(57)【要約】【課題】触媒付パティキュレートフィルタにおいて、内部での燃焼残留物の堆積にかかわらず、再生性能の変化を効率よく抑制することである。【解決手段】触媒付パティキュレートフィルタ１６は、フィルタ本体２７に担持され、カーボンを主成分とするパティキュレートを酸化し除去するためのＰＭ酸化触媒を備える。パティキュレートフィルタ１６は、排気入口側に設けられ、酸化触媒が配置された触媒コート部３０と、排気出口側に設けられ、酸化触媒が配置されない触媒非コート部３２とを備える。全長に対する触媒コート部３０の長さの割合である部分コート割合Ｘと、パティキュレートの除去による再生率Ｅとが、所定の関係を満たすように規制する。【選択図】図３
2012117487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセル壁により互いに仕切られた複数の流路であって、上流側流路群と下流側流路群との２の流路群に区分されている複数の流路を有するハニカム構造体であって、
上流側流路群は、下流側が下流側栓により塞がれており、
下流側流路群は、上流側が上流側栓により塞がれているハニカム構造体と、
ハニカム構造体に担持され、カーボンを主成分とする排気微粒子を酸化し除去するための酸化触媒とを備える触媒付パティキュレートフィルタであって、
ハニカム構造体は、長さ方向に関して排気入口側に設けられ、酸化触媒が配置される触媒配置部と、長さ方向に関して排気出口側に設けられ、酸化触媒が配置されない触媒非配置部とを含み、
ハニカム構造体の上流側流路の全長に対する触媒配置部の長さの割合である触媒配置割合をＸとし、排気微粒子の除去による再生率をＥとし、触媒配置割合を０と仮定した再生率をＥ０とし、触媒配置割合を１と仮定した再生率をＥ１とした場合に、
０＜Ｘ＜１  ・・・（１）
−δＥ≦Ｅ−Ｅ０−（Ｅ１−Ｅ０）×Ｘ≦δＥ  ・・・（２）
δＥ＝（Ｅ１−Ｅ０）×０．１  ・・・（３）
のすべてを満たすことを特徴とする触媒付パティキュレートフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒付パティキュレートフィルタにおいて、
（Ｅ１−Ｅ０）Ｘ＝Ｅ−Ｅ０を満たすことを特徴とする触媒付パティキュレートフィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の触媒付パティキュレートフィルタと、
触媒付パティキュレートフィルタの上流側に燃料を供給する供給部とを備え、
さらに触媒付パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの最高温度が、排気ガス中に含まれる燃焼残留物の粘着性を抑制するための予め設定した境界温度以下となるように規制されていることを特徴とする排ガス浄化排出システム。
【請求項４】
複数のセル壁により互いに仕切られた複数の流路であって、上流側流路群と下流側流路群との２の流路群に区分されている複数の流路を有するハニカム構造体であって、
上流側流路群は、下流側が下流側栓により塞がれており、
下流側流路群は、上流側が上流側栓により塞がれているハニカム構造体と、
ハニカム構造体に担持され、カーボンを主成分とする排気微粒子を酸化し除去するための酸化触媒とを備える触媒付パティキュレートフィルタであって、
ハニカム構造体は、長さ方向に関して排気入口側に設けられ、酸化触媒が配置される触媒配置部と、長さ方向に関して排気出口側に設けられ、酸化触媒が配置されない触媒非配置部とを含む触媒付パティキュレートフィルタに対して、排気微粒子の除去による再生率Ｅを所望値近傍に維持するために、ハニカム構造体の上流側流路の全長に対する触媒配置部の長さの割合である触媒配置割合Ｘをコンピュータを用いて算出する算出方法であって、
予め求められた再生率Ｅと触媒配置割合Ｘとの再生率触媒割合関係を予め記憶部に記憶させるステップと、
再生率Ｅを受け取るステップと、
受け取った再生率Ｅから再生率触媒割合関係に応じて触媒配置割合Ｘを取得するステップと、
取得された触媒配置割合Ｘを出力するステップとを備えることを特徴とする触媒付パティキュレートフィルタの触媒配置部割合算出方法。
【請求項５】
複数のセル壁により互いに仕切られた複数の流路であって、上流側流路群と下流側流路群との２の流路群に区分されている複数の流路を有するハニカム構造体であって、
上流側流路群は、下流側が下流側栓により塞がれており、
下流側流路群は、上流側が上流側栓により塞がれているハニカム構造体と、
ハニカム構造体に担持され、カーボンを主成分とする排気微粒子を酸化し除去するための酸化触媒とを備える触媒付パティキュレートフィルタであって、
ハニカム構造体は、長さ方向に関して排気入口側に設けられ、酸化触媒が配置される触媒配置部と、長さ方向に関して排気出口側に設けられ、酸化触媒が配置されない触媒非配置部とを含む触媒付パティキュレートフィルタに対して、排気微粒子の除去による再生率Ｅを所望値近傍に維持するために、ハニカム構造体の上流側流路の全長に対する触媒配置部の長さの割合である触媒配置割合Ｘを算出する算出装置であって、
予め求められた再生率Ｅと触媒配置割合Ｘとの再生率触媒割合関係を予め記憶させる記憶部と、
再生率Ｅを受け取る受け取り部と、
受け取り部で受け取った再生率Ｅから再生率触媒割合関係に応じて触媒配置割合Ｘを取得する割合取得部と、
取得された触媒配置割合Ｘを出力する出力部とを備えることを特徴とする触媒付パティキュレートフィルタの触媒配置部割合算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に担持され、カーボンを主成分とする排気微粒子である粒子状物質を酸化し除去するための酸化触媒を備える触媒付パティキュレートフィルタ、排ガス浄化排出システム、触媒配置部割合算出方法及び触媒配置部割合算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、例えばディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、カーボンからなるすす等を主成分とする排気微粒子である、パティキュレート（ＰＭ）や、灰すなわちアッシュ等の燃焼残留物が含まれる。このため、従来から、例えば、ディーゼルエンジンの排ガス排出構造において、ディーゼルパティキュレートフィルタ、すなわちＤＰＦを設けて、パティキュレート及び燃焼残留物を除去することが考えられている。
