JP2003307114A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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孝充 浅沼
Toshisuke Toshioka
俊祐 利岡
Koichiro Nakatani
好一郎 中谷
Akira Kenjo
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  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配置のために大きな空間を必要とすることな
く微粒子を確実に捕集する。 【解決手段】 内燃機関の排気通路内に複数のパティキ
ュレートフィルタPFU,PFLを互いに直列に配置
し、これらパティキュレートフィルタを低捕集効率型フ
ィルタから形成する。上流側パティキュレートフィルタ
PFUを排気マニホルド16内に配置し、下流側パティ
キュレートフィルタPFLを車両アンダーフロアに位置
するケーシング18内に配置する。

Description

【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】ディーゼル機関の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
を配置したディーゼル機関の排気浄化装置が公知である
(特許第2727906号公報参照)。この排気浄化装
置では単一のパティキュレートフィルタでもって微粒子
を捕集するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】単一のパティキュレー
トフィルタでもって微粒子を良好に捕集するためには、
比較的大きな容量ないし寸法のパティキュレートフィル
タが必要になる。しかしながら、例えば車両アンダーフ
ロアにある利用可能な空間は限られており、従って車両
アンダーフロアにこのような大容量のパティキュレート
フィルタを配置できない恐れがあるという問題点があ
る。排気マニホルド内又は排気マニホルド直下流の排気
通路内についても同様である。
【0004】そこで本発明の目的は、配置のために大き
な空間を必要とすることなく微粒子を確実に捕集するこ
とができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に1番目の発明によれば、リーン空燃比のもとで燃焼が
行われる内燃機関の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配置した内
燃機関の排気浄化装置において、前記パティキュレート
フィルタを複数の低捕集効率型フィルタから形成すると
共に、これら低捕集効率型フィルタを排気通路内に互い
に直列に配置している。
【0006】また、2番目の発明によれば1番目の発明
において、各低捕集効率型フィルタ上に堆積した微粒子
の量が予め定められた許容量を越えないようにこれら低
捕集効率型フィルタの微粒子捕集効率が設定されてい
る。
【0007】また、3番目の発明によれば1番目の発明
において、前記複数のパティキュレートフィルタを少な
くとも一対の低捕集効率型フィルタから構成し、これら
一対の低捕集効率型フィルタのうち一方の低捕集効率型
フィルタを排気マニホルド内又は排気マニホルド直下流
の排気通路内に配置し、他方の低捕集効率型フィルタを
車両アンダーフロアに位置する排気通路内に配置してい
る。
【0008】また、4番目の発明によれば1番目の発明
において、微粒子捕集効率が概ね60%以下になるよう
に、前記パティキュレートフィルタをそれぞれ形成する
多孔質材の平均細孔径が設定されている。
【0009】また、5番目の発明によれば1番目の発明
において、前記パティキュレートフィルタがそれぞれ、
互いに平行に延びる複数の排気流通路を具備しており、
これら排気流通路は下流端が閉塞された排気ガス流入通
路と上流端が閉塞された排気ガス流出通路とから構成さ
れており、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流出通
路は多孔質材から形成された隔壁を介して交互に並べら
れており、これらパティキュレートフィルタの微粒子捕
集効率が概ね60%以下になるように、排気ガス流入通
路の下流端周りを画定する隔壁及び排気ガス流出通路の
上流端周りを画定する隔壁をそれぞれ内向きに折り曲げ
てこれら下流端及び上流端が少なくとも部分的に閉塞さ
れている。
【0010】また、6番目の発明によれば1番目の発明
において、前記パティキュレートフィルタがそれぞれ、
互いに平行に延びる複数の排気流通路を具備しており、
これら排気流通路は下流端が閉塞された排気ガス流入通
路と上流端が閉塞された排気ガス流出通路とを含んで構
成されており、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流
