JP2002038918A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents
内燃機関の排気装置Info
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Abstract
ルタ上において連続的に酸化除去させる。 【解決手段】 機関排気通路内に連結されたケーシング
23内に弁室54aと、パティキュレートフィルタ収容
室54bと、消音室54c,54d,54eを形成す
る。弁室54a内に流路切換弁58を配置し、パティキ
ュレートフィルタ収容室54b内にパティキュレートフ
ィルタ57を配置してパティキュレートフィルタ57内
を流れる排気ガスの向きを流路切換弁58により切換え
る。
Description
に関する。
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は600℃程度以上の
高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機
関の排気ガス温は通常、600℃よりもかなり低い。従
って通常は電気ヒータにより排気ガスを加熱してパティ
キュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼せ
しめるようにしている。
された微粒子を燃焼せしめる場合にはパティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流速が速すぎると燃焼が
継続せず、燃焼を継続させるためにはパティキュレート
フィルタを通過する排気ガスの流速を遅くすることが必
要である。更に機関の排気系をコンパクトにするために
は消音器内にパティキュレートフィルタと電気ヒータと
を配置することが好ましい。
タと電気ヒータとを配置すると共に排気ガスの流路を切
換えるための流路切換弁を具備し、この流路切換弁によ
って通常は全排気ガスをパティキュレートフィルタ内に
流入させ、パティキュレートフィルタ上に捕集された微
粒子を着火燃焼せしめる際には排気ガスの一部を電気ヒ
ータにより加熱した後にパティキュレートフィルタ内に
通常運転時とは逆方向に流入させ、残りの大部分の排気
ガスをパティキュレートフィルタ内に流入させることな
く大気に排出させるようにした排気装置が公知である
(実開平1−149515号公報参照)。
された微粒子は電気ヒータを用いずに排気ガス熱でもっ
て着火燃焼させることが好ましく、そのためには微粒子
の着火温度を低くしなければならない。この点について
従来よりパティキュレートフィルタ上に触媒を担持すれ
ば微粒子の着火温度を低下できることが知られており、
従って従来より微粒子の着火温度を低下させるために触
媒を担持した種々のパティキュレートフィルタが公知で
ある。
パティキュレートフィルタ上に白金族金属およびアルカ
リ土類金属酸化物の混合物を担持させたパティキュレー
トフィルタが開示されている。このパティキュレートフ
ィルタではほぼ350℃から400℃の比較的低温でも
って微粒子が着火され、次いで連続的に燃焼せしめられ
る。
荷が高くなれば排気ガス温が350℃から400℃に達
し、従って上述のパティキュレートフィルタでは一見し
たところ機関負荷が高くなったときに排気ガス熱によっ
て微粒子を着火燃焼せしめることができるように見え
る。しかしながら実際には一旦多量の微粒子がパティキ
ュレートフィルタ上に堆積してしまうとこれら微粒子は
次第に燃焼しずらいカーボン質に変質し、その結果排気
ガス温が350℃から400℃に達しても微粒子は着火
燃焼しなくなる。従ってパティキュレートフィルタ上の
微粒子を連続的に燃焼せしめるには多量の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタ上に堆積しないようにする必要が
ある。
粒子を連続的に酸化除去するのに適したコンパクトで実
用的な内燃機関の排気装置を提供することにある。
に1番目の発明では、一端に第1の排気ガス流出入口を
有し、他端に第2の排気ガス流出入口を有する排気双方
向流通路内にパティキュレートフィルタが配置され、排
気ガスの流路を切換えるための流路切換弁を具備し、流
路切換弁によって排気ガスを第1の排気ガス流出入口内
に流入させたときにはパティキュレートフィルタ通過後
第2の排気ガス流出入口から流出した排気ガスが消音器
の消音室内に送り込まれ、流路切換弁によって排気ガス
を第2の排気ガス流出入口内に流入させたときにはパテ
ィキュレートフィルタ通過後第1の排気ガス流出入口か
ら流出した排気ガスが消音器の消音室内に送り込まれる
内燃機関の排気装置において、排気双方向流通路、パテ
ィキュレートフィルタ、流路切換弁および消音室を一つ
のケーシング内に配置している。
ケーシングの一端部に流路切換弁を収容した弁室が形成
され、弁室内に燃焼室から排出された排気ガスが流入す
る排気ガス流入口と、第1の排気ガス流出入口および第
2の排気ガス流出入口と、消音室に通ずる排気ガス流出
口とが開口しており、流路切換弁が排気ガス流入口から
流入した排気ガスを第1の排気ガス流出入口に導びきか
つ第2の排気ガス流出入口から流出した排気ガスを排気
ガス流出口に導びく第1の位置と、排気ガス流入口から
流入した排気ガスを第2の排気ガス流出入口に導びきか
つ第1の排気ガス流出入口から流出した排気ガスを排気
ガス流出口に導びく第2の位置とに切換え可能である。
流路切換弁が排気ガス流入口から流入した排気ガスをパ
ティキュレートフィルタを流通させることなく直接排気
ガス流出口に導びく第3の位置に切換可能である。4番
目の発明では2番目の発明において、弁室の中央部に流
路切換弁を回動可能に配置すると共に弁室の周辺部に4
つの隔壁により分割された4つの区画室を形成して流路
切換弁により各区画室を選択的に連通させ、流路切換弁
が第1の位置に位置したときには排気ガス流入口と第1
の排気ガス流出入口とが連通すると共に第2の排気ガス
流出入口と排気ガス流出口とが連通しかつ流路切換弁が
第2の位置に位置したときには排気ガス流入口と第2の
排気ガス流出入口とが連通すると共に第1の排気ガス流
出入口と排気ガス流出口とが連通するように排気ガス流
入口、第1の排気ガス流出入口、第2の排気ガス流出入
口および排気ガス流出口が夫々各区画室内に開口してい
る。
流路切換弁の先端部が流路切換弁の回動軸に関し互いに
反対側に位置する一対の隔壁の先端部に当接したときに
これら一対の隔壁と流路切換弁によって弁室内が2分割
され、それにより各区画室が選択的に連通せしめられ
る。6番目の発明では2番目の発明において、ケーシン
グの他端部に消音室が配置されると共に弁室と消音室間
にパティキュレートフィルタ収容室を形成し、弁室とパ
ティキュレートフィルタ収容室とを分離する仕切壁上に
第1の排気ガス流出入口、第2の排気ガス流出入口およ
び排気ガス流出口が形成されている。
パティキュレートフィルタ収容室が一対の仕切壁によっ
て排気ガス流出口から消音室に向けてパティキュレート
フィルタ収容室の中央部を延びる排気ガス流出室と、排
気ガス流出室の両側に配置されかつ夫々第1の排気ガス
流出入口および第2の排気ガス流出入口に連通する第1
の小室および第2の小室とに分割され、パティキュレー
