JPH10317944A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ある程度のパティキュレートが捕集される以
前におけるパティキュレート捕集率を高く維持すると共
に、パティキュレート捕集量をある程度に制限すること
である。 【解決手段】 複数のトラップ通路を有して多量の排気
ガスを通過可能なパティキュレートトラップ手段２と、
複数の連通路を有して多量の排気ガスを通過可能な連通
手段３とを具備し、パティキュレートトラップ手段の各
トラップ通路は、長手方向に延在するトラップ壁を少な
くとも一側壁として有し、排気ガスにトラップ壁を通過
させるものであり、パティキュレートトラップ手段と連
通手段とは、機関排気系に互いに並列に配置されてお
り、連通路のそれぞれの流路抵抗は、トラップ通路のそ
れぞれの流路抵抗より大きくされている。

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
化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、特に、ディーゼルエンジンの
排気ガス中には、カーボンを主成分とする有害なパティ
キュレートが含まれており、排気ガスを大気に放出する
以前にこのようなパティキュレートを除去することが要
求されている。そのためにディーゼルエンジンの排気系
にはパティキュレートトラップが配置されている。この
ようなパティキュレートトラップは、パティキュレート
捕集量の増加に伴い大きな排気抵抗となるために、捕集
したパティキュレートを燃焼させ、パティキュレートト
ラップ自身を再生する必要がある。

【０００３】このようなパティキュレートトラップの再
生には、一般的に、機関高負荷高速運転時における高温
度の排気ガスの熱が利用され、この運転毎にパティキュ
レートトラップは再生される。しかしながら、機関高負
荷高速運転が頻繁に行われる保証はなく、再生時におい
てパティキュレートトラップには多量のパティキュレー
トが捕集されている可能性がある。パティキュレートの
燃焼はパティキュレートトラップの排気上流側から下流
側へ向かい伝播し、燃焼熱がパティキュレートトラップ
の排気下流部に集中する。従って、再生時におけるパテ
ィキュレート捕集量がある程度以上であると、全体的な
パティキュレートの燃焼熱が大きくなり、パティキュレ
ートの燃焼熱が集中するパティキュレートトラップの排
気下流部において溶損の可能性がある。

【０００４】特開昭６０−６５２１９号公報には、パテ
ィキュレートトラップを長手軸線に沿って二分割して隙
間を形成することが提案されている。このパティキュレ
ートトラップは、ある程度のパティキュレートがパティ
キュレートトラップに捕集され、パティキュレートトラ
ップの流路抵抗が非常に増加すると、それ以後は、排気
ガスが主に隙間を通過し、パティキュレートトラップに
おいてパティキュレートがほとんど捕集されないため
に、パティキュレート捕集量が制限されるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】パティキュレートトラ
ップは、一般的に、長手方向に延在するトラップ壁を少
なくとも一側壁として有する多数のトラップ通路からな
る構造とされ、それにより、パティキュレートを捕集す
るトラップ壁の全体面積を大きくしている。このような
パティキュレートトラップにおいては、各トラップ通路
の流路抵抗は必然的に比較的高くなるが、多数のトラッ
プ通路全体によって多量の排気ガスの通過を可能として
いる。

【０００６】前述の従来技術において、隙間の流路抵抗
は、パティキュレートトラップにある程度のパティキュ
レートが捕集された後に多量の排気ガスを通過させるた
めに、非常に小さくされているはずである。それによ
り、パティキュレートが全く捕集されていない場合にお
いても、排気ガスは、パティキュレートトラップの各ト
ラップ通路より隙間を通過し易く、ある程度のパティキ
ュレートが捕集される以前においてパティキュレート捕
集率が非常に低い。

【０００７】従って、本発明の目的は、ある程度のパテ
ィキュレートが捕集される以前におけるパティキュレー
ト捕集率を高く維持すると共に、パティキュレート捕集
量をある程度に制限可能な内燃機関の排気浄化装置を提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
による内燃機関の排気浄化装置は、複数のトラップ通路
を有して多量の排気ガスを通過可能なパティキュレート
トラップ手段と、複数の連通路を有して多量の排気ガス
を通過可能な連通手段とを具備し、前記パティキュレー
トトラップ手段の各前記トラップ通路は、長手方向に延
在するトラップ壁を少なくとも一側壁として有し、排気
ガスに前記トラップ壁を通過させるものであり、前記パ
ティキュレートトラップ手段と前記連通手段とは、機関
排気系に互いに並列に配置されており、前記連通路のそ
れぞれの流路抵抗は、前記トラップ通路のそれぞれの流
路抵抗より大きいことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の本発明のよる内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、前記連通路のそれぞれの排気上流側開口
面積は、前記トラップ通路のそれぞれの排気上流側開口
面積より小さいことを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、前記連通路のそれぞれの長手方向長さ
は、前記トラップ通路のそれぞれの長手方向長さより長
いことを特徴とする。