出通路は多孔質材から形成された隔壁を介して並べられ
ており、これらパティキュレートフィルタの微粒子捕集
効率が概ね60%以下になるように、排気ガス流入通路
の下流端及び排気ガス流出通路の上流端のうち少なくと
も一部が開放されている。
【0011】また、7番目の発明によれば1番目の発明
において、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに
排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガス中の酸素
濃度が低下すると蓄えているNOを還元して蓄えてい
るNOの量を減少させるNO触媒が前記低捕集効率
型フィルタのうち少なくとも最も上流側の低捕集効率型
フィルタ上に担持されている。
【0012】また、8番目の発明によれば1番目の発明
において、下流側に位置する低捕集効率型フィルタより
も上流側に位置する低捕集効率型フィルタの方がその微
粒子捕集効率が低くなるようにこれら低捕集効率型フィ
ルタが形成されている。
【0013】また、9番目の発明によれば1番目の発明
において、下流側に位置する低捕集効率型フィルタより
も上流側に位置する低捕集効率型フィルタの方がその耐
熱性が高くなるようにこれら低捕集効率型フィルタが形
成されている。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明を圧縮着火式内燃機
関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点
火式内燃機関にも適用することもできる。
【0015】図1を参照すると、1は機関本体、2はシ
リンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、
5は燃焼室、6は電気制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、
8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートを夫々
示す。吸気ポート8は対応する吸気枝管11及びサージ
タンク12を介して吸気ダクト13に連結される。吸気
ダクト13内にはステップモータ14により駆動される
スロットル弁15が配置される。
【0016】一方、排気ポート10は排気マニホルド1
6及び排気管17を介し、車両アンダーフロアに位置す
るケーシング18に連結され、ケーシング18は排気管
19に連結される。排気マニホルド16の分岐部又は集
合部には上流側パティキュレートフィルタPFUが収容
されており、ケーシング18内には下流側パティキュレ
ートフィルタPFLが収容されている。
【0017】これらパティキュレートフィルタPFU,
PFLは微粒子捕集効率が概ね60%以下である低捕集
効率型フィルタから形成される。従って、一般的に言う
と、排気通路内に複数の低捕集効率型フィルタを互いに
直列に配置しているということになる。
【0018】上流側パティキュレートフィルタPFU上
にはNO触媒が担持されている。このNO触媒は例
えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
K、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCsのよ
うなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCa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なくとも一つと、白金Pt、
パラジウムPd、ロジウムRh、イリジウムIrのよう
な貴金属とが担持されている。一方、下流側パティキュ
レートフィルタPFL上には酸化触媒が担持されてい
る。この酸化触媒はアルミナからなる担体上に担持され
た白金Ptのような貴金属触媒又はセリウムCeのよう
な希土類触媒から形成されている。
【0019】各燃料噴射弁6は燃料リザーバ、いわゆる
コモンレール20に連結される。このコモンレール20
内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ21から燃
料が供給され、コモンレール21内に供給された燃料は
燃料噴射弁6に供給される。コモンレール20にはコモ
ンレール20内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
22が取付けられ、燃料圧センサ22の出力信号に基づ
いてコモンレール20内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ21の吐出量が制御される。