トフィルタはその排気ガス流出入端が夫々第1の小室お
よび第2の小室内に位置するように排気ガス流出室内を
貫通している。
パティキュレートフィルタ収容室内に一対のパティキュ
レートフィルタが各パティキュレートフィルタを順次排
気ガスが通過するように配置され、排気ガス流出口はパ
ティキュレートフィルタ収容室内を延びる排気ガス流出
管を介して消音室に連結されている。9番目の発明では
1番目の発明において、パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ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
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持し
ている。
て、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を
保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を
活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレ
ートフィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上
に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素
を放出させ、放出された活性酸素によってパティキュレ
ートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにし
ている。
て、活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金
属又は希土類又は遷移金属からなる。12番目の発明で
は11番目の発明において、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属
からなる。13番目の発明では10番目の発明におい
て、活性酸素放出剤は、パティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中
のNOx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したNOx を放出する機能を有している。
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。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。
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。図1に示される実施
例では機関冷却水が冷却装置18内に導びかれ、機関冷
却水によって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22を介してパテ
ィキュレートフィルタ等を収容したケーシング23に連
結される。
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。図1に示される実
施例では機関冷却水が冷却装置26内に導びかれ、機関
冷却水によってEGRガスが冷却される。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。
ータからなり、双方向性バス31によって互いに接続さ
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。アクセル
ペダル40にはアクセルペダル40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41が接続され、負
荷センサ41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。更に入力ポート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42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1
6、EGR制御弁25、および燃料ポンプ28に接続さ
れる。
な斜視図を示しており、図3(A)は図1に示されるケ
ーシングの図解的な平面図を示している。また、図3
(B)は図3(A)において矢印Bに沿ってみた側面図
を示しており、図3(C),(D),(E)は図3
(A)において矢印Cに沿ってみた断面図を示してい
る。図2および図3(A)〜(C)を参照すると、ケー
シング23は外周壁50と、一対の端部壁51,52と
により構成され、ケーシング23はその全体に亘って楕
円に近い一様な断面形状を有する。ケーシング23内は
互いに平行をなす複数の仕切壁53a,53b,53
c,53dによって複数の小室54a,54b,54
c,54d,54eに分割される。この場合、端部壁5
1と仕切壁53a間に形成される小室54aは弁室を形
成し、一対の仕切壁53aと53b間に形成される小室
54bはパティキュレートフィルタ収容室を形成し、仕
切壁53bと端部壁52間に形成される小室54c,5
4d,54eは消音室を形成する。
一対の仕切壁53a,53b間を互いに平行をなして延
びる一対の仕切壁55a,55bによって下方に位置す
る第1の小室56aと、上方に位置する第2の小室56
bと、中間に位置する第3の小室56cとに分割され
る。第1の小室56aと第2の小室56b間には第3の
小室56c内を貫通して延びるパティキュレートフィル
タ57が配置されており、このパティキュレートフィル
タ57の排気ガス流出入端は夫々第1の小室56aおよ
び第2の小室56b内に位置している。第1の小室56
a内に排気ガスが送り込まれるとこの排気ガスはパティ
キュレートフィルタ57内を流れて第2の小室56b内
に流出し、第2の小室56b内に排気ガスが送り込まれ
るとこの排気ガスはパティキュレートフィルタ57内を
流れて第1の小室56a内に流出する。従ってこれら第
1の小室56aおよび第2の小室56bは排気双方向通
路を形成している。
58が配置されている。この流路切換弁58は、弁室5
4aの中心部をケーシング23の長手方向に延びる弁軸
58aと、この弁軸58aにより支持されたバタフライ
型弁体58bからなり、このバタフライ型弁体58bは
矩形状をなしている。弁軸58aは駆動モータ或いは負
圧ダイアフラム装置によって回動制御される。
59a,59b,59c,59dにより分割された4つ
の区画室60a,60b,60c,60dが形成されて
いる。弁室54aとパティキュレートフィルタ収容室5
4bとを分割する仕切壁53a上には第1の小室56a
内に連通する第1の排気ガス流出入口61と、第2の小
室56b内に連通する第2の排気ガス流出入口62と、
第3の小室56cに連通する排気ガス流出口63とが形
成されている。一方、端部壁51上には排気管22に連
通する排気ガス流入口64が形成されている。
ス流出入口61は区画室61a内に開口しており、第2
の排気ガス流出入口62は区画室60b内に開口してお
り、排気ガス流出口63は区画室60c内に開口してお
り、排気ガス流入口64は区画室60d内に開口してい
