JP2000042420A

JP2000042420A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2000042420A
Application number: JP10217375A
Authority: JP
Inventors: Kazushige Ono; 一茂大野; Takeshi Ninomiya; 健二宮; Teruo Komori; 照夫小森
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】添加剤含有燃料を用いる内燃機関において多
孔質炭化珪素ハニカムフィルタに採用することにより、
該クラック限界が大きく、熱応力やクラック現象などに
対する強度に優れ、フィルタ間の圧力損失が小さい排気
ガス浄化装置を提供する。【解決手段】コージェライト交互目封止ハニカムフィ
ルタで圧力損失Ｐc が平衡状態になるのは、圧力損失Ｐ
c が1750( mmAq )を越えるときで、パティキュレートが
燃焼を開始するため圧力損失Ｐc は大きく減少する。Ｓ
ｉＣ交互目封止ハニカムフィルタでは、圧力損失Ｐ1 が
平衡状態になるのは損失Ｐ1 が1250( mmAq) 付近のとき
でパティキュレートが燃焼を開始しても損失Ｐ1 は僅か
でその減少割合も、同じセル構造のコージェライトに比
べて小さい。またセル構造Ｃs ＝17/ 100 の損失Ｐ1 、
Ｃs ＝14/100の損失Ｐ2 、Ｃs ＝12/100の損失Ｐ3 を比
較すると、セル数が多くセル壁の厚さｄc の薄い方が圧
力損失の変動を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス中のパテ
ィキュレートを軽減するために燃料添加剤を用いた内燃
機関の排気通路間に配置され、前記排気ガス中に残存す
るパティキュレートを捕捉する排気ガス浄化用ハニカム
フィルタを具える排気ガス浄化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関は、排
気ガス中にパティキュレート（例えば、煤や燃料の未燃
分）を含有する。特に、燃料として軽油を使用するディ
ーゼルエンジンや、近年普及しつつある直接噴射式ガソ
リンエンジンは、パティキュレートの排出量が多い。こ
のため、前記内燃機関の排気通路間に配した排気ガス浄
化用交互目封止ハニカムフィルタを具える排気ガス浄化
装置で前記パティキュレートを除去することは既知であ
る。

【０００３】上記排気ガス浄化用ハニカムフィルタとし
ては、一般に、図１の模式断面図に示した如く、ハニカ
ム形状の端面の一部を交互に目封止したコージェライト
フィルタ３２が用いられる。このコージェライトフィル
タ３２は、その長手方向に平行に延びる複数の排気ガス
流通孔３３が形成されており、各流通孔３３のガス流入
側および排出側のいずれか一端が小片３３ａで交互に封
止されている。

【０００４】ディーゼルエンジンからの排気ガスＧin
は、排気通路１１からコージェライトフィルタ３２に流
入すると、排気ガス流通孔３３の表面で排気ガス中のパ
ティキュレートが濾過される。そして、コージェライト
フィルタ３２内を通過して浄化された排気ガスＧout
は、再び、排気通路１１を経て車外に排出される。

【０００５】ところで、排気ガスＧinがフィルタ３２を
通過する際に圧力損失ΔＰを生じることも既知である。
圧力損失ΔＰは、次式（１）で表される。 ΔＰ＝ΔＰ1 ＋ΔＰ2 ＋ΔＰ3 ＋ΔＰ4 ・・・（１） ΔＰ1 ：排気通路１１から排気ガス流通孔３３に流入す
るための開口部分が狭くなることにより生じる抵抗 ΔＰ2 ：排気ガス流通孔３３を流通する際に生じる抵抗 ΔＰ3 ：排気ガス流通孔３３の壁を通過する際に生じる
抵抗 ΔＰ4 ：排気ガス流通孔３３の表面に堆積したパティキ
ュレートを通過する際に生じる抵抗

【０００６】この場合、抵抗ΔＰ1 ，ΔＰ2 ，ΔＰ3 は
それぞれ、フィルタ３２のセル構造に依存するものであ
って、パティキュレートの堆積など時間経過によらない
一定値ΔＰi （以下、「ΔＰ1 ＋ΔＰ2 ＋ΔＰ3 」を
「初期圧力損失」という）である。このため、圧力損失
ΔＰのほとんどは、堆積中のパティキュレートを通過す
る際に生じる抵抗ΔＰ4 で決定され、この抵抗ΔＰ4
は、パティキュレートが堆積した状態では通常、初期圧
力損失ΔＰi の２〜３倍の値になる。