【0020】電子制御ユニット40はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス41によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッ
サ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備す
る。燃料圧センサ22の出力信号は対応するAD変換器
47を介して入力ポート45に入力される。
【0021】一方、アクセルペダル30にはアクセルペ
ダル30の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負
荷センサ31が接続され、負荷センサ31の出力電圧は
対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力
される。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例
えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク
角センサ32が接続される。一方、出力ポート46は対
応する駆動回路48を介して燃料噴射弁6、スロットル
弁駆動用ステップモータ14、及び燃料ポンプ21にそ
れぞれ接続される。
【0022】図2にパティキュレートフィルタPFU,
PFLの構造を示す。なお、図2において(A)はパテ
ィキュレートフィルタPFU,PFLの正面図を示して
おり、(B)はパティキュレートフィルタPFU,PF
Lの側面断面図を示している。図2(A)及び(B)に
示されるようにパティキュレートフィルタPFU,PF
L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。これら
排気流通路は下流端が通気性のないシール材52により
閉塞された排気ガス流入通路50と、上流端が通気性の
ないシール材53により閉塞された排気ガス流出通路5
1とにより構成される。なお、図2(A)においてハッ
チングを付した部分はシール材53を示している。従っ
て排気ガス流入通路50及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。云い換えると
排気ガス流入通路50及び排気ガス流出通路51は各排
気ガス流入通路50が4つの排気ガス流出通路51によ
って包囲され、各排気ガス流出通路51が4つの排気ガ
ス流入通路50によって包囲されるように配置される。
【0023】パティキュレートフィルタPFU,PFL
は例えばコージェライトのような多孔質材から形成され
ており、従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)において矢印で示されるように周囲の
隔壁54内を通って隣接する排気ガス流出通路51内に
流出する。
【0024】図2に示されるパティキュレートフィルタ
PFU,PFLの容量ないし寸法は比較的小さく、パテ
ィキュレートフィルタPFUのみ又はパティキュレート
フィルタPFLのみを排気通路内に配置しても微粒子を
良好に捕集することはできない。言い換えると、パティ
キュレートフィルタPFU,PFLの容量ないし寸法は
排気通路内に単一のパティキュレートフィルタを配置し
たときに必要なパティキュレートフィルタの容量ないし
寸法よりも小さくされている。
【0025】また、上述したようにパティキュレートフ
ィルタPFU,PFLは低捕集効率型フィルタから形成
される。図2に示される実施例では、微粒子捕集効率が
概ね60%以下になるようにパティキュレートフィルタ
PFU,PFLを形成する多孔質材の平均細孔径が設定
されている。
【0026】一方、図2に示される実施例では、上流側
パティキュレートフィルタPFUと下流側パティキュレ
ートフィルタPFLとは排気流通路50,51の数や隔
壁54の厚さなども含めて同一形状に形成されており、
しかしながら上流側パティキュレートフィルタPFUの
微粒子捕集効率が下流側パティキュレートフィルタPF
Lの微粒子捕集効率よりも低くなるようにこれら上流側
及び下流側パティキュレートフィルタPFU,PFLの
平均細孔径が設定されている点、及び、上流側パティキ
ュレートフィルタPFUの耐熱性が下流側パティキュレ
ートフィルタPFLの耐熱性よりも高くなるようにこれ
ら上流側及び下流側パティキュレートフィルタPFU,
PFLの多孔質材が選択されている点で構成を互いに異
にしている。
【0027】ここで、パティキュレートフィルタの微粒
子捕集効率が高くなると圧損が高くなることを考える
と、上流側パティキュレートフィルタPFUの圧損を下
流側パティキュレートフィルタPFLの圧損よりも小さ
くしているという見方もできる。
【0028】さて、内燃機関から排出された排気ガスは
上流側パティキュレートフィルタPFU内及び下流側パ
ティキュレートフィルタPFL内を順次流通し、排気ガ
ス中に含まれる主に炭素の固体からなる微粒子は上流側
パティキュレートフィルタPFU上又は下流側パティキ