【０００３】
また、ＤＰＦの内部に堆積したパティキュレートは規定の一定量に達した時点で燃焼除去し、フィルタの背圧を回復させる、すなわちＤＰＦの再生が必要である。このため、ＤＰＦの上流側に排気ガス中のＨＣ，ＣＯ等の有害成分や燃料を酸化可能な酸化触媒ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）を配置し、所定の期間経過時にＤＯＣの上流側の排気経路に燃料を噴射させ、燃料の酸化熱により排気ガスを昇温させ、ＤＰＦ内部に堆積したパティキュレートを燃焼除去し、ＤＰＦを再生させることが行われている。また、ＤＰＦにパティキュレートの酸化温度を低下させるための酸化触媒（以下、ＰＭ酸化触媒と呼ぶ場合がある。）を設けて、所定の期間経過時等にＤＯＣの上流側に燃料を噴射させることにより、比較的低い温度でパティキュレートを燃焼除去することも考えられている。このようにＤＰＦにＰＭ酸化触媒を設ける場合には、パティキュレートの燃焼が低い温度で行われるため、燃料添加量を低減することができる。なお、本明細書及び特許請求の範囲の全体において、「上流」、「下流」は、それぞれ内燃機関から排出される排ガスの流れについての上流、下流を意味する。
【０００４】
また、特許文献１には、内燃機関の排気浄化装置の構造であって、ハニカム状の円筒形に形成されたＤＰＦに対する触媒担持量を、排気ガスの入口である上流側で下流側よりも多くするとともに、ＤＰＦ内の複数の流路同士の間に設けられた隔壁の排気ガス流入側に、流出側よりも多くの触媒を担持する構造が記載されている。これにより、排気濃度が濃くパティキュレートが多く存在するＤＰＦの入口端で、より活発にこれらを酸化除去することが行われるとされている。また、出口端でパティキュレートが少なくなるので、それに対応した量の触媒物質によって酸化除去が行われるとされている。
【０００５】
また、特許文献２には、排気微粒子低減装置の構造として、排気通路に上流側から下流側に順に、排気中のＨＣ、ＣＯ等の有害成分を酸化可能な酸化触媒と、カーボン粒子等の微粒子を捕集可能なフィルタ装置とを設ける構造が記載されている。フィルタ装置に設けたフィルタ部材は、隔壁により複数のセルを格子状に区画しており、上流側に流入した排気ガスが一方のセルから隔壁を通じて他方のセルに流入し、フィルタ部材から排出されるようにしている。また、隔壁の両面に触媒金属を担持した触媒層をコートしている。また、フィルタ部材の下流部に担持される触媒金属を、上流部に担持される触媒金属よりも多く担持している。これにより、カーボン以外の成分を主成分とするアッシュである化合物粒子の堆積により再生性能が悪化するフィルタ部材の下流部でもカーボン粒子の除去性能を高め、かつ、安価に構成できるとされている。また、触媒金属として貴金属を用いた場合には、ＮＯをＮＯ2に容易に変換できるとされている。また、触媒層にはアルカリ金属を含有させ、アルカリ金属の担持量を上流部で下流部よりも多くするとされている。
【０００６】
また、特許文献３には、排ガス浄化装置であって、第１酸化触媒が担持された金属製のハニカム構造体を有する第１浄化部と、第１浄化部の下流側に配置され第２酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタを有する第２浄化部とを備える排ガス浄化装置が記載されている。また、パティキュレートフィルタは、上流側が下流側よりも第２酸化触媒の担持量が相対的に多いとされている。これにより、効率よく触媒を活性化させることが可能になり、排ガスを効率よく浄化させることが可能になるとされている。
【０００７】
また、第２酸化触媒の担持量が相対的に多い領域を、パティキュレートフィルタの上流側から、パティキュレートフィルタの軸線方向における長さの２０〜８０％の領域とすることにより、第２酸化触媒を全体に均一に分散させて担持する場合よりも、排ガスが接触しやすい上流側部分に触媒が配置され、排ガスの圧力損失及び触媒劣化による浄化性能への影響を抑制できるとされている。
【０００８】
また、非特許文献１では、ＰＭ酸化触媒を設けたＤＰＦ内部における、パティキュレートの酸化機構を表現するための物理モデルが記載されている。
【０００９】
また、非特許文献２では、ＤＰＦにおいて、煤の酸化を複数流路でシミュレーションすることが記載されている。また、非特許文献２では、フィルタへのアッシュの堆積によりフィルタが老朽化することと、フィルタ内のアッシュ層の厚さ及びアッシュ質量割合がアッシュ関数Ｊashに関係することとが記載されている。また、非特許文献２では、Ｊashは局所的せん断応力とフィルタ壁が経験する最高温度Ｔmaxに依存するステップ関数であり、排ガスのせん断応力が境界せん断応力τcr未満であるとき、または最高温度Ｔmaxが境界温度Ｔcrより大きいときにＪashは０であり、それ以外の場合にＪashは一定の値Ｊ0であることとされている。さらに、排ガス温度が境界温度Ｔcrである１０５０℃を超えないようにすることが、粘着性のないアッシュがフィルタの下流端に移送されるようにする面から勧められること、逆に、排ガス温度が境界温度Ｔcrである１０５０℃を超える場合には、粘着性を有するアッシュがフィルタの壁に沿って堆積するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２０７８３６号公報
【特許文献２】特開２００４−２３９１９７号公報
【特許文献３】特開２００９−５７９２２号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】A.G. Konstandopoulos, M. Kostoglou、 "Periodically Reversed Flow Regeneration of Diesel Particulate Traps"、 米国、1999、SAE Tech. Paper No. 1999-01-0469
