JP3826271B2

JP3826271B2 - Exhaust purification particulate filter

Info

Publication number: JP3826271B2
Application number: JP2001364970A
Authority: JP
Inventors: 好一郎中谷; 信也広田; 和浩伊藤; 孝充浅沼; 俊祐利岡; 光壱木村; 晃見上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: JP2003166410A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気浄化パティキュレートフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関から排出される排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタが公知である。こうしたパティキュレートフィルタとしては多孔質の材料からハニカム構造体を形成し、このハニカム構造体の平行に延びる複数の通路（以下、フィルタ通路と称す）のうち幾つかのフィルタ通路をその上流端にて栓で塞ぐと共に残りのフィルタ通路をその下流端にて栓で塞ぎ、パティキュレートフィルタに流入した排気ガスがフィルタ通路を画成している壁（以下、フィルタ通路壁と称す）を必ず通ってからパティキュレートフィルタから流出するようにしたものが知られている。
【０００３】
このタイプのパティキュレートフィルタによれば排気ガスは必ずフィルタ通路壁を通り、その後にパティキュレートフィルタから流出するのでパティキュレートフィルタの微粒子捕集率は比較的高い。しかしながら微粒子を捕集するためにフィルタ通路壁の平均細孔径は非常に小さくされており、排気ガスはこのフィルタ通路壁を必ず通らなければならないのでパティキュレートフィルタによる圧損は高い。
【０００４】
そこで微粒子捕集率を高めつつも圧損上昇を抑制することを意図したパティキュレートフィルタが特表平８−５０８１９９号に開示されている。このパティキュレートフィルタではフィルタ通路は栓で塞がれるのではなくフィルタ通路壁の端部を寄せ集めてこれら端部同志を接続することにより塞がれている。すなわちフィルタ通路はフィルタ通路壁を構成する材料と同じ多孔質の材料により塞がれることとなる。このためこのパティキュレートフィルタにおいてはフィルタ通路を塞ぐ壁も排気ガスを通すことができるのでその分だけ圧損上昇が抑制される。
【０００５】
ところでこうしたパティキュレートフィルタでは捕集した微粒子がフィルタ通路壁上に徐々に堆積し、やがては微粒子がフィルタ通路壁の細孔を塞いでしまう。この場合、パティキュレートフィルタによる圧損は非常に高くなる。そこでパティキュレートフィルタに捕集された微粒子を燃焼除去するためにフィルタ通路壁の細孔内に微粒子を燃焼させるための触媒を担持したフィルタが特開平９−９４４３３号公報に開示されている。これによればパティキュレートフィルタに捕集された微粒子は触媒により燃焼除去されるのでフィルタ通路壁上に大量の微粒子が堆積してしまうことはない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述したタイプのパティキュレートフィルタでは、上流側が開口しているフィルタ通路の上流側領域の通路壁面に微粒子が多く捕集される傾向にある。この場合、上流側領域のフィルタ通路壁の細孔が微粒子により塞がれ、パティキュレートフィルタによる圧損が大きくなってしまう。
【０００７】
このことを回避するためには微粒子を燃焼除去するための触媒を上流側領域のフィルタ通路壁に多く担持させるということが考えられる。しかしながら、担持させる触媒の量を多くすると微粒子が堆積することによる圧損の上昇は抑えられるが、逆にパティキュレートフィルタによる潜在的な圧損は高くなってしまう。パティキュレートフィルタにおいては圧損を或る一定の値以下に抑えなければならないという要請があることからフィルタ通路壁に担持させることができる触媒の量には上限がある。すなわち、従来の技術では、パティキュレートフィルタによる圧損をその使用中においても常に低い値に維持することは困難である。そこで本発明の目的はパティキュレートフィルタによる圧損を常に低い値に維持することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための１番目の発明では、排気ガス中の微粒子を捕集するために多孔質材料からなる隔壁により画成される複数の排気流通路を有し、これら排気流通路のうち一部においては該排気流通路を画成する隔壁の下流端部分が寄せ集められて互いに接合され、これにより該排気流通路の下流端開口が閉塞せしめられて該排気流通路がその上流端開口から排気ガスを流入させる排気ガス流入通路とされ、一方、残りの排気流通路においては該排気流通路を画成する隔壁の上流側部分が寄せ集められて互いに接合され、これにより該排気流通路の上流端開口が閉塞せしめられて該排気流通路がその下流端開口から排気ガスを流出させる排気ガス流出通路とされた排気浄化パティキュレートフィルタにおいて、上記排気ガス流入通路を画成する隔壁の下流側部分が寄せ集められて互いに接合されている長さよりも長い長さに亘って上記排気ガス流出通路を画成する隔壁の上流側部分が寄せ集められて互いに接合され、これにより各排気ガス流入通路がその下流側領域においては隔壁を介して排気ガス流出通路と隣り合い、その上流側領域においては隔壁を介して排気ガス流入通路とのみ隣り合い、排気ガス流入通路の上流側領域を画成する隔壁に微粒子を酸化することができる酸化物質が担持されている。
【００１１】
２番目の発明では１番目の発明において、上記隔壁の部分が通路の流路断面が排気浄化パティキュレートフィルタの端面側ほど狭くなるように寄せ集められている。
【００１２】
３番目の発明では１番目の発明において、上記隔壁に微粒子を酸化することができる酸化物質が担持されており、排気ガス流入通路の上流側領域を画成する隔壁に担持された酸化物質の量が残りの隔壁に担持された酸化物質の量よりも多い。
【００１３】
４番目の発明では３番目の発明の排気浄化パティキュレートフィルタを製造する方法において、排気浄化パティキュレートフィルタ全体に酸化物質を担持させる工程と、排気ガス流入通路の上流端から予め定められた長さに亘って互いに接合されている隔壁にのみ酸化物質を担持させる工程とを具備する。
【００１４】
５番目の発明では、排気ガス中の微粒子を捕集するために多孔質材料からなる隔壁により画成される複数の排気流通路を有し、これら排気流通路のうちの一部においては該排気流通路を画成する隔壁の下流側部分が寄せ集められて互いに接合され、これにより該排気流通路の下流端開口が閉塞せしめられて該排気流通路がその上流端開口から排気ガスを流入させる排気ガス流入通路とされ、残りの排気流通路においては該排気流通路を画成する隔壁の上流側部分が寄せ集められて互いに接合され、これにより該排気流通路の上流端開口が閉塞せしめられて該排気流通路がその下流端開口から排気ガスを流出させる排気ガス流出通路とされた排気浄化パティキュレートフィルタ基材において、上記排気ガス流入通路を画成する隔壁の下流側部分が寄せ集められて互いに接合されている長さよりも長い長さに亘って上記排気ガス流出通路を画成する隔壁の上流側部分が寄せ集められて互いに接合され、これにより各排気ガス流入通路がその下流側領域においては隔壁を介して排気ガス流出通路と隣り合い、その上流側領域においては隔壁を介して他の排気ガス流入通路とのみ隣り合う。
【００１５】
６番目の発明では５番目の発明において、上記隔壁の部分が通路の流路断面が排気浄化パティキュレートフィルタの端面側ほど狭くなるように寄せ集められている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１（Ａ）はパティキュレートフィルタの端面図であり、図１（Ｂ）はパティキュレートフィルタの縦断面図である。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示した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の排気流通路５０，５１を具備する。これら排気流通路はその下流端開口がテーパ壁５２により完全に閉塞された排気ガス流入通路５０と、その上流端開口がテーパ壁５３により完全に閉塞された排気ガス流出通路５１とにより構成される。すなわち排気流通路のうち一部の排気流通路５０、本実施例では隣接する２つの排気流通路のうちの一方はその下流端にてテーパ壁５２により閉塞され、残りの排気通路５１、本実施例では隣接する２つの排気流通路のうちの他方はその上流端にてテーパ壁５３により閉塞されている。
【００１７】
ところで、本実施例のパティキュレートフィルタ２２では、上流側のテーパ壁５３よりも下流側の領域においては、排気ガス流入通路５０および排気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４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５０および排気ガス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が４つの排気ガス流出通路５１により包囲され、各排気ガス流出通路５１が４つの排気ガス流入通路５０により包囲されるように配置される。
【００１８】
一方、上流側のテーパ壁５３よりも上流側の領域においては、排気ガス流入通路５０は隔壁５４ａを介して別の排気ガス流入通路５０にのみ隣接する。云い換えると、排気ガス流入通路５０は４つの排気ガス流入通路５０により包囲されている。
【００１９】
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いる。したがって、排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは、パティキュレートフィルタ２２の下流側領域において、図１（Ｂ）において矢印で示したように、周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流入する。
【００２０】
もちろん、テーパ壁５２，５３も隔壁５４の一部であるのでこれらテーパ壁５２，５３も隔壁５４と同じ多孔質の材料から形成されており、したがって排気ガスは図２（Ｂ）において矢印で示したようにテーパ壁５３を通って排気ガス流出通路５１内に流入し、また図２（Ａ）において矢印で示したようにテーパ壁５２を通って排気ガス流入通路５０から流出する。
【００２１】
このようにパティキュレートフィルタ２２の排気流通路５０，５１を閉塞する部分５２，５３が排気ガスを通過させることができるので、その分だけ、パティキュレートフィルタ２２による圧損が低くなる。
【００２２】
一方、上流側のテーパ壁５３よりも上流側の領域の隔壁５４ａも下流側の領域の隔壁５４と同様に多孔質材料から形成されている。したがって、上流側のテーパ壁５３よりも上流側の領域においても、理論的には排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは周囲の隔壁５４ａを通って隣接する排気ガス流入通路５０に流入することはできるはずである。しかしながら、隣接する排気ガス流入通路５０内の圧力は略等しいので、実際には、上流側のテーパ壁５３よりも上流側の領域においては、排気ガスは隔壁５４ａを介して排気ガス流入通路５０間を行き交うことは極めて少ない。
【００２３】
ところで、排気ガス流入通路５０をその下流端にて閉塞しているテーパ壁５２は、下流へ向かって流路断面積が徐々に小さくなるように四角錐状に狭まる形状をしている。したがって、４つのテーパ壁５２により囲まれて形成される排気ガス流出通路５１の出口は、下流へ向かって流路断面積が徐々に大きくなるように四角錐状に広がる形状をしている。これによれば、図３（Ａ）に示したように排気ガス流出通路の出口が構成されている場合に比べて、排気ガスはパティキュレートフィルタから流出しやすい。
【００２４】
すなわち、図３（Ａ）に示したパティキュレートフィルタでは排気ガス流入通路の下流端開口が栓７０により閉塞され、排気ガス流出通路はその出口まで直線的に延びる。この場合、排気ガス流出通路の出口から流出した排気ガスの一部が栓７０の下流端面に沿って流れ、したがって、排気ガス流出通路の出口近傍に乱流７１が形成される。このように乱流が形成されると、排気ガスは排気ガス流出通路から流出しづらくなる。
【００２５】
一方、本発明のパティキュレートフィルタでは、図２（Ａ）に示したように排気ガスは乱流となることなく排気ガス流出通路５１から流出することができる。
【００２６】
こうした理由から、本発明によれば、排気ガスはパティキュレートフィルタから比較的流出しやすい。したがってこれによってもパティキュレートフィルタ２２による圧損が低い値とされる。
【００２７】
一方、排気ガス流出通路５１をその上流端にて閉塞しているテーパ壁５３は、上流へ向かって流路断面積が徐々に小さくなるように四角錐状に狭まる形状をしている。したがって、４つのテーパ壁５３により囲まれて形成される排気ガス流入通路５０の領域は、上流へ向かって流路断面積が徐々に大きくなるように四角錐状に広がる形状をしている。これによれば、図３（Ｂ）に示したように排気ガス流入通路の入口が構成されている場合に比べて、排気ガスは滑らかに下流側の排気ガス流入通路５０に流入しやすい。
【００２８】
すなわち、図３（Ｂ）に示したパティキュレートフィルタでは、排気ガス流出通路の上流端開口が栓７２により閉塞される。この場合、７３で示したように排気ガスの一部が栓７２に衝突するので、パティキュレートフィルタによる圧損が大きくなる。また、栓７２近傍から排気ガス流入通路に流入する排気ガスは７４で示したように入口近傍にて乱流となり、このため、排気ガスは排気ガス流入通路に流入しづらくなる。
【００２９】