る。流路切換弁58は図3(C)に示されるように流路
切換弁58の先端部が弁軸58aに関し互いに反対側に
位置する一部の隔壁59a,59cの先端部に当接する
第1の位置Aと、図3(E)に示されるように流路切換
弁58の先端部が弁軸58aに関し互いに反対側に位置
する一対の隔壁59b,59dの先端部に当接する第2
の位置Bと、図3(D)に示されるように第1の位置A
と第2の位置Bとの中間位置である第3の位置Cに回動
制御される。
1の位置Aに位置するときには区画室60a,60dと
区画室60b,60cとは一対の隔壁59a,59cと
流路切換弁58により分離され、このとき排気ガス流入
口64が第1の排気ガス流出入口61に連通しかつ第2
の排気ガス流出入口62が排気ガス流出口63に連通す
る。
に示される第2の位置Bに位置するときには区画室60
a,60cと区画室60b,60dとは一対の隔壁59
b,59dと流路切換弁58により分離され、このとき
排気ガス流入口64が第2の排気ガス流出入口62に連
通しかつ第1の排気ガス流出入口61が排気ガス流出口
63に連通する。
れる第3の位置Cに位置するときには全区画室60a,
60b,60c,60dは互いに連通する。一方、前述
したように小室54c,54d,54eは消音室を形成
しており、この場合図3(A)に示される実施例では小
室54cは第1の拡張室を、小室54dは第2の拡張室
兼共鳴室を、小室54eは共鳴室を形成している。
す。なお、図4(B)は図4(A)において矢印Bに沿
ってみた側面図を示しており、図4(C)および(D)
は図4(A)において夫々矢印C,Dに沿ってみた断面
図を示している。なお、図4において図3に示される構
成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
収容室54b内に一対のパティキュレートフィルタ57
が並置される。これらパティキュレートフィルタ57の
一端部はフィルタ支持用仕切壁65により支持されてお
り、パティキュレートフィルタ58の他端部はステー6
6によって支持されている。また、仕切壁53aとフィ
ルタ支持用仕切壁65間には第1の小室56aと第2の
小室56bとを分離するための仕切壁67が延びてい
る。
に第1の排気ガス流出入口61および第2の排気ガス流
出入口62が多数の小孔からなり、また排気ガス流出口
63はパティキュレートフィルタ収容室54b内を貫通
して小室54c内に開口する排気ガス流出管68に連通
している。図5は図4に示すパティキュレートフィルタ
57を一体化した図4の変形例を示している。この変形
例ではパティキュレートフィルタ57の中央部分57a
はパティキュレートフィルタ57の上方部から下方部
へ、或いは下方部から上方部へ排気ガスが流通しないよ
うに形成されている。
ィルタの正面図を示しており、図6(B)は図6(A)
に示すパティキュレートフィルタの側面断面図を示して
いる。図3に示されるパティキュレートフィルタ57は
断面形状が楕円形であり、しかも図6に示すパティキュ
レートフィルタよりも軸方向長さが短かいが図6に示す
パティキュレートフィルタと基本的には同じ構造を有し
ており、図4に示されるパティキュレートフィルタ57
は図6に示されるパティキュレートフィルタよりも軸方
向長さが長いがやはり図6に示すパティキュレートフィ
ルタと基本的に同じ構造を有している。従って以下図3
および図4に示される各パティキュレートフィルタ57
を個別に説明する代りに図6に示される代表的なパティ
キュレートフィルタについてその構造を説明する。
パティキュレートフィルタ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8
0,81を具備する。これら排気流通路は一端が栓82
により閉塞された排気ガス流通路80と、他端が栓83
により閉塞された排気ガス流通路81とにより構成され
る。なお、図6(A)においてハッチングを付した部分
は栓83を示している。従って排気ガス流通路80およ
び排気ガス流通路81は薄肉の隔壁84を介して交互に
配置される。云い換えると排気ガス流通路80および排
気ガス流通路81は各排気ガス流通路80が四つの排気
ガス流通路81によって包囲され、各排気ガス流通路8
1が四つの排気ガス流通路80によって包囲されるよう
に配置される。
ライトのような多孔質材料から形成されており、従って
図6(B)においてX方向からパティキュレートフィル
タ内に排気ガスが送り込まれると排気ガス流通路80内
に流入した排気ガスは矢印で示されるように周囲の隔壁
84内を通って隣接する排気ガス流通路81内に流出す
る。これに対し、図6(B)において矢印Y方向からパ
ティキュレートフィルタ内に排気ガスが送り込まれると
排気ガス流通路81内に流入した排気ガスは図6(B)
に示される矢印とは逆向きに周囲の隔壁84内を通って
隣接する排気ガス流通路80内に流出する。
80および81の周壁面、即ち各隔壁84の両側表面上
および隔壁84内の細孔内壁面上には例えばアルミナか
らなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属
触媒、および周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込ん
で酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持し
た酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持
されている。
触媒として白金Ptが用いられており、活性酸素放出剤
としてカリウム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、および遷移金属から
選ばれた少くとも一つが用いられている。
ルシウムCaよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又
はアルカリ土類金属、即ちカリウムK、リチウムLi、
セシウムCs、ルビジウムRb、バリウムBa、ストロ
ンチウムSrを用いることが好ましい。次に図3および
図4に示されるパティキュレートフィルタ57による排
気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金Ptお
よびカリウムKを担持させ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。
では空気過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは
多量の過剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路、燃焼室
5および排気通路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図1に示されるような圧縮着
火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなってい
る。また、燃焼室5内ではNOが発生するので排気ガス
中にはNOが含まれている。また、燃料中にはイオウS
が含まれており、このイオウSは燃焼室5内で酸素と反
