JP2011038410A - Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wall flow honeycomb type particulate filter for a diesel engine having the long service life, without causing a crack in a filter cell. <P>SOLUTION: This wall flow honeycomb type particulate filter DPF for the diesel engine is provided so that a passing factor K of an inflow side filter cell wall 12 of the DPF, reduces toward the outlet side 5 from the inlet side 4 of the DPF. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中のカーボン等の粒子状物質（以下、「ＰＭ」と記載する場合がある。）を捕集し除去するためのディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルター（以下、「ＤＰＦ」と略記載する場合がある。）に関する。   The present invention relates to a diesel engine wall flow honeycomb particulate filter for collecting and removing particulate matter such as carbon (hereinafter sometimes referred to as “PM”) in exhaust gas of a diesel engine. Hereinafter, it may be abbreviated as “DPF”).

自動車の排気ガスは、大気汚染の大きな原因の一つであり、排気ガスに含まれる有害成分を除去する技術は極めて重要である。
なかでも、大都市で問題となっている大気汚染物質としてＰＭがある。そしてディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンと比べてＰＭを多く排出する。 Exhaust gas from automobiles is one of the major causes of air pollution, and technology for removing harmful components contained in exhaust gas is extremely important.
Among these, PM is an air pollutant that has become a problem in large cities. Diesel engines emit more PM than gasoline engines.

そこで、ディーゼルエンジン車においては、エンジン燃焼室や燃料噴射系の改善を行ったりして、ＰＭの排出を抑える努力が行われているものの、抜本的な決め手がない。そこで、排気経路にＤＰＦを設置し、ディーゼルエンジンで生成するＰＭを当該フィルターによって後処理的に捕集し、これを燃焼して除去する技術が最も実用的であると考えられ、検討が続けられている。   Therefore, in diesel engine vehicles, although efforts are made to suppress PM emissions by improving the engine combustion chamber and the fuel injection system, there is no fundamental decisive factor. Therefore, a technology that installs DPF in the exhaust path, collects PM generated by the diesel engine in a post-processing manner by the filter, and burns and removes it is considered to be the most practical, and research continues. ing.

上記ＤＰＦの代表的な例として、ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターがある。ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターは、複数のフィルターセルの集合体であり、隣接するフィルターセルの入口側と出口側とを交互に目封じしたもので、排出ガスは当該フィルターセル間を分離する上下左右のいずれかのろ過壁を通過して出口へと導かれる構造となっている。   A typical example of the DPF is a wall flow honeycomb type particulate filter. A wall flow honeycomb type particulate filter is an aggregate of a plurality of filter cells, in which the inlet side and the outlet side of adjacent filter cells are alternately sealed, and the exhaust gas is separated into upper and lower parts separating the filter cells. It has a structure that passes through one of the left and right filtration walls and is guided to the outlet.

例えば、特許文献１はＤＰＦのフィルターユニットの前方に金属円板を設けることにより、フィルターユニットの最外周の環状の排気ガス通路からフィルター外周へ透過する排気ガス流速のバラツキを平準化し、パティキュレートの捕集効率の向上を図ることを提案している。   For example, in Patent Document 1, by providing a metal disk in front of the DPF filter unit, the variation in the exhaust gas flow rate permeating from the outermost annular exhaust gas passage of the filter unit to the filter outer periphery is leveled, and the particulate It is proposed to improve the collection efficiency.

特開平１０−１９６３４６号公報JP-A-10-196346

ところが、ＤＰＦには、ＰＭ燃焼後に当該ＤＰＦのフィルターユニットを構成するフィルターセルにクラックが発生し、当該ＤＰＦの寿命が短縮するという課題がある。
本発明は、上述の状況の下で成されたものであり、その目的は、当該課題が解決された長寿命のＤＰＦを提供することである。 However, the DPF has a problem that a crack occurs in the filter cell constituting the filter unit of the DPF after PM combustion, and the life of the DPF is shortened.
The present invention has been made under the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a long-life DPF in which the problem is solved.

本発明者等は、上述の課題を解決するため研究を行った。
そして、ＤＰＦ寿命を短縮させるフィルターセルのクラック発生の原因が、フィルターセル内に灰分が堆積する為であること。さらに、当該灰分が、フィルターセル内に不均一に堆積することが原因であるという画期的な知見を得た。具体的には、主に、当該フィルターセル内の入口側から見て奥部にあたる出口側に、灰分が堆積していたのである。 The present inventors conducted research in order to solve the above-described problems.
And the cause of the crack generation | occurrence | production of the filter cell which shortens a DPF lifetime is that ash accumulates in a filter cell. Furthermore, the epoch-making knowledge that the said ash was caused by non-uniform deposition in the filter cell was obtained. Specifically, the ash was deposited mainly on the outlet side corresponding to the back as viewed from the inlet side in the filter cell.

つまり、排ガス中のＰＭは、主にフィルターセル内の出口側に捕集されていたのである。そして当該捕集されたＰＭは、燃焼処理で排出されるものの、当該燃焼処理時にエンジン潤滑油中に含まれる金属分が灰分となり、フィルターセル内の出口側内表面の細孔に詰まる状態で残留することになる。当該灰分は過熱されやすい為、ＤＰＦが再生燃焼を繰り返すと当該灰分が過熱することになる。ここで、フィルターセル内において灰分が不均一に堆積していることから、熱のかかり方も不均一なものとなり、フィルターセルが不均一な膨張・収縮を繰り返す為、フィルターセルにクラックが発生していたのである。   That is, PM in the exhaust gas was collected mainly on the outlet side in the filter cell. Although the collected PM is discharged in the combustion process, the metal contained in the engine lubricating oil becomes ash during the combustion process and remains in a state where it clogs the pores on the inner surface of the outlet side in the filter cell. Will do. Since the ash is easily overheated, the ash is overheated when the DPF repeats regenerative combustion. Here, since the ash is deposited non-uniformly in the filter cell, the heat applied is also non-uniform, and the filter cell repeats non-uniform expansion and contraction, causing cracks in the filter cell. It was.

本発明者等は、当該知見からフィルターセル内部における灰分の付着の不均一状態を解消することができれば、フィルターセルのクラック発生を抑制出来、ＤＰＦを長寿命化出来ることに想到した。
ここで本発明者等は、フィルターセル内部において灰分の付着の不均一状態を解消させることについて研究を続けた。そして、フィルターセル内部において灰分の付着の不均一状態を解消させる為には、その前段階として、フィルターセル内部におけるＰＭの付着の不均一状態を解消させることが肝要であること。フィルターセル内部におけるＰＭの付着の不均一状態を解消させる為には、フィルターセルの入口側から出口側に向かって、排気ガスの通過速度を均一化させることが肝要であることに想到した。 The present inventors have come up with the idea that if the non-uniform state of ash adhesion inside the filter cell can be eliminated, the occurrence of cracks in the filter cell can be suppressed and the life of the DPF can be extended.
Here, the present inventors continued research on eliminating the uneven state of ash adhesion inside the filter cell. And in order to eliminate the non-uniform state of ash adhesion inside the filter cell, it is important to eliminate the non-uniform state of PM adhesion inside the filter cell as a previous step. In order to eliminate the non-uniform state of PM adhesion inside the filter cell, it has been thought that it is important to make the exhaust gas passage speed uniform from the inlet side to the outlet side of the filter cell.