【００１１】請求項４に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、少なくとも一つの前記トラップ通路は、
トラップ壁より排気上流側及び排気下流側の一方の部分
だけからなり、前記少なくとも一つのトラップ通路のト
ラップ壁には、少なくとも一つの前記連通路が隣接配置
され、前記少なくとも一つの連通路は、前記少なくとも
一つのトラップ通路のトラップ壁を少なくとも一側壁と
して有していることを特徴とする。

【００１２】請求項５に記載の本発明のよる内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、二つの隣接する前記連通路の排気上流側
開口部の間の隔壁は厚くされ、排気ガスを前記隔壁に衝
突させて前記隣接する連通路へ流入し難くしていること
を特徴とする。

【００１３】請求項６に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、前記連通路のそれぞれの排気上流側端面
は、前記トラップ通路のそれぞれの排気上流側端面より
排気上流側に位置していることを特徴とする。

【００１４】請求項７に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、二つの隣接する前記トラップ通路の排気
上流側開口部の間は、排気上流側へ突出する先細突出形
状とされ、排気ガスを前記先細突出形状によって前記隣
接するトラップ通路へ流入し易くしていることを特徴と
する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による内燃機関の
排気浄化装置の第１実施形態を示す断面図である。同図
において、１は機関排気通路であり、２はパティキュレ
ートトラップである。パティキュレートトラップ２は、
例えば、図２及び図２のＡ−Ａ断面部分拡大図である図
３に示すように、セラミック等の多孔性物質からなる多
孔性物質パティキュレートトラップである。このパティ
キュレートトラップは、複数の長手方向に延在する隔壁
２１によって細分化された複数の軸線方向空間を有し、
隣接する二つの軸線方向空間において、一方が排気上流
側を、他方が排気下流側をセラミック等の閉塞材２２に
よって閉塞されている。こうして、隣接する二つの軸線
方向空間は、排気上流側から流入した排気ガスを隔壁２
１を介して排気下流側に流出するトラップ通路２０とな
り、多孔質物質からなる隔壁２１は、トラップ壁とし
て、排気ガス通過の際にパティキュレートを捕集する。

【００１６】また、パティキュレートトラップ２は、例
えば、図４及び図４のＢ矢視部分拡大図である図５に示
すように、耐熱性金属繊維の不織布と耐熱性金属の波板
から構成された金属繊維パティキュレートトラップとし
ても良い。このパティキュレートトラップは、二枚の不
織布２４ａ及び２４ｂと二枚の波板２５ａ及び２５ｂと
が互いに違いに厚さ方向に積層されて螺旋状に巻かれ、
不織布と波板とによって複数の軸線方向空間が形成され
ているものである。不織布を構成する耐熱性金属繊維及
び波板を構成する耐熱金属として、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ
−Ａｌ合金又はＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金等が利用可能であ
る。二枚の不織布２４ａ及び２４ｂは、排気上流側端部
において一方の面同士を互いに密着させて螺旋状に連続
して溶接され、また、排気下流側端部において他方の面
同士を互いに密着させて螺旋状に連続して溶接される。
こうして、半径方向に隣接する二つの軸線方向空間は、
排気上流側から流入した排気ガスをいずれかの不織布を
介して排気下流側に流出するトラップ通路２０となり、
不織布は、トラップ壁として、排気ガス通過の際にパテ
ィキュレートを捕集する。こられ二つのパティキュレー
トトラップは、形成された複数のトラップ通路２０によ
って多量の排気ガスの通過を可能とするものである。

【００１７】図１において、３は機関排気通路１におけ
るパティキュレートトラップ２の排気上流側と排気下流
側とを連通する連通管である。連通管３内には、多数の
細管３ａが互いに密着して配置されている。本実施形態
においては、このような連通管３が二つ配置されてお
り、多量の排気ガスがパティキュレートトラップ２をバ
イパスしても通過可能となっている。

【００１８】パティキュレートトラップ２の各トラップ
通路２０における流路抵抗は、排気上流側開口部へ排気
ガスが流入する際の流入抵抗成分と、トラップ通路２０
内を排気ガスが流れる際の流れ抵抗成分と、排気ガスが
トラップ壁を通過する際の通過抵抗成分とを有してい
る。一方、連通管３内に配置された各細管３ａにおける
流路抵抗は、細管３ａがトラップ壁を有していないため
に、排気上流側開口部へ排気ガスが流入する際の流入抵
抗成分と、細管３ａ内を排気ガスが流れる際の流れ抵抗
成分とを有している。一般的に、上流開口面積が小さい
ほど流入抵抗成分は大きくなり、流路抵抗を増加させ
る。また、流路断面積が小さく流路長さが長いほど流れ
抵抗成分は大きくなり、流路抵抗を増加させる。