【非特許文献２】A.G. Konstandopoulos, M. Kostoglou, P. Housiada, N. Vlachos, and D. Zarvalis、"Multichannel Simulation of Soot Oxidation in Diesel Particulate Filters"、米国、 2003、SAE Tech. Paper No. 2003-01-0839
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように従来から考えられているように、ＤＰＦにＰＭ酸化触媒をコーティングにより設ける構成を採用した場合には、パティキュレートの燃焼、すなわちフィルタの再生に必要となる燃料添加量を低減できる可能性がある。ただし、エンジンから排出される排気ガス中にはパティキュレートの他に、通常のフィルタ再生過程では取り除くことができない燃焼残留物である、灰すなわちアッシュの生成因となる元素が含まれており、アッシュがフィルタ中に堆積することにより、ＰＭ酸化触媒の効果が阻害され、フィルタの再生性能が低下する可能性がある。特に、ＤＰＦが、互いに隔壁である複数のセル壁で仕切られた上流側流路群と下流側流路群との２の流路群を有し、上流側流路群は、下流側が下流側栓により塞がれており、下流側流路群は、上流側が上流側栓により塞がれているハニカム構造体を含む場合、上流側流路群の排気出口端側にアッシュ等の燃焼残留物が堆積する場合がある。
【００１３】
したがって、従来のＤＰＦでは、フィルタの再生性能は、使用開始時に高く、再生を繰り返してアッシュ等の燃焼残留物（以下、アッシュ等という。）が堆積することに伴って、再生性能が大きく低下する可能性がある。このため、フィルタ中にアッシュ等がある程度堆積した場合に対応して、堆積時のフィルタの再生に必要な燃料添加量を一定量として再生時に添加させることも考えられるが、この場合、使用開始時に燃料添加量が多すぎて、フィルタ内が過昇温となるだけでなく、維持費として燃費が悪化する原因となる。
【００１４】
これに対して、フィルタ内でのアッシュ等の堆積量に応じてフィルタの再生に必要な燃料添加量を変化させることも考えられるが、このためには、アッシュ堆積量の検知や制御機構が必要となり、後処理システムのコスト増につながる。また、アッシュ堆積量の検知を行わずに、走行距離に応じた制御を行ってフィルタの再生に必要な燃料添加量を変化させることも考えられる。ただし、オイル等のアッシュ起因物質の性状は地域等に依存して千差万別であり、走行距離からアッシュ堆積量を推定することは困難である。このため、ＰＭ酸化触媒が設けられたＤＰＦであって、フィルタ内のアッシュ等の堆積にかかわらず、一定の再生性能等、変化がないか、または変化が少ない再生性能を有するＤＰＦを実現することが望まれている。
【００１５】
一方、上記の特許文献１、３に記載された構成の場合、フィルタ内にアッシュ等が堆積することは考慮されていない。特許文献１、３に記載された構成の場合、フィルタの上流側で触媒の担持量を下流側よりも多くしているが、フィルタの下流側に触媒を設けない触媒非配置部を設けることは考慮されていない。このため、フィルタの下流側にも触媒が設けられている場合、触媒がＰＭ酸化触媒である場合にＰＭ酸化触媒がアッシュ等により性能を阻害され、フィルタの再生性能が低下する可能性がある。これに対して、フィルタの全域に触媒量が少ない領域を設けることも考えられるが、この場合、フィルタの再生性能そのものが低下して、本来の目的を達成できない。このため、再生性能を保ちつつ、アッシュ等による性能低下を抑制できる手段の実現が望まれている。
【００１６】
また、上記の特許文献２に記載された構成の場合、アッシュ等のフィルタ内での堆積を考慮してフィルタの下流で上流側よりも貴金属触媒量を多くし、アッシュ堆積量の多い下流側において、排ガス中のＮＯからＮＯ2への転換を促進することにより、ＮＯ2によるパティキュレートの酸化を用いてアッシュの堆積によるＤＰＦ再生性能低下を抑制している。ただし、この方法では、貴金属使用量の増大によりコスト増となるばかりでなく、エンジンの運転状態によりＮＯ排出量が変動するため、アッシュ等の堆積によりフィルタの再生性能が大きく変化する可能性がある。
【００１７】
また、特許文献２に記載された構成の場合、アッシュ等がフィルタの下流側に堆積することを考慮し、フィルタの上流側で下流側よりもアルカリ金属の担持量を多くしている。ただし、この方法では、アルカリ金属の担持量を減ずることができるが、フィルタの下流側にもＰＭ酸化触媒であるアルカリ金属が担持されており、アッシュ等の堆積によりフィルタの再生性能が大きく変化する可能性がある。また、特許文献２は、アルカリ金属の担持量分布などＤＰＦの再生性能にとって最適な触媒の担持形態を言及していない。
【００１８】
本発明の触媒付パティキュレートフィルタ、排ガス浄化排出システム、触媒配置部割合算出方法、及び触媒配置部割合算出装置は、酸化触媒を設けるパティキュレートフィルタにおいて、内部での燃焼残留物の堆積にかかわらず、再生性能の変化を効率よく抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る触媒付パティキュレートフィルタは、複数のセル壁により互いに仕切られた複数の流路であって、上流側流路群と下流側流路群との２の流路群に区分されている複数の流路を有するハニカム構造体であって、上流側流路群は、下流側が下流側栓により塞がれており、下流側流路群は、上流側が上流側栓により塞がれているハニカム構造体と、ハニカム構造体に担持され、カーボンを主成分とする排気微粒子を酸化し除去するための酸化触媒とを備える触媒付パティキュレートフィルタであって、ハニカム構造体は、長さ方向に関して排気入口側に設けられ、酸化触媒が配置される触媒配置部と、長さ方向に関して排気出口側に設けられ、酸化触媒が配置されない触媒非配置部とを含み、ハニカム構造体の上流側流路の全長に対する触媒配置部の長さの割合である触媒配置割合をＸとし、排気微粒子の除去による再生率をＥとし、触媒配置割合を０と仮定した再生率をＥ０とし、触媒配置割合を１と仮定した再生率をＥ１とした場合に、
０＜Ｘ＜１  ・・・（１）
−δＥ≦Ｅ−Ｅ０−（Ｅ１−Ｅ０）×Ｘ≦δＥ  ・・・（２）
δＥ＝（Ｅ１−Ｅ０）×０．１  ・・・（３）