一方、本発明のパティキュレートフィルタ２２では、図２（Ｂ）に示したように排気ガスは乱流となることなく上流側の排気ガス流入通路５０から下流側の排気ガス流入通路５０に流入することができる。
【００３０】
こうした理由から、本発明によれば排気ガスは滑らかに下流側の排気ガス流入通路５０に流入しやすい。したがってこれによってもパティキュレートフィルタ２２による圧損が低い値とされる。
【００３１】
さらに、図３に示したパティキュレートフィルタでは、排気ガス中の微粒子は栓７２の上流端面およびその近傍の隔壁の表面に多く堆積しやすい。これは排気ガスが栓７２に衝突し、しかも栓７２近傍にて排気ガスが乱流となることに起因する。ところが、本発明のパティキュレートフィルタ２２では、テーパ壁５３が四角錐状であるので、排気ガスが強く衝突する上流端面が存在せず、しかも上流端面近傍にて排気ガスは乱流とはならない。したがって、本発明によれば、微粒子がパティキュレートフィルタ２２の上流側領域に多く堆積することはない。
【００３２】
もちろん、排気ガス流入通路５０の入口領域には上流側の隔壁５４ａの端部が排気ガスが強く衝突する上流端面となる。しかしながら、この上流端面の面積は図３に示したパティキュレートフィルタにおける上流端面の面積よりも非常に小さい。このため、本実施例において上流端面近傍にて排気ガスが乱流となることは少ない。したがって、本発明によれば、微粒子がパティキュレートフィルタ２２の上流側領域に多く堆積することはない。
【００３３】
なお、テーパ壁５２，５３はパティキュレートフィルタ２２の外側に向かって徐々に狭まる形状であれば四角錐状以外の形状、例えば円錐状や六角錐状であってもよい。
【００３４】
次に、本発明のパティキュレートフィルタの作用と効果について説明する。パティキュレートフィルタ２２においては、圧損が潜在的に低くなるように構成し、さらにパティキュレートフィルタ２２の使用中において圧損が潜在的に達成可能な値から大きくずれないようにすることがその性能上は重要である。
【００３５】
すなわち、例えば内燃機関がパティキュレートフィルタを備えている場合、その内燃機関の運転制御はパティキュレートフィルタの潜在的な圧損とを考慮して設定される。このため、たとえパティキュレートフィルタが圧損が低くなるように構成されているとしても、その使用中に圧損が潜在的に達成可能な値からずれると内燃機関全体としてはその性能が低下してしまう。
【００３６】
そこで上記目的を達成するために、パティキュレートフィルタ２２の排気流通路の端部を画成する壁をテーパ状の壁とすることにより排気ガスが乱流となることを防止し、これによりパティキュレートフィルタ２２による圧損が潜在的に低くなるようにしている。
【００３７】
このように本発明によれば、パティキュレートフィルタ２２の圧損を潜在的に低くするために、多孔質材料からなるテーパ壁５２，５３により排気流通路５０，５１を閉塞するという構成から特有に生じるパティキュレートフィルタ使用中における圧損の達成可能な値からのずれが良好に回避される。
【００３８】
さらに、本実施例では、上流側の隔壁５４ａには下流側の隔壁５４およびテーパ壁５２，５３に担持される酸化物質の量よりも多い量の酸化物質が担持される。上述したように、パティキュレートフィルタ２２の上流側の領域においては、排気ガス流入通路５０同志が隔壁５４ａを介して隣り合っており、これら隣り合う排気ガス流入通路５０内の圧力が略等しいので排気ガスは隔壁５４ａを通過することは極めて少ない。
【００３９】
したがって、上流側の隔壁５４ａに酸化物質を多量に担持させ、これにより、隔壁５４ａの平均細孔径が非常に小さくなってしまったとしてもパティキュレートフィルタ２２による圧損の上昇はほとんどない。云い換えれば、本発明のように、パティキュレートフィルタを構成した場合、パティキュレートフィルタによる圧損を上昇させることなく微粒子の酸化除去能力を上昇させることができる。
【００４０】
これによれば、特に、排気ガス中に含まれている可溶性有機物質（ＳＯＦ）が排気ガス流入通路５０の上流側領域において速やかに酸化除去される。可溶性有機物質は、微粒子同士を付着させる性質がある。したがって、パティキュレートフィルタ２２の隔壁の上流側領域に付着した可溶性有機物質が除去されていないと、微粒子同士がこの可溶性有機物質によって付着し、斯くして付着した微粒子によって、パティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０がその上流側領域において閉塞されてしまう可能性がある。ところが本実施例によれば、可溶性有機物質が排気ガス流入通路５０の上流側領域において速やかに酸化除去されるので、排気ガス流入通路５０が微粒子によってその上流側領域において閉塞されることが抑制される。
【００４１】
なお、上述した実施例では、パティキュレートフィルタの上流端の開口と下流端の開口とが完全に閉塞されているが、本発明の考え方は上流端の開口および下流端の開口のいずれか一方のみが完全に閉塞されるパティキュレートフィルタにも適用可能である。
【００４２】
次に、本実施例のパティキュレートフィルタの製造方法について簡単に説明する。始めに、コージライトなどの多孔質材料から予備成形体として図４に示したような円筒形のハニカム構造体８０が押出成形される。ハニカム構造体８０は断面が正方形の複数の排気流通路を有し、これら排気流通路の一部はパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０となり、残りの排気流通路はパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流出通路５１となる。
【００４３】
次に、図５（Ａ）に示した型９０を用いてハニカム構造体８０にテーパ壁５２，５３が形成される。図５に示したように型９０は四角錐状の複数の突起９１と、各突起９１と一体的な直方体部分９４とを有する。直方体部分９４間には溝９３が形成されている。図５（Ｂ）に１つの突起９１とこれに一体的な直方体部分９４とを示した。
【００４４】
始めに、型９０は図４に示したようにハニカム構造体８０の上流端面に押し付けられる。なおこのとき型９０は所定の排気流通路、ここでは排気ガス流入通路５０に突起９１が挿入されるようにハニカム構造体８０の上流端面に押し付けられる。
【００４５】
型９０がハニカム構造体８０の上流端面に押し付けられると排気ガス流出通路５１を画成する隔壁５４が寄せ集められて上流側のテーパ壁５３が形成され、このテーパ壁５３により排気ガス流出通路５１の上流端が完全に閉塞される。
【００４６】
さらに型９０がハニカム構造体８０の上流端面に押し付けられると排気ガス流出通路５１を画成していた隔壁５４が型９０の溝９３内に入り込み、一体をなす上流側の隔壁５４ａとなる。ここで隔壁５４ａの長さが所定の長さとなったところで型９０の押し付けが終了される。このように本実施例によれば、比較的長い所定の長さの隔壁５４ａによって排気ガス流出通路５１が閉塞されるので、仮に、上流側領域における隔壁５４同士の一体化が一部において達成されていなくても、排気ガス流出通路５１は確実に閉塞されることなる。
【００４７】
次に、型９０はハニカム構造体８０の下流端面に押し付けられる。なお、このとき型９０は所定の排気流通路、ここでは、排気ガス流出通路５１に突起９１が挿入されるようにハニカム構造体８０の下流端面に押し付けられる。
【００４８】
型９０がハニカム構造体８０の下流端面に押し付けられると排気ガス流入通路５０を画成する隔壁５４が寄せ集められて下流側のテーパ壁５２が形成され、このテーパ壁５２により排気ガス流入通路５０の下流端が完全に閉塞される。ここで型９０の押し付けは終了される。
【００４９】
次に斯くして形成されたハニカム構造体８０が乾燥せしめられる。さらに乾燥せしめられたハニカム構造体８０が焼成せしめられる。
【００５０】
次いで焼成せしめられたハニカム構造体８０をパティキュレートフィルタ基材としてその全体に酸化物質が担持される。次いでハニカム構造体８０の上流側の隔壁５４ａにのみ酸化物質が担持される。すなわちハニカム構造体８０の上流側の隔壁５４ａには二度に亘って酸化物質が担持される。
【００５１】
こうしてパティキュレートフィルタ２２の端部開口は隔壁５４と同じ多孔質の材料にて構成されたテーパ壁５２，５３により端部が閉塞される。したがって上述したようにハニカム構造体８０の端面に型９０を押し付けるという極めて簡単な方法によりパティキュレートフィルタ２２の排気流通路５０，５１を隔壁５４と同じ材料にて閉塞することができる。
【００５２】
なお２つの型９０を用意し、これら型９０をハニカム構造体８０の各端面に同時に押し付けることによりパティキュレートフィルタ２２を製造するようにしてもよい。
【００５３】
最後にパティキュレートフィルタ２２に担持された酸化物質について詳細に説明する。本実施例では各排気ガス流入通路５０および各排気ガス流出通路５１の周壁面、すなわち各隔壁５４の両側表面およびその内部に形成された細孔内、テーパ壁５２，５３の両側表面およびその内部に形成された細孔内に全面に亘って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と、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持している酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。本実施例の酸化物質はこの活性酸素放出剤である。
【００５４】
本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、セシウム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、セリウムＣｅのような希土類、鉄Ｆｅのような遷移金属、およびスズＳｎのような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
【００５５】
なお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またはアルカリ土類金属、すなわちカリウム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。
【００５６】
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。
【００５７】
例えばパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスが空気過剰のもとで燃焼が行われる圧縮着火式内燃機関から排出されるガスであるとして説明すると、パティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。すなわち吸気通路および燃焼室５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。また圧縮着火式内燃機関の燃焼室内ではＮＯが発生するので排気ガス中にはＮＯが含まれている。また燃料中には硫黄成分Ｓが含まれており、この硫黄成分Ｓは燃焼室内で酸素と反応してＳＯ₂となる。したがって排気ガス中にはＳＯ₂が含まれている。このため過剰酸素、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５０内に流入することになる。
【００５８】
図６（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通路５０の内周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６（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。
【００５９】
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５０内に流入すると図６（Ａ）に示したようにこれら酸素Ｏ₂がＯ₂ ^-または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 ^-またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂となる（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。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６（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ₃を生成する。
【００６０】
一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ₂も含まれており、このＳＯ₂もＮＯと同様なメカニズムにより活性酸素放出剤６１内に吸収される。すなわち上述したように酸素Ｏ₂がＯ₂ ^-または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 ^-またはＯ^2-と反応してＳＯ₃となる。次いで生成されたＳＯ₃の一部は白金Ｐｔ上でさら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Ｋ₂ＳＯ₄を生成する。このようにして活性酸素放出剤６１内には硝酸カリウムＫＮＯ₃および硫酸カリウムＫ₂ＳＯ₄が生成される。
【００６１】
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、したが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ュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内を流れているとき、或いは排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１に向かうときに図６（Ｂ）において６２で示した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。
【００６２】
