(57)【要約】【課題】排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）に目詰まりが発生し難くする。【解決手段】ディーゼルエンジン１０の排気マニフォールド１２に接続される排気管１４に、その上流から下流に向けて透過孔径が徐々に小さくなるように、透過孔径が相互に異なる第１のＤＰＦ１６及び第２のＤＰＦ１８を夫々配設する。第１のＤＰＦ１６は、その透過孔径が大きいため、大粒径のＰＭのみを捕集する機能を発揮し、低圧力損失のものとすることができる。一方、第２のＤＰＦ１８は、その透過孔径が小さいため、その径より大径のＰＭを捕集する機能を発揮するが、第１のＤＰＦ１６により大粒径のＰＭが除去済みであるため、大粒径のＰＭにより比較的短時間で目詰まりが発生することがない。よって、背圧上昇を抑制しつつ目詰まりが発生し難くすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過孔径が相互に異なる複数のディーゼルパティキュレートフィルタを、排気管の上流から下流に向けて、該透過孔径が徐々に小さくなるように配設したことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気管の最上流に位置するディーゼルパティキュレートフィルタは、排気マニフォールドの出口近傍に配設されたことを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記複数のディーゼルパティキュレートフィルタには、粒子状物質を酸化させる酸化触媒が夫々担持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に配設されたディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）により、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集除去する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気浄化を目的として、排気管に配設されたＤＰＦにより排気中のＰＭを捕集除去する排気浄化装置が公知である。かかる排気浄化装置においては、ＰＭ捕集によりＤＰＦに目詰まりが発生するので、捕集されたＰＭを適宜焼却する再生処理が不可欠である。このため、特開平７−３１７５２９号公報（特許文献１）に記載されるように、エンジン運転状態に応じて推測されたＰＭ捕集量が所定値以上になると、ＤＰＦに付設された電気ヒータを作動させてＰＭを焼却する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平７−３１７５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来提案の排気浄化装置では、１つのＤＰＦによりすべての粒径のＰＭを捕集するため、その透過孔径を小粒径のＰＭに適合したものとせざるを得ず、大粒径のＰＭにより比較的短時間で目詰まりが発生してしまう。このため、ＤＰＦの再生間隔が短くなり、電気ヒータの作動に伴う燃費低下などを来たしてしまうおそれがあった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、透過孔径が異なる複数のＤＰＦを、排気管の上流から下流に向けて、その透過孔径が徐々に小さくなるように配設することで、ＤＰＦの目詰まりが発生し難いディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、請求項１記載の発明では、透過孔径が相互に異なる複数のディーゼルパティキュレートフィルタを、排気管の上流から下流に向けて、該透過孔径が徐々に小さくなるように配設したことを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、前記排気管の最上流に位置するディーゼルパティキュレートフィルタは、排気マニフォールドの出口近傍に配設されたことを特徴とする。
【０００５】
請求項３記載の発明によれば、前記複数のディーゼルパティキュレートフィルタには、粒子状物質を酸化させる酸化触媒が夫々担持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、ディーゼルエンジンの排気管には、その上流から下流に向けて透過孔径が徐々に小さくなるように、透過孔径が相互に異なる複数のディーゼルパティキュレートフィルタが配設される。このため、排気管の上流に位置するディーゼルパティキュレートフィルタは、その透過孔径が大きいため、大粒径の粒子状物質のみを捕集する機能を発揮し、低圧力損失のものとすることができる。一方、排気管の下流に位置するディーゼルパティキュレートフィルタは、その透過孔径が小さいため、その径より大径の粒子状物質を捕集する機能を発揮するが、その上流に位置するディーゼルパティキュレートフィルタにより大粒径の粒子状物質が除去済みであるため、大粒径の粒子状物質により比較的短時間で目詰まりが発生することがない。よって、背圧上昇を抑制しつつ目詰まりが発生し難い排気浄化装置とすることができる。