【００１９】本実施形態においては、細管３ａの排気上
流側開口面積及び流路断面積がトラップ通路２０に比較
して非常に小さくされているために、各細管３ａの流路
抵抗は、通過抵抗成分を有していなくても、トラップ通
路２０の流路抵抗より大きくなっている。細管３ａの長
さがトラップ通路２０に比較して長いことも、細管３ａ
の流路抵抗をトラップ通路２０の流路抵抗より大きくす
る因子である。

【００２０】このように構成された本実施形態の排気浄
化装置において、排気ガスは、当初、相対的に流路抵抗
が小さい各トラップ通路２０だけを流れ、各トラップ壁
によってパティキュレートは良好に捕集される。こうし
てパティキュレートは捕集され続け、機関高負荷高速運
転が実施される時に、高温度の排気ガスの熱によって燃
焼されパティキュレートトラップ２は再生される。しば
らくの間、このような機関高負荷高速運転が実施されな
いと、パティキュレートトラップ２のパティキュレート
捕集量は増加するために、各トラップ通路２０の流路抵
抗が、当初から比較してかなり大きくなり、遂には、連
通管３内の各細管３ａの流路抵抗より僅かに大きくな
る。

【００２１】二つの連通管３は、前述したように多量の
排気ガスを通過可能とするものである。従って、各トラ
ップ通路２０の流路抵抗が細管３ａの流路抵抗より大き
くなった後は、排気ガスは、相対的に流路抵抗が小さい
連通管３内の各細管３ａだけを流れるようになり、パテ
ィキュレートトラップ２に、これ以上のパティキュレー
トが捕集されることはなく、パティキュレート捕集量を
ある程度に制限することができる。この時において、機
関高負荷高速運転が実施されれば、排気ガスはパティキ
ュレートトラップ２を通過しないが、排気ガスはパティ
キュレートトラップ２の排気上流側端面に接して熱を伝
達するために、パティキュレートの燃焼を十分に開始さ
せることができる。このパティキュレートの燃焼に際し
て、パティキュレートトラップ２には、ある程度に制限
されたパティキュレートしか捕集されていないために、
パティキュレートトラップ２の排気下流部における溶損
の問題が発生することはない。こうして、パティキュレ
ートトラップ２の再生が完了すれば、各トラップ通路２
０の流路抵抗は、再び各細管３ａの流路抵抗より小さく
なるために、排気ガスは各トラップ通路２０だけを流
れ、パティキュレートの捕集が再開される。

【００２２】図６は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第２実施形態を示す断面図である。同図におい
て、１は機関排気通路であり、４はパティキュレートト
ラップである。本実施形態においては、第１実施形態の
ような連通管３は設けられていない。パティキュレート
トラップ４は、例えば、図７及び図７のＣ−Ｃ断面部分
拡大図である図８に示すような多孔性物質パティキュレ
ートトラップである。このパティキュレートトラップと
図２に示した多孔性物質パティキュレートトラップとの
違いについて、以下に説明する。

【００２３】このパティキュレートトラップは、中央部
において、図２の多孔性パティキュレートトラップと同
様に、隣接する二つの軸線方向空間によってトラップ通
路４０が形成されている。しかしながら、周囲部におい
ては、中央部に比較して軸線方向空間の断面積が小さく
され、排気上流側及び排気下流側における閉塞は行われ
ずに連通路５０が形成されている。こうして、このパテ
ィキュレートトラップは、中央部が、第１実施形態のパ
ティキュレートトラップ２に相当するパティキュレート
トラップ手段領域ｐとなり、周囲部が、第１実施形態の
連通管３に相当する連通手段領域ｑとなる。これらのパ
ティキュレートトラップ手段及び連通手段は、複数のト
ラップ通路４０及び複数の連通路５０によってそれぞれ
多量の排気ガスの通過を可能とするようになっている。
各連通路５０の排気上流側開口面積及び流路断面積は、
各トラップ通路４０に比較して非常に小さくされている
ために、各連通路５０の流路抵抗は、各トラップ通路４
０の流路抵抗より大きくなっている。

