内燃機関の排気浄化装置
【課題】この発明は、ＰＭフィルタの再生時にＣＯの排出を抑制し、排気エミッションを向上させることを目的とする。
【解決手段】排気通路１２には、上流側から下流側に向けて酸化触媒１４、ＤＰＦ１６、オゾン発生器１８を順次配置する。また、排気通路１２には、触媒還流通路２２と触媒排気通路２４とを接続し、これらの接続部に切換弁２６，２８，３０を配置する。そして、ＰＭ酸化制御に適した状況において、温度センサ３２の出力により酸化触媒１４が活性状態であると判定したときには、切換弁２６，２８，３０を制御用位置に切換えると共に、ＤＰＦ１６にオゾンを供給する。これにより、ＤＰＦ１６内のＰＭとオゾンとの酸化反応により生じたガスを、触媒還流通路２２により酸化触媒１４に導入し、ガス中のＣＯを酸化触媒１４により浄化することができる。
【解決手段】排気通路１２には、上流側から下流側に向けて酸化触媒１４、ＤＰＦ１６、オゾン発生器１８を順次配置する。また、排気通路１２には、触媒還流通路２２と触媒排気通路２４とを接続し、これらの接続部に切換弁２６，２８，３０を配置する。そして、ＰＭ酸化制御に適した状況において、温度センサ３２の出力により酸化触媒１４が活性状態であると判定したときには、切換弁２６，２８，３０を制御用位置に切換えると共に、ＤＰＦ１６にオゾンを供給する。これにより、ＤＰＦ１６内のＰＭとオゾンとの酸化反応により生じたガスを、触媒還流通路２２により酸化触媒１４に導入し、ガス中のＣＯを酸化触媒１４により浄化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に好適に用いられる排気浄化装置に関し、特に、活性酸素を利用する構成とした内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００７−７７９７１号公報）に開示されているように、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と、オゾン供給装置とを備えた内燃機関の排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置によれば、ＤＰＦに捕集された粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）をオゾンにより酸化し、ＤＰＦを再生させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７７９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来技術では、ＤＰＦにオゾンを供給することにより、ＰＭを酸化する構成としている。しかしながら、ＤＰＦにオゾンを供給すると、ＰＭの不完全燃焼により一酸化炭素（ＣＯ）が発生し易くなる。また、オゾンの供給量が比較的多い場合などには、一部のオゾンがＰＭと反応せずに残留することがある。このため、従来技術では、ＰＭの再生処理を行うときに、ＣＯの発生や残留オゾンにより排気エミッションが悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ＰＭフィルタの再生時にＣＯの排出を抑制することができ、排気エミッションを向上させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に設けられ、排気ガス中の未浄化成分を酸化により浄化する酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側で前記排気通路に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するＰＭフィルタと、
前記ＰＭフィルタに活性酸素を供給するための活性酸素供給手段と、
前記ＰＭフィルタから前記酸化触媒に向けてガスが逆方向に流通するように、ガスの流路または流通方向を通常時に対して切換えることが可能な切換手段と、
前記酸化触媒の活性状態に対応する温度パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
少なくとも前記温度パラメータに基いて前記酸化触媒が活性状態であると判定したときに、前記活性酸素供給手段により前記ＰＭフィルタに活性酸素を供給し、かつ前記切換手段により前記ＰＭフィルタから前記酸化触媒に向けてガスを流通させるＰＭ酸化制御を実行する再生制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、前記ＰＭフィルタの上流側と下流側の圧力差を検出する圧力検出手段を備え、
前記再生制御手段は、排気ガスの温度と前記圧力差とに応じて前記ＰＭ酸化制御を実行するか否かを判定する構成としている。
【０００８】
第３の発明によると、前記再生制御手段は、排気ガスの温度が前記活性酸素の熱分解温度よりも低く、かつ前記圧力差が所定の基準判定値よりも大きいときに、前記ＰＭ酸化制御を実行する構成としている。
【０００９】
第４の発明によると、前記再生制御手段は、内燃機関が停止状態となったときに、前記ＰＭ酸化制御を実行する構成としている。
【００１０】
第５の発明によると、前記切換手段は、
前記酸化触媒と前記ＰＭフィルタとをバイパスする位置で前記排気通路に接続され、前記ＰＭフィルタから流出したガスを前記酸化触媒の上流側に還流させる触媒還流通路と、
前記ＰＭフィルタをバイパスする位置で前記排気通路に接続され、前記酸化触媒から流出したガスを前記ＰＭフィルタよりも上流側で外部に排出する触媒排気通路と、
通常時は前記酸化触媒の上流側を内燃機関に接続し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記酸化触媒の上流側を前記触媒還流通路に接続する触媒上流切換弁と、
通常時は前記酸化触媒の下流側を前記ＰＭフィルタに接続し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記酸化触媒の下流側を前記触媒排気通路に接続する触媒下流切換弁と、
通常時は前記排気通路を開放し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記排気通路を遮断して前記ＰＭフィルタから流出したガスを前記触媒還流通路に流入させる排気切換弁と、
を備える構成としている。
【００１１】
第６の発明によると、前記切換手段は、
前記ＰＭフィルタの下流側で前記排気通路を開，閉する排気遮断弁と、
前記酸化触媒の上流側を外部に対して開放，遮断する逆流開放弁と、
を備える構成としている。
【００１２】
第７の発明によると、前記切換手段は、
前記酸化触媒と前記ＰＭフィルタとをバイパスする位置で前記排気通路に接続されたバイパス通路と、
前記酸化触媒の上流側に接続する対象を内燃機関と前記バイパス通路との間で切換えるバイパス上流切換弁と、
前記ＰＭフィルタの下流側と前記バイパス通路の下流側のうち、何れか一方の部位を外部に対して切換可能に開放し、他方の部位を遮断するバイパス下流切換弁と、
を備える構成としている。
【００１３】
第８の発明によると、前記活性酸素供給手段は、前記活性酸素としてオゾンを供給する構成としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、少なくとも酸化触媒が活性状態であると判定したときには、ＰＭフィルタに活性酸素を供給しつつ、切換手段によりＰＭフィルタから酸化触媒に向けてガスを逆方向に流通させることができる。これにより、フィルタ内のＰＭが活性酸素と反応することにより生じたガスを、酸化触媒に流入させることができるので、ガス中に含まれるＣＯを酸化触媒により確実に浄化することができる。従って、ＰＭフィルタの再生時にＣＯの排出を抑制することができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００１５】
しかも、第１の発明によれば、通常時の排気ガスを浄化するための酸化触媒を利用して、ＰＭの酸化時に生じるＣＯを浄化することができる。このため、酸化処理専用の浄化機器等を搭載する必要がないので、システムの構造を簡略化することができ、その小型化やコストダウンを図ることができる。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、仮りにＰＭフィルタに余分な活性酸素が供給されたとしても、この活性酸素を酸化触媒によって分解することができる。従って、第１の発明によれば、ＣＯの排出だけでなく、余分な活性酸素が外部に排出されるのも防止することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、ＰＭフィルタの上流側と下流側との圧力差は、フィルタ内に捕集されたＰＭの量が増えるにつれて増大する。また、排気ガスの温度が高いと、ＰＭを酸化するために供給した活性酸素が熱により分解し易くなる。このため、再生制御手段は、前記圧力差と排気ガスの温度とに応じて、ＰＭ酸化制御を適切なタイミングで実行することができる。
【００１７】
第３の発明によれば、再生制御手段は、例えばＰＭフィルタ内に処理が必要な量のＰＭが捕集されたことを、前記圧力差と基準判定値との比較により判定することができる。そして、この判定が成立し、かつ活性酸素が熱分解しない温度環境であるときには、ＰＭ酸化制御を実行することができる。これにより、ＰＭフィルタを効率よく再生することができる。
【００１８】
第４の発明によれば、内燃機関が停止した状態では、ＰＭフィルタから酸化触媒に向けてガスを逆方向に流通させることができ、これによりＰＭ酸化制御を容易に実行することができる。また、例えば内燃機関が停止する毎にＰＭ酸化制御を行う構成とした場合には、始動時にＰＭフィルタを常に再生した状態で使用することができる。これにより、フィルタ内に溜まったＰＭの捕集量等を検出、推定しなくても、ＰＭ酸化制御を的確なタイミングで行うことができる。さらに、例えば内燃機関と電動モータとを併用するハイブリッド車等では、電動モータにより走行するときに、内燃機関を停止させることがある。従って、この停止期間を利用してＰＭ酸化制御を円滑に行うことができる。
【００１９】
第５の発明によれば、ＰＭ酸化制御の実行時には、触媒上流切換弁により酸化触媒の上流側を触媒還流通路に接続することができる。このとき、触媒下流切換弁は、酸化触媒の下流側を触媒排気通路に接続することができ、排気切換弁は、ＰＭフィルタの下流側で排気通路を遮断することができる。これにより、活性酸素の供給時には、ＰＭフィルタから流出したガスを触媒還流通路によって酸化触媒に流入させつつ、酸化触媒から流出したガスを触媒排気通路により外部に排出することができる。
【００２０】
第６の発明によれば、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気遮断弁によりＰＭフィルタの下流側で排気通路を遮断することができる。このとき、逆流開放弁は、酸化触媒の上流側を大気開放することができる。これにより、活性酸素の供給時には、ＰＭフィルタから流出したガスを酸化触媒に対して下流側から流入させつつ、酸化触媒の上流側から流出したガスを逆流開放弁により外部に排出することができる。
【００２１】
このように、第６の発明によれば、ガスの流通方向を切換えることにより、排気通路だけを用いて通常の排気制御とＰＭ酸化制御とを容易に実行することができる。即ち、ＰＭ酸化制御の実行時にガスを逆方向に流通させるための分岐通路、バイパス通路等が必要ない上に、処理したガスを上流側で排気することにより余分な通路等を下流側に引回す必要がない。従って、第６の発明によれば、システムの配管構造、弁構造等を簡略化し、省スペース化を図ることができる。
【００２２】
第７の発明によれば、ＰＭ酸化制御の実行時には、バイパス上流切換弁により酸化触媒の上流側にバイパス通路を接続することができる。このとき、バイパス下流切換弁は、バイパス通路の下流側を大気開放し、ＰＭフィルタの下流側を遮断することができる。これにより、活性酸素の供給時には、ＰＭフィルタから流出したガスを酸化触媒に対して下流側から流入させつつ、酸化触媒の上流側から流出したガスをバイパス通路により外部に排出することができる。
【００２３】
第８の発明によれば、活性酸素としてオゾンを用いることにより、上記第１乃至第７の発明の効果をより顕著に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。まず、図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。図１に示すように、本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンからなる内燃機関１０を備えている。また、内燃機関１０は、気筒内に吸入空気を吸込む吸気通路（図示せず）と、気筒から排出された排気ガスが流れる排気通路１２とを備えている。
