JP2005194928A - 内燃機関のｄｐｆシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 酸化触媒を利用した連続再生型ＤＰＦを備えて、内燃機関の排気ガス中のＰＭを浄化する排気ガス浄化システムにおいて、触媒担持体の上流側端部におけるＰＭの付着による目詰まりを防止し、燃費の悪化、エンジンの突然の停止及びエンジンの破損等を防止することができる排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】 酸化触媒を利用した連続再生型ＤＰＦ３を備えて、内燃機関の排気ガス中のＰＭを浄化する排気ガス浄化システム１において、酸化触媒をハニカム構造体３０，３０Ｂに担持すると共に、該ハニカム構造体３０の上流側端部３０ｕ，３０Ｂｕにおけるセル３１ａ，３１ｂの入口３２ａ，３２ｂの位置を、排気ガスの平均的流入方向Ｘに関して前後方向に変化させて、該ハニカム構造体３０，３０Ｂを形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、酸化触媒を利用した連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備えて、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を浄化する排気ガス浄化システムに関する。

ディーゼルエンジンから排出される微粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ，ＣＯそしてＨＣ等と共に年々規制が強化されてきており、規制の強化に伴いエンジンの改良のみでは、対応できなくなってきている。そこで、エンジンから排出されるＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ：以下ＤＰＦとする）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する技術が開発されている。

直接、このＰＭを捕集するＤＰＦにはセラミック製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄化システムは、他の排気ガス浄化システムと同様に、エンジンの排気通路の途中に設置され、エンジンで発生する排気ガスを浄化して排出している。

ＤＰＦはフィルタがＰＭを捕集すると捕集量に比例して排圧が上昇するので、捕集されたＰＭを燃焼させるなどして除去してＤＰＦを再生する必要があり、この再生方法には色々な方法が提案されており、電気ヒーター加熱タイプ、バーナー加熱タイプ、逆洗タイプ等がある。

しかしながら、これらの再生方法をとる場合には、外部からエネルギーの供給を受けてＰＭの燃焼を行うので、燃費の悪化を招き、また、再生時の制御が難しく、ＰＭ捕集、ＰＭ燃焼（ＤＰＦ再生）を交互に行うような二系統のＤＰＦシステムが必要になる等、システムが大きく複雑になるという問題がある。

この問題を解決するために、酸化触媒を利用しＰＭの酸化温度を下げ、外部からエネルギーを受けることなく、エンジンからの排気熱でＰＭを酸化してＤＰＦを再生する技術が提案されている。この場合には、ＤＰＦ再生が基本的には連続的になるため連続再生型ＤＰＦシステムと呼ばれているが、これらのシステムは、より簡素化された一系統のＤＰＦシステムとなり、再生制御も簡素化されるという利点がある。

図１４に一例として示すＮＯ₂ 再生型ＤＰＦシステム１Ｘは、ＮＯ₂ （二酸化窒素）によりＰＭを酸化し、ＤＰＦを再生するシステムであり、通常のウオールフローフィルタ３Ａｂの上流に酸化触媒コンバータ３Ａａを配置し、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化する。従って、酸化触媒コンバータ３Ａａ後流の排気ガス中のＮＯｘは殆どがＮＯ₂ になる。このＮＯ₂ で、下流側のフィルタ３Ａｂに捕集されたＰＭを酸化してＣＯ₂ （二酸化炭素）とし、ＰＭを除去している。このＮＯ₂ は、Ｏ₂ よりエネルギー障壁が小さいため、ＰＭ酸化温度（ＤＰＦ再生温度）を低下させ、外部からエネルギーの供給なしに排気ガス中の熱エネルギーで連続的にＰＭ燃焼が生じる。

なお、図１４のＥはディーゼルエンジン、２は排気通路、４は燃料ポンプシステム、５は電子制御ボックス、７はバッテリー、８は消音器、９は燃料タンクである。

また、図１５に、図１４のＮＯ₂ 再生型ＤＰＦシステムの改良システム１Ｙを示す。この改良システム１Ｙは、酸化触媒３２Ａの多孔質触媒コート層３１をウオールフローフィルタ３Ｂの多孔質壁面３０に塗布し、ＮＯの酸化とこれにより発生したＮＯ₂ によるＰＭの酸化を、ウオールフローフィルタ３Ｂの壁表面上で行うように構成し、システムを簡素化している。

