浄化手段内に存在することが可能となるため、還元剤による排気浄化をより効率的に行うことが可能となる。
【００２２】
その一例を以下に挙げる。前記還元剤供給手段から供給される還元剤は炭化水素である場合、ウォールフロー型の排気浄化手段である前記後段排気浄化手段によって捕集された排気中の粒子状物質量が所定量を超えたとき、前記還元剤供給手段から炭化水素を供給するようにしてもよい。
【００２３】
後段排気浄化手段はウォールフロー型の排気浄化手段であるため、排気中の粒子状物質を捕集することが可能である。そこで、捕集された粒子状物質が基準となる所定量を超えたため捕集された粒子状物質を酸化除去する場合に、還元剤供給手段から炭化水素、即ち燃料を供給する。これにより、排気の圧力変動が少ない環境のもとで、炭化水素と後段排
気浄化手段に担持された触媒の酸化能、排気温度等によって、捕集された粒子状物質の酸化、除去を、より効率的に行うことが可能となる。尚、上記の所定量は、捕集された粒子状物質の酸化、除去を行うか否かを判定するための閾値である。
【００２４】
また、他の例として、ウォールフロー型の排気浄化手段である前記後段排気浄化手段には、貴金属触媒とＮＯｘ吸蔵剤が担持される場合、前記後段排気浄化手段のＮＯｘ吸蔵剤によって吸蔵されたＮＯｘ量が所定ＮＯｘ量を超えたとき、前記還元剤供給手段から還元剤を供給するようにしてもよい。
【００２５】
後段排気浄化手段に貴金属触媒とＮＯｘ吸蔵剤が担持されていることで、該後段排気浄化手段はいわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒としての機能を有する。そこで、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＮＯｘ量が基準となる所定ＮＯｘ量を超えたため吸蔵ＮＯｘを還元、除去する場合に、還元剤供給手段から還元剤を供給する。尚、還元剤として、内燃機関の燃料が利用できる。これにより、排気の圧力変動が少ない環境のもとで、還元剤によって、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＮＯｘの還元、除去を、より効率的に行うことが可能となる。尚、上記の所定ＮＯｘ量は、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＮＯｘの還元、除去を行うか否かを判定するための閾値である。
【発明の効果】
【００２６】
内燃機関の排気浄化装置において、流れ込む排気の圧力変動を可及的に抑制して、排気浄化のための還元剤等の反応をより効率的に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
ここで、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明が適用される内燃機関１の排気浄化装置およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。尚、内燃機関１の吸気系については、本発明との関係性が低いため図１においては図示を省略している。内燃機関１には、各気筒から排出される排気が流れる排気通路２が接続されている。排気通路２の途中には、排気浄化を行うモノリス触媒４が上流側に、パティキュレートフィルタ６が下流側に設けられている。
【００２９】
モノリス触媒４は、排気通路２における排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し、該隔壁に酸化能を有する触媒が担持されたストレートフロー型の排気浄化触媒である。また、パティキュレートフィルタ６は、排気流れ方向に伸びる隔壁により区画された複数のセルを有し、該複数のセルの一端又は他端を閉塞するとともに、該隔壁に酸化能を有する触媒が担持されたウォールフロー型の排気浄化装置であって、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する。さらに、パティキュレートフィルタ６には、貴金属触媒とＮＯｘ吸蔵材が担持されており、いわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒としても作用する。
【００３０】
ここで、モノリス触媒４とパティキュレートフィルタ６との間の排気通路２には、空間部５が存在する。そして、空間部５には、連通管７を介して拡張室８が設けられている。この連通管７と拡張室８とは、排気圧力に対していわゆるレゾネータとして作用する。その作用については、後述する。