このように微粒子６２が活性酸素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６１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、その一方でＮＯ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。
【００６３】
また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、その一方で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ＳＯ₂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Ｋ₂ＳＯ₄は安定で分解しづらいので硫酸カリウムＫ₂ＳＯ₄は硝酸カリウムＫＮＯ₃よりも活性酸素を放出しづらい。
【００６４】
また活性酸素放出剤６１は上述したようにＮＯ_Xを硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形で吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素を生成し放出する。同様に活性酸素放出剤６１は上述したようにＳＯ₂を硫酸イオンＳＯ₄ ^2-の形で吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素を生成し放出する。
【００６５】
ところで微粒子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。したがって微粒子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。同様に活性酸素放出剤６１におけるＮＯ_Xと酸素との反応過程、或いはＳＯ₂と酸素との反応過程にて生成される酸素も活性酸素となっている。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（数秒〜数十分）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。したがって微粒子６２がパティキュレートフィルタ２２上に堆積することはほとんどない。
【００６６】
従来のようにパティキュレートフィルタ２２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、したがってこのような火炎を伴な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の温度を高温に維持しなければならない。
【００６７】
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。すなわ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。したがって本発明による輝炎を発しない微粒子６２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。
【００６８】
ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６１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。
【００６９】
図８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８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。単位時間当りにパティキュレートフィルタ２２に流入する微粒子の量を流入微粒子量Ｍと称するとこの流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも少ないとき、すなわち図８の領域Ｉにあるときにはパティキュレートフィルタ２２に流入した全ての微粒子がパティキュレートフィルタ２２に接触すると短時間（数秒から数十分）のうちに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酸化除去せしめられる。
【００７０】
これに対して流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多いとき、すなわち図８の領域IIにあるときに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７（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。すなわ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７（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸素放出剤６１上に付着すると微粒子６２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７（Ｂ）に示したように担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われるようになる。
【００７１】
担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆われてしまうと、白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ_２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行われづらくなり、しかも、これら酸化作用および放出作用が行われたとしても、残留微粒子部分６３の大部分は白金Ｐｔから離れており、したがって、白金Ｐｔの酸化作用を受けづらくなっている。このため、残留微粒子部分６３は酸化されることなくそのまま残り、次にこの残留微粒子６３上に堆積した微粒子６４も、同様な理由から、酸化されることなくそのまま残る。斯くして、図７（Ｃ）に示したように、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。すなわち、微粒子が積層状に堆積することとなる。
【００７２】
このように微粒子が積層状に堆積すると微粒子６４はもはや活性酸素Ｏにより酸化されることがなく、したがってこの微粒子６４上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積する。すなわち流入微粒子量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、斯くして排気ガス温を高温にするか、或いはパティキュレートフィルタ２２の温度を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させることができなくなる。
【００７３】
このように図８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８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。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積しないようにするためには流入微粒子量Ｍが常時、酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少ない必要がある。
【００７４】
図８から判るように本発明の実施例で用いられているパティキュレートフィルタ２２ではパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微粒子を酸化させることが可能であり、したがって流入微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦは流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなるように維持されている。
【００７５】
このように流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ２２上に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど上昇しない。
【００７６】
一方、前述したようにいったん微粒子がパティキュレートフィルタ２２上において積層状に堆積するとたとえ流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなったとしても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化させることは困難である。しかしながら酸化されなかった微粒子部分が残留し始めているとき、すなわち微粒子が一定限度以下しか堆積していないときに流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留微粒子部分は活性酸素Ｏにより輝炎を発することなく酸化除去される。
【００７７】
ところでパティキュレートフィルタ２２が内燃機関の排気通路に配置されて利用される場合を考えると燃料や潤滑油はカルシウムＣａを含んでおり、したが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。したがって硫酸カルシウムＣａＳＯ₄が生成されると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の細孔が閉塞されてしまい、その結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流れづらくなる。
【００７８】
この場合、活性酸素放出剤６１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また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５１内に流出する。したが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。したが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またはアルカリ土類金属、すなわちカリウム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。
【００７９】
また本発明はパティキュレートフィルタ２２の隔壁およびテーパ壁の両側面ならびにこれらの内部に形成された細孔内に形成された担体の層上に白金Ｐｔのような貴金属のみを担持した場合にも適用することができる。ただしこの場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示す実線は図８に示す実線に比べて若干、右側に移動する。この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ₂またはＳＯ₃から活性酸素が放出される。
【００８０】
また活性酸素放出剤としてＮＯ₂またはＳＯ₃を吸着保持し、これら吸着されたＮＯ₂またはＳＯ₃から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明では、パティキュレートフィルタの使用中において、隣り合う排気ガス流入通路内の圧力は略等しいので、排気ガスはこれら排気ガス流入通路を隔てる隔壁を通ることは極めて少ない。したがって、本発明のように、排気ガス流入通路を隔てる隔壁に微粒子を酸化除去するための酸化物質を担持させることによって隔壁の平均細孔径が小さくなったとしても、このことによってパティキュレートフィルタによる圧損が増大することはない。すなわち、本発明によれば、隔壁に酸化物質を担持させてはいるが、パティキュレートフィルタによる圧損が常に低い値に維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のパティキュレートフィルタを示す図である。
【図２】第１実施例のパティキュレートフィルタの一部を示す図である。
【図３】従来のパティキュレートフィルタを示す図である。
【図４】ハニカム構造体を示す図である。
【図５】型を示す図である。
【図６】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図７】微粒子の堆積作用を説明するための図である。
【図８】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。
【符号の説明】
２２…パティキュレートフィルタ
５０…排気ガス流入通路（排気流通路）
５１…排気ガス流出通路（排気流通路）
５２，５３…テーパ壁
５４，５４ａ…隔壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust purification particulate filter.
[0002]
[Prior art]
A particulate filter for collecting particulates in exhaust gas discharged from an internal combustion engine is known. As such a particulate filter, a honeycomb structure is formed from a porous material, and several filter passages of a plurality of passages (hereinafter referred to as filter passages) extending in parallel in the honeycomb structure are disposed at the upstream end thereof. The remaining filter passage is closed with a stopper at the downstream end and the exhaust gas flowing into the particulate filter must pass through the wall defining the filter passage (hereinafter referred to as the filter passage wall). What is made to flow out of a particulate filter is known.