のすべてを満たすことを特徴とする触媒付パティキュレートフィルタである。なお、本明細書及び特許請求の範囲全体において、「再生率」とは、フィルタ再生前の排気微粒子であるパティキュレート（ＰＭ）の全重量に対する、再生で燃焼したパティキュレートの重量の割合をいう。
【００２０】
本発明に係る触媒付パティキュレートフィルタによれば、ハニカム構造体の下流側にアッシュ等の燃焼残留物が堆積する場合でも、ある堆積量までは燃焼残留物の堆積量にかかわらず再生率の変化をほぼ一定として、再生率の変化を抑制できる。また、その再生率の変化を抑制できる期間等の範囲を十分に大きくできる。
【００２１】
また、本発明に係る触媒付パティキュレートフィルタにおいて、好ましくは、（Ｅ１−Ｅ０）Ｘ＝Ｅ−Ｅ０を満たす。
【００２２】
また、本発明に係る排ガス浄化排出システムは、本発明に係る触媒付パティキュレートフィルタと、触媒付パティキュレートフィルタの上流側に燃料を供給する供給部とを備え、さらに触媒付パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの最高温度が、排気ガス中に含まれる燃焼残留物の粘着性を抑制するための予め設定した境界温度以下となるように規制されている。より好ましくは、境界温度は１０５０℃とする。
【００２３】
上記構成によれば、燃焼残留物がパティキュレートフィルタの排気出口側に堆積しやすくなるので、より効率よくパティキュレートフィルタの再生性能の変化を抑制できる。
【００２４】
また、本発明に係る触媒配置部割合算出方法は、複数のセル壁により互いに仕切られた複数の流路であって、上流側流路群と下流側流路群との２の流路群に区分されている複数の流路を有するハニカム構造体であって、上流側流路群は、下流側が下流側栓により塞がれており、下流側流路群は、上流側が上流側栓により塞がれているハニカム構造体と、ハニカム構造体に担持され、カーボンを主成分とする排気微粒子を酸化し除去するための酸化触媒とを備える触媒付パティキュレートフィルタであって、ハニカム構造体は、長さ方向に関して排気入口側に設けられ、酸化触媒が配置される触媒配置部と、長さ方向に関して排気出口側に設けられ、酸化触媒が配置されない触媒非配置部とを含む触媒付パティキュレートフィルタに対して、排気微粒子の除去による再生率Ｅを所望値近傍に維持するために、ハニカム構造体の上流側流路の全長に対する触媒配置部の長さの割合である触媒配置割合Ｘをコンピュータを用いて算出する算出方法であって、予め求められた再生率Ｅと触媒配置割合Ｘとの再生率触媒割合関係を予め記憶部に記憶させるステップと、再生率Ｅを受け取るステップと、受け取った再生率Ｅから再生率触媒割合関係に応じて触媒配置割合Ｘを取得するステップと、取得された触媒配置割合Ｘを出力するステップとを備えることを特徴とする触媒付パティキュレートフィルタの触媒配置部割合算出方法である。
【００２５】
本発明に係る触媒配置部割合算出方法によれば、効率よく触媒付パティキュレートフィルタの触媒配置割合の最適値を算出できるので、その最適値を用いて、内部での燃焼残留物の堆積にかかわらず、再生性能の変化を効率よく抑制できる触媒付パティキュレートフィルタを実現できる。
【００２６】
また、本発明に係る触媒配置部割合算出装置は、複数のセル壁により互いに仕切られた複数の流路であって、上流側流路群と下流側流路群との２の流路群に区分されている複数の流路を有するハニカム構造体であって、上流側流路群は、下流側が下流側栓により塞がれており、下流側流路群は、上流側が上流側栓により塞がれているハニカム構造体と、ハニカム構造体に担持され、カーボンを主成分とする排気微粒子を酸化し除去するための酸化触媒とを備える触媒付パティキュレートフィルタであって、ハニカム構造体は、長さ方向に関して排気入口側に設けられ、酸化触媒が配置される触媒配置部と、長さ方向に関して排気出口側に設けられ、酸化触媒が配置されない触媒非配置部とを含む触媒付パティキュレートフィルタに対して、排気微粒子の除去による再生率Ｅを所望値近傍に維持するために、ハニカム構造体の上流側流路の全長に対する触媒配置部の長さの割合である触媒配置割合Ｘを算出する算出装置であって、予め求められた再生率Ｅと触媒配置割合Ｘとの再生率触媒割合関係を予め記憶させる記憶部と、再生率Ｅを受け取る受け取り部と、受け取り部で受け取った再生率Ｅから再生率触媒割合関係に応じて触媒配置割合Ｘを取得する割合取得部と、取得された触媒配置割合Ｘを出力する出力部とを備えることを特徴とする触媒付パティキュレートフィルタの触媒配置部割合算出装置である。
【００２７】
本発明に係る触媒配置部割合算出装置によれば、効率よく触媒付パティキュレートフィルタの触媒配置割合の最適値を算出できるので、その最適値を用いて、内部での燃焼残留物の堆積にかかわらず、再生性能の変化を効率よく抑制できる触媒付パティキュレートフィルタを実現できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る触媒付パティキュレートフィルタ、排ガス浄化排出システム、触媒配置部割合算出方法、及び触媒配置部割合算出装置によれば、酸化触媒を設けるパティキュレートフィルタにおいて、内部での燃焼残留物の堆積にかかわらず、再生性能の変化を効率よく抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態の排ガス浄化排出システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の触媒付パティキュレートフィルタの構成を示す略斜視図である。
【図３】図２のパティキュレートフィルタの触媒コート部及び触媒非コート部を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施の形態の触媒付パティキュレートフィルタにおいて、部分コート割合Ｘと再生率との関係を求めるために行ったシミュレーションであって、部分コート割合Ｘを異ならせた３種類の解析モデルを使用したシミュレーション結果を、アッシュの堆積状態と再生率との関係で示す図である。
【図５】図４のシミュレーション結果を一般化した値との関係で示す図である。
【図６】図５の関係を利用するもので、再生率の変化を抑制するために効果的な部分コート割合を要求再生率から求める方法を説明するための図である。
