(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタの目詰まりを確実に阻止する。【解決手段】比較的大容量の主パティキュレートフィルタ２２ｍを排気通路内に配置し、比較的小容量の補助パティキュレートフィルタ２２ｓを主パティキュレートフィルタ２２ｍ上流の排気通路内に配置する。補助パティキュレートフィルタ２２ｓの一端開放型排気ガス通路６１の開放下流端６１ｄと主パティキュレートフィルタ２２ｍの上流端開放型排気ガス通路６５の開放上流端６５ｕとが概ね互いに対面し、かつ補助パティキュレートフィルタ２２ｓの両端開放型排気ガス通路６２の開放下流端６２ｄと主パティキュレートフィルタ２２ｍの下流端開放型排気ガス通路６６の閉塞上流端６６ｕとが概ね互いに対面するように、主パティキュレートフィルタ２２ｍ及び補助パティキュレートフィルタ２２ｓを配置する。補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上に酸化機能を有する触媒７１を担持させる。【選択図】      図２
2005030231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中の微粒子を捕集するための主パティキュレートフィルタを排気通路内に配置すると共に、排気ガス中の微粒子を捕集するための補助パティキュレートフィルタを主パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に配置し、主パティキュレートフィルタの互いに平行をなして延びる複数の排気ガス通路が、上流端が開放されかつ下流端が閉塞されている上流端開放型排気ガス通路と、下流端が開放されかつ上流端が閉塞されている下流端開放型排気ガス通路とにより構成され、これら上流端開放型排気ガス通路及び下流端開放型排気ガス通路が多孔質材からなる隔壁を介し並べて配置されており、補助パティキュレートフィルタの互いに平行をなして延びる複数の排気ガス通路が、一端が開放されかつ他端が閉塞されている一端開放型排気ガス通路と、両端が開放されている両端開放型排気ガス通路とにより構成され、これら一端開放型排気ガス通路及び両端開放型排気ガス通路が多孔質材からなる隔壁を介し並べて配置されており、補助パティキュレートフィルタ上に酸化機能を有する触媒を担持した内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記補助パティキュレートフィルタの前記一端開放型排気ガス通路はその上流端が閉塞され下流端が開放されている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記主パティキュレートフィルタにおいて前記上流端開放型排気ガス通路及び下流端開放型排気ガス通路が隔壁を介し交互に並べて配置されており、前記補助パティキュレートフィルタにおいて前記一端開放型排気ガス通路及び両端開放型排気ガス通路が隔壁を介し交互に並べて配置されており、補助パティキュレートフィルタの一端開放型排気ガス通路の開放下流端と主パティキュレートフィルタの上流端開放型排気ガス通路の開放上流端とが概ね互いに対面し、かつ補助パティキュレートフィルタの両端開放型排気ガス通路の開放下流端と主パティキュレートフィルタの下流端開放型排気ガス通路の閉塞上流端とが概ね互いに対面するように、これら主パティキュレートフィルタ及び補助パティキュレートフィルタを配置した請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記補助パティキュレートフィルタの前記一端開放型排気ガス通路はその下流端が閉塞され上流端が開放されている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記主パティキュレートフィルタにおいて前記上流端開放型排気ガス通路及び下流端開放型排気ガス通路が隔壁を介し交互に並べて配置されており、前記補助パティキュレートフィルタにおいて前記一端開放型排気ガス通路及び両端開放型排気ガス通路が隔壁を介し交互に並べて配置されており、補助パティキュレートフィルタの一端開放型排気ガス通路の閉塞下流端と主パティキュレートフィルタの下流端開放型排気ガス通路の閉塞上流端とが概ね互いに対面し、かつ補助パティキュレートフィルタの両端開放型排気ガス通路の開放下流端と主パティキュレートフィルタの上流端開放型排気ガス通路の開放上流端とが概ね互いに対面するように、これら主パティキュレートフィルタ及び補助パティキュレートフィルタを配置した請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記補助パティキュレートフィルタにおいて前記一端開放型排気ガス通路の他端周りの隔壁を内向きに折り曲げることによりそれぞれ対応する閉塞端を形成するようにした請求項１から５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７】
前記主パティキュレートフィルタ上に堆積している微粒子を酸化除去するために主パティキュレートフィルタ内に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しながら主パティキュレートフィルタの温度を一時的に上昇させるようにした請求項１から６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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気ガス中の一酸化窒素ＮＯを二酸化窒素ＮＯ２に酸化するための酸化触媒を排気通路内に配置すると共に、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを酸化触媒下流の排気通路内に配置したディーゼル機関の排気浄化装置が公知である（特許文献１参照）。即ち、パティキュレートフィルタ内に流入する排気ガスの空燃比はリーンに維持されているので、パティキュレートフィルタの温度がある程度高くなるとパティキュレートフィルタ上に堆積した主として固体炭素からなる微粒子は酸化され除去される。この場合、パティキュレートフィルタ内に流入する排気ガス中にＮＯ２が含まれていると微粒子の酸化作用が促進され、微粒子が酸化するのに必要なパティキュレートフィルタの温度を低くすることができる。そこで上述した排気浄化装置では、パティキュレートフィルタ上流に酸化触媒を配置して排気ガス中のＮＯをＮＯ２に変換するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１８７１５号公報