【００２５】
排気通路１２は、上流部１２ａ、中流部１２ｂおよび下流部１２ｃにより構成されている。上流部１２ａは、内燃機関の本体から後述する触媒上流切換弁２６までの部位である。また、中流部１２ｂは、触媒上流切換弁２６から触媒下流切換弁２８までの部位である。さらに、下流部１２ｂは、触媒下流切換弁２８よりも下流側の部位であり、排気通路１２の開放端側となっている。また、本実施の形態のシステムは、排気通路１２の上流部１２ａに設けられた酸化触媒１４と、中流部１２ｂに設けられたＤＰＦ１６と、オゾン発生器１８とを備えている。
【００２６】
酸化触媒１４は、排気ガス中の未燃成分（不完全燃焼成分）である一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を酸化してＣＯ2やＨ2Ｏ等とすることにより、これらの未燃成分を浄化する機能を有している。この酸化触媒１４の触媒成分としては、例えば遷移金属を担持した酸化物担体などが用いられる。触媒成分の具体例を挙げれば、Ｐｔ／ＣｅＯ2、Ｍｎ／ＣｅＯ2、Ｆｅ／ＣｅＯ2、Ｎｉ／ＣｅＯ2、Ｃｕ／ＣｅＯ2等である。ＤＰＦ１６は、本実施の形態のＰＭフィルタを構成しており、酸化触媒１４の下流側に配置されている。そして、ＤＰＦ１６は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、これを燃焼（酸化）させることによりＰＭを浄化する。
【００２７】
オゾン発生器１８は、本実施の形態の活性酸素供給手段を構成しており、例えばＤＰＦ１６の上流側で排気通路１２の中流部１２ｂに接続されたオゾン供給口２０を備えている。そして、オゾン発生器１８は、例えばＤＰＦ１６に対して上流側からオゾン（Ｏ３）を供給する。このオゾンは、後述のように、ＤＰＦ１６に捕集されたＰＭを低温でも浄化することができる。また、オゾン発生器１８としては、高電圧を印加可能な放電管内に、原料となる乾燥した空気または酸素を流しつつオゾンを発生させる形態や、他の任意の形式のものを用いることができる。この場合、原料となる乾燥した空気または酸素は、排気通路１２の外部から取込まれる外気等の気体である。
【００２８】
一方、本実施の形態のシステムは、触媒還流通路２２、触媒排気通路２４および切換弁２６，２８，３０を備えており、これらの部材は本実施の形態の切換手段を構成している。これらの部材によれば、排気通路１２内のガスがＤＰＦ１６から酸化触媒１４に向けて逆方向に流通するように、ガスの流路を通常時に対して切換えることができる。以下、個々の部材について説明すると、まず、触媒還流通路２２は、酸化触媒１４とＤＰＦ１６とをバイパスする位置で排気通路１２に接続されており、後述のＰＭ酸化制御中にＤＰＦ１６から流出したガスを酸化触媒１４の上流側に還流させるものである。即ち、触媒還流通路２２の一端側は、酸化触媒１４の上流側で排気通路１２の上流部１２ａに接続されており、触媒還流通路２２の他端側は、ＤＰＦ１６の下流側で中流部１２ｂに接続されている。
【００２９】
触媒排気通路２４は、ＰＭ酸化制御中に酸化触媒１４から流出したガスを、ＤＰＦ１６よりも上流側で（ＤＰＦ１６に流入させずに）外部に排出するものである。触媒排気通路２４は、ＤＰＦ１６をバイパスする位置（中流部１２ｂと並列な位置）で排気通路１２に接続されている。一方、切換弁２６，２８，３０は、後述のＥＣＵ４０により駆動される電磁駆動式の三方弁等からなり、それぞれポートＡ，Ｂ，Ｃを有している。
【００３０】
これらの弁について説明すると、まず、触媒上流切換弁２６は、排気通路１２の上流部１２ａと触媒還流通路２２との接続部に設けられている。そして、触媒上流切換弁２６は、酸化触媒１４の上流側に接続する対象を、内燃機関１０と触媒還流通路２２との間で切換えるものである。即ち、触媒上流切換弁２６は、図１に示すように、通常時（ＰＭ酸化制御の非実行時）において、酸化触媒１４の上流側を内燃機関１０に接続している。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、図４に示すように、酸化触媒１４の上流側を触媒還流通路２２に接続し、ＤＰＦ１６から流出したガスを酸化触媒１４に流入させる。
【００３１】
次に、触媒下流切換弁２８は、排気通路１２の上流部１２ａ、中流部１２ｂおよび触媒排気通路２４の接続部に設けられている。そして、触媒下流切換弁２８は、酸化触媒１４の下流側に接続する対象を、ＤＰＦ１６と触媒排気通路２４との間で切換えるものである。即ち、触媒下流切換弁２８は、通常時において、酸化触媒１４の下流側をＤＰＦ１６に接続している。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、酸化触媒１４の下流側を触媒排気通路２４に接続し、当該触媒から流出したガスを外部に排出させる。
【００３２】
さらに、排気切換弁３０は、排気通路１２の中流部１２ｂ、下流部１２ｃおよび触媒排気通路２４の接続部に設けられている。そして、排気切換弁３０は、排気通路１２の中流部１２ｂと触媒排気通路２４の何れかを、下流部１２ｃに対して切換可能に接続するものである。即ち、排気切換弁３０は、通常時において、ＤＰＦ１６の下流側を排気通路１２の下流部１２ｃに接続し、排気通路１２を開放している。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、ＤＰＦ１６の下流側で排気通路１２を遮断し、ＤＰＦ１６から流出したガスを触媒還流通路２２に流入させる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、排気切換弁３０を三方弁により構成したが、本発明はこれに限らず、排気切換弁は、少なくともＤＰＦ１６（および触媒還流通路２２）の下流側で排気通路１２を開，閉することができればよい。即ち、本発明では、排気切換弁を開閉弁により構成し、触媒排気通路２４の下流側は大気開放する構成としてもよい。このような構成でも、排気切換弁の閉弁時には、ＤＰＦ１６から流出したガスを触媒還流通路２２に流入させることができる。また、触媒排気通路２４は、触媒下流切換弁２８により開，閉することができる。
【００３４】
さらに、本実施の形態のシステムは、温度センサ３２，３４、圧力センサ３６等を含むセンサ系統と、内燃機関１０を運転制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０とを備えている。触媒温度センサ３２は、本実施の形態のパラメータ取得手段を構成しており、酸化触媒１４の活性状態に対応する温度パラメータを取得するものである。この温度パラメータとは、触媒の温度（床温）に限らず、床温と相関関係がある排気ガスの温度等も含んでいる。即ち、本発明では、触媒温度センサ３２により酸化触媒１４の床温を直接検出する構成としてもよく、または排気ガスの温度等を検出する構成としてもよい。これにより、ＥＣＵ４０は、触媒温度センサ３２の出力に基いて酸化触媒１４が活性化しているか否かを判定することができる。
【００３５】
フィルタ温度センサ３４は、例えばＤＰＦ１６の下流側（内部でもよい）で排気ガスの温度を検出する。これにより、ＥＣＵ４０は、フィルタ温度センサ３４の出力に基いてＤＰＦ１６内の雰囲気温度がオゾンの熱分解温度よりも低いか否かを判定することができる。一方、圧力センサ３６は、本実施の形態の圧力検出手段を構成しており、ＤＰＦ１６の上流側と下流側との間で排気圧の圧力差を検出する。この圧力差は、ＤＰＦ１６内に捕集されたＰＭの量が増えるにつれて増大する。なお、ＤＰＦ１６の上流側における排気圧もＰＭの捕集量に応じて増大するので、本発明では、この上流側の排気圧を圧力センサ３６により検出する構成としてもよい。
【００３６】
また、センサ系統には、これらのセンサ３２，３４，３６以外にも、内燃機関１０のクランク角を検出するクランク角センサ、吸入空気量を検出するエアフロメータ、冷却水の温度を検出する水温センサ等が含まれている。一方、内燃機関１０は、燃料噴射弁、点火プラグ、オゾン発生器１８、切換弁２６，２８，３０等を含む各種のアクチュエータを備えている。そして、ＥＣＵ４０は、センサ系統により内燃機関の運転状態を検出しつつ、各アクチュエータを制御する。この制御には、以下に述べる通常の排気制御と、ＰＭ酸化制御とが含まれている。
【００３７】
（通常の排気制御）
通常の排気制御は、前記ＰＭ酸化制御が不要なときに実施される。この制御では、図１に示すように、触媒上流切換弁２６、触媒下流切換弁２８および排気切換弁３０をそれぞれ通常位置（ポートＡ→Ｂが流路となる位置）に保持する。これにより、排気ガスは、排気通路１２内を順方向に流通する。このとき、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ等は、酸化触媒１４により酸化され、また排気ガス中のＰＭはＤＰＦ１６により捕集されるので、排気ガスを浄化することができる。また、本実施の形態では、酸化触媒１４をＤＰＦ１６の上流側に配置している。これにより、酸化触媒１４を排気熱によって可能な限り早期に活性化させることができる。
【００３８】
（ＰＭ酸化制御）
ＰＭ酸化制御は、ＤＰＦ１６内に捕集されたＰＭをオゾンにより酸化、除去し、その性能を再生するものである。本実施の形態では、所定の制御条件が成立したときに、ＰＭ酸化制御を行う。この条件の一例を挙げれば、（１）内燃機関が停止状態である、（２）内燃機関の運転中におけるＤＰＦ１６の上流側と下流側との圧力差が所定の基準判定値よりも大きい、（３）酸化触媒１４が活性状態であり、かつ排気ガスの温度がオゾンの熱分解温度よりも低い、などである。
【００３９】
本実施の形態では、ＰＭ酸化制御を行うときに、ＤＰＦ１６から酸化触媒１４に向けてガスを逆方向に流通させる。このため、ＰＭ酸化制御は、上記条件（１）の成立時、即ち、内燃機関の停止中に行う必要がある。なお、内燃機関が運転中でも、触媒還流通路２２等によりガスを逆方向に流通させることが可能な構成とすれば、ＰＭ酸化制御を行うことができる。このため、本発明では、条件（１）の成立を必須要件とするものではない。
【００４０】
また、ＰＭ酸化制御は、ＤＰＦ１６内のＰＭ捕集量が酸化処理を必要とするレベルに達したとき、即ち、上記条件（２）が成立したときに行う必要がある。条件（２）における圧力差の基準判定値とは、酸化処理が必要なレベルのＰＭ捕集量に対応した圧力差として予め求められており、ＥＣＵ４０に記憶されている。なお、ＥＣＵ４０は、内燃機関の運転中に検出した前記圧力差を、機関の停止後にも記憶しておく機能を有している。
【００４１】
さらに、ＰＭ酸化制御では、熱分解し易いオゾンによりＰＭを酸化しつつ、この酸化により生じたＣＯを酸化触媒１４によって浄化する。このため、ＰＭ酸化制御の実行時には、上記条件（３）が成立している必要がある。ここで、図２は、酸化触媒によるＣＯ浄化率と、触媒温度との関係を示す特性線図である。この図に示すように、触媒の温度が低くなるにつれて、ＣＯ浄化率は低下する。そこで、本実施の形態では、酸化触媒１４が活性化しているか否かを判定する上で分岐点となる温度（活性温度）を、例えば２００℃（ＣＯ浄化率が４０％となる温度）として設定している。なお、この活性温度は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
また、図３は、オゾンの分解率と温度との関係を示す特性線図である。この図に示すように、例えば雰囲気温度が２５０℃よりも高くなると、オゾンの熱分解率が上昇し、ＰＭの酸化効率が低下する。なお、２５０℃という温度の具体値は、本実施の形態で採用した一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
以上のことから、本実施の形態では、触媒温度センサ３２による検出温度が２００℃以上となり、かつフィルタ温度センサ３４による検出温度が２５０℃以下であるときに、前記条件（３）が成立したものと判定する。そして、ＥＣＵ４０は、上記の条件（１），（２），（３）の全てが成立したときに、ＰＭ酸化制御を実行するものである。
【００４４】