【００２４】このようなパティキュレートトラップが機
関排気通路１内に配置されれば、第１実施形態と同様
に、排気ガスは、当初、相対的に流路抵抗が小さい各ト
ラップ通路４０だけを流れ、パティキュレートトラップ
手段における良好なパティキュレートの捕集が実現され
る。パティキュレート捕集量が増加すると、各トラップ
通路４０の流路抵抗は増大して各連通路５０の流路抵抗
より僅かに大きくなる。これ以降は、排気ガスは、相対
的に流路抵抗が小さい各連通路５０だけを流れ、パティ
キュレートトラップ手段におけるパティキュレート捕集
量をある程度に制限することができる。この時のパティ
キュレートトラップ再生において、機関高負荷高速運転
時の排気ガスは連通手段を流れているが、連通手段はパ
ティキュレートトラップ手段の回りに隣接して並列配置
されているために、高温度の排気ガスの熱は連通手段か
ら十分にパティキュレートトラップ手段へ伝達され、パ
ティキュレートトラップ手段においてパティキュレート
を良好に燃焼させることができる。

【００２５】本実施形態の排気浄化装置のパティキュレ
ートトラップ４は、図９及び図９のＤ矢視部分拡大図で
ある図１０に示すような金属繊維パティキュレートトラ
ップとしても良い。このパティキュレートトラップにつ
いて、図４に示す金属繊維パティキュレートトラップと
の違いを以下に説明する。このパティキュレートトラッ
プは、中央部において、図４の金属繊維パティキュレー
トトラップと同様に、半径方向に隣接する二つの軸線方
向空間によってトラップ通路４０が形成されている。し
かしながら、周囲部においては、波板の波高さ及び波幅
が小さくされて軸線方向空間の断面積が小さくされると
共に、排気上流側及び排気下流側における不織布同士の
溶接は行われずに連通路５０が形成されている。こうし
て、このパティキュレートトラップにおいても、中央部
がパティキュレートトラップ手段領域ｐとなり、周囲部
が連通手段領域ｑとなる。こうして、これらのパティキ
ュレートトラップ手段及び連通手段は、複数のトラップ
通路４０及び複数の連通路５０によって多量の排気ガス
の通過を可能とすると共に、各連通路５０の流路抵抗
は、各トラップ通路４０の流路抵抗より大きくされてい
る。このようなパティキュレートトラップを機関排気通
路１内に配置しても、前述同様な効果を得ることができ
る。

【００２６】また、本実施形態の排気浄化装置のパティ
キュレートトラップ４は、図１１に示すようなパティキ
ュレートトラップとしても良い。このパティキュレート
トラップは、図７又は図９に示すようなパティキュレー
トトラップ手段領域ｐ及び連通手段領域ｑを有する多孔
性物質又は金属繊維パティキュレートトラップであり、
中央のパティキュレートトラップ手段領域ｐにはトラッ
プ通路が形成され、周囲の連通手段領域ｑには連通路が
形成されている。パティキュレートトラップ手段領域ｐ
の長さはＬ１であるのに対して、連通手段領域ｑは排気
下流側に突出しており、連通手段領域ｑの長さはＬ１よ
り長いＬ２とされている。従って、連通手段の連通路
は、流れ抵抗成分が図７又は図９に示すパティキュレー
トトラップに比較して増大し、流路抵抗が大きくなって
いる。

【００２７】パティキュレートトラップ手段におけるト
ラップ通路の流路抵抗は、流路断面積を増加させてもト
ラップ壁における通過抵抗成分が支配的となってあまり
小さくすることはできない。一方、連通手段における連
通路の流路抵抗は、排気上流側開口面積及び流路断面積
を小さくするにも製造上の限界があるために、これだけ
では自由に大きくすることができない。しかしながら、
このようにして連通路の長さを長くすることにより、連
通路の流路抵抗を自由に大きくすることができる。それ
により、流路抵抗をあまり小さくできないトラップ通路
との流路抵抗差を自在に拡大可能となり、パティキュレ
ートトラップ手段が耐熱性に優れ溶損が起き難い場合に
は、制限するパティキュレート捕集量を比較的多くする
ことが可能である。これは、パティキュレート捕集量が
制限される機会、すなわち、排気ガスが連通路を通過す
る機会を減少させ、大気中へのパティキュレート放出を
低減させる。

【００２８】また、本実施形態の排気浄化装置のパティ
キュレートトラップ４は、図１２に示すようなパティキ
ュレートトラップとしても良い。このパティキュレート
トラップは、図７又は図９に示すようなパティキュレー
トトラップ手段領域ｐ及び連通手段領域ｑを有する多孔
性物質又は金属繊維パティキュレートトラップであり、
中央のパティキュレートトラップ手段領域ｐにはトラッ
プ通路が形成され、周囲の連通手段領域ｑには連通路が
形成されている。連通手段領域ｑの連通路は、パティキ
ュレートトラップ手段領域ｐより外側に離間するほど排
気上流側に突出するように形成されている。それによ
り、連通路は長さが長くされて流路抵抗が大きくなると
共に、連通路の排気上流側開口部位置において、パティ
キュレートトラップ手段領域ｐに対向する排気上流方向
空間の流路抵抗が非常に小さいために、排気ガスは、矢
印で示すように、この空間を流れ易く、すなわち、連通
路へは流入し難くなる。こうして、トラップ通路との流
路抵抗差を自在に拡大することができ、パティキュレー
トトラップ手段において制限するパティキュレート捕集
量を増加させることができる。

