JP2003307113A - パティキュレートフィルタ及びその製造方法 - Google Patents
パティキュレートフィルタ及びその製造方法Info
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- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パティキュレートフィルタの圧損を増大させ
ることなくパティキュレートフィルタ上に担持される触
媒の量を多くする。 【解決手段】 多孔質材から形成されるパティキュレー
トフィルタ１は互いに平行をなして延びる複数個の排気
流通路２，３を具備する。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２と、上流端が閉塞された
排気ガス流出通路３とにより構成される。四つの排気ガ
ス流入通路２が薄肉の隔壁６を介して正方形状に互いに
隣接配置され、四つの排気ガス流出通路３が薄肉の隔壁
７を介して正方形状に互いに隣接配置され、これら四つ
の排気ガス流入通路２及び四つの排気ガス流出通路３が
薄肉の隔壁８を介して交互に並べられる。隔壁８上に担
持される触媒の量を隔壁６，７上に担持される触媒の量
よりも少なくする。
ることなくパティキュレートフィルタ上に担持される触
媒の量を多くする。 【解決手段】 多孔質材から形成されるパティキュレー
トフィルタ１は互いに平行をなして延びる複数個の排気
流通路２，３を具備する。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２と、上流端が閉塞された
排気ガス流出通路３とにより構成される。四つの排気ガ
ス流入通路２が薄肉の隔壁６を介して正方形状に互いに
隣接配置され、四つの排気ガス流出通路３が薄肉の隔壁
７を介して正方形状に互いに隣接配置され、これら四つ
の排気ガス流入通路２及び四つの排気ガス流出通路３が
薄肉の隔壁８を介して交互に並べられる。隔壁８上に担
持される触媒の量を隔壁６，７上に担持される触媒の量
よりも少なくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパティキュレートフ
ィルタ及びその製造方法に関する。
ィルタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、排気ガス中の微粒子を捕集す
るために排気通路内にパティキュレートフィルタを配置
した内燃機関が知られており、このパティキュレートフ
ィルタの一つとして、多孔質材からなる隔壁を介して互
いにほぼ平行に延びる複数の排気流通路を具備し、これ
ら排気流通路は下流端が閉塞されかつ上流端が開放され
た排気ガス流入通路と、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とを含んでおり、排気ガス
流入通路内に流入した排気ガスが隔壁を通って隣接する
排気ガス流出通路内に流出するようになっているパティ
キュレートフィルタが知られている。
るために排気通路内にパティキュレートフィルタを配置
した内燃機関が知られており、このパティキュレートフ
ィルタの一つとして、多孔質材からなる隔壁を介して互
いにほぼ平行に延びる複数の排気流通路を具備し、これ
ら排気流通路は下流端が閉塞されかつ上流端が開放され
た排気ガス流入通路と、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とを含んでおり、排気ガス
流入通路内に流入した排気ガスが隔壁を通って隣接する
排気ガス流出通路内に流出するようになっているパティ
キュレートフィルタが知られている。
【０００３】一方、流入する排気ガスの平均空燃比がリ
ーンのときにはＮＯＸ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ＮＯＸを還元して蓄えて
いるＮＯＸの量を減少させるＮＯＸ触媒をパティキュレ
ートフィルタの隔壁上に触媒を担持させ、流入する排気
ガス中のＮＯＸをＮＯＸ触媒内に蓄えるようにしたパテ
ィキュレートフィルタも、従来より知られている。
ーンのときにはＮＯＸ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ＮＯＸを還元して蓄えて
いるＮＯＸの量を減少させるＮＯＸ触媒をパティキュレ
ートフィルタの隔壁上に触媒を担持させ、流入する排気
ガス中のＮＯＸをＮＯＸ触媒内に蓄えるようにしたパテ
ィキュレートフィルタも、従来より知られている。
【０００４】この場合、ＮＯＸ触媒内に蓄えられるＮＯ
Ｘの量をできるだけ多くするためには、隔壁上に担持さ
れるＮＯＸ触媒の量をできるだけ多くすればよい。そこ
で、隔壁の表面上だけでなく細孔内壁面上にもＮＯＸ触
媒を担持させたパティキュレートフィルタが公知である
（特開平９−９４４３４号公報参照）。
Ｘの量をできるだけ多くするためには、隔壁上に担持さ
れるＮＯＸ触媒の量をできるだけ多くすればよい。そこ
で、隔壁の表面上だけでなく細孔内壁面上にもＮＯＸ触
媒を担持させたパティキュレートフィルタが公知である
（特開平９−９４４３４号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、細孔内
壁面上に触媒を担持させると細孔の流路面積が小さくな