図４は、本発明の実施の形態１において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。この制御では、まず、図４に示すように、触媒上流切換弁２６をポートＣ→Ｂが流路となる位置（制御用位置）に切換える。また、触媒下流切換弁２８をポートＡ→Ｃが流路となる制御用位置に切換え、さらに排気切換弁３０をポートＣ→Ｂが流路となる制御用位置に切換える。そして、オゾン発生器１８を作動させ、ＤＰＦ１６の上流側にオゾンを供給すると、このオゾンは、排気通路１２の上流部１２ａが触媒下流切換弁２８により遮断されているために、ＤＰＦ１６に流入し、その内部でＰＭを酸化する。
【００４５】
これにより、ＤＰＦ１６内では、オゾンとＰＭとの反応によりＣＯ2、ＣＯ、Ｏ2等のガスが生じ、このガスはＤＰＦ１６の下流側に流出する。このとき、排気通路１２の下流部１２ｃは触媒下流切換弁２８により遮断されている。また、触媒還流通路２２の上流側は触媒上流切換弁２６を介して排気通路１２の上流部１２ａに接続されている。このため、ＤＰＦ１６から流出したガスは、触媒還流通路２２によって上流部１２ａに還流され、酸化触媒１４に流入する。この結果、ガス中のＣＯは酸化触媒１４により酸化され、酸化触媒１４からは浄化されたガスが流出する。そして、この浄化ガスは、排気切換弁３０により大気開放された触媒排気通路２４に流入し、外部に排出される。
【００４６】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。図５に示すルーチンでは、まず、通常走行時において、触媒上流切換弁２６（上流切換弁）、触媒下流切換弁２８（下流切換弁）および排気切換弁３０を前述した通常位置に保持する（ステップ１００）。この状態において、触媒温度センサ３２とフィルタ温度センサ３４の出力は、２５０℃以上となっている。なお、内燃機関が運転中の場合には、ステップ１００の処理を実行しつつ待機する。
【００４７】
次に、ステップ１０２で内燃機関が停止したことを検出した場合には、ステップ１０４において、ＰＭの捕集量が基準レベル以上か否か、即ち、前述した条件（２）が成立しているか否かを判定する。具体的には、運転中に記憶しておいた圧力差が前記基準判定値を超えているか否かを判定する。この判定が不成立のときには、ＰＭ酸化制御を実行せずに、そのまま終了する。
【００４８】
一方、ステップ１０４の判定成立時には、前述した条件（３）が成立しているか否かを判定する（ステップ１０６）。この判定成立時には、ＰＭ燃焼制御を実行する。即ち、各切換弁２６，２８，３０を前述した制御用位置に切換え（ステップ１０８）、オゾン発生器１８を作動させる（ステップ１１０）。
【００４９】
また、ステップ１０６の判定が不成立のときには、触媒温度センサ３２による検出温度が酸化触媒１４の活性温度以下であるか否かを判定する（ステップ１１２）。この判定成立時には、内燃機関が停止してから時間が経過し、触媒１４が不活性となる温度まで冷えたので、ＰＭ燃焼制御を終了する。具体的には、オゾン発生器１８によるオゾンの供給を停止し（ステップ１１４）、各切換弁２６，２８，３０を通常位置に戻す（ステップ１１６）。なお、ステップ１１２の判定が不成立のときには、そのまま終了する。
【００５０】
かくして、本実施の形態によれば、ＰＭ酸化制御の実行条件が成立したときには、ＤＰＦ１６にオゾンを供給しつつ、ＤＰＦ１６から酸化触媒１４に向けてガスを逆方向に流通させることができる。このとき、触媒上流切換弁２６は、酸化触媒１４の上流側を触媒還流通路２２に接続することができる。また、触媒下流切換弁２８は、酸化触媒１４の下流側を触媒排気通路２４に接続することができ、排気切換弁３０は、ＤＰＦ１６の下流側で排気通路１２を遮断することができる。これにより、ＤＰＦ１６内のＰＭがオゾンと反応することにより生じたガスを、触媒還流通路２２によって酸化触媒１４に流入させることができる。また、酸化触媒１４から流出したガスを、触媒排気通路２４によって外部に排出することができる。
【００５１】
従って、本実施の形態によれば、ＰＭの酸化により生じたガス中のＣＯを、活性化した酸化触媒１４により確実に浄化することができる。このため、ＣＯの排出を抑制することができ、排気エミッションを向上させることができる。しかも、本実施の形態では、通常時の排気ガスを浄化するための酸化触媒１４を利用して、ＰＭの酸化時に生じるＣＯを浄化することができる。このため、酸化処理専用の浄化機器等を搭載する必要がないので、システムの構造を簡略化することができ、その小型化やコストダウンを図ることができる。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、仮りにＤＰＦ１６に余分なオゾンが供給されたとしても、このオゾンを酸化触媒１４によって分解することができる。従って、ＣＯの排出だけでなく、余分なオゾンが外部に排出されるのも防止することができる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、例えばＤＰＦ１６内に処理が必要な量のＰＭが捕集されたことを、ＤＰＦ１６の圧力差と基準判定値との比較により容易に判定することができる。そして、ＰＭの捕集量が多くなり、かつオゾンが熱分解しない温度環境であるときに、ＰＭ酸化制御を実行することができる。これにより、ＤＰＦ１６を効率よく再生することができる。
【００５３】
しかも、本実施の形態では、内燃機関が停止しているときに、ＰＭ酸化制御を実行するようにしている。この構成によれば、内燃機関が停止した状態では、ＤＰＦ１６から酸化触媒１４に向けてガスを逆方向に流通させることができ、これによりＰＭ酸化制御を容易に実行することができる。また、例えば内燃機関が停止する毎にＰＭ酸化制御を行う構成とした場合には、始動時にＤＰＦ１６を常に再生した状態で使用することができる。これにより、ＤＰＦ内に溜まったＰＭの捕集量等を検出、推定しなくても、ＰＭ酸化制御を的確なタイミングで行うことができる。さらに、例えば内燃機関と電動モータとを併用するハイブリッド車等では、電動モータにより走行するときに、内燃機関を停止させることがある。従って、この停止期間を利用してＰＭ酸化制御を円滑に行うことができる。
【００５４】
実施の形態２．
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５５】
［実施の形態２の特徴］
図６は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態１とほぼ同様に、排気通路１２、酸化触媒１４、ＤＰＦ１６、オゾン発生器１８、触媒還流通路２２、触媒排気通路２４、切換弁２６，２８，５０、センサ３２，３４，３６等を備えている。しかし、本実施の形態では、実施の形態１に対して排気切換弁５０の配置を変更している。即ち、排気切換弁５０は、排気通路１２と触媒排気通路２４との接続部ではなく、排気通路１２と触媒還流通路２２との接続部に配置されており、この点で実施の形態１と構成が異なるものである。
【００５６】
そして、通常の排気制御では、図６に示すように、排気切換弁５０がポートＡ→Ｂを流路とする通常位置に保持される。一方、図７は、本発明の実施の形態２において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。この図に示すように、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気切換弁５０がポートＡ→Ｃを流路とする制御用位置に切換えられる。これにより、ＤＰＦ１６から流出したガスは、触媒還流通路２２を介して酸化触媒１４の上流側に還流される。なお、これらの制御において、他の切換弁２６，２８は、実施の形態１と同様に作動する。このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図８は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態のステップ２００〜２１６では、実施の形態１のステップ１００〜１１６とほぼ同様の制御を行う。ただし、ステップ２０８では、前述したように、排気切換弁５０の制御用位置が実施の形態１と異なる位置となる。
【００５８】
実施の形態３．
次に、図９乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５９】
［実施の形態３の特徴］
図９は、本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態１とほぼ同様に、排気通路１２、酸化触媒１４、ＤＰＦ１６、オゾン発生器１８、センサ３２，３４，３６等を備えている。そして、排気通路１２には、上流側から下流側に向けて酸化触媒１４、ＤＰＦ１６およびオゾン供給口２０が順次配置されている。しかし、本実施の形態では、ＰＭ酸化制御の実行時に排気通路１２内でガスを逆方向に流通させることにより、実施の形態１の触媒還流通路２２、触媒排気通路２４等を用いなくてもよい構成を実現している。
【００６０】
本実施の形態のシステムは、ＥＣＵ４０により制御される排気遮断弁６０と逆流開放弁６２と備えている。これらの弁は、本実施の形態の切換手段であり、電磁駆動式の開閉弁等により構成されている。そして、排気遮断弁６０は、ＤＰＦ１６およびオゾン供給口２０の下流側で排気通路１２に設けられており、この位置で排気通路１２を開，閉する。また、逆流開放弁６２は、酸化触媒１４の上流側で排気通路１２に配置または接続されており、この位置で排気通路１２を外部に対して開放，遮断するものである。
【００６１】
（通常の排気制御）
このように構成されたシステムにおいて、通常の排気制御では、図９に示すように、排気遮断弁６０が開弁状態に保持され、逆流開放弁６２が閉弁状態に保持される。これにより、排気ガスは、酸化触媒１４からＤＰＦ１６に向けて排気通路１２内を順方向に流通し、これらの機器により順次浄化される。
【００６２】
（ＰＭ酸化制御）
図１０は、本発明の実施の形態３において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。この図に示すように、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気遮断弁６０を閉弁し、排気通路１２を下流側で遮断すると共に、逆流開放弁６２を開弁し、酸化触媒１４の上流側を大気開放する。そして、オゾン発生器１８を作動させ、ＤＰＦ１６の下流側にオゾンを供給すると、このオゾンはＤＰＦ１６に流入し、その内部でＰＭを酸化する。この酸化反応により生じたガスは、ＤＰＦ１６の上流側から酸化触媒１４に向けて逆方向に流出し、酸化触媒１４に流入する。この結果、ガス中のＣＯは酸化触媒１４により酸化され、酸化触媒１４からは浄化されたガスが流出する。そして、この浄化ガスは、逆流開放弁６２により外部に排出される。
【００６３】
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
図１１は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態のステップ３００〜３１６では、実施の形態１のステップ１００〜１１６とほぼ同様の制御を行う。この場合、通常排気制御の実行中（ステップ３００）には、排気遮断弁６０を開弁し、逆流開放弁６２を閉弁する。また、ＰＭ燃焼制御の実施中（ステップ３０８）には、排気遮断弁６０を閉弁し、逆流開放弁６２を開弁する。そして、ＰＭ燃焼制御の終了時（ステップ３１６）には、これらの弁を通常時の位置に戻すようになっている。
【００６４】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１，２とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ガスの流通方向を切換えることにより、排気通路１２だけを用いて通常の排気制御とＰＭ酸化制御とを容易に実行することができる。即ち、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気遮断弁６０によりＤＰＦ１６の下流側で排気通路１２を遮断することができる。このとき、逆流開放弁６２は、酸化触媒１４の上流側を大気開放することができる。
【００６５】
そして、オゾンの供給時には、ＤＰＦ１６から流出したガスを酸化触媒１４に対して下流側から流入させつつ、酸化触媒１４の上流側から流出したガスを逆流開放弁６２により外部に排出することができる。従って、本実施の形態では、ＰＭ酸化制御の実行時にガスを逆方向に流通させるための分岐通路、バイパス通路等が必要ない上に、処理したガスを上流側で排気することにより余分な通路等を下流側に引回す必要がない。このため、システムの配管構造、弁構造等を簡略化し、省スペース化を図ることができる。
【００６６】