【特許文献２】
特開昭６１−４３１１３号公報
【特許文献３】
特表平８−５０８１９９号公報
【特許文献４】
実開昭６１−６２２１６号公報
【特許文献５】
特開２００２−３６４３３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パティキュレートフィルタ内に流入するＮＯ２の量は燃焼室から排出されるＮＯの量に依存し、この燃焼室から排出されるＮＯの量は機関運転状態に応じて変動しうる。このため、燃焼室から排出されるＮＯの量が少ない状態が長時間にわたって続くと、微粒子の酸化作用が促進されないためにパティキュレートフィルタが目詰まりする恐れがあるという問題点がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、パティキュレートフィルタの目詰まりを確実に阻止することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、排気ガス中の微粒子を捕集するための主パティキュレートフィルタを排気通路内に配置すると共に、排気ガス中の微粒子を捕集するための補助パティキュレートフィルタを主パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に配置し、主パティキュレートフィルタの互いに平行をなして延びる複数の排気ガス通路が、上流端が開放されかつ下流端が閉塞されている上流端開放型排気ガス通路と、下流端が開放されかつ上流端が閉塞されている下流端開放型排気ガス通路とにより構成され、これら上流端開放型排気ガス通路及び下流端開放型排気ガス通路が多孔質材からなる隔壁を介し並べて配置されており、補助パティキュレートフィルタの互いに平行をなして延びる複数の排気ガス通路が、一端が開放されかつ他端が閉塞されている一端開放型排気ガス通路と、両端が開放されている両端開放型排気ガス通路とにより構成され、これら一端開放型排気ガス通路及び両端開放型排気ガス通路が多孔質材からなる隔壁を介し並べて配置されており、補助パティキュレートフィルタ上に酸化機能を有する触媒を担持している。
【０００７】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記補助パティキュレートフィルタの前記一端開放型排気ガス通路はその上流端が閉塞され下流端が開放されている。
【０００８】
また、３番目の発明によれば２番目の発明において、前記主パティキュレートフィルタにおいて前記上流端開放型排気ガス通路及び下流端開放型排気ガス通路が隔壁を介し交互に並べて配置されており、前記補助パティキュレートフィルタにおいて前記一端開放型排気ガス通路及び両端開放型排気ガス通路が隔壁を介し交互に並べて配置されており、補助パティキュレートフィルタの一端開放型排気ガス通路の開放下流端と主パティキュレートフィルタの上流端開放型排気ガス通路の開放上流端とが概ね互いに対面し、かつ補助パティキュレートフィルタの両端開放型排気ガス通路の開放下流端と主パティキュレートフィルタの下流端開放型排気ガス通路の閉塞上流端とが概ね互いに対面するように、これら主パティキュレートフィルタ及び補助パティキュレートフィルタを配置している。
【０００９】
また、４番目の発明によれば１番目の発明において、前記補助パティキュレートフィルタの前記一端開放型排気ガス通路はその下流端が閉塞され上流端が開放されている。
【００１０】
また、５番目の発明によれば４番目の発明において、前記主パティキュレートフィルタにおいて前記上流端開放型排気ガス通路及び下流端開放型排気ガス通路が隔壁を介し交互に並べて配置されており、前記補助パティキュレートフィルタにおいて前記一端開放型排気ガス通路及び両端開放型排気ガス通路が隔壁を介し交互に並べて配置されており、補助パティキュレートフィルタの一端開放型排気ガス通路の閉塞下流端と主パティキュレートフィルタの下流端開放型排気ガス通路の閉塞上流端とが概ね互いに対面し、かつ補助パティキュレートフィルタの両端開放型排気ガス通路の開放下流端と主パティキュレートフィルタの上流端開放型排気ガス通路の開放上流端とが概ね互いに対面するように、これら主パティキュレートフィルタ及び補助パティキュレートフィルタを配置している。
【００１１】
また、６番目の発明によれば１番目から５番目までの発明のいずれか一つにおいて、前記補助パティキュレートフィルタにおいて前記一端開放型排気ガス通路の他端周りの隔壁を内向きに折り曲げることによりそれぞれ対応する閉塞端を形成するようにしている。
【００１２】
また、７番目の発明によれば１番目から６番目までの発明のいずれか一つにおいて、前記主パティキュレートフィルタ上に堆積している微粒子を酸化除去するために主パティキュレートフィルタ内に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しながら主パティキュレートフィルタの温度を一時的に上昇させるようにしている。
【００１３】