応してSO2 となる。従って排気ガス中にはSO2 が含
まれている。従って排気ガスがパティキュレートフィル
タ57内に送り込まれると過剰酸素、NOおよびSO2
を含んだ排気ガスが排気ガス流通路80又は81内に流
入することになる。
80又は81の内周面および隔壁84内の細孔内壁面上
に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わして
いる。なお、図7(A)および(B)において90は白
金Ptの粒子を示しており、91はカリウムKを含んで
いる活性酸素放出剤を示している。上述したように排気
ガス中には多量の過剰酸素が含まれているので排気ガス
がパティキュレートフィルタ57の排気ガス流通路80
又は81内に流入すると図7(A)に示されるようにこ
れら酸素O2 がO2 - 又はO2-の形で白金Ptの表面に
付着する。一方、排気ガス中のNOは白金Ptの表面上
でO2 - 又はO2-と反応し、NO2 となる(2NO+O
2 →2NO2 )。次いで生成されたNO2 の一部は白金
Pt上で酸化されつつ活性酸素放出剤91内に吸収さ
れ、カリウムKと結合しながら図7(A)に示されるよ
うに硝酸イオンNO3 - の形で活性酸素放出剤91内に
拡散し、一部の硝酸イオンNO3 - は硝酸カリウムKN
O3 を生成する。
2 も含まれており、このSO2 もNOと同様なメカニズ
ムによって活性酸素放出剤91内に吸収される。即ち、
上述したように酸素O2 がO2 - 又はO2-の形で白金P
tの表面に付着しており、排気ガス中のSO2 は白金P
tの表面でO2 - 又はO2-と反応してSO3 となる。次
いで生成されたSO3 の一部は白金Pt上で更に酸化さ
れつつ活性酸素放出剤91内に吸収され、カリウムKと
結合しながら硫酸イオンSO4 2- の形で活性酸素放出剤
91内に拡散し、硫酸カリウムK2 SO4 を生成する。
このようにして活性酸素放出触媒91内には硝酸カリウ
ムKNO3 および硫酸カリウムK2 SO 4 が生成され
る。
Cからなる微粒子が生成され、従って排気ガス中にはこ
れら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれている
これら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィルタ5
7の排気ガス流通路80又は81内を流れているとき
に、或いは隔壁84内を流れているときに図7(B)に
おいて92で示されるように担体層の表面、例えば活性
酸素放出剤91の表面上に接触し、付着する。
1の表面上に付着すると微粒子92と活性酸素放出剤9
1との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤91内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤91内の酸素が微
粒子92と活性酸素放出剤91との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤91内に形成
されている硝酸カリウムKNO3 がカリウムKと酸素O
とNOとに分解され、酸素Oが微粒子92と活性酸素放
出剤91との接触面に向かい、NOが活性酸素放出剤9
1から外部に放出される。外部に放出されたNOは下流
側の白金Pt上において酸化され、再び活性酸素放出剤
91内に吸収される。
成されている硫酸カリウムK2 SO 4 もカリウムKと酸
素OとSO2 とに分解され、酸素Oが微粒子92と活性
酸素放出剤91との接触面に向かい、SO2 が活性酸素
放出剤91から外部に放出される。外部に放出されたS
O2 は下流側の白金Pt上において酸化され、再び活性
酸素放出剤91内に吸収される。
の接触面に向かう酸素Oは硝酸カリウムKNO3 や硫酸
カリウムK2 SO4 のような化合物から分解された酸素
である。化合物から分解された酸素Oは高いエネルギを
有しており、極めて高い活性を有する。従って微粒子9
2と活性酸素放出剤91との接触面に向かう酸素は活性
酸素Oとなっている。これら活性酸素Oが微粒子92に
接触すると微粒子92は短時間のうちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられ、微粒子92は完全に消滅する。
従って微粒子92はパティキュレートフィルタ57上に
堆積することがない。なお、このようにパティキュレー
トフィルタ57上に付着した微粒子92は活性酸素Oに
よって酸化せしめられるがこれら微粒子92は排気ガス
中の酸素によっても酸化せしめられる。
に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはパティキ
ュレートフィルタ57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持続せ
ず、従ってこのような火炎を伴なう燃焼を持続させるた
めにはパティキュレートフィルタ57の温度を高温に維
持しなければならない。これに対して本発明による実施
例では微粒子92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、このときパティキュレートフィルタ
57の表面が赤熱することもない。即ち、云い換えると
本発明による実施例ではかなり低い温度でもって微粒子
92が酸化除去せしめられている。従って本発明におい
て用いられている輝炎を発しない微粒子92の酸化によ
る微粒子除去作用は火炎を伴う燃焼による微粒子除去作
用と全く異なっている。
1はパティキュレートフィルタ57の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤91が
放出しうる活性酸素Oの量はパティキュレートフィルタ
57の温度が高くなるほど増大する。従ってパティキュ
レートフィルタ57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パ
ティキュレートフィルタ57の温度が高くなるほど増大
する。
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Gを示し
ている。なお、図9において横軸はパティキュレートフ
ィルタ57の温度TFを示している。単位時間当りに燃
焼室5から排出される微粒子の量を排出微粒子量Mと称
するとこの排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子Gより
も少ないとき、即ち図9の領域Iでは燃焼室5から排出
された全ての微粒子がパティキュレートフィルタ57に
接触するや否や短時間のうちにパティキュレートフィル
タ57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。
能微粒子量Gよりも多いとき、即ち図9の領域IIでは全
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8(A)〜(C)はこのような場合の微粒子の酸化の
様子を示している。即ち、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8(A)に示すよ
うに微粒子92が活性酸素放出剤91上に付着すると微