そして、当該排気ガスがフィルターセルを通過する速度を均一化させる為に、フィルター壁の厚みδを入口側から出口側に向かって厚くする手段、通過係数Ｋを入口側から出口側に向かって下げる手段のいずれか、または、両手段を併用することで、フィルターセル内部における灰分の付着の不均一状態を解消させることが可能となり、この結果、ＤＰＦの寿命も延びることを知見し、本発明を完成した。   Then, in order to make the speed at which the exhaust gas passes through the filter cell uniform, means for increasing the thickness δ of the filter wall from the inlet side toward the outlet side, and the passage coefficient K is decreased from the inlet side toward the outlet side. By using either of the means or using both means together, it becomes possible to eliminate the uneven state of ash adhesion inside the filter cell, and as a result, it has been found that the life of the DPF is extended, and the present invention is improved. completed.

即ち、上述の課題を解決する為の第１の発明は、
ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁の通過係数Ｋが、当該フィルターの入口側から出口側に向かって減少しているものであることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターである。 That is, the first invention for solving the above-described problem is
Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
The diesel engine wall flow honeycomb type particulate filter is characterized in that the passage coefficient K of the inflow side filter cell wall decreases from the inlet side to the outlet side of the filter.

第２の発明は、
ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁を構成する素材の密度および／または充填率が、入口側から出口側に向かって増加していることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターである。 The second invention is
Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
A wall flow honeycomb type particulate filter for a diesel engine, characterized in that the density and / or filling rate of the material constituting the inflow side filter cell wall increases from the inlet side toward the outlet side.

第３の発明は、
ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁の壁厚が、入口側から出口側に向かって増加していることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルタ
ーである。 The third invention is
Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
The wall flow honeycomb type particulate filter for a diesel engine is characterized in that the wall thickness of the inflow side filter cell wall increases from the inlet side toward the outlet side.

第４の発明は、
ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁に、当該フィルターセル壁の通過係数Ｋを減少させるコーティングが施され、当該コーティングの厚みが入口側から出口側に向かって増加していることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターである。 The fourth invention is:
Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
A diesel engine wall characterized in that the inflow side filter cell wall is provided with a coating for reducing the passage coefficient K of the filter cell wall, and the thickness of the coating increases from the inlet side toward the outlet side. This is a flow honeycomb type particulate filter.

第５の発明は、
ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁に、当該フィルターセル壁の通過係数Ｋを減少させるコーティングが施され、当該コーティングの材質が入口側から出口側に向かって、通過係数Ｋをより減少させるものがコーティングされていることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターである。 The fifth invention is:
Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
The inflow side filter cell wall is coated with a coating that reduces the passage coefficient K of the filter cell wall, and the coating material is coated with a material that further reduces the passage coefficient K from the inlet side to the outlet side. It is a wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engines.

第６の発明は、
ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁を構成する素材の密度および／または充填率が、入口側から出口側に向かって増加している構成、
当該流入側フィルターセル壁の壁厚が、入口側から出口側に向かって増加している構成、
当該流入側フィルターセル壁に、当該フィルターセル壁の通過係数Ｋを減少させるコーティングが施され、当該コーティングの厚みが入口側から出口側に向かって増加している構成、
当該流入側フィルターセル壁に、当該フィルターセル壁の通過係数Ｋを減少させるコーティングが施され、当該コーティングの材質が入口側から出口側に向かって、通過係数Ｋをより減少させるものがコーティングされている構成、
のいずれかの構成から選択される２つ以上の構成を備えることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターである。 The sixth invention is:
Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
A configuration in which the density and / or filling rate of the material constituting the inflow side filter cell wall increases from the inlet side toward the outlet side;
A configuration in which the wall thickness of the inflow side filter cell wall increases from the inlet side toward the outlet side;
The inflow side filter cell wall is provided with a coating for reducing the passage coefficient K of the filter cell wall, and the thickness of the coating increases from the inlet side toward the outlet side,
The inflow side filter cell wall is coated with a coating that reduces the passage coefficient K of the filter cell wall, and the coating material is coated with a material that further reduces the passage coefficient K from the inlet side to the outlet side. Configuration
A wall flow honeycomb type particulate filter for a diesel engine, comprising two or more configurations selected from any of the configurations.

本発明に係るディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターにおいては、排気ガス中のＰＭがフィルターセルの内側に均一に捕獲される為、燃焼処理後にフィルターセルの内側に残留する灰分の不均一を解消し、燃焼処理の際の膨張・収縮の不均一も解消した。この結果、当該ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターの寿命を延ばすことが出来た。   In the wall flow honeycomb type particulate filter for a diesel engine according to the present invention, PM in the exhaust gas is uniformly captured inside the filter cell. Eliminates unevenness of expansion and contraction during the combustion process. As a result, it was possible to extend the life of the wall flow honeycomb type particulate filter for the diesel engine.

ＤＰＦに用いられるフィルターユニットの模式的な外観である。It is a typical external appearance of the filter unit used for DPF. 図１に示したフィルターユニットのＩ−Ｉ断面図の模式的な拡大図である。It is a typical enlarged view of II sectional drawing of the filter unit shown in FIG. 図２に示したフィルターセルの単体セルの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the single-piece | unit cell of the filter cell shown in FIG. フィルターセルの所定位置における排気ガス流速のグラフである。It is a graph of the exhaust gas flow velocity in the predetermined position of a filter cell. フィルターセルの所定位置における排気ガス圧力のグラフである。It is a graph of the exhaust gas pressure in the predetermined position of a filter cell. フィルターセルの所定位置におけるＫの値のグラフである。It is a graph of the value of K in the predetermined position of a filter cell. 本発明に係るフィルターセルの実施形態例である。It is an embodiment of the filter cell which concerns on this invention. 本発明に係るフィルターセルの異なる実施形態例である。It is an example of a different embodiment of the filter cell concerning the present invention.

