JP3525852B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に係り、特に、浄化装置のフィルタに排気上流側
と下流側とから交互に排気を切換通過できるようにした
排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる煤等の微粒子を除去するために機関
排気通路内にパティキュレートフィルタを配置してこの
パティキュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を
一旦捕集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された
微粒子を着火燃焼せしめることによりパティキュレート
フィルタを再生するようにしている。ところがパティキ
ュレートフィルタ上に捕集された微粒子は600°Ｃ程度
以上の高温にならないと着火せず、これに対してディー
ゼル機関の排気ガス温は通常、600°Ｃよりもかなり低
い。従って排気ガス熱でもってパティキュレートフィル
タ上に捕集された微粒子を着火させるのは困難であり、
排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ上に捕集
された微粒子を着火させるためには微粒子が低い温度で
着火しなければならない。

【０００３】ところで、従来よりパティキュレートフィ
ルタ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下でき
ることが知られており、従って従来より微粒子の着火温
度を低下させるために触媒を担持した種々のパティキュ
レートフィルタが公知である。

【０００４】例えば、特公平7−106290 号公報にはパテ
ィキュレートフィルタ上に白金族金属およびアルカリ土
類金属酸化物の混合物を担持させたパティキュレートフ
ィルタが開示されている。このパティキュレートフィル
タではほぼ350°Ｃから400°Ｃの比較的低温でもって微
粒子が着火され、次いで連続的に燃焼せしめられる。

【０００５】ディーゼル機関では負荷が高くなれば排気
ガス温が350°Ｃから400°Ｃに達し、従って上述のパテ
ィキュレートフィルタでは一見したところ機関負荷が高
くなったときに排気ガス熱によって微粒子を着火燃焼せ
しめることができるように見える。しかしながら実際に
は排気ガス温が350°Ｃから400°Ｃに達しても微粒子が
着火しない場合があり、またたとえ微粒子が着火したと
しても一部の微粒子しか燃焼せず、多量の微粒子が燃え
残るという問題を生ずる。

【０００６】即ち、排気ガス中に含まれる微粒子量が少
ないときにはパティキュレートフィルタ上に付着する微
粒子量が少なく、このときには排気ガス温が350°Ｃか
ら400°Ｃになるとパティキュレートフィルタ上の微粒
子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、できるだけ微
粒子の連続燃焼が可能となるように、浄化装置のパティ
キュレートフィルタに排気上流側と下流側とから交互に
排気を切換通過できるようにすることで、排気中の微粒
子がパティキュレートフィルタ周りで攪乱され、連続燃
焼が容易となるようにすることが考えられる。

【０００８】例えば、排気管から分岐してパティキュレ
ートフィルタに接続する第１の排気通路および第２の排
気通路を設けると共に、第１の排気通路および第２の排
気通路の分岐点からパティキュレートフィルタを通過せ
ずに排気ガスを排出するバイパス通路を設け、分岐点よ
り排気ガスが排気管、第１の排気通路、パティキュレー
トフィルタ、第２の排気通路、バイパス通路の順に流れ
て大気に放出される第１の流れ（排気上流側）と、分岐
点より排気ガスが排気管、第２の排気通路、パティキュ
レートフィルタ、第１の排気通路、バイパス通路の順に
流れて大気に放出される第２の流れ（排気下流側）とを
分岐点で切換通過できるようにする排気浄化装置が考え
られる。

【０００９】ところで、このような排気浄化装置では設
置スペースの関係で第１の排気通路および第２の排気通
路とパティキュレートフィルタとが接続する排気通路側
に屈曲部が形成される。

【００１０】そして、パティキュレートフィルタの排気
通路側にこのような屈曲部が形成されると、図１３に示
すように、屈曲部の曲線半径が大きな外側寄りの流れは
曲線半径が小さな内側寄りの流れに比して流速が大きく
なる。また、内側寄りから外側寄りへ向かって遠心力が
働くので外側寄りの流量は内側寄りの流量より大きくな
る。その結果、フィルタに堆積する微粒子量に偏りが見
られ、パティキュレートフィルタ上に付着した微粒子が
完全に燃焼する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積
し、その結果パティキュレートフィルタ上に微粒子が積
層状に堆積する。この堆積の偏りは、低温の排気ガスが
流れると顕著に現れて外側寄り側に微粒子が残りやすく
なる。

【００１１】このようにパティキュレートフィルタ上に
微粒子が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の
微粒子は燃焼せしめられるが、酸素と接触しずらい残り
の微粒子は燃焼せず、斯くして多量の微粒子が燃え残る
ことになる。従って排気ガス中に含まれる微粒子量が多
くなると、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子
が堆積し続けることになる。

【００１２】一方、パティキュレートフィルタ上に多量
の微粒子が堆積すると、これら堆積した微粒子は次第に
着火燃焼しずらくなる。このように燃焼しずらくなるの
はおそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しず
らいグラファイト等に変化するからであると考えられ
る。事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子
が堆積し続けると350°Ｃから400°Ｃの低温では堆積し
た微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるた
めには 600°Ｃ以上の高温が必要となる。しかしながら
ディーゼル機関では通常、排気ガス温が 600°Ｃ以上の
高温になることがなく、従ってパティキュレートフィル
タ上に多量の微粒子が堆積し続けると排気ガス熱によっ
て堆積した微粒子を着火せしめるのが困難となる。

【００１３】また、堆積した微粒子が燃焼せしめられる
と燃えカスである灰分、即ちアッシュが凝縮して大きな
塊となり、これらアッシュの塊によってパティキュレー
トフィルタの細孔が目詰まりを生ずる。目詰まりした細
孔の数は時間の経過と共に次第に増大し、斯くしてパテ
ィキュレートフィルタにおける排気ガス流の圧損が次第
に大きくなる。排気ガス流の圧損が大きくなると機関の
出力が低下し、斯くしてこの点からもパティキュレート
フィルタを新品と早期に交換しなければならないという
間題が生ずる。

【００１４】このように多量の微粒子が一旦積層状に堆
積してしまうと上述の如き種々の問題が生じ、従って排
気ガス中に含まれる微粒子量とパティキュレートフィル
タ上において燃焼しうる微粒子量とのバランスを考えて
多量の微粒子が積層上に堆積しないようにする必要があ
る。

