(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関連する第一のパラメータの値を検知するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知された第一のパラメータ値と予め定められた判定値とを比較することによってパティキュレートフィルタを昇温させるための昇温処理を実行すべきであると判定されたときには該昇温処理を実行するようにした排気浄化装置において、
パティキュレートフィルタの圧損値が大きくなると内燃機関が同一条件において出力可能な出力が低下し、該出力低下度合いとして許容する範囲を任意に設定した場合において、上記判定値が出力低下度合いを該許容範囲内において最大とするパティキュレートフィルタの圧損値よりも低い圧損値に対応する第一のパラメータ値となっており、
異なる複数の昇温処理が実施可能であり、パティキュレートフィルタの圧損に関連する第二のパラメータの値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位を閉塞進行部位として特定し、該特定された閉塞進行部位に応じて実行される昇温処理が選択され、
上記第二のパラメータとしてパティキュレートフィルタの圧損上昇率が採用され、該圧損上昇率が閉塞進行部位特定用の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位が隔壁の細孔であると特定され、圧損上昇率が基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位が小孔であると特定されることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
圧損上昇率が上記基準上昇率よりも高い閉塞進行部位特定用の第二の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの下流側の小孔であると特定され、この場合には、上記昇温処理として、パティキュレートフィルタ内において発熱反応を生じさせることによる昇温処理が実行され、一方、圧損上昇率が第二の基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの上流側の小孔であると特定され、この場合には、上記昇温処理として、排気ガスの温度を上昇させることによる昇温処理が実行される請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関連する第一のパラメータの値を検知するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知された第一のパラメータ値と予め定められた判定値とを比較することによってパティキュレートフィルタを昇温させるための昇温処理を実行すべきであると判定されたときには該昇温処理を実行するようにした排気浄化装置において、
パティキュレートフィルタの圧損値が大きくなると内燃機関が同一条件において出力可能な出力が低下し、該出力低下度合いとして許容する範囲を任意に設定した場合において、上記判定値が出力低下度合いを該許容範囲内において最大とするパティキュレートフィルタの圧損値よりも低い圧損値に対応する第一のパラメータ値となっており、
異なる複数の昇温処理が実施可能であり、パティキュレートフィルタの圧損に関連する第二のパラメータの値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位を閉塞進行部位として特定し、該特定された閉塞進行部位に応じて実行される昇温処理が選択され、
上記第二のパラメータとして圧損値自体が採用され、パティキュレートフィルタの圧損値が閉塞進行部位特定用の基準圧損値よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの下流側の小孔であると特定され、この場合には、上記昇温処理として、パティキュレートフィルタ内において発熱反応を生じさせることによる昇温処理が実行され、一方、パティキュレートフィルタの圧損値が上記基準圧損値よりも大きいときにはパティキュレートフィルタの上流側の小孔であると特定され、この場合には、上記昇温処理として、排気ガスの温度を上昇させることによる昇温処理が実行されることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関連する第一のパラメータの値を検知するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知された第一のパラメータ値と予め定められた判定値とを比較することによってパティキュレートフィルタを昇温させるための昇温処理を実行すべきであると判定されたときには該昇温処理を実行するようにした排気浄化装置において、
パティキュレートフィルタの圧損値が大きくなると内燃機関が同一条件において出力可能な出力が低下し、該出力低下度合いとして許容する範囲を任意に設定した場合において、上記判定値が出力低下度合いを該許容範囲内において最大とするパティキュレートフィルタの圧損値よりも低い圧損値に対応する第一のパラメータ値となっており、
パティキュレートフィルタよりも上流の機関排気通路に切替弁が配置され、切替弁が第一の位置に保持されるとパティキュレートフィルタの一方の端部から排気ガスがパティキュレートフィルタに流入し、切替弁が第二の位置に保持されるとパティキュレートフィルタの他方の端部から排気ガスがパティキュレートフィルタに流入し、パティキュレートフィルタの圧損に関する第二のパラメータの値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位が閉塞進行部位として特定され、該特定された閉塞進行部位に応じた位置に切替弁の位置が位置決めれた上で昇温処理が実行され、
上記第二のパラメータとして圧損上昇率が採用され、現在の切替弁の位置において圧損上昇率が閉塞進行部位特定用の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの排気ガス流出側の小孔であると特定され、圧損上昇率が基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの排気ガス流入側の小孔であると特定され、内燃機関の運転状態が排気ガスの温度を上昇させるのに適している場合に小孔の閉塞が進行している側のパティキュレートフィルタの端部が上流になるように切替弁の位置が選択された上で、上記昇温処理として、排気ガスの温度を上昇させることによる昇温処理が実行されることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項５】
機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関連する第一のパラメータの値を検知するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知された第一のパラメータ値と予め定められた判定値とを比較することによってパティキュレートフィルタを昇温させるための昇温処理を実行すべきであると判定されたときには該昇温処理を実行するようにした排気浄化装置において、
パティキュレートフィルタの圧損値が大きくなると内燃機関が同一条件において出力可能な出力が低下し、該出力低下度合いとして許容する範囲を任意に設定した場合において、上記判定値が出力低下度合いを該許容範囲内において最大とするパティキュレートフィルタの圧損値よりも低い圧損値に対応する第一のパラメータ値となっており、
パティキュレートフィルタよりも上流の機関排気通路に切替弁が配置され、切替弁が第一の位置に保持されるとパティキュレートフィルタの一方の端部から排気ガスがパティキュレートフィルタに流入し、切替弁が第二の位置に保持されるとパティキュレートフィルタの他方の端部から排気ガスがパティキュレートフィルタに流入し、パティキュレートフィルタの圧損に関する第二のパラメータの値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位が閉塞進行部位として特定され、該特定された閉塞進行部位に応じた位置に切替弁の位置が位置決めれた上で昇温処理が実行され、
上記第二のパラメータとして圧損値自体が採用され、現在の切替弁の位置において圧損値が閉塞進行部位特定用の閾値よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの排気ガス流出側の小孔であると特定され、圧損値が上記閾値よりも大きいときにはパティキュレートフィルタの排気ガス流入側の小孔であると特定され、内燃機関の運転状態が排気ガスの温度を上昇させるのに適している場合に小孔の閉塞が進行している側のパティキュレートフィルタの端部が上流になるように切替弁の位置が選択された上で、上記昇温処理として、排気ガスの温度を上昇させることによる昇温処理が実行されることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項６】
上記パティキュレートフィルタが捕集した微粒子を連続的に酸化除去することができ、これにより、通常の状態では、該パティキュレートフィルタの圧損値はほぼ一定の値で推移し、上記第一のパラメータとしてパティキュレートフィルタの圧損自体が採用され、上記検知手段によって検知されたパティキュレートフィルタの圧損値が上記判定値を超えた場合に、昇温処理を実行すべきであると判定される請求項１〜５のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項７】
機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関するパラメータの値を検出するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知されるパラメータ値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位を閉塞進行部位として特定し、
上記パラメータとしてパティキュレートフィルタの圧損上昇率が採用され、該圧損上昇率が閉塞進行部位特定用の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位が隔壁の細孔であると特定され、圧損上昇率が基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位が小孔であると特定されることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項８】
圧損上昇率が上記基準上昇率よりも高い閉塞進行部位特定用の第二の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの下流側の小孔であると特定され、圧損上昇率が第二の基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの上流側の小孔であると特定される請求項７に記載の排気浄化装置。