本発明について図面を参照しながら説明する。
図１は、ＤＰＦに用いられるフィルターユニット１の模式的な外観である。図１において向かって左側が排ガスの入口側４であり、右側が出口側５である。フィルターユニット１集合体の入口側には目板２が設けられており、当該入口側の目板２には多数の穿孔３が設けられている。一方、フィルターユニット１集合体の出口側には目板６が設けられており、当該出口側の目板６にも多数の穿孔７が設けられている。 The present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic appearance of a filter unit 1 used in a DPF. In FIG. 1, the left side is the exhaust gas inlet side 4 and the right side is the outlet side 5. A plate 2 is provided on the inlet side of the filter unit 1 assembly, and a number of perforations 3 are provided on the plate 2 on the inlet side. On the other hand, an eye plate 6 is provided on the outlet side of the filter unit 1 assembly, and a number of perforations 7 are provided in the eye plate 6 on the outlet side.

図２は、図１に示したフィルターユニット１におけるＩ−Ｉ断面図の模式的な拡大図である。フィルターユニット１は、流入してくる排気ガス１６が流入する多数のフィルターセル１１の集合体である。フィルターユニット１集合体の入口側４には目板２が設けられ、当該入口側の目板２には、排気ガス流入側のフィルターセル１１の位置に合わせて穿孔３が穿たれている。一方、フィルターセル１１集合体の出口側には目板６がある。当該出口側の目板６は目封じ１４となって、排気ガス流入側の各フィルターセル１１を盲管状態とする。さらにフィルターユニット１集合体の入口側４には、電気ヒーター１５が設けられ所定時間の間隔で通電される。   FIG. 2 is a schematic enlarged view of a II cross-sectional view of the filter unit 1 shown in FIG. The filter unit 1 is an aggregate of a large number of filter cells 11 into which inflowing exhaust gas 16 flows. A plate 2 is provided on the inlet side 4 of the filter unit 1 assembly, and perforations 3 are formed in the plate 2 on the inlet side according to the position of the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side. On the other hand, there is a face plate 6 on the outlet side of the filter cell 11 assembly. The outlet side plate 6 becomes a seal 14 and puts each filter cell 11 on the exhaust gas inflow side into a blind tube state. Furthermore, an electric heater 15 is provided on the inlet side 4 of the filter unit 1 assembly and is energized at predetermined time intervals.

一方、複数の排気ガス流入側のフィルターセル１１が周囲を囲むことで、排気ガス流出側のフィルターセル１８が形成される。当該排気ガス流出側のフィルターセル１８は、前記排気ガス流入側のフィルターセル１１とは逆に入口側４が目板２によって目封じ１７されて盲管状態となるが、出口側は目板６に設けられた穿孔７によって開放されている。   On the other hand, a plurality of exhaust gas inflow side filter cells 11 surround the periphery, whereby an exhaust gas outflow side filter cell 18 is formed. Contrary to the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side, the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side is in a blind tube state with the inlet side 4 sealed by the eyeplate 2, but the outlet side is in the eyeplate 6. It is opened by the perforations 7 provided in.

入口側４から流入してくる排気ガス１６は、入口側の穿孔３を介してフィルターセル１１内に流入する。ところがフィルターセル１１は盲管状態なので、流入した排気ガス１６は、ガス透過性を有するフィルターセル壁を透過して排気ガス流出側のフィルターセル１８へ流入する。フィルターセル１８へ流入した排気ガス１９は、出口側の穿孔７を介して出口側５へ向かい流出する。
この排気ガス１６が、ガス透過性を有するフィルターセル壁を透過する際、ＰＭは当該フィルターセル壁を透過することが出来ず、排気ガス流入側のフィルターセル１１内面のフィルターセル壁に沈着する。 The exhaust gas 16 flowing in from the inlet side 4 flows into the filter cell 11 through the perforations 3 on the inlet side. However, since the filter cell 11 is in a blind tube state, the exhaust gas 16 that has flowed in passes through the filter cell wall having gas permeability and flows into the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side. The exhaust gas 19 flowing into the filter cell 18 flows out toward the outlet side 5 through the perforations 7 on the outlet side.
When the exhaust gas 16 permeates the filter cell wall having gas permeability, PM cannot permeate the filter cell wall, and is deposited on the filter cell wall on the inner surface of the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side.

尚、本実施形態において、説明の便宜のため排気ガス流入側のフィルターセル１１、排気ガス流出側のフィルターセル１８とも直方体形状としているが、これに限られる訳ではなく、多角形柱状、円柱形状であっても良い。   In the present embodiment, the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side and the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side have a rectangular parallelepiped shape for convenience of explanation. However, the present invention is not limited to this. It may be.

図３は、図２に示した排気ガス流入側のフィルターセル１１の単体セル１１、および排気ガス流出側のフィルターセル１８の単体セル１８の模式的な断面図である。
以下、まず図３を参照しながら、排気ガス流入側のフィルターセルの単体セル１１によるＰＭの捕集と加熱処理、および問題点について説明する。 3 is a schematic cross-sectional view of the single cell 11 of the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side and the single cell 18 of the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side shown in FIG.
Hereinafter, first, PM collection and heat treatment by the single cell 11 of the filter cell on the exhaust gas inflow side, and problems will be described with reference to FIG.

上述したように、入口側の目板２に設けられた穿孔３から、出口側の目封じ１４によって盲管状態となったフィルターセル１１に流入した排気ガス１６は、ガス透過性を有するフィルターセル壁１２を透過して排気ガス流出側のフィルターセル１８へ流入し、出口５
へ向かう。この排気ガス１６が、フィルターセル壁１２を透過する際、排気ガス１６中のガス成分は、ここを透過出来るが、ＰＭ２５は透過出来ずにフィルターセル壁１２の内表面に捕獲される。当該ＰＭ２５の捕獲により、排気ガス１９はガス成分のみとなり出口５へ向かい流出する。
尚、図３のフィルターセル壁１２に、〈１〉〈２〉・・・・〈ｎ−２〉〈ｎ−１〉〈ｎ〉の符号が付与されているが、これは、後述する、フィルターセル内における排気ガスの運動モデルを説明するために用いる符号である。 As described above, the exhaust gas 16 that has flowed from the perforations 3 provided in the inlet-side plate 2 into the filter cell 11 that has become a blind tube by the outlet-side plug 14 is a filter cell having gas permeability. The gas passes through the wall 12 and flows into the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side.
Head to. When the exhaust gas 16 permeates the filter cell wall 12, the gas component in the exhaust gas 16 can permeate here, but PM 25 cannot permeate and is captured on the inner surface of the filter cell wall 12. By capturing the PM 25, the exhaust gas 19 becomes only a gas component and flows out toward the outlet 5.
In addition, although the code | symbol of <1><2> ...... <n-2><n-1><n> is provided to the filter cell wall 12 of FIG. 3, this is a filter mentioned later. It is the code | symbol used in order to demonstrate the motion model of the exhaust gas in a cell.

