(57)【要約】【課題】粒子状物質の脱離及び再捕集を効率的に行うことにより、粒子状物質を効率的に燃焼、除去する。【解決手段】内燃機関１の排気口近傍に配設された第１フィルタ装置１０Ａ及び第２フィルタ装置１０Ｂよりなるフィルタ装置群を１組備えている。第１フィルタ装置１０Ａ（第２フィルタ装置１０Ｂも同様）は、２個の気筒１ａ及び１ｂに入口側が接続され第１フィルタ収容室２１Ａ及び第１フィルタ収容室２１Ａの該排気口側に隣接された第１環流室２２Ａを有する第１ケース２０Ａと、排気中の粒子状物質を捕集するとともに捕集した該粒子状物質の燃焼を促進する触媒作用を発揮しうる第１フィルタ３０Ａとを備えている。第１及び第２ケース２０Ａ及び２０Ｂの出口側が連通路４０により互いに連通されており、連通路４０は排気通路５０に対して略直交する方向に延在している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒の排気口近傍に配設された少なくとも２個のフィルタ装置よりなるフィルタ装置群を少なくとも１組備え、
前記フィルタ装置群を構成する各前記フィルタ装置は、２個以上の前記気筒の前記排気口に入口側が接続されフィルタ収容室及び該フィルタ収容室の該排気口側に隣接された還流室を有するケースと、該フィルタ収容室内に設置され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタとをそれぞれが備え、
一の前記フィルタ装置群を構成する各前記フィルタ装置は前記ケースの出口側が連通路により互いに連通されており、該連通路は該連通路に接続される排気下流側の排気通路に対して略直交する方向に延在していることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記フィルタは、捕集した前記粒子状物質の酸化を促進しうる酸化促進成分を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記粒子状物質の酸化を促進しうる酸化促進成分を含む酸化促進粒子が、前記フィルタから前記排気口に至るまでの、前記還流室を含むフィルタ上流の空間に、排気流れに乗って流動可能な状態で封入されていることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記フィルタから前記排気口に至るまでの、前記還流室を含むフィルタ上流の空間容積が、前記内燃機関の１気筒分の容積以上とされていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記フィルタ装置は、各前記気筒の各前記排気口からの排気を前記還流室に導く排気導入管をさらに備え、該排気導入管の排出口が該還流室内に進入して前記フィルタ近傍に開口していることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
一の前記フィルタ装置群が２個一対の前記フィルタ装置により構成され、各該フィルタ装置は前記ケースの出口側が互いに対向するように配設されていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記排気通路には、排気流れに対して抵抗となる抵抗手段が前記連通路との接続部近傍に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記抵抗手段は、前記排気通路の流路断面積を変化させうる流量調整弁であることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記抵抗手段は、前記排気通路の流路断面積を縮小させるオリフィスであることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記抵抗手段は過給器であることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記連通路と前記排気通路とを連通するバイパス通路と、該バイパス通路を開閉可能な開閉弁とをさらに備えていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記内燃機関の回転数に応じて前記流量調整弁又は前記開閉弁を制御可能な制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項８又は１１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が所定値以上になったときに前記流量調整弁又は前記開閉弁を開放動作させるように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関し、より詳しくはディーゼル機関等の排気中に含まれる粒子状物質を捕集することのできる内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気、特にディーゼル機関の排気中にはカーボン（すす）を主成分とする粒子状物質（パティキュレート）が含まれており、近年その有害性から大幅な排出量低減が求められている。このため、パティキュレートの大気放出を防止すべく、ディーゼル機関の排気通路には、パティキュレートを捕集するためのＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）が配置されている。
【０００３】
ＤＰＦは、通常、多孔質セラミックスや多孔質金属等の耐熱性を有する多孔質のフィルタ材からなる、多数の軸線方向通路をもつ円柱状ハニカム構造体等により構成されている。これらの軸線方向通路のそれぞれは排気流れの上流端又は下流端の一方が閉塞されており、上流端が閉塞された軸線方向通路と下流端が閉塞された軸線方向通路とが多孔質の隔壁を隔てて半径方向に交互に配列されている。このため、排気ガスは、ＤＰＦの上流端が開放された（下流端が閉塞された）軸線方向通路に流入してから、通路相互を隔てる多孔質の隔壁を通過して下流端が開放された軸線方向通路に流入し、この下流端からＤＰＦ外に流出する。このとき、排気中に含まれるパティキュレートは排気が隔壁を通過する際に壁面に付着して捕集される。
【０００４】
このようなＤＰＦでは、使用に伴いパティキュレートの堆積（捕集量）が増大すると、ＤＰＦにおける排気抵抗（圧損）の増大によりディーゼル機関の性能低下につながる。このため、排気抵抗の過度の増大による機関性能の低下を防止すべく、捕集したパティキュレートを定期的に燃焼させてＤＰＦを再生（いわゆる強制再生）する必要がある。
【０００５】
しかしながら、様々な使用環境におかれる自動車等において、ＤＰＦに堆積したパティキュレートを加熱装置や排気等により定期的に燃焼させて、ＤＰＦを確実に強制再生することは実際には困難である。このため、仮にＤＰＦの再生時期が遅れて大量に堆積したパティキュレートを一度に燃焼させることになれば、ＤＰＦの溶損につながる可能性もある。
【０００６】