ュレートフィルタPFL上に捕集される。図1に示され
る内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行
われ、また、下流側パティキュレートフィルタPFL上
に担持されている酸化触媒はもちろん、上流側パティキ
ュレートフィルタPFU上に担持されているNO触媒
も酸化作用を有しているので、上流側及び下流側パティ
キュレートフィルタPFU,PFLの温度が微粒子を酸
化しうる温度、例えば250℃以上に維持されていれ
ば、上流側及び下流側パティキュレートフィルタPF
U,PFL上で微粒子が酸化せしめられ、除去される。
【0029】この場合、本発明による実施例ではパティ
キュレートフィルタPFU,PFLの容量が比較的小さ
いので、排気マニホルド16や車両アンダーフロアのよ
うな限られた空間内にパティキュレートフィルタPF
U,PFLを配置することが可能になる。また、パティ
キュレートフィルタPFU,PFLが低捕集効率型フィ
ルタから形成されているので、排気通路内に複数のパテ
ィキュレートフィルタを配置しても機関背圧が過度に上
昇することがない。しかも、内燃機関に近い方の上流側
パティキュレートフィルタPFUの圧損が比較的小さい
ので、機関背圧の上昇が更に抑制されている。
【0030】更に、微粒子が上流側パティキュレートフ
ィルタPFUを通過したとしても、微粒子捕集効率が比
較的高い下流側パティキュレートフィルタPFLによっ
て捕集されるので、全体としての微粒子捕集効率は高く
維持される。
【0031】ところで、一般に、パティキュレートフィ
ルタに単位時間当たりに送り込まれる微粒子の量がパテ
ィキュレートフィルタ上で単位時間当たりに酸化せしめ
られる微粒子の量を越えるか、又はパティキュレートフ
ィルタの温度が微粒子を酸化しうる温度、例えば250
℃よりも低い場合には、パティキュレートフィルタ上に
微粒子が堆積することになり、この状態が継続すればパ
ティキュレートフィルタ上の堆積微粒子量が継続的に増
大することになる。
【0032】しかしながら、本発明による実施例ではパ
ティキュレートフィルタPFU,PFLの微粒子捕集効
率が低く、また、パティキュレートフィルタPFU,P
FLが内燃機関に比較的近いのでパティキュレートフィ
ルタPFU,PFLに流入する排気ガスの温度が比較的
高くなっている。従って、パティキュレートフィルタP
FU,PFL上の堆積微粒子量が一時的に増大すること
はあっても許容最大値を越えることがない。このことは
パティキュレートフィルタPFU,PFL上の微粒子を
酸化除去するためにパティキュレートフィルタPFU,
PFLの温度を上昇させる昇温処理を行う必要がないこ
とを意味している。言い換えると、本発明による実施例
では、パティキュレートフィルタPFU,PFL上に堆
積した微粒子の量が予め定められた許容最大量を越えな
いようにこれらパティキュレートフィルタPFU,PF
Lの微粒子捕集効率が設定されているということにな
る。
【0033】ところで、上述したように上流側パティキ
ュレートフィルタPFU上にはNO 触媒が担持されて
いる。このNO触媒は流入する排気ガスの平均空燃比
がリーンのときにはNOを蓄え、流入する排気ガス中
の酸素濃度が低下すると蓄えているNOを還元して蓄
えているNOの量を減少させる蓄積還元作用を行う。
なお、本明細書では排気通路の或る位置よりも上流の排
気通路、燃焼室5、及び吸気通路内に供給された空気と
炭化水素HC及び一酸化炭素COとの比をその位置にお
ける排気ガスの空燃比と称している。
【0034】NO触媒の蓄積還元作用の詳細なメカニ
ズムについては完全には明らかにされていない。しかし
ながら、現在考えられているメカニズムを、担体上に白
金Pt及びバリウムBaを担持させた場合を例にとって
簡単に説明すると次のようになる。
【0035】即ち、NO触媒に流入する排気ガスの空
燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する
排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素OがO
又はO2−の形で白金Ptの表面に付着する。一方、
流入する排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO
又はO2−と反応し、NOとなる(2NO+O→2
NO)。次いで生成されたNOの一部は白金Pt上
でさらに酸化されつつNO触媒内に吸収されて酸化バ
リウムBaOと結合しながら、硝酸イオンNO の形
でNO触媒内に拡散する。このようにしてNOがN
触媒内に蓄えられる。
【0036】これに対し、NO触媒に流入する排気ガ
スの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス
中の酸素濃度が低下してNOの生成量が低下し、反応
が逆方向(NO →NO)に進み、斯くしてNO