[0003]
According to this type of particulate filter, the exhaust gas always passes through the filter passage wall and then flows out from the particulate filter, so that the particulate filter has a relatively high particulate collection rate. However, the average pore diameter of the filter passage wall is very small in order to collect fine particles, and exhaust gas must pass through the filter passage wall. Therefore, the pressure loss due to the particulate filter is high.
[0004]
Therefore, a particulate filter intended to suppress an increase in pressure loss while increasing the particulate collection rate is disclosed in JP-T-8-508199. In this particulate filter, the filter passage is not closed by a plug, but is closed by gathering together the ends of the filter passage wall and connecting these ends together. That is, the filter passage is closed by the same porous material as that constituting the filter passage wall. For this reason, in this particulate filter, since the exhaust gas can also pass through the wall closing the filter passage, the pressure loss rise is suppressed accordingly.
[0005]
By the way, in such a particulate filter, the collected fine particles gradually accumulate on the filter passage wall, and eventually the fine particles block the pores of the filter passage wall. In this case, the pressure loss due to the particulate filter becomes very high. Japanese Patent Laid-Open No. 9-94433 discloses a filter carrying a catalyst for burning fine particles in the pores of the filter passage wall in order to burn and remove the fine particles collected by the particulate filter. According to this, the fine particles collected by the particulate filter are burned and removed by the catalyst, so that a large amount of fine particles do not accumulate on the filter passage wall.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned type of particulate filter, a large amount of fine particles tend to be collected on the passage wall surface in the upstream region of the filter passage that is open on the upstream side. In this case, the pores in the filter passage wall in the upstream region are blocked by the fine particles, and the pressure loss due to the particulate filter increases.
[0007]
In order to avoid this, it is conceivable that a large amount of a catalyst for burning and removing fine particles is supported on the filter passage wall in the upstream region. However, if the amount of the catalyst to be supported is increased, an increase in pressure loss due to the accumulation of fine particles can be suppressed, but conversely, the potential pressure loss due to the particulate filter is increased. In the particulate filter, there is a demand for the pressure loss to be kept below a certain value, so there is an upper limit on the amount of catalyst that can be supported on the filter passage wall. That is, with the conventional technique, it is difficult to always maintain the pressure loss due to the particulate filter at a low value even during its use. Therefore, an object of the present invention is to always maintain the pressure loss due to the particulate filter at a low value.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In a first invention for solving the above-described problem, a plurality of exhaust flow passages defined by partition walls made of a porous material are provided to collect particulates in the exhaust gas. partThe downstream end portions of the partition walls defining the exhaust flow passage are gathered together and joined together.And thisThe downstream end opening of the exhaust flow passage is closedThe exhaust flow passage serves as an exhaust gas inflow passage through which exhaust gas flows from the upstream end opening, while the remaining exhaust flow passageThe upstream portions of the partition walls defining the exhaust flow passage are gathered together and joined together.And thisThe upstream end opening of the exhaust flow passage is blockedIn the exhaust gas purification particulate filter in which the exhaust gas flow passage is an exhaust gas outflow passage through which exhaust gas flows out from the downstream end opening,The upstream portion of the partition wall defining the exhaust gas outflow passage is gathered over a length longer than the length of the downstream portion of the partition wall defining the exhaust gas inflow passage being gathered together. Are joined together, therebyEach exhaust gas inflow passage is adjacent to the exhaust gas outflow passage through a partition in the downstream region thereof, and only adjacent to the exhaust gas inflow passage through the partition in the upstream region thereof, upstream of the exhaust gas inflow passage. An oxidizing substance capable of oxidizing fine particles is supported on the partition walls defining the region.
[0011]
  2In the first invention, in the first invention, the partition walls are gathered together so that the cross-section of the passage becomes narrower toward the end face side of the exhaust purification particulate filter.
[0012]
  3In the second invention, in the first invention, the partition wall supports an oxidizing substance capable of oxidizing fine particles.PleaseTherefore, the amount of the oxidant carried on the partition walls defining the upstream region of the exhaust gas inflow passage is larger than the amount of the oxidant carried on the remaining partition walls.
[0013]
  4In the second invention3In the method for manufacturing an exhaust purification particulate filter according to the second aspect of the present invention, the exhaust purification particulate filter is bonded to the entire exhaust purification particulate filter and joined to each other over a predetermined length from the upstream end of the exhaust gas inflow passage. And a step of supporting an oxidizing substance only on the partition walls.