【請求項９】
機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関するパラメータの値を検出するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知されるパラメータ値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位を閉塞進行部位として特定し、
上記パラメータとして圧損値自体が採用され、パティキュレートフィルタの圧損値が閉塞進行部位特定用の基準圧損値よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの下流側の小孔であると特定され、パティキュレートフィルタの圧損値が上記基準圧損値よりも大きいときにはパティキュレートフィルタの上流側の小孔であると特定されることを特徴とする排気浄化装置。
【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】
内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称す）として、ハニカム構造をなす隔壁によって形成されている複数の排気流通路を具備するフィルタが公知である。このようなフィルタの一つとして、上流開口がテーパ壁によって閉鎖された排気流通路と、下流開口がテーパ壁によって閉鎖された排気流通路とが交互に配置されているフィルタが、特表平８−５０８１９９号公報に開示されている。また、同様のタイプのフィルタとして、各排気流通路を閉鎖しているテーパ壁の先端に小さな孔（以下、小孔と称す）を備えたフィルタが検討されている。
【０００３】
このようにテーパ壁によって排気流通路の開口が閉鎖され且つテーパ壁の先端に小孔が形成されているフィルタでは、フィルタの両端にテーパ壁があるので、排気ガスがフィルタにスムーズに流入し、且つ、フィルタからスムーズに流出する。さらに、排気ガスはテーパ壁の小孔を介してフィルタに流入することができ、且つ、テーパ壁の小孔を介してフィルタから流出することができる。したがって、上述したタイプのフィルタに起因する排気ガスの圧力損失（以下、フィルタの圧損と称す）は非常に小さい。
ところで、フィルタが微粒子を捕集し続けていると、フィルタ内に捕集されている微粒子の量が徐々に多くなり、フィルタの圧損が高くなって内燃機関の運転に悪影響を及ぼしてしまう。そこで、従来では、フィルタの圧損が内燃機関に悪影響を及ぼすほどの値よりも大きくなったときに、フィルタの温度を高温にまで上昇させる処理（以下、昇温処理と称す）を実行し、これによって、フィルタ内に捕集されている微粒子を燃焼除去し、フィルタの圧損を低下させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したタイプのフィルタでは、その圧損がそもそも小さいことから、従来のように、フィルタの圧損が内燃機関に悪影響を及ぼすほどの値に達したときには、既に、フィルタ内に多量の微粒子が捕集されている可能性がある。ここで、一般的には、フィルタ内に捕集されている微粒子の量が多くなるほど、これら微粒子を燃焼除去することが困難になる。したがって、上述したタイプのフィルタにおいて、フィルタの圧損が内燃機関に悪影響を及ぼすほどの値に達したときに昇温処理を実行したとしても、フィルタ内に捕集されている微粒子を燃焼除去しづらくなっており、したがって、フィルタの圧損を十分に低下させることができなくなっている可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、パティキュレートフィルタの圧損が上昇したときに、その上昇した圧損を確実に低下させることにある。
また、上述したタイプのフィルタにおいては、小孔が微粒子によって閉塞されたときにその圧損が急激に上昇する。そして、昇温処理はこのように圧損を急激に上昇させている微粒子を燃焼除去することを目的として実行されるので、上述したフィルタにおいて、微粒子によって閉塞されつつあるフィルタの部位を閉塞進行部位として特定し、この部位に応じて適切な昇温処理を実行することは、フィルタの圧損を上昇させている微粒子を確実に燃焼除去するという観点から重要である。
【０００６】
一般的には、適切な昇温処理を実行するときに如何なる昇温処理が適切であるかを決定する場合以外に、何らかの処理を実行するときに如何なる処理が適切であるかを決定する場合にも、フィルタの閉塞進行部位を特定することは重要である。
【０００７】
そこで、本発明の別の目的は、微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位を特定することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明では、機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関連する第一のパラメータの値を検知するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知された第一のパラメータ値と予め定められた判定値とを比較することによってパティキュレートフィルタを昇温させるための昇温処理を実行すべきであると判定されたときには該昇温処理を実行するようにした排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの圧損値が大きくなると内燃機関が同一条件において出力可能な出力が低下し、該出力低下度合いとして許容する範囲を任意に設定した場合において、上記判定値が出力低下度合いを該許容範囲内において最大とするパティキュレートフィルタの圧損値よりも低い圧損値に対応する第一のパラメータ値となっており、異なる複数の昇温処理が実施可能であり、パティキュレートフィルタの圧損に関連する第二のパラメータの値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位を閉塞進行部位として特定し、該特定された閉塞進行部位に応じて実行される昇温処理が選択され、上記第二のパラメータとしてパティキュレートフィルタの圧損上昇率が採用され、該圧損上昇率が閉塞進行部位特定用の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位が隔壁の細孔であると特定され、圧損上昇率が基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位が小孔であると特定される。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において、圧損上昇率が上記基準上昇率よりも高い閉塞進行部位特定用の第二の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの下流側の小孔であると特定され、この場合には、上記昇温処理として、パティキュレートフィルタ内において発熱反応を生じさせることによる昇温処理が実行され、一方、圧損上昇率が第二の基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの上流側の小孔であると特定され、この場合には、上記昇温処理として、排気ガスの温度を上昇させることによる昇温処理が実行される。
【００１０】
上記課題を解決するために、第３の発明では、機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関連する第一のパラメータの値を検知するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知された第一のパラメータ値と予め定められた判定値とを比較することによってパティキュレートフィルタを昇温させるための昇温処理を実行すべきであると判定されたときには該昇温処理を実行するようにした排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの圧損値が大きくなると内燃機関が同一条件において出力可能な出力が低下し、該出力低下度合いとして許容する範囲を任意に設定した場合において、上記判定値が出力低下度合いを該許容範囲内において最大とするパティキュレートフィルタの圧損値よりも低い圧損値に対応する第一のパラメータ値となっており、異なる複数の昇温処理が実施可能であり、パティキュレートフィルタの圧損に関連する第二のパラメータの値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位を閉塞進行部位として特定し、該特定された閉塞進行部位に応じて実行される昇温処理が選択され、上記第二のパラメータとして圧損値自体が採用され、パティキュレートフィルタの圧損値が閉塞進行部位特定用の基準圧損値よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの下流側の小孔であると特定され、この場合には、上記昇温処理として、パティキュレートフィルタ内において発熱反応を生じさせることによる昇温処理が実行され、一方、パティキュレートフィルタの圧損値が上記基準圧損値よりも大きいときにはパティキュレートフィルタの上流側の小孔であると特定され、この場合には、上記昇温処理として、排気ガスの温度を上昇させることによる昇温処理が実行される。
【００１１】
上記課題を解決するために、第４の発明では、機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関連する第一のパラメータの値を検知するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知された第一のパラメータ値と予め定められた判定値とを比較することによってパティキュレートフィルタを昇温させるための昇温処理を実行すべきであると判定されたときには該昇温処理を実行するようにした排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの圧損値が大きくなると内燃機関が同一条件において出力可能な出力が低下し、該出力低下度合いとして許容する範囲を任意に設定した場合において、上記判定値が出力低下度合いを該許容範囲内において最大とするパティキュレートフィルタの圧損値よりも低い圧損値に対応する第一のパラメータ値となっており、パティキュレートフィルタよりも上流の機関排気通路に切替弁が配置され、切替弁が第一の位置に保持されるとパティキュレートフィルタの一方の端部から排気ガスがパティキュレートフィルタに流入し、切替弁が第二の位置に保持されるとパティキュレートフィルタの他方の端部から排気ガスがパティキュレートフィルタに流入し、パティキュレートフィルタの圧損に関する第二のパラメータの値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位が閉塞進行部位として特定され、該特定された閉塞進行部位に応じた位置に切替弁の位置が位置決めれた上で昇温処理が実行され、上記第二のパラメータとして圧損上昇率が採用され、現在の切替弁の位置において圧損上昇率が閉塞進行部位特定用の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの排気ガス流出側の小孔であると特定され、圧損上昇率が基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの排気ガス流入側の小孔であると特定され、内燃機関の運転状態が排気ガスの温度を上昇させるのに適している場合に小孔の閉塞が進行している側のパティキュレートフィルタの端部が上流になるように切替弁の位置が選択された上で、上記昇温処理として、排気ガスの温度を上昇させることによる昇温処理が実行される。