粒子92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8
(B)に示されるように担体層の表面が残留微粒子部分
93によって覆われるようになる。
3は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分93はそのまま残留しやすくな
る。また、担体層の表面が残留微粒子部分93によって
覆われると白金PtによるNO,SO2 の酸化作用およ
び活性酸素放出剤91による活性酸素の放出作用が抑制
される。その結果、図8(C)に示されるように残留微
粒子部分93の上に別の微粒子94が次から次へと堆積
する。即ち、微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ptや活性酸素放出剤91から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Oによって酸化されることがなく、従ってこの微粒子
94上に更に別の微粒子が次から次へと堆積する。即
ち、排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも多
い状態が継続するとパティキュレートフィルタ57上に
は微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス温を高温
にするか、或いはパティキュレートフィルタ57の温度
を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させる
ことができなくなる。
ィキュレートフィルタ57上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図9の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ57上に積層状に堆
積する。従って微粒子がパティキュレートフィルタ57
上に積層状に堆積しないようにするためには排出微粒子
量Mを常時酸化除去可能微粒子量Gよりも少くしておく
必要がある。
いられているパティキュレートフィルタ57ではパティ
キュレートフィルタ57の温度TFがかなり低くても微
粒子を酸化させることが可能であり、従って図1に示す
圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Mおよびパテ
ィキュレートフィルタ57の温度TFを排出微粒子量M
が酸化除去可能微粒子量Gよりも通常少なくなるように
維持することが可能である。従って本発明による実施例
においては排出微粒子量Mおよびパティキュレートフィ
ルタ57の温度TFを排出微粒子量Mが酸化除去可能微
粒子量Gよりも通常少なくなるように維持するようにし
ている。
微粒子量Gよりも通常少なくなるように維持するとパテ
ィキュレートフィルタ57上に微粒子が全く堆積しなく
なる。その結果、パティキュレートフィルタ57におけ
る排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化するこ
となくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くして機
関の出力低下を最小限に維持することができる。
はかなり低温でもって行われる。従ってパティキュレー
トフィルタ57の温度はさほど上昇せず、斯くしてパテ
ィキュレートフィルタ57が劣化する危険性はほとんど
ない。また、パティキュレートフィルタ57上に微粒子
が全く堆積しないのでアッシュが凝集する危険性が少な
く、従ってパティキュレートフィルタ57が目詰まりす
る危険性が少なくなる。
ムCaSO4 によって生ずる。即ち、燃料や潤滑油はカ
ルシウムCaを含んでおり、従って排気ガス中にカルシ
ウムCaが含まれている。このカルシウムCaはSO3
が存在すると硫酸カルシウムCaSO4 を生成する。こ
の硫酸カルシウムCaSO4 は固体であって高温になっ
ても熱分解しない。従って硫酸カルシウムCaSO4 が
生成され、この硫酸カルシウムCaSO4 によってパテ
ィキュレートフィルタ57の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。
1としてカルシウムCaよりもイオン化傾向の高いアル
カリ金属又はアルカリ土類金属、例えばカリウムKを用
いると活性酸素放出剤91内に拡散するSO3 はカリウ
ムKと結合して硫酸カリウムK2 SO4 を形成し、カル
シウムCaはSO3 と結合することなくパティキュレー
トフィルタ57の隔壁84を通過して排気ガス流通路8
0又は81内に流出する。従ってパティキュレートフィ
ルタ57の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って
前述したように活性酸素放出剤91としてはカルシウム
Caよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属、即ちカリウムK、リチウムLi、セシウム
Cs、ルビジウムRb、バリウムBa、ストロンチウム
Srを用いることが好ましいことになる。
ての運転状態において排出微粒子量Mが酸化除去可能微
粒子量Gよりも少なくなるように維持することを意図し
ている。しかしながら実際には全ての運転状態において
排出微粒子量Mを酸化除去可能微粒子量Gよりも少くす
ることはほとんど不可能である。そこで本発明による実
施例では流路切換弁58によってパティキュレートフィ
ルタ57内を流れる排気ガスの流れ方向を時折逆転させ
るようにしている。
が矢印Xの方向に流れており、このとき排気ガス流通路
80の内壁面上に微粒子が堆積したとする。このとき排
気ガス流通路81の内壁面上には微粒子が堆積していな
いのでこのとき排気ガスの流れ方向を逆転すると、即ち
図6(B)において排気ガスの流れ方向を矢印Yの方向
に切換えると排気ガス中の微粒子は排気ガス流通路81
の内壁面上において良好に酸化除去せしめられる。ま
た、このとき排気ガス流通路80の内壁面には微粒子が
堆積することがないので既に堆積している微粒子が酸化
除去せしめられる。このように排気ガスの流れ方向を逆
転すると排気ガス流通路81の内壁面上において微粒子
が酸化除去せしめられ、更に排気ガス流通路80の内壁
面上でも堆積微粒子の酸化除去作用が行われる。従って
排気ガスの流れ方向を時折逆転することによって微粒子
の連続的な酸化除去作用が可能となる。
が矢印Xの方向に流れ、排気ガス流通路80の内壁面上
における細孔の開口部が微粒子の固まりによって閉塞さ
れた場合には排気ガスの流れ方向を逆転させたときに排
気ガス流によって微粒子の固まりが細孔の開口部から吹
き飛ばされ、それによって細孔の目詰りを阻止すること
ができるという利点もある。
制御ルーチンについて説明する。図10を参照するとま
ず初めにステップ100においてパティキュレートフィ
ルタ57への排気ガスの流入を禁止すべきか否かが判別
される。機関始動時のようにパティキュレートフィルタ
57の温度が低いときにはパティキュレートフィルタ5
7上に多量の微粒子が堆積する可能性がある。また、排
気ガス温が低くなる運転状態のときにはパティキュレー
トフィルタ57の温度が低下し、斯くしてこのときにも