ディーゼルエンジンが作動を続ける限り、排ガス１６は単体セル１１内に流入し続けるので、フィルターセル壁１２に沈着して捕獲されるＰＭ２５量も増加を続ける。そこで、所定時間毎にヒーター１５に通電し、ＰＭ２５を加熱する。ＰＭ２５は、殆どが炭素であるので、当該加熱により燃焼（再生燃焼）して気体の二酸化炭素となりフィルターセル壁１２を透過して行く。ところがＰＭ２５には潤滑油等に由来する金属分が含有されている。当該金属分は、ＰＭ２５が加熱燃焼して気体化する際、灰分２６としてフィルターセル壁１２の内表面の細孔に詰まる状態で残留する。   As long as the diesel engine continues to operate, the exhaust gas 16 continues to flow into the single cell 11, so that the amount of PM 25 deposited and captured on the filter cell wall 12 also continues to increase. Therefore, the heater 15 is energized every predetermined time to heat the PM 25. Since most of the PM 25 is carbon, it is burned (regenerated and burned) by the heating to become gaseous carbon dioxide and permeate the filter cell wall 12. However, PM25 contains a metal component derived from lubricating oil or the like. When the PM 25 is heated and combusted and gasified, the metal component remains as an ash component 26 in a state of being clogged in pores on the inner surface of the filter cell wall 12.

当該灰分２６は、通過する排気ガス１６量の増加と伴に増加し続ける。ここで、本発明者等は、当該灰分２６が、フィルターセル壁１２の内表面全体に均等に付着するのではなく、出口側５の内表面に多く、入口側４の内表面に少なく付着することを知見した。これは、排気ガス流入側のフィルターセル１１内の排ガス１６の流速（ｕ）が出口側５にて速く、入口側４にて遅いためであると考えられる（詳細は後述する。）。
結局、フィルターセル壁１２の内表面に不均等に付着した灰分２６が、ＰＭ２５の再生燃焼の度に加熱と冷却とにより、不均一な膨張・収縮を繰り返し、排気ガス流入側のフィルターセル１１にワレが発生していたものと考えられる。 The ash 26 continues to increase as the amount of exhaust gas 16 passing through increases. Here, the present inventors do not adhere the ash 26 evenly to the entire inner surface of the filter cell wall 12, but adhere more to the inner surface of the outlet side 5 and less to the inner surface of the inlet side 4. I found out. This is considered to be because the flow velocity (u) of the exhaust gas 16 in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side is fast on the outlet side 5 and slow on the inlet side 4 (details will be described later).
Eventually, the ash 26 adhering unevenly to the inner surface of the filter cell wall 12 repeatedly expands and contracts unevenly by heating and cooling each time the PM 25 is regenerated and burned, and enters the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side. It is thought that cracks had occurred.

ここで、本発明者等が行った、排気ガス流入側のフィルターセル１１内の排ガス１６、および、排気ガス流出側のフィルターセル１８内の排ガス１９の内部流動特性に関する検討結果について説明する。
［計算モデル］
排気ガス流入側のフィルターセル１１内の排ガス１６、および、排気ガス流出側のフィルターセル１８内の排ガス１９の流れを１次元非定常圧縮性とすると、連続の式（１）式、運動方程式（２）式、エネルギー式（３）式は、次のように記載される。

Figure 2011038410
Here, a description will be given of the examination results regarding the internal flow characteristics of the exhaust gas 16 in the exhaust gas inflow side filter cell 11 and the exhaust gas 19 in the exhaust gas outflow side filter cell 18 performed by the present inventors.
[Calculation model]
Assuming that the flow of the exhaust gas 16 in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side and the exhaust gas 19 in the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side is one-dimensional unsteady compressibility, the continuous equation (1), equation of motion ( The expression 2) and the energy expression (3) are described as follows.

Figure 2011038410

図３に示すように、排気ガス流入側のフィルターセル１１の内部の長さＬを（ｎ−１）等分し、ｎ個の格子点の排気ガス１６の流速（ｕ）、温度（Ｔ）、圧力（ｐ）の値をもとめた。このとき、ＤＰＦ周辺においては排気ガス１６および排気ガス１９の密度の変化は小さいので、当該排気ガス１６、１９を非圧縮性流体として取り扱うことが出来る。
ここで、入口側４の排気ガス流入側のフィルターセル１１入口を〈１〉点目とし、出口側５の目封じ１４の位置を〈ｎ〉：〈１０１〉点目とした。
まず、〈１〉点目はフィルターセル１１の入口であり、排気ガス１６の流速（ｕ）、温度（Ｔ）、圧力（ｐ）は所与の値である。一方、〈１０１〉点目においては、出口側の目封じ１４により目封じされているので流速（ｕ）＝０となる。 As shown in FIG. 3, the length L inside the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side is equally divided by (n−1), and the flow velocity (u) and temperature (T) of the exhaust gas 16 at n lattice points. The value of pressure (p) was determined. At this time, since changes in the density of the exhaust gas 16 and the exhaust gas 19 are small around the DPF, the exhaust gases 16 and 19 can be handled as incompressible fluids.
Here, the inlet of the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side on the inlet side 4 was set as the <1> point, and the position of the seal 14 on the outlet side 5 was set as the <n>: <101> point.
First, the <1> point is the inlet of the filter cell 11, and the flow velocity (u), temperature (T), and pressure (p) of the exhaust gas 16 are given values. On the other hand, at the <101> point, the flow velocity (u) = 0 because it is sealed by the outlet 14 on the outlet side.

当該条件の下、排気ガス１６が、フィルターセル壁１２を通過する速度（ｕ）を一定とする為の要件を検討した。   Under these conditions, the requirements for making the speed (u) of the exhaust gas 16 passing through the filter cell wall 12 constant were examined.

まず、排気ガス１６がフィルターセル壁１２を通過する速度が、一定であるとして、上記（１）式〜（３）式を解いた。
具体的には、（１）式を差分式とし、〈２〉〜〈１００〉点目までの流速を求めた（尚、〈１０１〉点目は、目封じなので流速は０である。）。
その結果を図４に示す。図４は、横軸に排気ガス流入側のフィルターセル１１における入口からの位置を示す点の符号をとり、縦軸に排気ガス１６の流速（ｕ）をとったグラフである。
そしてフィルターセル壁の縦横内寸を１ｍｍ、フィルターセル長さを１０ｃｍ、入口側４にある穿孔３における排気ガス１６の圧力を０．１０６ＭＰａ、出口側５にある穿孔７における排気ガス１６の圧力を０．１ＭＰａ、フィルターセル１１内の密度（ρ）は１．２ｋｇ／ｍ３で一定、排気ガス流入側のフィルターセル１１外の排気ガス１６の排気入口側における流速を０．１２ｍ／ｓとした。
このときの、排気ガス流入側のフィルターセル１１内の排気ガス１６の流速（ｕ）を実線で当該グラフにプロットし、排気ガス流出側のフィルターセル１８内の排気ガス１９の流速（ｕ）を破線で当該グラフにプロットしたものである。 First, the above equations (1) to (3) were solved on the assumption that the speed at which the exhaust gas 16 passes through the filter cell wall 12 is constant.
Specifically, equation (1) was used as a differential equation, and the flow velocity from the <2> to <100> points was obtained (note that the flow velocity is 0 because the <101> point is plugged).
The result is shown in FIG. FIG. 4 is a graph in which the horizontal axis represents the point indicating the position from the inlet of the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side, and the vertical axis represents the flow velocity (u) of the exhaust gas 16.
The vertical and horizontal inner dimensions of the filter cell wall are 1 mm, the filter cell length is 10 cm, the pressure of the exhaust gas 16 in the perforation 3 on the inlet side 4 is 0.106 MPa, and the pressure of the exhaust gas 16 in the perforation 7 on the outlet side 5 is 0.1 MPa, the density (ρ) in the filter cell 11 is constant at 1.2 kg / m 3 , and the flow velocity on the exhaust inlet side of the exhaust gas 16 outside the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side is 0.12 m / s. .
At this time, the flow velocity (u) of the exhaust gas 16 in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side is plotted on the graph with a solid line, and the flow velocity (u) of the exhaust gas 19 in the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side is plotted. This is plotted on the graph with a broken line.