[0014]
  5The second invention has a plurality of exhaust flow passages defined by partition walls made of a porous material for collecting particulates in the exhaust gas, and a part of the exhaust flow passages includes the exhaust flow passage. The downstream portions of the partition walls defining the passage are gathered together and joined together, thereby closing the downstream end opening of the exhaust flow passage, and the exhaust flow passage through which the exhaust gas flows from the upstream end opening In the remaining exhaust flow passage, the upstream portions of the partition walls defining the exhaust flow passage are gathered together and joined to each other, thereby closing the upstream end opening of the exhaust flow passage. In the exhaust purification particulate filter base material, wherein the exhaust flow passage is an exhaust gas outflow passage through which exhaust gas flows out from the downstream end opening,Over a length longer than the length where the downstream portions of the partition walls defining the exhaust gas inflow passage are gathered together and joined togetherThe upstream part of the partition wall defining the exhaust gas outlet passage is gathered together.MutualAs a result, each exhaust gas inflow passage is adjacent to the exhaust gas outflow passage through the partition in the downstream region, and only adjacent to the other exhaust gas inflow passage through the partition in the upstream region. Fit.
[0015]
  6In the second invention5In the second aspect of the invention, the partition walls are gathered so that the cross section of the passage becomes narrower toward the end face side of the exhaust purification particulate filter.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A is an end view of the particulate filter, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the particulate filter. As shown in FIGS. 1A and 1B, the particulate filter 22 has a honeycomb structure and includes a plurality of exhaust flow passages 50 and 51 extending in parallel to each other. These exhaust flow passages are constituted by an exhaust gas inflow passage 50 whose downstream end opening is completely closed by a taper wall 52 and an exhaust gas outflow passage 51 whose upstream end opening is completely closed by a taper wall 53. . That is, a part of the exhaust flow passages 50 of the exhaust flow passages, in this embodiment, one of the two adjacent exhaust flow passages is blocked by the tapered wall 52 at the downstream end thereof, and the remaining exhaust passages 51, this embodiment. In the example, the other of the two adjacent exhaust flow passages is closed by the tapered wall 53 at the upstream end thereof.
[0017]
By the way, in the particulate filter 22 of the present embodiment, the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust gas outflow passages 51 are alternately arranged via thin partition walls 54 in a region downstream of the upstream taper wall 53. The In other words, the exhaust gas inflow passage 50 and the exhaust gas outflow passage 51 are each surrounded by the four exhaust gas outflow passages 51, and each exhaust gas outflow passage 51 is surrounded by the four exhaust gas inflow passages 50. To be arranged.
[0018]
On the other hand, in the region upstream of the upstream tapered wall 53, the exhaust gas inflow passage 50 is adjacent only to another exhaust gas inflow passage 50 via the partition wall 54a. In other words, the exhaust gas inflow passage 50 is surrounded by the four exhaust gas inflow passages 50.
[0019]
The particulate filter 22 is made of a porous material such as cordierite, for example. Therefore, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 50 is adjacent to the exhaust gas passing through the surrounding partition wall 54 in the downstream region of the particulate filter 22 as indicated by the arrow in FIG. It flows into the outflow passage 51.
[0020]
Of course, since the taper walls 52 and 53 are also a part of the partition wall 54, these taper walls 52 and 53 are also formed of the same porous material as the partition wall 54. Therefore, the exhaust gas is indicated by an arrow in FIG. As described above, the gas flows into the exhaust gas outflow passage 51 through the taper wall 53, and flows out from the exhaust gas inflow passage 50 through the taper wall 52 as indicated by an arrow in FIG.
[0021]
As described above, since the portions 52 and 53 closing the exhaust flow passages 50 and 51 of the particulate filter 22 can pass the exhaust gas, the pressure loss due to the particulate filter 22 is reduced accordingly.
[0022]
On the other hand, the partition wall 54a in the region upstream of the upstream taper wall 53 is also made of a porous material in the same manner as the partition wall 54 in the downstream region. Therefore, theoretically, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 50 also flows into the adjacent exhaust gas inflow passage 50 through the surrounding partition wall 54a also in the region upstream of the upstream tapered wall 53. It should be possible. However, since the pressures in the adjacent exhaust gas inflow passages 50 are substantially equal, the exhaust gas is actually located between the exhaust gas inflow passages 50 via the partition walls 54a in the region upstream of the upstream tapered wall 53. There is very little going and going.
[0023]
Incidentally, the tapered wall 52 that closes the exhaust gas inflow passage 50 at its downstream end has a shape that narrows in a quadrangular pyramid shape so that the cross-sectional area of the flow path gradually decreases toward the downstream. Therefore, the outlet of the exhaust gas outflow passage 51 formed by being surrounded by the four tapered walls 52 has a shape that expands in a quadrangular pyramid shape so that the cross-sectional area of the flow path gradually increases toward the downstream. According to this, the exhaust gas easily flows out from the particulate filter as compared with the case where the outlet of the exhaust gas outflow passage is configured as shown in FIG.
[0024]
That is, in the particulate filter shown in FIG. 3A, the downstream end opening of the exhaust gas inflow passage is closed by the plug 70, and the exhaust gas outflow passage extends linearly to the outlet. In this case, a part of the exhaust gas flowing out from the outlet of the exhaust gas outlet passage flows along the downstream end face of the plug 70, and thus a turbulent flow 71 is formed in the vicinity of the outlet of the exhaust gas outlet passage. When the turbulent flow is formed in this way, the exhaust gas hardly flows out from the exhaust gas outflow passage.
[0025]
On the other hand, in the particulate filter of the present invention, the exhaust gas can flow out from the exhaust gas outflow passage 51 without becoming turbulent as shown in FIG.
[0026]
For these reasons, according to the present invention, the exhaust gas tends to flow out of the particulate filter relatively easily. Therefore, the pressure loss due to the particulate filter 22 is also reduced by this.
[0027]
On the other hand, the tapered wall 53 that closes the exhaust gas outflow passage 51 at its upstream end has a shape that narrows in a quadrangular pyramid shape so that the cross-sectional area of the flow path gradually decreases toward the upstream. Accordingly, the region of the exhaust gas inflow passage 50 formed by being surrounded by the four tapered walls 53 has a shape that expands in a quadrangular pyramid shape so that the cross-sectional area of the flow passage gradually increases toward the upstream. According to this, compared with the case where the inlet of the exhaust gas inflow passage is configured as shown in FIG. 3B, the exhaust gas easily flows smoothly into the exhaust gas inflow passage 50 on the downstream side.
[0028]
That is, in the particulate filter shown in FIG. 3B, the upstream end opening of the exhaust gas outflow passage is closed by the plug 72. In this case, since a part of the exhaust gas collides with the plug 72 as indicated by 73, the pressure loss due to the particulate filter increases. Further, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage from the vicinity of the plug 72 becomes turbulent in the vicinity of the inlet as indicated by 74, and therefore, the exhaust gas does not easily flow into the exhaust gas inflow passage.
[0029]
On the other hand, in the particulate filter 22 of the present invention, the exhaust gas flows from the upstream exhaust gas inflow passage 50 into the downstream exhaust gas inflow passage 50 without becoming turbulent as shown in FIG. be able to.
[0030]
For these reasons, according to the present invention, the exhaust gas tends to smoothly flow into the exhaust gas inflow passage 50 on the downstream side. Therefore, the pressure loss due to the particulate filter 22 is also reduced by this.
[0031]
Further, in the particulate filter shown in FIG. 3, a large amount of particulates in the exhaust gas is likely to be deposited on the upstream end face of the plug 72 and the surface of the partition wall in the vicinity thereof. This is because the exhaust gas collides with the plug 72 and the exhaust gas becomes a turbulent flow in the vicinity of the plug 72. However, in the particulate filter 22 of the present invention, since the tapered wall 53 has a quadrangular pyramid shape, there is no upstream end face on which exhaust gas strongly collides, and the exhaust gas does not turbulent near the upstream end face. Therefore, according to the present invention, a large amount of fine particles does not accumulate in the upstream region of the particulate filter 22.
[0032]
Of course, in the inlet region of the exhaust gas inflow passage 50, the end portion of the upstream partition wall 54a becomes the upstream end surface where the exhaust gas strongly collides. However, the area of the upstream end face is much smaller than the area of the upstream end face in the particulate filter shown in FIG. For this reason, in this embodiment, the exhaust gas rarely becomes a turbulent flow in the vicinity of the upstream end face. Therefore, according to the present invention, a large amount of fine particles does not accumulate in the upstream region of the particulate filter 22.