【００２９】また、本実施形態の排気浄化装置のパティ
キュレートトラップ４は、図１３及び図１３のＥ矢視図
である図１４に示すようなパティキュレートトラップと
しても良い。図１３は、図７に示すような多孔性物質パ
ティキュレートトラップのパティキュレートトラップ手
段領域ｐと連通手段領域ｑとの境界近傍の拡大断面図で
ある。このパティキュレートトラップは、トラップ通路
４０を形成するための閉塞材２２’が、四角錐形状を呈
して排気上流側に突出している。従来では、排気ガス
は、閉塞材の排気上流側の平らな表面に衝突して乱流と
なり、トラップ通路の排気上流側開口部へ流入し難くな
っていたが、閉塞材２２’をこのように四角錐形状とす
ることにより、このような乱流が形成され難くなり、滑
らかにトラップ通路４０へ流入し、すなわち、トラップ
通路４０の流入抵抗成分が減少して流路抵抗を小さくす
ることができる。それにより、トラップ通路４０と連通
路５０’との流路抵抗差を拡大することができる。

【００３０】さらに、パティキュレートトラップ手段領
域ｐにおいてトラップ通路４０を形成する隔壁２１に比
較して、連通手段領域ｑにおいて連通路５０’を形成す
る隔壁２１’が厚くされているために、連通路５０’の
排気上流側開口面積及び流路断面積は図７に示すパティ
キュレートトラップに比較して小さくされ、連通路５
０’の流路抵抗が大きくなると共に、排気ガスが厚い隔
壁に衝突して乱流となって連通路５０’へ流入し難くな
り、すなわち、連通路５０’の流入抵抗成分が増加して
流路抵抗をさらに大きくすることができる。こうして、
トラップ通路４０と連通路５０’との流路抵抗差をさら
に拡大することができる。

【００３１】閉塞材の形状は、円錐又は角錐形状とすれ
ば、衝突の際の乱流発生を抑制することができる。この
パティキュレートトラップの場合は、閉塞材２２’回り
の四方向にトラップ通路４０の排気上流側開口部が形成
されており、排気ガスを良好に各トラップ通路の排気上
流側開口部へ導くために、それぞれの方向に合った面を
有する四角錐形状が閉塞材形状として選択されている。
この考え方に基づき、閉塞材の形状は、トラップ通路の
配置に応じて複数の角錐形状から選択することが好まし
い。

【００３２】また、本実施形態の排気浄化装置のパティ
キュレートトラップ４は、図１５に示すようなパティキ
ュレートトラップとしても良い。図１５は、図９に示す
ような金属繊維パティキュレートトラップにおいて、パ
ティキュレートトラップ手段領域ｐでトラップ通路４０
を形成するために金属繊維不織布同士を接合する際に、
不織布の曲げ部分を排気上流側に突出するように長くし
て滑らかな先細断面形状としている。それにより、前述
の四角錐形状の閉塞材と同様に、トラップ通路４０へ排
気ガスが流入し易くなる。また、連通手段領域ｑの排気
上流側部分においては、パティキュレートトラップ手段
領域ｐで互いに接合される二枚の不織布の一方の面同士
の間に渦巻状の閉塞材５１が配置されている。それによ
り、排気ガスはこの閉塞材５１へ衝突して乱流となって
連通路５０へ流入し難くなる。このようにして、図１３
に示すパティキュレートトラップと同様に、トラップ通
路４０と連通路５０との流路抵抗差を拡大することがで
きる。

【００３３】また、本実施形態の排気浄化装置のパティ
キュレートトラップ４は、図１６及び図１６のＦ矢視図
である図１７に示すようなパティキュレートトラップと
しても良い。図１６は、多孔性物質パティキュレートト
ラップの部分断面拡大図である。このパティキュレート
トラップは、多孔性物質の隔壁２８によって複数の軸線
方向空間が細分化され、さらに、これらの軸線方向空間
は一つ飛ばしに隔壁２８’によってさらに細分化されて
いる。閉塞材２２は、さらに細分化はされていない軸線
方向空間の排気下流側に設けられている。こうして、閉
塞材２２によって閉塞された軸線方向空間がトラップ通
路６０となり、さらに細分化された軸線方向空間がトラ
ップ通路６０のトラップ壁に隣接配置された連通路７０
となる。