【０００７】図２は、フィルタのセル構造と、フィルタ
の代表的な諸元、幾何学的表面積および開口率の関係を
示したものである。セル構造Ｃs ( mil ／ cpi )は、１
平方インチ当りのセル数Ｎc ( cpi ＝cells per squere
inches ) に対するセル壁の厚さｄc ( mil ＝ mili in
ch )で表され、また幾何学的表面積ｆs( cm²／cm³)
は、単位体積当りに排気ガスが通り抜けられる面積（濾
過面積）で表される。なお、図２では、セル壁の厚さｄ
c を（ mm ）単位で表している。

【０００８】図２によれば、排気ガス浄化用交互目封止
ハニカムフィルタ間に生じる圧力損失ΔＰは、フィルタ
のセル数 ( cell ) や幾何学的表面積ｆs( cm²／cm³)
が大きいほど小さくなる。また、開口率α（％）は、フ
ィルタ断面積に対して全ガス流通孔の開口面積が占める
割合であって、図２によれば、クラックを生じさせない
ための限界（クラック限界）は開口率αが低いほど大き
くなる。

【０００９】ところで、フィルタの機械的な強度、つま
りフィルタの曲げ強度Ｓ^*は、該フィルタが多孔質材料
で埋め尽くされた場合の強度に後述の相対密度ρ^*を乗
じたものにほぼ等しい。フィルタを構成する多孔質材料
の性質が密度ρと強度Ｓとであると、フィルタの曲げ強
度Ｓ^*および相対密度ρ^*は、 ρ^*＝α×ρ ・・・（２）Ｓ^*≒ρ^*×Ｓ・・・（３）となる。つまり、開口率αが小さいほど強度が高い。

【００１０】また、フィルタの再生はパティキュレート
を燃焼することにより行われるため、熱応力に対する強
度が重要である。フィルタがセラミックにより形成され
ている場合、熱応力による脆性破壊を引き起こしてクラ
ックを生じる。クラックは、再生時に発生する熱量、つ
まり、パティキュレート量が多くなるほど発生しやす
い。この耐性はクラック現象と呼ばれパティキュレート
量で規定される。クラック限界は、開口率αに比例する
と共にセル壁の厚さｄc にも密接に関係し、同じ開口率
αであれば、セル壁の厚さｄc が厚いほど高い。

【００１１】図３は、縦軸に単位体積当りに捕捉された
パティキュレートの量Ｑp(ｇ／Ｌ）を、また横軸にフィ
ルタ断面を通過するエアの流速Ｖa （ｍ／ｓ) を示した
ものである。但し、実線Ａは多孔質炭化珪素焼結体交互
目封止ハニカムフィルタを、また一点鎖線Ｂはコージェ
ライト交互目封止ハニカムフィルタを示し、これらフィ
ルタは同一のセル構造Ｃs ＝１７／１００( mil ／ cpi
)を有する。

【００１２】フィルタ表面に捕捉された所定量Ｑp のパ
ティキュレートを、該フィルタ内に流速Ｖa のエアを供
給することにより燃焼させようとする場合、図３からも
明らかなように、流速Ｖa が非常に小さいときは、パテ
ィキュレートへの熱伝導が十分ではないため、パティキ
ュレートの燃焼量が少なくなってクラック限界が高い。
流速Ｖa が所定値Ｖo まで上昇すると、熱伝導が十分に
行われるため、パティキュレートの燃焼量が多くなって
クラック限界は急激に低下する。その後、流速Ｖa がさ
らに上昇すると、エア流れにより熱が後方に奪われるた
め、パティキュレートの燃焼量が少なくなってクラック
限界は徐々に高くなる。

【００１３】具体的に、図３から、同一セル構造の多孔
質コージェライト交互目封止ハニカムフィルタ（一点鎖
線Ｂ）および、多孔質炭化珪素焼結体（Ｓi Ｃ）交互目
封止ハニカムフィルタ（実線Ａ）を比較した場合、コー
ジェライトフィルタに比べてＳi Ｃフィルタの方が３倍
の量のパティキュレートを燃焼させることができる。つ
まり、コージェライトフィルタに比べてＳi Ｃフィルタ
の方がクラック限界が３倍高い。