触媒内の硝酸イオンNO がNOの形でNO触媒
から放出される。この放出されたNOは排気ガス中の
HC,COと反応して還元せしめられる。このようにし
て白金Ptの表面上にNOが存在しなくなるとNO
触媒から次から次へとNOが放出されて還元され、N
触媒内に蓄えられているNOの量が次第に減少す
る。
【0037】なお、硝酸塩を形成することなくNO
蓄え、NOを放出することなくNOを還元すること
も可能である。
【0038】図1に示される内燃機関では燃焼がリーン
空燃比のもとで継続して行われており、従って排気ガス
中のNOは上流側パティキュレートフィルタPFU上
に担持されているNO触媒内に蓄えられる。
【0039】上流側パティキュレートフィルタPFUの
NO触媒内の蓄積NO量が許容最大量を越えたとき
にはNO触媒に流入する排気ガスの空燃比が一時的に
リッチにするリッチ処理が行われる。リッチ処理が行わ
れるとNO触媒内に蓄えられているNOが還元さ
れ、蓄積NO量が減少する。
【0040】NO触媒に流入する排気ガスの空燃比を
一時的にリッチにするために、例えば燃焼室5内におけ
る平均空燃比をリッチにすることもできるし、膨張行程
後半又は排気行程中に燃焼室5内に追加の燃料を噴射す
ることもできる。或いは、NO触媒上流の排気通路内
に追加の燃料を供給することもできる。
【0041】本発明による実施例では上流側パティキュ
レートフィルタPFU上のみにNO 触媒が担持されて
いるけれども、当然、NO触媒を下流側パティキュレ
ートフィルタPFL上にも担持させることは可能であ
る。しかしながら、下流側パティキュレートフィルタP
FL上に担持されたNO触媒に流入する排気ガスをリ
ッチにするために例えば燃焼室5内に追加の燃料を噴射
すると、この追加の燃料が上流側パティキュレートフィ
ルタPFU上で消費される恐れがある。従って、下流側
パティキュレートフィルタPFL上にNO触媒を担持
させた場合には下流側パティキュレートフィルタPFL
と上流側パティキュレートフィルタPFU間の排気通路
内に追加の燃料を供給する手段が必要となる。
【0042】図3はパティキュレートフィルタPFU,
PFLの別の実施例の構造を示している。なお、図3に
おいて(A)はパティキュレートフィルタPFU,PF
Lの部分拡大正面図を示しており、(B)はパティキュ
レートフィルタPFU,PFLの側面断面図を示してい
る。
【0043】図3(A)及び(B)に示されるパティキ
ュレートフィルタPFU,PFLは多孔質材の平均細孔
径を含めて例えば図2に示される下流側パティキュレー
トフィルタPFLと概ね同様に形成され、しかしながら
排気ガス流入通路50の下流端及び排気ガス流出通路5
1の上流端がシール材によって閉鎖されていない点で図
2に示されるパティキュレートフィルタと構成を異にし
ている。即ち、図3(A)及び(B)に示される例で
は、排気ガス流入通路50の下流端周りを画定する隔壁
54及び排気ガス流出通路51の上流端周りを画定する
隔壁54を、図3(A)に矢印で示されるようにそれぞ
れ内向きに折り曲げてこれら下流端及び上流端を閉鎖す
るようにしている。
【0044】図3(A)及び(B)に示される例では、
排気ガス流入通路50の下流端及び排気ガス流出通路5
1の上流端にそれぞれ開口56,57が形成されるよう
に隔壁54が折り曲げられ、従ってこれら下流端及び上
流端は部分的に閉鎖されることになる。その結果、これ
ら下流端及び上流端がテーパ状をなすことになり、これ
ら下流端及び上流端における排気ガス流れの乱れが抑制
される。このため、パティキュレートフィルタPFU,
PFLの圧損が小さくなる。
【0045】また、図3(B)に矢印で示されるよう
に、内燃機関から排出された排気ガスのわずかな一部が
開口57を介して排気ガス流出通路51内に流入するよ
うになり、排気ガス流入通路50内の排気ガスのわずか
な一部が開口56を介して排気ガス流入通路50から流
出するようになり、このため排気ガスのわずかな一部が
隔壁54を通過することなく排気ガス流入通路50又は
排気ガス流出通路51を通過することになる。このこと
によって、パティキュレートフィルタPFU,PFLの
圧損がさらに小さくなる。なお、排気ガス流入通路50
の下流端及び排気ガス流出通路51の上流端を隔壁54
によって完全に閉鎖するようにしてもよい。
【0046】図3に示されるパティキュレートフィルタ
PFU,PFLではその微粒子捕集効率が開口57の面
積に依存する。そこで図3に示される例では、パティキ
ュレートフィルタPFU,PFLの微粒子捕集効率が概
ね60%以下になるように開口57の面積を設定してい
る。
【0047】また、パティキュレートフィルタPFU,
PFLにおける各開口57の面積を互いに等しくしてこ
れらパティキュレートフィルタPFU,PFLの微粒子
捕集効率を互いに等しくさせることもできるし、これら
パティキュレートフィルタPFU,PFLにおける各開
