(57)【要約】【課題】急減速等において、パティキュレートフィルタの温度の急上昇して、触媒の劣化やパティキュレートフィルタの損傷を防止し、多量のＰＭを堆積させて一度に再生することにより、燃費悪化を防止する。【解決手段】内燃機関Ｅの排気管２に設置したパティキュレートフィルタ１の排ガス流出側の端部を、深栓詰め構造として、熱吸収部４を設ける。熱吸収部４は他の部位よりも熱容量が大きいので、ＰＭの急速な連鎖反応が生じた場合にも、燃焼熱を吸収分散可能であり、高温となりやすいパティキュレートフィルタ１の下流側の温度上昇を抑制することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管途中に、排ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを設置し、捕集したパティキュレートを適時燃焼除去してパティキュレートフィルタを再生する再生手段を備えた内燃機関の排ガス浄化装置において、上記パティキュレートフィルタの排ガス流出側の端部に他の部位よりも熱容量が大きい熱吸収部を設けて、パティキュレートの燃焼熱を吸収分散可能としたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項２】
上記熱吸収部は、再生時の上記パティキュレートフィルタの温度分布を基に、上記パティキュレートフィルタの最高温度が許容限界を超えない温度となるように設けられる請求項１記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項３】
上記パティキュレートフィルタは、多孔質の壁により区画される多数のセルを有するモノリス構造体の両端面において、上記多数のセルの排ガス流入側または流出側を交互に栓詰めしたウオールフロータイプである請求項１または２記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項４】
上記熱吸収部は、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端面における栓詰め部の深さを、排ガス流入側の栓詰め部よりも深くした深栓詰め構造とすることで形成される請求項３記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項５】
上記深栓詰め構造は、排ガス流出側の栓詰め部の一部を排ガス流入側の栓詰め部よりも深くすることで形成され、他の栓詰め深さは排ガス流入側と同等深さとする請求項４記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項６】
上記熱吸収部は、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端面において、少なくとも外周縁部を除く栓詰め部の深さを、排ガス流入側の栓詰め部よりも深くした深栓詰め構造とすることで形成される請求項３記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項７】
上記深栓詰め構造は、上記モノリス構造体の中心部が深く外周部が浅くなるように形成される請求項６記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項８】
上記熱吸収部は、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端部におけるセル壁の厚さを、他の部位よりも厚くすることで形成される請求項３記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項９】
上記熱吸収部は、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端部におけるセル壁の気孔率を、他の部位よりも低下させることで形成される請求項３記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項１０】
上記熱吸収部は、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端部において、セル壁表面に熱容量体をコーティングすることで形成される請求項３記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項１１】