なお、本明細書では排気通路の或る位置よりも上流の排気通路、燃焼室、及び吸気通路内に供給された空気と炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯのような還元剤との比をその位置における排気ガスの空燃比と称している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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も適用することもできる。
【００１５】
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は排気ポートをそれぞれ示す。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。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、更に吸気ダクト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。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９及び排気管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の出口はパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓを収容したケーシング２３に排気管２０ａを介して連結される。ケーシング２３の出口は更に排気管２０ｂに連結される。
【００１６】
図１に示されるように、パティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓは比較的大容量の主パティキュレートフィルタ２２ｍと、比較的小容量の補助パティキュレートフィルタ２２ｓとから構成される。補助パティキュレートフィルタ２２ｓは主パティキュレートフィルタ２２ｍの上流に配置されており、従ってこれらパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓは互いに直列に配置される。
【００１７】
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と称す）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。
【００１８】
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。
【００１９】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６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４７を介して入力ポート４５に入力される。また、排気管２０ａ，２０ｂには、パティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓの上流側排気ガス圧と下流側排気ガス圧との圧力差、即ちパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓにおける圧損を検出するための圧力センサ３０が取り付けられ、この圧力センサ３０の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。
【００２０】
一方、アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０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５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。更に入力ポート４５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５２が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８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、及び燃料ポンプ２８に接続される。
【００２１】
図２にパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓの構造を示す。図２において（Ａ）は補助パティキュレートフィルタ２２ｓの上流側端面図を示しており、（Ｂ）はパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓの側面断面図を示している。なお、主パティキュレートフィルタ２２ｍの両端面も補助パティキュレートフィルタ２２ｓの上流側端面と同様に構成される。
【００２２】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように補助パティキュレートフィルタ２２ｓは例えばコージェライトのような多孔質材料から形成された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ガス通路６１，６２を具備する。これら排気ガス通路は上流端が栓６３により閉塞され下流端が開放されている一端開放型排気ガス通路６１と、両端が開放されている両端開放型排気ガス通路６２とにより構成される。図２（Ａ）において、ハッチングを付した部分は栓６３を示している。これら一端開放型排気ガス通路６１及び両端開放型排気ガス通路６２は薄肉の隔壁６４を介して交互に配置される。云い換えると、一端開放型排気ガス通路６１及び両端開放型排気ガス通路６２は各一端開放型排気ガス通路６１が４つの両端開放型排気ガス通路６２によって包囲され、各両端開放型排気ガス通路６２が４つの一端開放型排気ガス通路６１によって包囲されるように配置される。
【００２３】