【００１２】
上記課題を解決するために、第５の発明では、機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関連する第一のパラメータの値を検知するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知された第一のパラメータ値と予め定められた判定値とを比較することによってパティキュレートフィルタを昇温させるための昇温処理を実行すべきであると判定されたときには該昇温処理を実行するようにした排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの圧損値が大きくなると内燃機関が同一条件において出力可能な出力が低下し、該出力低下度合いとして許容する範囲を任意に設定した場合において、上記判定値が出力低下度合いを該許容範囲内において最大とするパティキュレートフィルタの圧損値よりも低い圧損値に対応する第一のパラメータ値となっており、パティキュレートフィルタよりも上流の機関排気通路に切替弁が配置され、切替弁が第一の位置に保持されるとパティキュレートフィルタの一方の端部から排気ガスがパティキュレートフィルタに流入し、切替弁が第二の位置に保持されるとパティキュレートフィルタの他方の端部から排気ガスがパティキュレートフィルタに流入し、パティキュレートフィルタの圧損に関する第二のパラメータの値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位が閉塞進行部位として特定され、該特定された閉塞進行部位に応じた位置に切替弁の位置が位置決めれた上で昇温処理が実行され、上記第二のパラメータとして圧損値自体が採用され、現在の切替弁の位置において圧損値が閉塞進行部位特定用の閾値よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの排気ガス流出側の小孔であると特定され、圧損値が上記閾値よりも大きいときにはパティキュレートフィルタの排気ガス流入側の小孔であると特定され、内燃機関の運転状態が排気ガスの温度を上昇させるのに適している場合に小孔の閉塞が進行している側のパティキュレートフィルタの端部が上流になるように切替弁の位置が選択された上で、上記昇温処理として、排気ガスの温度を上昇させることによる昇温処理が実行される。
【００１３】
第６の発明では、第１〜第５のいずれか一つの発明において、上記パティキュレートフィルタが捕集した微粒子を連続的に酸化除去することができ、これにより、通常の状態では、該パティキュレートフィルタの圧損値はほぼ一定の値で推移し、上記パラメータとしてパティキュレートフィルタの圧損自体が採用され、上記検知手段によって検知されたパティキュレートフィルタの圧損値が上記判定値を超えた場合に、昇温処理を実行すべきであると判定される。
【００１４】
上記課題を解決するために、第７の発明では、機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関するパラメータの値を検出するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知されるパラメータ値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位を閉塞進行部位として特定し、上記パラメータとしてパティキュレートフィルタの圧損上昇率が採用され、該圧損上昇率が閉塞進行部位特定用の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位が隔壁の細孔であると特定され、圧損上昇率が基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位が小孔であると特定される。
【００１５】
第８の発明では、第７の発明において、圧損上昇率が上記基準上昇率よりも高い閉塞進行部位特定用の第二の基準上昇率よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの下流側の小孔であると特定され、圧損上昇率が第二の基準上昇率よりも大きいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの上流側の小孔であると特定される。
【００１６】
上記課題を解決するために、第９の発明では、機関排気通路内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具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されており、上記通路の端部開口が上記平均細孔径よりも大きいが通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔となるように隔壁の端部分が寄せ集められて該端部分同士が部分的に接続されており、さらに、上記パティキュレートフィルタの圧損に関するパラメータの値を検出するための検知手段を具備し、該検知手段によって検知されるパラメータ値に基づいて微粒子によって閉塞されつつあるパティキュレートフィルタの部位を閉塞進行部位として特定し、上記パラメータとして圧損値自体が採用され、パティキュレートフィルタの圧損値が閉塞進行部位特定用の基準圧損値よりも小さいときには閉塞進行部位がパティキュレートフィルタの下流側の小孔であると特定され、パティキュレートフィルタの圧損値が上記基準圧損値よりも大きいときにはパティキュレートフィルタの上流側の小孔であると特定される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の排気浄化装置を説明する。図１は本発明の排気浄化装置を備えた圧縮着火式内燃機関を示す。なお本発明は火花点火式内燃機関にも適用可能である。
【００１９】
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。
【００２０】
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、さらに吸気ダクト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。図１に示した内燃機関では冷却装置１８内に機関冷却水が導かれ、この機関冷却水により吸入空気が冷却される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９および排気管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の出口は排気管２０ａを介してパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称す）２２を内蔵したケーシング２３に連結される。フィルタ２２の上流側には、排気ガスの圧力を検出するための上流側圧力センサ３９が取り付けられる。一方、フィルタ２２の下流側には、排気ガスの圧力を検出するための下流側圧力センサ４０が取り付けられる。
【００２１】
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）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。図１に示した内燃機関では冷却装置２６内に機関冷却水が導かれ、この機関冷却水によりＥＧＲガスが冷却される。
【００２２】
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。
【００２３】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１により互いに接続された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および出力ポート３６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３７を介して入力ポート３５に入力される。また、圧力センサ３９、４０の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。電子制御ユニット３０は、これら圧力センサ３９、４０によって検出される排気ガスの圧力の間の差から、フィルタ２２の圧損を算出する。
【００２４】
アクセルペダル４１にはアクセルペダル４１の踏込量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４２が接続され、負荷センサ４２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。さらに、入力ポート３５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４３が接続される。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６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、および、燃料ポンプ２８に接続される。
【００２５】
次に、図２〜図１８を参照して本発明のフィルタ２２について説明する。図２（Ａ）はフィルタ２２の端面図であり、図２（Ｂ）はフィルタ２２の縦断面図である。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示したように、フィルタ２２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５０、５１を具備する。
【００２６】
これら排気流通路はテーパ壁５２、５３によって部分的に閉鎖されている。すなわち、排気ガス流入通路５０は、当該通路５０を画成する隔壁の下流端隔壁部分を寄せ集めてその一部分同士が接続されることにより形成されるテーパ壁（以下、下流側テーパ壁と称す）５２によってその流路断面積がその他の領域の排気流通路の流路断面積よりも小さくされている。したがって、排気ガス流入通路５０はその下流端にて下流側テーパ壁５２によりその流路断面積よりも小さい開口面積を有する小孔５５を有する。