実施の形態４．
次に、図１２乃至図１４を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６７】
［実施の形態４の特徴］
図１２は、本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態１とほぼ同様に、排気通路１２、酸化触媒１４、ＤＰＦ１６、オゾン発生器１８、センサ３２，３４，３６等を備えている。しかし、本実施の形態では、バイパス通路７０と、２つの切換弁７２，２４とを備えており、これらは本実施の形態の切換手段を構成している。
【００６８】
ここで、バイパス通路７０は、酸化触媒１４とＤＰＦ１６とをバイパスする位置で排気通路１２に接続されている。即ち、バイパス通路７０の一端側は、酸化触媒１４の上流側で排気通路１２に接続され、バイパス通路７０の他端側は、ＤＰＦ１６およびオゾン供給口２０の下流側で排気通路１２に接続されている。本実施の形態において、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気通路１２を逆方向に流通したガスが酸化触媒１４の上流側から流出する。バイパス通路７０は、このガスをＤＰＦ１６に流入させずに外部に排出する。
【００６９】
一方、切換弁７２，７４は、実施の形態１の切換弁２６等と同様の三方弁等により構成され、それぞれ３つのポートＡ，Ｂ，Ｃを有している。これらの切換弁７２，７４のうち、バイパス上流切換弁７２は、バイパス通路７０の上流部と排気通路１２との接続部に配置されている。そして、バイパス上流切換弁７２は、酸化触媒１４の上流側に接続する対象を、内燃機関１０とバイパス通路７０との間で切換えるものである。一方、バイパス下流切換弁７４は、バイパス通路７０の下流部と排気通路１２との接続部に配置されている。そして、バイパス下流切換弁７４は、ＤＰＦ１６の下流側とバイパス通路７０の下流側のうち、何れか一方の部位を外部に対して切換可能に開放し、他方の部位を遮断するものである。
【００７０】
（通常の排気制御）
本実施の形態において、通常の排気制御では、図１２に示すように、２つの切換弁７２，７４を通常位置（ポートＡ→Ｂが流路となる位置）に保持する。これにより、排気ガスは、酸化触媒１４からＤＰＦ１６に向けて排気通路１２内を順方向に流通する。
【００７１】
（ＰＭ燃焼制御）
図１３は、本発明の実施の形態４において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。この図に示すように、ＰＭ酸化制御の実行時には、バイパス上流切換弁７２をポートＢ→Ｃが流路となる制御用位置に切換え、バイパス下流切換弁７４をポートＣ→Ｂが流路となる制御用位置に切換える。これにより、排気通路１２の下流側は、バイパス下流切換弁７４の位置で遮断された状態となる。また、酸化触媒１４の上流側は、バイパス通路７０を介して大気開放された状態となる。このため、ＤＰＦ１６の下流側にオゾンを供給すると、このオゾンはＤＰＦ１６内に流入し、ＰＭを酸化する。そして、酸化反応により生じたガスは、実施の形態３とほぼ同様に、排気通路１２内を逆方向に流通し、酸化触媒１４に流入する。この結果、酸化触媒１４によりＣＯが浄化されたガスは、バイパス通路７０を介して外部に排出される。
【００７２】
［実施の形態４を実現するための具体的な処理］
図１４は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態のステップ４００〜４１６では、実施の形態１のステップ１００〜１１６とほぼ同様の制御を行う。この場合、通常排気制御の実行中（ステップ４００）には、バイパス上流切換弁７２（上流切換弁）とバイパス下流切換弁７４（下流切換弁）とを前述した通常位置に保持する。また、ＰＭ燃焼制御の実施中（ステップ４０８）には、これらの切換弁７２，７４を制御用位置に切換える。そして、ＰＭ燃焼制御の終了時（ステップ４１６）には、切換弁７２，７４を通常位置に戻すようになっている。
【００７３】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１乃至３とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、本実施の形態では、ＰＭ酸化制御の実行時に、バイパス上流切換弁７２により酸化触媒１４の上流側にバイパス通路７０を接続することができる。このとき、バイパス下流切換弁７４は、バイパス通路７０の下流側を大気開放し、ＤＰＦ１６の下流側を遮断することができる。これにより、オゾンの供給時には、ＤＰＦ１６から流出したガスを酸化触媒１４に対して下流側から流入させつつ、、酸化触媒１４の上流側から流出したガスを、バイパス通路７０により外部に排出することができる。従って、本実施の形態でも、システムに必要な切換弁の個数を抑えることができる。
【００７４】
また、図１５は、本発明の実施の形態１乃至４におけるＣＯと残留オゾンの排出量を示す説明図である。図１５中に示すシステム（１）〜（４）は、実施の形態１〜４のシステムに対応している。また、比較例とは、ＰＭの酸化時に生じるＣＯや残留オゾンを浄化せずにそのまま排出した場合を示している。この図に示すように、何れの実施形態においても、ＰＭの酸化時にＣＯの排出量と残留オゾンの排出量とを確実に低減することができ、ＤＰＦ１６の再生時に排気エミッションを向上させることができる。
【００７５】
なお、前記実施の形態１では、図５中に示すステップ１０２，１０４，１０６，１０８，１１０が再生制御手段の具体例を示している。また、これと同様に、図８中に示すステップ２０２〜２１０、図１１中に示すステップ３０２〜３１０および図１４中に示すステップ４０２〜４１０は、実施の形態２乃至４における再生制御手段の具体例をそれぞれ示している。
【００７６】
また、実施の形態では、ＤＰＦ１６の上流側と下流側の圧力差がＰＭの捕集量に応じて変化するのを利用し、前記圧力差に応じてＰＭ酸化制御を実施するか否かを判定する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば内燃機関の運転状態等に応じてＤＰＦ１６内に捕集されたＰＭの捕集量（蓄積量）を積算し、その積算値に応じてＰＭ酸化制御を実施するか否かを判定する構成としてもよい。
【００７７】
また、実施の形態では、排気ガス中に添加する活性酸素として、オゾンを例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、オゾンに代えて、他の種類の活性酸素（例えば、Ｏ-，Ｏ2-，Ｏ2-，Ｏ3-，Ｏn-等で表される酸素マイナスイオン）を排気ガス中に添加するようにしてもよい。
【００７８】
また、実施の形態では、オゾン発生器１８を排気ガスの流路外に設け、ＤＰＦ１６とは別個に配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、オゾン発生器を排気ガスの流路中に配置したり、ＤＰＦ１６の内部に配置する構成としてもよい。そして、このような配置を採用した場合には、例えば排気ガスの流路中やＤＰＦの内部で高電圧放電等によりプラズマを発生させ、これにより活性酸素（オゾン等）を生成する構成としてもよい。
【００７９】
さらに、実施の形態では、ディーゼルエンジンからなる内燃機関１０に適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばガソリンエンジン等を含めて各種の内燃機関に広く適用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】酸化触媒によるＣＯ浄化率と触媒温度との関係を示す特性線図である。
【図３】オゾンの分解率と温度との関係を示す特性線図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態４において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態１乃至４におけるＣＯと残留オゾンの排出量を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ 内燃機関
１２ 排気通路
１２ａ 上流部
１２ｂ 中流部
１２ｃ 下流部
１４ 酸化触媒
１６ ＤＰＦ（ＰＭフィルタ）
１８ オゾン発生器（活性酸素供給手段）
２０ オゾン供給口
２２ 触媒還流通路（切換手段）
２４ 触媒排気通路（切換手段）
２６ 触媒上流切換弁（切換手段）
２８ 触媒下流切換弁（切換手段）
３０，５０ 排気切換弁（切換手段）
３２ 触媒温度センサ（パラメータ取得手段）
３４ フィルタ温度センサ
３６ 圧力センサ（圧力検出手段）
４０ ＥＣＵ
６０ 排気遮断弁（切換手段）
６２ 逆流開放弁（切換手段）
７０ バイパス通路（切換手段）
７２ バイパス上流切換弁（切換手段）
７４ バイパス下流切換弁（切換手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に好適に用いられる排気浄化装置に関し、特に、活性酸素を利用する構成とした内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００７−７７９７１号公報）に開示されているように、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と、オゾン供給装置とを備えた内燃機関の排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置によれば、ＤＰＦに捕集された粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）をオゾンにより酸化し、ＤＰＦを再生させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７７９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来技術では、ＤＰＦにオゾンを供給することにより、ＰＭを酸化する構成としている。しかしながら、ＤＰＦにオゾンを供給すると、ＰＭの不完全燃焼により一酸化炭素（ＣＯ）が発生し易くなる。また、オゾンの供給量が比較的多い場合などには、一部のオゾンがＰＭと反応せずに残留することがある。このため、従来技術では、ＰＭの再生処理を行うときに、ＣＯの発生や残留オゾンにより排気エミッションが悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ＰＭフィルタの再生時にＣＯの排出を抑制することができ、排気エミッションを向上させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に設けられ、排気ガス中の未浄化成分を酸化により浄化する酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側で前記排気通路に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するＰＭフィルタと、
前記ＰＭフィルタに活性酸素を供給するための活性酸素供給手段と、
前記ＰＭフィルタから前記酸化触媒に向けてガスが逆方向に流通するように、ガスの流路または流通方向を通常時に対して切換えることが可能な切換手段と、
前記酸化触媒の活性状態に対応する温度パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
少なくとも前記温度パラメータに基いて前記酸化触媒が活性状態であると判定したときに、前記活性酸素供給手段により前記ＰＭフィルタに活性酸素を供給し、かつ前記切換手段により前記ＰＭフィルタから前記酸化触媒に向けてガスを流通させるＰＭ酸化制御を実行する再生制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、前記ＰＭフィルタの上流側と下流側の圧力差を検出する圧力検出手段を備え、
前記再生制御手段は、排気ガスの温度と前記圧力差とに応じて前記ＰＭ酸化制御を実行するか否かを判定する構成としている。
【０００８】
第３の発明によると、前記再生制御手段は、排気ガスの温度が前記活性酸素の熱分解温度よりも低く、かつ前記圧力差が所定の基準判定値よりも大きいときに、前記ＰＭ酸化制御を実行する構成としている。
【０００９】
第４の発明によると、前記再生制御手段は、内燃機関が停止状態となったときに、前記ＰＭ酸化制御を実行する構成としている。
【００１０】
第５の発明によると、前記切換手段は、