図４より、排気ガス１６がフィルターセル壁１２を通過する速度が、一定であるときの、排気ガス流入側のフィルターセル１１および排気ガス流出側のフィルターセル１８における、排気ガス１６、１９の流速の挙動について次のことが判明した。
（１）排気ガス流入側のフィルターセル１１における排気ガス１６の流速は、入口側４から出口側５へ向かって単調に低下し、〈１０１〉点にてゼロになる。
（２）排気ガス流出側のフィルターセル１８における排気ガス１９の流速は上述した（１）と相反し、入口側４でゼロであるが、出口側５へ向かって単調に増加する。 From FIG. 4, the flow rates of the exhaust gases 16 and 19 in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side and the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side when the speed at which the exhaust gas 16 passes through the filter cell wall 12 is constant. The following has been found about the behavior of.
(1) The flow rate of the exhaust gas 16 in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side monotonously decreases from the inlet side 4 toward the outlet side 5 and becomes zero at the <101> point.
(2) The flow rate of the exhaust gas 19 in the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side is contrary to the above-described (1) and is zero on the inlet side 4, but increases monotonously toward the outlet side 5.

次に、排気ガス１６がフィルターセル壁１２を通過する速度が、一定であるときの、排気ガス流入側のフィルターセル１１および排気ガス流出側のフィルターセル１８における、排気ガス１６、１９の圧力の挙動を（２）式を用いて求めた。
尚、（３）式は、温度一定の解を与えたので実質的に解かれたことになった。
その結果を図５に示す。尚、フィルターセルの各条件は、図４の場合と同様である。
図５は、横軸に排気ガス流入側のフィルターセル１１における入口からの位置を示す点の符号をとり、縦軸に排気ガス１６、１９の圧力をとったグラフであり、排気ガス流入側のフィルターセル１１内の排気ガス１６の圧力を実線で当該グラフにプロットし、排気ガス流出側のフィルターセル１８内の排気ガス１９の圧力を破線で当該グラフにプロットしたものである。 Next, when the speed at which the exhaust gas 16 passes through the filter cell wall 12 is constant, the pressures of the exhaust gases 16 and 19 in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side and the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side are constant. The behavior was determined using equation (2).
In addition, since the equation (3) gave a solution with a constant temperature, it was substantially solved.
The result is shown in FIG. Each condition of the filter cell is the same as in the case of FIG.
FIG. 5 is a graph in which the horizontal axis represents the point indicating the position from the inlet of the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side, and the vertical axis represents the pressure of the exhaust gases 16 and 19. The pressure of the exhaust gas 16 in the filter cell 11 is plotted on the graph with a solid line, and the pressure of the exhaust gas 19 in the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side is plotted on the graph with a broken line.

図５より、排気ガス１６がフィルターセル壁１２を通過する速度が、一定であるときの、排気ガス流入側のフィルターセル１１および排気ガス流出側のフィルターセル１８における、排気ガス１６、１９の圧力の挙動について次のことが判明した。
（１）排気ガス流入側のフィルターセル１１における排気ガス１６の圧力は、入口側４の〈１〉点における０．１０６ＭＰａから出口側５へ向かって徐々に増加する。
（２）排気ガス流出側のフィルターセル１８における、流出する排気ガス１９の圧力は、
上述した（１）と相反して出口側５へ向かって徐々に低下し、〈１０１〉点にて０．１ＭＰａ（大気圧）になる。 From FIG. 5, the pressures of the exhaust gases 16 and 19 in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side and the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side when the speed at which the exhaust gas 16 passes through the filter cell wall 12 is constant. The following has been found about the behavior of.
(1) The pressure of the exhaust gas 16 in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side gradually increases from 0.106 MPa at the <1> point on the inlet side 4 toward the outlet side 5.
(2) The pressure of the exhaust gas 19 flowing out in the filter cell 18 on the exhaust gas outflow side is
Contrary to the above (1), it gradually decreases toward the outlet side 5 and reaches 0.1 MPa (atmospheric pressure) at the <101> point.

以上、図４、５より、本発明者等は、フィルターセル内の位置によらず、排気ガス１６がフィルターセル壁１２を通過する速度を一定にするには、フィルターセル壁の通過係数Ｋの値をフィルターセルにおける入口側から出口に向かって減少させていけば良いことに想到した。
さらに、本発明者等は、通過係数Ｋの値の検討を行うに際し、岩石など多孔質物体の物理的性質の一つで多孔質物体内における流体の流れやすさを表現する「ダルシー則」を適用することに想到した。
当該ダルシー則を適用し、排気ガス１６がフィルターセル壁１２を通過する速度をＶｚと表記すると、（４）式という関係が示される。
Ｖｚ＝Ｑ／Ａ＝（κ△Ｐ／μ・δ）＝Ｋ△Ｐ・・・・・（４）式
ここで、κ：絶対浸透率（絶対通過係数）は、その多孔質物体固有のものである。そして、本発明においては、通過係数Ｋについて（５）式という関係が示される。
Ｋ＝κ／（μ・δ）・・・・（５）式
但し、Ｑ：フィルターを通過する排気ガスの体積流量（ｍ３／ｓ）、Ａ：フィルターセル壁の内側の面積［フィルターセル壁の縦横内寸から算出］（ｍ２）δ：フィルターセル壁の壁厚（ｍ）、μ：排気ガス１６の粘度（Ｐａ・ｓ）。 4 and 5, the present inventors have determined that the passage coefficient K of the filter cell wall is constant in order to keep the speed at which the exhaust gas 16 passes through the filter cell wall 12 regardless of the position in the filter cell. It was thought that the value should be decreased from the inlet side to the outlet in the filter cell.
Furthermore, when examining the value of the passage coefficient K, the present inventors applied the “Darcy Law” that expresses the ease of fluid flow in a porous object as one of the physical properties of a porous object such as a rock. I came up with the idea.
When the Darcy's law is applied and the speed at which the exhaust gas 16 passes through the filter cell wall 12 is expressed as Vz, the relationship of Expression (4) is shown.
Vz = Q / A = (κΔP / μ · δ) = KΔP (4) where κ: absolute permeability (absolute passage coefficient) is unique to the porous object It is. And in this invention, the relationship called (5) Formula is shown about the passage coefficient K. FIG.
K = κ / (μ · δ) (5) where Q: volume flow rate of exhaust gas passing through the filter (m 3 / s), A: area inside the filter cell wall [filter cell wall (M 2 ) δ: wall thickness (m) of filter cell wall, μ: viscosity of exhaust gas 16 (Pa · s).