【００２７】
一方、排気ガス流出通路５１は、当該通路５１を画成する隔壁の上流端隔壁部分を寄せ集めてその一部同志が接続されることにより形成されるテーパ壁（以下、上流側テーパ壁と称す）５３によってその流路断面積がその他の領域の排気流通路の流路断面積よりも小さくされている。したがって、排気ガス流出通路５１はその上流端にて上流側テーパ壁５３によりその流路断面積よりも小さい開口面積を有する小孔５６を有する。
【００２８】
これら排気ガス流入通路５０および排気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。言い換えると、排気ガス流入通路５０および排気ガス流出通路５１は、各排気ガス流入通路５０は四つの排気ガス流出通路５１により包囲され、各排気ガス流出通路５１は４つの排気ガス流入通路５０により包囲される。すなわち、隣接する２つの排気流通路のうち一方の排気流通路５０はその下流端にて下流側テーパ壁５２によりその流路断面積が小さくされ、他方の排気流通路５１はその上流端にて上流側テーパ壁５３によりその流路断面積が小さくされている。
【００２９】
なお、小孔５５、５６の大きさが変わると、フィルタ２２の微粒子捕集率と、フィルタ２２に起因する排気ガスの圧力損失（以下、単にフィルタの圧損と称す）とが変わる。例えば、小孔５５、５６の大きさが大きければ、フィルタ２２の微粒子捕集率は小さく、フィルタ２２の圧損が小さい。したがって、小孔５５、５６の大きさは、フィルタ２２の目標とする微粒子捕集率と、フィルタ２２の目標とする圧損値とに基づいて、決定される。
【００３０】
フィルタ２２は、予め定められた平均径の細孔を内包する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ており、したがって排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは、図２（Ｂ）において矢印で示したように、周囲の隔壁５４の細孔を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流入する。もちろん、テーパ壁５２、５３も隔壁５４と同じ材料から形成されているので、排気ガスは図３（Ａ）に示したように、上流側テーパ壁５３の細孔を通って排気ガス流出通路５１内に流入することができ、また、図３（Ｂ）に示したように、下流側テーパ壁５２の細孔を通って流出することができる。また、排気ガスは上流側テーパ壁５３の先端に形成された小孔５６を介しても排気ガス流出通路５１内に流入することができ、下流側テーパ壁５２の先端の小孔５５を介しても排気ガス流入通路５０から流出することができる。
【００３１】
ところで、本発明のフィルタ２２の圧損は、従来の目封じ型のフィルタの圧損よりも格段に小さい。すなわち、従来の目封じ型のフィルタが図４に示されているが、この目封じ型のフィルタでは、排気ガス流出通路の入口が栓７２により閉塞されており、排気ガス流入通路の出口が栓７３により閉塞されている。このように栓７２、７３によって排気ガス流出通路の入口および排気ガス流入通路の出口が閉塞されていると、７１、７４で示したように、排気ガスの流れが排気ガス流入通路の入口近傍や排気ガス流出通路の出口近傍にて乱流となる。このように排気ガスの流れが乱流となると、排気ガスは排気ガス流入通路に流入しづらく、排気ガス流出通路から流出しづらい。
【００３２】
一方、本発明のフィルタ２２では、排気ガス流出通路の入口が上流側テーパ壁５３によって窄められており、排気ガス流入通路の出口が下流側テーパ壁５２によって窄められている。このようにテーパ壁５２、５３によって排気ガス流出通路の入口および排気ガス流入通路の出口が窄められていると、図３に示したように、排気ガスの流れは、排気ガス流入通路の入口近傍や排気ガス流出通路の出口近傍にて乱流となることがほとんどない。このため、排気ガスは排気ガス流入通路にスムーズに流入し、排気ガス流出通路からスムーズに流出する。
【００３３】
さらに、本発明のフィルタ２２では、排気ガスが上流側テーパ壁５３の先端に形成された小孔５６を介して排気ガス流出通路５１内に流入することができ、さらに排気ガスが下流側テーパ壁５２の先端の小孔５５を介して流出することができる。
このように、目封じ型のフィルタに比べて、全体として、本発明のフィルタ２２には排気ガスが流入しやすく、且つ、本発明のフィルタ２２から流出しやすいので、その圧損は比較的低い。
【００３４】
ところで、フィルタ２２内には排気ガス中の微粒子が捕集される。したがって、フィルタ２２の圧損は、フィルタ２２に排気ガスが流入し続けている限り、上昇する。ところが、詳細は後述するが、本発明のフィルタ２２はそこに捕集した微粒子を比較的短時間のうちに酸化除去することができる酸化触媒を担持する。ここで、このフィルタ２２の酸化触媒が単位時間当たりに酸化除去することができる微粒子の量（以下、酸化除去可能微粒子量と称す）には限りがあるが、フィルタ２２に流入する微粒子の量（以下、流入微粒子量と称す）がフィルタ２２が最大限に酸化除去することができる微粒子の量（以下、酸化除去可能微粒子量と称す）よりも少ない限り、フィルタ２２内に一時的に堆積している微粒子の量は常にほぼ一定の量となっている。すなわち、フィルタ２２内に堆積している微粒子は、酸化触媒によって酸化除去されつつある微粒子のみであることになる。したがって、図５に示されているように、フィルタ２２の圧損値はいったんは上昇するものの、やがては、ほぼ一定の値（以下、安定値と称す）Ｐsで推移するようになる。
【００３５】
ところが、流入微粒子量がフィルタ２２の酸化除去可能微粒子量よりも多くなると、フィルタ２２内には酸化除去されずに堆積してしまう微粒子の量が多くなる。この場合、微粒子は積層状に堆積し、微粒子によって隔壁５４の細孔や小孔５５、５６が閉塞され始め、この微粒子による隔壁５４の細孔や小孔５５、５６の閉塞が進行する。この場合、図５にて破線ｌで示したように、フィルタ２２の圧損は安定値Ｐsよりも高くなる。
【００３６】
さらに、フィルタ２２内にいったん積層状に堆積してしまった微粒子は、その後、流入微粒子量がフィルタ２２の酸化除去可能微粒子量よりも少なくなったとしても、酸化されづらい。このため、たとえ、流入微粒子量がフィルタ２２の酸化除去可能微粒子量よりも少なくなったとしても、フィルタ２２の圧損は安定値Ｐsよりも高いままとなってしまう。
【００３７】
ところが、微粒子がフィルタ２２内に積層状に堆積し始めたときに、フィルタ２２の温度が高温となれば、フィルタ２２内の微粒子は燃焼除去される。そこで、第一実施形態では、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐsよりも高い所定の値Ｐdを判定値とし、フィルタ２２の圧損が判定値Ｐdを超えたときに、フィルタ２２内に積層状に堆積している微粒子が燃焼によって除去せしめられる温度（以下、燃焼除去温度と称す）にまでフィルタ２２の温度を上昇させるための処理（以下、昇温処理と称す）を実行する。これによれば、フィルタ２２内に積層状に堆積している微粒子が燃焼除去される。そして、昇温処理は、少なくとも、フィルタ２２の圧損が所定値Ｐdに達するまで実行され、好ましくは、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐsよりも低くなるまで実行される。
【００３８】
このように、本発明では、フィルタの圧損を検出するための圧損検出手段によって検出されたフィルタの圧損に関するパラメータ（第一実施形態では、フィルタの圧損自体）に基づいて、フィルタの圧損を下げる必要があるか否かを判断し、フィルタの圧損を下げる必要があると判断されたときに、昇温処理が実行される。
【００３９】
なお、所定値Ｐdは、流入微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少ない間においては達することのない値のうち最も小さい値に設定される。
【００４０】
ところで、上述したように、フィルタの圧損値が或る判定値よりも高くなったときに、フィルタ内に捕集されている微粒子を燃焼除去するための昇温処理を実行するようにした排気浄化装置は、従来から公知である。すなわち、フィルタの昇温処理の実行の要否を或る判定値に基づいて判定している点では、本発明の排気浄化装置と従来の排気浄化装置とは同様である。
【００４１】
しかしながら、本発明は、昇温処理の実行の要否を判定するために採用される判定値の設定の仕方にその特徴がある。次に、本発明における判定値の設定について説明する。
【００４２】
従来では、判定値として、内燃機関の運転に対する悪影響が許容可能である範囲のフィルタの圧損値のうち、例えば、最も高い値（以下、許容限界値と称す）が採用される。そこで、従来と同様に本発明においても、判定値として、この許容限界値を採用することは容易に考えられる。
【００４３】
しかしながら、上述したように、本発明のフィルタ２２の圧損は元来非常に低い。したがって、本発明のフィルタ２２の圧損値が許容限界値に達したときには、フィルタに堆積している微粒子の量は、従来のフィルタにおける量よりも、本発明のフィルタにおける量のほうが相当に多くなっている。
【００４４】
一般的に、フィルタに堆積している微粒子の量が多いほど、これら堆積している微粒子は燃焼除去されづらくなってしまう。したがって、本発明のフィルタ２２において、その昇温処理の実行の要否を判定するための判定値として許容限界値を採用してしまうと、昇温処理が実行されるときには、フィルタに比較的多量の微粒子が堆積している。このため、フィルタに堆積している微粒子を完全に燃焼除去するためには、昇温処理を長時間実行しなければならないか、場合によって、昇温処理によって微粒子を完全に燃焼除去することができない。
【００４５】
そこで、本発明では、フィルタの昇温処理の実行の要否を判定するための判定値として、必ず、許容限界値よりも低い値を採用する。正確には、フィルタの圧損が内燃機関の運転に与える影響度合いに基づいて判定値を設定するのではなく、フィルタの昇温処理を実行したときにフィルタに堆積している微粒子が所望の時間内に完全に燃焼除去されるような量だけ、フィルタに微粒子が堆積しているときの圧損値を判定値として採用する。これによれば、フィルタの昇温処理を実行したときに、堆積微粒子を確実に燃焼除去することができる。
【００４６】