【００３４】このトラップ通路６０は、トラップ壁の排
気上流側部分と排気下流側部分とを有するこれまでのト
ラップ通路とは異なり、トラップ壁（隔壁２８）より排
気上流側部分しか有しておらず、排気ガスが、トラップ
壁を通過した後に、連通路７０から排気下流側へ流出す
るものである。従って、トラップ通路６０と連通路７０
における流れ抵抗成分はほぼ同等と考えて良く、トラッ
プ通路６０の流路抵抗を連通路７０の流路抵抗より小さ
くするためには、トラップ通路６０の流入抵抗成分を、
トラップ壁の通過抵抗成分以上に、連通路７０の流入抵
抗成分より小さくすることが必要であるが、図示したよ
うに排気上流側開口面積に差を持たせることで、これは
実現可能である。パティキュレートトラップ手段及び連
通手段を有するパティキュレートトラップは、それぞれ
の手段が多量の排気ガスを通過させるように構成される
ために比較的大型となるが、このように、トラップ通路
６０の一部（この場合ではトラップ壁より下流側部分）
を連通路として利用することにより、パティキュレート
トラップの大型化を防止することができる。

【００３５】また、本実施形態の排気浄化装置のパティ
キュレートトラップ４は、図１８及び図１８のＧ−Ｇ断
面図である図１９に示すようなパティキュレートトラッ
プとしても良い。図１８は、多孔性物質パティキュレー
トトラップの部分断面拡大図である。このパティキュレ
ートトラップは、図１６に示すパティキュレートトラッ
プ同様に、隔壁２８及び２８’によって細分化及びさら
に細分化された軸線方向空間を有し、閉塞材２２によっ
て、さらに細分化はされていない軸線方向空間の排気上
流側が閉塞されているものである。こうして、閉塞材２
２によって閉塞された軸線方向空間がトラップ通路６
０’となり、さらに細分化された軸線方向空間がトラッ
プ通路６０’のトラップ壁に隣接配置された連通路７
０’となる。

【００３６】このトラップ通路６０’は、トラップ壁の
排気上流側部分と排気下流側部分とを有するこれまでの
トラップ通路とは異なり、トラップ壁（隔壁２８）より
排気下流側部分しか有しておらず、排気ガスが、連通路
７０’から流入してトラップ壁を通過した後にトラップ
通路６０’を通り排気下流側へ流出するものである。従
って、トラップ通路６０’の流路抵抗を連通路７０’の
流路抵抗より小さくするためには、トラップ通路６０’
の流れ抵抗成分を、トラップ壁の通過抵抗成分以上に、
連通路７０’の流れ抵抗成分より小さくすることが必要
であるが、図示したように流路断面積に差を持たせるこ
とで、これは実現可能である。こうして、トラップ通路
６０’の一部（この場合ではトラップ壁より上流側部
分）を連通路として利用することにより、パティキュレ
ートトラップの大型化を防止することができる。

【００３７】また、本実施形態の排気浄化装置のパティ
キュレートトラップ４は、図２０及び図２０のＨ矢視図
である図２１に示すようなパティキュレートトラップと
しても良い。図２０は、金属繊維パティキュレートトラ
ップの部分断面拡大図である。このパティキュレートト
ラップは、螺旋状に巻かれる二枚の波板の一方として、
波高さ及び波幅の小さなものを使用し、二枚の不織布に
おける他方の波板に当接する面同士だけを排気下流側に
おいて接合したものである。こうして、通常の波板によ
る軸線方向空間がトラップ通路６０となり、小さな波板
による軸線方向空間がトラップ通路６０のトラップ壁
（金属繊維不織布）に隣接配置された連通路７０とな
る。

【００３８】このトラップ通路６０は、トラップ壁より
排気上流側部分しか有しておらず、排気ガスが、トラッ
プ壁を通過した後に、連通路７０から排気下流側へ流出
するものである。従って、トラップ通路６０と連通路７
０における流れ抵抗成分はほぼ同等と考えて良く、トラ
ップ通路６０の流路抵抗を連通路７０の流路抵抗より小
さくするためには、トラップ通路６０の流入抵抗成分
を、トラップ壁の通過抵抗成分以上に、連通路７０の流
入抵抗成分より小さくすることが必要であるが、図示し
たように二つの波板の波高さ及び波幅によって排気上流
側開口面積に差を持たせることで、これは実現可能であ
る。こうして、トラップ通路６０の一部（この場合では
トラップ壁より下流側部分）を連通路として利用するこ
とにより、パティキュレートトラップの大型化を防止す
ることができる。