このウオールフローフィルタに酸化触媒を担持させるタイプの一つとして、ＤＰＦの前端面から後方に向けた所要範囲に、排気ガス中のＮＯと酸素とを選択的に反応させてＮＯ₂ を生成する機能を高めたＮＯ₂ 生成触媒を担持させ、また、このＮＯ₂ 生成触媒の担持領域より後方の所要範囲にＰＭの炭素分とＮＯ₂ とを選択的に反応させて炭素分の燃焼を助勢する機能を高めた炭素分酸化触媒を担持させた排気浄化装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

そして、図１６に、ウオールフローフィルタ３Ｃの多孔質壁面３０に、酸化触媒３２Ａと酸化物酸化触媒等のＰＭ酸化触媒３２Ｂとの多孔質触媒コート層３１を塗布し、フィルタ３Ｃに蓄積したＰＭを低温で燃焼し、連続再生するシステム１Ｚを示す。

そして、これらの触媒付きＤＰＦシステムは、触媒及びＮＯ₂ によるＰＭの酸化反応によって通常のフィルタよりもＰＭ酸化開始排気温度（ＰＭ強制燃焼温度）を下げてＰＭの連続再生を実現するシステムである。

しかしながら、ＰＭ酸化開始排気温度を下げても、まだ、３５０℃程度の排気ガス温度は必要であり、アイドルや低負荷のエンジン運転条件では、排気ガス温度が不足し、ＰＭの酸化及びＤＰＦの再生が生じない。例えば、ヨーロッパの「排ガス規制走行モードＥＣＥ＋ＥＵＤＣ」ではＤＰＦの入口排気ガス温度は最高で３５０℃程度で、殆どが２００℃程度である。

従って、このようなアイドルや低負荷のエンジン運転条件を継続するとＰＭが蓄積してもＰＭ酸化状態にならないため、排圧が上昇し、燃費の悪化を招き、また、エンジン停止や再始動不能等のトラブルが生じるおそれがある。

そこで、これらの連続再生型ＤＰＦシステムでは、エンジン運転条件からフィルタへのＰＭ蓄積量を算出したり、又は、ＰＭ蓄積量に対応したフィルタ圧損からＰＭ蓄積量を推定したりして、ＤＰＦ再生必要条件を設定し、このＤＰＦ再生必要条件を満たした時に、蓄積したＰＭを強制的に燃焼させて除去するＤＰＦ再生制御を行っている。

このＤＰＦ再生制御は、シリンダ内における燃焼噴射制御で、主噴射の噴射時期を遅角する等してエンジンの運転条件を変更して、排気ガス温度の上昇により酸化触媒の温度を活性化温度（２００℃程度）以上に昇温すると。それ共に、主噴射の後にポスト噴射を行って、酸化触媒に燃料を供給して酸化触媒の触媒作用により、この燃料を酸化して発熱させてＤＰＦをＰＭ強制燃焼温度（ＰＭ再燃焼温度）以上に上昇させる。このＤＰＦの昇温により、ＤＰＦに蓄積されたＰＭを強制的に燃焼し、ＤＰＦを再生している。これにより、アイドルや低負荷のエンジン運転条件が継続した時でも、ＤＰＦにＰＭが異常に蓄積して目詰まりが発生するのを防止している。

しかしながら、遅角したポスト噴射を行って酸化触媒に燃料を供給する場合には、燃焼行程の極後半の後燃え燃焼によってＰＭの排出量が増加する。この場合のＰＭには燃料成分が非常に多く含まれており、排気管の内周壁面等に付着し易いという性質を有している。

一方、排気ガスの昇温及びＮＯの酸化のためにＤＰＦの前段（上流側）に配置される酸化触媒コンバータの前端面においては、酸化触媒を担持するのは非常に困難で、量も非常に少なくなってしまう。また、前端面のため温度も排気ガス温度以上に昇温できない。そのため、酸化触媒コンバータの前端面の部分に燃料で湿ったＰＭが付着して成長し、酸化触媒コンバータのセルの入口を塞いで目詰まりを発生させてしまうという問題が生じる。この目詰まりによる圧力損失の上昇速度は極端に大きいため、エンジンの停止や破損等の原因となってしまう。

例えば、本発明者らの実験によると、この目詰まりは、ＤＰＦの前後の排気圧力の差であるＤＰＦ差圧（圧力損失）は、ＤＰＦ再生のためのＰＭ強制燃焼を開始した場合に一旦は低下するが、途中から急激に上昇し、エンジン停止に至るという現象で現れる。