なお、昇温処理としては、以下の二つの制御がある。一つ目の昇温処理は、フィルタ２２に流入する排気ガスの温度を上昇させる処理（以下、排気昇温処理と称す）である。この排気昇温処理では、具体的には、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するタイミングを遅らせたり、内燃機関の燃焼室に機関駆動用の燃料を噴射した後に少量の燃料を噴射して燃焼させたり、フィルタ２２上流に電気ヒータやグロープラグを設け、これら電気ヒータまたはグロープラグを作動させたりすることによって、排気ガスの温度が上昇せしめられ、結果的に、フィルタ２２が昇温される。また、燃焼室内に燃料を点火するための点火栓が設けられている場合には、この点火栓による燃料の点火タイミングを遅らせることによっても、排気ガスの温度を上昇させることができる。
【００４７】
二つ目の昇温処理は、フィルタ２２内で化学反応を起こさせて発熱させる処理（以下、発熱昇温処理と称す）である。この発熱昇温処理では、具体的には、内燃機関の燃焼室に機関駆動用の燃料を噴射した後に少量の燃料を噴射し、その燃料を燃焼させずにそのまま燃焼室から排出させたり、フィルタ２２上流において排気ガスに燃料を添加するための装置を設け、この装置から排気ガスに燃料を添加したりして、燃料がフィルタ２２に供給され、これら燃料がフィルタ２２内にて燃焼せしめられることによって、フィルタ２２が昇温される。
【００４８】
なお、発熱昇温処理では、発熱反応がフィルタ２２内において局所的に起こり、フィルタ２２の局所的な溶損が生じたり、発熱反応を良好に進行させるためにはフィルタ２２に流入する排気ガスの量を制御したりしなければならないので、排気昇温処理を用いることが好ましい。
【００４９】
また、上流側圧力センサ３９および下流側圧力センサ４０の代わりに、差圧センサを用いて、フィルタ２２の圧損を検出するようにしてもよい。差圧センサを用いる場合には、一方の端子が上流側圧力センサ３９の取付け位置に取り付けられ、他方の端子が下流側圧力センサ４０の取付け位置に取り付けられる。また、フィルタ２２の圧損の増減によって、内燃機関の燃焼室に吸入される空気の量も増減することを利用して、フィルタ２２の圧損を検出するようにしてもよい。
【００５０】
ところで、第一実施形態では、圧力センサ３９、４０によって検出される排気ガスの圧力に基づいて算出されたフィルタ２２の圧損値そのものに基づいて、昇温処理を実行するか否かが決定される。ところが、圧損は単位時間当たりに内燃機関から排出される排気ガスの量（以下、排気ガス量と称す）によっても変化する。すなわち、たとえフィルタ２２内の堆積微粒子量が同じであっても、排気ガス量が多くなれば、図６に示されているように、圧損値も大きくなる。すなわち、フィルタ２２の圧損値は排気ガス量の関数でもある。
【００５１】
したがって、フィルタ２２の圧損値に基づいて微粒子によるフィルタ２２の閉塞進行の程度を正確に判断するためには、排気ガス量を考慮したフィルタ２２の圧損値が用いられるべきである。そこで、フィルタ２２上流に、単位時間当たりにフィルタ２２に達する排気ガスの量を検出するための排気流量センサ（図示せず）を設け、この排気流量センサによって検出される排気ガス量に基づいて、検出されたフィルタ２２の圧損値に対する補正係数が算出される。こうした補正係数は、実験的に予め求められ、ＲＯＭ３２にマップの形で記憶される。
【００５２】
図７は第一実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートを示す。図７のフローチャートでは、始めに、ステップ１００において、フィルタ２２の圧損値Ｐが安定値Ｐｓ近傍にある（Ｐ≒Ｐｓ）か否かが判別される。ステップ１００において、Ｐ≒Ｐｓではないと判別されたときには、ステップ１００が繰り返される。一方、ステップ１００において、Ｐ≒Ｐｓであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０１に進んで、フィルタ２２の圧損値Ｐが安定値Ｐｓよりも高い所定の値Ｐdを超えた（Ｐ＞Ｐｄ）か否かが判別される。
このように、ステップ１００以降のステップは、フィルタ２２の圧損がいったん安定値Ｐｓ近傍で安定してから実行される。
【００５３】
ステップ１０１において、Ｐ≦Ｐｄであると判別されたときには、ステップ１０１が繰り返される。一方、ステップ１０１において、Ｐ＞Ｐｄであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０２に進んで、フィルタ２２の昇温処理が行われ、ルーチンが終了する。
【００５４】
ところで、排気昇温処理は、既に高温になっている排気ガスの熱によってフィルタ２２の温度を上昇させる制御であるので、これによれば、特に、フィルタ２２の上流側の領域が昇温されやすい。一方、発熱昇温処理は、フィルタ２２に供給された燃料がフィルタ２２において燃焼するときの燃焼熱によって、フィルタ２２の温度を上昇させる制御である。こうした燃料の燃焼はフィルタ２２の下流側の領域において行われやすい。このため、発熱昇温処理によれば、特に、フィルタ２２の下流側の領域が昇温されやすい。
【００５５】
こうした事情に鑑みると、フィルタ２２の圧損を上昇させる原因となっている微粒子を確実に燃焼除去するためには、フィルタ２２の閉塞進行部位に応じて、実行させるべき昇温処理を変えることが好ましい。すなわち、例えば、フィルタ２２の閉塞進行部位が上流側の小孔５６であるときには、フィルタ２２の上流側領域の温度を上昇させやすい排気昇温処理が実行され、一方、フィルタ２２の閉塞進行部位が下流側の小孔５５であるときには、フィルタ２２の下流側領域の温度を上昇させやすい発熱昇温処理が実行されることが好ましい。
【００５６】
ここで、様々な研究から、フィルタ２２の閉塞進行部位によって、フィルタ２２の圧損の上昇の態様が異なることが判明した。すなわち、フィルタ２２の閉塞進行部位が隔壁５４の細孔である場合と、上流側の小孔５６である場合と、下流側の小孔５５である場合とによって、フィルタ２２の圧損の上昇の態様が異なることが判明した。
【００５７】
したがって、フィルタ２２の圧損の上昇の態様を監視することによって、フィルタ２２のいずれの部位が微粒子によって閉塞されつつあるかを判定し、このように微粒子によって閉塞されつつある部位に応じて、この部位を閉塞しつつある微粒子を燃焼除去するのに適切な昇温処理を実行すれば、フィルタ２２の圧損を確実に低下させることができる。
【００５８】
次に、フィルタ２２の閉塞進行部位に応じたフィルタ２２の圧損の上昇の態様の違いについて、図８を参照して説明する。図８にて実線ｋで示されているように、フィルタ２２のいずれの部位においても微粒子による閉塞が進行していない場合には、フィルタ２２の圧損は安定値Ｐsで推移する。
【００５９】
ところが、隔壁５４の細孔が微粒子によって閉塞され始めると、フィルタ２２の圧損は、図８において実線ｍで示されているように、安定値Ｐｓから比較的小さな上昇率Ｒｍで上昇し続ける。一方、小孔５５、５６が微粒子によって閉塞され始めると、フィルタ２２の圧損は、図８の実線ｎおよび実線ｏで示されているように、安定値Ｐｓから比較的大きな上昇率Ｒｎ、Ｒｏで上昇する。
【００６０】
このように閉塞進行部位によって圧損上昇率が異なる理由としては以下の理由が考えられる。フィルタ２２に流入した排気ガスは隔壁５４の細孔および小孔５５、５６を通過する。ここで小孔５５、５６は排気ガスの流れに対して垂直に開口しているが、隔壁５４は排気ガスの流れに対して平行に開口している。このため、排気ガスは、小孔５５、５６には比較的流入しやすいが、隔壁５４の細孔には流入しづらい。
【００６１】
さらに、排気ガスが小孔５５、５６を通過するときに受ける排気抵抗は比較的小さいが、隔壁５４の細孔を通過するときに受ける排気抵抗は比較的大きい。このため、排気ガスは、小孔５５、５６を比較的通過しやすいが、隔壁５４の細孔を通過しづらい。こうしたことから、単位面積当たりに小孔５５、５６を通過する排気ガスの量は、単位面積当たりに隔壁５４を通過する排気ガスの量よりも多くなる。
【００６２】
ここで、小孔５５、５６が微粒子によって閉塞され始めると、もともと、通過する排気ガスの量が多い部位が閉塞されることとなるので、単位時間当たりにフィルタ２２を通過することができる排気ガスの量が、全体的に、急激に少なくなってしまう。このため、小孔５５、５６が微粒子によって閉塞されつつある場合には、フィルタ２２の圧損が急激に上昇する。
【００６３】
一方、隔壁５４が微粒子によって閉塞され始めると、もともと、通過する排気ガスの量が少ない部位が閉塞されることとなるので、単位時間当たりにフィルタ２２を通過することができる排気ガスの量は、全体的に、比較的緩やかに少なくなる。このため、隔壁５４の細孔が微粒子によって閉塞されつつある場合には、フィルタ２２の圧損は比較的緩やかに上昇する。
【００６４】
このため、微粒子による隔壁５４の細孔の閉塞が進行する場合よりも、微粒子のよる小孔５５、５６の閉塞が進行する場合の方が、圧損上昇率が大きくなる。したがって、安定値Ｐsで推移していたフィルタ２２の圧損値が上昇し始めたときの圧損上昇率に基づいて、閉塞進行部位が隔壁の細孔であるのか、或いは、小孔５５、５６であるのかを判定することができる。
【００６５】
そこで、第二実施形態によれば、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐsから上昇し始めたときの圧損上昇率が比較的小さいときには、閉塞進行部位は隔壁の細孔であると特定される。一方、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐsから上昇し始めたときの圧損上昇率が比較的大きいときには、閉塞進行部位は小孔５５、５６であると特定される。
【００６６】
そして、第二実施形態では、閉塞進行部位が隔壁の細孔であると特定されたときには、排気昇温処理が実行される。なお、排気昇温処理を実行する代わりに、発熱昇温処理を実行するようにしてもよいが、上述したように、発熱昇温処理によってフィルタ２２を昇温する場合に比べて、排気昇温処理によってフィルタ２２を昇温する場合のほうが、よりフィルタ２２全体を昇温することができるので、隔壁の細孔を閉塞しつつある微粒子を確実に除去するという観点からは、排気昇温処理を実行するほうが好ましい。
【００６７】
さらに、上流側の小孔５６に到来する排気ガスは、フィルタ２２に到来した直後の排気ガスである。しかしながら、下流側の小孔５５に到来する排気ガスは、排気ガス流入通路５０に流入した排気ガスのうち、隔壁５４の細孔に流入しなかった排気ガスである。すなわち、下流側の小孔５５に到来する排気ガスは、排気ガス流入通路５０に流入した排気ガスのうちの一部の排気ガスである。
【００６８】
このため、上流側の小孔５６の流路断面積と下流側の小孔５５の流路断面積とが等しければ、上流側の小孔５６を通過する排気ガスの量は、下流側の小孔５５を通過する排気ガスの量よりも多い。こうしたことから、微粒子によって下流側の小孔５５が閉塞されてしまった場合よりも、微粒子によって上流側の小孔５６が閉塞されてしまった場合の方が、フィルタ２２の圧損がより大きくなる。
【００６９】
すなわち、下流側の小孔５５が微粒子によって閉塞され始めると、フィルタ２２の圧損は、図８の実線ｎで示されているように、安定値Ｐｓから比較的大きい上昇率Ｒｎでもって上昇し、やがて、圧損上昇率は小さくなり、最終的には、フィルタ２２の圧損は或る値Ｐn近傍で推移する。