多量の微粒子がパティキュレートフィルタ57上に堆積
する可能性がある。このように多量の微粒子がパティキ
ュレートフィルタ57上に堆積する可能性があるときに
はパティキュレートフィルタ57への排気ガスの流入を
禁止すべきであると判断され、ステップ101に進む。
が図3(D)に示される第3の位置Cとされる。このと
き排気管22を経て排気ガス流出口64から弁室54a
内に流出した排気ガスはほとんど第1の排気ガス流出入
口61および第2の排気ガス流出入口62内に流入する
ことなく排気ガス流出口63内に流入する。従ってこの
とき多量の微粒子がパティキュレートフィルタ57上に
堆積することがなくなる。
は図3(A)に示す実施例ではパティキュレートフィル
タ57周りの第3の小室56cを通って仕切壁53bに
形成された開口70から第1の拡張室54c内に流入す
る。従って図3(A)に示す実施例では第3の小室56
cが排気ガス流出室を形成している。一方、図4(A)
に示す実施例では排気ガス流出口63内に流出した排気
ガスは排気ガス流出管68を介して第1の拡張室54c
内に流入する。
その際に排気音が低減される。次いで一部の排気ガスは
仕切壁53cに形成された開口71から第2の拡張室5
4d内に流出し、更に排気音が低減された後、排出管7
2を介してケーシング23内から排出される。残りの排
気ガスは開孔74を具えた連通管73内に流入し、共鳴
作用によって特定周波数の排気音が低減される。
レートフィルタ57への排気ガスの流入を禁止すべきで
ないと判断されたときにはステップ102に進んでパテ
ィキュレートフィルタ57への排気ガスの流入方向を切
換えるべきか否かが判別される。例えばパティキュレー
トフィルタ57への排気ガスの流入方向を切換えた後一
定期間が経過したとき、或いは機関から多量の微粒子が
排出される加速運転が完了したときにはパティキュレー
トフィルタ57への排気ガスの流入方向を切換えるべき
であると判断される。パティキュレートフィルタ57へ
の排気ガスの流入方向を切換えるべきであると判断され
たときにはステップ103に進む。
グFがセットされているか否かが判別され、フラグFが
セットされているときにはステップ104に進んでフラ
グFがリセットされる。次いでステップ105では流路
切換弁58の位置が図3(C)に示す第1の位置Aに切
換えられる。このとき排気ガス流入口64から弁室54
a内に流入した排気ガスは第1の排気ガス流出入口61
内に送り込まれる。
れた排気ガスは図3(A)に示す実施例では第1の小室
56a、パティキュレートフィルタ57、第2の小室5
6bを介して第2の排気ガス流出入口62から弁室54
a内に流出し、次いで排気ガス流出口63内に流入す
る。一方、図4(A)に示す実施例では第1の排気ガス
流出入口61内に送り込まれた排気ガスは第1の小室5
6a、図4において下方に位置するパティキュレートフ
ィルタ57、図4において上方に位置するパティキュレ
ートフィルタ57、第2の小室56bを介して第2の排
気ガス流出入口62から弁室54a内に流出し、次いで
排気ガス流出口63内に流入する。
キュレートフィルタ66への排気ガスの流入方向を切換
えるべきであると判断されるとこのときにはフラグFが
リセットされているのでステップ103からステップ1
06に進み、フラグFがセットされる。次いでステップ
107では流路切換弁58の位置が図3(E)に示す第
2の位置Bに切換えられる。このとき排気ガス流入口6
4から弁室54a内に流入した排気ガスは第2の排気ガ
ス流出入口62内に送り込まれる。
れた排気ガスは図3(A)に示す実施例では第2の小室
56b、パティキュレートフィルタ57、第1の小室5
6aを介して第1の排気ガス流出入口61から弁室54
a内に流出し、次いで排気ガス流出口63内に流入す
る。一方、図4(A)に示す実施例では第2の排気ガス
流出入口62内に送り込まれた排気ガスは第2の小室5
6b、図4において上方に位置するパティキュレートフ
ィルタ57、図4において下方に位置するパティキュレ
ートフィルタ57、第1の小室56aを介して第1の排
気ガス流出入口61から弁室54a内に流出し、次いで
排気ガス流出口63内に流入する。
実施例でもパティキュレートフィルタ57とケーシング
23間には空隙が存在する。従っていずれの実施例にお
いてもパティキュレートフィルタ57は外気に対して保
温された状態にあり、特に図3に示す実施例では高温の
排気ガスがパティキュレートフィルタ57の周囲を流通
する。従ってパティキュレートフィルタ57の温度を高
温に維持することができるので広い運動領域に亘って微
粒子をパティキュレートフィルタ57上において酸化除
去することができることになる。
3(C)に示される第1の位置Aと、図3(E)に示さ
れる第2の位置Bと、図3(D)に示される第3の位置
Cのいずれか一つの位置に制御される。しかしながら排
気ガス流入口64から弁室54a内に流入した排気ガス
の一部を第1の排気ガス流出入口61に流入させ、残り
の排気ガスを排気ガス流出口63に直接流入させるため
に流路切換弁58を第1の位置Aと第3の位置Cとの中
間の位置に保持することもできるし、排気ガス流入口6
4から弁室54a内に流入した排気ガスの一部を第2の
排気ガス流出入口62に流入させ、残りの排気ガスを排
気ガス流出口63に直接流入させるために流路切換弁5
8を第2の位置Bと第3の位置Cとの中間の位置に保持
することもできる。
ュレートフィルタ57の各隔壁84の両側面上および隔
壁84内の細孔内壁面上に例えばアルミナからなる担体
の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒および
活性酸素放出剤が担持されている。この場合、この担体
上にパティキュレートフィルタ57に流入する排気ガス
の空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNO
x を吸収しパティキュレートフィルタ57に流入する排
気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収し
たNOx を放出するNOx 吸収剤を担持させることもで
きる。
白金Ptが用いられ、NOx 吸収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、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から
選ばれた少くとも一つが用いられる。なお、前述した活
性酸素放出剤を構成する金属と比較すればわかるように
NOx 吸収剤を構成する金属と、活性酸素放出剤を構成
する金属とは大部分が一致している。
出剤として夫々異なる金属を用いることもできるし、同
一の金属を用いることもできる。NOx 吸収剤および活
性酸素放出剤として同一の金属を用いた場合にはNOx
吸収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との
双方の機能を同時に果すことになる。次に貴金属触媒と
して白金Ptを用い、NOx 吸収剤としてカリウムKを
用いた場合を例にとってNOx の吸放出作用について説
明する。
するとNOx は図7(A)に示すメカニズムと同じメカ