口57の面積を互いに異ならせることによりこれらパテ
ィキュレートフィルタPFU,PFLの微粒子捕集効率
を互いに異ならせることもできる。
【0048】図4はパティキュレートフィルタPFU,
PFLの更に別の実施例の構造を示している。なお、図
4において(A)はパティキュレートフィルタPFU,
PFLの正面図を示しており、(B)はパティキュレー
トフィルタPFU,PFLの側面断面図を示している。
【0049】図4(A)及び(B)に示されるパティキ
ュレートフィルタPFU,PFLは例えば図2に示され
る下流側パティキュレートフィルタPFLから、排気ガ
ス流入通路50の下流端のシール材52及び排気ガス流
出通路51の上流端のシール材53のうち一部を除去す
ることにより形成される。その結果、パティキュレート
フィルタの排気流通路は上流端が開放されかつ下流端が
閉塞された排気ガス流入通路50と、上流端が閉塞され
かつ下流端が開放された排気ガス流出通路51と、上流
端及び下流端が開放された排気ガス通路58とから構成
されることになる。
【0050】その結果、図4(B)に矢印で示されるよ
うに、排気ガス通路58内に流入した排気ガスは隔壁5
4を通過することなく排気ガス通路58を通過するよう
になり、隣接する別の排気ガス通路58、排気ガス流入
通路50、及び排気ガス流出通路51から排気ガス通路
58内に排気ガスが流入するようになる。
【0051】図4に示されるパティキュレートフィルタ
PFU,PFLではその微粒子捕集効率が排気ガス通路
58の数ないし流路面積に依存する。そこで図4に示さ
れる例では、パティキュレートフィルタPFU,PFL
の微粒子捕集効率が概ね60%以下になるように排気ガ
ス通路58の数ないし流路面積を設定している。
【0052】また、パティキュレートフィルタPFU,
PFLにおける排気ガス通路58の数ないし流路面積を
互いに等しくしてこれらパティキュレートフィルタPF
U,PFLの微粒子捕集効率を互いに等しくさせること
もできるし、これらパティキュレートフィルタPFU,
PFLにおける排気ガス通路58の数ないし流路面積を
互いに異ならせることによりこれらパティキュレートフ
ィルタPFU,PFLの微粒子捕集効率を互いに異なら
せることもできる。
【0053】これまで述べてきた実施例では、上流側パ
ティキュレートフィルタPFUを排気マニホルド16内
に配置されている。しかしながら、排気マニホルド16
直下流の排気通路内に上流側パティキュレートフィルタ
PFUを配置することもできる。更に、これまで述べて
きた実施例ではシール材52,53は通気性を有してい
ない。しかしながら、これらシール材52,53を通気
性を有するものから形成することもできる。
【0054】
【発明の効果】配置のために大きな空間を必要とするこ
となく微粒子を確実に捕集することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図3】パティキュレートフィルタの別の実施例を示す
図である。
【図4】パティキュレートフィルタの更に別の実施例を
示す図である。
【符号の説明】
1…機関本体 16…排気マニホルド 18…ケーシング PFU…上流側パティキュレートフィルタ PFL…下流側パティキュレートフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 35/04 301 F01N 3/08 A F01N 3/08 3/24 E 3/24 3/28 301C 3/28 301 B01D 46/42 B // B01D 46/42 53/36 103B 103C 101B (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 浅沼 孝充 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 利岡 俊祐 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中谷 好一郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 見上 晃 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G090 AA02 AA06 EA01 3G091 AA02 AA18 AB06 AB09 AB13 BA11 EA01 EA03 EA07 GA06 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB07W GB10X HA08 HA09 HA14 HB02 4D048 AA06 AA14 AB01 AB05 AB07 BA10X BB02 BB17 CC32 CC34 CC41 CC46 EA04 4D058 JA32 KB11 MA44 SA08 TA06 4G069 AA01 AA03 AA08 BA13B CA03 CA07 CA13 CA18 DA06 EA19 EA27