【００３９】また、本実施形態の排気浄化装置のパティ
キュレートトラップ４は、図２２及び図２２のＩ矢視図
である図２３に示すようなパティキュレートトラップと
しても良い。図２２は、金属繊維パティキュレートトラ
ップの部分断面拡大図である。このパティキュレートト
ラップは、図２０に示すパティキュレートトラップ同様
に、螺旋状に巻かれる二枚の波板の一方として、波高さ
及び波幅の小さなものを使用し、二枚の不織布における
他方の波板に当接する面同士だけを排気上流側において
接合したものである。こうして、通常の波板による軸線
方向空間がトラップ通路６０’となり、小さな波板によ
る軸線方向空間がトラップ通路６０’のトラップ壁（金
属繊維不織布）に隣接配置された連通路７０’となる。

【００４０】このトラップ通路６０’は、トラップ壁よ
り排気下流側部分しか有しておらず、排気ガスが、連通
路７０’から流入してトラップ壁を通過した後にトラッ
プ通路６０’を通り排気下流側へ流出するものである。
従って、トラップ通路６０’の流路抵抗を連通路７０’
の流路抵抗より小さくするためには、トラップ通路６
０’の流れ抵抗成分を、トラップ壁の通過抵抗成分以上
に、連通路７０’の流れ抵抗成分より小さくすることが
必要であるが、図示したように二つの波板の波高さ及び
波幅によって流路断面積に差を持たせることで、これは
実現可能である。こうして、トラップ通路６０’の一部
（この場合ではトラップ壁より上流側部分）を連通路と
して利用することにより、パティキュレートトラップの
大型化を防止することができる。

【００４１】図７、図９、図１１、図１２、図１３、及
び図１５に示したパティキュレートトラップは、中央に
パティキュレートトラップ手段領域ｐを、周囲に連通手
段領域ｑを有している。これは、排気ガス流れが一般的
に中央部の方が流速が速いために、連通路とトラップ通
路との流路抵抗差以上に排気ガスがトラップ通路へ流入
し易くするためである。しかしながら、連通路とトラッ
プ通路との流路抵抗差を十分に大きくすれば、もちろ
ん、逆の構成も可能であり、さらに、パティキュレート
トラップの任意の部分に連通手段を設けることもでき
る。また、第２実施形態に使用されるパティキュレート
トラップとして、各図面を参照して色々な特徴を説明し
たが、これらの特徴を任意に組み合わせてパティキュレ
ートトラップを構成することも可能である。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明による内燃機関
の排気浄化装置によれば、複数のトラップ通路を有して
多量の排気ガスを通過可能なパティキュレートトラップ
手段と、複数の連通路を有して多量の排気ガスを通過可
能な連通手段とが互いに並列に配置されており、連通路
のそれぞれの流路抵抗は、トラップ通路のそれぞれの流
路抵抗より大きいために、排気ガスは、当初、相対的に
流路抵抗の小さなトラップ通路を通過し、良好にパティ
キュレートを捕集することができる。パティキュレート
捕集量が増加してある程度に達すると、トラップ通路の
流路抵抗が増大して連通路の流路抵抗より大きくなり、
これ以降において、排気ガスは、相対的に流路抵抗の小
さな連通路を通過するようになり、こうして、パティキ
ュレート捕集量を制限することができる。

【００４３】請求項２に記載の本発明のよる内燃機関の
排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、連通路のそれぞれの排気上流側開
口面積は、トラップ通路のそれぞれの排気上流側開口面
積より小さいために、簡単にトラップ通路の流路抵抗を
連通路の流路抵抗より小さくして、前述の効果を得るこ
とができる。

【００４４】請求項３に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、連通路のそれぞれの長手方向長さは、ト
ラップ通路のそれぞれの長手方向長さより長いために、
簡単にトラップ通路の流路抵抗を連通路の流路抵抗より
小さくして、前述の効果を得ることができる。

【００４５】請求項４に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、少なくとも一つのトラップ通路は、トラ
ップ壁より排気上流側及び排気下流側の一方の部分だけ
からなり、少なくとも一つのトラップ通路のトラップ壁
には、少なくとも一つの連通路が隣接配置され、少なく
とも一つの連通路は、少なくとも一つのトラップ通路の
トラップ壁を少なくとも一側壁として有しているため
に、トラップ通路の排気上流側及び排気下流側の他方の
部分は連通路と共用化され、排気浄化装置を小型化する
ことができる。

【００４６】請求項５に記載の本発明のよる内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、二つの隣接する連通路の排気上流側開口
部の間の隔壁は厚くされ、排気ガスをこの隔壁に衝突さ
せて隣接する連通路へ流入し難くしているために、容易
にトラップ通路の流路抵抗を連通路の流路抵抗より小さ
くすることができる。

【００４７】請求項６に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、連通路のそれぞれの排気上流側端面は、
トラップ通路のそれぞれの排気上流側端面より排気上流
側に位置しているために、排気ガスが連通路に流入し難
くなり、容易にトラップ通路の流路抵抗を連通路の流路
抵抗より小さくすることができる。