【００３１】
更に、モノリス触媒４の上流側の排気通路２には、排気流量を調整する流量調整弁３が設けられ、その下流側であってモノリス触媒４の上流側の位置には、排気中に内燃機関１の燃料を供給する燃料供給弁９が設けられている。
【００３２】
ここで、内燃機関１には、該内燃機関１等を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００３３】
ここで、ＥＣＵ２０と、先述のレゾネータとしての連通管７、拡張室８、および燃料供給弁９等が電気的に接続され、ＥＣＵ２０からの指令に従ってそれぞれが制御される。更に、アクセル開度センサ１０がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ１１がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度等を算出する。尚、この他にも、ＥＣＵ２０には各種のセンサや制御装置が電気的に接続されているが、本発明への関係性は低いため説明は省略する。
【００３４】
図１のように構成される内燃機関１の排気浄化装置では、パティキュレートフィルタ６に捕集された粒子状物質（以下、「ＰＭ」という。）は所定量を超えたとき、排気通路２における背圧の上昇を回避するために、捕集ＰＭを酸化除去する必要がある。また、パティキュレートフィルタ６に吸蔵されたＮＯｘが所定ＮＯｘ量を超えると、パティキュレートフィルタ６によるＮＯｘの吸蔵能力が低下し、大気中にＮＯｘが放出される結果になるため、吸蔵されたＮＯｘを還元、除去する必要がある。
【００３５】
具体的には、捕集ＰＭの酸化除去の場合には、燃料供給弁９から排気中に燃料を供給し、モノリス触媒４とパティキュレートフィルタ６の酸化能や排気熱によってパティキュレートフィルタ６の温度を上昇させる。吸蔵ＮＯｘの還元、除去の場合は、パティキュレートフィルタ６に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに、燃料供給弁９から還元剤としての燃料を排気中に供給する。
【００３６】
このとき、パティキュレートフィルタ６において燃料の酸化がより効率的に行われるために、または燃料が還元剤としてより効率的に作用するために、パティキュレートフィルタ６に流入する排気の流量を流量調整弁３によって調整する。即ち、流量調整弁３によって排気通路における排気流量を低減し低ＳＶ状態に置くことで、パティキュレートフィルタ６における燃料の酸化反応または還元反応が効率的に行われ得る。
【００３７】
しかし、排気通路２においては、内燃機関１の各気筒で往復運動するピストンの動作によって、排気流量は常に一定ではなく、脈動し、排気の圧力変動が存在する。従って、排気圧力の平均値は低い値であっても、排気脈動によって、排気圧力が比較的高い状態が周期的に訪れる可能性があり、そのような場合は実質的に低ＳＶ状態とはならず、効率的な燃料の酸化反応またはＮＯｘの還元反応が行われていない虞がある。
【００３８】
そこで、図１に示す連通管７と拡張室８が設けられている。上述したように、これらはいわゆるレゾネータとして機能する。即ち、モノリス触媒４を通過した排気は一度空間部５に入る。このとき、パティキュレートフィルタ６はウォールフロー型の排気浄化装置であるため、パティキュレートフィルタ６の排気抵抗はモノリス触媒４の排気抵抗より高い。従って、空間部５の排気圧力はモノリス触媒４の流入口側より高くなりやすい。
【００３９】
ここで、連通管７が設けられていることで、空間部５の排気の一部が連通管７を経由して拡張室８に流れ込む。そして流れ込んだ排気の反射波が拡張室で形成され、連通管７を介して空間部５へ戻される。その結果、空間部５において、該反射波と空間部５に入ってくる圧力波とが打ち消し合い、排気の圧力変動が抑制される。
【００４０】
ここで、連通管７および拡張室８で形成される排気圧力の反射波の大きさや周波数は、連通管７の空間部５から拡張室８までの長さＬ、連通管７の断面積Ｓ、拡張室の容量Ｖ等によって決定される。本発明に係る排気浄化装置においては、連通管７の長さＬと拡張室８の容量Ｖは可変であるが、連通管７の断面積Ｓは一定である。この連通管７の断面積Ｓについては、その値が小さくなる程、内燃機関の１の機関回転速度が小さいときの排気の圧力変動の抑制効果が高くなり、逆にその値が大きくなる程、内燃機関の１の機関回転速度が大きいときの排気の圧力変動の抑制効果が高くなる。従って、本実施例においては、内燃機関１において使用が想定される機関回転速度に応じて、連通管７の断面積Ｓを予め決定する。