この問題に関連して、ウオールフローフィルタに貴金属からなる酸化触媒とＮＯｘ吸蔵剤を担持させた排ガス浄化フィルタにおいて、排ガスの流入側、即ち、排ガスの入口付近では、表面に担持されるＮＯｘ吸蔵剤を減少させることにより、酸化触媒の酸化力を十分に発揮させて、温度が低くなり易い排気ガスの流入側においても、触媒成分が十分な酸化力を発揮することができて、低温浄化性能が向上すると共に、微粒子（ＰＭ）の着火性を向上して、流入セルの流入側等が煤により詰まる現象を軽減する排ガス浄化フィルタが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、この排ガス浄化フィルタにおいても、排ガスの流入側において酸化触媒のみが配置されるようになるだけであり、従来技術の酸化触媒のみを担持した酸化触媒コンバータと同程度の目詰まり軽減効果しか期待できない。
特開２００２−３３９７２８号公報 特開２００２−１８８４３５号公報

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、酸化触媒を利用した連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備えて、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を浄化する排気ガス浄化システムにおいて、酸化触媒を担持する担持体の上流側端部の幾何学的構造を工夫することにより、触媒担持体の上流側端部におけるＰＭの付着による目詰まりを防止し、排気ガス浄化システムの排圧の極端な上昇を回避して、これらに起因する燃費の悪化、エンジンの突然の停止及びエンジンの破損等を防止することができる排気ガス浄化システムを提供することにある。

以上のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、酸化触媒を利用した連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えて、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を浄化する排気ガス浄化システムにおいて、酸化触媒をハニカム構造体に担持すると共に、該ハニカム構造体の上流側端部におけるセルの入口の位置を、排気ガスの平均的流入方向に関して前後方向に変化させて、該ハニカム構造体を形成して構成する。

この排気ガスの平均的流入方向とは、局部的な排気ガスの流れ方向ではなく、排気ガス全体としての流れの方向を基準にすることを意味する。また、この酸化触媒は、貴金属等の排気ガス昇温用の燃料を酸化する酸化触媒のみならず、ＰＭを直接酸化する酸化物酸化触媒等のＰＭ酸化触媒も含む。

このセルの入口の位置を排気ガスの流入する方向にずらせて配置することにより、上流側に突出した入口を持つ一方のセルの側壁が、後退した入口を持つ他方のセルの入口の上流側に配置されるので、他方のセルの入口部分で、酸化触媒を担持したセル壁面の面積を増加でき、これらの集積として、ハニカム構造体の上流側端部における酸化触媒を担持できる面積を著しく増加することができる。

この構成によれば、ハニカム構造体の上流側端部における酸化触媒を担持した面積が著しく増加するので、排気温度上昇用の燃料を含んだＰＭを酸化する能力が増加し、この部分に付着したＰＭを酸化できる。そのため、触媒担持体の上流側端部におけるＰＭの付着による目詰まりを防止し、排気ガス浄化システムの排圧の極端な上昇を回避して、これらに起因する燃費の悪化、エンジンの突然の停止及びエンジンの破損等を防止することができる
上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記ハニカム構造体の上流側端部において、セルの入口を排気ガスの平均的流入方向に対して垂直に形成すると共に、隣接するセルの一方のセルの入口を他方のセルの入口よりも排気ガスの平均的流入方向に関して上流側に配置する。この構成によれば、隣接するセル同士で入口が排気ガスの流入方向に対して凹凸に配置されるので、他方のセルの入口の上流側に、少なくとも一つの隣接する一方のセルの側壁が配置されることになり、他方のセルの入口において酸化触媒が担持された面積が増加する。

また、上記の排気ガス浄化システムで、前記ハニカム構造体の上流側端部において、排気ガスの平均的流入方向に対して垂直な所定の方向に関して、入口を上流側に突出させる一方のセルと入口を下流側に配置する他方のセルとを交互に配置して構成する。

この構成によれば、一方のセルと他方のセルとが略半々となり、更に、一方のセルの入口の位置と他方のセルの入口の位置を、排気ガス流入方向に対してそれぞれ同じ位置に配置すると、ハニカム構造体の上流側端部が準平面的な構造となり、各セルの長さも略同じ長さになる。

そして、更に、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記ハニカム構造体の上流側端部にＰＭに対する酸化活性の高い酸化触媒を局所的に担持させる。この構成によれば、低温になり易く、ＰＭが付着し易いハニカム構造体の上流側端部における、ＰＭの酸化を強力に促進できる。