[0033]
The tapered walls 52 and 53 may have a shape other than a quadrangular pyramid, for example, a conical shape or a hexagonal pyramid shape, as long as the tapered walls 52 and 53 gradually narrow toward the outside of the particulate filter 22.
[0034]
Next, the operation and effect of the particulate filter of the present invention will be described. In terms of performance, the particulate filter 22 is configured such that the pressure loss is potentially low, and further, the pressure loss is not greatly deviated from a value that can be potentially achieved during use of the particulate filter 22. is important.
[0035]
That is, for example, when the internal combustion engine includes a particulate filter, the operation control of the internal combustion engine is set in consideration of the potential pressure loss of the particulate filter. For this reason, even if the particulate filter is configured to have a low pressure loss, if the pressure loss deviates from a value that can be potentially achieved during its use, the performance of the internal combustion engine as a whole will deteriorate.
[0036]
Accordingly, in order to achieve the above object, the wall defining the end of the exhaust flow passage of the particulate filter 22 is a tapered wall, thereby preventing the exhaust gas from becoming turbulent, thereby preventing the particulate from flowing. The pressure loss due to the filter 22 is potentially reduced.
[0037]
As described above, according to the present invention, the exhaust flow passages 50 and 51 are blocked by the tapered walls 52 and 53 made of a porous material in order to potentially reduce the pressure loss of the particulate filter 22. The deviation of the pressure loss from the achievable value during the use of the particulate filter is well avoided.
[0038]
Further, in the present embodiment, the upstream partition wall 54 a carries an amount of oxidizing material larger than the amount of the oxidizing material supported on the downstream partition wall 54 and the tapered walls 52 and 53. As described above, in the upstream region of the particulate filter 22, the exhaust gas inflow passages 50 are adjacent to each other via the partition wall 54 a, and the pressure in the adjacent exhaust gas inflow passages 50 is substantially equal, so that the exhaust gas is exhausted. Gas hardly passes through the partition wall 54a.
[0039]
Therefore, even if the upstream partition wall 54a carries a large amount of an oxidizing substance, and the average pore diameter of the partition wall 54a becomes very small, the pressure loss due to the particulate filter 22 hardly increases. In other words, when a particulate filter is configured as in the present invention, the ability to remove particulates can be increased without increasing the pressure loss due to the particulate filter.
[0040]
According to this, in particular, the soluble organic substance (SOF) contained in the exhaust gas is promptly oxidized and removed in the upstream region of the exhaust gas inflow passage 50. Soluble organic substances have the property of adhering fine particles to each other. Therefore, if the soluble organic material adhering to the upstream region of the partition wall of the particulate filter 22 is not removed, the fine particles are adhered to each other by the soluble organic material. There is a possibility that the gas inflow passage 50 is blocked in the upstream region. However, according to the present embodiment, the soluble organic substance is quickly oxidized and removed in the upstream region of the exhaust gas inflow passage 50, so that the exhaust gas inflow passage 50 is prevented from being blocked by fine particles in the upstream region. The
[0041]
In the above-described embodiment, the upstream end opening and the downstream end opening of the particulate filter are completely closed. However, the idea of the present invention is that only one of the upstream end opening and the downstream end opening is used. The present invention can also be applied to a particulate filter in which is completely blocked.
[0042]
Next, a method for manufacturing the particulate filter of the present embodiment will be briefly described. First, a cylindrical honeycomb structure 80 as shown in FIG. 4 is extruded from a porous material such as cordierite as a preform. The honeycomb structure 80 has a plurality of exhaust flow passages having a square cross section, and part of these exhaust flow passages serves as the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22, and the remaining exhaust flow passages serve as exhaust gas of the particulate filter 22. It becomes the gas outflow passage 51.
[0043]
Next, tapered walls 52 and 53 are formed on the honeycomb structure 80 using the mold 90 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the mold 90 includes a plurality of quadrangular pyramid-shaped protrusions 91 and a rectangular parallelepiped portion 94 integral with each protrusion 91. A groove 93 is formed between the rectangular parallelepiped portions 94. FIG. 5B shows one protrusion 91 and a rectangular parallelepiped portion 94 integrated therewith.
[0044]
First, the die 90 is pressed against the upstream end face of the honeycomb structure 80 as shown in FIG. At this time, the mold 90 is pressed against the upstream end surface of the honeycomb structure 80 so that the protrusion 91 is inserted into a predetermined exhaust flow passage, here the exhaust gas inflow passage 50.
[0045]
When the mold 90 is pressed against the upstream end face of the honeycomb structure 80, the partition walls 54 defining the exhaust gas outflow passage 51 are gathered together to form an upstream taper wall 53, and the exhaust gas outflow passage 51 is formed by the taper wall 53. The upstream end of is completely blocked.
[0046]
Further, when the mold 90 is pressed against the upstream end face of the honeycomb structure 80, the partition wall 54 defining the exhaust gas outflow passage 51 enters into the groove 93 of the mold 90 and becomes an integral upstream partition wall 54a. Here, when the length of the partition wall 54a reaches a predetermined length, the pressing of the mold 90 is finished. As described above, according to the present embodiment, the exhaust gas outflow passage 51 is closed by the partition 54a having a relatively long predetermined length, so that the integration of the partitions 54 in the upstream region is partially achieved. Even if not, the exhaust gas outflow passage 51 is reliably closed.
[0047]
Next, the mold 90 is pressed against the downstream end face of the honeycomb structure 80. At this time, the mold 90 is pressed against the downstream end face of the honeycomb structure 80 so that the protrusion 91 is inserted into a predetermined exhaust flow passage, here, the exhaust gas outflow passage 51.
[0048]
When the mold 90 is pressed against the downstream end face of the honeycomb structure 80, the partition walls 54 defining the exhaust gas inflow passage 50 are gathered together to form a downstream tapered wall 52, and the exhaust gas inflow passage 50 is formed by the tapered wall 52. The downstream end of is completely blocked. Here, the pressing of the mold 90 is finished.
[0049]
Next, the honeycomb structure 80 thus formed is dried. Further, the dried honeycomb structure 80 is fired.
[0050]
Next, the fired honeycomb structure 80 is used as a particulate filter base material, and an oxidizing substance is supported on the whole. Next, the oxidizing substance is supported only on the partition wall 54 a on the upstream side of the honeycomb structure 80. That is, the oxidizing substance is carried twice on the partition wall 54a on the upstream side of the honeycomb structure 80.
[0051]
Thus, the end opening of the particulate filter 22 is closed by the tapered walls 52 and 53 made of the same porous material as the partition wall 54. Therefore, as described above, the exhaust flow passages 50 and 51 of the particulate filter 22 can be closed with the same material as the partition wall 54 by a very simple method of pressing the mold 90 against the end face of the honeycomb structure 80.
[0052]
Note that the particulate filter 22 may be manufactured by preparing two molds 90 and pressing these molds 90 against each end face of the honeycomb structure 80 simultaneously.
[0053]
Finally, the oxidizing substance carried on the particulate filter 22 will be described in detail. In this embodiment, the peripheral wall surfaces of the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust gas outflow passages 51, that is, the both side surfaces of the partition walls 54 and the pores formed therein, the both side surfaces of the tapered walls 52 and 53, and the inside thereof. A support layer made of alumina, for example, is formed over the entire surface of the pores formed in the substrate. When noble metal catalyst is present on the support and there is excess oxygen in the surrounding area, oxygen is taken in and retained. An active oxygen release agent that releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the concentration of oxygen is reduced is supported. The oxidizing substance in this example is this active oxygen release agent.
[0054]
In this embodiment, platinum Pt is used as a noble metal catalyst, and active oxygen release agents such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, alkali metals, barium Ba, calcium Ca, strontium Sr, etc. At least one selected from alkaline earth metals, rare earths such as lanthanum La, yttrium Y, cerium Ce, transition metals such as iron Fe, and carbon group elements such as tin Sn is used.
[0055]
As the active oxygen release agent, an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, or strontium Sr is preferably used.
[0056]
Next, the action of removing particulates in the exhaust gas by the particulate filter 22 will be described by taking as an example the case where platinum Pt and potassium K are supported on the carrier, but other noble metals, alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, transition metals. The same fine particle removing action is performed even when using.