ってパティキュレートフィルタの圧損が増大するので、
細孔内壁面上には必ずしも十分な量の触媒を担持させる
ことができないという問題点がある。
壁面上に触媒を担持させると細孔の流路面積が小さくな
ってパティキュレートフィルタの圧損が増大するので、
細孔内壁面上には必ずしも十分な量の触媒を担持させる
ことができないという問題点がある。
【０００６】そこで本発明の目的は、パティキュレート
フィルタの圧損を増大させることなくパティキュレート
フィルタ上に担持される触媒の量を多くすることができ
るパティキュレートフィルタを提供することにある。
フィルタの圧損を増大させることなくパティキュレート
フィルタ上に担持される触媒の量を多くすることができ
るパティキュレートフィルタを提供することにある。
【０００７】
【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、多孔質材からなる隔壁を介し
て互いにほぼ平行に延びる複数の排気流通路を具備し、
これら排気流通路は下流端が閉塞されかつ上流端が開放
された排気ガス流入通路と、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とを含んでおり、排気
ガス流入通路内に流入した排気ガスが隔壁を通って隣接
する排気ガス流出通路内に流出するようになっているパ
ティキュレートフィルタにおいて、隔壁上に触媒が担持
されており、複数の排気ガス流入通路又は複数の排気ガ
ス流出通路を互いに隣接配置すると共に、排気ガス流入
通路と排気ガス流出通路間の隔壁上に担持される触媒の
量よりも、排気ガス流入通路同士間の隔壁上又は排気ガ
ス流出通路同士間の隔壁上に担持される触媒の量を多く
している。
に１番目の発明によれば、多孔質材からなる隔壁を介し
て互いにほぼ平行に延びる複数の排気流通路を具備し、
これら排気流通路は下流端が閉塞されかつ上流端が開放
された排気ガス流入通路と、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とを含んでおり、排気
ガス流入通路内に流入した排気ガスが隔壁を通って隣接
する排気ガス流出通路内に流出するようになっているパ
ティキュレートフィルタにおいて、隔壁上に触媒が担持
されており、複数の排気ガス流入通路又は複数の排気ガ
ス流出通路を互いに隣接配置すると共に、排気ガス流入
通路と排気ガス流出通路間の隔壁上に担持される触媒の
量よりも、排気ガス流入通路同士間の隔壁上又は排気ガ
ス流出通路同士間の隔壁上に担持される触媒の量を多く
している。
【０００８】また、２番目の発明によれば１番目の発明
において、排気ガス流入通路の下流端及び排気ガス流出
通路の上流端をシール材により閉塞している。
において、排気ガス流入通路の下流端及び排気ガス流出
通路の上流端をシール材により閉塞している。
【０００９】また、３番目の発明によれば１番目の発明
において、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ることによりこれら下流端及
び上流端を少なくとも部分的に閉塞している。
において、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ることによりこれら下流端及
び上流端を少なくとも部分的に閉塞している。
【００１０】また、４番目の発明によれば１番目の発明
において、記触媒を、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ＮＯＸ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ＮＯＸを還元し
て蓄えているＮＯＸの量を減少させるＮＯＸ触媒から形
成している。
において、記触媒を、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ＮＯＸ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ＮＯＸを還元し
て蓄えているＮＯＸの量を減少させるＮＯＸ触媒から形
成している。
【００１１】また、５番目の発明によれば１番目から４
番目の発明のうちいずれか一つのパティキュレートフィ
ルタの製造方法において、排気流通路が形成されている
フィルタ半完成品の隔壁のほぼ全体に触媒を含むスラリ
ーが適用されると共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が閉塞され、次いで隔壁上のス
ラリーを部分的に除去するためにフィルタ半完成品の上
流端又は下流端から気体が吹き付けられる。
番目の発明のうちいずれか一つのパティキュレートフィ
ルタの製造方法において、排気流通路が形成されている
フィルタ半完成品の隔壁のほぼ全体に触媒を含むスラリ
ーが適用されると共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が閉塞され、次いで隔壁上のス
ラリーを部分的に除去するためにフィルタ半完成品の上
流端又は下流端から気体が吹き付けられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は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配置されるようにな