【００１５】本発明は、前記問題点に鑑みてなされたも
のであり、フィルタに流入する排気ガスの流量や流速を
均一化し、フィルタに堆積する微粒子の偏りを防止でき
る内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関の排気昇温装置は、次の手段を採用
した。

【００１７】すなわち、本発明は、排気管から圧送され
る排気ガス中の微粒子を一次捕獲するフィルタと、前記
排気管から分岐して前記フィルタに接続する第１の排気
通路および第２の排気通路と、前記第１の排気通路およ
び前記第２の排気通路の分岐点から前記フィルタを通過
せずに前記排気ガスを排出するバイパス通路とを有し、
前記分岐点において前記排気管が前記第１の排気通路管
に接続するとき、前記第２の排気通路が前記バイパス通
路に接続して前記排気ガスが前記排気管、前記第１の排
気通路、前記フィルタ、前記第２の排気通路、前記バイ
パス通路の順に流れて大気に放出され、前記分岐点にお
いて前記排気管が前記第２の排気通路管に接続すると
き、前記第１の排気通路が前記バイパス通路に接続して
前記排気ガスが前記排気管、前記第２の排気通路、前記
フィルタ、前記第１の排気通路、前記バイパス通路の順
に流れて大気に放出されるようにしてある内燃機関の排
気浄化装置であって、前記第１の排気通路あるいは前記
第２の排気通路から前記フィルタへ流入する前記排気ガ
スの流量およびまたは流速を前記フィルタとの接続面に
対して均一化させる手段を備えたことを特徴とする。

【００１８】この構成によれば、第１の排気通路あるい
は第２の排気通路からフィルタへ流入する排気ガスの流
量およびまたは流速をフィルタとの接続面に対して均一
化させることにより、フィルタに堆積する微粒子の偏り
を防止できる。

【００１９】また、本発明は、前記フィルタが開口孔を
有する複数のセル構造からなり、前記排気ガスの流量お
よびまたは流速を前記フィルタとの接続面に対して均一
化させる手段が、前記第１の排気通路あるいは前記第２
の排気通路の内壁の外側寄りの前記セル構造の開口孔の
大きさを前記内壁の内側寄りの前記セル構造の開口孔の
大きさより小さく形成したことであることを特徴とす
る。

【００２０】この構成によれば、排気ガスが第１の排気
通路（あるいは第２の排気通路）を経てフィルタに流入
する際、内壁の外側寄りは曲線半径が大きいので、曲線
半径が小さな内壁の内側寄りに比して排気ガスの流速が
大きくなる。また、排気ガスにが遠心力が外側寄りへ向
かって働くので外側寄りの流量は内側寄りの流量より大
きくなる。しかし、この構成では、フィルタのセル構造
の開口孔が外側寄りを小径孔に内側寄りを大径孔に形成
している。より正確には、排気ガスの流速・流量に逆比
例して開口孔の口径を内側寄りから外側寄りにかけて順
に大径から小径に形成している。従って内側寄りのセル
構造の開口孔は外側寄りのセル構造の開口孔より排気ガ
スの流入が容易な構造となっているので、内側寄りのセ
ル構造の開口孔では排気ガスの圧が下がり流量が多く、
流速もが速くなる。一方、外側寄りのセル構造の開口孔
では排気ガスの圧が上がり流入しずらくなり流量は少な
くなり、流速も遅くなる。すなわち、フィルタの接続面
に対する排気ガスの流量、流速は全体的に均一化するこ
とができる。結果として、微粒子の堆積部の偏りが防止
できる。

【００２１】更に、本発明は、前記排気ガスの流量およ
びまたは流速を前記フィルタとの接続面に対して均一化
させる手段が、前記第１の排気通路および前記第２の排
気通路に設けられ、前記第１の排気通路あるいは前記第
２の排気通路の内壁の外側寄りを通過して前記フィルタ
に流入する前記排気ガスの一部を前記内壁の内側寄りに
誘導する整流板であることを特徴とする。

【００２２】この構成によれば、第１の排気通路あるい
は第２の排気通路の屈曲部を経てフィルタに流入する排
気ガスを整流板で内側寄りに誘導することで、排気ガス
が外側寄りに集中して流入することを妨げ、フィルタの
接続面に対する排気ガスの流量、流速は全体的に均一化
することができ、微粒子の堆積部の偏りが防止できる。

【００２３】更にまた、本発明は、前記分岐点が前記排
気管が前記第１の排気通路管に接続する流れと前記排気
管が前記第２の排気通路管に接続する流れとを逆転する
排気逆転手段であることを特徴とする。なお、排気逆転
手段は第１の排気通路と、第２の排気通路と、バイパス
通路とを排気切換弁で切換えるようにするとよい。

【００２４】この構成によれば、排気切換弁を設けてフ
ィルタ両側から排気ガスを交互に流すことができるの
で、一方向のみからフィルタに排気ガスを流すと一方の
隔壁面及び隔壁内部のみしか酸化反応の利用がなされ
ず、単位面積に溜まる微粒子の量が増大し、酸化性能が
落ちてしまうのに対し、この構成では、順流と、逆流と
を交互に使用することで、フィルタ両側から排気ガスが
流れるため、微粒子がフィルタの隔壁面及び隔壁内部で
撹拌されて動き回り、フィルタの隔壁面及び隔壁内部全
体の触媒活性点を有効に使用することができる。従っ
て、微粒子の酸化を促進し、その浄化をより連続的に行
うことができ、排気浄化性能を高めることができる。

【００２５】更にまた、本発明は、前記第１の排気通
路、前記フィルタ、および前記第２の排気通路をそれぞ
れ複数設け、前記分岐点より前記第１の排気通路管に接
続する流れと前記分岐点より前記第２の排気通路管に接
続する流れとで１組とする浄化通路を複数組み備えたこ
とを特徴とする。