ニズムでもってNOx 吸収剤に吸収される。ただし、こ
の場合図7(A)において符号91はNOx 吸収剤を示
す。即ち、パティキュレートフィルタ57に流入する排
気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に多量の
過剰酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレー
トフィルタ57の排気ガス流通路80又は81内に流入
すると図7(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO
2 - 又はO2-の形で白金Ptの表面に付着する。一方、
排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 - 又はO2-
と反応し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。
次いで生成されたNO2 の一部は白金Pt上で酸化され
つつNOx 吸収剤91内に吸収され、カリウムKと結合
しながら図7(A)に示されるように硝酸イオンNO3
- の形でNOx 吸収剤91内に拡散し、一部の硝酸イオ
ンNO3 - は硝酸カリウムKNO3 を生成する。このよ
うにしてNOがNOx 吸収剤91内に吸収される。
入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンNO3 - は
酸素とOとNOに分解され、次から次へとNOx 吸収剤
91からNOが放出される。従ってパティキュレートフ
ィルタ57に流入する排気ガスの空燃比がリッチになる
と短時間のうちにNOx 吸収剤91からNOが放出さ
れ、しかもこの放出されたNOが還元されるために大気
中にNOが排出されることはない。
タ57に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にして
もNOx 吸収剤91からNOが放出される。しかしなが
らこの場合にはNOx 吸収剤91からNOが徐々にしか
放出されないためにNOx 吸収剤91に吸収されている
全NOx を放出させるには若干長い時間を要する。とこ
ろで前述したようにNOx 吸収剤および活性酸素放出剤
として夫々異なる金属を用いることもできるし、NOx
吸収剤および活性酸素放出剤として同一の金属を用いる
こともできる。NOx 吸収剤および活性酸素放出剤とし
て同一の金属を用いた場合には前述したようにNOx 吸
収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との双
方の機能を同時に果すことになり、このように双方の機
能を同時に果すものを以下、活性酸素放出・NOx 吸収
剤と称する。この場合には図7(A)における符号91
は活性酸素放出・NOx 吸収剤を示すことになる。
1を用いた場合、パティキュレートフィルタ57に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるNOは活性酸素放出・NOx 吸収剤91に吸収
され、排気ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・N
Ox 吸収剤91に付着するとこの微粒子は活性酸素放出
・NOx 吸収剤91から放出される活性酸素によって短
時間のうちに酸化除去せしめられる。従ってこのとき排
気ガス中の微粒子およびNOx の双方が大気中に排出さ
れるのを阻止することができることになる。
入する排気ガスの空燃比がリッチになると活性酸素放出
・NOx 吸収剤91からNOが放出される。このNOは
未燃HC,COにより還元され、斯くしてこのときにも
NOが大気中に排出されることがない。また、このとき
パティキュレートフィルタ57上に微粒子が堆積してい
た場合にはこの微粒子は活性酸素放出・NOx 吸収剤9
1から放出される活性酸素によって酸化除去せしめられ
る。
Ox 吸収剤が用いられた場合にはNOx 吸収剤又は活性
酸素放出・NOx 吸収剤のNOx 吸収能力が飽和する前
に、NOx 吸収剤又は活性酸素放出・NOx 吸収剤から
NOx を放出するためにパティキュレートフィルタ57
に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ
る。
57の両側面上に形成された担体の層上に白金Ptのよ
うな貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただし、この場合には酸化除去可能微粒子量Gを示
す実線は図9に示す実線に比べて若干右側に移動する。
この場合には白金Ptの表面上に保持されるNO2 又は
SO3 から活性酸素が放出される。
O3 を吸着保持し、これら吸着されたNO2 又はSO3
から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
更に本発明は、パティキュレートフィルタ上流の排気通
路、例えば排気管22内に酸化触媒を配置してこの酸化
触媒により排気ガス中のNOをNO2 に変換し、このN
O2 とパティキュレートフィルタ上に堆積した微粒子と
を反応させてこのNO2 により微粒子を酸化するように
した排気ガス浄化装置にも適用できる。
フィルタ上において連続的に酸化除去することの可能な
コンパクトな排気装置を得ることができる。
ある。
ルタの温度との関係を示す図である。
である。
Claims (13)
- 【請求項1】 一端に第1の排気ガス流出入口を有し、
他端に第2の排気ガス流出入口を有する排気双方向流通
路内にパティキュレートフィルタが配置され、排気ガス
の流路を切換えるための流路切換弁を具備し、流路切換
弁によって排気ガスを第1の排気ガス流出入口内に流入
させたときにはパティキュレートフィルタ通過後第2の
排気ガス流出入口から流出した排気ガスが消音器の消音
室内に送り込まれ、流路切換弁によって排気ガスを第2
の排気ガス流出入口内に流入させたときにはパティキュ
レートフィルタ通過後第1の排気ガス流出入口から流出
した排気ガスが消音器の消音室内に送り込まれる内燃機
関の排気装置において、上記排気双方向流通路、パティ
キュレートフィルタ、流路切換弁および消音室を一つの
ケーシング内に配置した内燃機関の排気装置。 - 【請求項2】 該ケーシングの一端部に上記流路切換弁
を収容した弁室が形成され、該弁室内に燃焼室から排出
された排気ガスが流入する排気ガス流入口と、上記第1
の排気ガス流出入口および第2の排気ガス流出入口と、
消音室に通ずる排気ガス流出口とが開口しており、該流
路切換弁が排気ガス流入口から流入した排気ガスを第1
の排気ガス流出入口に導びきかつ第2の排気ガス流出入
口から流出した排気ガスを排気ガス流出口に導びく第1
の位置と、排気ガス流入口から流入した排気ガスを第2
の排気ガス流出入口に導びきかつ第1の排気ガス流出入
口から流出した排気ガスを排気ガス流出口に導びく第2
の位置とに切換え可能である請求項1に記載の内燃機関
の排気装置。 - 【請求項3】 上記流路切換弁が排気ガス流入口から流
入した排気ガスをパティキュレートフィルタを流通させ
ることなく直接排気ガス流出口に導びく第3の位置に切