【００４８】請求項７に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、二つの隣接するトラップ通路の排気上流
側開口部の間は、排気上流側へ突出する先細突出形状と
され、排気ガスを先細突出形状によって隣接するトラッ
プ通路へ流入し易くしているために、容易にトラップ通
路の流路抵抗を連通路の流路抵抗より小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第１実
施形態を示す断面図である。

【図２】図１の排気浄化装置に使用されるパティキュレ
ートトラップの長手方向断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ部分断面拡大図である。

【図４】図１の排気浄化装置に使用されるもう一つのパ
ティキュレートトラップの長手方向断面図である。

【図５】図４のＢ矢視拡大図である。

【図６】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第２実
施形態を示す断面図である。

【図７】図６の排気浄化装置に使用されるパティキュレ
ートトラップの長手方向断面図である。

【図８】図７のＣ−Ｃ部分断面拡大図である。

【図９】図６の排気浄化装置に使用されるもう一つのパ
ティキュレートトラップの長手方向断面図である。

【図１０】図９のＤ矢視拡大図である。

【図１１】図６の排気浄化装置に使用されるもう一つの
パティキュレートトラップの長手方向断面図である。

【図１２】図６の排気浄化装置に使用されるもう一つの
パティキュレートトラップの長手方向断面図である。

【図１３】図６の排気浄化装置に使用されるもう一つの
パティキュレートトラップの長手方向部分断面拡大図で
ある。

【図１４】図１３のＥ矢視図である。

【図１５】図６の排気浄化装置に使用されるもう一つの
パティキュレートトラップの長手方向断面図である。

【図１６】図６の排気浄化装置に使用されるもう一つの
パティキュレートトラップの長手方向部分断面拡大図で
ある。

【図１７】図１６のＦ矢視図である。

【図１８】図６の排気浄化装置に使用されるもう一つの
パティキュレートトラップの長手方向部分断面拡大図で
ある。

【図１９】図１８のＧ−Ｇ断面図である。

【図２０】図６の排気浄化装置に使用されるもう一つの
パティキュレートトラップの長手方向部分断面拡大図で
ある。

【図２１】図２０のＨ矢視図である。

【図２２】図６の排気浄化装置に使用されるもう一つの
パティキュレートトラップの長手方向部分断面拡大図で
ある。

【図２３】図２２のＩ矢視図である。

【符号の説明】

１…機関排気通路 ２，４…パティキュレートトラップ ３…連通管 ２０，４０，６０，６０’…トラップ通路 ５０，５０’７０，７０’…連通路 ｐ…パティキュレートトラップ手段領域 ｑ…連通手段領域

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のトラップ通路を有して多量の排気
   ガスを通過可能なパティキュレートトラップ手段と、複
   数の連通路を有して多量の排気ガスを通過可能な連通手
   段とを具備し、前記パティキュレートトラップ手段の各
   前記トラップ通路は、長手方向に延在するトラップ壁を
   少なくとも一側壁として有し、排気ガスに前記トラップ
   壁を通過させるものであり、前記パティキュレートトラ
   ップ手段と前記連通手段とは、機関排気系に互いに並列
   に配置されており、前記連通路のそれぞれの流路抵抗
   は、前記トラップ通路のそれぞれの流路抵抗より大きい
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】 前記連通路のそれぞれの排気上流側開口
   面積は、前記トラップ通路のそれぞれの排気上流側開口
   面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の内燃
   機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 前記連通路のそれぞれの長手方向長さ
   は、前記トラップ通路のそれぞれの長手方向長さより長
   いことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄
   化装置。
4. 【請求項４】 少なくとも一つの前記トラップ通路は、
   トラップ壁より排気上流側及び排気下流側の一方の部分
   だけからなり、前記少なくとも一つのトラップ通路のト
   ラップ壁には、少なくとも一つの前記連通路が隣接配置
   され、前記少なくとも一つの連通路は、前記少なくとも
   一つのトラップ通路のトラップ壁を少なくとも一側壁と
   して有していることを特徴とする請求項１に記載の内燃
   機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】 二つの隣接する前記連通路の排気上流側
   開口部の間の隔壁は厚くされ、排気ガスを前記隔壁に衝
   突させて前記隣接する連通路へ流入し難くしていること
   を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装
   置。
6. 【請求項６】 前記連通路のそれぞれの排気上流側端面
   は、前記トラップ通路のそれぞれの排気上流側端面より
   排気上流側に位置していることを特徴とする請求項１に
   記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 【請求項７】 二つの隣接する前記トラップ通路の排気
   上流側開口部の間は、排気上流側へ突出する先細突出形
   状とされ、排気ガスを前記先細突出形状によって前記隣
   接するトラップ通路へ流入し易くしていることを特徴と
   する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。