前記酸化触媒と前記ＰＭフィルタとをバイパスする位置で前記排気通路に接続され、前記ＰＭフィルタから流出したガスを前記酸化触媒の上流側に還流させる触媒還流通路と、
前記ＰＭフィルタをバイパスする位置で前記排気通路に接続され、前記酸化触媒から流出したガスを前記ＰＭフィルタよりも上流側で外部に排出する触媒排気通路と、
通常時は前記酸化触媒の上流側を内燃機関に接続し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記酸化触媒の上流側を前記触媒還流通路に接続する触媒上流切換弁と、
通常時は前記酸化触媒の下流側を前記ＰＭフィルタに接続し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記酸化触媒の下流側を前記触媒排気通路に接続する触媒下流切換弁と、
通常時は前記排気通路を開放し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記排気通路を遮断して前記ＰＭフィルタから流出したガスを前記触媒還流通路に流入させる排気切換弁と、
を備える構成としている。
【００１１】
第６の発明によると、前記切換手段は、
前記ＰＭフィルタの下流側で前記排気通路を開，閉する排気遮断弁と、
前記酸化触媒の上流側を外部に対して開放，遮断する逆流開放弁と、
を備える構成としている。
【００１２】
第７の発明によると、前記切換手段は、
前記酸化触媒と前記ＰＭフィルタとをバイパスする位置で前記排気通路に接続されたバイパス通路と、
前記酸化触媒の上流側に接続する対象を内燃機関と前記バイパス通路との間で切換えるバイパス上流切換弁と、
前記ＰＭフィルタの下流側と前記バイパス通路の下流側のうち、何れか一方の部位を外部に対して切換可能に開放し、他方の部位を遮断するバイパス下流切換弁と、
を備える構成としている。
【００１３】
第８の発明によると、前記活性酸素供給手段は、前記活性酸素としてオゾンを供給する構成としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、少なくとも酸化触媒が活性状態であると判定したときには、ＰＭフィルタに活性酸素を供給しつつ、切換手段によりＰＭフィルタから酸化触媒に向けてガスを逆方向に流通させることができる。これにより、フィルタ内のＰＭが活性酸素と反応することにより生じたガスを、酸化触媒に流入させることができるので、ガス中に含まれるＣＯを酸化触媒により確実に浄化することができる。従って、ＰＭフィルタの再生時にＣＯの排出を抑制することができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００１５】
しかも、第１の発明によれば、通常時の排気ガスを浄化するための酸化触媒を利用して、ＰＭの酸化時に生じるＣＯを浄化することができる。このため、酸化処理専用の浄化機器等を搭載する必要がないので、システムの構造を簡略化することができ、その小型化やコストダウンを図ることができる。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、仮りにＰＭフィルタに余分な活性酸素が供給されたとしても、この活性酸素を酸化触媒によって分解することができる。従って、第１の発明によれば、ＣＯの排出だけでなく、余分な活性酸素が外部に排出されるのも防止することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、ＰＭフィルタの上流側と下流側との圧力差は、フィルタ内に捕集されたＰＭの量が増えるにつれて増大する。また、排気ガスの温度が高いと、ＰＭを酸化するために供給した活性酸素が熱により分解し易くなる。このため、再生制御手段は、前記圧力差と排気ガスの温度とに応じて、ＰＭ酸化制御を適切なタイミングで実行することができる。
【００１７】
第３の発明によれば、再生制御手段は、例えばＰＭフィルタ内に処理が必要な量のＰＭが捕集されたことを、前記圧力差と基準判定値との比較により判定することができる。そして、この判定が成立し、かつ活性酸素が熱分解しない温度環境であるときには、ＰＭ酸化制御を実行することができる。これにより、ＰＭフィルタを効率よく再生することができる。
【００１８】
第４の発明によれば、内燃機関が停止した状態では、ＰＭフィルタから酸化触媒に向けてガスを逆方向に流通させることができ、これによりＰＭ酸化制御を容易に実行することができる。また、例えば内燃機関が停止する毎にＰＭ酸化制御を行う構成とした場合には、始動時にＰＭフィルタを常に再生した状態で使用することができる。これにより、フィルタ内に溜まったＰＭの捕集量等を検出、推定しなくても、ＰＭ酸化制御を的確なタイミングで行うことができる。さらに、例えば内燃機関と電動モータとを併用するハイブリッド車等では、電動モータにより走行するときに、内燃機関を停止させることがある。従って、この停止期間を利用してＰＭ酸化制御を円滑に行うことができる。
【００１９】
第５の発明によれば、ＰＭ酸化制御の実行時には、触媒上流切換弁により酸化触媒の上流側を触媒還流通路に接続することができる。このとき、触媒下流切換弁は、酸化触媒の下流側を触媒排気通路に接続することができ、排気切換弁は、ＰＭフィルタの下流側で排気通路を遮断することができる。これにより、活性酸素の供給時には、ＰＭフィルタから流出したガスを触媒還流通路によって酸化触媒に流入させつつ、酸化触媒から流出したガスを触媒排気通路により外部に排出することができる。
【００２０】
第６の発明によれば、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気遮断弁によりＰＭフィルタの下流側で排気通路を遮断することができる。このとき、逆流開放弁は、酸化触媒の上流側を大気開放することができる。これにより、活性酸素の供給時には、ＰＭフィルタから流出したガスを酸化触媒に対して下流側から流入させつつ、酸化触媒の上流側から流出したガスを逆流開放弁により外部に排出することができる。
【００２１】
このように、第６の発明によれば、ガスの流通方向を切換えることにより、排気通路だけを用いて通常の排気制御とＰＭ酸化制御とを容易に実行することができる。即ち、ＰＭ酸化制御の実行時にガスを逆方向に流通させるための分岐通路、バイパス通路等が必要ない上に、処理したガスを上流側で排気することにより余分な通路等を下流側に引回す必要がない。従って、第６の発明によれば、システムの配管構造、弁構造等を簡略化し、省スペース化を図ることができる。
【００２２】
第７の発明によれば、ＰＭ酸化制御の実行時には、バイパス上流切換弁により酸化触媒の上流側にバイパス通路を接続することができる。このとき、バイパス下流切換弁は、バイパス通路の下流側を大気開放し、ＰＭフィルタの下流側を遮断することができる。これにより、活性酸素の供給時には、ＰＭフィルタから流出したガスを酸化触媒に対して下流側から流入させつつ、酸化触媒の上流側から流出したガスをバイパス通路により外部に排出することができる。
【００２３】
第８の発明によれば、活性酸素としてオゾンを用いることにより、上記第１乃至第７の発明の効果をより顕著に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。まず、図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。図１に示すように、本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンからなる内燃機関１０を備えている。また、内燃機関１０は、気筒内に吸入空気を吸込む吸気通路（図示せず）と、気筒から排出された排気ガスが流れる排気通路１２とを備えている。
【００２５】
排気通路１２は、上流部１２ａ、中流部１２ｂおよび下流部１２ｃにより構成されている。上流部１２ａは、内燃機関の本体から後述する触媒上流切換弁２６までの部位である。また、中流部１２ｂは、触媒上流切換弁２６から触媒下流切換弁２８までの部位である。さらに、下流部１２ｂは、触媒下流切換弁２８よりも下流側の部位であり、排気通路１２の開放端側となっている。また、本実施の形態のシステムは、排気通路１２の上流部１２ａに設けられた酸化触媒１４と、中流部１２ｂに設けられたＤＰＦ１６と、オゾン発生器１８とを備えている。
【００２６】
酸化触媒１４は、排気ガス中の未燃成分（不完全燃焼成分）である一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を酸化してＣＯ2やＨ2Ｏ等とすることにより、これらの未燃成分を浄化する機能を有している。この酸化触媒１４の触媒成分としては、例えば遷移金属を担持した酸化物担体などが用いられる。触媒成分の具体例を挙げれば、Ｐｔ／ＣｅＯ2、Ｍｎ／ＣｅＯ2、Ｆｅ／ＣｅＯ2、Ｎｉ／ＣｅＯ2、Ｃｕ／ＣｅＯ2等である。ＤＰＦ１６は、本実施の形態のＰＭフィルタを構成しており、酸化触媒１４の下流側に配置されている。そして、ＤＰＦ１６は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、これを燃焼（酸化）させることによりＰＭを浄化する。
【００２７】
オゾン発生器１８は、本実施の形態の活性酸素供給手段を構成しており、例えばＤＰＦ１６の上流側で排気通路１２の中流部１２ｂに接続されたオゾン供給口２０を備えている。そして、オゾン発生器１８は、例えばＤＰＦ１６に対して上流側からオゾン（Ｏ３）を供給する。このオゾンは、後述のように、ＤＰＦ１６に捕集されたＰＭを低温でも浄化することができる。また、オゾン発生器１８としては、高電圧を印加可能な放電管内に、原料となる乾燥した空気または酸素を流しつつオゾンを発生させる形態や、他の任意の形式のものを用いることができる。この場合、原料となる乾燥した空気または酸素は、排気通路１２の外部から取込まれる外気等の気体である。
【００２８】
一方、本実施の形態のシステムは、触媒還流通路２２、触媒排気通路２４および切換弁２６，２８，３０を備えており、これらの部材は本実施の形態の切換手段を構成している。これらの部材によれば、排気通路１２内のガスがＤＰＦ１６から酸化触媒１４に向けて逆方向に流通するように、ガスの流路を通常時に対して切換えることができる。以下、個々の部材について説明すると、まず、触媒還流通路２２は、酸化触媒１４とＤＰＦ１６とをバイパスする位置で排気通路１２に接続されており、後述のＰＭ酸化制御中にＤＰＦ１６から流出したガスを酸化触媒１４の上流側に還流させるものである。即ち、触媒還流通路２２の一端側は、酸化触媒１４の上流側で排気通路１２の上流部１２ａに接続されており、触媒還流通路２２の他端側は、ＤＰＦ１６の下流側で中流部１２ｂに接続されている。
【００２９】
触媒排気通路２４は、ＰＭ酸化制御中に酸化触媒１４から流出したガスを、ＤＰＦ１６よりも上流側で（ＤＰＦ１６に流入させずに）外部に排出するものである。触媒排気通路２４は、ＤＰＦ１６をバイパスする位置（中流部１２ｂと並列な位置）で排気通路１２に接続されている。一方、切換弁２６，２８，３０は、後述のＥＣＵ４０により駆動される電磁駆動式の三方弁等からなり、それぞれポートＡ，Ｂ，Ｃを有している。
【００３０】
これらの弁について説明すると、まず、触媒上流切換弁２６は、排気通路１２の上流部１２ａと触媒還流通路２２との接続部に設けられている。そして、触媒上流切換弁２６は、酸化触媒１４の上流側に接続する対象を、内燃機関１０と触媒還流通路２２との間で切換えるものである。即ち、触媒上流切換弁２６は、図１に示すように、通常時（ＰＭ酸化制御の非実行時）において、酸化触媒１４の上流側を内燃機関１０に接続している。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、図４に示すように、酸化触媒１４の上流側を触媒還流通路２２に接続し、ＤＰＦ１６から流出したガスを酸化触媒１４に流入させる。
【００３１】
次に、触媒下流切換弁２８は、排気通路１２の上流部１２ａ、中流部１２ｂおよび触媒排気通路２４の接続部に設けられている。そして、触媒下流切換弁２８は、酸化触媒１４の下流側に接続する対象を、ＤＰＦ１６と触媒排気通路２４との間で切換えるものである。即ち、触媒下流切換弁２８は、通常時において、酸化触媒１４の下流側をＤＰＦ１６に接続している。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、酸化触媒１４の下流側を触媒排気通路２４に接続し、当該触媒から流出したガスを外部に排出させる。
【００３２】