【図７】図６の関係を用いて要求再生率に応じて部分コート割合を求める様子の１例を説明するための図である。
【図８】図７から得られた部分コート割合を用いた解析モデルでアッシュ堆積による再生率の変化を求めた解析結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の触媒付パティキュレートフィルタにおいて、部分コート割合Ｘと再生率との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の触媒配置部割合算出装置であるコンピュータの構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態の触媒配置部割合算出方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態の触媒付パティキュレートフィルタを含む排ガス浄化排出システムの全体構成を示している。
【００３１】
図１に示すように、本実施の形態の排ガス浄化排出システムは、内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという。）１０に接続され、エンジン１０の燃焼室で燃料が燃焼されることにより生じる排ガスを外部に排出するために使用する。排ガス浄化排出システムは、エンジン１０の排気マニホールド（図示せず）に排気管を含む排ガス経路１２を接続しており、排ガス経路１２により、排ガス浄化装置１４と、ＰＭ酸化触媒を有する触媒付パティキュレートフィルタ（以下、単にＤＰＦという。）１６とを、上流側から下流側に順に接続している。また、排ガス経路１２において、排気マニホールドと排ガス浄化装置１４との間に、被燃料供給部１８を設けている。被燃料供給部１８では、燃料供給部２０により燃料が供給され、排ガス経路１２を流れる排ガスに燃料が混合される。燃料混合後の排ガスは、下流側の排ガス浄化装置１４に送られる。
【００３２】
排ガス浄化装置１４は、ＤＯＣと呼ばれる酸化触媒担持構造であり、上流側及び下流側の端部を塞がないハニカム構造に酸化触媒を含む触媒を担持させている。排ガス浄化装置１４は、排ガス中のＮＯｘや炭化水素（ＨＣ）等を浄化する機能を有する。
【００３３】
排ガス浄化装置１４を通過した排ガスは、ＤＰＦ１６に送られる。ＤＰＦ１６は、エンジン１０の排ガス中に含まれる排気微粒子であり、粒子状物質であるパティキュレート（Particulate matter）及びアッシュ等の燃焼残留物（以下、アッシュ等という。）を捕集し、パティキュレートを酸化、すなわち燃焼により除去するために使用する。
【００３４】
図２に示すように、ＤＰＦ１６は、ハニカム型であり、複数のセル壁である隔壁２２により互いに仕切られた複数の流路２４，２６を有するハニカム状に形成されたハニカム構造体であるフィルタ本体２７と、フィルタ本体２７に担持されたＰＭ酸化触媒とを備える。また、複数の流路２４，２６は、上流側流路群である流路２４及び下流側流路群である流路２６の、２の流路群に区分されている。上流側の流路２４は、下流側（図２の右側）が下流側栓（plug）２８により塞がれており、下流側の流路２６は、上流側（図２の左側）が上流側栓２９により塞がれている。複数の流路２４，２６により断面がチェッカーボード状であるハニカムが形成されている。上流側の流路２４の一部は下流側の流路２６によって囲まれており、下流側の流路２６の一部は上流側の流路２４に囲まれている。ＤＰＦ１６は、隔壁２２で排気ガスを通過可能とするが、上流側、下流側の各栓２８，２９では排ガスを通過不能とする。なお、ＤＰＦ１６は、図２では全体を円筒形としているが、このような構成に限定するものではない。
【００３５】
図２の矢印α方向に流れる排気ガスは、上流側の流路２４の開口からＤＰＦ１６内に送られ、隔壁２２に設けられた細孔を通じて、下流側の流路２６に送られ、下流側の流路２４の開口から外側に排出される。排ガス中に含まれるパティキュレートは、隔壁２２を通過しにくいので、ＤＰＦ１６内で捕集される。このため、ＤＰＦ１６を通過する排ガスを浄化することが可能となる。
【００３６】
また、ＤＰＦ１６にパティキュレートが過度に溜まると圧力損失が高くなり、性能悪化の原因となる。このため、ＤＰＦ１６では、燃料供給部２０（図１）により定期的に排ガス経路１２（図１）に燃料を供給する。燃料は排ガス中に混合され、排ガス浄化装置１４に送られ、排ガス浄化装置１４中で酸化、すなわち燃焼するため、排ガスが昇温し、昇温した排ガスがＤＰＦ１６に送られる。また、ＤＰＦ１６には未燃焼の燃料も送られる。このためフィルタ本体２７を構成する基材に直接または担体を介してＰＭ酸化触媒を担持させることにより、ＤＰＦ１６で燃料を酸化させて、すなわち燃焼させて排ガスをさらに昇温することができる。排ガスが昇温し、例えば６００度以上になると、ＤＰＦ１６内に溜まったパティキュレートを燃焼させ、除去することが可能となる。また、ＰＭ酸化触媒によりパティキュレートの酸化温度を低下させて、比較的低い温度でパティキュレートを燃焼し、除去することが可能となる。このため、本実施の形態のＤＰＦ１６は、ハニカム状のフィルタ本体２７を構成する基材にＰＭ酸化触媒を担持させている。すなわち、ＤＰＦ１６は、燃料供給部２０による燃料の供給により、パティキュレートを燃焼、除去する再生が行われるように構成している。なお、基材の材質は限定されないが、例えば、コージェライト、炭化ケイ素、ムライト等のセラミックスからなる基材等を使用できる。
【００３７】
また、ＰＭ酸化触媒は、例えばアルミナ等の金属酸化物からなる担体に、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属を担持した触媒である。また、ＰＭ酸化触媒として、核となる銀粒子、及び、銀粒子の周囲を覆っている平均一次粒径が１〜１００ｎｍのセリア微粒子からなる凝集体を使用することもできる。銀粒子は、銀を単独で用いたものでもよいが、銀と銀以外の金属との２種以上の金属からなる合金を用いることもできる。さらに、銀粒子は、一部が酸化物を形成していてもよく、他の元素との化合物を形成していてもよい。銀粒子の一部が酸化物や化合物を形成している場合、銀の含有率が０．３質量％以上であることが好ましい。なお、銀粒子及びセリア微粒子そのものは一次粒子であり、前者が後者により覆われてなる二次粒子を凝集体とする。