そこで、ＤＰＦのフィルタ壁面にパティキュレートの酸化を促進する触媒成分をコートすることにより、パティキュレートの酸化を促進する方法が対策案として考えられる。しかしながら、この対策案だけでは十分とはいえない。すなわち、ディーゼル機関の排気温度は通常のＤＰＦ設置部位では３００℃以下となる頻度が高く、このような温度雰囲気では触媒成分による酸化促進効果が不十分となる。また、たとえフィルタ壁面に触媒成分がコートされていても、その触媒成分に接触しないパティキュレートには酸化促進効果が及ばない。このため、排気が衝突するＤＰＦの上流側端面ではパティキュレートの堆積による排気流路の閉塞が起こったり、通路相互を隔てる隔壁では触媒成分に接触するパティキュレートのみが酸化してフィルタ壁面とパティキュレート堆積層との間に隙間が形成されたりし、したがってパティキュレートを強制的に燃焼させなければＤＰＦにおける排気抵抗が過度に増大してしまう。
【０００７】
また、パティキュレートと触媒成分との接触性を良好にするための方法として、燃料中に触媒成分前駆物質を添加する方法が古くから検討されている（例えば、非特許文献１参照）。触媒成分前駆物質は供給装置により必要量が燃料に混合されて、エンジンの燃焼室で高温に曝されることでパティキュレート助燃作用を有する物質に転換され、燃焼室で生成するパティキュレート中に取り込まれるか、独立した粒子となってＤＰＦに堆積する。この状態は助燃作用を有する物質とパティキュレートとの接触性が比較的良好であるため、パティキュレートの燃焼は促進される。しかし、この方法では、触媒成分前駆物質の供給装置を別途必要とし、また、同物質を定期的に補充しなければならない。さらに、触媒成分がＤＰＦに堆積すると圧力損失の増大につながるため、パティキュレート燃焼に十分な量の触媒成分前駆物質を供給できない、あるいはパティキュレート燃焼に十分な量の同物質を供給した場合にはＤＰＦの煩雑な清掃若しくは交換が必要になる、という問題点があった。
【０００８】
一方、ディーゼル機関の各気筒の排気口と排気集合部との間をそれぞれ接続する各排気枝通路に、それぞれ小容量のＤＰＦを配置した構成の排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
この排気浄化装置では、排気系で最も排気温度が高い排気口近傍にＤＰＦを設けるとともに、各気筒別にＤＰＦをそれぞれ設けて各ＤＰＦの熱容量を小さくしている。このため、機関運転中に負荷の上昇等により排気温度が高くなれば、ＤＰＦに堆積したパティキュレートを容易に燃焼させることができる。したがって、パティキュレート燃焼用の加熱装置等を別途設けることなく、効率的にパティキュレートを燃焼させてＤＰＦを再生することが可能となっている。
【非特許文献１】ＳＡＥ−２００２−０１−０４３６、著者：Ｍ．Ｑｕｉｇｌｅｙ  ａｎｄ  Ｔ．Ｓｅｇｕｅｌｏｎｇ、所属：Ｒｈｏｄｉａ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ＆  Ｃａｔａｌｙｓｉｓ、発行：ＳＡＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）、２００２年
【特許文献１】実開平５−６９３１１号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の排気浄化装置では、機関運転中に排気がＤＰＦを逆流することに起因して、ＤＰＦに捕集されたパティキュレートがフィルタ壁面から部分的に剥離してしまい、高いパティキュレート捕集率を確保することができないという問題がある。
【００１１】
すなわち、機関運転中においては、ＤＰＦより排気上流側の各排気枝通路の機関側枝通路部分と、ＤＰＦより排気下流側の排気集合部との間で、前者よりも後者の方が排気圧が高くなるような圧力差が発生し、これにより排気下流側から排気上流側へＤＰＦを排気が逆流することがあり、その結果フィルタ壁面からパティキュレートが部分的に剥離することがある。例えば４気筒のディーゼル機関の場合、例えば第１気筒の排気口に接続された第１の機関側枝通路部分では、排気行程初期においては瞬間的に多量の排気が供給されて圧力が非常に高くなるが、その後、圧力は徐々に低下してこの排気行程の終了後にほぼ大気圧まで低下する。そして、この第１気筒の次回の排気行程までこの第１の機関側枝通路部分の圧力はほぼ大気圧に維持される。これが各気筒においてクランク角１８０°毎に順次繰り返される。一方、排気集合部内では、各気筒の排気行程初期に排気枝通路の機関側枝通路部分から各ＤＰＦを介して多量の排気が供給されるために、各気筒の排気行程初期に対応して圧力が比較的高くなり、その後、圧力は徐々に低下し、各気筒の排気行程末期にはほぼ大気圧まで低下する。このように、排気行程中の例えば第１気筒の排気口に接続された第１の排気枝通路以外の第２〜第４の排気枝通路（排気行程にない三つの第２〜第４気筒の排気口に接続された第２〜第４の排気枝通路）においては、機関側枝通路部分内の圧力は略大気圧に維持されるのに対して、排気集合部内の圧力は排気行程中の第１気筒に接続された第１の排気枝通路からの排気供給により大気圧を上回っており、このため排気集合部からこれら第２〜第４の機関側枝通路部分へ排気が逆流する。
【００１２】
このように排気下流側から排気上流側への排気の逆流が発生すると、ＤＰＦに捕集されていたパティキュレートがフィルタ壁面から部分的に剥離して（パティキュレートの一部がフィルタ壁面に付着しつつ他の部分がフィルタ壁面から離れた状態となって）しまう。ここに、ＤＰＦにおいては、フィルタ壁面にパティキュレートが捕集されてパティキュレートの薄い層（一次堆積層）が形成されることにより、パティキュレートの捕集が促進される。ところが、上述したように排気の逆流によりパティキュレートの部分的剥離が生ずると、上記一次堆積層がフィルタ壁面から部分的に剥離し、パティキュレートの捕集が進行し難くなって高いパティキュレート捕集率を確保することができなくなる。
【００１３】
ここに、仮にパティキュレートをフィルタ壁面から完全に脱離させ、それをフィルタ壁面で確実に再捕集するようにすれば、上述したパティキュレートの部分的剥離による捕集率低下の問題は解消しうる。しかしながら、上記従来の排気浄化装置において、仮にＤＰＦからパティキュレートが完全に脱離しうるような強い逆流が発生する条件になったとしても、この装置ではＤＰＦの排気上流側にはＤＰＦを逆流した排気が還流しうる空間が設けられていないため、パティキュレートの脱離及び再捕集を効率的に行うことができない。
【００１４】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、カーボンパティキュレート等の粒子状物質の脱離及び再捕集を効率的に行うことにより、粒子状物質の捕集率を高めることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【００１５】