【００７０】
一方、上流側の小孔５６が微粒子によって閉塞され始めると、フィルタ２２の圧損は、図８の実線ｏで示されているように、安定値Ｐｓから比較的大きい上昇率Ｒｏでもって上昇し、やがて、圧損上昇率は小さくなり、最終的には、フィルタ２２の圧損は或る値Ｐo近傍で推移する。
【００７１】
ここで、上流側の小孔５６が微粒子によって閉塞されつつある場合に最終的に到達するフィルタ２２の圧損値Ｐｏは、下流側の小孔５５が微粒子によって閉塞されつつある場合に最終的に到達するフィルタ２２の圧損値Ｐｎよりも小さい。そこで、第二実施形態では、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐｓから上昇し始めて最終的に到達したフィルタ２２の圧損値が、或る値Ｐn近傍にあるときには、閉塞進行部位は下流側の小孔５５であると特定される。一方、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐｓから上昇し始めて最終的に到達したフィルタ２２の圧損値が、或る値Ｐo近傍にあるときには、閉塞進行部位は上流側の小孔５６であると特定される。
【００７２】
そして、第二実施形態では、閉塞進行部位が上流側の小孔５６であると特定されたときには、排気昇温処理が実行される。これによれば、主に、フィルタ２２の上流領域が昇温せしめられるので、上流側の小孔５６を閉塞している微粒子が確実に除去される。
【００７３】
一方、閉塞進行部位が下流側の小孔５５であると特定されたときには、発熱昇温処理が実行される。これによれば、主に、フィルタ２２の下流領域が昇温せしめられるので、下流側の小孔５５を閉塞している微粒子が確実に除去される。
【００７４】
なお、閉塞進行部位が上流側の小孔５６であるときの圧損上昇率が、閉塞進行部位が下流側の小孔５５であるときの圧損上昇率よりも大きいことを利用して、閉塞進行部位が上流側の小孔５６であるのか、或いは、下流側の小孔５５であるのかを判定するようにしてもよい。すなわち、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐｓから上昇し始めたときの圧損上昇率が比較的大きいときには、閉塞進行部位は上流側の小孔５６であると判定され、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐｓから上昇し始めたときの圧損上昇率が比較的小さいときには、閉塞進行部位は下流側の小孔５５であると判定される。もちろん、閉塞進行部位が下流側の小孔５５であるときの圧損上昇率は、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であるときの圧損上昇率よりも大きい。
【００７５】
ところで、機関負荷および機関回転数が比較的高いときには、内燃機関から排出される排気ガスの温度がそもそも高い。したがって、この場合に、排気昇温処理が実行されれば、排気ガスの温度は比較的高い温度にまで上昇されやすい。
【００７６】
一方、機関負荷または機関回転数のいずれか一方が比較的低いときには、内燃機関から排出される排気ガスの温度がそもそも低い。したがって、この場合に、排気昇温処理が実行されても、排気ガスの温度は比較的高い温度にまで上昇されにくい。
【００７７】
そこで、第二実施形態では、フィルタ２２の閉塞進行部位が細孔であると特定されたときには、図９に示されているように、機関負荷と機関回転数とによって機関運転領域を二つの領域に分割し、機関運転状態が領域IIにあるとき、すなわち、機関負荷または機関回転数の少なくともいずれか一方が比較的低いときには、発熱昇温処理を実行する。一方、機関運転状態が領域Ｉにあるとき、すなわち、機関負荷および機関回転数が比較的高いときには、排気昇温処理を実行する。このように、機関運転状態によって最適な昇温制御が実行されによれば、より確実にフィルタ２２の温度を微粒子を燃焼させることができる温度にまで上昇することができる。
【００７８】
図１０は第二実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートを示す。図１０では、始めに、ステップ２０１において、フィルタ２２の圧損値Ｐが安定値Ｐｓ近傍にある（Ｐ≒Ｐｓ）か否かが判別される。ステップ２０１において、Ｐ≒Ｐｓでないと判別されたときには、ステップ２０１が繰り返される。一方、ステップ２０１において、Ｐ≒Ｐｓであると判別されたときには、ステップ２０２に進んで、フィルタ２２の圧損上昇率Ｒが判定値Ｒｒよりも大きい（Ｒ＞Ｒｒ）か否かが判別される。
【００７９】
ステップ２０２において、Ｒ≦Ｒｒであると判別されたときには、ステップ２０６に進んで、図９に示されている関係に基づいて選択された最適昇温処理が実行され、ルーチンが終了する。一方、ステップ２０２において、Ｒ＞Ｒｒであると判別されたときには、ステップ２０３に進んで、フィルタ２２の圧損値が安定値Ｐｓから上昇し始めてから一定の時間が経過したときのフィルタ２２の圧損値Ｐが上述した或る値Ｐｎ近傍にある（Ｐ≒Ｐｎ）か否かが判別される。
ステップ２０３において、Ｐ≒Ｐｎであると判別されたときには、ステップ２０４に進んで、発熱昇温処理が実行され、ルーチンが終了する。一方、ステップ２０３において、Ｐ≒Ｐｎではないと判別されたときには、ステップ２０５に進んで、排気昇温処理が実行され、ルーチンが終了する。
【００８０】
ところで、第二実施形態では、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であるのか、或いは、小孔５５、５６であるのかを圧損上昇率に基づいて判定している。ところが、図８を参照すると判るように、閉塞進行部位が小孔５５、５６であるときには、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐsから上昇し始めてから一定時間が経過すると、フィルタ２２の圧損はほぼ一定の値Ｐｎ、Ｐｏで推移する。一方、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であるときには、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐsから上昇し始めてから一定時間が経過しても、フィルタ２２の圧損はほぼ一定の値で推移せずに徐々に上昇する。
したがって、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐｓから上昇し始めてから一定時間が経過したときのフィルタ２２の圧損値に基づいて、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であるのか、或いは、上流側の小孔５６であるのか、或いは、下流側の小孔５５であるのかを判定することもできる。
【００８１】
そこで、第三実施形態では、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐsから上昇し始めてから一定時間が経過したときのフィルタ２２の圧損が、或る基準となる圧損値よりも小さいときには、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であると判定する。一方、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐsから上昇し始めてから一定時間が経過したときのフィルタ２２の圧損が上記基準となる値よりも大きいときには、閉塞進行部位が小孔５５、５６であると判定する。
【００８２】
さらに、閉塞進行部位が上流側の小孔５６であるのか、或いは、下流側の小孔５５であるのかは、第二実施形態と同様の判定方法によって判定される。もちろん、閉塞進行部位が特定された後には、第二実施形態と同様にして選択される昇温処理が実行される。
【００８３】
図１１は第三実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートを示す。図１１のフローチャートのステップ３０１、３０３〜３０６は、それぞれ、図１０のフローチャートのステップ２０１、２０３〜２０６と同じであるので、詳細な説明は省略する。したがって、ステップ３０２についてのみ説明すると、ステップ３０２では、フィルタ２２の圧損値が安定値Ｐｓから上昇し始めてから一定の時間が経過したときのフィルタ２２の圧損値Ｐが基準の値Ｐｒよりも大きい（Ｐ＜Ｐｒ）か否かが判別される。ステップ３０２において、Ｐ≦Ｐｒであると判別されたときには、ステップ３０６に進む。一方、ステップ３０２において、Ｐ＞Ｐｒであると判別されたときには、ステップ３０３に進む。
【００８４】
次に、図１２を参照して、第四実施形態の排気浄化装置について説明する。第四実施形態の排気浄化装置では、図１２に示したように、排気管２０ａが分岐部８１において三つの排気管２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに分岐せしめられる。これら三つの排気管のうち第一排気管２０ｂと第二排気管２０ｃとはそれぞれフィルタ８０の一方の端部と他方の端部とに連結される。残りの第三排気管２０ｄはより後流側に設けられた装置に連結されるか、大気中に解放される。分岐部８１には切替弁８２が設けられる。切替弁８２の角度はステップモータ８３によって変更せしめられる。ステップモータ８３は電子制御ユニット３０の駆動回路３８を介して出力ポート３６に接続される。
【００８５】
第四実施形態では、切替弁８２の角度に応じて排気ガスの流れが変わる。切替弁８２が図１２（Ａ）に示した位置（以下、第一の位置と称す）にあるときには、分岐部８１に流入した排気ガスは、まず、第一排気管２０ｂへと向かい、フィルタ８０の第一端部８０ａから第二端部８０ｂへと流れる。第二端部８０ｂから流出した排気ガスは、第二排気管２０ｃを通って再び分岐部へと戻り、第三排気管２０ｄへと流出する。
【００８６】
また、切替弁８２が図１２（Ｂ）に示した位置（以下、第二の位置と称す）にあるときには、排気ガスは、まず、第二排気管２０ｃへと向かい、フィルタ８０の第二端部８０ｂから第一端部８０ａへと流れる。第一端部８０ａから流出した排気ガスは、第一排気管２０ｂを通って再び分岐部へと戻り、第三排気管２０ｄへと流出する。
このように、第四実施形態の排気浄化装置では、切替弁８２の角度を変更することによってフィルタ８０内において排気ガスが流れる方向を変更することができる。
【００８７】
次に、第四実施形態の昇温処理について説明する。なお、以下の説明では、切替弁８２が第一の位置にあるところから説明する。切替弁８２が第一の位置にあるときには、上述したように、排気ガスはフィルタ８０を第一端部８０ａから第二端部８０ｂへと流れる。フィルタ８０の圧損値が安定値Ｐｓから上昇したときには、第二実施形態または第三実施形態と同様にして、閉塞進行部位が特定される。ここで、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であると特定されたときには、図９に示されている関係に基づいて、適切な昇温処理が選択され、実行される。