っているパティキュレートフィルタに本発明を適用した
場合を示している。
が行われる内燃機関の排気通路内に配置されるようにな
っているパティキュレートフィルタに本発明を適用した
場合を示している。
【００１３】図１はパティキュレートフィルタ１の構造
を示しており、（Ａ）はパティキュレートフィルタ１の
正面図を、（Ｂ）はパティキュレートフィルタ１の側面
断面図をそれぞれ示している。
を示しており、（Ａ）はパティキュレートフィルタ１の
正面図を、（Ｂ）はパティキュレートフィルタ１の側面
断面図をそれぞれ示している。
【００１４】例えばコージェライトのような多孔質材か
ら形成されるパティキュレートフィルタ１は図１（Ａ）
及び（Ｂ）に示されるように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２，
３を具備する。各排気流通路２，３の断面形状はどのよ
うな形状でもよいが、図１に示される例では互いに同一
の正方形状をなしている。これら排気流通路は上流端が
開放されかつ下流端が通気性のないシール材４により閉
塞された排気ガス流入通路２と、下流端が開放されかつ
上流端が通気性のないシール材５により閉塞された排気
ガス流出通路３とにより構成される。なお、図１（Ａ）
においてハッチングを付した部分はシール材５を示して
いる。
ら形成されるパティキュレートフィルタ１は図１（Ａ）
及び（Ｂ）に示されるように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２，
３を具備する。各排気流通路２，３の断面形状はどのよ
うな形状でもよいが、図１に示される例では互いに同一
の正方形状をなしている。これら排気流通路は上流端が
開放されかつ下流端が通気性のないシール材４により閉
塞された排気ガス流入通路２と、下流端が開放されかつ
上流端が通気性のないシール材５により閉塞された排気
ガス流出通路３とにより構成される。なお、図１（Ａ）
においてハッチングを付した部分はシール材５を示して
いる。
【００１５】図１に示される例では、四つの排気ガス流
入通路２が薄肉の隔壁６を介して正方形状に互いに隣接
配置され、四つの排気ガス流出通路３が薄肉の隔壁７を
介して正方形状に互いに隣接配置され、これら四つの排
気ガス流入通路２及び四つの排気ガス流出通路３が薄肉
の隔壁８を介して交互に並べられる。即ち、正方形状に
隣接配置された四つの排気ガス流入通路２を流入通路群
と称し、正方形状に隣接配置された四つの排気ガス流出
通路３を流出通路群と称すると、流入通路群が四つの流
出通路群によって包囲され、流出通路群が四つの流入通
路群によって包囲されるようにこれら排気ガス流入通路
２及び排気ガス流出通路３が配置される。
入通路２が薄肉の隔壁６を介して正方形状に互いに隣接
配置され、四つの排気ガス流出通路３が薄肉の隔壁７を
介して正方形状に互いに隣接配置され、これら四つの排
気ガス流入通路２及び四つの排気ガス流出通路３が薄肉
の隔壁８を介して交互に並べられる。即ち、正方形状に
隣接配置された四つの排気ガス流入通路２を流入通路群
と称し、正方形状に隣接配置された四つの排気ガス流出
通路３を流出通路群と称すると、流入通路群が四つの流
出通路群によって包囲され、流出通路群が四つの流入通
路群によって包囲されるようにこれら排気ガス流入通路
２及び排気ガス流出通路３が配置される。
【００１６】ここで、一つの排気ガス流入通路２につい
てみると、四つの側面のうち二つの側面において隔壁６
を介し排気ガス流入通路２に隣接配置され、残りの二つ
の側面において隔壁８を介し排気ガス流出通路３に隣接
配置されるということになる。一方、一つの排気ガス流
出通路３についてみると、四つの側面のうち二つの側面
において隔壁７を介し排気ガス流入通路２に隣接配置さ
れ、残りの二つの側面において隔壁８を介し排気ガス流
出通路３に隣接配置されるということになる。なお、図
１に示される例では排気ガス流入通路２の数と排気ガス
流出通路３の数とは概ね等しくされている。
てみると、四つの側面のうち二つの側面において隔壁６
を介し排気ガス流入通路２に隣接配置され、残りの二つ
の側面において隔壁８を介し排気ガス流出通路３に隣接
配置されるということになる。一方、一つの排気ガス流
出通路３についてみると、四つの側面のうち二つの側面
において隔壁７を介し排気ガス流入通路２に隣接配置さ
れ、残りの二つの側面において隔壁８を介し排気ガス流
出通路３に隣接配置されるということになる。なお、図
１に示される例では排気ガス流入通路２の数と排気ガス
流出通路３の数とは概ね等しくされている。
【００１７】各隔壁６，７，８上、例えば各隔壁６，
７，８の両側面上及び細孔内壁面上には触媒、図１に示
される例ではＮＯＸ触媒がそれぞれ担持されている。各
隔壁の一方又は両方の側面上のみに触媒を担持させるこ
ともできる。このＮＯＸ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。なお、触媒を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することもできる。
７，８の両側面上及び細孔内壁面上には触媒、図１に示
される例ではＮＯＸ触媒がそれぞれ担持されている。各
隔壁の一方又は両方の側面上のみに触媒を担持させるこ