また本発明は、粒子状物質の脱離及び再捕集を効率的に行うことにより、粒子状物質を効率的に酸化、除去することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを第２の課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決する本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の気筒の排気口近傍に配設された少なくとも２個のフィルタ装置よりなるフィルタ装置群を少なくとも１組備え、前記フィルタ装置群を構成する各前記フィルタ装置は、２個以上の前記気筒の前記排気口に入口側が接続されフィルタ収容室及び該フィルタ収容室の該排気口側に隣接された還流室を有するケースと、該フィルタ収容室内に設置され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタとをそれぞれが備え、一の前記フィルタ装置群を構成する各前記フィルタ装置は前記ケースの出口側が連通路により互いに連通されており、該連通路は該連通路に接続される排気下流側の排気通路に対して略直交する方向に延在していることを特徴とするものである。
【００１７】
ここに、請求項１において、「該連通路は該連通路に接続される排気下流側の排気通路に対して略直交する方向に延在している」とは、連通路が直線状の場合は直線状の連通路が排気通路に対して直交する方向に延在していることを意味し、連通路が滑らかな曲線状の場合は滑らかな曲線状の連通路のフィルタ出口からほぼ等長点における接線が排気通路に対して直交する方向に延在していることを意味する。理想としては、各フィルタの対称面上に排気通路が配置されていることが望ましいが、現実には種々の制約があるため、本発明の機能を発揮するためには、排気通路と連通路の接続は連通路の中点あるいは中点から連通路長の１０％以内にあり、「直交する方向」とは、厳密に９０°の角度で直交することのみを意味するのではなく、鋭角側で８０〜９０°程度の角度で交差することも含む意味である。
【００１８】
この内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の運転中、排気行程にある気筒の排気口から排出された排気は、その排気口に入口側が接続されたケース（以下、説明の便宜上、排気行程にある気筒に接続されたケースを「第１ケース」と称する。）の還流室（以下、説明の便宜上、第１ケース内の還流室を「第１還流室」と称する。）内に導入され、該第１ケースのフィルタ収容室に設置されたフィルタ（以下、説明の便宜上、第１ケース内のフィルタを「第１フィルタ」と称する。）を通過する。この際、排気中のカーボンパティキュレート等の粒子状物質は該第１フィルタに捕集される。
【００１９】
この第１フィルタが粒子状物質の酸化を促進しうる酸化促進成分（後述する）を含むものであったり、第１フィルタの壁面等に酸化促進粒子（後述する）が付着していたりする場合は、該第１フィルタに捕集された粒子状物質の一部が高温・高圧の排気の下でこれら酸化促進成分及び／又は酸化促進粒子により酸化、除去される。なお、第１フィルタが前記酸化促進成分を含まず、かつ、第１フィルタの壁面等に前記酸化促進粒子が付着していない場合は、酸化促進成分や酸化促進粒子により粒子状物質が酸化されることはないが、排気口から排出される高温・高圧の排気により、第１フィルタに捕集された粒子状物質の一部が酸化（ここでいう酸化は、酸化促進成分や酸化促進粒子による酸化の他に、粒子状物質が排気の熱により発火して一気に酸化する燃焼を含む意である。）、除去される。特に、本発明の排気浄化装置では、排気口近傍にフィルタ装置が配設されているところ、排気直後で高温・高圧の排気により粒子状物質を酸化（酸化促進成分や酸化促進粒子による酸化の他に、粒子状物質が発火して一気に酸化する燃焼を含む。）させることができるので、より効率的に粒子状物質を酸化（酸化促進成分や酸化促進粒子による酸化の他に、粒子状物質が発火して一気に酸化する燃焼を含む。）、除去することが可能となる。
【００２０】
そして、該第１フィルタを通過した排気は、該第１ケースの出口側が接続された連通路に導かれる。この連通路は、該第１ケース及び該第１フィルタよりなる当該フィルタ装置と共に一のフィルタ装置群を構成する他のフィルタ装置のケース（以下、説明の便宜上、「第２ケース」と称する。）の出口側に連通されており、かつ、該連通路に接続される排気通路に対して略直交する方向に延在している。このため、連通路に導かれた排気は、一部が排気通路から排気下流側に抜ける一方、残りが連通路を通って当該フィルタ装置群を構成する他のフィルタ装置の第２ケース内に導かれ、該第２ケース内のフィルタ（以下、説明の便宜上「第２フィルタ」と称する。）を逆流して該第２ケースの還流室（以下、説明の便宜上「第２還流室」と称する。）へ導入される。このように排気が第２フィルタを逆流する際、第２フィルタのフィルタ壁面に部分的に剥離等しつつ弱く付着していた粒子状物質は該第２フィルタから完全に脱離して第２還流室に吹き飛ばされ、第２還流室内で浮遊する。なお、この部分的に剥離等して弱く付着していた粒子状物質は、この第２フィルタが前記酸化促進成分を含む場合であってもこの酸化促進成分との接触が悪く、酸化促進成分による酸化促進作用が期待できないものである。また、フィルタ壁面から部分的に剥離した粒子状物質の一次堆積層は粒子状物質の高い捕集率を確保する上で不利となるが、このような部分的に剥離した粒子状物質の一次堆積層が上記排気の逆流によりフィルタ壁面から完全に脱離する。
【００２１】
その後、排気行程にあった前記気筒の排気口からの排気圧力が低下し、また、排気通路から徐々に排気が抜けるため、第２還流室に逆流した排気も第２フィルタを通過して排気される。この際、及びこの第２還流室に接続された気筒が排気行程になったときに、該気筒の排気口から排出された排気中の新たな粒子状物質と共に第２還流室内に浮遊していた粒子状物質が第２フィルタのフィルタ壁面に強く密着させられる。このようにフィルタ壁面に強く密着した粒子状物質により形成された粒子状物質の一次堆積層により、その後の粒子状物質の捕集が良好に進行して高い捕集率を確保することができる。また、第２フィルタが前記酸化促進成分を含む場合は、フィルタ壁面に強く密着した粒子状物質はこの酸化促進成分との接触性が高まり、酸化促進作用により確実に酸化、除去される。
【００２２】
こうして順流、逆流を繰り返しつつ排気がフィルタを通過するようにして、フィルタに対する粒子状物質の捕集、脱離及び再捕集を効率的に行うことにより、排気中の粒子状物質をフィルタ壁面に確実に密着させて高い捕集率を確保することができる。また、フィルタが酸化促進成分を含むものであったり、あるいはフィルタ壁面に酸化促進粒子が付着していたりする場合には、捕集した粒子状物質とこれら酸化促進成分又は酸化促進粒子との接触性を良好に確保することができるので、粒子状物質を効率的に酸化、除去することが可能となる。
【００２３】
特に、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、ケースの入口側が２個以上の気筒の排気口に接続されていることから、ケースの長さを抑えつつ排気口の並列方向にケースの幅を拡げることにより還流室の容積を増大させることができる。このため、ケースが長さ方向に大型化することを避けつつ、還流室への排気の逆流による粒子状物質の脱離及び再捕集をより効率的に行うことができる。