【００１４】従って特性の良いフィルタとは、クラック
限界が大きく、熱応力やクラック現象などに対する強度
に優れ、フィルタ間の圧力損失が小さい材料で形成され
るものである。

【００１５】近年、排気ガス中のパティキュレートの生
成量を抑制するために、例えば、予め添加剤を含有する
燃料や、添加剤を燃料に滴下する装置が開発され、その
使用が増大しつつある。こうした燃料添加剤には、燃料
の燃焼中に、煤などの生成を防止する効果がある。

【００１６】しかし、かかる添加剤を用いても、完全に
パティキュレートの生成を抑制することはできず、結果
として、排気ガス中にパティキュレートが生成するた
め、やはり排気ガス浄化用フィルタの使用は不可欠であ
る。

【００１７】ところで、排気ガス浄化用フィルタは、パ
ティキュレートを燃焼させることにより再生することが
でき、特に、煤が燃焼する場合は、Ｃ＋Ｏ₂→ＣＯ₂＋Ｑ（熱量）・・・（４）

【数１】で表される。なお、パティキュレートを構成する燃料の
未燃分についても、有機化合物であるため、フィルタの
加熱により燃焼され再生される。

【００１８】ここで、前記燃料添加剤は活性化エネルギ
ーＥa を小さくする効果があるため、上式（５）から明
らかなように、排気ガスに含有するパティキュレートは
低い温度で燃焼を開始する。このため、排気ガスに含有
するパティキュレートのほとんどは、内燃機関内での燃
焼および排気ガス浄化用フィルタの加熱によって効率的
に軽減することができる。

【００１９】図４は、排気ガス浄化用交互目封止ハニカ
ムフィルタとしてコージェライトを使用する場合に生じ
る圧力損失ΔＰ( mmAq )と、該フィルタ内の温度Ｔ( °
Ｃ）とを時間ｔ( min ) で示した実験データである。図
４中、符号Ｐo は燃料添加剤を有する燃焼であって、エ
ンジン回転数（エンジン負荷）の上昇に伴ない温度Ｔo
が上昇すると、パティキュレートの堆積は、ある時間を
境にして減少し始める。即ち、ある温度Ｔo ＝３８０(
°Ｃ) 付近からパティキュレートの燃焼が開始され、フ
ィルタの再生が行われる。

【００２０】一方、符号Ｐn は燃料添加剤を有しない燃
焼であって、エンジン回転数（エンジン負荷）の上昇に
伴ない温度Ｔn が上昇しても、パティキュレートの堆積
に比例してハニカムフィルタ間の圧力損失Ｐn も継続的
に上昇する。このため、燃料添加剤を有する燃焼とは異
なり、温度Ｔn ＝３８０( °Ｃ) 付近でのパティキュレ
ートの燃焼は行われない。なお、燃料添加剤を有しない
燃焼の場合、パティキュレートの燃焼開始温度は一般的
に、Ｔn ＝６３０( °Ｃ) 付近である。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来技術で
は、前記排気ガス浄化用交互目封止ハニカムフィルタと
して、コージェライトを採用している。しかしながら、
コージェライト交互目封止ハニカムフィルタは最高使用
温度が低いため、一回の再生で処理できるパティキュレ
ートの量に限界があるという問題があった。この場合、
堆積したパティキュレートによってフィルタ間に大きな
圧力損失が生じるため、内燃機関の燃焼効率が低下し燃
費が悪化する。また、パティキュレートを燃焼する際に
は大きな圧力損失の変動が生じてしまうため、運転者に
違和感を生じさせる。

【００２２】このため、排気ガス浄化用交互目封止ハニ
カムフィルタ間に生じる圧力損失を減少させる手段とし
て、図２を参照し、該フィルタのセル構造Ｃs を細かく
設定すること、すなわち、単位平方インチ当りのセル数
Ｎc （ cpi )の値を大きく設定すると共に、セル壁の厚
さｄc ( mil ) の値を小さく設定することが考えられ
る。

【００２３】しかしながら、従来技術のコージェライト
交互目封止ハニカムフィルタでは、コージェライト本来
の強度に関する問題などからセル構造を細かくするには
限界がある。例えば、コージェライトハニカムフィルタ
では、単位平方インチ当りのセル数Ｎc が１００（ cpi
)を越えるものも製造可能であるが、パティキュレート
を効率的に燃焼させることができる交互目封止ハニカム
フィルタとした場合、クラック限界の問題から、１００
( cpi ) よりもセル数を大きくすることができない。