ともできる。このＮＯＸ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。なお、触媒を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することもできる。
【００１８】このＮＯＸ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ＮＯＸ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ＮＯＸを還元
して蓄えているＮＯＸ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。
空燃比がリーンのときにはＮＯＸ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ＮＯＸを還元
して蓄えているＮＯＸ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。
【００１９】ＮＯＸ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。
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。
【００２０】即ち、ＮＯＸ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Ｏ２がＯ２
−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Ｏ２ −
又はＯ２−と反応し、ＮＯ２となる（２ＮＯ＋Ｏ２→２
ＮＯ２）。次いで生成されたＮＯ２の一部は白金Ｐｔ上
でさらに酸化されつつＮＯＸ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 ３ −の形
でＮＯＸ触媒内に拡散する。このようにしてＮＯＸがＮ
ＯＸ触媒内に蓄えられる。
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Ｏ２がＯ２
−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Ｏ２ −
又はＯ２−と反応し、ＮＯ２となる（２ＮＯ＋Ｏ２→２
ＮＯ２）。次いで生成されたＮＯ２の一部は白金Ｐｔ上
でさらに酸化されつつＮＯＸ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 ３ −の形
でＮＯＸ触媒内に拡散する。このようにしてＮＯＸがＮ
ＯＸ触媒内に蓄えられる。
【００２１】これに対し、ＮＯＸ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ＮＯ２の生成量が低下し、反応
が逆方向（ＮＯ３ −→ＮＯ２）に進み、斯くしてＮＯＸ
触媒内の硝酸イオンＮＯ３ −がＮＯ２の形でＮＯＸ触媒
から放出される。この放出されたＮＯＸ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ＮＯ２が存在しなくなるとＮＯＸ
触媒から次から次へとＮＯ２が放出されて還元され、Ｎ
ＯＸ触媒内に蓄えられているＮＯＸの量が次第に減少す
る。
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ＮＯ２の生成量が低下し、反応
が逆方向（ＮＯ３ −→ＮＯ２）に進み、斯くしてＮＯＸ
触媒内の硝酸イオンＮＯ３ −がＮＯ２の形でＮＯＸ触媒
から放出される。この放出されたＮＯＸ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ＮＯ２が存在しなくなるとＮＯＸ
触媒から次から次へとＮＯ２が放出されて還元され、Ｎ
ＯＸ触媒内に蓄えられているＮＯＸの量が次第に減少す
る。
【００２２】なお、硝酸塩を形成することなくＮＯＸを
蓄え、ＮＯＸを放出することなくＮＯＸを還元すること
も可能である。
蓄え、ＮＯＸを放出することなくＮＯＸを還元すること
も可能である。
【００２３】本発明による実施例では、排気ガス流入通
路２と排気ガス流出通路３間の隔壁８上に担持されるＮ
ＯＸ触媒の量（例えば、単位体積のパティキュレートフ
ィルタに担持されるＮＯＸ触媒の質量、ｇ／ｌ）が排気
ガス流入通路２同士間の隔壁６上又は排気ガス流出通路
３同士間の隔壁７上に担持されるＮＯＸ触媒の量よりも
少なくされている。言い換えると、隔壁８の両側面上及
び細孔内壁面上に形成されるＮＯＸ触媒層の厚さが隔壁
６，７の両側面上及び細孔内壁面上に形成されるＮＯＸ
触媒層の厚さよりも小さくされている。
路２と排気ガス流出通路３間の隔壁８上に担持されるＮ
ＯＸ触媒の量（例えば、単位体積のパティキュレートフ
ィルタに担持されるＮＯＸ触媒の質量、ｇ／ｌ）が排気
ガス流入通路２同士間の隔壁６上又は排気ガス流出通路
３同士間の隔壁７上に担持されるＮＯＸ触媒の量よりも
少なくされている。言い換えると、隔壁８の両側面上及
び細孔内壁面上に形成されるＮＯＸ触媒層の厚さが隔壁
６，７の両側面上及び細孔内壁面上に形成されるＮＯＸ
触媒層の厚さよりも小さくされている。
【００２４】さて、パティキュレートフィルタ１が内燃
機関の排気通路内に配置されると、排気ガス流入通路２