【００２４】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、上述した排気の順流及び逆流が繰り返されることにより、フィルター装置群の全体がバッファー（緩衝装置）としての機能を果たすことから、圧力脈動を低減させて、振動や騒音の低減効果を期待できる。
【００２５】
さらに、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、排気中の不燃性成分や灰分がフィルタ壁面に堆積することを効果的に抑えることができる。すなわち、フィルタを排気が逆流する際に、フィルタ壁面に付着している灰分等も還流室に吹き飛ばされて浮遊するので、この還流室内での排気の流動により灰分等を細かく砕くことができる。このため、より細かく砕かれた灰分等がフィルタを通過するようになり、フィルタ壁面への蓄積が抑えられる。
【００２６】
ここに、本発明の内燃機関の排気浄化装置における排気系には、前記粒子状物質の酸化を促進する酸化促進成分が含まれていることが好ましい。
【００２７】
すなわち、前記フィルタは、捕集した前記粒子状物質の酸化を促進しうる酸化促進成分を含むものであることが好ましい。この好ましい態様としては、フィルタの表面に酸化促進成分が塗布されること等によりフィルタ壁面に酸化促進成分の層が形成されている場合や、フィルタ自体が酸化促進成分により構成されている場合を挙げることができる。このようにフィルタが酸化促進成分を含むものである場合は、前述のとおり、フィルタに捕集された粒子状物質の酸化を促進することができるので、粒子状物質の酸化、除去を効果的に行うことが可能となる。
【００２８】
また、排気系に酸化促進成分を含ませる他の好適な態様として、各フィルタの排気上流側に粒子状物質の酸化を促進するための酸化促進粒子を封入する態様を挙げることができる。すなわち、前記粒子状物質の酸化を促進しうる酸化促進成分を含む酸化促進粒子が、前記フィルタから前記排気口に至るまでの（前記フィルタの上流側端から当該フィルタを収容する当該ケースの入り口側が直接接続された前記排気口（排気口に設けられた排気バルブ）に至るまでの）、前記還流室を含むフィルタ上流の空間に、排気流れに乗って流動可能な状態で封入されていることが好ましい。こうすることにより、排気中の粒子状物質と酸化促進粒子とが排気流動により常に良く混合されるので、両者が良く混合した状態でフィルタ壁面に付着、堆積する。このため、粒子状物質の酸化がより一層促進される。また、このように酸化促進粒子を排気中に直接封入するので、前述した触媒成分前駆物質を燃料中に添加する方法と比べて、排気系への供給量の調整が容易となる。このため、酸化促進粒子がフィルタに堆積することによる圧力損失の過度な増大を抑えつつ、排気中の粒子状物質を酸化、除去するのに十分な量の酸化促進粒子を初期より供給することが可能となる。
【００２９】
上記酸化促進成分又は上記酸化促進粒子の種類としては、排気中の粒子状物質の酸化を促進しうるものであれば特に限定されず、同粒子状物質の燃焼を促進する助燃作用を果たすものや、同粒子状物質の表面から順次表面酸化物を形成するような燃焼よりも緩やかな酸化を促進する作用を果たすものを適宜選択して用いることができる。
【００３０】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、一のフィルタ装置のケース入口側に接続される気筒数としては２個以上とされるが、この気筒数が多すぎると、各気筒から排気の流れが均一に近づき前記逆流が弱くなる。このため、前記逆流を効果的に発生させる観点からは、一のケース入口側に接続させる気筒数を４個以内とすることが好ましく、２個とすることがより好ましい。なお、一のケース入口側に接続させる気筒数が４個以内であれば、回転数が少なくとも１０００ｒｐｍ（又は１０００ｒｐｍ程度）以下での機関運転中に、前記逆流を効果的に発生させて前記逆流による効果を達成することができる（気筒数が３個又は２個であれば、回転数が１０００ｒｐｍ（又は１０００ｒｐｍ程度）を超える機関運転中であっても、前記逆流による効果を達成することができる）。
【００３１】
また、機関の運転が高回転になればなるほど、各気筒からの排気の排出頻度が高くなるため、排気の流れが均一に近づいて前記逆流の程度が低下する。このため、過度の高速回転での機関運転中は前記逆流の効果が期待できない。そこで、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、２０００ｒｐｍ（又は２０００ｒｐｍ程度）以下での機関運転中に前記逆流の効果が発揮されうるように設計される。２０００ｒｐｍを超える運転条件が長時間続く場合には逆流の効果は期待できないが、そのような運転条件下では高速道路走行中のようにすでに排気温度が十分に高温になっているので逆流しなくてもフィルタに堆積した粒子状物質の燃焼は進行する。
【００３２】
好適な態様において、前記フィルタから前記排気口に至るまでの（前記フィルタの上流側端から当該フィルタを収容する当該ケースの入り口側が直接接続された前記排気口（排気口に設けられた排気バルブ）に至るまでの）、前記還流室を含むフィルタ上流の空間容積が、前記内燃機関の１気筒分の容積以上とされている。このように還流室を含むフィルタ上流の空間容積を１気筒分の容積以上とすれば、排気の逆流による粒子状物質の脱離及び再捕集をより効率的に行うことができる。なお、還流室を含むフィルタ上流の空間容積が１気筒分の容積未満になると、逆流中において速やかに同空間部分の圧力が上昇するので強い排気流速が得られる時間が短くなり、十分な逆流の効果が得られなくなる。一方、還流室を含むフィルタ上流の空間容積が大きすぎると、排気行程にある気筒の排気口からの排気圧力が該空間で吸収されてしまい、前述した排気の逆流が弱くなる。また、装置の過度の大型化にもつながり、実用的でない。このため、還流室を含むフィルタ上流の空間容積は、１気筒分の容積の２０倍以下とすることが好ましく、６倍以下とすることがより好ましい。
【００３３】
好適な態様において、前記フィルタ装置は、各前記気筒の各前記排気口からの排気を前記還流室に導く排気導入管をさらに備え、該排気導入管の排出口が該還流室内に進入して前記フィルタ近傍に開口している。
【００３４】
この内燃機関の排気浄化装置では、排気口からの排気を還流室に導く排気導入管の排出口がフィルタ近傍に開口していることから、排気行程にある気筒の排気口からの排気を排気導入管を介してフィルタへより直接到達させることができる。このため、還流室を含むフィルタ上流の空間容積を良好に確保しつつ、該空間での排気圧力の吸収を抑えてより強い逆流を発生させることが可能となる。したがって、粒子状物質のさらに効率的な脱離及び再捕集が可能となる。
【００３５】
好適な態様において、一の前記フィルタ装置群が２個一対の前記フィルタ装置により構成され、各該フィルタ装置は前記ケースの出口側が互いに対向するように配設されている。
【００３６】
この内燃機関の排気浄化装置では、一のフィルタ装置群を構成する２個一対のフィルタ装置が互いのケース出口を対向させて配設されていることから、排気行程にある気筒の排気口から一方のフィルタを通過した排気が他方のフィルタに向かって滑らかに流れるため、前記逆流をより強く発生させることができる。したがって、粒子状物質のさらに効率的な脱離及び再捕集が可能となる。