上記パティキュレートフィルタがセル壁表面に触媒コート層を有し、上記熱吸収部は、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端部において、上記触媒コート層の厚さを、他の部位よりも厚くすることで形成される請求項３記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排出ガスに含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを備える排ガス浄化装置に関し、詳しくは、パティキュレートフィルタ再生時のパティキュレートの急速燃焼を抑制可能なパティキュレートフィルタ構造に関する。
【従来の技術】
環境対策として、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（粒子状物質、以下ＰＭ）を低減するための装置が種々提案されている。その代表的なものに、パティキュレートフィルタがあり、排気管途中にパティキュレートフィルタまたは触媒を表面に塗布したパティキュレートフィルタを設置して、ＰＭを捕集するシステムが知られている。パティキュレートフィルタは、ガス通路となる多数のセルを有し、これら多数のセルを区画する多孔質の隔壁を排ガスが通過する際に、ＰＭを吸着、捕集する構成となっており、パティキュレートフィルタの表面に酸化触媒を塗布することもできる。パティキュレートフィルタは、ＰＭの堆積量が増えると圧損が増加し、出力低下等の不具合を生じることから、間欠的に捕集したＰＭを燃焼除去する再生処理を行って、連続使用を可能としている。
【０００２】
パティキュレートフィルタの再生方法としては、パティキュレートフィルタに流入する排ガスを高温に制御するか、あるいは未燃の燃料を多く含んだ状態にし、触媒反応により発熱させることで、パティキュレートフィルタを昇温しＰＭを燃焼させる手法が主流となっている。また、再生による燃費悪化を低減するためには、パティキュレートフィルタに多量のＰＭを堆積させ、一度に再生することが有効とされている。
【０００３】
しかしながら、過剰のＰＭを堆積させると、再生中や高速運転中に急減速した場合に、ＰＭが急速に連鎖的に燃焼する問題があった。すなわち、パティキュレートフィルタに堆積したＰＭが燃焼する際、パティキュレートフィルタの上流側端面から流入した排ガスが、ＰＭの燃焼熱を徐々に奪いながら下流側端面へと流れていくため、パティキュレートフィルタ内は、通常、下流側ほど温度が高くなっている。ここで、例えば急減速により、急激にガス流量が低下すると、ＰＭの燃焼熱を奪うことができなくなる。そして、高温状態のパティキュレートフィルタ下流部の温度が、さらに温度上昇し、ＰＭが自己燃焼を起こして、急速な連鎖反応に至る。
【０００４】
このようなＰＭの急速な燃焼が生じると、触媒の劣化や、甚だしい場合にはパティキュレートフィルタの基材の熱破壊（割れや溶損）をまねく原因となる。ここで、パティキュレートフィルタの熱破壊については、例えば、特許文献１に、フィルタ下流端部の通路閉鎖位置を互いにずらすことで、損傷を回避可能とすることが記載されている。また、特許文献２、３には、フィルタ両端部の目封止厚さを不均一としたり、外周側へ向けて漸次厚くすることで、耐熱衝撃性を改善することが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−１３８８１２号公報
【特許文献２】
特開平８−２８１０３４号公報
【特許文献３】
特開平０５−１３３２１７号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これら特許文献１〜３は、ＰＭが堆積する部位をずらして、燃焼により高温となる部位を分散させたり、熱衝撃による応力集中や燃焼熱が集中する部位を分散させて、クラック発生や溶損を防止するものである。これら特許文献１〜３は、パティキュレートフィルタの温度上昇そのものを抑制するものではなく、運転条件によって、ＰＭが急速な連鎖反応に至った場合に、高温により損傷する危険は依然として残る。また、触媒をコートしたパティキュレートフィルタでは、触媒の劣化をまねくおそれがある。
【０００７】
このため、従来は、パティキュレートフィルタの損傷を防止するために、堆積可能なＰＭの限界量を低くして、パティキュレートフィルタの再生を頻繁に行っているのが実情であり、再生による燃費悪化が大きな課題となっている。そこで、多量のＰＭを堆積させることが可能で、再生による燃費悪化を低減可能な技術の開発が望まれている。
【０００８】