【０００７】
また、排気中の粒子状物質除去に必要なディーゼルパティキュレートフィルタの容量が複数に分割されるため、各ディーゼルパティキュレートフィルタの熱容量を小さくしつつ小型化を図ることができる。このため、ディーゼルパティキュレートフィルタを短時間で昇温可能となると共に、車載レイアウトが容易になるという効果も期待できる。
請求項２記載の発明によれば、排気管の最上流に位置するディーゼルパティキュレートフィルタが排気マニフォールドの出口近傍に配設されているため、温度が高い排気が導入される。このため、大粒径の粒子状物質の酸化、要するに、その再生処理を促進することができる。
【０００８】
請求項３記載の発明によれば、各ディーゼルパティキュレートフィルタには、粒子状物質を酸化させる酸化触媒が夫々担持されているため、目詰まりが発生し難い連続再生式排気浄化装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成を示す。
ディーゼルエンジン１０の排気マニフォールド１２に接続される排気管１４には、その上流から下流に向けて透過孔径が徐々に小さくなるように、透過孔径が相互に異なる第１のＤＰＦ１６及び第２のＤＰＦ１８が夫々配設される。第１のＤＰＦ１６及び第２のＤＰＦ１８は、セラミックスなどの多孔性部材からなる隔壁により排気流と略平行に延びるセルが多数形成され、各セルの入口と出口とが目封材により互い違いに千鳥格子状に目封じされて形成されたものである。そして、出口が塞がれたセル内の排気が、隔壁を介して、入口が塞がれている隣接セルに流入するとき、排気中のＰＭが隔壁の多孔性部材により捕集されて排気が浄化される。
【００１０】
ここで、第１のＤＰＦ１６では、図２（Ａ）に示すように、粒径が所定値（例えば５０nm）以上のＰＭ２０を捕集する一方、粒径が所定値未満のＰＭ２２を通過させるべく、その隔壁の透過孔径が比較的大径に設定されている。また、第２のＤＰＦ１８では、同図（Ｂ）に示すように、粒径が所定値未満のＰＭ２２を捕集すべく、その隔壁の透過孔径が比較的小径に設定されている。
【００１１】
かかる排気浄化装置によれば、ディーゼルエンジン１０の排気中のＰＭのうち、粒径が所定値以上のものは第１のＤＰＦ１６で捕集される一方、粒径が所定値未満のものは第２のＤＰＦ１８で捕集される。このとき、排気管１４の最上流に位置する第１のＤＰＦ１６は、その透過孔径が大きいため、大粒径のＰＭのみを捕集する機能を発揮し、低圧力損失のものとすることができる。一方、排気管１４の最下流に位置する第２のＤＰＦ１８は、その透過孔径が小さいため、その径より大径のＰＭを捕集する機能を発揮するが、第１のＤＰＦ１６により大粒径のＰＭが除去済みであるため、大粒径のＰＭにより比較的短時間で目詰まりが発生することがない。
【００１２】
また、排気中のＰＭ除去に必要なＤＰＦ容量が２つに分割されるため、第１のＤＰＦ１６及び第２のＤＰＦ１８の熱容量を小さくしつつ、これらの小型化を図ることができる。このため、第１のＤＰＦ１６及び第２のＤＰＦ１８を短時間で昇温させることができると共に、車載レイアウトが容易になるという効果も期待できる。そして、排気管１４の最上流に位置する第１のＤＰＦ１６は、その小型化により、排気マニフォールド１２の出口近傍に配設することが可能となり、温度が高い排気が導入されることで、大粒径ＰＭの再生処理を促進することができる。一方、排気管１６の最下流に位置する第２のＤＰＦ１８は、ここに導入される排気の温度が若干低くても、ＰＭが小粒径であるため、その再生処理を促進することができる。
【００１３】
ここで、第１のＤＰＦ１６及び第２のＤＰＦ１８に、捕集されたＰＭを酸化させる酸化触媒を夫々担持させるようにすれば、前述した作用との相乗効果により、目詰まりが発生し難い連続再生式排気浄化装置を実現することができる。
なお、本実施形態では、排気管１４に２つのＤＰＦを配設したが、３つ以上のＤＰＦを配設するようにしてもよい。このようにすれば、排気中のＰＭは、各ＤＰＦを通過するときに、粒径が大きいものから順に順次捕集されるため、背圧上昇及び目詰まり発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成図
【図２】ＤＰＦの透過孔径の詳細を示し、（Ａ）は第１のＤＰＦの詳細断面図、（Ｂ）は第２のＤＰＦの詳細断面図
【符号の説明】
【００１５】
１０  ディーゼルエンジン
１２  排気マニフォールド
１４  排気管
１６  第１のＤＰＦ
１８  第２のＤＰＦ
【図１】
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【図２】
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