【００３７】
より具体的には、２個一対の前記フィルタ装置よりなる一の前記フィルタ装置群を構成する各該フィルタ装置は、ケースの出口側が互いに対向するように、それぞれのケースの出口側が直線状又は滑らかな曲線状の管により連結されていることが好ましい。このように直線状又は滑らかな曲線状の管によりケースの出口側が連結されることにより、一方のケースから排出された排気はその流速を減じることなく他方のケースへ逆流させることができる。
【００３８】
さらに、一のフィルタ装置群を構成する各フィルタ装置の各ケースの出口側を連通する連通路において、各該フィルタ装置の各フィルタから等距離（又は略等距離）ずつ隔てた位置に、該連通路が延びる方向に対して又は該連通路の接線方向に対して直交する方向に前記排気通路が設置されていることが好ましい。このように各フィルタから等距離ずつ隔てた連通路の略中央部分に直交方向に排気通路が設置されることにより、排気通路から排気下流側に排気が抜けることをより効果的に抑えてより多くの排気を前記逆流に利用することができ、したがって前記逆流をより強く発生させることが可能となる。
【００３９】
好適な態様において、前記排気通路には、排気流れに対して抵抗となる抵抗手段が前記連通路との接続部近傍に設けられている。
【００４０】
この内燃機関の排気浄化装置では、連通路に接続される排気通路に排気抵抗となる抵抗手段が設けられていることから、排気通路から排気下流側に排気が抜けることを抑えてより多くの排気を前記逆流に利用することができ、したがって前記逆流をより強く発生させることが可能となる。
【００４１】
好適な態様において、前記抵抗手段は、前記排気通路の流路断面積を変化させうる流量調整弁である。
【００４２】
この内燃機関の排気浄化装置では、流量調整弁により排気通路の流路断面積を任意に調整することができるので、機関の高回転運転時等に流路断面積を拡大させれば排気通路の圧力が過度に上昇することを防いで機関効率の低下を抑えることが可能となる。この流量調整弁としては、耐熱性を有するバラフライ弁などを使用することができる。
【００４３】
好適な態様において、前記抵抗手段は、前記排気通路の流路断面積を縮小させるオリフィスである。
【００４４】
この内燃機関の排気浄化装置では、オリフィスにより排気通路の流路断面積が縮小されているので、排気通路から排気下流側に排気が抜けることを抑えて前記逆流をより強く発生させることができる。また、オリフィスであれば構造も簡素であり、抵抗手段として流量調整弁を採用する場合と比較して装置の大型化やコスト高騰を抑えることができる。
【００４５】
好適な態様において、前記抵抗手段は過給器である。
【００４６】
この内燃機関の排気浄化装置では、過給器の排気タービン等における排気抵抗により、排気通路から排気下流側に排気が抜けることを抑えて前記逆流をより強く発生させることができる。また、抵抗手段として過給器を採用すれば、排気通路での圧力損失分を内燃機関の吸入空気の過給のために利用することができるので、全体としてのエネルギー損失を抑えることが可能となる。
【００４７】
ここに、高速回転での機関運転が長期間継続したりすると、排気圧力が過度に上昇し、機関効率が低下するおそれがある。そこで、前記連通路と前記排気通路とを連通するバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通路を開閉可能な開閉弁を設けることが好ましい。こうすれば、過度の高速回転での機関運転中に開閉弁を開弁してバイパス通路を開放することにより、このバイパス通路から排気を逃がすことができ、排気圧力の過度の上昇による機関効率の低下を防止することが可能となる。
【００４８】
特に、抵抗手段としてオリフィスや過給器を採用した場合、高速回転での機関運転中に抵抗手段よりも上流側で排気圧力が過度に上昇し、機関効率が低下したり、さらには過給器使用の場合は回転翼の破損につながったりするおそれがある。そこで、抵抗手段としてオリフィスや過給器を採用した場合は、この抵抗手段の排気上流側と該抵抗手段の排気下流側とを連通するバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通路を開閉可能は開閉弁を設けることが好ましい。こうすれば、過度の高速回転での機関運転中に開閉弁を開弁してバイパス通路を開放することにより、このバイパス通路から排気を逃がすことができ、排気圧力の過度の上昇による機関効率の低下を防止することが可能となる。
【００４９】
好適な態様において、前記内燃機関の回転数に応じて前記流量調整弁又は前記開閉弁を制御可能な制御手段をさらに備えている。
【００５０】
この内燃機関の排気浄化装置では、制御手段により、内燃機関の回転数に応じて前記流量調整弁や前記開閉弁を制御することができるので、過度の高速回転での機関運転中に流量調整弁や開閉弁を開弁してバイパス通路を開放することにより、排気圧力の過度の上昇を確実に防止して機関効率の低下を確実に抑えることが可能となる。したがって、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が所定値以上になったときに前記流量調整弁又は前記開閉弁を開放動作させるように構成されていることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００５２】
本実施形態は、ディーゼルエンジンに本発明を適用したものである。
【００５３】
（実施形態１）
図１の模式断面図に示すように、この排気浄化装置は、４気筒のディーゼルエンジン１の第１〜第４気筒１ａ〜１ｄの排気口（図示せず）近傍に配設された２個一対のフィルタ装置（第１フィルタ装置１０Ａ及び第２フィルタ装置１０Ｂ）よりなる１組のフィルタ装置群を備えている。また、第１〜第４気筒１ａ〜１ｄの排気口には第１〜第４排気導入管２ａ〜２ｄの一端（排気上流側端）が接続されている。
【００５４】
このフィルタ装置群を構成する第１フィルタ装置１０Ａは、２個の第１気筒１ａ及び第２気筒１ｂの前記排気口に入口側が接続され第１フィルタ収容室２１Ａ及びこの第１フィルタ収容室２１Ａの該排気口側に隣接された第１還流室２２Ａを有する第１ケース２０Ａと、第１フィルタ収容室２１Ａ内に設置され排気中の粒子状物質を捕集するとともに捕集した該粒子状物質の酸化を促進する触媒作用を発揮しうる第１フィルタ３０Ａとを備えている。そして、第１気筒１ａの排気口からの排気を第１還流室２２Ａに導く前記第１排気導入管２ａの他端が該第１還流室２２Ａ内に進入してその排出口が第１フィルタ３０Ａの上流側端近傍に開口している。また、第２気筒１ｂの排気口からの排気を第１還流室２２Ａに導く前記第２排気導入管２ｂの他端が該第１還流室２２Ａ内に進入してその排出口が第１フィルタ３０Ａの上流側端近傍に開口している。
【００５５】