すなわち、本発明の目的は、急減速等によりＰＭの急速な連鎖反応が生じた場合にも、パティキュレートフィルタ内の温度上昇を抑制して、触媒の劣化やパティキュレートフィルタの損傷を防止することが可能であり、より多量のＰＭを堆積させて一度に再生することにより、燃費悪化を防止できる排ガス浄化装置を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の内燃機関の排ガス浄化装置は、内燃機関の排気管途中に、排ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを設置し、捕集したパティキュレートを適時燃焼除去してパティキュレートフィルタを再生する再生手段を備えている。上記パティキュレートフィルタは排ガス流出側の端部に他の部位よりも熱容量が大きい熱吸収部を設けて、該熱吸収部によりパティキュレートの燃焼熱を吸収分散できるようになっている。
【００１０】
上記構成によれば、急減速等によりＰＭの急速な連鎖反応が生じた場合にも、その燃焼熱を上記熱吸収部が吸収分散させるので、上記パティキュレートフィルタの温度、特に高温となりやすい排ガス流出側の端部の温度上昇を抑制し、最高温度を低下させることができる。よって、上記パティキュレートフィルタに担持される触媒の劣化やフィルタ基材の損傷を防止しつつ、より多量のＰＭを堆積させることができるので、頻繁な再生による燃費悪化を防止して、安全性、経済性を向上できる。
【００１１】
請求項２の発明では、上記熱吸収部を、再生時の上記パティキュレートフィルタの温度分布を基に、上記パティキュレートフィルタの最高温度が許容限界を超えない温度となるように設ける。
【００１２】
具体的には、ＰＭの燃焼熱が奪われることにより、上記パティキュレートフィルタが到達する最高温度が許容範囲となるように、上記熱吸収部の熱容量を設定するとよい。これにより、ＰＭが急速燃焼しても、上記パティキュレートフィルタ温度が、触媒の劣化温度やフィルタの損傷のおそれがある温度を超えないようにして、安全性を確保できる。
【００１３】
請求項３の発明では、上記パティキュレートフィルタを、多孔質の壁により区画される多数のセルを有するモノリス構造体の両端面において、上記多数のセルの排ガス流入側または流出側を交互に栓詰めしたウオールフロータイプとする。
【００１４】
上記パティキュレートフィルタとしては、モノリス構造体の両端面を交互に栓詰めしたウオールフロータイプのものが好適に用いられる。ウオールフロータイプのフィルタは、多孔質壁を介してセル間を流通する間に、パティキュレートが捕集されるもので、捕集効率が良好で、製作も容易である。
【００１５】
請求項４の発明では、上記熱吸収部を、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端面における栓詰め部の深さを、排ガス流入側の栓詰め部よりも深くした深栓詰め構造とすることで形成する。
【００１６】
具体的には、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端面における栓詰め部の深さを、排ガス流入側の栓詰め部よりも深くすることで、熱容量を増やした熱吸収部を形成することができる。
【００１７】
請求項５の発明では、上記熱吸収部となる上記深栓詰め構造を、排ガス流出側の栓詰め部の一部を排ガス流入側の栓詰め部よりも深くすることで形成し、他の栓詰め深さは排ガス流入側と同等深さとする。
【００１８】
上記深栓詰め構造を、排ガス流出側の一部とすることで、通気抵抗の増加を抑制する効果が得られる。
【００１９】
請求項６の発明では、上記熱吸収部を、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端面において、少なくとも外周縁部を除く栓詰め部の深さを、排ガス流入側の栓詰め部よりも深くした深栓詰め構造とすることで形成する。
【００２０】
排気管壁に接する上記モノリス構造体の外周縁部は、温度が比較的低いので、これを除く部位を深栓詰め構造とすることで、通気抵抗の増加をさらに抑制することができる。
【００２１】
請求項７の発明では、上記深栓詰め構造を、上記モノリス構造体の中心部が深く外周部が浅くなるように形成する。
【００２２】
高温となりやすい上記モノリス構造体の中心部の栓詰め部の深さを深くし、比較的低温の外周部の栓詰め部を浅く形成することで、上記パティキュレートフィルタの温度上昇と通気抵抗の増加を効果的に抑制できる。
【００２３】
請求項８の発明では、上記熱吸収部を、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端部におけるセル壁の厚さを、他の部位よりも厚くすることで形成する。
【００２４】
上記モノリス構造体のセル壁厚を厚くしても熱容量を増加させることができ、これを熱吸収部とすることで、同様の効果が得られる。
【００２５】
請求項９の発明では、上記熱吸収部を、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端部におけるセル壁の気孔率を、他の部位よりも低下させることで形成する。
【００２６】