内に流入した排気ガスは図１（Ｂ）において矢印で示さ
れるように隔壁８内を通って隣接する排気ガス流出通路
３内に流出する。このとき、排気ガス流入通路２内に流
入した排気ガスの少なくとも一部は排気ガス流入通路２
間の隔壁６に接触し、排気ガス流出通路３内に流出した
排気ガスの少なくとも一部は排気ガス流出通路３間の隔
壁７に接触する。しかしながら、排気ガス流入通路２か
ら隔壁６を通って隣接する排気ガス流入通路２内に流出
する排気ガス、及び排気ガス流出通路３から隔壁７を通
って隣接する排気ガス流出通路３内に流出する排気ガス
はほとんどない。
機関の排気通路内に配置されると、排気ガス流入通路２
内に流入した排気ガスは図１（Ｂ）において矢印で示さ
れるように隔壁８内を通って隣接する排気ガス流出通路
３内に流出する。このとき、排気ガス流入通路２内に流
入した排気ガスの少なくとも一部は排気ガス流入通路２
間の隔壁６に接触し、排気ガス流出通路３内に流出した
排気ガスの少なくとも一部は排気ガス流出通路３間の隔
壁７に接触する。しかしながら、排気ガス流入通路２か
ら隔壁６を通って隣接する排気ガス流入通路２内に流出
する排気ガス、及び排気ガス流出通路３から隔壁７を通
って隣接する排気ガス流出通路３内に流出する排気ガス
はほとんどない。
【００２５】排気ガス中に含まれる主に炭素の固体から
なる微粒子は隔壁６，７，８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、ＮＯＸ触媒は酸化作用を有しているの
で、パティキュレートフィルタ１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、
パティキュレートフィルタ１上で微粒子が酸化せしめら
れ除去される。一方、排気ガス中のＮＯＸは隔壁６，
７，８上のＮＯＸ触媒内に蓄えられる。
なる微粒子は隔壁６，７，８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、ＮＯＸ触媒は酸化作用を有しているの
で、パティキュレートフィルタ１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、
パティキュレートフィルタ１上で微粒子が酸化せしめら
れ除去される。一方、排気ガス中のＮＯＸは隔壁６，
７，８上のＮＯＸ触媒内に蓄えられる。
【００２６】ところで、パティキュレートフィルタ１を
通過するためには排気ガスは排気ガス流入通路２と排気
ガス流出通路３間の隔壁８を通過する必要があり、しか
しながら排気ガス流入通路２同士間の隔壁６及び排気ガ
ス流出通路３同士間の隔壁７を通過する必要は必ずしも
ない。しかも、隔壁６，７には排気ガスが接触する。
通過するためには排気ガスは排気ガス流入通路２と排気
ガス流出通路３間の隔壁８を通過する必要があり、しか
しながら排気ガス流入通路２同士間の隔壁６及び排気ガ
ス流出通路３同士間の隔壁７を通過する必要は必ずしも
ない。しかも、隔壁６，７には排気ガスが接触する。
【００２７】そこで本発明による実施例では、隔壁６，
７を形成すると共に隔壁６，７上に担持されるＮＯＸ触
媒の量を比較的多くし、隔壁８上に担持されるＮＯＸ触
媒の量を比較的少なくしている。このようにすると、パ
ティキュレートフィルタ１の圧損を増大させることなく
パティキュレートフィルタ１上に担持されるＮＯＸ触媒
の量を多くすることができる。その結果、多量のＮＯＸ
をＮＯＸ触媒に蓄えることができ、微粒子の酸化を促進
することができる。また、パティキュレートフィルタ１
の強度を高めることができ、パティキュレートフィルタ
１の熱による劣化を抑制することもできる。
７を形成すると共に隔壁６，７上に担持されるＮＯＸ触
媒の量を比較的多くし、隔壁８上に担持されるＮＯＸ触
媒の量を比較的少なくしている。このようにすると、パ
ティキュレートフィルタ１の圧損を増大させることなく
パティキュレートフィルタ１上に担持されるＮＯＸ触媒
の量を多くすることができる。その結果、多量のＮＯＸ
をＮＯＸ触媒に蓄えることができ、微粒子の酸化を促進
することができる。また、パティキュレートフィルタ１
の強度を高めることができ、パティキュレートフィルタ
１の熱による劣化を抑制することもできる。
【００２８】図２は隔壁６，７上に担持されるＮＯＸ触
媒の量と隔壁８上に担持されるＮＯ Ｘ触媒の量とを互い
に異ならせるための触媒担持工程を示している。図２を
参照すると、まず排気流通路２，３即ち隔壁６，７，８
が形成されているフィルタ半完成品を用意し（ステップ
１００）、次いでＮＯＸ触媒の担体（例えばアルミナ）
をコーティング液をフィルタ半完成品全体に適用して隔
壁６，７，８上にＮＯ Ｘ触媒の担体を付着させる（ステ
ップ１０１）。次いで、ＮＯＸ触媒粒子（例えば白金Ｐ
ｔ及びバリウムＢａ）を含むスラリーをフィルタ半完成
品全体に適用して隔壁６，７，８上にＮＯＸ触媒粒子を
付着させる（ステップ１０２）。
媒の量と隔壁８上に担持されるＮＯ Ｘ触媒の量とを互い
に異ならせるための触媒担持工程を示している。図２を
参照すると、まず排気流通路２，３即ち隔壁６，７，８
が形成されているフィルタ半完成品を用意し（ステップ
１００）、次いでＮＯＸ触媒の担体（例えばアルミナ）
をコーティング液をフィルタ半完成品全体に適用して隔
壁６，７，８上にＮＯ Ｘ触媒の担体を付着させる（ステ