一方、主パティキュレートフィルタ２２ｍも例えばコージェライトのような多孔質材料から形成された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ガス通路６５，６６を具備する。これら排気ガス通路は上流端が開放されかつ下流端が栓６７により閉塞されている上流端開放型排気ガス通路６５と、下流端が開放されかつ上流端が栓６８により閉塞されている下流端開放型排気ガス通路６６とにより構成される。これら上流端開放型排気ガス通路６５及び下流端開放型排気ガス通路６６は薄肉の隔壁６９を介して交互に配置される。云い換えると、上流端開放型排気ガス通路６５及び下流端開放型排気ガス通路６６は各上流端開放型排気ガス通路６５が４つの下流端開放型排気ガス通路６６によって包囲され、各下流端開放型排気ガス通路６６が４つの上流端開放型排気ガス通路６５によって包囲されるように配置される。
【００２４】
また、図２（Ｂ）からわかるように、補助パティキュレートフィルタ２２ｓと主パティキュレートフィルタ２２ｍ間にはわずかばかりの間隙７０が設けられる。
【００２５】
更に、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの一端開放型排気ガス通路６１の開放下流端６１ｄと主パティキュレートフィルタ２２ｍの上流端開放型排気ガス通路６５の開放上流端６５ｕとが概ね互いに対面し、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの両端開放型排気ガス通路６２の開放下流端６２ｄと主パティキュレートフィルタ２２ｍの下流端開放型排気ガス通路６６の閉塞上流端６６ｕとが概ね互いに対面するように、パティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓが配置される。
【００２６】
その上で、本発明による実施例では、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの隔壁６４の両側表面上及び細孔内壁面上には例えばアルミナからなる担体の層がそれぞれ形成されており、この担体上に酸化機能を有する触媒７１が担持されている。
【００２７】
同様に、主パティキュレートフィルタ２２ｍの隔壁６９の両側表面上及び細孔内壁面上にも例えばアルミナからなる担体の層がそれぞれ形成されており、この担体上に酸化機能を有する触媒７２が担持されている。これら触媒７１，７２には白金Ｐｔのような貴金属触媒を用いることができる。
【００２８】
さて、ケーシング２３内に流入した排気ガスはまず、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの両端開放型排気ガス通路６２内に流入する。この排気ガスの一部は次いで図２（Ｂ）において矢印で示されるように、周囲の隔壁６４を通過して隣接する一端開放型排気ガス通路６１内に流入する。次いで、一端開放型排気ガス通路６１の開放下流端６１ｄを介し補助パティキュレートフィルタ２２ｓから流出した後に、主パティキュレートフィルタ２２ｍの上流端開放型排気ガス通路６５内に流入する。
【００２９】
一方、両端開放型排気ガス通路６２内に流入した残りの排気ガスは両端開放型排気ガス通路６２内を進行した後にその開放下流端６２ｄを介し補助パティキュレートフィルタ２２ｓから流出し、次いで主パティキュレートフィルタ２２ｍの上流端開放型排気ガス通路６５内に流入する。
【００３０】
主パティキュレートフィルタ２２ｍの上流端開放型排気ガス通路６５内に流入した排気ガスは次いで、隔壁６９を通過して隣接する下流端開放型排気ガス通路６６内に流入し、次いで下流端開放型排気ガス通路６６の開放下流端６６ｄを介し主パティキュレートフィルタ２２ｍから流出する。
【００３１】
このとき排気ガス中に含まれる主に炭素の固体からなる微粒子はパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓの隔壁６９，６４上に捕集され、堆積する。具体的に説明すると、機関から排出された微粒子の一部が補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上に捕集され、残りの微粒子即ち補助パティキュレートフィルタ２２ｓを通過した微粒子が主パティキュレートフィルタ２２ｍ上に捕集される。
【００３２】
この場合、上述したように、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの両端開放型排気ガス通路６２の開放下流端６２ｄと主パティキュレートフィルタ２２ｍの下流端開放型排気ガス通路６６の閉塞上流端６６ｕとが対面配置されており、従って両端開放型排気ガス通路６２の開放下流端６２ｄ周りの圧力が高くなる。その結果、両端開放型排気ガス通路６２内に流入した排気ガスが隔壁６４を通過し易くなり、従って微粒子が補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上に捕集され易くなっている。
【００３３】
図１の内燃機関ではリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われており、このためパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓに流入する排気ガスの空燃比は常時リーンに維持されている。従って、パティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓの温度が微粒子を酸化しうる温度、例えば２５０℃以上に維持されており、かつパティキュレートフィルタ２２に単位時間当り送り込まれる微粒子量がそれほど多くないときには、これらパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓ上の微粒子は順次酸化せしめられる。