また、閉塞進行部位が上流側の小孔５６であると特定されたときには、図９に示されている関係に基づいて、機関運転状態が領域Ｉにあれば、排気昇温処理が実行される。一方、機関運転状態が領域IIにあれば、発熱昇温処理が実行される。
【００８８】
さらに、閉塞進行部位が下流側の小孔５５であると特定されたときには、図９に示されている関係に基づいて、機関運転状態が領域Ｉにあれば、切替弁８２の位置が第二の位置（図１２（Ｂ））に切り替えられた上で、排気昇温処理が実行される。このように、切替弁８２の位置が第二の位置に切り替えられることによって、閉塞進行部位である下流側の小孔５５が、結果的には、上流側の小孔となり、この場合には、発熱昇温処理よりも好ましい排気昇温処理によって閉塞進行部位の温度を上昇させることができる。
【００８９】
図１３および図１４は第四実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートを示す。図１３では、始めに、ステップ４０１において、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐｓ近傍にある（Ｐ≒Ｐｓ）か否かが判別される。ステップ４０１において、Ｐ≒Ｐｓではないと判別されたときには、ステップ４０１においてＰ≒Ｐｓであると判別されるまで、ステップ４０１が繰り返される。
【００９０】
一方、ステップ４０１において、Ｐ≒Ｐｓであると判別されたときには、ルーチンはステップ４０２に進んで、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であるか否かが判別される。ステップ４０２において、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であると判別されたときには、ルーチンはステップ４０３に進んで、機関運転状態が図９の領域Ｉにあるか否かが判別される。
【００９１】
ステップ４０３において、機関運転状態が図９の領域Ｉにあると判別されたときには、ルーチンはステップ４０４に進んで、排気昇温処理が実行される。一方、機関運転状態が図９の領域Ｉにはないと判別されたとき、すなわち、機関運転状態が図９の領域IIにあると判別されたときには、ルーチンはステップ４０５に進んで、発熱昇温処理が実行される。
【００９２】
ところで、ステップ４０２において、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔ではないと判別されたときには、ルーチンは図１４のステップ４０６に進んで、閉塞進行部位が、現時点で上流側となっている小孔であるか否かが判別される。ステップ４０６において、閉塞進行部位が、現時点で上流側となっている小孔であると判別されたときには、ルーチンはステップ４０７に進む。一方、ステップ４０６において、閉塞進行部位が、現時点で上流側となっている小孔ではないと判別されたとき、すなわち、現時点で下流側となっている小孔であると判別されたときには、ルーチンはステップ４１１に進む。
【００９３】
ステップ４０７では、機関運転状態が図９の領域Ｉにあるか否かが判別される。ステップ４０７において、機関運転状態が図９の領域Ｉにあると判別されたときには、ルーチンはステップ４０８に進んで、排気昇温処理が実行される。一方、ステップ４０７において、機関運転状態が図９の領域Ｉにはないと判別されたとき、すなわち、機関運転状態が図９の領域IIにあると判別されたときには、ルーチンはステップ４０９に進んで、切替弁８２の位置が切り替えられ、次いで、ステップ４１０において、発熱昇温処理が実行される。
【００９４】
ところで、ステップ４１１では、機関運転状態が図９の領域Ｉにあるか否かが判別される。ステップ４１１において、機関運転状態が図９の領域Ｉにあると判別されたときには、ルーチンはステップ４１２に進んで、切替弁８２の位置が切り替えられ、次いで、ステップ４１２において、排気昇温処理が実行される。一方、ステップ４１１において、機関運転状態が図９の領域Ｉにないと判別されたとき、すなわち、機関運転状態が図９の領域IIにあると判別されたときには、ルーチンはステップ４１４に進んで、発熱昇温処理が実行される。
【００９５】
なお、第四実施形態では、フィルタ２２の閉塞が進行したときに、機関運転状態に応じて、排気昇温処理と発熱昇温処理とが選択的に実行される。しかしながら、上述したように、或る観点からは、発熱昇温処理よりも排気昇温処理の方が好ましい。
【００９６】
そこで、第四実施形態において、閉塞進行部位が隔壁の細孔であると特定されたときに、機関運転状態が図９の領域IIにあるために排気昇温処理が実行されないときには、機関運転状態が図９の領域Ｉとなるまで昇温処理の実行を待機し、機関運転状態が図９の領域Ｉとなったときに、排気昇温処理を実行するようにしてもよい。
【００９７】
また、第四実施形態において、閉塞進行部位がその時点において上流側となっている小孔であると特定されたときに、機関運転状態が図９の領域IIにあるために排気昇温処理が実行されないときには、切替弁８２の位置を切り替えた上で、機関運転状態が図９の領域Ｉとなるまで昇温処理の実行を待機し、機関運転状態が図９の領域Ｉとなったときに、再び、切替弁８２の位置を切り替え、排気昇温処理を実行するようにしてもよい。なお、機関運転状態が図９の領域Ｉとなるまで昇温処理の実行を待機する前に、切替弁８２の位置を切り替え、閉塞進行部位である上流側の小孔が、下流側の小孔となる。ここで、上述したように、閉塞進行部位が上流側の小孔である場合よりも、閉塞進行部位が下流側の小孔である場合のほうが、フィルタ２２全体の圧損は低い。したがって、機関運転状態が図９の領域Ｉとなるまで昇温処理の実行を待機している間、フィルタ２２全体の圧損が低く抑えられる。
【００９８】
図１５および図１６は、このように排気昇温処理のみを採用した第五実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートを示す。図１５では、始めに、ステップ５０１において、フィルタ２２の圧損が安定値Ｐｓ近傍にある（Ｐ≒Ｐｓ）か否かが判別される。ステップ５０１において、Ｐ≒Ｐｓではないと判別されたときには、ステップ５０１において、Ｐ≒Ｐｓであると判別されるまで、ステップ５０１が繰り返される。
【００９９】
一方、ステップ５０１において、Ｐ≒Ｐｓであると判別されたときには、ルーチンはステップ５０２に進んで、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であるか否かが判別される。ステップ５０２において、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔であると判別されたときには、ルーチンはステップ５０３に進んで、機関運転状態が図９の領域Ｉにあるか否かが判別される。
【０１００】
ステップ５０３において、機関運転状態が図９の領域Ｉにあると判別されたときには、ルーチンはステップ５０４に進んで、排気昇温処理が実行される。一方、ステップ５０３において、機関運転状態が図９の領域Ｉにはないと判別されたとき、すなわち、機関運転状態が図９の領域IIにあると判別されたときには、ステップ５０３において機関運転状態が図９の領域Ｉにあると判別されるまで、ステップ５０３が繰り返される。
【０１０１】
ところで、ステップ５０２において、閉塞進行部位が隔壁５４の細孔ではないと判別されたときには、ルーチンは図１６のステップ５０５に進んで、閉塞進行部位が、現時点で上流側となっている小孔であるか否かが判別される。ステップ５０５において、閉塞進行部位が、現時点で上流側となっている小孔であると判別されたときには、ルーチンはステップ５０６に進む。一方、ステップ５０５において、閉塞進行部位が、現時点で上流側となっている小孔ではないと判別されたとき、すなわち、現時点で下流側となっている小孔であると判別されたときには、ルーチンはステップ５０９に進む。
【０１０２】
ステップ５０６では、機関運転状態が図９の領域Ｉにあるか否かが判別される。ステップ５０６において、機関運転状態が図９の領域Ｉにあると判別されたときには、ルーチンはステップ５０７に進んで、排気昇温処理が実行される。一方、ステップ５０６において、機関運転状態が図９の領域Ｉにはないと判別されたとき、すなわち、機関運転状態が図９の領域IIにあると判別されたときには、ルーチンはステップ５０８に進んで、切替弁８２の位置が切り替えられた上で、ステップ５０９において、機関運転状態が図９の領域Ｉにあるか否かが判別される。したがって、この場合、ステップ５０６が実行された時点で上流側となっていた小孔が、ステップ５０８が実行されたことによって、下流側の小孔とされた上で、ステップ５０９において機関運転状態が図９の領域Ｉとなったと判別されるまで、ステップ５０９が繰り返され、したがって、昇温処理の実行が待機される。
【０１０３】
ステップ５０９において、機関運転状態が図９の領域Ｉになったと判別されたときには、ルーチンはステップ５１０に進んで、切替弁８２の位置が切り替えられ、これによって、ステップ５０９が実行されている時点において下流側となっていた小孔が、上流側となり、次いで、ステップ５１１において、排気昇温処理が実行される。
【０１０４】
ところで、ステップ５０５において、閉塞進行部位がその時点で上流側となっている小孔ではないと判別されたとき、すなわち、閉塞進行部位がその時点で下流側となっている小孔であると判別されたときにも、ルーチンはステップ５０９に進み、ステップ５０９において機関運転状態が図９の領域Ｉであると判別されるまで、ステップ５０９が繰り返され、したがって、昇温処理の実行が待機される。
【０１０５】
最後に、フィルタ２２、８０に担持されている酸化触媒について説明する。酸化触媒は活性酸素生成剤と貴金属触媒とから構成される。隔壁５４の表面上、並びに、隔壁５４の細孔を画成する表面上に、全面に亘って例えばアルミナからなる担体層が形成される。そして、この担体層上に周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持している酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素生成剤と貴金属触媒とが担持されている。
【０１０６】
貴金属触媒としては白金（Ｐｔ）が用いられ、活性酸素生成剤としてはカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）のような希土類、鉄（Ｆｅ）のような遷移金属、およびスズ（Ｓｎ）のような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
【０１０７】