換可能である請求項2に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項4】 上記弁室の中央部に流路切換弁を回動可
能に配置すると共に該弁室の周辺部に4つの隔壁により
分割された4つの区画室を形成して該流路切換弁により
各区画室を選択的に連通させ、流路切換弁が第1の位置
に位置したときには排気ガス流入口と第1の排気ガス流
出入口とが連通すると共に第2の排気ガス流出入口と排
気ガス流出口とが連通しかつ流路切換弁が第2の位置に
位置したときには排気ガス流入口と第2の排気ガス流出
入口とが連通すると共に第1の排気ガス流出入口と排気
ガス流出口とが連通するように排気ガス流入口、第1の
排気ガス流出入口、第2の排気ガス流出入口および排気
ガス流出口が夫々各区画室内に開口している請求項2に
記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項5】 流路切換弁の先端部が流路切換弁の回動
軸に関し互いに反対側に位置する一対の隔壁の先端部に
当接したときに該一対の隔壁と流路切換弁によって弁室
内が2分割され、それにより各区画室が選択的に連通せ
しめられる請求項4に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項6】 該ケーシングの他端部に消音室が配置さ
れると共に該弁室と消音室間にパティキュレートフィル
タ収容室を形成し、該弁室とパティキュレートフィルタ
収容室とを分離する仕切壁上に上記第1の排気ガス流出
入口、第2の排気ガス流出入口および排気ガス流出口が
形成されている請求項2に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項7】 パティキュレートフィルタ収容室が一対
の仕切壁によって排気ガス流出口から消音室に向けてパ
ティキュレートフィルタ収容室の中央部を延びる排気ガ
ス流出室と、該排気ガス流出室の両側に配置されかつ夫
々第1の排気ガス流出入口および第2の排気ガス流出入
口に連通する第1の小室および第2の小室とに分割さ
れ、パティキュレートフィルタはその排気ガス流出入端
が夫々第1の小室および第2の小室内に位置するように
排気ガス流出室内を貫通する請求項6に記載の内燃機関
の排気装置。 - 【請求項8】 パティキュレートフィルタ収容室内に一
対のパティキュレートフィルタが各パティキュレートフ
ィルタを順次排気ガスが通過するように配置され、排気
ガス流出口はパティキュレートフィルタ収容室内を延び
る排気ガス流出管を介して消音室に連結されている請求
項6に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項9】 上記パティキュレートフィルタとして、
単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパ
ティキュレートフィルタ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
よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュ
レートフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化
除去せしめられるパティキュレートフィルタを用い、パ
ティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持した請求
項1に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項10】 周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取
込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保
持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤を
パティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレー
トフィルタ上に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤
から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によって
パティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化さ
せるようにした請求項9に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項11】 上記活性酸素放出剤がアルカリ金属又
はアルカリ土類金属又は希土類又は遷移金属からなる請
求項10に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項12】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類
金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からな
る請求項11に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項13】 上記活性酸素放出剤は、パティキュレ
ートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きには排気ガス中のNOx を吸収しパティキュレートフ
ィルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリ
ッチになると吸収したNOx を放出する機能を有してい
る請求項10に記載の内燃機関の排気装置。
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JP2011127542A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Yanmar Co Ltd | エンジン装置 |
JP2014118904A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 可搬式エンジン発電機 |
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JPH01178715A (ja) * | 1988-01-08 | 1989-07-14 | Toyota Motor Corp | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
JPH0494409A (ja) * | 1990-08-08 | 1992-03-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
JPH07174018A (ja) * | 1993-11-08 | 1995-07-11 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
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