【００２４】本発明は、上述した事実に鑑みてなされた
ものであって、添加剤含有ディーゼル燃料を用いる内燃
機関において、細かなセル構造に設定することができる
多孔質炭化珪素焼結体を排気ガス浄化用交互目封止ハニ
カムフィルタに採用することにより、該クラック限界が
大きく、熱応力やクラック現象などに対する強度に優
れ、フィルタ間の圧力損失が小さい排気ガス浄化装置を
提供することを目的とする。

【００２５】また、第二発明は、排気ガス浄化用交互目
封止ハニカムフィルタの総体積を適切な値に設定するこ
とにより、さらに圧力損失の変動を抑制することができ
る排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の第１発明である排気ガス浄化装置は、排気
ガス中のパティキュレートを軽減するために燃料添加剤
を用いた内燃機関の排気通路間に配置され、前記排気ガ
ス中に残存するパティキュレートを捕捉する排気ガス浄
化用ハニカムフィルタを具える排気ガス浄化装置におい
て、前記排気ガス浄化用ハニカムフィルタは、多孔質炭
化珪素焼結体で形成される交互目封止ハニカムフィルタ
であって、単位平方インチ当りのセル数が１２０個を上
回り、セル壁の厚みが０．４１ (mm) を下回るセル構造
であることを特徴とするものである。

【００２７】この場合、排気ガス浄化用ハニカムフィル
タは、多孔質炭化珪素焼結体で形成された交互目封止ハ
ニカムフィルタであるから、コージェライトに比べてク
ラック限界が高く、熱応力やクラック現象に対する強度
に優れる。また交互目封止ハニカムフィルタは、単位平
方インチ当りのセル数が１００個を上回り、セル壁の厚
みが１７( mil ) を下回るセル構造であるから、コージ
ェライトに比べて圧力損失が小さく済む。

【００２８】従って第１発明によれば、フィルタのクラ
ック限界が高く、熱応力やクラック現象などに対して高
い耐久性を有するため、従来に比べて、セル構造および
セル壁の厚さを小さくすることにより、フィルタ間に生
じる圧力損失を軽減することができる。加えて、排気ガ
ス浄化用交互目封止ハニカムフィルタ間に生じる圧力損
失が小さくなることから、燃費の向上を図ることができ
る。

【００２９】また第２発明である排気ガス浄化装置は、
第１発明において、前記排気ガス浄化用ハニカムフィル
タの総体積を前記内燃機関における総排気量の１／４〜
２倍にしたことを特徴とするものである。

【００３０】排気ガス浄化用ハニカムフィルタの総体積
は、内燃機関における総排気量に対して適切な数値を設
定する必要がある。しかしながら、フィルタの総体積が
小さすぎると圧力損失が大きくなるため、燃費の悪化が
著しい。逆にフィルタの総体積が大きすぎるとレイアウ
ト上の問題から排気通路に設置することができないこと
がある。

【００３１】そこで、第２発明は、フィルタの総体積が
内燃機関における総排気量で決定されることに着目し、
フィルタの総体積を内燃機関における総排気量の１／４
〜２倍にすることが好ましい。この場合、本発明排気ガ
ス浄化装置は、フィルタ間に生じる圧力損失を抑えるこ
とができると共に、内燃機関の排気通路間に配置する際
に生じるレイアウト上の問題を解消することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。図５は、ディーゼル自動車に
採用した排気ガス浄化装置を示す。本発明の一実施形態
である排気ガス浄化装置２０は、添加剤（例えば、Ｅｏ
ｌｙｓ）を含有するディーゼル燃料を用いるディーゼル
エンジンの排気通路１１に配して、排気ガスＧin中に含
まれるパティキュレートを捕捉する多孔質炭化珪素焼結
体（ＳｉＣ）よりなる排気ガス浄化用ハニカムフィルタ
２２である。

【００３３】ここで、排気ガス浄化用ハニカムフィルタ
２２を詳細に説明する。排気ガス浄化用ハニカムフィル
タ２２は、多孔質炭化珪素焼結体によって、ハニカム状
に形成されている。排気ガス浄化用ハニカムフィルタ２
２には、その長手方向に平行に延びる複数の排気ガス流
通孔２３が形成されており、各流通孔２３のガス流入側
および排出側のいずれか一端が多孔質炭化珪素焼結体の
小片２３ａで交互に目封止されている。このため、排気
ガス浄化用ハニカムフィルタ２２は、多孔質炭化珪素焼
結体で形成され、ガス流入側端面およびガス排出側端面
がセル壁の厚さｄc の市松模様を示すＳi Ｃ交互目封止
ハニカムフィルタである（図６参照）。