上記第１フィルタ３０Ａは、図２及び図３に示されるように、多孔質セラミックスとしてのＳｉＣよりなり、多数の軸線方向通路３１ａ及び３１ｂをもつ円柱状ハニカム構造体により構成されている。これらの軸線方向通路３１ａ及び３１ｂのそれぞれは排気流れの上流端又は下流端の一方が閉塞されており、上流端が閉塞された軸線方向通路３１ａと下流端が閉塞された軸線方向通路３１ｂとが多孔質の隔壁３２を隔てて半径方向に交互に配列されている。このため、排気ガスは、上流端が開放された（下流端が閉塞された）軸線方向通路３１ｂに流入してから、通路相互を隔てる多孔質の隔壁３２を通過して下流端が開放された軸線方向通路３１ａに流入し、この下流端から流出する。このとき、排気中に含まれるパティキュレート等の粒子状物質は排気が隔壁３２を通過する際にフィルタ壁面に付着して捕集される。また、このフィルタ壁面には、捕集した粒子状物質の酸化を促進する触媒作用を発揮しうる酸化促進成分としていわゆる触媒成分（図示せず）が塗布されている。なお、この触媒成分としては特に限定されず、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈやＡｇ等の貴金属の他、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｕ、ＣｅやＰｒ等の遷移金属の酸化物等を単独で又は適宜組み合わせて用いることができる。
【００５６】
ここに、第１フィルタ３０Ａの上流側端からエンジン１の前記排気口に至るまでの、第１還流室２２Ａ並びに第１及び第２排気導入管２ａ及び２ｂを含むフィルタ上流の空間容積が、エンジン１の１気筒分の容積以上（より具体的には１気筒分の容積の１〜２０倍程度）とされている。
【００５７】
前記フィルタ装置群を構成する第２フィルタ装置１０Ｂは、上記第１フィルタ装置１０Ａと同様、２個の第３気筒１ｃ及び第４気筒１ｄの前記排気口に入口側が接続され第２フィルタ収容室２１Ｂ及びこの第２フィルタ収容室２１Ｂの該排気口側に隣接された第２還流室２２Ｂを有する第２ケース２０Ｂと、第２フィルタ収容室２１Ｂ内に設置され排気中の粒子状物質を捕集するとともに捕集した該粒子状物質の酸化を促進する触媒作用を発揮しうる第２フィルタ３０Ｂとを備えている。そして、第３気筒１ｃの排気口からの排気を第２還流室２２Ｂに導く前記第３排気導入管２ｃの他端が該第２還流室２２Ｂ内に進入してその排出口が第２フィルタ３０Ｂの上流側端近傍に開口している。また、第４気筒１ｄの排気口からの排気を第２還流室２２Ｂに導く前記第４排気導入管２ｄの他端が該第２還流室２２Ｂ内に進入してその排出口が第２フィルタ３０Ｂの上流側端近傍に開口している。
【００５８】
なお、第２フィルタ３０Ｂは第１フィルタ３０Ａと同様の構成であり、フィルタ壁面には第１フィルタ３０Ａと同様の触媒成分が塗布されている。また、第２フィルタ３０Ｂの上流側端からエンジン１の前記排気口に至るまでの、第２還流室２２Ｂ並びに第３及び第４排気導入管２ｃ及び２ｄを含むフィルタ上流の空間容積も、第１フィルタ３０Ａと同様、エンジン１の１気筒分の容積以上（より具体的には１気筒分の容積の１〜２０倍程度）とされている。
【００５９】
前記フィルタ装置群を構成する第１フィルタ装置１０Ａと第２フィルタ装置１０Ｂとは、第１フィルタ３０Ａの軸線方向通路３１ａ及び３１ｂと、第２フィルタ３０Ｂの軸線方向通路３１ａ及び３１ｂとが互いに平行に延びるように、並列的に配置されている。そして、第１フィルタ装置１０Ａの第１ケース２０Ａの出口側と、第２フィルタ装置１０Ｂの第２ケース２０Ｂの出口側とが滑らかな曲線状に延びる略Ｕ字状の連通路４０により互いに連通されている。この連通路４０は、略Ｕ字状の底部に略直線状に延びる略直状通路４０ａを有し、この略直状通路４０ａの略中央部に排気通路５０が接続されている。そして、連通路４０の略直状通路４０ａは、排気通路５０が延びる方向に対して略直交する方向に延在している。
【００６０】
また、上記排気通路５０には、排気流れに対して抵抗となる抵抗手段としてのオリフィス５１が連通路４０との接続部近傍に設けられている。さらに、このオリフィス５１よりも排気上流側である連通路４０の略直状通路４０ａと、オリフィス５１よりも排気下流側の排気通路５０とがバイパス通路５２により連通され、このバイパス通路５２にはバイパス通路５２を開閉可能は空気圧駆動の開閉弁５３が設けられている。開閉弁５３の駆動は、予め用意された負圧タンクに接続された電磁弁（図示せず）により開閉弁５３に大気導入するか又は負圧に接続するかを切り替えて行われる。そして、この開閉弁５３の開閉動作は、制御手段６０からの電気信号により、エンジン１の回転数に応じて制御されるようになっている。すなわち、制御手段６０は、エンジン１の回転数が所定の回転数（本実施形態では４５００ｒｐｍ）以上になったときに、開閉弁５３を開放動作させるように構成されている。
【００６１】
さらに、本実施形態の排気浄化装置では、エンジン１が３０００ｒｐｍ以下で運転しているときに、後述する逆流の効果が発揮されうるように、エンジン１から還流室への排気導入管２ａ〜２ｄの長さを短くし、かつ、これら排気導入管２ａ〜２ｄを還流室内に突き出すことで、還流室の体積による圧力緩和効果の影響を少なくして逆流効果を高めることができるように設計されている。
【００６２】
上記構成を有する本実施形態の排気浄化装置について、その作用を図４〜図７を参照しつつ、以下説明する。
【００６３】
前記所定の回転数（制御手段６０により開閉弁５３が開放動作される回転数）未満の回転数でエンジン１が運転中（開閉弁５３が閉弁されてバイパス通路５２が閉鎖されている）、排気行程にある例えば第１気筒１ａの排気口から排出された排気は、図４に示されるように、第１排気導入管２ａを通って第１ケース２０Ａの第１還流室２２Ａ内に導入され、この第１ケース２０Ａの第１フィルタ３０Ａを通過する。この際、排気中のカーボンパティキュレート等の粒子状物質は第１フィルタ３０Ａに捕集され、捕集された粒子状物質の一部が高温・高圧の排気の下で第１フィルタ３０Ａの触媒作用により酸化、除去される。特に、本実施形態の排気浄化装置では、エンジン１の排気口近傍に第１フィルタ３０Ａが配設されるとともに、排気導入管２ａを介して排気口からの排気が第１フィルタ３０Ａの近傍に排出される。このため、排気直後で高温・高圧の排気により粒子状物質を酸化、燃焼させることができ、より効率的に粒子状物質を酸化、除去することが可能となる。そして、第１フィルタ３０Ａを通過した排気は、第１ケース２０Ａの出口側から連通路４０に導かれる。この連通路４０は、第１ケース２０Ａ及び第１フィルタ３０Ａよりなる第１フィルタ装置１０Ａと共に一のフィルタ装置群を構成する第２フィルタ装置１０Ｂの第２ケース２０Ｂの出口側に連通されており、かつ、該連通路４０の略直状通路４０ａが排気通路５０に対して略直交する方向に延在している。しかも、排気通路５０には連通路４０との接続部近傍に抵抗手段としてのオリフィス５１が設けられており、排気通路５０側に排気が抜け出ることがオリフィス５１で規制されている。このため、連通路４０に導かれた排気は、一部が排気通路５０から排気下流側に抜ける一方、残りの大部分が連通路４０を通って第２ケース２０Ｂ内に導かれ、第２ケース２０Ｂ内の第２フィルタ３０Ｂを逆流して第２ケース２０Ｂの第２還流室２２Ｂへ導入される。
【００６４】