【００３８】
このような銀粒子は、酸素遊離材として機能する。このような銀粒子によって、効率的にパティキュレート等を酸化する反応系に酸素原子を取り込むことが可能になる。また、銀粒子は含酸素物質捕捉材として機能することもある。また、セリア微粒子は、還元剤としても作用するもので、銀粒子により生成された酸素活性種を移動することが可能なものであり、酸素活性移動材として機能する。受け取られた酸素活性種はセリア微粒子を移動して、吸着されているパティキュレートに到達することが可能になる。
【００３９】
また、上記凝集体においては、セリア微粒子における酸素活性種の移動度を高めるとともにセリア粒子の粗大化をより有効に防止するために、Ｌａ、Ｎｄ等のＣｅ以外の希土類元素や、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ及びＳｉからなる群から選択される少なくとも一種の添加成分をさらに含有していることがより好ましい。
【００４０】
また、凝集体の平均粒径は特に限定されないが、０．０５〜０．５μｍであることが好ましく、０．０７〜０．２μｍであることがより好ましい。平均粒径が上記下限未満では含酸素物質と銀粒子との接触が阻害される傾向になり、他方、上記上限を超えるとセリア微粒子とパティキュレート等との接触が阻害される傾向にある。
【００４１】
また、このような凝集体は、分散性が高いことが好ましく、全凝集体のうちの６０容量％以上のものが上記平均粒径±５０％の範囲内の粒径を有していることが好ましい。凝集体の形状は限定されないが、球状であることが好ましい。
【００４２】
また、本実施の形態では、図３に示すように、ＤＰＦ１６は、エンジン側、すなわち長さ方向に関して排気入口側（図３の右側）に設けられ、ＰＭ酸化触媒が隔壁２２（図２）に配置された触媒配置部である触媒コート部３０と、長さ方向に関して排気出口側（図３の左側）に設けられ、ＰＭ酸化触媒が配置されない触媒非コート部３２とを備える。すなわち、ＤＰＦ１６は、上流側である排気入口端（図３の左端）から長手方向である軸線方向（図３の左右方向）に関する全長Ｌに対して、後述する所定の部分コート割合Ｘで触媒コート部３０を設けている。触媒コート部３０は、隔壁２２にＰＭ酸化触媒がコーティングにより設けられている。
【００４３】
すなわち、図３の長さＬｃで示す領域に触媒コート部３０を設け、触媒コート部３０にＰＭ酸化触媒をほぼ均一に配置している。また、触媒コート部３０よりも下流側部分を、ＰＭ酸化触媒を設けない触媒非配置部である触媒非コート部３２としている。このように、ＤＰＦ１６では、上流側の触媒コート部３０のみにＰＭ酸化触媒を集中配置している。逆にいえば、ＰＭ酸化触媒は、ＤＰＦ１６の排気出口端（図３の右端）から予め設定した所定長さ部分だけ排気入口側にはコーティングがされていない。ＤＰＦ１６の各隔壁２２（図２）に上流端から設ける触媒コート部３０の長さＬｃの、全長Ｌに対する割合であって、フィルタ本体２７の上流側流路２４（図２）の全長に対する触媒コート部３０の長さの割合である部分コート割合Ｘは、各隔壁２２で互いにほぼ同じとする。この部分コート割合Ｘは、設定される、すなわち要求される再生率に応じて設定する。これについては、後で詳しく説明する。
【００４４】
また、好ましくは、ＤＰＦ１６の触媒コート部３０に設けるＰＭ酸化触媒として、上記の、核となる銀粒子、及び、銀粒子の周囲を覆っている平均一次粒径が１〜１００ｎｍのセリア微粒子からなる凝集体を用いる。
【００４５】
また、好ましくは、ＤＰＦ１６を通過する排ガスの最高温度Ｔmaxが、排ガス中に含まれるアッシュ等の粘着性を抑制するための予め設定した境界温度Ｔcr以下となる（Ｔmax≦Ｔcr）ように規制している。このために、例えばエンジン制御等の種々の制御により最高温度Ｔmaxを規制している。例えば、ＤＰＦ１６の基材にコージェライトを用いる場合、境界温度Ｔcrを１０５０℃とする。
【００４６】
また、ＰＭ酸化触媒の部分コート割合Ｘは、要求される、すなわち設定される再生性能である要求再生率に応じて設定する。なお、「再生率」とは、ＤＰＦ１６におけるパティキュレートの除去による再生率であって、再生前のＤＰＦ１６におけるパティキュレートの重量に対する、再生でパティキュレートが燃焼して除去された後のＤＰＦ１６におけるパティキュレートの重量の割合をいう。
【００４７】
次に、要求される再生性能から、触媒配置部割合である、部分コート割合Ｘを設定したＤＰＦ１６と、その部分コート割合Ｘを設定する方法、すなわち算出する方法と、そ野算出に使用する装置とを説明する。まず、本発明者は、本実施の形態で設定する再生性能に応じた部分コート割合Ｘを求めるために、部分コート割合Ｘを０，５３、１、０．７５の３種類で変化させて、ＤＰＦ１６内でのアッシュの堆積状態と再生率との関係をシミュレーションにより求めた。
【００４８】
このシミュレーションは、外径が直径１６ｃｍで、軸方向長さが１０ｃｍの円柱形状で、１平方インチ（＝６．４５ｃｍ2）当たりのセルピッチ、すなわち１平方インチの断面積当たりの流路数を３００とし、隔壁２２（図２）の厚さを１２ミリインチ（＝３０．５×１０-3ｃｍ）としたＤＰＦ１６を有する解析モデルを用いて行った。また、この解析モデルでは、ＤＰＦ１６にＰＭ酸化触媒を排気入口側から配置して、そのＰＭ酸化触媒の配置部の全長に対する長さ割合である部分コート割合Ｘを、０，５３、１、０．７５の３種類で異ならせた３種類の解析モデルとした。このような解析モデルは、上記の非特許文献１に記載されるように従来から公知の解析方法で作成した。例えば、ＤＰＦ１６内の流路２４，２６（図２）に触媒コーティングの影響を受ける第１層と、第１層の上に多量に堆積された煤が配置された第２層とがあると仮定し、熱的酸化やそれぞれの層での触媒コーティングによる酸化等を計算した。また、ＰＭ酸化触媒として、上記の、核となる銀粒子、及び、銀粒子の周囲を覆っている平均一次粒径が１〜１００ｎｍのセリア微粒子からなる凝集体を用いて計算した。
【００４９】