ここで本発明者等は、１例として、フィルターセル壁の縦横内寸、フィルターセル長さ、入口側４にある穿孔３における排気ガス１６の圧力、出口側５にある穿孔７における排気ガス１６の圧力、排気ガス流入側のフィルターセル１１内の密度（ρ）、フィルターセル１１外の排気ガス１６の排気入口側における流速を上述の条件としたときに、フィルターセル壁の通過係数Ｋの値をフィルターセルにおける入口側から出口側に向かってどのように設定すれば、排気ガス１６がフィルターセル壁１２を通過する速度が一定になるのかを、（４）式、（５）式を解くことで検討した。   Here, as examples, the present inventors have the vertical and horizontal inner dimensions of the filter cell wall, the filter cell length, the pressure of the exhaust gas 16 in the perforations 3 on the inlet side 4, and the exhaust gas 16 in the perforations 7 on the outlet side 5. The value of the passage coefficient K of the filter cell wall when the pressure, the density (ρ) in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side, and the flow velocity on the exhaust inlet side of the exhaust gas 16 outside the filter cell 11 are set as described above. Solve the equations (4) and (5) to determine how the exhaust gas 16 passes through the filter cell wall 12 at a constant rate from the inlet side to the outlet side of the filter cell. I examined it.

当該検討結果を表１および図６に示す。
表１は、排気ガス流入側のフィルターセル１１における入口からの位置ｎ＝１〜１００におけるκとδの値の計算結果を入口の値で無次元化して示した表である。また、図６は、横軸に排気ガス流入側のフィルターセル１１における入口からの位置を示す点の符号をとり、縦軸にＫの値をとったグラフであり、排気ガス１６がフィルターセル壁１２を通過する速度が一定なる場合の通過係数Ｋの値を実線で当該グラフにプロットしたものである。 The examination results are shown in Table 1 and FIG.
Table 1 is a table in which the calculation results of the values of κ and δ at positions n = 1 to 100 from the inlet in the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side are made dimensionless by the inlet value. FIG. 6 is a graph in which the abscissa indicates the point indicating the position from the inlet of the filter cell 11 on the exhaust gas inflow side, and the ordinate indicates the value of K, and the exhaust gas 16 indicates the filter cell wall. 12 is a graph in which the value of the passage coefficient K in the case where the speed passing through 12 is constant is plotted on the graph with a solid line.

図６より、上述の条件下において、排気ガス１６がフィルターセル壁１２を通過する速度を一定とする為には、通過係数Ｋの値を、入口側４の〈１〉点における値から出口側５へ向かって徐々に減少させていけば良いことが知見出来た。
尤も、これらの値は、エンジンの種類や運転条件によって異なる。そこで、予め、上述の方法で計算を行い、試作品を作製し空気流を用いて性能を確認するといった試作段階を経て、量産段階に移行すれば良い。 From FIG. 6, in order to make the speed at which the exhaust gas 16 passes through the filter cell wall 12 constant under the above-described conditions, the value of the passage coefficient K is changed from the value at the <1> point on the inlet side 4 to the outlet side. It was found that it should be gradually decreased toward 5.
However, these values vary depending on the type of engine and operating conditions. Therefore, calculation may be performed in advance by the above-described method, and a prototype may be manufactured and performance may be confirmed using an air flow.

ここで、排気ガス１６を発生するディーゼルエンジンが、発電用ディーゼルエンジンのように運転状況が安定しているものであれば、ＤＰＦ入口圧力、温度、排気流量、大気圧力等に応じ、例えば、図６に記載する様にκとδとの値を計算して、通過係数Ｋの値を定めれば良い。
他方、排気ガス１６を発生するディーゼルエンジンが、様々な状態で作動する車両用等のディーゼルエンジンにおいては、ＰＭが多量に排出される運転条件を基準として、ＤＰＦ入口圧力、温度、排気流量、大気圧力等に応じ、例えば、図６に記載する様にκとδと
の値を計算して、通過係数Ｋの値を定めれば良い。 Here, if the diesel engine that generates the exhaust gas 16 has a stable operating condition such as a diesel engine for power generation, depending on the DPF inlet pressure, temperature, exhaust flow rate, atmospheric pressure, etc., for example, FIG. As described in FIG. 6, the values of κ and δ are calculated to determine the value of the pass coefficient K.
On the other hand, in a diesel engine for vehicles or the like in which the diesel engine that generates the exhaust gas 16 operates in various states, the DPF inlet pressure, temperature, exhaust flow rate, atmospheric air are based on the operating conditions in which a large amount of PM is discharged. Depending on the pressure or the like, for example, as shown in FIG. 6, the values of κ and δ may be calculated to determine the value of the passage coefficient K.

上述の検討結果より得られた、通過係数Ｋの値をフィルターセルにおける入口側から出口側に向かって減少させていく構成を、実際のフィルターセルにおいて実現する手段として、本発明者等は次の手段に想到した。
１）フィルターセル壁を構成する素材の密度および／または充填率を、入口側から出口側に向かって増加させることで、フィルターセル壁の通過係数Ｋを入口側から出口側に向かって減少させる。
２）フィルターセル壁の壁厚δを、入口側から出口側に向かって増加させることで、フィルターセル壁の通過係数Ｋを入口側から出口側に向かって減少させる。
３）フィルターセル壁に、フィルターの通過係数Ｋを増加させるコーティングを施す。その際、当該コーティングの厚みを入口側から出口側に向かって増加させる。または、当該コーティングの材質を入口側から出口側に向かって、通過係数Ｋをより減少させるものに変えていく。
４）上記１）〜３）の手段を併用する。 As a means for realizing in the actual filter cell, the present inventors have obtained the following configuration obtained by reducing the value of the passage coefficient K from the inlet side to the outlet side of the filter cell obtained from the above-described examination results. I came up with the means.
1) The passage coefficient K of the filter cell wall is decreased from the inlet side toward the outlet side by increasing the density and / or filling rate of the material constituting the filter cell wall from the inlet side toward the outlet side.
2) By increasing the wall thickness δ of the filter cell wall from the inlet side toward the outlet side, the passage coefficient K of the filter cell wall is decreased from the inlet side toward the outlet side.
3) The filter cell wall is coated with a filter that increases the filter pass coefficient K. At that time, the thickness of the coating is increased from the inlet side toward the outlet side. Alternatively, the material of the coating is changed from the entrance side to the exit side so that the passage coefficient K is further reduced.
4) The above means 1) to 3) are used in combination.