【００２６】この構成によれば、複数組の浄化通路を設
けたことで酸化処理能力が倍加するばかりでなく、下記
のような作用を奏する。すなわち、(1) 大型トラックの
ように排気量の大きなエンジンに対し大容量のフィルタ
を１個搭載した構造では、酸化処理の際、パティキュレ
ートフィルタの中心部と周辺部との温度差や中心部の過
昇温が生じ、周辺部の酸化能不足等が問題となる。しか
し、この構成によれば、適切な容量のフィルタを複数搭
載したことで、中心部と周辺部との温度差や中心部の過
昇温が生じにくくなり、周辺部の酸化能不足等の問題が
解消できる。(2) 排気管（バイパス通路）を挟んで両側
にフィルタを配置することで、排気管（バイパス通路）
を包む構造となり、放熱量が少なくて済み、浄化装置全
体の温度の均一を図ることができる。結果として、圧損
の少ない搭載性のよい形状とすることができる。

【００２７】以上の各構成は、可能なかぎり互いに組み
合わせることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
した図面に基いて説明する。 ＜装置構成の概要＞図１は本発明を圧縮着火式内燃機関
に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火
式内燃機関にも適用することもできる。

【００２９】図１を参照すると、１は機関本体、２はシ
リンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、
５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、
８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々
示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサ
ージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダ
クト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレ
ッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップ
モータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置さ
れ、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流
れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置され
る。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１
８内に導びかれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却さ
れる。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９およ
び排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気
タービン２１に連結され、排気タービン２１の出口は酸
化触媒８０に連結され、この酸化触媒８０の出口はパテ
ィキュレートフィルタ２２を内蔵したケーシング２３を
有する排気浄化装置に連結される。

【００３０】排気マニホルド１９とサージタンク１２と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介
してお互いに連結され、ＥＧＲ通路２４には電気制御式
ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４
周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却す
るための冷却装置２６が配置される。図１に示される実
施例では機関冷却水が冷却装置２６内に導びかれ、機関
冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料
噴射弁６は燃料供給管２６ａを介して燃料リザーバ、い
わゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレー
ル２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８
から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された
燃料は各燃料供給管２６ａを介して燃料噴射弁６に供給
される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃
料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、
燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２
７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８
の吐出量が制御される。

【００３１】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ーターからなり、双方向性バス３１によって互いに接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具
備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変
換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、
パティキュレートフィルタ２２にはパティキュレートフ
ィルタ２２の温度を検出するための温度センサ３９が取
付けられ、これら温度センサ３９の出力信号は対応する
ＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
アクセスペダル４０にはアクセスペダル４０の踏込み量
Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続
され、負荷センサ４１の出力電圧は対応する変換器３７
を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート
３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に
出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続され
る。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介
して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ
１６、ＥＧＲ制御弁２５、燃料ポンプ２８、及びアクチ
ュエータ７２に接続される。

【００３２】図２（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセル
ペダル４０の踏み込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を
示している。なお、図２（Ａ）において各曲線は等トル
ク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルク
が零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ，
ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルク
が高くなる．図２（Ａ）に示される要求トルクＴＱは図
２（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み
量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯ
Ｍ３２内に記憶されている。本発明による実施例では図
２（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み
量Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず
初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴
射量等が算出される。

【００３３】＜排気浄化装置の構造＞排気浄化装置は、
図１、図３、図４に示したように、排気タービン２１の
出口に排気管７０が接続されている。この排気管７０か
ら分岐して、パティキュレートフィルタ２２を内蔵した
ケーシング２３におけるパティキュレートフィルタ２２
の一方の面と他方の面とにそれぞれ接続する第１の排気
通路７６と第２の排気通路７７とが設けられている。従
って、第１の排気通路７６あるいは第２の排気通路７７
はパティキュレートフィルタ２２の接続面側に曲率が大
きい屈曲部が形成される。さらに、第１の排気通路７６
と第２の排気通路７７の分岐点からパティキュレートフ
ィルタ２２を通過せずにそのまま排気ガスを排出するバ
イパス通路７３とが設けられている。

【００３４】そして、第１の排気通路７６と第２の排気
通路７７の分岐点には、排気切換弁７１が設けられてい
る。排気切換弁７１は、アクチュエータ７２によって駆
動され、第１の排気通路７６を選択してフィルタ２２の
一方側から排気ガスを流す第１の流れ（順流）と、第２
の排気通路７７を選択してフィルタ２２の他方側から排
気ガスを流す第２の流れ（逆流）とを、交互に切換え
る。

【００３５】ここで、フィルタ２２を収容するケーシン
グ２３は、バイパス通路７３を形成する排気管７０の真
上に位置するよう配置され、そのケーシング２３の両側
に排気管７０から分岐した第１の排気通路７６と第２の
排気通路７７が接続される形となっている。そして、ケ
ーシング２３内のフィルタ２２は、排気ガスの通過方向
を長さ方向とした場合、長さ方向に直交する幅方向の長
さが、長さ方向の長さより長くなっている。このような
構成とすることで、フィルタ２２を内包するケーシング
２３からなる排気浄化装置の車両への搭載スペースを省
スペース化することができる。

【００３６】アクチュエータ７２は、電子制御ユニット
３０のＣＰＵ３４上に実現される制御手段７５によって
駆動制御されるもので、出力ポート３６からの制御信号
により駆動される。また、アクチュエータ７２は、内燃
機関の駆動に伴って形成される負圧により駆動されるも
ので、負圧が加えられないときに第１の排気通路７６を
選択する位置（順流位置）に弁体を制御し、第１の負圧
が加えられたとき弁体を中立位置に制御し、第１の負圧
よりも強い第２の負圧が加えられたとき第２の排気通路
７７を選択する位置（逆流位置）に弁体を制御する。

【００３７】前記弁体が図３の破線で示す順流位置にあ
るとき、排気切換弁７１は、排気管７０を第１の排気通
路管５０に接続するとともに、第２の排気通路７７をバ
イパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７
０→第１の排気通路７６→フィルタ２２→第２の排気通
路７７→バイパス通路７３の順に流れて、大気に放出さ
れる。

【００３８】弁体が、図３の実線で示す逆流位置にある
とき、排気切換弁７１は、排気管７０を第２の排気通路
管５１に接続するとともに、第１の排気通路７６をバイ
パス通路７３に接続するので、排気ガスは、排気管７０
→第２の排気通路７７→フィルタ２２→第１の排気通路
７６→バイパス通路７３の順に流れて、大気に放出され
る。