ップ１０１）。次いで、ＮＯＸ触媒粒子（例えば白金Ｐ
ｔ及びバリウムＢａ）を含むスラリーをフィルタ半完成
品全体に適用して隔壁６，７，８上にＮＯＸ触媒粒子を
付着させる（ステップ１０２）。
【００２９】次いで、排気ガス流入通路２の下流端及び
排気ガス流出通路３の上流端を閉塞し（ステップ１０
３）、次いでフィルタ半完成品にその下流端又は上流端
からガス流を適用する（ステップ１０４）。このガス流
は上述したように隔壁８内を通過し、しかしながら隔壁
６，７内をほとんど通過しない。その結果、隔壁８上に
付着したＮＯＸ触媒粒子の一部がこのガス流によって除
去され、しかしながら隔壁６，７上に付着したＮＯＸ触
媒粒子はほとんど除去されない。次いで、フィルタ半完
成品が乾燥、焼成されてＮＯＸ触媒が隔壁６，７，８上
に固定される（ステップ１０５）。このようにして隔壁
８上に担持されるＮＯＸ触媒の量が隔壁６，７上に担持
されるＮＯＸ触媒の量よりも少なくされる。
排気ガス流出通路３の上流端を閉塞し（ステップ１０
３）、次いでフィルタ半完成品にその下流端又は上流端
からガス流を適用する（ステップ１０４）。このガス流
は上述したように隔壁８内を通過し、しかしながら隔壁
６，７内をほとんど通過しない。その結果、隔壁８上に
付着したＮＯＸ触媒粒子の一部がこのガス流によって除
去され、しかしながら隔壁６，７上に付着したＮＯＸ触
媒粒子はほとんど除去されない。次いで、フィルタ半完
成品が乾燥、焼成されてＮＯＸ触媒が隔壁６，７，８上
に固定される（ステップ１０５）。このようにして隔壁
８上に担持されるＮＯＸ触媒の量が隔壁６，７上に担持
されるＮＯＸ触媒の量よりも少なくされる。
【００３０】なお、排気ガス流入通路２の下流端及び排
気ガス流出通路３の上流端を閉塞した後にコーティング
液及びスラリーを順次適用してもよい。或いは、排気ガ
ス流入通路２の下流端及び排気ガス流出通路３の上流端
を閉塞しコーティング液を適用した後でかつスラリーを
適用する前にガス流を適用し、隔壁８上に付着したＮＯ
Ｘ触媒の担体を部分的に除去するようにしてもよい。次
いで、スラリーを適用するとＮＯＸ触媒粒子は担体上に
担持され、従ってこの場合にも隔壁８上に担持されるＮ
ＯＸ触媒の量が隔壁６，７上に担持されるＮＯＸ触媒の
量よりも少なくされる。
気ガス流出通路３の上流端を閉塞した後にコーティング
液及びスラリーを順次適用してもよい。或いは、排気ガ
ス流入通路２の下流端及び排気ガス流出通路３の上流端
を閉塞しコーティング液を適用した後でかつスラリーを
適用する前にガス流を適用し、隔壁８上に付着したＮＯ
Ｘ触媒の担体を部分的に除去するようにしてもよい。次
いで、スラリーを適用するとＮＯＸ触媒粒子は担体上に
担持され、従ってこの場合にも隔壁８上に担持されるＮ
ＯＸ触媒の量が隔壁６，７上に担持されるＮＯＸ触媒の
量よりも少なくされる。
【００３１】ところで、上述した四つの排気ガス流入通
路２からなる流入通路群は単一の排気ガス流入通路を十
字状の隔壁６により長手軸線に沿って四つに分割された
ものと考え、上述した四つの排気ガス流出通路３からな
る流出通路群は単一の排気ガス流出通路を十字状の隔壁
７により長手軸線に沿って四つに分割されたものと考え
れば、流入通路群を包囲する隔壁８上に担持される触媒
の量及び流出通路群を包囲する隔壁８上に担持される触
媒の量を、隔壁６，７上に担持されるＮＯＸ触媒の量よ
りも少なくしているという見方もできる。このように考
えれば隔壁６，７は必ずしも通気性を有しなくてもよい
ことになる。
路２からなる流入通路群は単一の排気ガス流入通路を十
字状の隔壁６により長手軸線に沿って四つに分割された
ものと考え、上述した四つの排気ガス流出通路３からな
る流出通路群は単一の排気ガス流出通路を十字状の隔壁
７により長手軸線に沿って四つに分割されたものと考え
れば、流入通路群を包囲する隔壁８上に担持される触媒
の量及び流出通路群を包囲する隔壁８上に担持される触
媒の量を、隔壁６，７上に担持されるＮＯＸ触媒の量よ
りも少なくしているという見方もできる。このように考
えれば隔壁６，７は必ずしも通気性を有しなくてもよい
ことになる。
【００３２】図３はパティキュレートフィルタ１の別の
実施例の構造を示す、図１（Ａ）と同様なパティキュレ
ートフィルタ１の正面図である。図３に示される例で
は、二つの排気ガス流入通路２が隔壁６を介して互いに
隣接配置され、二つの排気ガス流出通路３が隔壁７を介
して互いに隣接配置され、これら二つの排気ガス流入通
路２及び二つの排気ガス流出通路３が隔壁８を介して交
互に並べられる。ここで、一つの排気ガス流入通路２に
ついてみると、四つの側面のうち一つの側面において隔
壁６を介し排気ガス流入通路２に隣接配置され、残りの
三つの側面において隔壁８を介し排気ガス流出通路３に
隣接配置されるということになる。一方、一つの排気ガ
ス流出通路３についてみると、四つの側面のうち一つの
側面において隔壁７を介し排気ガス流出通路３に隣接配
置され、残りの三つの側面において隔壁８を介し排気ガ
ス流入通路２に隣接配置されるということになる。
実施例の構造を示す、図１（Ａ）と同様なパティキュレ
ートフィルタ１の正面図である。図３に示される例で
は、二つの排気ガス流入通路２が隔壁６を介して互いに
隣接配置され、二つの排気ガス流出通路３が隔壁７を介
して互いに隣接配置され、これら二つの排気ガス流入通