【００３４】
また、補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上には酸化機能を有する触媒７１が担持されているので、この触媒７１により排気ガス中のＮＯがＮＯ２に酸化される。このＮＯ２は補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上における微粒子の酸化作用を促進し、又は主パティキュレートフィルタ２２ｍ内に流入して主パティキュレートフィルタ２２ｍ上における微粒子の酸化作用を促進する。
【００３５】
上述したように、機関から排出された微粒子は主パティキュレートフィルタ２２ｍ上だけでなく、補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上にも捕集される。言い換えると、機関から排出された全ての微粒子が主パティキュレートフィルタ２２ｍ上に捕集されるわけではない。このため、機関運転状態が変動して主パティキュレートフィルタ２２ｍ内に流入するＮＯ２の量が減少したとしても、主パティキュレートフィルタ２２ｍが目詰まりするのを阻止できる。
【００３６】
ところが、パティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓに単位時間当り送り込まれる微粒子量が多くなり或いはパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓの温度が低くなると、十分に酸化されない微粒子の量が増大し或いは触媒７１で生成されるＮＯ２の量が減少するためにパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓ上の堆積微粒子量が次第に増大する。
【００３７】
この場合、補助パティキュレートフィルタ２２ｓでは、隔壁６４上の堆積微粒子量が多くなるにつれて排気ガスが隔壁６４を通過しにくくなるので、両端開放型排気ガス通路６２内を流通した後に開放下流端６２ｄを介して補助パティキュレートフィルタ２２ｓから流出する排気ガスの量が次第に増大する。即ち、補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上の堆積微粒子量は或る上限値に達するとこれ以上増大することはほとんどない。なお、この点に着目すると、補助パティキュレートフィルタ２２ｓを、堆積微粒子量が多くなると捕集率（＝（流入微粒子量−流出微粒子量）／流入微粒子量）が低くなるパティキュレートフィルタから形成しているということになる。
【００３８】
このように補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上の堆積微粒子量が上限値に達すると、微粒子は補助パティキュレートフィルタ２２ｓを通過して主パティキュレートフィルタ２２ｍ上に捕集され、主パティキュレートフィルタ２２ｍ上の堆積微粒子量が急激に増大することになる。主パティキュレートフィルタ２２ｍでは全ての排気ガスが隔壁６９を通過するので、主パティキュレートフィルタ２２ｍ上の堆積微粒子量が多くなるにつれて圧損が好ましくなく大きくなる。なお、この点に着目すると、主パティキュレートフィルタを、堆積微粒子量が多くなると捕集率が高くなるパティキュレートフィルタから形成しているということになる。
【００３９】
そこで本発明による実施例では、例えば主パティキュレートフィルタ２２ｍ上の堆積微粒子量が許容量を越えたときには、パティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓ内に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓの温度を酸化要求温度例えば６００℃以上、まで上昇させ酸化要求温度に一時的に維持する昇温処理を行うようにしている。
【００４０】
この昇温処理を行うためには様々な方法がある。例えば、パティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓ上流の排気通路内に電気ヒータを配置してこの電気ヒータによりパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓ内に流入する排気ガスの温度を上昇させる方法や、機関から排出される排気ガスの温度を上昇させる方法や、機関から排出される排気ガス中に燃料を二次的に供給してこの燃料をパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓ内で燃焼させる方法などがある。更に、機関から排出される排気ガスの温度を上昇させる方法には、例えば主噴射の噴射時期を遅角する方法や、主噴射に加えて膨張行程又は排気行程に追加の燃料を噴射する方法がある。
【００４１】
本発明による実施例では、機関から排出される排気ガス中に燃料を二次的に供給してこの燃料をパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓ内で燃焼させることにより、昇温処理が行われる。また、本発明による実施例では、圧力センサ３０により検出される圧損ＰＤが許容値Ｐ１を越えたときにパティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓ上の堆積微粒子量が微粒子許容量を越えたと判断される。
【００４２】
昇温処理を行うべきときには、上述したように排気ガスは補助パティキュレートフィルタ２２ｓの隔壁６４をほとんど通過しない。その結果、排気ガス中に二次的に供給された燃料のほとんどは補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上で燃焼されることなく主パティキュレートフィルタ２２ｍに到り、主パティキュレートフィルタ２２ｍ上で燃焼される。このため、主パティキュレートフィルタ２２ｍ上の堆積微粒子が酸化除去され、主パティキュレートフィルタ２２ｍ上の堆積微粒子量が減少される。