上記モノリス構造体のセル壁を緻密化することによっても、熱容量を増加させることができ、これを熱吸収部とすることで、同様の効果が得られる。また、緻密化することで、熱伝導性が向上し、通路面積も確保される。
【００２７】
請求項１０の発明では、上記熱吸収部を、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端部において、セル壁表面に熱容量体をコーティングすることで形成する。
【００２８】
熱容量体をコーティングすることによっても、熱容量を増加させることができ、これを熱吸収部とすることで、同様の効果が得られる。
【００２９】
請求項１１の発明では、上記パティキュレートフィルタがセル壁表面に触媒コート層を有する構成において、上記熱吸収部を、上記モノリス構造体の排ガス流出側の端部において、上記触媒コート層の厚さを、他の部位よりも厚くすることで形成する。
【００３０】
触媒が担持されるコート材は熱容量体であるので、上記触媒コート層を厚くすることによっても、熱容量を増加させることができ、これを熱吸収部とすることで、同様の効果が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した内燃機関の排ガス浄化装置の全体構成を示す図で、図１（ａ）のように、内燃機関Ｅの排気管２途中には大径部が設けてあり、その内部にパティキュレートフィルタ１を収容している。内燃機関Ｅは、例えば、ディーゼルエンジンであり、パティキュレートフィルタ１は、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（ＰＭ）を捕集する、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）とする。パティキュレートフィルタ１は、捕集したＰＭを、パティキュレートフィルタ再生手段３を用いて、適時、燃焼除去することにより、再生される。
【００３２】
図１（ｂ）、（ｃ）のように、パティキュレートフィルタ１は円柱状のモノリス構造体からなり、その内部は多孔質のセル壁１１により軸方向に区画されて、ガス流れに平行な多数のセル１２を形成している。パティキュレートフィルタ１のこれら多数のセル１２は、排ガス流入側または流出側端面のいずれかで目封止がなされて一端が閉鎖されている（栓詰め部１３）。この際、開口部が隣接するセルで互い違いとなるよう、交互に栓詰めすることで、排ガスがセル壁１１を通じてセル１２間を流通するウオールフロー構造となしてある。好ましくは、パティキュレートフィルタ１の内表面（セル壁１１表面）に酸化触媒を担持させると、ＰＭの燃焼温度を低くして安定した燃焼を行うことができる。酸化触媒以外の排ガス浄化触媒を担持させることもできる。
【００３３】
セル１２の断面形状は、通常、四角形であり、ここでは、正方形としているが、長方形であってもよい。それ以外にも、三角形等や他の多角形、その他の形状とすることができる。また、外周形状は、真円である必要は必ずしもなく、楕円や多角形などでもよい。パティキュレートフィルタ１の材質としては、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスを使用することができ、使用する原料の粒径や、焼成工程で焼失する添加材の量等を調製することで、セル壁１１の気孔率、気孔径等を制御することができる。一般に、セル壁１１の気孔率、気孔径が大きいほど低圧損となるが、あまり大きいとＰＭ捕集能力が低下するため、必要性能に応じて適宜設定すればよい。栓詰め部１３の材質は、例えば、パティキュレートフィルタ１と同材質のものを用いることができるが、異種のセラミックス材を用いてもよい。セル壁１１の厚さ、各セル１２の開口部面積等も、必要なＰＭ捕集能力が得られ、かつ圧損が大きくなりすぎないように、適宜設定される。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように、本発明では、パティキュレートフィルタ１の排ガス流出側の端部（図の右端部）に他の部位よりも熱容量が大きい熱吸収部４を設けて、パティキュレートの燃焼熱を吸収分散可能としてある。具体的には、図示するように、排ガス流出側の端面における栓詰め部１３の深さを、排ガス流入側の栓詰め部１３よりも深くした深栓詰め構造とすることで、熱吸収部４を形成することができる。熱吸収部４では、深栓詰め構造とした栓詰め部１３により、熱容量が増加するため、ＰＭの燃焼熱を吸収分散させて、高温となりやすい流出側端部の温度上昇を抑制することができる。本実施の形態では、排ガス流出側の栓詰め部１３の全体を所定深さの深栓詰め構造としている。深栓詰め構造の深さは、これにより増加する熱容量によって、ＰＭ急速燃焼時のパティキュレートフィルタ１の最高温度が許容限界を超えないように、設定すればよい。許容限界温度は、パティキュレートフィルタ１の材質や、担持される触媒によって異なる。