[0057]
For example, if it is assumed that the exhaust gas flowing into the particulate filter 22 is a gas discharged from a compression ignition internal combustion engine in which combustion is performed under excess air, the exhaust gas flowing into the particulate filter 22 has a large excess amount. Contains air. That is, if the ratio of the air and fuel supplied into the intake passage and the combustion chamber 5 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean in the compression ignition internal combustion engine. Further, since NO is generated in the combustion chamber of the compression ignition type internal combustion engine, NO is contained in the exhaust gas. The fuel also contains a sulfur component S, which reacts with oxygen in the combustion chamber to react with SO.₂It becomes. Therefore, in the exhaust gas, SO₂It is included. For this reason, excess oxygen, NO and SO₂The exhaust gas containing the gas flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22.
[0058]
6A and 6B schematically show enlarged views of the surface of the carrier layer formed on the inner peripheral surface of the exhaust gas inflow passage 50. FIG. In FIGS. 6A and 6B, 60 indicates platinum Pt particles, and 61 indicates an active oxygen release agent containing potassium K.
[0059]
As described above, since the exhaust gas contains a large amount of excess oxygen, when the exhaust gas flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22, as shown in FIG.₂Is O₂ ^-Or O^2-It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the exhaust gas is O on the surface of platinum Pt.₂ ^-Or O^2-Reacts with NO₂(2NO + O₂→ 2NO₂). Then the generated NO₂A part of is oxidized on platinum Pt while being absorbed into the active oxygen release agent 61 and combined with potassium K, as shown in FIG._Three ^-Diffused into the active oxygen release agent 61 in the form of potassium nitrate KNO_ThreeIs generated.
[0060]
On the other hand, as described above, the exhaust gas contains SO.₂Is also included, this SO₂Is absorbed into the active oxygen release agent 61 by the same mechanism as NO. That is, as described above, oxygen O₂Is O₂ ^-Or O^2-Is attached to the surface of platinum Pt in the form of SO₂Is O on the surface of platinum Pt.₂ ^-Or O^2-Reacts with SO_ThreeIt becomes. The generated SO_ThreeIs partly oxidized on the platinum Pt and absorbed in the active oxygen release agent 61, and is combined with potassium K and sulfate ions SO._Four ^2-Diffused into the active oxygen release agent 61 in the form of potassium sulfate K₂SO_FourIs generated. Thus, potassium nitrate KNO is contained in the active oxygen release agent 61._ThreeAnd potassium sulfate K₂SO_FourIs generated.
[0061]
On the other hand, fine particles mainly made of carbon C are generated in the combustion chamber 5, and therefore these fine particles are contained in the exhaust gas. These fine particles contained in the exhaust gas are shown in FIG. 6 when the exhaust gas flows in the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22 or when the exhaust gas flows from the exhaust gas inflow passage 50 toward the exhaust gas outflow passage 51. As shown at 62 in B), it contacts and adheres to the surface of the carrier layer, for example, the surface of the active oxygen release agent 61.
[0062]
When the fine particles 62 adhere to the surface of the active oxygen release agent 61 as described above, the oxygen concentration at the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release agent 61 decreases. When the oxygen concentration is lowered, a concentration difference is generated between the active oxygen release agent 61 having a high oxygen concentration, and thus oxygen in the active oxygen release agent 61 is directed toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release agent 61. Try to move. As a result, potassium nitrate KNO formed in the active oxygen release agent 61_ThreeIs decomposed into potassium K, oxygen O, and NO, and oxygen O goes to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release agent 61, while NO is released from the active oxygen release agent 61 to the outside. NO released to the outside is oxidized on the platinum Pt on the downstream side, and is again absorbed in the active oxygen release agent 61.
[0063]
At this time, potassium sulfate K formed in the active oxygen release agent 61₂SO_FourAlso potassium K, oxygen O and SO₂The oxygen O is directed to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release agent 61, while the SO₂Is released from the active oxygen release agent 61 to the outside. SO released to the outside₂Is oxidized on the platinum Pt on the downstream side and absorbed again into the active oxygen release agent 61. However, potassium sulfate K₂SO_FourIs stable and difficult to decompose, so potassium sulfate K₂SO_FourIs potassium nitrate KNO_ThreeIt is harder to release active oxygen than.
[0064]
The active oxygen release agent 61 is NO as described above._XNitrate NO_Three ^-Even when absorbed in the form of, active oxygen is generated and released in the reaction process with oxygen. Similarly, the active oxygen release agent 61 is SO2 as described above.₂Sulfate ion SO_Four ^2-Even when absorbed in the form of, active oxygen is generated and released in the reaction process with oxygen.
[0065]
Incidentally, the oxygen O toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release agent 61 is potassium nitrate KNO._ThreeAnd potassium sulfate K₂SO_FourIt is oxygen decomposed from a compound such as Oxygen O decomposed from the compound has high energy and has extremely high activity. Therefore, oxygen toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release agent 61 is active oxygen O. Similarly, NO in the active oxygen release agent 61_XProcess of oxygen and oxygen, or SO₂Oxygen generated in the reaction process of oxygen with oxygen is also active oxygen. When these active oxygen O comes into contact with the fine particles 62, the fine particles 62 are oxidized within a short time (several seconds to several tens of minutes) without generating a luminous flame, and the fine particles 62 are completely extinguished. Therefore, the particulate 62 hardly deposits on the particulate filter 22.
[0066]
When the particulates deposited in a layered manner on the particulate filter 22 are combusted as in the prior art, the particulate filter 22 becomes red hot and burns with a flame. The combustion with such a flame cannot be continued unless the temperature is high. Therefore, in order to continue the combustion with such a flame, the temperature of the particulate filter 22 must be maintained at a high temperature.
[0067]
On the other hand, in the present invention, the fine particles 62 are oxidized without generating a luminous flame as described above, and at this time, the surface of the particulate filter 22 does not become red hot. In other words, in the present invention, the fine particles 62 are removed by oxidation at a considerably lower temperature than in the prior art. Therefore, the particulate removal action by oxidation of the particulate 62 that does not emit a luminous flame according to the present invention is completely different from the particulate removal action by the conventional combustion with a flame.
[0068]
By the way, platinum Pt and the active oxygen release agent 61 are activated as the temperature of the particulate filter 22 becomes higher. Therefore, the amount of fine particles that can be removed by oxidation without emitting a bright flame per unit time on the particulate filter 22 is the particulate matter. The temperature increases as the temperature of the curate filter 22 increases.
[0069]
The solid line in FIG. 8 shows the amount G of fine particles that can be removed by oxidation without emitting a bright flame per unit time. In FIG. 8, the horizontal axis indicates the temperature TF of the particulate filter 22. The amount of fine particles flowing into the particulate filter 22 per unit time is referred to as an inflowing fine particle amount M. When the inflowing fine particle amount M is smaller than the oxidizable and removable fine particle G, that is, in the region I in FIG. When all the fine particles that have flowed into 22 come into contact with the particulate filter 22, they are oxidized and removed on the particulate filter 22 without emitting a bright flame within a short time (several seconds to several tens of minutes).
[0070]
On the other hand, when the amount M of inflowing particulates is larger than the amount G of particulates that can be removed by oxidation, that is, in the region II in FIG. 8, the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the particulates. FIGS. 7A to 7C show the state of oxidation of the fine particles in such a case. That is, when the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles, as shown in FIG. 7A, when the fine particles 62 adhere to the active oxygen release agent 61, only a part of the fine particles 62 is oxidized. Part of fine particles that are not sufficiently oxidized remains on the carrier layer. Next, when the state where the amount of active oxygen is insufficient continues, the fine particle portions that have not been oxidized from one to the next remain on the carrier layer. As a result, as shown in FIG. The remaining fine particle portion 63 is covered.
[0071]
If the surface of the carrier layer is covered with the residual fine particle portion 63, NO, SO by platinum Pt₂The active oxygen release agent 61 and the active oxygen release action 61 are difficult to perform, and even if these oxidation and release actions are performed, most of the residual fine particle portion 63 is separated from the platinum Pt. Therefore, it is difficult to receive the oxidizing action of platinum Pt. For this reason, the residual fine particle portion 63 remains as it is without being oxidized, and the fine particle 64 deposited on the residual fine particle 63 is also left as it is without being oxidized for the same reason. Thus, as shown in FIG. 7C, another fine particle 64 is deposited on the residual fine particle portion 63 one after another. That is, the fine particles are deposited in a laminated form.