次に、図１７を参照してフィルタ２２による排気ガス中の微粒子除去作用について貴金属触媒として白金（Ｐｔ）を利用し、活性酸素生成剤としてカリウム（Ｋ）を利用し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、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行われる。
【０１０８】
図１７（Ａ）および（Ｂ）はフィルタ２２の隔壁の表面上および隔壁の細孔表面上に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表している。図１７（Ａ）および（Ｂ）において６０は白金の粒子を示しており、６１はカリウム等の活性酸素生成剤を含む担体層を示している。
【０１０９】
圧縮着火式の内燃機関では、通常、過剰空気のもとで燃焼が行われるので、排気ガス中には過剰な酸素が含まれている。すなわち、吸気通路および燃焼室５内に供給された空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称すると、フィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比はリーンである。一方、燃焼室５では、ＮＯX、特にＮＯおよびＮＯ2が発生するので、排気ガス中にはＮＯxが含まれている。このように、フィルタ２２には過剰酸素、および、ＮＯXを含んだ排気ガスが流入する。
【０１１０】
排気ガスがフィルタ２２に流入すると、図１７（Ａ）に示したように排気ガス中の酸素はＯ2-またはＯ2-の形で白金の表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金の表面上でＯ2-またはＯ2-と反応し、ＮＯ2となる（２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2）。次いで生成されたＮＯ2および排気ガス中のＮＯ2の一部は白金上で酸化されつつ活性酸素生成剤６１内に吸収され、Ｋと結合しながら図１７（Ａ）に示したように硝酸イオン（ＮＯ3-）の形で活性酸素生成剤６１内に拡散し、硝酸塩（ＫＮＯ3）を生成する。すなわち、排気ガス中の酸素が硝酸イオンの形で活性酸素生成剤に吸収される。
【０１１１】
ところで、燃焼室５内では主にカーボン（Ｃ）からなる微粒子が生成される。したがって、排気ガス中にはこれら微粒子が含まれる。排気ガス中の微粒子は、排気ガスがフィルタ２２内を流れているときに、図１７（Ｂ）に示したように、活性酸素生成剤６１の表面上に接触し、付着する。
【０１１２】
活性酸素生成剤６１上に微粒子６２が付着すると、活性酸素生成剤６１の表面とその内部との間に濃度差が生じる。活性酸素生成剤６１内には硝酸イオンの形で酸素が吸蔵されており、この吸蔵されている酸素が微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素生成剤６１内に形成されている硝酸塩（ＫＮＯ3）がＫとＯとＮＯとに分解され、Ｏが活性酸素生成剤６１の表面に向かい、その一方でＮＯが活性酸素生成剤６１から外部に放出される。このように外部に放出されたＮＯは上述したメカニズムで下流側の白金上において酸化され、再び活性酸素生成剤６１内に硝酸イオンの形で吸収される。
【０１１３】
ところで微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面に向かうＯは硝酸塩（ＫＮＯ3）のような化合物から分解された酸素であるので、不対電子を有し、極めて高い反応性を有する活性酸素となっている。これら活性酸素が微粒子６２に接触すると微粒子６２は短時間（数秒〜数十分）のうちに輝炎を発することなく酸化せしめられ、微粒子６２は完全に消滅する。したがって微粒子６２がフィルタ２２上に堆積することはほとんどない。
【０１１４】
ところで従来のようにフィルタ上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはフィルタが赤熱し、火炎を伴って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと行うことができないため、強制的に、フィルタ２２を昇温させなければならない。
【０１１５】
これに対して本発明では微粒子６２は上述したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、このときフィルタ２２の表面が赤熱することもない。すなわち云い換えると本発明では従来に比べてかなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめられている。したがって本発明による輝炎を発しない微粒子６２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来の燃焼による微粒子除去作用と全く異なっている。
【０１１６】
ところで白金および活性酸素生成剤６１はフィルタ２２の温度が高くなるほど活性化するのでフィルタ２２上において単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量はフィルタ２２の温度が高くなるほど増大する。また、単位時間当りにフィルタ２２に流入する微粒子の量を流入微粒子量と称すると酸化除去可能微粒子量がこの流入微粒子量よりも多いときには、フィルタ２２に流入した全ての微粒子がフィルタ２２に接触すると短時間（数秒から数十分）のうちにフィルタ２２上において輝炎を発することなく酸化除去せしめられる。フィルタ２２では酸化除去可能微粒子量は内燃機関が通常運転を行っているときのフィルタ２２の温度において、通常想定される流入微粒子量よりも多い。このように酸化除去可能微粒子量が流入微粒子量よりも多いと、フィルタ２２には微粒子がほとんど堆積しない。
【０１１７】
ところが、流入微粒子量が酸化除去可能微粒子量を上回っている場合、全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している。図１８（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の担体層の表面の拡大図を模式的に表している。すなわち全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している場合には図１８（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸素生成剤６１上に付着すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十分に酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留する。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると次から次へと酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留し、その結果、図１８（Ｂ）に示したように担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われるようになる。
【０１１８】
担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われると白金によるＮＯの酸化作用および活性酸素生成剤６１による活性酸素の放出作用が行われなくなるために残留微粒子部分６３は酸化されることなくそのまま残り、斯くして図１８（Ｃ）に示したように残留微粒子部分６３の上に別の微粒子６４が次から次へと堆積する。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。
【０１１９】
このように微粒子が積層状に堆積すると微粒子６４はもはや活性酸素により酸化されることがなく、したがってこの微粒子６４上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積する。すなわち流入微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも多い状態が継続するとフィルタ２２には微粒子が積層状に堆積する。
【０１２０】
【発明の効果】
第一の発明によれば、パティキュレートフィルタの圧損が上昇すると微粒子が酸化除去されるため、圧損が上昇した際に圧損が迅速に元の低い値に戻される。
【０１２１】
第三の発明によれば、温度が上昇する領域が閉塞進行部位となるようにすることで不必要な領域まで昇温してしまうことがなく、より効率的に閉塞進行部位に堆積する微粒子を酸化除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関全体の図である。
【図２】本発明のパティキュレートフィルタを示す図である。
【図３】本発明のパティキュレートフィルタの一部を拡大して示す図である。
【図４】従来の目封じ型のパティキュレートフィルタの一部を拡大して示す図である。
【図５】パティキュレートフィルタにおいて閉塞が進行している時の圧損の推移を示す図である。
【図６】パティキュレートフィルタに流入する流入ガス流量と圧損との関係を示す図である。
【図７】第一実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートである。
【図８】閉塞進行部位毎の圧損の推移を示す図である。
【図９】昇温処理の選択時に用いる内燃機関の運転状態の図である。
【図１０】第二実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートである。
【図１１】第三実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートである。
【図１２】第四実施形態の排気浄化装置を示す図である。
【図１３】第四実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートの一部である。
【図１４】第四実施形態の昇温処理制御を実行するためのフローチャートの一部である。
【図１５】第五実施例の昇温処理制御を実行するためのフローチャートの一部である。
【図１６】第五実施例の昇温処理制御を実行するためのフローチャートの一部である。
【図１７】微粒子の酸化除去作用を説明するための図である。
【図１８】微粒子の堆積作用を説明する図である。
【符号の説明】
２１…ケーシング
２２…パティキュレートフィルタ
３９、４０…圧力センサ
５０…排気ガス流入通路
５１…排気ガス流出通路
５２…下流側テーパ壁
５３…上流側テーパ壁
５４…隔壁
５５、５６…小孔
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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