【００３５】
上記構造のパティキュレートフィルタ１は、例えば次のようにして製作される。まず、セラミック原料に、有機発泡材やカーボン等、通常使用される添加材を調合し、混練して粘土状としたものを、押出成形する。有機発泡材やカーボンは焼成過程で焼失して気孔を形成する。この成形体を仮焼した後、通常の方法で、各セル１２の一方の端面を交互に栓詰めするが、その際、熱吸収部４となる部位は、栓詰め部１３の深さを通常より深くする。その後、大気雰囲気中で焼成してまで昇温してパティキュレートフィルタ１とする。
【００３６】
得られたパティキュレートフィルタ１に、触媒貴金属等の触媒成分を担持して触媒付パティキュレートフィルタとすることもできる。触媒成分の担持は、触媒成分の化合物を水、アルコール等の溶媒に溶解して触媒溶液を調製し、パティキュレートフィルタ１に含浸させる。その後、余剰の触媒溶液を除去して、乾燥し、大気雰囲気で触媒成分を焼き付ける。
【００３７】
図２に示すように、排ガス流出側の栓詰め部１３全体を深栓詰めとする構造（図２（ａ））の他、図２（ｂ）に第２の実施の形態として示すように、排ガス流出側の栓詰め部１３の一部のみを所定深さの深栓詰め構造として、熱吸収部４を構成することもできる。ここでは、深栓詰めの部分１３Ａと通常深さの部分１３Ｂがほぼ均等になるように配置しているが、これらの比率や配置を変更することもでき、再生時のパティキュレートフィルタ１の温度分布から、最高温度が許容限界を超えないように、適宜設定すればよい。このように、熱吸収部４の栓詰め部１３全体を深栓詰め構造とせず、間引き配置させることで、通気抵抗の増加を抑制する効果が得られる。
【００３８】
図３に示す第３の実施の形態では、熱吸収部４を構成する深栓詰めの部分１３Ａを、外周縁部１４を除いて配置し、中心部とその近傍にのみ所定深さの深栓詰めとした部分１３Ａを配置する。図では、中心部とその近傍においては、所定深さの深栓詰めとした部分１３Ａと通常深さの部分１３Ｂがほぼ均等になるように配置しているが、外周縁部１４を除く中心部とその近傍の全体を所定深さの深栓詰め構造とすることもできる。外周縁部１４は、排気管２壁に接し中心部に比べて放熱しやすいために、深栓詰め構造としなくても、許容温度を超えるおそれは小さい。よって、外周縁部１４を除く部位を深栓詰め構造とすることで、温度上昇を抑制しつつ、通気抵抗の増加を効果的に抑制することができる。
【００３９】
図４（ａ）に示す第４の実施の形態では、排ガス流出側の端部に深栓詰め構造の吸熱部４を構成する際に、深栓詰めの部分１３Ｃの深さを中心部で深くし、中心部から外周縁部へ向けて次第に浅くなるようにする。パティキュレートフィルタ１の温度分布は、通常、中心部が最も高く外周縁部へ向けて温度が低くなるので、これに対応させて高温部ほど熱容量が大きくなる構成とすることで、より効果的に燃焼熱を吸収分散させることができる。図４（ｂ）に第５の実施の形態として示すように、深栓詰めの部分１３Ｃを全体に形成せず、一部を通常深さの部分１３Ｂとすることもでき、通気抵抗を低下させる効果が得られる。
【００４０】
熱吸収部４を、深栓詰め構造とする以外の方法で形成することもできる。図５（ａ）、（ｂ）に示す第６の実施の形態では、パティキュレートフィルタ１のセル壁１１を、下流端から所定長で他の部位に比べて厚く形成することで、熱吸収部４を構成している。栓詰め部１３は全体を通常の深さとする。熱吸収部４の厚さや長さは、パティキュレートフィルタ１の温度上昇を抑制するために必要な熱容量が得られるように、適宜設定することができる。なお、セル壁１１を厚くするには、基材セラミックをモノリス状に成形して乾燥させた後、熱吸収部４となる部位を基材セラミックを含むスラリー溶液に浸漬し、乾燥後、焼成すればよい。所定厚さを得るために、浸漬、乾燥工程を繰り返し行なうこともできる。このようにしても、排ガス流出側の端部に熱容量の大きい熱吸収部４を形成することができ、燃焼熱を吸収分散させる同様の効果が得られる。また、セル壁１１は多孔質であるので通気性を大きく低下させることがなく、ＰＭ捕集容積も増加する。
【００４１】