路２及び二つの排気ガス流出通路３が隔壁８を介して交
互に並べられる。ここで、一つの排気ガス流入通路２に
ついてみると、四つの側面のうち一つの側面において隔
壁６を介し排気ガス流入通路２に隣接配置され、残りの
三つの側面において隔壁８を介し排気ガス流出通路３に
隣接配置されるということになる。一方、一つの排気ガ
ス流出通路３についてみると、四つの側面のうち一つの
側面において隔壁７を介し排気ガス流出通路３に隣接配
置され、残りの三つの側面において隔壁８を介し排気ガ
ス流入通路２に隣接配置されるということになる。
【００３３】図３に示される実施例でも、隔壁８上に担
持されるＮＯＸ触媒の量が隔壁６，７上に担持されるＮ
ＯＸ触媒の量よりも少なくされている。その他のパティ
キュレートフィルタ１の構成及び作用は図１に示される
実施例と同様であるので説明を省略する。
持されるＮＯＸ触媒の量が隔壁６，７上に担持されるＮ
ＯＸ触媒の量よりも少なくされている。その他のパティ
キュレートフィルタ１の構成及び作用は図１に示される
実施例と同様であるので説明を省略する。
【００３４】図４はパティキュレートフィルタ１の更に
別の実施例の構造を示しており、（Ａ）はパティキュレ
ートフィルタ１の部分拡大正面図を、（Ｂ）はパティキ
ュレートフィルタ１の側面断面図をそれぞれ示してい
る。
別の実施例の構造を示しており、（Ａ）はパティキュレ
ートフィルタ１の部分拡大正面図を、（Ｂ）はパティキ
ュレートフィルタ１の側面断面図をそれぞれ示してい
る。
【００３５】図４に示されるパティキュレートフィルタ
１は図１に示されるパティキュレートフィルタと概ね同
様に形成され、しかしながら排気ガス流入通路２の下流
端及び排気ガス流出通路３の上流端がシール材によって
閉鎖されていない点で図１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４に示される
例では、排気ガス流入通路２の下流端周りを画定する隔
壁８及び排気ガス流出通路３の上流端周りを画定する隔
壁８を、図４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。
１は図１に示されるパティキュレートフィルタと概ね同
様に形成され、しかしながら排気ガス流入通路２の下流
端及び排気ガス流出通路３の上流端がシール材によって
閉鎖されていない点で図１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４に示される
例では、排気ガス流入通路２の下流端周りを画定する隔
壁８及び排気ガス流出通路３の上流端周りを画定する隔
壁８を、図４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。
【００３６】このようにすると排気ガスのわずかな一部
が排気ガス流入通路２の下流端及び排気ガス流出通路３
の上流端を通って流通するようになる。しかも、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１の圧損が
小さくなる。
が排気ガス流入通路２の下流端及び排気ガス流出通路３
の上流端を通って流通するようになる。しかも、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１の圧損が
小さくなる。
【００３７】このような閉塞工程は例えば図５に示され
る治具１０を用いて行うことができる。なお、図５にお
いて、（Ａ）は治具１０の斜視図を、（Ｂ）は治具１０
の底面図をそれぞれ示している。この治具１０は斜面１
１を備えた四角錐状をなし、その底部には四つの稜線に
沿いつつ治具１０の長手方向に延びる十字状の溝１２が
形成されている。
る治具１０を用いて行うことができる。なお、図５にお
いて、（Ａ）は治具１０の斜視図を、（Ｂ）は治具１０
の底面図をそれぞれ示している。この治具１０は斜面１
１を備えた四角錐状をなし、その底部には四つの稜線に
沿いつつ治具１０の長手方向に延びる十字状の溝１２が
形成されている。
【００３８】閉塞工程を簡単に説明すると、排気流通路
２，３即ち隔壁６，７，８が形成されている焼成工程前
のフィルタ半完成品を用意する。次いで、溝１２を例え
ば排気ガス流入通路２同士間の隔壁６に一致させ、治具
１０を長手軸線に沿いつつ排気ガス流入通路２内に押し
込む。焼成工程前のフィルタ半完成品の隔壁は変形可能
であり、従って排気ガス流入通路２と排気ガス流出通路
３間の隔壁８が治具１０の斜面１１により排気ガス流入
通路２から見て外向きに、排気ガス流出通路３から見て
内向きに変形され、このようにして隣接する排気ガス流
出通路３の上流端が閉塞される。排気ガス流入通路２の
下流端についても同様である。このとき隔壁６，７は溝
１２内に収容されるのでほとんど変形しない。
２，３即ち隔壁６，７，８が形成されている焼成工程前
のフィルタ半完成品を用意する。次いで、溝１２を例え
ば排気ガス流入通路２同士間の隔壁６に一致させ、治具
１０を長手軸線に沿いつつ排気ガス流入通路２内に押し
込む。焼成工程前のフィルタ半完成品の隔壁は変形可能
であり、従って排気ガス流入通路２と排気ガス流出通路
３間の隔壁８が治具１０の斜面１１により排気ガス流入
通路２から見て外向きに、排気ガス流出通路３から見て
内向きに変形され、このようにして隣接する排気ガス流