さらに、排気切換弁３０は、排気通路１２の中流部１２ｂ、下流部１２ｃおよび触媒排気通路２４の接続部に設けられている。そして、排気切換弁３０は、排気通路１２の中流部１２ｂと触媒排気通路２４の何れかを、下流部１２ｃに対して切換可能に接続するものである。即ち、排気切換弁３０は、通常時において、ＤＰＦ１６の下流側を排気通路１２の下流部１２ｃに接続し、排気通路１２を開放している。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、ＤＰＦ１６の下流側で排気通路１２を遮断し、ＤＰＦ１６から流出したガスを触媒還流通路２２に流入させる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、排気切換弁３０を三方弁により構成したが、本発明はこれに限らず、排気切換弁は、少なくともＤＰＦ１６（および触媒還流通路２２）の下流側で排気通路１２を開，閉することができればよい。即ち、本発明では、排気切換弁を開閉弁により構成し、触媒排気通路２４の下流側は大気開放する構成としてもよい。このような構成でも、排気切換弁の閉弁時には、ＤＰＦ１６から流出したガスを触媒還流通路２２に流入させることができる。また、触媒排気通路２４は、触媒下流切換弁２８により開，閉することができる。
【００３４】
さらに、本実施の形態のシステムは、温度センサ３２，３４、圧力センサ３６等を含むセンサ系統と、内燃機関１０を運転制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０とを備えている。触媒温度センサ３２は、本実施の形態のパラメータ取得手段を構成しており、酸化触媒１４の活性状態に対応する温度パラメータを取得するものである。この温度パラメータとは、触媒の温度（床温）に限らず、床温と相関関係がある排気ガスの温度等も含んでいる。即ち、本発明では、触媒温度センサ３２により酸化触媒１４の床温を直接検出する構成としてもよく、または排気ガスの温度等を検出する構成としてもよい。これにより、ＥＣＵ４０は、触媒温度センサ３２の出力に基いて酸化触媒１４が活性化しているか否かを判定することができる。
【００３５】
フィルタ温度センサ３４は、例えばＤＰＦ１６の下流側（内部でもよい）で排気ガスの温度を検出する。これにより、ＥＣＵ４０は、フィルタ温度センサ３４の出力に基いてＤＰＦ１６内の雰囲気温度がオゾンの熱分解温度よりも低いか否かを判定することができる。一方、圧力センサ３６は、本実施の形態の圧力検出手段を構成しており、ＤＰＦ１６の上流側と下流側との間で排気圧の圧力差を検出する。この圧力差は、ＤＰＦ１６内に捕集されたＰＭの量が増えるにつれて増大する。なお、ＤＰＦ１６の上流側における排気圧もＰＭの捕集量に応じて増大するので、本発明では、この上流側の排気圧を圧力センサ３６により検出する構成としてもよい。
【００３６】
また、センサ系統には、これらのセンサ３２，３４，３６以外にも、内燃機関１０のクランク角を検出するクランク角センサ、吸入空気量を検出するエアフロメータ、冷却水の温度を検出する水温センサ等が含まれている。一方、内燃機関１０は、燃料噴射弁、点火プラグ、オゾン発生器１８、切換弁２６，２８，３０等を含む各種のアクチュエータを備えている。そして、ＥＣＵ４０は、センサ系統により内燃機関の運転状態を検出しつつ、各アクチュエータを制御する。この制御には、以下に述べる通常の排気制御と、ＰＭ酸化制御とが含まれている。
【００３７】
（通常の排気制御）
通常の排気制御は、前記ＰＭ酸化制御が不要なときに実施される。この制御では、図１に示すように、触媒上流切換弁２６、触媒下流切換弁２８および排気切換弁３０をそれぞれ通常位置（ポートＡ→Ｂが流路となる位置）に保持する。これにより、排気ガスは、排気通路１２内を順方向に流通する。このとき、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ等は、酸化触媒１４により酸化され、また排気ガス中のＰＭはＤＰＦ１６により捕集されるので、排気ガスを浄化することができる。また、本実施の形態では、酸化触媒１４をＤＰＦ１６の上流側に配置している。これにより、酸化触媒１４を排気熱によって可能な限り早期に活性化させることができる。
【００３８】
（ＰＭ酸化制御）
ＰＭ酸化制御は、ＤＰＦ１６内に捕集されたＰＭをオゾンにより酸化、除去し、その性能を再生するものである。本実施の形態では、所定の制御条件が成立したときに、ＰＭ酸化制御を行う。この条件の一例を挙げれば、（１）内燃機関が停止状態である、（２）内燃機関の運転中におけるＤＰＦ１６の上流側と下流側との圧力差が所定の基準判定値よりも大きい、（３）酸化触媒１４が活性状態であり、かつ排気ガスの温度がオゾンの熱分解温度よりも低い、などである。
【００３９】
本実施の形態では、ＰＭ酸化制御を行うときに、ＤＰＦ１６から酸化触媒１４に向けてガスを逆方向に流通させる。このため、ＰＭ酸化制御は、上記条件（１）の成立時、即ち、内燃機関の停止中に行う必要がある。なお、内燃機関が運転中でも、触媒還流通路２２等によりガスを逆方向に流通させることが可能な構成とすれば、ＰＭ酸化制御を行うことができる。このため、本発明では、条件（１）の成立を必須要件とするものではない。
【００４０】
また、ＰＭ酸化制御は、ＤＰＦ１６内のＰＭ捕集量が酸化処理を必要とするレベルに達したとき、即ち、上記条件（２）が成立したときに行う必要がある。条件（２）における圧力差の基準判定値とは、酸化処理が必要なレベルのＰＭ捕集量に対応した圧力差として予め求められており、ＥＣＵ４０に記憶されている。なお、ＥＣＵ４０は、内燃機関の運転中に検出した前記圧力差を、機関の停止後にも記憶しておく機能を有している。
【００４１】
さらに、ＰＭ酸化制御では、熱分解し易いオゾンによりＰＭを酸化しつつ、この酸化により生じたＣＯを酸化触媒１４によって浄化する。このため、ＰＭ酸化制御の実行時には、上記条件（３）が成立している必要がある。ここで、図２は、酸化触媒によるＣＯ浄化率と、触媒温度との関係を示す特性線図である。この図に示すように、触媒の温度が低くなるにつれて、ＣＯ浄化率は低下する。そこで、本実施の形態では、酸化触媒１４が活性化しているか否かを判定する上で分岐点となる温度（活性温度）を、例えば２００℃（ＣＯ浄化率が４０％となる温度）として設定している。なお、この活性温度は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
また、図３は、オゾンの分解率と温度との関係を示す特性線図である。この図に示すように、例えば雰囲気温度が２５０℃よりも高くなると、オゾンの熱分解率が上昇し、ＰＭの酸化効率が低下する。なお、２５０℃という温度の具体値は、本実施の形態で採用した一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
以上のことから、本実施の形態では、触媒温度センサ３２による検出温度が２００℃以上となり、かつフィルタ温度センサ３４による検出温度が２５０℃以下であるときに、前記条件（３）が成立したものと判定する。そして、ＥＣＵ４０は、上記の条件（１），（２），（３）の全てが成立したときに、ＰＭ酸化制御を実行するものである。
【００４４】
図４は、本発明の実施の形態１において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。この制御では、まず、図４に示すように、触媒上流切換弁２６をポートＣ→Ｂが流路となる位置（制御用位置）に切換える。また、触媒下流切換弁２８をポートＡ→Ｃが流路となる制御用位置に切換え、さらに排気切換弁３０をポートＣ→Ｂが流路となる制御用位置に切換える。そして、オゾン発生器１８を作動させ、ＤＰＦ１６の上流側にオゾンを供給すると、このオゾンは、排気通路１２の上流部１２ａが触媒下流切換弁２８により遮断されているために、ＤＰＦ１６に流入し、その内部でＰＭを酸化する。
【００４５】
これにより、ＤＰＦ１６内では、オゾンとＰＭとの反応によりＣＯ2、ＣＯ、Ｏ2等のガスが生じ、このガスはＤＰＦ１６の下流側に流出する。このとき、排気通路１２の下流部１２ｃは触媒下流切換弁２８により遮断されている。また、触媒還流通路２２の上流側は触媒上流切換弁２６を介して排気通路１２の上流部１２ａに接続されている。このため、ＤＰＦ１６から流出したガスは、触媒還流通路２２によって上流部１２ａに還流され、酸化触媒１４に流入する。この結果、ガス中のＣＯは酸化触媒１４により酸化され、酸化触媒１４からは浄化されたガスが流出する。そして、この浄化ガスは、排気切換弁３０により大気開放された触媒排気通路２４に流入し、外部に排出される。
【００４６】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。図５に示すルーチンでは、まず、通常走行時において、触媒上流切換弁２６（上流切換弁）、触媒下流切換弁２８（下流切換弁）および排気切換弁３０を前述した通常位置に保持する（ステップ１００）。この状態において、触媒温度センサ３２とフィルタ温度センサ３４の出力は、２５０℃以上となっている。なお、内燃機関が運転中の場合には、ステップ１００の処理を実行しつつ待機する。
【００４７】
次に、ステップ１０２で内燃機関が停止したことを検出した場合には、ステップ１０４において、ＰＭの捕集量が基準レベル以上か否か、即ち、前述した条件（２）が成立しているか否かを判定する。具体的には、運転中に記憶しておいた圧力差が前記基準判定値を超えているか否かを判定する。この判定が不成立のときには、ＰＭ酸化制御を実行せずに、そのまま終了する。
【００４８】
一方、ステップ１０４の判定成立時には、前述した条件（３）が成立しているか否かを判定する（ステップ１０６）。この判定成立時には、ＰＭ燃焼制御を実行する。即ち、各切換弁２６，２８，３０を前述した制御用位置に切換え（ステップ１０８）、オゾン発生器１８を作動させる（ステップ１１０）。
【００４９】
また、ステップ１０６の判定が不成立のときには、触媒温度センサ３２による検出温度が酸化触媒１４の活性温度以下であるか否かを判定する（ステップ１１２）。この判定成立時には、内燃機関が停止してから時間が経過し、触媒１４が不活性となる温度まで冷えたので、ＰＭ燃焼制御を終了する。具体的には、オゾン発生器１８によるオゾンの供給を停止し（ステップ１１４）、各切換弁２６，２８，３０を通常位置に戻す（ステップ１１６）。なお、ステップ１１２の判定が不成立のときには、そのまま終了する。
【００５０】
かくして、本実施の形態によれば、ＰＭ酸化制御の実行条件が成立したときには、ＤＰＦ１６にオゾンを供給しつつ、ＤＰＦ１６から酸化触媒１４に向けてガスを逆方向に流通させることができる。このとき、触媒上流切換弁２６は、酸化触媒１４の上流側を触媒還流通路２２に接続することができる。また、触媒下流切換弁２８は、酸化触媒１４の下流側を触媒排気通路２４に接続することができ、排気切換弁３０は、ＤＰＦ１６の下流側で排気通路１２を遮断することができる。これにより、ＤＰＦ１６内のＰＭがオゾンと反応することにより生じたガスを、触媒還流通路２２によって酸化触媒１４に流入させることができる。また、酸化触媒１４から流出したガスを、触媒排気通路２４によって外部に排出することができる。
【００５１】
従って、本実施の形態によれば、ＰＭの酸化により生じたガス中のＣＯを、活性化した酸化触媒１４により確実に浄化することができる。このため、ＣＯの排出を抑制することができ、排気エミッションを向上させることができる。しかも、本実施の形態では、通常時の排気ガスを浄化するための酸化触媒１４を利用して、ＰＭの酸化時に生じるＣＯを浄化することができる。このため、酸化処理専用の浄化機器等を搭載する必要がないので、システムの構造を簡略化することができ、その小型化やコストダウンを図ることができる。また、ＰＭ酸化制御の実行時には、仮りにＤＰＦ１６に余分なオゾンが供給されたとしても、このオゾンを酸化触媒１４によって分解することができる。従って、ＣＯの排出だけでなく、余分なオゾンが外部に排出されるのも防止することができる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、例えばＤＰＦ１６内に処理が必要な量のＰＭが捕集されたことを、ＤＰＦ１６の圧力差と基準判定値との比較により容易に判定することができる。そして、ＰＭの捕集量が多くなり、かつオゾンが熱分解しない温度環境であるときに、ＰＭ酸化制御を実行することができる。これにより、ＤＰＦ１６を効率よく再生することができる。
【００５３】