このように排気が第２フィルタ３０Ｂを逆流する際、第２フィルタ３０Ｂのフィルタ壁面に部分的に剥離等しつつ弱く付着していた粒子状物質は第２フィルタ３０Ｂから完全に脱離して第２還流室２２Ｂに吹き飛ばされ、第２還流室２２Ｂ内で浮遊する。なお、この部分的に剥離して弱く付着していた粒子状物質は、フィルタ壁面の酸化促進成分との接触が悪く、酸化促進成分による助燃作用が期待できないものである。また、フィルタ壁面から部分的に剥離した粒子状物質の一次堆積層は粒子状物質の高い捕集率を確保する上で不利となるが、このような部分的に剥離した粒子状物質の一次堆積層が上記排気の逆流によりフィルタ壁面から完全に脱離する。
【００６５】
その後、排気行程にあった前記第１気筒１ａの排気口からの排気圧力が低下し、また、排気通路５０から徐々に排気が抜けるため、図５に示されるように、第２還流室２２Ｂに逆流した排気も第２フィルタ３０Ｂを通過し連通路４０を介して排気通路５０から排気される。この際、第２フィルタ３０Ｂから脱離して第２還流室２２Ｂ内に浮遊していた粒子状物質が再び第２フィルタ３０に捕集され、第２フィルタ３０のフィルタ壁面に強く密着させられる。
【００６６】
また、図６に示されるように、この第２還流室２２Ｂに接続された例えば第３気筒１ｃが排気行程になったときに、第２フィルタ３０Ｂから脱離して第２還流室内に浮遊していた粒子状物質は、第３気筒１ｃの排気口から排出された排気中の新たな粒子状物質と共に第２フィルタ３０Ｂのフィルタ壁面に強く密着させられる。
【００６７】
このようにフィルタ壁面に強く密着した粒子状物質により形成された粒子状物質の一次堆積層により、その後の粒子状物質の捕集が良好に進行して高い捕集率を確保することができる。また、フィルタ壁面に強く密着した粒子状物質は酸化促進成分との接触性が高まり、触媒作用により確実に酸化、除去される。
【００６８】
こうして順流、逆流を繰り返しつつ排気が第１フィルタ３０Ａ及び第２フィルタ３０Ｂを通過するようにして、フィルタ壁面に対する粒子状物質の捕集、脱離及び再捕集を効率的に行うことにより、排気中の粒子状物質をフィルタ壁面に確実に密着させて高い捕集率を確保することが可能となる。また、捕集した粒子状物質とフィルタ壁面の酸化促進成分との接触性を良好に確保することができるので、粒子状物質を効率的に酸化、除去することが可能となる。
【００６９】
特に、本実施形態の排気浄化装置では、第１ケース２０Ａ（第２ケース２０Ｂについても同様）の入口側が２個の第１及び第２気筒１ａ及び１ｂの排気口に接続されていることから、第１ケース２０Ａの軸方向長さを抑えつつ排気口の並列方向（図１の上下方向）に第１ケース２０Ａの幅を拡げることにより第１還流室２２Ａ（第２還流室２２Ｂについても同様）の容積を容易に増大させることができる。このため、第１ケース２０Ａが軸方向の長さ方向に大型化することを避けつつ、第１還流室２２Ａ内で排気が流動しうる容積を容易に増大させて排気の逆流による粒子状物質の脱離及び再捕集をより効率的に行うことができる。
【００７０】
さらに、本実施形態の排気浄化装置では、排気中の不燃性成分や灰分がフィルタ壁面に堆積することを効果的に抑えることができる。すなわち、第１フィルタ３０Ａ（第２フィルタ３０Ｂについても同様）を排気が逆流する際に、フィルタ壁面に付着している灰分等も第１還流室２２Ａに吹き飛ばされて浮遊するので、この第１還流室２２Ａ内での排気の流動により灰分等を細かく砕くことができる。このため、より細かく砕かれた灰分等が第１フィルタ３０Ａを通過するようになり、フィルタ壁面への蓄積が抑えられる。
【００７１】
なお、エンジン回転数が２０００ｒｐｍを超えていくと第１〜第４気筒１ａ〜１ｄからの排気の頻度が高くなり、これにより第１ケース２０Ａと第２ケース２０Ｂとで排気圧力が均等化されるため、逆流の効果は少なくなる。しかし、このような条件では、堆積した粒子状物質は高温・高圧雰囲気下に置かれるので、触媒との接触に依存せずに燃焼するようになる。
【００７２】
また、前記所定の回転数（４０００ｒｐｍ）以上にエンジン１の回転数が上昇したときは、御手段６０がバイパス通路５２の開閉弁５３を開放動作させる。これにより、図７に示されるように、バイパス通路５２を介して排気が抜け出ることから、第１ケース２０Ａ、第２ケース２０Ｂ及び連通路４０内等で排気圧力が過度に上昇することを防いで、エンジン効率が低下することを抑えることができる。
【００７３】
さらに、本実施形態では、抵抗手段としてオリフィス５１を採用していることから、抵抗手段の構造が簡単であり、抵抗手段を設けることによる装置の大型化やコスト高騰を抑えることができる。
【００７４】
そして、本実施形態の排気浄化装置によれば、粒子状物質の離脱及び再捕集を効率的に行うことにより、粒子状物質をフィルタ壁面（酸化促進成分）に常に良好に接触させることができるので、粒子状物質の酸化、除去を効率的に行うことが可能となる。したがって、本実施形態の排気浄化装置では、別途設けた加熱手段等による強制再生の操作をすることなく、図８の実線で示すように、走行距離にかかわらず、フィルタ壁面に堆積する粒子状物質の堆積量を少なくかつほぼ一定に保つことにより第１フィルタ３０Ａ及び第２フィルタ３０Ｂにおける圧損（排気抵抗）を長期にわたってほぼ一定に保つことが可能となり、エンジン効率を常に高く維持することができる。これに対し、上述した本実施形態のような逆流が発生せず、フィルタ壁面に粒子状物質が所定量堆積したら別途設けた加熱手段により粒子状物質の燃焼、除去を行うような従来装置の場合は、図８の点線で示すように、粒子状物質のフィルタ壁面への堆積による定期的な圧損増大を避けることができず、排気抵抗の増大によるエンジンの効率低下を避けられない。
【００７５】
（実施形態２）
図９に模式断面図を示す本実施形態の内燃機関の排気浄化装置は、抵抗手段としてオリフィス５１の変わりに過給器の排気タービン５４を採用したもので、その他の構成は前記実施形態１と基本的に同様である。
【００７６】
この排気浄化装置では、過給器の排気タービン５４における排気抵抗により、排気通路５０から排気下流側に排気が抜けることを抑えて前記逆流をより強く発生させることができる。また、抵抗手段として過給器を採用することにより、排気通路での圧力損失分をエンジン１の吸入空気の過給のために利用することができるので、全体としてのエネルギー損失を抑えることが可能となる。
【００７７】
（実施形態３）
図１０に模式断面図を示す本実施形態の内燃機関の排気浄化装置では、抵抗手段としてオリフィス５１の変わりに過給器の排気タービン５４を採用している。また、第１フィルタ装置１０Ａ及び第２フィルタ装置１０Ｂは、第１ケース２０Ａ及び第２ケース２０Ｂの出口側が互いに対向するように配設されており、両出口は直状連通路４１により連通されている。なお、この直状連通路４１の略中央部に排気通路５０が接続されており、直状連通路４１は排気通路５０に対して直交するように延在している。また、第１及び第２排気導入管２ａ及び２ｂは途中で合流して合流排気導入管２ｅとなって第１還流室２２Ａに進入し、この合流排気導入管２ｅの排気口が第１フィルタ３０Ａの上流側端近傍に開口している。同様に、第３及び第４排気導入管２ｃ及び２ｄは途中で合流して合流排気導入管２ｆとなって第２還流室２２Ｂに進入し、この合流排気導入管２ｆの排気口が第２フィルタ３０Ｂの上流側端近傍に開口している。