【００４１】
ここで、図１に示す内燃機関１の排気浄化装置における排気浄化制御について、図２に基づいて説明する。そして、本排気浄化制御において、連通管７の長さＬおよび拡張室８の容量Ｖの可変制御についても説明する。尚、本実施例における排気浄化制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００４２】
Ｓ１０１では、パティキュレートフィルタ６において捕集されたＰＭを酸化除去する必要があるか否か、または、パティキュレートフィルタ６に吸蔵されたＮＯｘを還元、除去する必要があるか否かが判定される。パティキュレートフィルタ６に捕集されたＰＭ量やパティキュレートフィルタ６に吸蔵されたＮＯｘ量は、アクセル開度センサ１０からの信号や内燃機関１の機関回転速度等の運転状態の履歴から見積もられる。そして、見積もられたＰＭ量が所定量を超えたとき、若しくは見積もられた吸蔵ＮＯｘ量が所定ＮＯｘ量を超えたとき、それぞれＰＭを酸化除去する必要があり、または吸蔵ＮＯｘを還元、除去する必要があると判定される。ＰＭの酸化除去もしくは吸蔵ＮＯｘの還元、除去のいずれかが必要であると判定されるとＳ１０２へ進み、それ以外の場合は本制御を終了する。
【００４３】
Ｓ１０２では、パティキュレートフィルタ６においてＰＭの酸化除去もしくは吸蔵ＮＯｘの還元、除去を行うに際して、パティキュレートフィルタ６を低ＳＶ状態にするために、パティキュレートフィルタ６に流れ込む排気流量を低減することが可能な状態に、内燃機関１が置かれているか否かが判定される。これは、内燃機関１の機関負荷が比較的高い場合や、機関回転速度が比較的高い場合は、排気通路２を流れる排気流量が高くなるため、流量調整弁３によってパティキュレートフィルタ６に流れ込む排気流量を低減させると、排気通路２における背圧が過度に上昇する虞があることを考慮したものである。内燃機関１が、パティキュレートフィルタ６に流れ込む排気流量を低減することが可能な状態にあると判定されるとＳ１０３へ進み、それ以外の場合は本制御を終了する。
【００４４】
Ｓ１０３では、流量調整弁３によって、パティキュレートフィルタ６がＰＭの酸化除去若しくは吸蔵ＮＯｘの還元、除去に適した低ＳＶ状態に置かれるために、その開度が調整され、パティキュレートフィルタ６に流れ込む排気流量が低減される。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００４５】
Ｓ１０４では、内燃機関１の運転状態である、機関負荷および機関回転速度が検出される。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００４６】
Ｓ１０５では、Ｓ１０４で検出された内燃機関１の運転状態に基づいて、レゾネータである連通管７の長さＬおよび拡張室８の容量Ｖの調整が行われる。機構的には、連通管７は蛇腹式の管となっており、その長さが可変制御される。また、拡張室８は、それを構成する壁の一枚が可動式となっており、該壁を移動させることで拡張室の容量Ｖが可変制御される。以下に、それぞれの具体的な可変制御の説明を行う。尚、主にＳ１０５における連通管７の長さＬおよび拡張室８の容量Ｖの調整を行うＥＣＵ２０が、本発明に係る調整
手段に相当する。
【００４７】
先ず、連通管７の長さＬの調整について説明する。拡張室８によって形成された反射波が連通管７を経由して再び空間部５に戻ったとき、内燃機関１からの排気の次の圧力波が到達していれば、両者が打ち消され合い、排気の圧力変動を抑制することが可能となる。そこで、連通管７の長さＬは、以下の式１に従い調整される。
Ｌ＝Ｃ×Ｔ／２  ・・・（式１）
ここで、Ｃは排気の音速であり、Ｔは空間部５における排気圧力の変動周期である。
【００４８】
内燃機関１が４気筒エンジンの場合、変動周期Ｔは以下の式２のように表される。
Ｔ＝６０／ＮＥ×１８０／３６０＝３０／ＮＥ  ・・・（式２）
ここで、ＮＥは、１分間あたりの内燃機関１の機関回転速度（単位は、ｒｐｍである。）である。
【００４９】