図５（ｃ）に示す第７の実施の形態のように、パティキュレートフィルタ１のセル壁１１を厚くする代わりに、セル壁１１の気孔率を低下させることで、熱吸収部４を構成することもできる。図では、パティキュレートフィルタ１の下流端から所定長の範囲におけるセル壁１１を緻密化し、気孔率を他の部位より小さくすることで、熱容量を増加させた熱吸収部４とする。栓詰め部１３は全体を通常の深さとする。セル壁１１の気孔率は、通常、５０〜７０％程度であり、熱吸収部４となる部位の気孔率は、これより小さくするのがよい。この場合も、熱吸収部４の厚さや長さは、パティキュレートフィルタ１の温度上昇を抑制するために必要な熱容量が得られるように、適宜設定することができる。なお、セル壁１１の気孔率を低下させるには、基材セラミックをモノリス状に成形して乾燥させた後、熱吸収部４となる部位に、基材セラミックの気孔内に浸入して緻密化するセラミックの溶液を含浸させ、乾燥後、焼成すればよい。このようにすると、セル壁１１が緻密化することにより熱伝導性が良好となり、燃焼熱がセル壁１１内を伝熱して外周側へ放熱されやすくなる。また、セル壁１１を厚くすることなく、熱容量を増やすことができるので、通気抵抗の増加を抑制できる。
【００４２】
図６（ａ）、（ｂ）に示す第８の実施の形態では、排ガス流出側の端部のパティキュレートフィルタ１のセル壁１１に、熱容量体５をコーティングすることにより、熱吸収部４を構成している。熱容量体５としては、例えば、アルミナ、シリカ、タルク等の基材セラミックと異なるセラミックが使用できる。熱吸収部４を構成する熱容量体５のコーティング方法は、上記第６の実施の形態と同様であり、基材セラミックをモノリス状に成形して乾燥させた後、下流端から所定長のセル壁１１に、熱容量体５を含むスラリー溶液に浸漬し、乾燥後、焼成すればよい。下流端から所定長で他の部位に比べて厚く形成することで、熱吸収部４を構成している。栓詰め部１３は全体を通常の深さとする。熱吸収部４の厚さや長さは、パティキュレートフィルタ１の温度上昇を抑制するために必要な熱容量が得られるように、適宜設定することができる。なお、セル壁１１を厚くするには、モノリス状に成形したセラミック基材を、乾燥させた後、熱吸収部４となる部位を基材セラミックを含むスラリー溶液に浸漬し、乾燥、焼成すればよい。所定厚さを得るために、浸漬、乾燥工程を繰り返し行なうこともできる。セル壁１１は多孔質で通気性を有するので、通気抵抗の増加を抑制しつつ、燃焼熱を吸収分散させる効果が得られる。
【００４３】
図７（ａ）、（ｂ）に示す第９の実施の形態では、排ガス流出側の端部において、パティキュレートフィルタ１に担持される触媒コート層６により、熱吸収部４を構成している。表面に触媒コート層６を形成したパティキュレートフィルタ１の場合は、下流端から所定長のセル壁１１表面に形成される触媒コート層６の厚さを、他の部位より厚くして（図に６Ａとして示す部分）、熱吸収部４とする。触媒コート層６は、触媒を熱容量体であるアルミナ等のセラミックに担持させたものからなるので、これを厚くすることで、熱容量を大きくし、燃焼熱を吸収分散させる同様の効果が得られる。なお、熱吸収部４となる触媒コート層６に含まれる触媒量は従来と同等の量とするのがよい。
【００４４】
上記構成の排ガス浄化装置の作動について、次に説明する。図１（ａ）において、パティキュレートフィルタ再生手段は、図示しない差圧センサ等を用いてパティキュレートフィルタ１の前後差圧を検出することにより、パティキュレートフィルタ１のＰＭ堆積量を算出する。そして、算出されたＰＭ堆積量が予め設定した既定値に達したと判断された時に、ＰＭを燃焼除去してパティキュレートフィルタ１を再生させる。パティキュレートフィルタ１の再生は、例えば、内燃機関Ｅからパティキュレートフィルタ１に排出される排ガスを高温に制御するか、あるいは未燃燃料を多量に含んだ状態とし、触媒反応により発熱させることにより行われる。これにより、パティキュレートフィルタ１が昇温して、ＰＭ燃焼が進行する充分高い温度となり、ＰＭが燃焼除去される。
【００４５】
この際、例えば急減速により急激にガス流量が低下すると、ＰＭの燃焼熱が放熱されにくくなるが、本発明では、パティキュレートフィルタ１の下流端部に設けた熱吸収部４が、ＰＭの燃焼熱を吸収分散させる。よって、従来のように、パティキュレートフィルタ１の最下流部の温度が急上昇することがなく、パティキュレートフィルタ１内の最高温度が許容限界を超えないようにすることができる。
【００４６】
図８は、本発明の熱吸収部４による効果を確認するために行った試験結果を示す図である。図８（ｂ）に示す本発明品として、排ガス流出側の栓詰め部１３において、深栓詰めの部分１３Ａと通常深さの部分１３Ｂがほぼ均等になるように配置することにより熱吸収部４を設けたパティキュレートフィルタ１を用いた（図２（ｂ）の第２の実施の形態の構成）。パティキュレートフィルタ１の基材はコーディエライトとし、熱吸収部４となる深栓詰めの部分１３Ａ：３０ｍｍ、通常深さの部分１３Ｂ：３〜４ｍｍ、半径：６４．５ｍｍ、軸方向長：１５０ｍｍ、セル壁厚：０．３ｍｍ、３００メッシュ（正方形セル）として、上記方法で製作したパティキュレートフィルタ１を内燃機関Ｅの排気管４に取り付け、昇温試験を行って、パティキュレートフィルタ１内部の温度分布を測定した。また、図８（ａ）に示す熱吸収部４を形成しない従来品についても同様の試験を行った。従来品は、排ガス流入側、流出側とも栓詰め部１３を通常の深さ（３〜４ｍｍ）とした以外は、本発明品と同様の構成を有する。