【００４３】
一方、上述したように、補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上の堆積微粒子量は一定量を越えることがない。このことは、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの圧損が一定値を越えないことを意味しており、補助パティキュレートフィルタ２２ｓ上の堆積微粒子量を積極的に除去する必要性は必ずしもない。
【００４４】
図３は本発明による実施例の昇温制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００４５】
図３を参照すると、まずステップ１００では圧損ＰＤが許容値Ｐ１を越えたか否かが判別される。ＰＤ≦Ｐ１のときにはしょりサイクルを終了し、ＰＤ＞Ｐ１のときには次いでステップ１０１に進み、昇温処理が実行される。
【００４６】
図４は補助パティキュレートフィルタ２２ｓの別の実施例を示している。
【００４７】
図４に示される補助パティキュレートフィルタ２２ｓは一端開放型排気ガス通路６１の上流端６１ｕが栓によって閉塞されていない点で図２に示される補助パティキュレートフィルタと構成を異にしている。
【００４８】
即ち、図４（Ａ）に矢印で示されるように補助パティキュレートフィルタ２２ｓの一端開放型排気ガス通路６１の上流端６１ｕ周りを画定する隔壁６４がそれぞれ内向きに折り曲げられ、それにより上流端６１ｕが閉塞される。
【００４９】
このようにすると、排気ガスの一部が一端開放型排気ガス通路６１内に上流端６１ｕを介しても流入するようになる。また、一端開放型排気ガス通路６１の上流端６１ｕがテーパ状をなしているので、上流端６１ｕにおける流路抵抗が低減されている。
【００５０】
補助パティキュレートフィルタ２２ｓのその他の構造及び作用は図２の補助パティキュレートフィルタ２２ｓと同様であるので説明を省略する。
【００５１】
図５は本発明による更に別の実施例を示している。
【００５２】
図５に示される補助パティキュレートフィルタ２２ｓは排気ガス通路６１ａ，６２を具備し、これら排気ガス通路は上流端が開放され下流端が栓６３ａにより閉塞されている一端開放型排気ガス通路６１ａと、両端が開放されている両端開放型排気ガス通路６２とにより構成される。これら一端開放型排気ガス通路６１ａ及び両端開放型排気ガス通路６２も薄肉の隔壁６４を介して交互に配置される。
【００５３】
更に、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの両端開放型排気ガス通路６２の開放下流端６２ｄと主パティキュレートフィルタ２２ｍの上流端開放型排気ガス通路６５の開放上流端６５ｕとが概ね互いに対面し、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの一端開放型排気ガス通路６１ａの閉塞下流端６１ａｄと主パティキュレートフィルタ２２ｍの下流端開放型排気ガス通路６６の閉塞上流端６６ｕとが概ね互いに対面するように、パティキュレートフィルタ２２ｍ，２２ｓが配置される。
【００５４】
ケーシング２３内に流入した排気ガスはまず、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの一端開放型排気ガス通路６１ａ内又は両端開放型排気ガス通路６２内に流入する。一端開放型排気ガス通路６１ａ内に流入した排気ガスは次いで図５において矢印で示されるように、周囲の隔壁６４を通過して隣接する両端開放型排気ガス通路６２内に流入する。次いで、両端開放型排気ガス通路６２の開放下流端６２ｄを介し補助パティキュレートフィルタ２２ｓから流出した後に、主パティキュレートフィルタ２２ｍの上流端開放型排気ガス通路６５内に流入する。
【００５５】
この場合、補助パティキュレートフィルタ２２ｓの両端開放型排気ガス通路６２の開放下流端６２ｄには主パティキュレートフィルタ２２ｍの上流端開放型排気ガス通路６５の開放上流端６５ｕとが対面されており、従って圧損が小さくなる。
【００５６】
図５に示される補助パティキュレートフィルタ２２ｓにおいても、隔壁６４上の堆積微粒子量が多くなるにつれて排気ガスが隔壁６４を通過しにくくなるので、両端開放型排気ガス通路６２内を流通した後に開放下流端６２ｄを介して補助パティキュレートフィルタ２２ｓから流出する排気ガスの量が次第に増大する。従って、図５に示される補助パティキュレートフィルタ２２ｓを、堆積微粒子量が多くなると捕集率が低くなるパティキュレートフィルタから形成しているといえる。
【００５７】
【発明の効果】
パティキュレートフィルタの目詰まりを確実に阻止することができる。
【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の端面図及び断面図である。
【図３】昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】補助パティキュレートフィルタの別の実施例の端面図及び断面図である。
【図５】本発明による別の実施例のパティキュレートフィルタの断面図である。
【符号の説明】
１…機関本体
２０ａ，２０ｂ…排気管
２２ｍ…主パティキュレートフィルタ
２２ｓ…補助パティキュレートフィルタ
６１…一端開放型排気ガス通路
６２…両端開放型排気ガス通路
６５…上流端開放型排気ガス通路
６６…下流端開放型排気ガス通路
７１，７２…触媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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