【００３９】弁体が、排気管７０の軸線に平行となった
中立位置にあるとき、排気切換弁７１は、排気管７０を
直接バイパス通路７３に接続するので、排気ガスは、排
気管７０からフィルタ２２を通過しないでバイパス通路
７３に流れて、大気に放出される。

【００４０】弁体の切換えにより、順流・逆流を繰り返
すことで、煤などの微粒子がフィルタ２２の基材内を動
き回るので、微粒子の酸化を促進し、よって、微粒子の
浄化を効率よく行うことができる。

【００４１】図５（Ａ）は、フィルタ２２に一方向から
のみ排気ガスを流す場合のイメージ図であり、微粒子は
フィルタの一方の面にのみ蓄積して動かず、排気ガスの
圧損上昇の原因となるだけでなく、微粒子の浄化を妨げ
る。

【００４２】図５（Ｂ）は、フィルタ２２に双方向から
排気ガスを流す場合のイメージ図であり、微粒子はフィ
ルタの両面で順流方向と逆流方向に攪乱されるので、フ
ィルタ２２の両面で、あるいは、基材内部で動き回り、
フィルタ基材全体の活性点を利用して微粒子の酸化を促
進することができ、フィルタ２２に微粒子が蓄積するの
をより少なくすることができ、排気ガスの圧損上昇を避
けることができる。

【００４３】＜フィルタの構造と微粒子の連続酸化処理
＞図６にパティキュレートフィルタ２２の構造を示す。
なお、図６において（Ａ）はパティキュレートフィルタ
２２の正面図を示しており、（Ｂ）はパティキュレート
フィルタ２２の側面断面図を示している。図６（Ａ）お
よび（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフィルタ
２２はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして
延びる複数個の排気流通路５０ａ，５０ｂ，・・，５１
ａ，５１ｂ，・・を具備するいわゆるウォールフロー型
である。これら排気流通路は下流端が栓５２ａ，５２
ｂ，・・により閉塞された排気ガス流入通路５０ａ，５
０ｂ，・・によるセル構造となっており、上流端も栓５
３ａ，５３ｂ，・・により閉塞された排気ガス流出通路
５１ａ，５１ｂ，・・によるセル構造となっている。

【００４４】このセル構造の開口孔は、第１の排気通路
７６あるいは第２の排気通路７７の外側寄りの開口孔の
大きさを内側寄りの開口孔の大きさより小さく形成して
いる。すなわち、パティキュレートフィルタ２２は、図
６（Ａ）に示すように、屈曲部を通過する排気ガスの流
速・流量に逆比例して開口孔の口径を内側寄りから外側
寄りにかけて順に大径から小径に形成している（５０ａ
＞５０ｂ＞・・＞５０ｙ＞５０ｚ；５１ａ＞５１ｂ＞・
・＞５１ｙ＞５１ｚ）。従って内側寄りの排気流通路５
０ａ，５０ｂ，・・は外側寄りの排気流通路・・，５１
ｙ，５１ｚより排気ガスの流入が容易な構造となってい
る。

【００４５】なお、図６（Ａ）においてハッチングを付
した部分は栓５３ａ，５３ｂ，・・を示している。そし
て、排気ガス流入通路５０ａ，５０ｂ，・・および排気
ガス流出通路５１ａ，５１ｂ，・・は薄肉の隔壁５４
ａ，５４ｂ，・・を介して交互に配置される。云い換え
ると排気ガス流入通路５０ａ，５０ｂ，・・および排気
ガス流出通路５１ａ，５１ｂ，・・は各排気ガス流入通
路５０ａ，５０ｂ，・・が４つの排気ガス流出通路５
１，５１ｂ，・・によって包囲され、各排気ガス流出通
路５１，５１ｂ，・・が４つの排気ガス流入通路５０
ａ，５０ｂ，・・によって包囲されるように配置され
る。

【００４６】パティキュレートフィルタ２２は例えばコ
ージライトのような多孔質材料から形成されており、従
って排気ガス流入通路５０ｕ内に流入した排気ガスは図
６（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４
ｕ内を通って隣接する排気ガス流出通路５１ｕ内に流出
する。

【００４７】本発明による実施例では各排気ガス流入通
路５０ａ，５０ｂ，・・および各排気ガス流出通路５１
ａ，５１ｂ，・・の周壁面、即ち各隔壁５４ａ，５４
ｂ，・・の両側表面上および隔壁５４ａ，５４ｂ，・・
内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる担体の層
が形成されており、この担体上に貴金属触媒、および周
囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を保持し
かつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸
素の形で放出する活性酸素放出剤が担持されている。

【００４８】この場合、本発明による実施例では貴金属
触媒として白金Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤
としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セ
シムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリ
ウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのよう
なアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹの
ような希土類、および遷移金属から選ばれた少くとも一
つが用いられている。

【００４９】なお、この場合活性酸素放出剤としてはカ
ルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又
はアルカリ土類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、
セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロ
ンチウムＳｒを用いることが好ましい。

【００５０】次にパティキュレートフィルタ２２による
排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金Ｐｔ
およびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明す
るが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希
土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行わ
れる。

【００５１】図１に示されるような圧縮着火式内燃機関
では空気過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは
多量の過剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路、燃焼室
５および排気通路内に供給された空気と燃料との比を排
気ガスの空燃比と称すると図１に示されるような圧縮着
火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなってい
る。また、燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス
中にはＮＯが含まれている。また、燃料中にはイオウＳ
が含まれており、このイオウＳは燃焼室５内で酸素と反
応してＳＯ₂ となる。従って排気ガス中にはＳＯ₂ が含
まれている。従って過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ₂ を含ん
だ排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス
流入通路５０ａ，５０ｂ，・・内に流入することにな
る。