上述の手段について、より具体的に説明する。
１）フィルターセル壁を構成する素材の密度および／または充填率を、入口側から出口側に向かって増加させることで、フィルターセル壁の通過係数Ｋを入口側から出口側に向かって減少させる手段
図７に、当該１）の手段に係るフィルターセルの実施形態例を示す。
該１）の手段に係る排気ガス流入側のフィルターセル１１Ｂにおいて、フィルターセル壁１２Ｂは、例えばセラミック素材で構成されている。このようにフィルターセル壁１２Ｂが、セラミック素材で構成されている場合は、フィルターセル１１Ｂの製造時に、フィルターセル壁１２Ｂの密度および／または充填率を、入口側から出口側に向かって増加させる（図７においては、ドットの密度で記載している。）ことで、フィルターセル壁の通過係数Ｋを入口側から出口側に向かって減少させることが出来る。
ここで、フィルターセル壁１２Ｂの密度および／または充填率を変化させる方法として、セラミック生成の際の焼成条件を変化させる、セラミック生成の際の原料粉に膨潤剤等の添加剤を予め加えた上で焼成を行う、といった方法がある。 The above means will be described more specifically.
1) Means for decreasing the passage coefficient K of the filter cell wall from the inlet side toward the outlet side by increasing the density and / or filling rate of the material constituting the filter cell wall from the inlet side toward the outlet side. FIG. 7 shows an embodiment of a filter cell according to the means 1).
In the filter cell 11B on the exhaust gas inflow side according to the means 1), the filter cell wall 12B is made of, for example, a ceramic material. In this way, when the filter cell wall 12B is made of a ceramic material, the density and / or filling rate of the filter cell wall 12B is increased from the inlet side toward the outlet side when the filter cell 11B is manufactured ( In FIG. 7, the density is indicated by the dot density.) By this, the passage coefficient K of the filter cell wall can be decreased from the inlet side toward the outlet side.
Here, as a method of changing the density and / or filling rate of the filter cell wall 12B, an additive such as a swelling agent is added in advance to the raw material powder at the time of ceramic production, which changes the firing conditions at the time of ceramic production. There is a method of performing firing.

２）フィルターセル壁の壁厚δを、入口側から出口側に向かって増加させることで、フィルターセル壁の通過係数Ｋを入口側から出口側に向かって減少させる手段
図８に、当該２）の手段に係るフィルターセルの実施形態例を示す。
当該２）の手段に係る排気ガス流入側のフィルターセル１１Ｃにおいて、フィルターセル壁１２Ｃも、例えばセラミック素材で構成されている。このフィルターセル壁１２Ｃは、壁厚δが入口側から出口側に向かって増加していることで、フィルターセル壁の通過係数Ｋを入口側から出口側に向かって減少させることが出来る。
ここで、フィルターセル壁１２Ｃの壁厚δを変化させる方法として、セラミック生成の際に用いる金型をＣＡＤ／ＣＡＭ加工する等の方法がある。 2) Means for decreasing the passage coefficient K of the filter cell wall from the inlet side to the outlet side by increasing the wall thickness δ of the filter cell wall from the inlet side to the outlet side. The embodiment of the filter cell which concerns on the means is shown.
In the filter cell 11C on the exhaust gas inflow side according to the means 2), the filter cell wall 12C is also made of, for example, a ceramic material. The filter cell wall 12C has a wall thickness δ that increases from the inlet side toward the outlet side, so that the passage coefficient K of the filter cell wall can be decreased from the inlet side toward the outlet side.
Here, as a method of changing the wall thickness δ of the filter cell wall 12C, there is a method such as CAD / CAM processing of a die used for ceramic production.

３）フィルターセル壁に、通過係数Ｋを減少させるコーティングを施す。その際、当該コーティングの厚みを入口側から出口側に向かって増加させる。または、当該コーティングの材質を入口側から出口側に向かって、フィルター通過係数Ｋをより大きく増加させるものに変えていく手段
当該コーティングとしては、フィルターセル壁を構成するセラミック素材より通過係数Ｋ値の低い物質、例えば、よりガラス質の高いコーティング剤を用いれば良い。 3) A coating that reduces the passage coefficient K is applied to the filter cell wall. At that time, the thickness of the coating is increased from the inlet side toward the outlet side. Alternatively, means for changing the material of the coating from the inlet side to the outlet side so as to increase the filter pass coefficient K more greatly. As the coating, the pass coefficient K value is higher than the ceramic material constituting the filter cell wall. A low substance, for example, a glassy coating material may be used.

４）上記１）〜３）の手段を併用する手段
上述した１）〜３）の手段は単独で行っても良いが、２以上の手段を併用することも好
ましい方法である。 4) Means for using the above means 1) to 3) in combination The above-mentioned means 1) to 3) may be carried out independently, but it is also preferable to use two or more means in combination.

Figure 2011038410
Figure 2011038410

本発明に係るＤＰＦにおいては、排気ガス中のＰＭがフィルターセルの内側に均一に捕獲される為、当該ＤＰＦの寿命を延ばすことが出来た。
この結果、産業用および輸送機器用等のディーゼルエンジンの保守コストを低減することが出来、産業上有効である。 In the DPF according to the present invention, PM in the exhaust gas is uniformly trapped inside the filter cell, so that the life of the DPF can be extended.
As a result, the maintenance cost of diesel engines for industrial use and transportation equipment can be reduced, which is industrially effective.