しかも、本実施の形態では、内燃機関が停止しているときに、ＰＭ酸化制御を実行するようにしている。この構成によれば、内燃機関が停止した状態では、ＤＰＦ１６から酸化触媒１４に向けてガスを逆方向に流通させることができ、これによりＰＭ酸化制御を容易に実行することができる。また、例えば内燃機関が停止する毎にＰＭ酸化制御を行う構成とした場合には、始動時にＤＰＦ１６を常に再生した状態で使用することができる。これにより、ＤＰＦ内に溜まったＰＭの捕集量等を検出、推定しなくても、ＰＭ酸化制御を的確なタイミングで行うことができる。さらに、例えば内燃機関と電動モータとを併用するハイブリッド車等では、電動モータにより走行するときに、内燃機関を停止させることがある。従って、この停止期間を利用してＰＭ酸化制御を円滑に行うことができる。
【００５４】
実施の形態２．
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５５】
［実施の形態２の特徴］
図６は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態１とほぼ同様に、排気通路１２、酸化触媒１４、ＤＰＦ１６、オゾン発生器１８、触媒還流通路２２、触媒排気通路２４、切換弁２６，２８，５０、センサ３２，３４，３６等を備えている。しかし、本実施の形態では、実施の形態１に対して排気切換弁５０の配置を変更している。即ち、排気切換弁５０は、排気通路１２と触媒排気通路２４との接続部ではなく、排気通路１２と触媒還流通路２２との接続部に配置されており、この点で実施の形態１と構成が異なるものである。
【００５６】
そして、通常の排気制御では、図６に示すように、排気切換弁５０がポートＡ→Ｂを流路とする通常位置に保持される。一方、図７は、本発明の実施の形態２において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。この図に示すように、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気切換弁５０がポートＡ→Ｃを流路とする制御用位置に切換えられる。これにより、ＤＰＦ１６から流出したガスは、触媒還流通路２２を介して酸化触媒１４の上流側に還流される。なお、これらの制御において、他の切換弁２６，２８は、実施の形態１と同様に作動する。このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図８は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態のステップ２００〜２１６では、実施の形態１のステップ１００〜１１６とほぼ同様の制御を行う。ただし、ステップ２０８では、前述したように、排気切換弁５０の制御用位置が実施の形態１と異なる位置となる。
【００５８】
実施の形態３．
次に、図９乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５９】
［実施の形態３の特徴］
図９は、本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態１とほぼ同様に、排気通路１２、酸化触媒１４、ＤＰＦ１６、オゾン発生器１８、センサ３２，３４，３６等を備えている。そして、排気通路１２には、上流側から下流側に向けて酸化触媒１４、ＤＰＦ１６およびオゾン供給口２０が順次配置されている。しかし、本実施の形態では、ＰＭ酸化制御の実行時に排気通路１２内でガスを逆方向に流通させることにより、実施の形態１の触媒還流通路２２、触媒排気通路２４等を用いなくてもよい構成を実現している。
【００６０】
本実施の形態のシステムは、ＥＣＵ４０により制御される排気遮断弁６０と逆流開放弁６２と備えている。これらの弁は、本実施の形態の切換手段であり、電磁駆動式の開閉弁等により構成されている。そして、排気遮断弁６０は、ＤＰＦ１６およびオゾン供給口２０の下流側で排気通路１２に設けられており、この位置で排気通路１２を開，閉する。また、逆流開放弁６２は、酸化触媒１４の上流側で排気通路１２に配置または接続されており、この位置で排気通路１２を外部に対して開放，遮断するものである。
【００６１】
（通常の排気制御）
このように構成されたシステムにおいて、通常の排気制御では、図９に示すように、排気遮断弁６０が開弁状態に保持され、逆流開放弁６２が閉弁状態に保持される。これにより、排気ガスは、酸化触媒１４からＤＰＦ１６に向けて排気通路１２内を順方向に流通し、これらの機器により順次浄化される。
【００６２】
（ＰＭ酸化制御）
図１０は、本発明の実施の形態３において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。この図に示すように、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気遮断弁６０を閉弁し、排気通路１２を下流側で遮断すると共に、逆流開放弁６２を開弁し、酸化触媒１４の上流側を大気開放する。そして、オゾン発生器１８を作動させ、ＤＰＦ１６の下流側にオゾンを供給すると、このオゾンはＤＰＦ１６に流入し、その内部でＰＭを酸化する。この酸化反応により生じたガスは、ＤＰＦ１６の上流側から酸化触媒１４に向けて逆方向に流出し、酸化触媒１４に流入する。この結果、ガス中のＣＯは酸化触媒１４により酸化され、酸化触媒１４からは浄化されたガスが流出する。そして、この浄化ガスは、逆流開放弁６２により外部に排出される。
【００６３】
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
図１１は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態のステップ３００〜３１６では、実施の形態１のステップ１００〜１１６とほぼ同様の制御を行う。この場合、通常排気制御の実行中（ステップ３００）には、排気遮断弁６０を開弁し、逆流開放弁６２を閉弁する。また、ＰＭ燃焼制御の実施中（ステップ３０８）には、排気遮断弁６０を閉弁し、逆流開放弁６２を開弁する。そして、ＰＭ燃焼制御の終了時（ステップ３１６）には、これらの弁を通常時の位置に戻すようになっている。
【００６４】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１，２とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ガスの流通方向を切換えることにより、排気通路１２だけを用いて通常の排気制御とＰＭ酸化制御とを容易に実行することができる。即ち、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気遮断弁６０によりＤＰＦ１６の下流側で排気通路１２を遮断することができる。このとき、逆流開放弁６２は、酸化触媒１４の上流側を大気開放することができる。
【００６５】
そして、オゾンの供給時には、ＤＰＦ１６から流出したガスを酸化触媒１４に対して下流側から流入させつつ、酸化触媒１４の上流側から流出したガスを逆流開放弁６２により外部に排出することができる。従って、本実施の形態では、ＰＭ酸化制御の実行時にガスを逆方向に流通させるための分岐通路、バイパス通路等が必要ない上に、処理したガスを上流側で排気することにより余分な通路等を下流側に引回す必要がない。このため、システムの配管構造、弁構造等を簡略化し、省スペース化を図ることができる。
【００６６】
実施の形態４．
次に、図１２乃至図１４を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６７】
［実施の形態４の特徴］
図１２は、本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態１とほぼ同様に、排気通路１２、酸化触媒１４、ＤＰＦ１６、オゾン発生器１８、センサ３２，３４，３６等を備えている。しかし、本実施の形態では、バイパス通路７０と、２つの切換弁７２，２４とを備えており、これらは本実施の形態の切換手段を構成している。
【００６８】
ここで、バイパス通路７０は、酸化触媒１４とＤＰＦ１６とをバイパスする位置で排気通路１２に接続されている。即ち、バイパス通路７０の一端側は、酸化触媒１４の上流側で排気通路１２に接続され、バイパス通路７０の他端側は、ＤＰＦ１６およびオゾン供給口２０の下流側で排気通路１２に接続されている。本実施の形態において、ＰＭ酸化制御の実行時には、排気通路１２を逆方向に流通したガスが酸化触媒１４の上流側から流出する。バイパス通路７０は、このガスをＤＰＦ１６に流入させずに外部に排出する。
【００６９】
一方、切換弁７２，７４は、実施の形態１の切換弁２６等と同様の三方弁等により構成され、それぞれ３つのポートＡ，Ｂ，Ｃを有している。これらの切換弁７２，７４のうち、バイパス上流切換弁７２は、バイパス通路７０の上流部と排気通路１２との接続部に配置されている。そして、バイパス上流切換弁７２は、酸化触媒１４の上流側に接続する対象を、内燃機関１０とバイパス通路７０との間で切換えるものである。一方、バイパス下流切換弁７４は、バイパス通路７０の下流部と排気通路１２との接続部に配置されている。そして、バイパス下流切換弁７４は、ＤＰＦ１６の下流側とバイパス通路７０の下流側のうち、何れか一方の部位を外部に対して切換可能に開放し、他方の部位を遮断するものである。
【００７０】
（通常の排気制御）
本実施の形態において、通常の排気制御では、図１２に示すように、２つの切換弁７２，７４を通常位置（ポートＡ→Ｂが流路となる位置）に保持する。これにより、排気ガスは、酸化触媒１４からＤＰＦ１６に向けて排気通路１２内を順方向に流通する。
【００７１】
（ＰＭ燃焼制御）
図１３は、本発明の実施の形態４において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。この図に示すように、ＰＭ酸化制御の実行時には、バイパス上流切換弁７２をポートＢ→Ｃが流路となる制御用位置に切換え、バイパス下流切換弁７４をポートＣ→Ｂが流路となる制御用位置に切換える。これにより、排気通路１２の下流側は、バイパス下流切換弁７４の位置で遮断された状態となる。また、酸化触媒１４の上流側は、バイパス通路７０を介して大気開放された状態となる。このため、ＤＰＦ１６の下流側にオゾンを供給すると、このオゾンはＤＰＦ１６内に流入し、ＰＭを酸化する。そして、酸化反応により生じたガスは、実施の形態３とほぼ同様に、排気通路１２内を逆方向に流通し、酸化触媒１４に流入する。この結果、酸化触媒１４によりＣＯが浄化されたガスは、バイパス通路７０を介して外部に排出される。
【００７２】
［実施の形態４を実現するための具体的な処理］
図１４は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態のステップ４００〜４１６では、実施の形態１のステップ１００〜１１６とほぼ同様の制御を行う。この場合、通常排気制御の実行中（ステップ４００）には、バイパス上流切換弁７２（上流切換弁）とバイパス下流切換弁７４（下流切換弁）とを前述した通常位置に保持する。また、ＰＭ燃焼制御の実施中（ステップ４０８）には、これらの切換弁７２，７４を制御用位置に切換える。そして、ＰＭ燃焼制御の終了時（ステップ４１６）には、切換弁７２，７４を通常位置に戻すようになっている。
【００７３】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１乃至３とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、本実施の形態では、ＰＭ酸化制御の実行時に、バイパス上流切換弁７２により酸化触媒１４の上流側にバイパス通路７０を接続することができる。このとき、バイパス下流切換弁７４は、バイパス通路７０の下流側を大気開放し、ＤＰＦ１６の下流側を遮断することができる。これにより、オゾンの供給時には、ＤＰＦ１６から流出したガスを酸化触媒１４に対して下流側から流入させつつ、、酸化触媒１４の上流側から流出したガスを、バイパス通路７０により外部に排出することができる。従って、本実施の形態でも、システムに必要な切換弁の個数を抑えることができる。
【００７４】
また、図１５は、本発明の実施の形態１乃至４におけるＣＯと残留オゾンの排出量を示す説明図である。図１５中に示すシステム（１）〜（４）は、実施の形態１〜４のシステムに対応している。また、比較例とは、ＰＭの酸化時に生じるＣＯや残留オゾンを浄化せずにそのまま排出した場合を示している。この図に示すように、何れの実施形態においても、ＰＭの酸化時にＣＯの排出量と残留オゾンの排出量とを確実に低減することができ、ＤＰＦ１６の再生時に排気エミッションを向上させることができる。
【００７５】