本発明の内燃機関のＤＰＦによれば、酸化触媒を利用した連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備えて、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を浄化する排気ガス浄化システムにおいて、酸化触媒を担持する担持体の上流側端部の幾何学的構造を工夫することにより、セル入口部分における酸化触媒を担持する面積を増加して、排気温度上昇用の燃料を酸化する能力、ＮＯをＮＯ₂ に酸化する能力、及び、ＰＭに対する酸化能力を増加し、触媒担持体の上流側端部におけるＰＭの付着による目詰まりを防止し、排気ガス浄化システムの排圧の極端な上昇を回避して、これらに起因する燃費の悪化、エンジンの突然の停止及びエンジンの破損等を防止することができる。

以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムについて説明する。

図１〜図７では、上流側の酸化触媒コンバータ３Ａａと下流側の触媒付きフィルタ３Ａｂの組合せで構成される連続再生型ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）３を例にして図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、この排気ガス浄化システム１では、ディーゼルエンジンＥの排気マニホールド１１に接続する排気通路２に、上流側に酸化触媒コンバータ３Ａａを下流側に触媒付きフィルタ３Ａｂを有して構成される連続再生型ＤＰＦ３が設けられている。

この実施の形態では、酸化触媒コンバータ３Ａａは、多数の貫通タイプのセルを持つ多孔質のセラミックのハニカム構造体３０を担持体として、この担持体に白金等の貴金属酸化触媒やＰＭ酸化触媒等の酸化触媒を担持させて形成される。この酸化触媒は、ＤＰＦ再生制御等で排気ガス中に含まれる排気ガス昇温用の燃料を酸化する機能とこの燃料を含んだＰＭを酸化する機能、及び、ＮＯをＮＯ₂ に酸化する機能を持つ。なお、燃料又はＰＭの一方を酸化できれば、その酸化によって発生する熱により他方も酸化でき、排気ガスも昇温できる。

また、触媒付きフィルタ３Ａｂは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタで形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。この触媒付きフィルタ３Ａｂは、ＰＭ捕集機能を有し、排気ガスＧ中のＰＭ（微粒子状物質）を多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）する役割を果たす。

そして、触媒付きフィルタ３ＡｂのＰＭの堆積量を推定するために、連続再生型ＤＰＦ装置３の前後に接続された導通管に差圧センサ２１が設けられる。また、触媒付きフィルタ３Ａｂの再生制御用に、連続再生型ＤＰＦ装置３の入口近傍に、排気温度センサ２２が設けられる。

これらのセンサの出力値は、エンジンＥの運転の全般的な制御を行うと共に、触媒付きフィルタ３Ａｂの再生制御も行う制御装置（電子制御ボックス：ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）５に入力され、この制御装置５から出力される制御信号により、エンジンＥの燃料噴射弁１５や、吸気通路６に設けられ、吸気マニホールドへの吸気量を調整する吸気弁１１等が制御される。

この燃料噴射弁１５は燃料ポンプ（図示しない）で昇圧された高圧の燃料を一時的に貯えるコモンレール（図示しない）に接続されており、制御装置５には、エンジンの運転のために、ＰＴＯのスイッチのＯＮ／ＯＦＦ，ニュートラルスイッチのＯＮ／ＯＦＦ，車両速度，冷却水温度，エンジン回転数，アクセル開度等の情報も入力される。

そして、図２に示すように、吸入空気Ａは、吸気通路６でターボチャージャ１７のコンプレッサ１７ａとインタークーラ１２を経由して、吸気弁１１で吸気量を調整された後、シリンダ１３内の燃焼室１４に入る。この燃焼室１４には、燃料噴射弁１５が設けられている。この燃料噴射弁１５から燃料噴射により、燃料と吸入空気Ａとが混合し、ピストン１８の圧縮により、自然発火して燃焼し、排気ガスＧを発生する。この排気ガスＧは、排気通路２のターボチャージャ１７のタービン１７ｂを経由して、連続再生型ＤＰＦ３に入り、浄化された排気ガスＧｃになって、消音器８を経由して大気中に放出される。

そして、本発明においては、図３〜図７に示すように、酸化触媒コンバータ３Ａａを構成するハニカム構造体３０の上流側端部３０ｕにおいて、セル３１の入口３２の位置を、排気ガスの平均的流入方向Ｘに関して前後方向に変化させる。