【００４７】
図８（ｃ）の（ロ）に明らかなように、熱吸収部４を有しない従来品では、ＰＭの急速燃焼が生じた場合に、パティキュレートフィルタ１の最下流部の温度が急上昇し、パティキュレートフィルタ１内の最高温度が許容限界温度を超えるおそれがある。このため、従来は、再生を実施するＰＭ堆積量を少なく設定し（ロ´）、Ｍの急速燃焼が生じた場合でも許容限界温度を超えないようにする必要があった。これに対し、熱吸収部４を設けた本発明品では、図８（ｃ）の（ハ）に示されるように、熱吸収部４によって、パティキュレートフィルタ１の温度上昇が抑制され、パティキュレートフィルタ１内の最高温度を許容限界以下とすることができる。従って、再生を実施するＰＭ堆積量を多く設定することができ、頻繁な再生による燃費の悪化を防止することができる。
【００４８】
なお、図８（ｃ）に明らかなように、パティキュレートフィルタ１内の温度分布は、下流側ほど温度が高く、また中心部で高く外周部側ほど低くなる。よって、この温度分布に応じて、高温となりやすい中心部または下流端部の熱容量が大きくなるように、熱吸収部４を形成すればよく、パティキュレートフィルタ１内の最高温度を許容限界以下に維持できることがわかる。
【００４９】
以上のように、本発明によれば、急減速等によりＰＭの急速な連鎖反応が生じた場合にも、パティキュレートフィルタ内の温度上昇を抑制して、触媒の劣化やパティキュレートフィルタの損傷を防止することが可能である。よって、より多量のＰＭを堆積させて一度に再生することができるので、安全性と燃費向上を両立できる。また、簡易な構成で、製作も容易である。
【００５０】
上記各実施の形態では、パティキュレートフィルタとして、モノリス構造体の両端面を交互に栓詰めしたウオールフロータイプのものを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、セラミック繊維や金属繊維を用いた不織布フィルタや、焼結金属からなるフィルタ等を用いることができ、パティキュレートフィルタの排出側端部に熱容量の大きい熱吸収部を設けることで、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は内燃機関の排ガス浄化装置の全体概略構成図、（ｂ）はパティキュレートフィルタの全体断面図、（ｃ）はパティキュレートフィルタの端面構造を示す図である。
【図２】（ａ）は第１の実施の形態のパティキュレートフィルタの全体断面図、（ｂ）は第２の実施の形態のパティキュレートフィルタの全体断面図である。
【図３】第３の実施の形態のパティキュレートフィルタの全体断面図である。
【図４】（ａ）は第４の実施の形態のパティキュレートフィルタの全体断面図、（ｂ）は第５の実施の形態のパティキュレートフィルタの全体断面図である。
【図５】（ａ）は第６の実施の形態のパティキュレートフィルタの全体断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図、（ｃ）は第７の実施の形態のパティキュレートフィルタの全体断面図である。
【図６】（ａ）は第８の実施の形態のパティキュレートフィルタの全体断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【図７】（ａ）は第９の実施の形態のパティキュレートフィルタの全体断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【図８】本発明の効果を説明するための図で、（ａ）は従来のパティキュレートフィルタの全体断面図、（ｂ）は本発明のパティキュレートフィルタの全体断面図、（ｃ）はパティキュレートフィルタのＹ−Ｙ断面およびパティキュレートフィルタのＸ−Ｘ断面における温度分布を示す図である。
【符号の説明】
Ｅ  内燃機関
１  パティキュレートフィルタ
１１  セル壁
１２  セル
１３  栓詰め部
１４  外周縁部
２  排気管
３  パティキュレートフィルタ再生手段
４  熱吸収部
５  熱容量体
【図１】
2005002972.tif 000003
【図２】
2005002972.tif 000004
【図３】
2005002972.tif 000005
【図４】
2005002972.tif 000006
【図５】
2005002972.tif 000007
【図６】
2005002972.tif 000008
【図７】
2005002972.tif 000009
【図８】
2005002972.tif 000010