【００５２】＜フィルタに流入する排気ガスを接続面対
して均一化させる手段の作用＞排気ガスが第１の排気通
路７６（あるいは第２の排気通路７７）の屈曲部を経て
パティキュレートフィルタ２２に流入する際、内壁の外
側寄りは屈曲部の曲線半径が大きいので、曲線半径が小
さな内壁の内側寄りに比して排気ガスの流速が大きくな
る。また、排気ガスにが遠心力が外側寄りへ向かって働
くので外側寄りの流量は内側寄りの流量より大きくな
る。しかし、本発明による実施例では、パティキュレー
トフィルタ２２のセル構造の開口孔が外側寄りを小径孔
に内側寄りを大径孔に形成している。より正確には、排
気ガスの流速・流量に逆比例して開口孔の口径を内側寄
りから外側寄りにかけて順に大径から小径に形成してい
る。従って内側寄りの排気流通路５０ａ，５０ｂ，・・
は外側寄りの排気流通路・・，５０ｙ，５０ｚより排気
ガスの流入が容易な構造となっているので、内側寄りの
セル構造の開口孔（すなわち排気流通路５０ａ，５０
ｂ，・・）では排気ガスの圧が下がり流量が多く、流速
もが速くなる。一方、外側寄りのセル構造の開口孔（す
なわち排気流通路・・，５０ｙ，５０ｚ）では排気ガス
の圧が上がり流入しずらくなり流量は少なくなり、流速
も遅くなる。すなわち、図１０に示すように、パティキ
ュレートフィルタ２２の接続面に対する排気ガスの流
量、流速は全体的に均一化することができる。結果とし
て、微粒子の堆積部の偏りが防止できる。

【００５３】次に、微粒子の連続酸化処理を説明する。
図７（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通路５０ａ，５
０ｂ，・・の内周面および隔壁５４ａ，５４ｂ，・・内
の細孔内壁面上に形成された担体層の表面の拡大図を模
式的に表わしている。なお、図７（Ａ）および（Ｂ）に
おいて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリ
ウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示している。

【００５４】上述したように排気ガス中には多量の過剰
酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレートフ
ィルタ２２の排気ガス流入通路５０ａ，５０ｂ，・・内
に流入すると図７（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ
₂ がＯ₂ ^-又はＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一
方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^-又はＯ
^2-と反応し、ＮＯ₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２Ｎ
Ｏ₂ ）。次いで生成されたＮＯ₂ の一部は白金Ｐｔ上で
酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウ
ムＫと結合しながら図７（Ａ）に示されるように硝酸イ
オンＮＯ₃ ^-の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、一部
の硝酸イオンＮＯ₃ ^-は硝酸カリウムＫＮＯ₃を生成す
る。

【００５５】一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ
₂ も含まれており、このＳＯ₂ もＮＯと同様なメカニズ
ムによって活性酸素放出剤６１内に吸収される。即ち、
上述したように酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^-又はＯ^2-の形で白金Ｐｔ
の表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ₂ は白金Ｐｔ
の表面でＯ₂ ^-又はＯ^2-と反応してＳＯ₃ となる。

【００５６】次いで生成されたＳＯ₃ の一部は白金Ｐｔ
上で更に酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収さ
れ、カリウムＫと結合しながら硫酸イオンＳＯ₄ ^2- の形
で活性酸素放出剤６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ₂Ｓ
Ｏ₄を生成する。このようにして活性酸素放出触媒６１
内には硝酸カリウムＫＮＯ₃ および硫酸カリウムＫ₂Ｓ
Ｏ₄が生成される。

【００５７】一方、燃焼室５内においては主にカーボン
Ｃからなる微粒子が生成され、従って排気ガス中にはこ
れら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれている
これら微粒子は排気ガスがパティキユレートフィルタ２
２の排気ガス流入通路５０ａ，５０ｂ，・・内を流れて
いるときに、或いは排気ガス流入通路５０ａ，５０ｂ，
・・から排気ガス流出通路５１ａ，５１ｂ，・・に向か
うときに図７（Ｂ）において６２で示されるように担体
層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接触
し、付着する。

【００５８】このように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６
１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成
されている硝酸カリウムＫＮＯ₃ がカリウムＫと酸素Ｏ
とＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放
出剤６１との接触面に向かい、ＮＯが活性酸素放出剤６
１から外部に放出される。外部に放出されたＮＯは下流
側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤
６１内に吸収される。

【００５９】一方、このとき活性酸素放出剤６１内に形
成されている硫酸カリウムＫ₂ＳＯ₄もカリウムＫと酸素
ＯとＳＯ₂ とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸
素放出剤６１との接触面に向かい、ＳＯ₂ が活性酸素放
出剤６１から外部に放出される。外部に放出されたＳＯ
₂ は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸
素放出剤６１内に吸収される。ただし、硫酸カリウムＫ
₂ＳＯ₄は安定化しているため、硝酸カリウムＫＮＯ₃ に
対し、活性酸素は放出しずらい。

【００６０】一方、微粒子６２と活性酸素放出剤６１と
の接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ₃ や硫酸
カリウムＫ₂ＳＯ₄のような化合物から分解された酸素で
ある。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギを有
しており、極めて高い活性を有する。従って微粒子６２
と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素は活性酸
素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子６２に接
触すると微粒子６２は短時間のうちに輝炎を発すること
なく酸化せしめられ、微粒子６２は完全に消滅する。従
って微粒子６２はパティキュレートフィルタ２２上に堆
積することがない。

【００６１】従来のようにパテイキュレートフイルタ２
２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるとき
にはパティキュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴
って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でない
と持続せず、従ってこのような火炎を伴う燃焼を持続さ
せるためにはパティキュレートフィルタ２２の温度をを
高温に維持しなければならない。

【００６２】これに対して本発明では微粒子６２は上述
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱するこ
ともない。即ち、云い換えると本発明では従来に比べて
かなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめら
れている。従って本発明による輝炎を発しない微粒子６
２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来の燃焼
による微粒子除去作用と全く異なっている。

【００６３】また、微粒子の酸化による微粒子除去作用
はかなり低温で行われる。従ってパティキュレートフィ
ルタ２２の温度はさほど上昇せず、斯くしてパティキュ
レートフィルタ２２が劣化する危険性はほとんどない。
また、パティキュレートフィルタ２２上に微粒子が全く
堆積しないので微粒子の燃えカスであるアッシュが凝集
する危険性が少なく、従ってパティキュレートフィルタ
２２が目詰まりする危険性が少なくなる。

【００６４】ところでこの目詰まりは主に硫酸カルシウ
ムＣａＳＯ₄によって生ずる。即ち、燃料や潤滑油はカ
ルシウムＣａを含んでおり、従って排気ガス中にカルシ
ウムＣａが含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ₃
が存在すると硫酸カルシウムＣａＳＯ₄ を生成する。こ
の硫酸カルシウムＣａＳＯ₄は固体であって高温になっ
ても熱分解しない。従って硫酸カルシウムＣａＳＯ₄が
生成され、この硫酸カルシウムＣａＳＯ₄ によってパテ
ィキュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。