出通路３の上流端が閉塞される。排気ガス流入通路２の
下流端についても同様である。このとき隔壁６，７は溝
１２内に収容されるのでほとんど変形しない。
【００３９】これまで述べてきた実施例ではシール材
４，５は通気性を有していない。しかしながら、これら
シール材４，５を通気性を有するものから形成すること
もできる。
４，５は通気性を有していない。しかしながら、これら
シール材４，５を通気性を有するものから形成すること
もできる。
【００４０】
【発明の効果】パティキュレートフィルタの圧損を増大
させることなくパティキュレートフィルタ上に担持され
る触媒の量を多くすることができる。
させることなくパティキュレートフィルタ上に担持され
る触媒の量を多くすることができる。
【図１】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図２】触媒担持工程を示すフローチャートである。
【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。
示す図である。
【図５】パティキュレートフィルタを形成するためのジ
グを示す図である。
グを示す図である。
１…パティキュレートフィルタ
２…排気ガス流入通路
３…排気ガス流出通路
６…排気ガス流入通路同士間の隔壁
７…排気ガス流出通路同士間の隔壁
８…排気ガス流入通路と排気ガス流出通路間の隔壁
─────────────────────────────────────────────────────
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 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ ４Ｇ０６９
Ｆ０１Ｎ 3/24 3/28 ３０１Ｃ
3/28 ３０１ ３０１Ｑ
Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２
// Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２ 53/36 １０３Ｂ
(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
Ｆターム(参考） 3G090 AA02 AA03
3G091 AB02 AB06 AB13 BA14 BA15
BA19 BA39 GA06 GA18 GB06W
4D019 AA01 BA05 BB06 BC07 CA01
CB06
4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 BA02X
BA03X BA14X BA15X BA18X
BA19X BA30X BA31X BA33X
BA41X BB02
4D058 JA32 JB22 KA01 KA11 KA27
MA41 SA08 TA06
4G069 AA01 AA03 AA08 AA11 BA01B
CA03 CA07 CA08 CA13 CA18
EA19 EA27 FA03 FB15
Claims (5)
- 【請求項１】 多孔質材からなる隔壁を介して互いにほ
ぼ平行に延びる複数の排気流通路を具備し、これら排気
流通路は下流端が閉塞されかつ上流端が開放された排気
ガス流入通路と、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とを含んでおり、排気ガス流入通
路内に流入した排気ガスが隔壁を通って隣接する排気ガ
ス流出通路内に流出するようになっているパティキュレ
ートフィルタにおいて、隔壁上に触媒が担持されてお
り、複数の排気ガス流入通路又は複数の排気ガス流出通
路を互いに隣接配置すると共に、排気ガス流入通路と排
気ガス流出通路間の隔壁上に担持される触媒の量より
も、排気ガス流入通路同士間の隔壁上又は排気ガス流出
通路同士間の隔壁上に担持される触媒の量を多くしたパ
ティキュレートフィルタ。 - 【請求項２】 排気ガス流入通路の下流端及び排気ガス
流出通路の上流端をシール材により閉塞した請求項１に
記載のパティキュレートフィルタ。 - 【請求項３】 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ることによりこれら下流
端及び上流端を少なくとも部分的に閉塞した請求項１に
記載のパティキュレートフィルタ。 - 【請求項４】 前記触媒を、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ＮＯＸ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ＮＯＸを
還元して蓄えているＮＯＸの量を減少させるＮＯＸ触媒
から形成した請求項１に記載のパティキュレートフィル
タ。 - 【請求項５】 排気流通路が形成されているフィルタ半
完成品の隔壁のほぼ全体に触媒を含むスラリーを適用す
ると共に排気ガス流入通路の下流端及び排気ガス流出通
路の上流端を閉塞し、次いで隔壁上のスラリーを部分的
に除去するためにフィルタ半完成品の上流端又は下流端
から気体を吹き付ける、請求項１から４までのいずれか
一項に記載のパティキュレートフィルタの製造方法。
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