そして、これらの解析モデルに対し、ＣＤ−adapco社製の熱流体解析ソフトウェアＳＴＡＲ−ＣＤによるＤＰＦ１６の再生解析のシミュレーションで、アッシュの堆積による再生性能の変化を解析した。なお、以下の説明では、図１から図３に示した要素と同等の要素には同一の符号を付して説明する。図４は、このシミュレーションの結果を示している。また、このシミュレーションでは、上記の非特許文献２にしたがって、ＤＰＦ１６内でアッシュはフィルタ本体２７の排気出口端から排気入口側に向かって流路２４，２６内を徐々に均一に埋めるように堆積し、ＤＰＦ１６中のアッシュが堆積している領域にはパティキュレートが侵入できないとした。また、図４では、アッシュの先端位置とは、フィルタ本体２７の排気出口端から排気入口側に向かって徐々に堆積するアッシュの排気入口側端であるアッシュ面の位置であり、この位置を境にして、出口側方向のみにアッシュが存在し、入口側方向へはアッシュは存在しない。
【００５０】
図４に示すシミュレーション結果から、アッシュの先端位置が図３に「触媒非コート領域」として示した触媒非コート部３２中にある場合には、アッシュの堆積によるフィルタ本体２７の再生性能の変化は小さいことが分かる。また、アッシュの堆積量が増大し、その先端位置が図３に「触媒コート領域」として示した触媒コート部３０中に入ると、フィルタ本体２７の再生性能が急激に低下することが分かる。これは、アッシュが堆積している部分にＰＭ酸化触媒が設けられていても、ＰＭ酸化触媒とパティキュレートとの接触性が低下してパティキュレートの酸化反応が阻害されることによると考えられる。
【００５１】
このような図４の結果から得られた知見から、本発明者は、ＤＰＦ１６の部分コート割合Ｘが一般の値の場合のＤＰＦ１６の再生率とアッシュ先端位置との関係は、図５に示すようになると考えた。図５では、横軸にアッシュの先端位置をとり、縦軸にＤＰＦ１６の再生率をとり、ＤＰＦ１６のフィルタ本体２７の全長をＬとしている。この場合、部分コート割合Ｘが１の場合にアッシュの先端位置が排気入口端から排気出口側に近づくほど、ＤＰＦ１６の再生率は直線的に増大する。また、触媒コート部３０の軸方向長さをＬｃとした場合、すなわち部分コート割合ＸがＬｃ／Ｌとなる場合にアッシュの先端位置が排気入口側端から排気出口端側に近づくにしたがって、アッシュの先端位置がＬｃとなるまではＤＰＦ１６の再生率は、Ｘ＝１の場合の関係と同一になるが、アッシュの先端位置がＬｃとＬとの間では再生率は一定値に維持される。
【００５２】
そして図５の結果から、本発明者は、要求される再生率を満足し、アッシュ等の先端位置が図３の触媒非コート部３２にある場合に、アッシュによる再生性能劣化を少なくできるＤＰＦ１６を実現するための、部分コート割合を決定する方法を考えるに至った。
【００５３】
これを図６を用いて詳しく説明すると、部分コート割合Ｘが０である、すなわちフィルタ本体２７にＰＭ酸化触媒がコーティングされている部分がない場合のＤＰＦ１６の再生率をＥ０とし、部分コート割合Ｘが１である、すなわちフィルタ本体２７の全長にわたってＰＭ酸化触媒がコーティングされている場合のＤＰＦ１６の再生率をＥ１とする。この場合、ＤＰＦ１６に要求される再生率をＥとすると、図６の関係から、部分コート割合Ｘが１であり、再生率がＥ１である点Ｐ１と、横軸及び縦軸の交点であるグラフの原点とを結ぶ直線Ｑ上で再生率がＥとなる場合の部分コート割合Ｘを取得することができる。すなわち図６の縦軸でＥを通る横軸と平行な直線Ｓと直線Ｑとの交点で縦軸に平行に引いた直線Ｔが横軸と交わる点から、ＤＰＦ１６で設定が要求される部分コート割合Ｘが求められる。
【００５４】
次に、図６の関係からフィルタ本体２７の部分コート割合を決定する方法を用いた適用事例のシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、上記の図４で結果を示したシミュレーションの場合と同様の解析モデルを用いて行った。すなわち、このシミュレーションでも、外径が直径１６ｃｍで、軸方向長さが１０ｃｍの円柱形状で、１平方インチ（＝６．４５ｃｍ2）当たりのセルピッチ、すなわち１平方インチの断面積当たりの流路数を３００とし、隔壁２２（図２）の厚さを１２ミリインチ（＝３０．５×１０-3ｃｍ）としたＤＰＦ１６を有する解析モデルを用いて行った。そして、この解析モデルで部分コート割合Ｘの値を０と１とで異ならせた２種類のモデルを作成し、熱流体解析ソフトウェアＳＴＡＲ−ＣＤによって、ＤＰＦ１６の再生性能を評価した。図７は、このシミュレーション結果を示している。
【００５５】
図７のシミュレーション結果から明らかなように、部分コート割合Ｘが０の場合にＤＰＦ１６の再生率Ｅ０は５５．２％となり、部分コート割合Ｘが１の場合にＤＰＦ１６の再生率Ｅ１は９７．２％となった。そこで、要求再生性能として再生率が８５％である場合に、この要求再生率を満たす部分コート割合Ｘを算出したところ、図７に示すように、部分コート割合Ｘとして０．７２の値が得られた。
【００５６】
そこで、次に、部分コート割合Ｘが０．７２（Ｘ＝０．７２）であるＤＰＦ１６の解析モデルを作成し、アッシュの堆積による再生性能の変化を解析するシミュレーションを行った。図８は、このシミュレーションの結果を示している。図８の結果からあきらかなように、Ｘ＝０．７２の解析モデルでは、アッシュの先端位置が触媒非コート部３２の排気入口端からの長さで、１００ｍｍから７２ｍｍになるまでは再生性能を８５％以上と高くでき、しかもアッシュの堆積にかかわらず再生率をほぼ一定に維持できることを確認できた。
【００５７】
そして本発明者は、このような知見から、要求される再生性能から、最適な触媒配置部割合である、部分コート割合Ｘを設定したＤＰＦ１６を考えた。図９は、本実施の形態のＤＰＦにおいて、部分コート割合Ｘと再生率との関係を示す図である。図９において、直線Ｑを求める方法は、上記の図６で直線Ｑを求める方法と同様である。そして本発明者は、この直線Ｑと完全に一致する場合だけでなく、直線Ｑと近傍の範囲、すなわち図９の直線Ｑの両側近傍に配置される直線Ｌ１，Ｌ２の間部分で部分コート割合Ｘと再生率Ｅとの関係が成立する場合も、フィルタ本体２７内でのアッシュの堆積にかかわらずＤＰＦ１６の再生率をほぼ一定に維持できると考えた。
【００５８】