【００３４】添加剤含有燃料を使用すると、排気ガス中
に含まれる有害成分は減少しているが、完全に除去され
るものではない。従って、排気ガス流通孔２３の内壁表
面には、排気ガス浄化用触媒が担持させてこれら有害成
分を除去するのが好ましい。排気ガス浄化用触媒として
は、従来公知の種々の触媒を使用することができ、排気
ガス浄化用ハニカムフィルタ（以下、Ｓi Ｃ交互目封止
ハニカムフィルタ）２２は、その外周面に設けた断熱材
２３ｂを介してケーシング２４内に緊密に保持されてい
る。

【００３５】本発明によるＳi Ｃ交互目封止ハニカムフ
ィルタ２２は、単位平方インチ当りのセル数Ｎc が１２
０個以上、セル壁の厚みｄc が０．４１( mm )以下のセ
ル構造であって、多孔質炭化珪素焼結体で形成されるも
のである。セル構造Ｃs （ mil／cpi ）の数値として、
具体的には、Ｃs ＝１４／２００、１２／２００、１２
／３００（ mil／cpi ）などが挙げられる。

【００３６】次に本実施形態の作用を説明する。

【００３７】ディーゼルエンジンから排出される排気ガ
スＧinは、ディーゼル燃料に加えた添加剤により排気ガ
スに含有するパキュレートが軽減された状態でＳi Ｃ交
互目封止ハニカムフィルタ２２に流入すると、残存する
パティキュレートが排気ガス流通孔２３の表面で濾過さ
れる。これにより、Ｓi Ｃ交互目封止ハニカムフィルタ
２２内を通過して浄化された排気ガスＧout は、再び、
排気通路１１を介して車外に排出される。

【００３８】しかしながら、ディーゼルエンジンを長時
間にわたって運転すると、パティキュレートが各流通孔
２３の内壁面に堆積する。

【００３９】しかも、パティキュレートが所定量だけ捕
捉されると、排気ガスが流通孔を通過するのが困難にな
り、浄化装置内部の温度が急激に上昇する。この温度上
昇に伴い、所定の温度に達すると、パティキュレートが
排気ガスＧinに含有される酸素と反応して焼却される。

【００４０】図７は、本発明の排気ガス浄化装置に用い
たＳi Ｃ交互目封止ハニカムフィルタに生じる圧力損失
と、従来のコージェライト交互目封止ハニカムフィルタ
に生じる圧力損失とを比較したデータ図である。但し、
コージェライト交互目封止ハニカムフィルタは、１７／
１００（ mil／cpi ）のセル構造を有するものであり、
また、Ｓi Ｃ交互目封止ハニカムフィルタは、１７／１
００（ mil／cpi ）、１４／２００（ mil／cpi ）、ま
たは、１２／３００（ mil／cpi ）のセル構造を有する
ものである。

【００４１】まず従来のコージェライトフィルタで排気
ガスＧin中に残存するパティキュレートを捕捉する場合
をみると、圧力損失Ｐc が平衡状態になるのは、圧力損
失Ｐc が１７５０( mmAq )を越えるときである。これか
ら後は、フィルタに捕捉されたパティキュレートが燃焼
を開始するため、圧力損失Ｐc は大きく減少する。この
圧力損失の変動が大きいと運転時のフィーリングが悪
い。特に、運転者がアクセルペダルを踏み込んで排気ガ
ス温度Ｔが上昇すると、パティキュレートの急激な燃焼
と共に圧力損失が急減少するため、運転者の予期せぬ状
況でエンジン回転が上昇してしまう。

【００４２】本実施形態におけるＳi Ｃ交互目封止ハニ
カムフィルタでは、ディーゼル燃料に添加剤を含有する
ため、圧力損失Ｐ1 が平衡状態になるのは温度Ｔ＝３８
０（°Ｃ）となる状態、つまり、圧力損失Ｐ1 が１２５
０( mmAq ) 付近のときである。従ってこの後に、フィ
ルタに捕捉されたパティキュレートは早い段階で燃焼を
開始するため、圧力損失Ｐ1 は僅かに減少するだけで、
圧力損失Ｐ1 の減少割合も、同じセル構造の上記コージ
ェライト交互目封止ハニカムフィルタに比べて小さい。