【００６５】しかしながらこの場合、活性酸素放出剤６
１としてカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアル
カリ金属又はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用
いると活性酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ₃ はカリウ
ムＫと結合して硫酸カリウムＫ₂ＳＯ₄を形成し、カルシ
ウムＣａはＳＯ₃ と結合することなくパティキュレート
フィルタ２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路５
１内に流出する。従ってパティキュレートフィルタ２２
の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述した
ように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａより
もイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金
属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒを用
いることが好ましいことになる。

【００６６】ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６
１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。従ってパティキュ
レートフィルタ２２上において単位時間当りに輝炎を発
することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量は、
パティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど増
大する。

【００６７】図９の実線は単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ている。なお、図９において横軸はパティキュレートフ
ィルタ２２の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃
焼室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称
するとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇより
も少ないとき、即ち図９の領域Ｉでは燃焼室５から排出
された全ての微粒子がパティキュレートフィルタ２２に
接触するや否や短時間のうちにパティキュレートーフィ
ルタ２２上において輝炎を発することなく酸化除去せし
められる。

【００６８】これに対し、排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇよりも多いとき、即ち図９の領域ＩＩでは
全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足してい
る。図８（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸
化の様子を示している。

【００６９】即ち、全ての微粒子を酸化するには活性酸
素量が不足している場合には図８（Ａ）に示すように微
粒子６２が活性酸素放出剤６１上に付着すると微粒子６
２の一部のみが酸化され、十分に酸化されなかった微粒
子部分が担体層上に残留する。次いで活性酸素量が不足
している状態が継続すると次から次へと酸化されなかっ
た微粒子部分が担体層上に残留し、その結果図８（Ｂ）
に示されるように担体層の表面が残留微粒子部分６３に
よって覆われるようになる。

【００７０】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分６
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくな
る。また、担体層の表面が残留微粒子部分６３によって
覆われると白金ＰｔによるＮＯ、ＳＯ₂ の酸化作用およ
び活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が抑制
される。その結果、図８（Ｃ）に示されるように残留微
粒子部分６３の上に別の微粒子６４が次から次へと堆積
する。即ち、微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって酸化されることがなく、従ってこの微粒子
６４上に更に別の微粒子が次から次へと堆積する。即
ち、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
い状態が継続するとパティキュレートフィルタ２２上に
は微粒子が積層状に堆積してしまう。

【００７１】このように図９の領域Ｉでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ２２上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図９の領域ＩＩで
は微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に
堆積する。従って微粒子がパティキュレートフィルタ２
２上に積層状に堆積しないようにするためには排出微粒
子量Ｍを常時酸化除去可能微粒子量Ｇとの関係を領域Ｉ
の範囲にすることが望ましい。

【００７２】しかしながら実際には全ての運転状態にお
いて排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少
くすることはほとんど不可能である。例えば機関始動時
には通常パティキュレートフィルタ２２の温度は低く、
従ってこのときには通常排出微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも多くなる。機関始動直後におけるよう
に排出微粒子量Ｍの方が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも
多くなるとパティキュレートフィルタ２２上に酸化され
なかった微粒子部分が残留しはじめる。

【００７３】このように運転状況によっては排出微粒子
量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも増大して、パティ
キュレートフィルタ２２上に微粒子が積層状に堆積する
場合がある。

【００７４】この堆積した微粒子を酸化除去するため
に、排気管７０に配置された切換弁７１を切り換える。
切換弁７１が切り換えられると、パティキュレートフィ
ルタ２２の排気上流側と排気下流側とが逆転し、切り替
え前にパティキュレートフィルタ２２の排気下流側であ
った部分において、微粒子が活性酸素放出剤６１の表面
に付着して活性酸素Ｏが放出され、この微粒子が酸化除
去される。この放出される活性酸素Ｏの一部は、排気ガ
スと共にパティキュレートフィルタ２２の排気下流側へ
移動し、ここに堆積する微粒子を酸化除去する。ここで
は前述したように、微粒子はパティキュレートフィルタ
２２の両面で順流方向と逆流方向に攪乱され、パティキ
ュレートフィルタ２２の両面で、あるいは基材内部で動
き回り、フィルタ基材全体の活性点に出会い酸化され
る。

【００７５】このようにして酸化されなかった微粒子が
パティキュレートフィルタ２２に堆積し始めているとき
に、このパティキュレートフィルタ２２の排気上流側と
下流側とを逆転することにより、パティキュレートフィ
ルタ２２から微粒子を完全に酸化除去することができ
る。

【００７６】またパティキュレートフィルタ２２上に微
粒子が堆積した場合は、排気ガスの一部又は全体の空燃
比を一時的にリッチにすることにより、堆積した微粒子
が輝炎を発することなく酸化せしめられる。排気ガスの
空燃比がリッチにされると、即ち排気ガス中の酸素濃度
が低下せしめられると活性酸素放出剤６１から外部に活
性酸素Ｏが一気に放出され、これら一気に放出された活
性酸素Ｏによって堆積した微粒子が輝炎を発することな
く一気に短時間で燃焼除去せしめられる。

【００７７】＜排気切換弁の制御＞前記したように、前
記したパティキュレートフィルタ２２上流側に酸化触媒
８０を設けることで、排気切換弁７１の弁座への固着が
防止されるが、そのような酸化触媒８０を設けなくと
も、制御手段７５による制御を行うことでも排気切換弁
７１の弁座への固着が防止される。

【００７８】例えば、エンジンが停止したか否かを判定
し、エンジンが停止した場合、制御手段７５（図３参
照）によりアクチュエータ７２を駆動する負圧の程度を
第１の負圧として、弁体を中立位置にする。この中立位
置は、弁体と排気通路の内壁面（弁座）との接触面積が
できるだけ少なくなる位置である。エンジンが停止しな
い場合、通常制御により排気切換弁７１を切り換える。