[0072]
When the fine particles are deposited in this way, the fine particles 64 are no longer oxidized by the active oxygen O, and therefore, further fine particles are deposited on the fine particles 64 one after another. That is, if the inflowing particulate quantity M continues to be larger than the oxidizable and removable particulate quantity G, the particulates accumulate on the particulate filter 22 in a stacked manner, so that the exhaust gas temperature is raised or the particulate filter Unless the temperature of 22 is increased, the deposited fine particles cannot be ignited and burned.
[0073]
As described above, in the region I in FIG. 8, the fine particles are oxidized on the particulate filter 22 in a short time without emitting a bright flame, and in the region II in FIG. 8, the fine particles are deposited on the particulate filter 22 in a laminated form. To do. Therefore, in order to prevent the fine particles from depositing on the particulate filter 22 in a stacked manner, the amount M of the inflowing fine particles must always be smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation.
[0074]
As can be seen from FIG. 8, the particulate filter 22 used in the embodiment of the present invention can oxidize particulates even when the temperature TF of the particulate filter 22 is considerably low. Therefore, the inflow particulate amount M and the particulates can be oxidized. The temperature TF of the curate filter 22 is maintained so that the amount M of inflowing particulates is always smaller than the amount G of particulates that can be removed by oxidation.
[0075]
Thus, if the amount M of inflowing particulates is always smaller than the amount G of particulates that can be removed by oxidation, the particulates hardly accumulate on the particulate filter 22 and thus the back pressure hardly increases.
[0076]
On the other hand, as described above, once the fine particles are deposited in a laminated form on the particulate filter 22, it is difficult to oxidize the fine particles with the active oxygen O even if the inflowing fine particle amount M is smaller than the oxidizable and removable fine particle amount G. It is. However, when the non-oxidized fine particle portion starts to remain, that is, when the fine particle is deposited below a certain limit, if the inflowing fine particle amount M is smaller than the oxidizable and removable fine particle amount G, the residual fine particle portion Oxidation is removed without generating a luminous flame.
[0077]
By the way, considering the case where the particulate filter 22 is arranged and used in the exhaust passage of the internal combustion engine, the fuel and the lubricating oil contain calcium Ca. Therefore, the exhaust gas contains calcium Ca. This calcium Ca is SO_ThreeIn the presence of calcium sulfate CaSO_FourIs generated. This calcium sulfate CaSO_FourIs solid and does not thermally decompose even at high temperatures. Therefore calcium sulfate CaSO_FourIs produced, this calcium sulfate CaSO_FourAs a result, the pores of the particulate filter 22 are blocked, and as a result, the exhaust gas hardly flows through the particulate filter 22.
[0078]
In this case, when an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca is used as the active oxygen release agent 61, for example, potassium K, SO diffuses into the active oxygen release agent 61._ThreeBinds potassium K and potassium sulfate K₂SO_FourCalcium Ca is SO_ThreeWithout passing through the partition wall 54 of the particulate filter 22 and flows into the exhaust gas outflow passage 51. Therefore, the pores of the particulate filter 22 are not clogged. Therefore, as described above, as the active oxygen release agent 61, alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, strontium Sr is used. Would be preferable.
[0079]
The present invention is also applicable to the case where only a noble metal such as platinum Pt is supported on both sides of the partition wall and the taper wall of the particulate filter 22 and on the carrier layer formed in the pores formed inside these. can do. However, in this case, the solid line indicating the amount G of fine particles that can be removed by oxidation moves slightly to the right as compared with the solid line shown in FIG. In this case, NO held on the surface of platinum Pt.₂Or SO_ThreeActive oxygen is released from
[0080]
NO as an active oxygen release agent₂Or SO_ThreeAnd adsorbed NO.₂Or SO_ThreeA catalyst capable of releasing active oxygen from the catalyst can also be used.
[0081]
【The invention's effect】
In the present invention, during the use of the particulate filter, the pressures in the adjacent exhaust gas inflow passages are substantially equal, so that the exhaust gas hardly passes through the partition walls separating these exhaust gas inflow passages. Therefore, even if the average pore diameter of the partition wall is reduced by supporting an oxidizing substance for oxidizing and removing fine particles on the partition wall separating the exhaust gas inflow passage as in the present invention, this causes pressure loss due to the particulate filter. Will not increase. That is, according to the present invention, although the oxide material is supported on the partition wall, the pressure loss due to the particulate filter is always maintained at a low value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a particulate filter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a part of the particulate filter of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a conventional particulate filter.
Fig. 4 is a diagram showing a honeycomb structure.
FIG. 5 is a diagram showing a mold.
FIG. 6 is a diagram for explaining an oxidizing action of fine particles.
FIG. 7 is a diagram for explaining a deposition action of fine particles.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of fine particles that can be removed by oxidation and the temperature of the particulate filter.
[Explanation of symbols]
22 ... Particulate filter
50. Exhaust gas inflow passage (exhaust flow passage)
51. Exhaust gas outflow passage (exhaust flow passage)
52, 53 ... Tapered wall
54, 54a ... partition wall

Claims

A plurality of exhaust flow passages defined by partition walls made of a porous material for collecting particulates in the exhaust gas, and in some of these exhaust flow passages, the partition walls defining the exhaust flow passages The downstream end portions of the exhaust flow passages are gathered together and joined together , whereby the downstream end opening of the exhaust flow passage is closed, and the exhaust flow passage becomes an exhaust gas inflow passage through which exhaust gas flows from the upstream end opening, On the other hand, in the remaining exhaust flow passage , the upstream portions of the partition walls defining the exhaust flow passage are gathered together and joined to each other , whereby the upstream end opening of the exhaust flow passage is closed and the exhaust flow passage is closed. each other but in the exhaust purification particulate filters and exhaust gas outflow passages to flow out the exhaust gas from the downstream end opening, are brought together downstream side portion of the partition wall defining the exhaust gas inflow passages Over a length greater than the length which is joined upstream portion of the partition wall defining the exhaust gas outflow passages are joined together they are brought together, this by each exhaust gas inflow passage at its downstream region Is adjacent to the exhaust gas outflow passage through the partition wall, and in the upstream region thereof, is adjacent only to the exhaust gas inflow passage through the partition wall, and oxidizes the fine particles to the partition wall defining the upstream region of the exhaust gas inflow passage. An exhaust purification particulate filter, characterized in that an oxidizing substance capable of being supported is supported.

2. The exhaust gas purification particulate filter according to claim 1, wherein the partition wall portions are gathered together such that the cross section of the passage is narrower toward the end face side of the exhaust gas purification particulate filter.

The exhaust purification particulate filter according to claim 1, wherein the partition wall supports an oxidizing substance capable of oxidizing fine particles. The amount of the oxidizing substance supported on the partition wall defining an upstream region of the exhaust gas inflow passage. An exhaust purification particulate filter characterized in that there is a larger amount of oxidizing material carried on the remaining partition walls.

4. The method of manufacturing an exhaust purification particulate filter according to claim 3, wherein the exhaust purification particulate filter is supported on the entire exhaust purification particulate filter and joined to each other over a predetermined length from the upstream end of the exhaust gas inflow passage. And a step of supporting an oxidizing substance only on the partition walls.

In order to collect fine particles in the exhaust gas, a plurality of exhaust flow passages defined by partition walls made of a porous material are provided, and some of the exhaust flow passages define the exhaust flow passages. The downstream portions of the partition walls are gathered together and joined together, whereby the downstream end opening of the exhaust flow passage is closed, and the exhaust flow passage becomes an exhaust gas inflow passage through which exhaust gas flows from the upstream end opening. In the remaining exhaust flow passages, the upstream portions of the partition walls defining the exhaust flow passages are gathered together and joined together, whereby the upstream end opening of the exhaust flow passage is closed and the exhaust flow passage is In the exhaust purification particulate filter base material, which is an exhaust gas outflow passage through which the exhaust gas flows out from the downstream end opening, the downstream portions of the partition walls defining the exhaust gas inflow passage are gathered together. The upstream portions of the partition walls defining the exhaust gas outflow passage are gathered together and joined together over a length longer than the length joined to each other, whereby each exhaust gas inflow passage is in its downstream region. Is adjacent to an exhaust gas outflow passage through a partition wall, and is adjacent to another exhaust gas inflow passage only through the partition wall in the upstream region thereof.

6. The exhaust gas purification particulate filter base material according to claim 5, wherein the partition walls are gathered so that a cross section of the passage is narrower toward an end surface side of the exhaust gas purification particulate filter.