この構成により、隣接するセル３１ａ，３１ｂ同士で入口３２ａ，３２ｂが排気ガスの平均的流入方向Ｘに対して凹凸に配置されるので、他方のセル３１ｂの入口部分３２ｂの上流側に、少なくとも一つの隣接する一方のセル３１ａの側壁３３ａが配置されることになり、他方のセル３１ｂの入口部分３２ｂで、酸化触媒を担持した面積を増加でき、これらの集積として、ハニカム構造体３０の上流側端部３０ｕにおける酸化触媒を担持した面積を著しく増加することができる。

そして、図３〜図７の構成では、ハニカム構造体３０の上流側端部３０ｕにおいて、セル３１ａ，３１ｂの入口３２ａ，３２ｂを排気ガスの平均的流入方向Ｘに対して略垂直に形成すると共に、隣接するセルの一方のセル３１ａの入口３２ａを他方のセル３１ｂの入口３２ｂよりも排気ガスの平均的流入方向Ｘに関して上流側に配置する。

図３の構成では、排気ガスＧの平均的流入方向Ｘに対して垂直な所定の方向Ｗに関して、入口３２ａを上流側に突出させる一方のセル３１ａと入口３２ｂを下流側に配置する他方のセル３１ａとを交互に配置して構成する。この構成によれば、一方のセル３１ａの数と他方のセル３１ｂの数は略同じとなり、セル全体で略半々となる。

図４の構成は、図３の構成と略同じであるが、所定の方向Ｗに関して、一方のセル３１ａ１個に対して他方のセル３２ａを２個にしてこの３個１組を繰り返して構成する。なお、隣接する他方のセル３１ｂの入口３２ｂの位置は排気ガスの平均的流入方向Ｘに対して同じ位置とする。この構成によれば、一方のセル３１ａの数は他方のセル３１ｂの略半分となり、上流側に壁面３３ａを有する他方のセル３１ｂの数を増加できる。

この図３及び図４の構成において、一方のセル３１ａの入口３２ａの位置と他方のセル３１ｂの入口３２ｂの位置を排気ガスの平均的流入方向Ｘに対してそれぞれ同じ位置に配置すると、ハニカム構造体３０の上流側端部３０ｕが、準平面的な構造となり、各セル３１ａ．３２ｂの長さも略同じ長さになる。

図５の構成は、排気ガスの平均的流入方向Ｘに対して垂直な所定の方向Ｗに関して、この所定の方向Ｗに連続して隣接する少なくとも３個以上（図５では４個としている）のセル群において、順次、隣接する一方のセル３１ａ，３１ｂ，３１ｃの入口３２ａ，３２ｂ，３２ｃを他方のセル３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの入口３２ｂ，３２ｃ，３２ｄよりも上流側に突出させて形成する。この構成によれば、上流側に入口３２ａ，３２ｂ，３２ｃを持つ一方のセル３１ａ，３１ｂ，３１ｃに隣接する他方のセル３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを著しく増加することができる。

この図５の構成のように、幾つかの隣接するセル群で所定の方向に順次上流側に突出した後、次の幾つかの隣接するセル群で所定の方向に順次下流側に後退し、更に、次の幾つかの隣接するセル群で所定の方向に順次上流側に突出させ、これを繰り返すことにより、ハニカム構造体の上流側端部が幾つかのセル単位で凹凸するように形成すると、セル群の個数により、側壁無しのセルの数の低減効果と、準平面的な構造とのバランスを取ることができる。

なお、上記の所定の方向Ｗは、ハニカム構造体３０に対する一方向のみに限定する必要は無く、例えば、ハニカム構造体３０の中心から放射状に延びる方向など、互いに交差する２方向以上とすることもできる。

図６の構成は、隣接するセルの入口をハニカム構造体３０の中心から外側に向かって一方向Ｗに順次上流側に突出させた構成であり、ハニカム構造体３０の上流側端部のセルの入口は凸状に配置される。

図７の構成は、逆に、隣接するセルの入口をハニカム構造体３０の外側から中心に向かって一方向に順次上流側に突出させた構成であり、ハニカム構造体３０の上流側端部のセルの入口は凹状に配置される。