【００７８】
その他の構成は前記実施形態１と基本的に同様である。
【００７９】
この排気浄化装置では、第１フィルタ３０Ａの排気下流側端と第２フィルタ３０Ｂの排気下流側端とが互いに対向していることから、排気行程にある気筒の排気口から一方のフィルタ（例えば第１フィルタ３０Ａ）を通過した排気が他方のフィルタ（第２フィルタ３０Ｂ）に向かって直状連通路４１を介して直線的に滑らかに流れるため、前記逆流をより強く発生させることができる。したがって、粒子状物質のさらに効率的な脱離及び再捕集が可能となる。
【００８０】
（実施形態４）
図１１に模式断面図を示す本実施形態の内燃機関の排気浄化装置では、抵抗手段としてオリフィス５１の変わりに空気圧駆動式の流量調整弁５５を採用している。この流量調整弁５５の開閉動作は、負圧と大気圧とを切り替えられる、エンジン回転数を基にして制御手段６０から導入される圧力変化に対応して開閉されるようになっている。
【００８１】
その他の構成は、前記実施形態１と基本的に同様である。
【００８２】
この内燃機関の排気浄化装置では、流量調整弁５５により排気通路５０の流路断面積を任意に調整することができるので、エンジン１の高回転運転時等に、制御手段６０により流量調整弁５５の開度を増大させて流路断面積を拡大させれば、排気圧力が過度に上昇することを防いでエンジン効率が低下することを抑えることが可能となる。
【００８３】
（実施形態５）
本実施形態は、第１、第２還流室２２Ａ、２２Ｂ内に予め酸化促進粒子を封入すること以外は、前記実施形態２と同一の構成である。
【００８４】
この酸化促進粒子の種類としては、フィルタ壁面に塗布した酸化促進成分と同様のものを用いることができる。ただし、酸化促進粒子の場合は、熱安定性に優れ、流動時に微粉化しにくい物質が推奨される。フィルタ壁面や還流室との衝突を繰り返すことにより酸化促進粒子が微粉化していけば、ついにはフィルタを通過して排気下流側に流出し、失われる結果となるので、この酸化促進粒子による効果を維持するためには酸化促進粒子の再充填が必要となる。なお、本実施形態では、Ｃｅを含む希土類酸化物にＺｒをドープしたものを用いた。
【００８５】
また、酸化促進粒子の粒子サイズは、用いられるフィルタ形状に依存するが、フィルタを通過せずかつ排気流動に応じて流動し易いサイズが好ましく、本実施形態では０．５〜２０μｍのものを用いた。
【００８６】
酸化促進粒子の充填（封入）量は、多いほど排気中の粒子状物質の酸化に有利であるが、過多の封入は圧損上昇につながる。フィルタへの触媒担持も担持量が多くなるほど圧損上昇となる。これらを避けるには、フィルタ形状にも依存するが、フィルタ１リットル当たり２００ｇ以下が好ましかった。本実施形態では、２リットルのエンジンに、１リットルのフィルタを２個１組用いたので、フィルタにコートした酸化促進成分は８０ｇ／リットル、封入した酸化促進粒子は２０ｇ／リットルとした。
【００８７】
以上の本装置を装着した車両を３万ｋｍまで走行したところ、本装置を装着しない場合との比較で、圧損の上昇も問題無い状態を維持した上でパティキュレート除去率が９５％であった。
【００８８】
（その他の実施形態）
前述の実施形態では、２個一対の第１及び第２フィルタ装置１０Ａ及び１０Ｂにより１組のフィルタ装置群を構成する例について説明したが、フィルタ装置群を２組以上としたり、１組のフィルタ装置群のフィルタ装置数を３個以上としたりすることも可能である。
【００８９】
また、前述の実施形態では、一のフィルタ装置に対して２個の気筒を接続する例について説明したが、一のフィルタ装置に３個以上の気筒を接続することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態１の排気浄化装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係り、フィルタの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係り、フィルタの構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係り、前記排気浄化装置の作用を模式的に説明する断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係り、前記排気浄化装置の作用を模式的に説明する断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係り、前記排気浄化装置の作用を模式的に説明する断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係り、前記排気浄化装置の作用を模式的に説明する断面図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る排気浄化装置と比較例の排気浄化装置とについて、走行距離と圧損との関係を示す線図である。
【図９】本発明の実施形態２の排気浄化装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態３の排気浄化装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態４の排気浄化装置の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…ディーゼルエンジン（内燃機関）
１ａ〜１ｄ…第１〜第４気筒
２ａ〜２ｄ…第１〜第４排気導入管
１０Ａ…第１フィルタ装置              １０Ｂ…第２フィルタ装置
２０Ａ…第１ケース                    ２０Ｂ…第２ケース
２１Ａ…第２フィルタ収容室            ２１Ｂ…第２フィルタ収容室
２２Ａ…第１還流室                    ２２Ｂ…第２還流室
３０Ａ…第１フィルタ                  ３０Ｂ…第２フィルタ
４０…連通路                          ５０…排気通路
５１…オリフィス（抵抗手段）          ５２…バイパス通路
５３…開閉弁                          ５４…排気タービン（抵抗手段）
５５…流量調整弁                      ６０…制御手段
【図１】
2006112304.tif 000003
【図２】
2006112304.tif 000004
【図３】
2006112304.tif 000005
【図４】
2006112304.tif 000006
【図５】
2006112304.tif 000007
【図６】
2006112304.tif 000008
【図７】
2006112304.tif 000009
【図８】
2006112304.tif 000010
【図９】
2006112304.tif 000011
【図１０】
2006112304.tif 000012
【図１１】
2006112304.tif 000013