１． フィルターユニット
２． 目板（入口側）
３． 穿孔（入口側）
６． 目板（出口側）
７． 穿孔（出口側）
１１． フィルターセル（流入側）
１１Ｂ．本発明の実施形態に係るフィルターセル（流入側）
１１Ｃ．本発明の異なる実施形態に係るフィルターセル（流入側）
１２． フィルターセル壁
１２Ｂ．本発明の実施形態に係るフィルターセル壁
１２Ｃ．本発明の異なる実施形態に係るフィルターセル壁
１４． 目封じ（出口側）
１５． ヒーター
１６． 排気ガス（流入側）
１７． 目封じ（入口側）
１８． フィルターセル（流出側）
１９． 排気ガス（流出側） 1. Filter unit Eyeplate (entrance side)
3. Perforation (inlet side)
6). Eyeplate (exit side)
7). Perforation (exit side)
11. Filter cell (inflow side)
11B. Filter cell (inflow side) according to an embodiment of the present invention
11C. Filter cells (inflow side) according to different embodiments of the present invention
12 Filter cell wall 12B. Filter cell wall according to an embodiment of the present invention 12C. 13. Filter cell walls according to different embodiments of the present invention Sealing (exit side)
15. Heater 16. Exhaust gas (inflow side)
17. Sealing (entrance side)
18. Filter cell (outflow side)
19. Exhaust gas (outflow side)

Claims (6)

ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁の通過係数Ｋが、当該フィルターの入口側から出口側に向かって減少しているものであることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルター。 Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
A wall flow honeycomb type particulate filter for a diesel engine, wherein a passage coefficient K of the inflow side filter cell wall decreases from an inlet side to an outlet side of the filter. ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁を構成する素材の密度および／または充填率が、入口側から出口側に向かって増加していることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルター。 Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
A wall flow honeycomb type particulate filter for a diesel engine, characterized in that the density and / or filling rate of the material constituting the inflow side filter cell wall increases from the inlet side toward the outlet side. ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁の壁厚が、入口側から出口側に向かって増加していることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルター。 Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
A wall flow honeycomb type particulate filter for a diesel engine, characterized in that the wall thickness of the inflow side filter cell wall increases from the inlet side toward the outlet side. ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁に、当該フィルターセル壁の通過係数Ｋを減少させるコーティングが施され、当該コーティングの厚みが入口側から出口側に向かって増加していることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルター。 Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
A diesel engine wall characterized in that the inflow side filter cell wall is provided with a coating for reducing the passage coefficient K of the filter cell wall, and the thickness of the coating increases from the inlet side toward the outlet side. Flow honeycomb type particulate filter. ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁に、当該フィルターセル壁の通過係数Ｋを減少させるコーティングが施され、当該コーティングの材質が入口側から出口側に向かって、通過係数Ｋをより減少させるものがコーティングされていることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルター。 Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
The inflow side filter cell wall is coated with a coating that reduces the passage coefficient K of the filter cell wall, and the coating material is coated with a material that further reduces the passage coefficient K from the inlet side to the outlet side. A wall-flow honeycomb type particulate filter for diesel engines. ディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルターであって、当該フィルターにおいて、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側のフィルターセルを流入側フィルターセルとし、ディーゼルエンジン排気ガスが流入する側を入口側、流出する側を出口側とするとき、
当該流入側フィルターセル壁を構成する素材の密度および／または充填率が、入口側から出口側に向かって増加している構成、
当該流入側フィルターセル壁の壁厚が、入口側から出口側に向かって増加している構成、
当該流入側フィルターセル壁に、当該フィルターセル壁の通過係数Ｋを減少させるコーティングが施され、当該コーティングの厚みが入口側から出口側に向かって増加している構成、
当該流入側フィルターセル壁に、当該フィルターセル壁の通過係数Ｋを減少させるコーティングが施され、当該コーティングの材質が入口側から出口側に向かって、通過係数Ｋをより減少させるものがコーティングされている構成、
のいずれかの構成から選択される２つ以上の構成を備えることを特徴とするディーゼルエンジン用ウォールフローハニカム型パティキュレートフィルター。







Wall flow honeycomb type particulate filter for diesel engine, in which the filter cell on the diesel engine exhaust gas inflow side is the inflow side filter cell, and the diesel engine exhaust gas inflow side is on the inlet side and flows out When the side is the exit side,
A configuration in which the density and / or filling rate of the material constituting the inflow side filter cell wall increases from the inlet side toward the outlet side;
A configuration in which the wall thickness of the inflow side filter cell wall increases from the inlet side toward the outlet side;
The inflow side filter cell wall is provided with a coating for reducing the passage coefficient K of the filter cell wall, and the thickness of the coating increases from the inlet side toward the outlet side,
The inflow side filter cell wall is coated with a coating that reduces the passage coefficient K of the filter cell wall, and the coating material is coated with a material that further reduces the passage coefficient K from the inlet side to the outlet side. Configuration
A wall flow honeycomb type particulate filter for a diesel engine, comprising two or more components selected from any one of the above.







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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014087472A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-12 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification filter
WO2016009841A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 住友化学株式会社 Honeycomb filter
US20190010842A1 (en) * 2017-07-05 2019-01-10 Denso International America, Inc. Emissions control substrate
CN112360601A (en) * 2020-11-13 2021-02-12 潍柴动力股份有限公司 Engine and PN emission control system and PN emission control method thereof
US11364489B2 (en) 2017-10-19 2022-06-21 Cataler Corporation Exhaust gas purifying catalyst

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09108570A (en) * 1995-10-19 1997-04-28 Toyota Motor Corp Oxidation catalyst for cleaning exhaust gas and preparation thereof
JPH10176519A (en) * 1996-12-18 1998-06-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Particulate trap for diesel engine
JP2002349231A (en) * 2001-05-24 2002-12-04 Isuzu Motors Ltd Diesel particulate filter
JP2003019410A (en) * 2001-07-10 2003-01-21 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Filter
WO2007096085A1 (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Cvrd Inco Limited An apparatus for the separation of particles contained in exhaust gases of internal combustion engines

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09108570A (en) * 1995-10-19 1997-04-28 Toyota Motor Corp Oxidation catalyst for cleaning exhaust gas and preparation thereof
JPH10176519A (en) * 1996-12-18 1998-06-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Particulate trap for diesel engine
JP2002349231A (en) * 2001-05-24 2002-12-04 Isuzu Motors Ltd Diesel particulate filter
JP2003019410A (en) * 2001-07-10 2003-01-21 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Filter
WO2007096085A1 (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Cvrd Inco Limited An apparatus for the separation of particles contained in exhaust gases of internal combustion engines

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014087472A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-12 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification filter
EP2926881A4 (en) * 2012-12-03 2016-07-13 Toyota Motor Co Ltd Exhaust purification filter
JPWO2014087472A1 (en) * 2012-12-03 2017-01-05 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification filter
US10294838B2 (en) 2012-12-03 2019-05-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification filter
WO2016009841A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 住友化学株式会社 Honeycomb filter
US20190010842A1 (en) * 2017-07-05 2019-01-10 Denso International America, Inc. Emissions control substrate
CN109209591A (en) * 2017-07-05 2019-01-15 电装国际美国公司 Emission control base board
US10494970B2 (en) 2017-07-05 2019-12-03 Denso International America, Inc. Emissions control substrate
US11364489B2 (en) 2017-10-19 2022-06-21 Cataler Corporation Exhaust gas purifying catalyst
CN112360601A (en) * 2020-11-13 2021-02-12 潍柴动力股份有限公司 Engine and PN emission control system and PN emission control method thereof
CN112360601B (en) * 2020-11-13 2022-01-25 潍柴动力股份有限公司 Engine and PN emission control system and PN emission control method thereof

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