【００４３】図８は、コージェライトおよびＳｉＣ中に
径寸法が異なる気孔の存在率を示したデータ図である。
この図から明らかなように、実線で示したＳｉＣでは、
ある気孔径付近で高い存在率を示すのに対し、一点鎖線
で示したコージェライトは、気孔径の小さい側と気孔径
の大きい側との２箇所で高い存在率を示す。つまり、Ｓ
ｉＣがほぼ均一な気孔径を有する構造であるのに対し
て、コージェライトは均一でない気孔径を有する構造で
ある。これを内部構造で示すと図９のようになる。

【００４４】図９（ａ）は、ＳｉＣの内部構造を示した
模式断面図、また、同図（ｂ）は、コージェライトの内
部構造を示した模式断面図である。図９（ａ）のＳｉＣ
は、径寸法が均一な連通気孔ｈで構成されるため、排気
ガスなどの流体が流通しやすい。これに対して、図９
（ｂ）のコージェライトは、大小様々な径寸法の気孔、
特に、径寸法の小さな独立気孔（クローズドポア）ｈc
も存在する。

【００４５】図１０は、３３（ mm ）径で全長１５０
（ mm ）を基準寸法にした交互目封止ハニカムフィルタ
に対して、温度２０（°Ｃ）のエアを流速Ｖa ( m/sec
) 供給した場合の初期圧力損失Ｐi ( mmAq )を示した
図であって、縦軸に初期圧力損失Ｐi ( mmAq )、横軸に
流速Ｖa ( m/sec ) を取る。

【００４６】コージェライト交互目封止ハニカムフィル
タの場合、パティキュレートが堆積していない状態で
は、コージェライトを構成する大きな気孔が上式（１）
におけるΔＰ3 の低下に寄与し、あらゆる流速Ｖa で初
期圧力損失Ｐi が小さくなる。しかしながら、パティキ
ュレートがわずかに堆積すると、表面積の大きな気孔が
パティキュレートに覆われ、この気孔は圧力損失の低下
に寄与しなくなる。この場合、圧力損失ΔＰの低下に
は、クローズドポアｈc や、比較的径の小さい気孔だけ
が寄与することになるので、同じセル構造のフィルタで
あっても、Ｓi Ｃ交互目封止ハニカムフィルタの方が、
図７に示すように従来のコージェライト交互目封止ハニ
カムフィルタに比べて圧力損失ΔＰを低下させる。

【００４７】また図７を参照すると、同じＳi Ｃ交互目
封止ハニカムフィルタであっても、セル構造Ｃs ＝１７
／１００（ mil／cpi ）の圧力損失Ｐ1 、セル構造Ｃs
＝１４／２００（ mil／cpi ）の圧力損失Ｐ2 、セル構
造Ｃs ＝１２／３００（ mil／cpi ）の圧力損失Ｐ3 を
比較すると、セル数が多くセル壁の厚さｄc の薄いフィ
ルタの方が圧力損失の変動を小さくできることがわか
る。

【００４８】図１１は、ＳｉＣ交互目封止ハニカムフィ
ルタの直径φを変更することにより生じる圧力損失ΔＰ
を示したデータ図である。但し、ＳｉＣ交互目封止ハニ
カムフィルタはそれぞれ、１４／２００（ mil／cpi ）
の同一なセル構造を有するものであって、符号Ｐ4 は、
φ＝１４４( mm )の場合に生じる圧力損失、符号Ｐ5
は、φ＝１６５( mm )の場合に生じる圧力損失、符号Ｐ
6 は、φ＝１９０( mm )の場合に生じる圧力損失であ
る。

【００４９】図１１を参照すれば、同じセル構造のＳi
Ｃ交互目封止ハニカムフィルタであっても、フィルタの
体積が大きくなるほど圧力損失と、その変動を小さくで
きることがわかる。