以上より、蛇腹式の連通管７の長さＬを内燃機関１の機関回転速度ＮＥをパラメータとして調整することで、パティキュレートフィルタ６に流れ込む排気の圧力変動を抑制することが可能となる。
【００５０】
次に拡張室の容量Ｖであるが、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度が高くなるに従い、可動式の壁を動かしてその容量を大きくすることで、パティキュレートフィルタ６に流れ込む排気の圧力変動を抑制することが可能となる。Ｓ１０５の処理が終了するとＳ１０６へ進む。
【００５１】
Ｓ１０６では、パティキュレートフィルタ６に流入する排気流量が低減され低ＳＶ状態に置かれるとともに、連通路７の長さＬおよび拡張室８の容量Ｖが調整された状態で、捕集されたＰＭの酸化除去のための炭化水素としての燃料、若しくは吸蔵ＮＯｘの還元、除去のための還元剤としての燃料が、燃料供給弁９から供給される。これにより、ＰＭの酸化除去、吸蔵ＮＯｘの還元、除去がより効率的に行われる。
【実施例２】
【００５２】
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第二の実施例を図３に基づいて説明する。尚、図３に示す排気浄化装置の構成要素のうち図１に示す排気浄化装置の構成要素と同一のものについては、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５３】
図３に示す内燃機関１の排気浄化装置においては、図１に示す連通管７および拡張室８で構成されるレゾネータは備えられていない。しかし、比較的容量の大きい拡張室１５が、モノリス触媒４とパティキュレートフィルタ６との間の排気通路（図１における空間部５に相当する空間）に接続されている。即ち、モノリス触媒４とパティキュレートフィルタ６との間には、通常の排気通路の空間（図１における空間部５に相当する空間）よりも容量の大きい空間部が拡張室１５として設けられている。
【００５４】
内燃機関１から排出された排気がモノリス触媒４を経てパティキュレートフィルタ６に至った時点で、両者の排気抵抗の関係からパティキュレートフィルタ６の上流の空間で排気の圧力が高くなり得るのは上述したとおりである。ここで、比較的容量の大きい拡張室１５が設けられていることで、排気が拡張室１５の方に流れ込むことで、モノリス触媒４とパティキュレートフィルタ６との間の空間部で排気の圧力が急激に高くなることが回避される。その結果、パティキュレートフィルタ６に流れ込む排気の圧力変動が平滑化され、パティキュレートフィルタ６を安定した低ＳＶ状態に置くことが可能となる。以て、捕集されたＰＭの酸化除去のための炭化水素としての燃料、若しくは吸蔵ＮＯｘの還元、除去のための還元剤としての燃料が、燃料供給弁９から供給されると、ＰＭの酸化除去、吸
蔵ＮＯｘの還元、除去がより効率的に行われる。
【００５５】
また、図３に示すように拡張室１５は、モノリス触媒４およびパティキュレートフィルタ６の外周を取り巻くように配置されている。これは、拡張室１５の容量を比較的大きくしながら内燃機関１およびその排気浄化装置の車輌への搭載性を向上させるとともに、拡張室１５に満たされる排気の熱を保温剤として活用し、モノリス触媒４やパティキュレートフィルタ６（特に、それに担持されている貴金属触媒やＮＯｘ吸蔵材）の保温性を高め、良好な活性状態を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第一の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタに流れ込む排気の圧力変動を抑えながら排気浄化を行う排気浄化制御に関するフローチャートである。
【図３】本発明の第二の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を表す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・・内燃機関
２・・・・排気通路
３・・・・流量調整弁
４・・・・モノリス触媒
５・・・・空間部
６・・・・パティキュレートフィルタ
７・・・・連通管
８・・・・拡張室
９・・・・燃料供給弁
１０・・・・アクセル開度センサ
１１・・・・クランクポジションセンサ
１５・・・・拡張室
２０・・・・ＥＣＵ
【図１】
2006090149.tif 000003
【図２】
2006090149.tif 000004
【図３】
2006090149.tif 000005