【００７９】そして、所定のタイミングで制御手段７５
が排気切換弁７１を切り換えることで、微粒子の連続燃
焼が可能となるように、浄化装置のパティキュレートフ
ィルタ２２に排気上流側の浄化通路（第１の排気通路７
６→パティキュレートフィルタ２２→第２の排気通路７
７→バイパス通路７３）と排気下流側の浄化通路（第２
の排気通路７７→パティキュレートフィルタ２２→第１
の排気通路７６→バイパス通路７３）とを交互に排気ガ
スが切換通過できるようにする。すると、排気ガス中の
微粒子がパティキュレートフィルタ２２周りで攪乱さ
れ、連続燃焼が容易となる。パティキュレートフィルタ
２２の両側面に微粒子が平均に堆積するため、微粒子の
単位面積あたりの堆積量を減らすことができる。また、
逆流により堆積する微粒子を攪乱して飛ばすことがで
き、さらに、パティキュレートフィルタ２２の基材内部
に酸素放出剤を設けるならば、微粒子が内部を動き回っ
て燃焼しうる微粒子量を増やすことができる。

【００８０】なお、この制御のためのプログラムはＲＯ
Ｍ３２に格納され、所定時間毎に繰返し実行される。ま
た、この制御と、フィルタ上流側に酸化触媒を設けるこ
とを併用すれば、排気切換弁７１の弁座への固着防止が
より効果的となる。

【００８１】＜本発明の別の実施の形態＞前述の実施の
形態では、排気ガスの流量およびまたは流速をフィルタ
との接続面に対して均一化させる手段として、フィルタ
のセル構造の開口孔が外側寄りを小径孔に内側寄りを大
径孔に形成する場合で説明したが、別の実施の形態とし
て第１の排気通路および前記第２の排気通路内に整流板
を設けた場合を説明する。

【００８２】すなわち、この別の実施の形態では、図１
１に示すように、第１の排気通路７６あるいは第２の排
気通路７７の内壁に整流板７８ａ，７８ｂ，７８ｃがそ
れぞれ３箇所ずつ設けられている。整流板７８ａは内側
寄りに設けられ、パティキュレートフィルタ２２の内側
寄りに排気ガスを誘導する機能を有しており、内壁に対
する傾斜角度が大きく形成されている。一方、整流板７
８ｃは外側寄りに設けられ、外側寄りに排気ガスが集中
しないように排気ガスを誘導する機能を有しており、内
壁に対する傾斜角度が小さく形成されている。そして、
整流板７８ｂは内側寄りと外側寄りのほぼ中間位置に設
けられ、パティキュレートフィルタ２２のやや内側寄り
に排気ガスを誘導する機能を有しており、内壁に対する
傾斜角度は整流板７８ｃと整流板７８ｃとのほぼ中間の
角度となるように形成されている。

【００８３】この別の実施の形態の構成によれば、第１
の排気通路７６あるいは第２の排気通路７７の屈曲部を
経てパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガス
を整流板７８ａ，７８ｂ，７８ｃで内側寄りに誘導する
ことで、排気ガスが外側寄りに集中して流入することを
妨げ、パティキュレートフィルタ２２の接続面に対する
排気ガスの流量、流速は全体的に均一化することがで
き、微粒子の堆積部の偏りが防止できる。

【００８４】なお、この別の実施の形態において、整流
板の数、設置位置、および設置する際の傾斜角度は屈曲
部の形状に応じて適宜設計することができる。また、前
述の実施の形態では、第１の排気通路７６、パティキュ
レートフィルタ２２、および第２の排気通路７７で構成
される浄化通路を１組搭載した場合で説明したが、本発
明は前記浄化通路を１組搭載するものに限定されるもの
ではなく、前記浄化通路を複数設けた場合も本発明に含
まれる。

【００８５】例えば、別の実施の形態にかかる排気浄化
装置は、図１２に示すように、パティキュレートフィル
タ２２Ａ，２２Ｂを排気管７０の上部と下部にそれぞれ
設置している。そして、排気管７０の分岐点よりパティ
キュレートフィルタ２２Ａ，２２Ｂにそれぞれ接続する
ように第１の排気通路７６Ａ，７６Ｂ、および第２の排
気通路７７Ａ，７７Ｂが設置されている。そして、排気
切換弁（図示せず）の切り換えにより、排気上流側の浄
化通路（第１の排気通路７６Ａ→パティキュレートフィ
ルタ２２Ａ→第２の排気通路７７Ａ、及び第１の排気通
路７６Ｂ→パティキュレートフィルタ２２Ｂ→第２の排
気通路７７Ｂ）と排気下流側の浄化通路（第２の排気通
路７７Ａ→パティキュレートフィルタ２２Ａ→第１の排
気通路７６Ａ、及び第２の排気通路７７Ｂ→パティキュ
レートフィルタ２２Ｂ→第１の排気通路７６Ｂ）とを交
互に切換通過できるようにする。

【００８６】この別の実施の形態によれば、パティキュ
レートフィルタ２２Ａ，２２Ｂを２個搭載したことで、
１組の浄化通路の場合に比してほぼ２倍の酸化処理が可
能になるばかりでなく、下記に示す効果を有する。

【００８７】すなわち、(1) 大型トラックのように排気
量の大きなエンジンの場合、単に大容量のパティキュレ
ートフィルタを１個搭載した構造では、酸化処理の際、
パティキュレートフィルタの中心部と周辺部との温度差
や中心部の過昇温が生じ、周辺部の酸化能不足等が問題
となる。しかし、この別の実施の形態によれば、適切な
容量のパティキュレートフィルタを２個搭載したこと
で、中心部と周辺部との温度差や中心部の過昇温が生じ
にくくなり、周辺部の酸化能不足等の問題が解消でき
る。(2) 排気管（バイパス通路）を挟んで両側にパティ
キュレートフィルタを配置することで、排気管（バイパ
ス通路）を包む構造となり、放熱量が少なくて済み、浄
化装置全体の温度の均一を図ることができる。結果とし
て、圧損の少ない搭載性のよい形状とすることができ
る。

【００８８】なお、この別の実施の形態において、複数
のパティキュレートフィルタを排気管（バイパス通路）
の上部側と下部側に分けて搭載するか、左右両側に分け
て搭載するかは排気浄化装置全体の形状に応じて適宜設
計することができる。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、フィルタに流入する排
気ガスを接続面対して均一化させる手段を設けた構成に
より、フィルタの接続面に対する排気ガスの流量、流速
は全体的に均一化することができ、微粒子の堆積部の偏
りが防止できる。