すなわち、本実施の形態では、フィルタ本体２７の上流側流路２４の全長に対する触媒コート部３０の長さの割合である部分コート割合をＸとし、ＤＰＦ１６におけるパティキュレートの除去による再生率をＥとし、部分コート割合を０と仮定した再生率をＥ０とし、部分コート割合を１と仮定した再生率をＥ１とした場合に、
０＜Ｘ＜１  ・・・（１）
−δＥ≦Ｅ−Ｅ０−（Ｅ１−Ｅ０）×Ｘ≦δＥ  ・・・（２）
δＥ＝（Ｅ１−Ｅ０）×０．１  ・・・（３）
のすべてを満たすように、再生率Ｅと部分コート割合Ｘとの関係を規制している。したがって、これら（１）から（３）の関係を満たす場合には、再生率Ｅと部分コート割合Ｘとの関係が、図９の直線Ｌ１，Ｌ２の間である矢印Ａで示す範囲部分にあることになる。
【００５９】
また、好ましくは、（Ｅ１−Ｅ０）Ｘ＝Ｅ−Ｅ０を満たすように、再生率Ｅと部分コート割合Ｘとの関係を規制する。この場合には、再生率Ｅと部分コート割合Ｘとの関係が、図９の直線Ｑ上にあることになる。
【００６０】
また、このような関係を用いて要求される再生率Ｅから設定される部分コート割合Ｘを決定する、すなわち部分コート割合Ｘを算出するために、次の部分コート割合算出装置と部分コート割合算出方法を用いる。図１０は、本実施の形態の部分コート割合算出装置であるコンピュータを示しており、図１１は、このコンピュータを用いた部分コート割合算出方法を示している。
【００６１】
図１０に示すように、コンピュータ３４は、算出装置であり、上記のＤＰＦ１６に対して、パティキュレートの除去による再生率Ｅを所望値近傍に維持するために、部分コート割合Ｘを算出する機能を有する。コンピュータ３４は、予め図９に示すように求められた再生率Ｅと部分コート割合Ｘとの再生率触媒割合関係をマップ等のデータとして、予め記憶させる記憶部３６と、ユーザのキーボード等の入力部（図示せず）の操作等に応じて再生率Ｅを受け取る受け取り部３８とを備える。また、コンピュータ３４は、受け取り部３８で受け取った再生率Ｅから記憶部３６で記憶された再生率触媒割合関係に応じて、再生率Ｅに対応する部分コート割合Ｘを取得する、すなわち算出する割合取得部４０と、取得された部分コート割合Ｘを出力するディスプレイ等の出力部４２とを備える。
【００６２】
また、図１１に示すように、部分コート割合算出方法は、上記のＤＰＦ１６に対して、パティキュレートの除去による再生率Ｅを所望値近傍に維持するために、部分コート割合Ｘを、上記のコンピュータ３４（図１０）を用いて算出する。この算出方法は、予め求められた再生率Ｅと部分コート割合Ｘとの再生率触媒割合関係をマップ等のデータとして、予め記憶部３６（図１０）に記憶させる記憶ステップと、ユーザのキーボード等の入力部の操作等に応じて受け取り部３８（図１０）で再生率Ｅを受け取る、受け取りステップとを含む。また、算出方法は、受け取り部３８で受け取った再生率Ｅから記憶部３６で記憶された再生率触媒割合関係に応じて、再生率Ｅに対応する部分コート割合Ｘを割合取得部４０（図１０）で取得する、すなわち算出する割合取得ステップと、取得された部分コート割合Ｘをディスプレイ等の出力部４２（図１０）で出力する出力ステップとを含む。
【００６３】
このような本実施の形態のＤＰＦ１６、排ガス浄化排出システム、部分コート割合算出方法、及び部分コート割合算出装置によれば、ＰＭ酸化触媒を設けるＤＰＦ１６において、内部でのアッシュ等の堆積にかかわらず、再生性能の変化を効率よく抑制できる。すなわち、本実施の形態のＤＰＦ１６によれば、フィルタ本体２７の下流側にアッシュ等が堆積する場合でも、ある堆積量まではアッシュ等の堆積量にかかわらず再生率の変化をほぼ一定として、再生率の変化を抑制できる。また、その再生率の変化を抑制できる期間等の範囲を十分に大きくできる。
【００６４】
また、本実施の形態の排ガス浄化排出システムによれば、上記のＤＰＦ１６と、ＤＰＦ１６の上流側に燃料を供給する燃料供給部２０とを備え、さらにＤＰＦ１６を通過する排ガスの最高温度Ｔmaxが、排ガス中に含まれるアッシュ等の粘着性を抑制するための予め設定した境界温度Ｔcr以下（例えば１０５０℃以下）となるように規制されている。このため、アッシュ等がフィルタ本体２７の上流側流路２４の排気出口側に堆積しやすくなるので、より効率よくＤＰＦ１６の再生性能の変化を抑制できる。なお、このようなＤＰＦ１６は、例えばＰＭ酸化触媒のスラリー中に、ＰＭ酸化触媒を設ける以前のパティキュレートフィルタを浸漬する等により、触媒コート部３０に対応する部分にのみＰＭ酸化触媒をコーティングして作成する。この場合、ＤＰＦ１６の上流側流路２４だけでなく、下流側流路２６にも配置割合が同様に規制された触媒コート部３０が排気入口側にも設けられることになる。ただし、本発明では、必ずしも下流側流路２６での触媒コート部の配置割合を規制する必要はない。
【００６５】
また、本実施の形態の部分コート割合算出方法及び部分コート割合算出装置によれば、効率よくＤＰＦ１６の部分コート割合Ｘの最適値を算出できるので、その最適値を用いて、内部でのアッシュ等の堆積にかかわらず、再生性能の変化を効率よく抑制できるＤＰＦ１６を設計等により実現できる。すなわち、アッシュ等がある量まで堆積するまでは再生率がほぼ変化しないＤＰＦ１６の設計が可能となる。また、この再生率が低下するまでのアッシュ等の堆積量は、要求再生率に応じて予め推定できるので、この堆積量に達するまでに十分余裕がある期間内にＤＰＦ１６を交換することで常にほぼ変化しない再生率でＤＰＦ１６を再生することが可能となる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  ディーゼルエンジン、１２  排ガス経路、１４  排ガス浄化装置、１６  パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）、１８  被燃料供給部、２０  燃料供給部、２２  隔壁、２４，２６  流路、２７  フィルタ本体２７、２８  下流側栓、２９  上流側栓、３０  触媒コート部、３２  触媒非コート部、３４  コンピュータ、３６  記憶部、３８  受け取り部、４０  割合取得部、４２  出力部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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