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リーン空燃比のもとで燃焼が行われる内
    燃機関の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配置した内燃機関の排
    気浄化装置において、前記パティキュレートフィルタを
    複数の低捕集効率型フィルタから形成すると共に、これ
    ら低捕集効率型フィルタを排気通路内に互いに直列に配
    置した内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 各低捕集効率型フィルタ上に堆積した微
    粒子の量が予め定められた許容量を越えないようにこれ
    ら低捕集効率型フィルタの微粒子捕集効率が設定されて
    いる請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項3】 前記複数のパティキュレートフィルタを
    少なくとも一対の低捕集効率型フィルタから構成し、こ
    れら一対の低捕集効率型フィルタのうち一方の低捕集効
    率型フィルタを排気マニホルド内又は排気マニホルド直
    下流の排気通路内に配置し、他方の低捕集効率型フィル
    タを車両アンダーフロアに位置する排気通路内に配置し
    た請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項4】 微粒子捕集効率が概ね60%以下になる
    ように、前記パティキュレートフィルタをそれぞれ形成
    する多孔質材の平均細孔径が設定されている請求項1に
    記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項5】 前記パティキュレートフィルタがそれぞ
    れ、互いに平行に延びる複数の排気流通路を具備してお
    り、これら排気流通路は下流端が閉塞された排気ガス流
    入通路と上流端が閉塞された排気ガス流出通路とから構
    成されており、これら排気ガス流入通路及び排気ガス流
    出通路は多孔質材から形成された隔壁を介して交互に並
    べられており、これらパティキュレートフィルタの微粒
    子捕集効率が概ね60%以下になるように、排気ガス流
    入通路の下流端周りを画定する隔壁及び排気ガス流出通
    路の上流端周りを画定する隔壁をそれぞれ内向きに折り
    曲げてこれら下流端及び上流端が少なくとも部分的に閉
    塞されている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
  6. 【請求項6】 前記パティキュレートフィルタがそれぞ
    れ、互いに平行に延びる複数の排気流通路を具備してお
    り、これら排気流通路は下流端が閉塞された排気ガス流
    入通路と上流端が閉塞された排気ガス流出通路とを含ん
    で構成されており、これら排気ガス流入通路及び排気ガ
    ス流出通路は多孔質材から形成された隔壁を介して並べ
    られており、これらパティキュレートフィルタの微粒子
    捕集効率が概ね60%以下になるように、排気ガス流入
    通路の下流端及び排気ガス流出通路の上流端のうち少な
    くとも一部が開放されている請求項1に記載の内燃機関
    の排気浄化装置。
  7. 【請求項7】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
    きに排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガス中の
    酸素濃度が低下すると蓄えているNOを還元して蓄え
    ているNOの量を減少させるNO触媒が前記低捕集
    効率型フィルタのうち少なくとも最も上流側の低捕集効
    率型フィルタ上に担持されている請求項1に記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
  8. 【請求項8】 下流側に位置する低捕集効率型フィルタ
    よりも上流側に位置する低捕集効率型フィルタの方がそ
    の微粒子捕集効率が低くなるようにこれら低捕集効率型
    フィルタが形成されている請求項1に記載の内燃機関の
    排気浄化装置。
  9. 【請求項9】 下流側に位置する低捕集効率型フィルタ
    よりも上流側に位置する低捕集効率型フィルタの方がそ
    の耐熱性が高くなるようにこれら低捕集効率型フィルタ
    が形成されている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
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