この図５〜図７のような配置にすると、上流側端部が、準平面的な構造にはならず、準曲面的な構造となるが、入口の上流側に隣接するセルの側壁が配置されない一方のセルの数を著しく減少できる。即ち、図６の構成のようにセルの入口を凸状に配置すると前方に側壁無しの一方のセルの数は１個となり、図７の構成のようにセルの入口を凹状に配置すると、前方に側壁無しの一方のセルの数は外周のセルの個数のみとなり、著しく低減する。

そして、この図３〜図７の構成によれば、隣接するセル同士で入口が排気ガスの平均的流入方向Ｘに対して凹凸に配置されるので、他方のセルの入口部分の上流側に、少なくとも一つの隣接する一方のセルの側壁が配置されることになり、他方のセルの入口部分で、酸化触媒を担持したセル壁面の面積を著しく増大でき、これらの集積として、ハニカム構造体の上流側端部の酸化触媒を担持した面積を著しく増大できる。

なお、これらの図３〜図７のような所望の上流側端部３０ｕの形状を持つハニカム構造体３０は、所望の形状に形成した成型用の型を使用してハニカム構造体３０を成型することにより製作できる。

そして、更に、上記の排気ガス浄化システム１において、ハニカム構造体３０の上流側端部３０ｕにＰＭに対する酸化活性の高い酸化触媒を局所的に担持させる（ゾーンコートする）。このＰＭ酸化活性の高い酸化触媒としては、Ｐｔ／Ａｌ₂ Ｏ₃ 触媒を使用することができる。また、ハニカム構造体３０に担持されている酸化触媒とは別の種類の酸化触媒を用いる代りに、ハニカム構造体３０に担持されている酸化触媒の密度を高くしても良い。この構成によれば、低温になり易く、ＰＭが付着し易いハニカム構造体の上流側端部におけるＰＭの酸化を強力に促進できる。

図８〜図１３では、本発明の他の実施の形態の排気ガス浄化システム１Ｂについて図面を参照しながら説明する。

この排気ガス浄化システム１Ｂは、酸化触媒を触媒付きフィルタ３Ｂｂに担持した連続再生型ＤＰＦ３Ｂを備えた連続再生型ＤＰＦ３Ｂを有するシステムであり、図１の連続再生型ＤＰＦ３が酸化触媒を酸化触媒コンバータ３Ａａに担持させて、触媒付きフィルタ３Ａｂの上流側に配置するのに対して、ＰＭ酸化触媒をＰＭ捕集機能を持つウオールフロータイプの触媒付きフィルタ３Ｂに担持させる点が異なる。また、上述したハニカム構造体３０の上流側端部３０ｕの構成を、この触媒付きフィルタ３Ｂの上流側端部３０Ｂｕにおいて採用する点が異なる。その他の構成は同じである。

従って、このウオールフロータイプの触媒付きフィルタ３Ｂの担持体となるハニカム構造体３０Ｂの上流側端部３０Ｂｕの構成は、図３〜図７と同様に、図９〜図１３のような構成となり同様の効果を奏することができる。なお、図中の３４は目封じを示す。

この構成により、目封じ部分の上流側端部における壁面の面積を増加できると共に、ＰＭがこの目封じ端面に付着し難くすることができる。更に、排気ガスＧの触媒付きフィルタ３Ｂへの流入抵抗を減少でき、排気ガス浄化システム１Ｂにおける圧力低下（圧力損失）を減少できる。

そして、更に、この排気ガス浄化システム１Ｂにおいても、ハニカム構造体３０Ｂの上流側端部３０ＢｕにＰＭに対する酸化活性の高い酸化触媒を局所的に担持させることにより、低温になり易く、ＰＭが付着し易いハニカム構造体の上流側端部におけるＰＭの酸化を強力に促進できる。

以上の構成によれば、ハニカム構造体（触媒担持体）３０，３０Ｂの上流側端部３０ｕ，３０Ｂｕにおける酸化触媒を担持した面積を著しく増加することができるので、燃料を含んだＰＭを酸化する能力が増加し、特にＤＰＦ再生制御時に、この部分に付着する多量に排気温度上昇用の燃料を含んだＰＭを酸化できる。

そのため、ハニカム構造体３０，３０Ｂの上流側端部３０ｕ，３０ＢｕにおけるＰＭの付着による目詰まりを防止でき、このＰＭによる目詰まりによる、排気ガス浄化システムの排圧の極端な上昇を回避して、燃費の悪化、エンジンの突然の停止及びエンジンの破損等を防止することができる