【００５０】ところで、Ｓi Ｃ交互目封止ハニカムフィ
ルタ２２の総体積は、ディーゼルエンジンにおける総排
気量に対して適切な数値を設定する必要がある。しかし
ながら、フィルタ２２の総体積が小さすぎると圧力損失
ΔＰが大きくなるため、燃費の悪化が著しい。逆にフィ
ルタ２２の総体積が大きすぎるとレイアウト上の問題か
ら排気通路１１間に設置することができないことがあ
る。

【００５１】そこで、フィルタの総体積が内燃機関にお
ける総排気量で決定されることに着目し、第二実施形態
として、フィルタ２２の総体積をディーゼルエンジンに
おける総排気量の１／４〜２倍にすることが好ましい。
この場合、本実施形態は、フィルタ２２間に生じる圧力
損失ΔＰを抑えることができると共に、本発明排気ガス
浄化装置を排気通路１１間に配置する際に生じるレイア
ウト上の問題を解消することができる。

【００５２】なお、本実施形態は、単独フィルタで説明
したが、排気通路１１間に複数フィルタを並列に配した
分岐構造であってもよい。この場合、フィルタの体積を
大きくすることなく、フィルタを従来寸法のままで利用
できるから、排気量の大きな車両に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気ガス浄化用交互目封止ハニカムフィルタを
例示する模式断面図である。

【図２】フィルタのセル構造と、フィルタの代表的な諸
元、幾何学的表面積および開口率の関係を示したデータ
図である。

【図３】単位体積当りに捕捉されたパティキュレートの
量Ｑと、フィルタ断面を通過するエアの流速Ｖa との関
係を示したデータ図である。

【図４】排気ガス浄化用交互目封止ハニカムフィルタと
してコージェライトを使用し、燃料添加剤の有無を考慮
した場合に生じる圧力損失と、該フィルタ内の温度Ｔと
を時間ｔで示したデータ図である。

【図５】本発明の一実施形態を示す模式断面図である。

【図６】（ａ）は、排気ガス浄化用交互目封止ハニカム
フィルタを示した斜視図である。（ｂ）は、セル構造の
一部を示した部分正面図である。

【図７】添加剤が含有するディーゼル燃料を使用した場
合のＳｉＣ交互目封止ハニカムフィルタに生じる圧力損
失と、コージェライト交互目封止フィルタに生じる圧力
損失とを比較したデータ図である。

【図８】コージェライトおよびＳｉＣ中に径が異なる気
孔の存在率を示したデータ図である。

【図９】（ａ）は、ＳｉＣの内部構造を示した模式断面
図である。（ｂ）は、コージェライトの内部構造を示し
た模式断面図である。

【図１０】流速Ｖa における初期圧力損失Ｐi を示した
データ図である。

【図１１】添加剤が含有するディーゼル燃料を使用した
場合のＳｉＣ交互目封止ハニカムフィルタの直径φを変
更することにより生じる圧力損失を示したデータ図であ
る。

【符号の説明】

１１排気通路２０排気ガス浄化装置２２ＳｉＣ交互目封止ハニカムフィルタ２３排気ガス流通孔２３ａ小片２３ｂ断熱材２４ケーシング３２コージェライト交互目封止ハニカムフィルタ３３排気ガス流通孔３３ａ小片

フロントページの続き (72)発明者小森照夫岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１の１イビデン株式会社大垣北工場内Ｆターム(参考） 3G090 AA03 CA04 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AB03 BA45X BB02 BB14 BB17 CA01 CC02 CD05 DA02 DA03 DA07 DA20 4G069 AA01 AA03 AA12 BB01A BB01B BD04A BD04B BD05A BD05B CA03 CA07 CA09 CA18 DA05 EA19 EA25 EA27 EB12X EB12Y EB15X EB15Y EB17Y EB20 EC28 ED06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガス中のパティキュレートを軽減す
るために燃料添加剤を用いた内燃機関の排気通路間に配
置され、前記排気ガス中に残存するパティキュレートを
捕捉する排気ガス浄化用ハニカムフィルタを具える排気
ガス浄化装置において、前記排気ガス浄化用ハニカムフィルタは、多孔質炭化珪
素焼結体で形成される交互目封止ハニカムフィルタであ
って、単位平方インチ当りのセル数が１２０個を上回
り、セル壁の厚みが０．４１ (mm) を下回るセル構造で
あることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】前記排気ガス浄化用ハニカムフィルタ
は、該フィルタの総体積が前記内燃機関における総排気
量の１／４〜２倍であることを特徴とする請求項１に記
載の排気ガス浄化装置。