なお、前記実施の形態１では、図５中に示すステップ１０２，１０４，１０６，１０８，１１０が再生制御手段の具体例を示している。また、これと同様に、図８中に示すステップ２０２〜２１０、図１１中に示すステップ３０２〜３１０および図１４中に示すステップ４０２〜４１０は、実施の形態２乃至４における再生制御手段の具体例をそれぞれ示している。
【００７６】
また、実施の形態では、ＤＰＦ１６の上流側と下流側の圧力差がＰＭの捕集量に応じて変化するのを利用し、前記圧力差に応じてＰＭ酸化制御を実施するか否かを判定する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば内燃機関の運転状態等に応じてＤＰＦ１６内に捕集されたＰＭの捕集量（蓄積量）を積算し、その積算値に応じてＰＭ酸化制御を実施するか否かを判定する構成としてもよい。
【００７７】
また、実施の形態では、排気ガス中に添加する活性酸素として、オゾンを例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、オゾンに代えて、他の種類の活性酸素（例えば、Ｏ-，Ｏ2-，Ｏ2-，Ｏ3-，Ｏn-等で表される酸素マイナスイオン）を排気ガス中に添加するようにしてもよい。
【００７８】
また、実施の形態では、オゾン発生器１８を排気ガスの流路外に設け、ＤＰＦ１６とは別個に配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、オゾン発生器を排気ガスの流路中に配置したり、ＤＰＦ１６の内部に配置する構成としてもよい。そして、このような配置を採用した場合には、例えば排気ガスの流路中やＤＰＦの内部で高電圧放電等によりプラズマを発生させ、これにより活性酸素（オゾン等）を生成する構成としてもよい。
【００７９】
さらに、実施の形態では、ディーゼルエンジンからなる内燃機関１０に適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばガソリンエンジン等を含めて各種の内燃機関に広く適用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】酸化触媒によるＣＯ浄化率と触媒温度との関係を示す特性線図である。
【図３】オゾンの分解率と温度との関係を示す特性線図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態４において、ＰＭ酸化制御を実行した状態を示す動作説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態１乃至４におけるＣＯと残留オゾンの排出量を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ 内燃機関
１２ 排気通路
１２ａ 上流部
１２ｂ 中流部
１２ｃ 下流部
１４ 酸化触媒
１６ ＤＰＦ（ＰＭフィルタ）
１８ オゾン発生器（活性酸素供給手段）
２０ オゾン供給口
２２ 触媒還流通路（切換手段）
２４ 触媒排気通路（切換手段）
２６ 触媒上流切換弁（切換手段）
２８ 触媒下流切換弁（切換手段）
３０，５０ 排気切換弁（切換手段）
３２ 触媒温度センサ（パラメータ取得手段）
３４ フィルタ温度センサ
３６ 圧力センサ（圧力検出手段）
４０ ＥＣＵ
６０ 排気遮断弁（切換手段）
６２ 逆流開放弁（切換手段）
７０ バイパス通路（切換手段）
７２ バイパス上流切換弁（切換手段）
７４ バイパス下流切換弁（切換手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に設けられ、排気ガス中の未浄化成分を酸化により浄化する酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側で前記排気通路に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するＰＭフィルタと、
前記ＰＭフィルタに活性酸素を供給するための活性酸素供給手段と、
前記ＰＭフィルタから前記酸化触媒に向けてガスが逆方向に流通するように、ガスの流路または流通方向を通常時に対して切換えることが可能な切換手段と、
前記酸化触媒の活性状態に対応する温度パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
少なくとも前記温度パラメータに基いて前記酸化触媒が活性状態であると判定したときに、前記活性酸素供給手段により前記ＰＭフィルタに活性酸素を供給し、かつ前記切換手段により前記ＰＭフィルタから前記酸化触媒に向けてガスを流通させるＰＭ酸化制御を実行する再生制御手段と、
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】
前記ＰＭフィルタの上流側と下流側の圧力差を検出する圧力検出手段を備え、
前記再生制御手段は、排気ガスの温度と前記圧力差とに応じて前記ＰＭ酸化制御を実行するか否かを判定する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記再生制御手段は、排気ガスの温度が前記活性酸素の熱分解温度よりも低く、かつ前記圧力差が所定の基準判定値よりも大きいときに、前記ＰＭ酸化制御を実行する構成としてなる請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記再生制御手段は、内燃機関が停止状態となったときに、前記ＰＭ酸化制御を実行する構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記切換手段は、
前記酸化触媒と前記ＰＭフィルタとをバイパスする位置で前記排気通路に接続され、前記ＰＭフィルタから流出したガスを前記酸化触媒の上流側に還流させる触媒還流通路と、
前記ＰＭフィルタをバイパスする位置で前記排気通路に接続され、前記酸化触媒から流出したガスを前記ＰＭフィルタよりも上流側で外部に排出する触媒排気通路と、
通常時は前記酸化触媒の上流側を内燃機関に接続し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記酸化触媒の上流側を前記触媒還流通路に接続する触媒上流切換弁と、
通常時は前記酸化触媒の下流側を前記ＰＭフィルタに接続し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記酸化触媒の下流側を前記触媒排気通路に接続する触媒下流切換弁と、
通常時は前記排気通路を開放し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記排気通路を遮断して前記ＰＭフィルタから流出したガスを前記触媒還流通路に流入させる排気切換弁と、
を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記切換手段は、
前記ＰＭフィルタの下流側で前記排気通路を開，閉する排気遮断弁と、
前記酸化触媒の上流側を外部に対して開放，遮断する逆流開放弁と、
を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記切換手段は、
前記酸化触媒と前記ＰＭフィルタとをバイパスする位置で前記排気通路に接続されたバイパス通路と、
前記酸化触媒の上流側に接続する対象を内燃機関と前記バイパス通路との間で切換えるバイパス上流切換弁と、
前記ＰＭフィルタの下流側と前記バイパス通路の下流側のうち、何れか一方の部位を外部に対して切換可能に開放し、他方の部位を遮断するバイパス下流切換弁と、
を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記活性酸素供給手段は、前記活性酸素としてオゾンを供給する構成としてなる請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に設けられ、排気ガス中の未浄化成分を酸化により浄化する酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側で前記排気通路に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するＰＭフィルタと、
前記ＰＭフィルタに活性酸素を供給するための活性酸素供給手段と、
前記ＰＭフィルタから前記酸化触媒に向けてガスが逆方向に流通するように、ガスの流路または流通方向を通常時に対して切換えることが可能な切換手段と、
前記酸化触媒の活性状態に対応する温度パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
少なくとも前記温度パラメータに基いて前記酸化触媒が活性状態であると判定したときに、前記活性酸素供給手段により前記ＰＭフィルタに活性酸素を供給し、かつ前記切換手段により前記ＰＭフィルタから前記酸化触媒に向けてガスを流通させるＰＭ酸化制御を実行する再生制御手段と、
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】
前記ＰＭフィルタの上流側と下流側の圧力差を検出する圧力検出手段を備え、
前記再生制御手段は、排気ガスの温度と前記圧力差とに応じて前記ＰＭ酸化制御を実行するか否かを判定する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記再生制御手段は、排気ガスの温度が前記活性酸素の熱分解温度よりも低く、かつ前記圧力差が所定の基準判定値よりも大きいときに、前記ＰＭ酸化制御を実行する構成としてなる請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記再生制御手段は、内燃機関が停止状態となったときに、前記ＰＭ酸化制御を実行する構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記切換手段は、
前記酸化触媒と前記ＰＭフィルタとをバイパスする位置で前記排気通路に接続され、前記ＰＭフィルタから流出したガスを前記酸化触媒の上流側に還流させる触媒還流通路と、
前記ＰＭフィルタをバイパスする位置で前記排気通路に接続され、前記酸化触媒から流出したガスを前記ＰＭフィルタよりも上流側で外部に排出する触媒排気通路と、
通常時は前記酸化触媒の上流側を内燃機関に接続し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記酸化触媒の上流側を前記触媒還流通路に接続する触媒上流切換弁と、
通常時は前記酸化触媒の下流側を前記ＰＭフィルタに接続し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記酸化触媒の下流側を前記触媒排気通路に接続する触媒下流切換弁と、
通常時は前記排気通路を開放し、前記ＰＭ酸化制御の実行時には前記排気通路を遮断して前記ＰＭフィルタから流出したガスを前記触媒還流通路に流入させる排気切換弁と、
を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記切換手段は、
前記ＰＭフィルタの下流側で前記排気通路を開，閉する排気遮断弁と、
前記酸化触媒の上流側を外部に対して開放，遮断する逆流開放弁と、
を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記切換手段は、
前記酸化触媒と前記ＰＭフィルタとをバイパスする位置で前記排気通路に接続されたバイパス通路と、
前記酸化触媒の上流側に接続する対象を内燃機関と前記バイパス通路との間で切換えるバイパス上流切換弁と、
前記ＰＭフィルタの下流側と前記バイパス通路の下流側のうち、何れか一方の部位を外部に対して切換可能に開放し、他方の部位を遮断するバイパス下流切換弁と、
を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記活性酸素供給手段は、前記活性酸素としてオゾンを供給する構成としてなる請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−８４７３４（Ｐ２０１０−８４７３４Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５７５０４（Ｐ２００８−２５７５０４）
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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