【００９０】また、本発明によれば、排気切換弁を設け
てフィルタ両側から排気ガスを交互に流すことができる
ので、一方向のみからフィルタに排気ガスを流すと一方
の隔壁面及び隔壁内部のみしか酸化反応の利用がなされ
ず、単位面積に溜まる微粒子の量が増大し、酸化性能が
落ちてしまうのに対し、本発明では、順流と、逆流とを
交互に使用することで、フィルタ両側から排気ガスが流
れるため、微粒子がフィルタの隔壁面及び隔壁内部で撹
拌されて動き回り、フィルタの隔壁面及び隔壁内部全体
の触媒活性点を有効に使用することができる。従って、
微粒子の酸化を促進し、その浄化をより連続的に行うこ
とができ、排気浄化性能を高めることができる。

【００９１】そして、本発明では、フィルタに流入する
排気ガスの流量や流速を均一化してフィルタに堆積する
微粒子の偏りを防止しているため、より一層微粒子の酸
化を促進し、その浄化を連続的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】機関の要求トルクを示す図である。

【図３】排気浄化装置を示す上面図である。

【図４】排気浄化装置を示す正面図である。

【図５】（Ａ）はフィルタ基材に微粒子が堆積する状態
を示すイメージ図であり、（Ｂ）は排気ガスの順流、逆
流による微粒子の攪乱状態を示すイメージ図である。

【図６】パティキュレートフィルタを示す図であり、
（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＶＩ−ＶＩ矢
視図を示す。

【図７】微粒子の酸化作用を示す概念図である。

【図８】微粒子の堆積作用を示す概念図である。

【図９】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフィ
ルタの温度との関係を示す図である。

【図１０】流量、流速が均一化されて排気ガスがフィル
タに流入する状態を示すイメージ図である。

【図１１】別の実施の形態の排気浄化装置に排気ガスが
流入する状態を示すイメージ図である。

【図１２】別の実施の形態の排気浄化装置の一部断面図
である。

【図１３】従来の排気浄化装置に排気ガスが流入する状
態を示すイメージ図である。

【符号の説明】

２２…パティキュレートフィルタ ５０，５１…排気流通路（セル構造） ７０…排気管 ７１…排気切換弁 ７２…アクチュエータ ７３…バイパス通路 ７５…制御手段 ７６…第１の排気通路 ７７…第２の排気通路 ８０…酸化触媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−298625（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−196346（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−189656（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−59418（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/02 B01D 46/00 B01D 53/86 - 53/94

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気管から圧送される排気ガス中の微粒
   子を一次捕獲するフィルタと、前記排気管から分岐して
   前記フィルタに接続する第１の排気通路および第２の排
   気通路と、前記第１の排気通路および前記第２の排気通
   路の分岐点から前記フィルタを通過せずに前記排気ガス
   を排出するバイパス通路とを有し、 前記分岐点において前記排気管が前記第１の排気通路管
   に接続するとき、前記第２の排気通路が前記バイパス通
   路に接続して前記排気ガスが前記排気管、前記第１の排
   気通路、前記フィルタ、前記第２の排気通路、前記バイ
   パス通路の順に流れて大気に放出され、 前記分岐点において前記排気管が前記第２の排気通路管
   に接続するとき、前記第１の排気通路が前記バイパス通
   路に接続して前記排気ガスが前記排気管、前記第２の排
   気通路、前記フィルタ、前記第１の排気通路、前記バイ
   パス通路の順に流れて大気に放出されるようにしてある
   内燃機関の排気浄化装置であって、前記フィルタは開口孔を有する複数のセル構造からな
   り、 前記第１の排気通路あるいは前記第２の排気通路の内壁
   の外側寄りの前記セル構造の開口孔の大きさを前記内壁
   の内側寄りの前記セル構造の開口孔の大きさより小さく
   形成したことで、前記第１の排気通路あるいは前記第２
   の排気通路から前記フィルタへ流入する前記排気ガスの
   流量およびまたは流速を前記フィルタとの接続面に対し
   て均一化させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
   置。
2. 【請求項２】 排気管から圧送される排気ガス中の微粒
   子を一次捕獲するフィルタと、前記排気管から分岐して
   前記フィルタに接続する第１の排気通路および第２の排
   気通路と、前記第１の排気通路および前記第２の排気通
   路の分岐点から前記フィルタを通過せずに前記排気ガス
   を排出するバイパス通路とを有し、 前記分岐点において前記排気管が前記第１の排気通路管
   に接続するとき、前記第２の排気通路が前記バイパス通
   路に接続して前記排気ガスが前記排気管、前記第１の排
   気通路、前記フィルタ、前記第２の排気通路、前記バイ
   パス通路の順に流れて大気に放出され、 前記分岐点において前記排気管が前記第２の排気通路管
   に接続するとき、前記第１の排気通路が前記バイパス通
   路に接続して前記排気ガスが前記排気管、前記第２の排
   気通路、前記フィルタ、前記第１の排気通路、前記バイ
   パス通路の順に流れて大気に放出されるようにしてある
   内燃機関の排気浄化装置であって、 前記第１の排気通路および前記第２の排気通路に設けら
   れ、前記第１の排気通路あるいは前記第２の排気通路の
   内壁の外側寄りを通過して前記フィルタに流入する前記
   排気ガスの一部を前記内壁の内側寄りに誘導する整流板
   によって、前記第１の排気通路あるいは前記第２の排気
   通路から前記フィルタへ流入する前記排気ガスの流量お
   よびまたは流速を前記フィルタとの接続面に対して均一
   化させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 前記分岐点は前記排気管が前記第１の排
   気通路管に接続する流れと前記排気管が前記第２の排気
   通路管に接続する流れとを逆転する排気逆転手段である
   請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 【請求項４】 前記第１の排気通路、前記フィルタ、お
   よび前記第２の排気通路をそれぞれ複数設け、 前記分岐点より前記第１の排気通路管に接続する流れと
   前記分岐点より前記第２の排気通路管に接続する流れと
   で１組とする浄化通路を複数組み備えた請求項１から３
   のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。