本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムのシステム構成図である。 本発明に係る排気ガス浄化システムのエンジン部分の構成を示す図である。 入口を上流側に突出させる一方のセルと入口を下流側に配置する他方のセルとを交互に配置したハニカム構造体を示す図で、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は側断面図の部分拡大図であり、（ｃ）は部分斜視図である。 入口を上流側に突出させる一方のセル１個に対して入口を下流側に配置する他方のセルを２個にしてこの３個１組を繰り返して構成したハニカム構造体を示す図で、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は側断面図の部分拡大図であり、（ｃ）は部分斜視図であり、（ｄ）は（ｃ）とは他の構造の部分斜視図である。 所定の方向Ｗに連続して隣接する少なくとも４個のセル群において、順次、隣接する一方のセルの入口を他方のセルの入口よりも上流側に突出させて構成したハニカム構造体を示す図で、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は側断面図の部分拡大図であり、（ｃ）は部分斜視図である。 隣接するセルの入口をハニカム構造体の中心から外側に向かって一方向に順次上流側に突出させて構成したハニカム構造体を示す図である。 隣接するセルの入口をハニカム構造体の外側から中心に向かって一方向に順次上流側に突出させて構成したハニカム構造体を示す図である。 本発明に係る他の実施の形態の排気ガス浄化システムのシステム構成図である。 入口を上流側に突出させる一方のセルと入口を下流側に配置する他方のセルとを交互に配置したウオールフロータイプのハニカム構造体を示す図で、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は側断面図の部分拡大図であり、（ｃ）は部分斜視図である。 入口を上流側に突出させる一方のセル１個に対して入口を下流側に配置する他方のセルを２個にしてこの３個１組を繰り返して構成したウオールフロータイプのハニカム構造体を示す図で、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は側断面図の部分拡大図であり、（ｃ）は部分斜視図であり、（ｄ）は（ｃ）とは他の構造の部分斜視図である。 所定の方向Ｗに連続して隣接する少なくとも４個のセル群において、順次、隣接する一方のセルの入口を他方のセルの入口よりも上流側に突出させて構成したウオールフロータイプのハニカム構造体を示す図で、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は側断面図の部分拡大図であり、（ｃ）は部分斜視図である。 隣接するセルの入口をハニカム構造体の中心から外側に向かって一方向に順次上流側に突出させて構成したウオールフロータイプのハニカム構造体を示す図である。 隣接するセルの入口をハニカム構造体の外側から中心に向かって一方向に順次上流側に突出させて構成したウオールフロータイプのハニカム構造体を示す図である。 従来技術の排気ガス浄化システムの一例を示すシステム構成図である。 従来技術の排気ガス浄化システムの他の一例を示すシステム構成図である。 従来技術の排気ガス浄化システムの他の一例を示すシステム構成図である。

符号の説明

１，１Ｂ 排気ガス浄化システム
２ 排気通路
３ 連続再生型パティキュレートフィルタ
３Ａａ 酸化触媒
３Ａｂ 触媒付きフィルタ
３Ｂ 触媒付きフィルタ
３０ ハニカム構造体
３０Ｂ ウオールフロータイプのハニカム構造体
３０ｕ，３０Ｂｕ 上流側端部
３１ａ 一方のセル（突出）
３１ｂ 他方のセル（後退）
３２ａ 一方のセルの入口
３２ｂ 他方のセルの入口
３３ａ 一方のセルの壁面（他方のセルの入口の前方部分）
３４ 目封じ

Claims (4)

1. 酸化触媒を利用した連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えて、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を浄化する排気ガス浄化システムにおいて、酸化触媒をハニカム構造体に担持すると共に、該ハニカム構造体の上流側端部におけるセルの入口の位置を、排気ガスの平均的流入方向に関して前後方向に変化させて、該ハニカム構造体を形成したことを特徴とする排気ガス浄化システム。
2. 前記ハニカム構造体の上流側端部において、セルの入口を排気ガスの平均的流入方向に対して垂直に形成すると共に、隣接するセルの一方のセルの入口を他方のセルの入口よりも排気ガスの平均的流入方向に関して上流側に配置することを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化システム。
3. 前記ハニカム構造体の上流側端部において、排気ガスの平均的流入方向に対して垂直な所定の方向に関して、入口を上流側に突出させる一方のセルと入口を下流側に配置する他方のセルとを交互に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化システム。
4. 前記ハニカム構造体の上流側端部にＰＭに対する酸化活性の高い酸化触媒を局所的に担持させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。

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