JP2016148259A

JP2016148259A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP2016148259A
Application number: JP2015024272A
Authority: JP
Inventors: 泰宏春名; Yasuhiro Haruna; 伊津也栗阪; Itsuya Kurisaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2016-08-18

Abstract

【課題】排気浄化触媒（ＮＳＲ触媒や酸化触媒）へのデポジット付着を抑制する。
【解決手段】複数の排気浄化触媒（ＮＳＲ触媒２１ａ，２１ｂ）によって排ガス浄化に必要な触媒容量を確保するとともに、排ガス流れの上流側に配置する上流側排気触媒（２１ａ）の直径を下流側排気浄化触媒（２１ｂ）の直径に比べて小さくする。これにより上流側排気浄化触媒を通過する排ガスの流速を速くすることができ、上流側排気浄化触媒へのデポジットの付着を抑制することができる。また、上流側排気浄化触媒によって昇温された排ガスが、下流側排気浄化触媒の上流側端面に斜めに当たるようにする。このような構成により、下流側排気浄化触媒の上流側端面に付着したデポジットが焼き飛ばされ易くなり、当該下流側排気浄化触媒へのデポジットの付着も抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関（以下、エンジンともいう）から排出される排ガスを浄化する排気浄化装置に関する。

車両等に搭載されるディーゼルエンジンを駆動した際に排出される排ガス中には、カーボンを主成分とするＰＭ（粒子状物質：Particulate Matter）が含まれており、これが大気汚染の原因になる。排ガス中に含まれるＰＭを浄化する装置としては、ディーゼルエンジンの排気通路にＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を設け、排気通路を通過する排ガス中に含まれるＰＭを捕集することにより、大気中に放出されるエミッションの量を低減する排気浄化装置が知られている。また、こうした排気浄化装置においては、ＤＰＦの上流側（排ガス流れの上流側）に、ＣＯ、ＨＣ等の有害物質を浄化するＮＳＲ（NOx Storage Reduction）触媒や酸化触媒（CCO：Catalytic Converter Oxidation）が配置されている。

ところで、ＤＰＦを用いてＰＭの捕集を行う場合、捕集したＰＭの堆積量が多くなってＤＰＦの詰りが生じると、ＤＰＦを通過する排ガスの圧力損失が増大し、これに伴うエンジンの排気背圧増大によってエンジン出力低下や燃費の低下が発生する。

このような点を解消するため、従来、ＤＰＦに捕集されたＰＭの捕集量（堆積量）が所定量に到達したときに、排ガスを高温化することによってＤＰＦ上のＰＭを酸化（燃焼）して除去している。具体的には、例えば、主燃料噴射（メイン噴射）後に少量の燃料を副次的に噴射（ポスト噴射）することで、ＤＰＦの上流側（排ガス流れの上流側）のＮＳＲ触媒（または酸化触媒）の温度（排ガス温度）を上昇させることによってＤＰＦに堆積したＰＭを酸化（燃焼）・除去している（例えば特許文献１参照）。このようにしてＤＰＦに堆積したＰＭを除去することをＤＰＦ再生ともいう。

特開２０１２−０８７７３９号公報

ところで、上記した排気浄化装置において、ＮＳＲ触媒（または酸化触媒）の上流側端面（前端面）にデポジット（燃焼ガス中の煤とＨＣとが結合したもの）が付着・堆積すると、触媒のガス通路が閉塞され（目詰まり）、触媒と排ガスとの接触面積が低下してしまうため、排ガス浄化能力が低下するおそれがある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、排気浄化触媒（ＮＳＲ触媒や酸化触媒）へのデポジット付着を抑制することが可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関の排気通路に配置され、排ガス中に含まれる燃料成分を酸化させて排ガス温度を上昇させる排気浄化触媒（ＮＳＲ触媒または酸化触媒）を有する排気浄化装置において、前記排気浄化触媒が複数の触媒で構成され、それら複数の排気浄化触媒が排ガス流れ方向に沿って直列に配置されており、その排ガス流れの上流側に配置の上流側排気浄化触媒の直径が下流側に配置の下流側排気浄化触媒の直径に比べて小さくされているとともに、前記上流側排気浄化触媒の排ガス流れ方向の軸線と、前記下流側排気浄化触媒の排ガス流れ方向の軸線とが交差しており、前記上流側排気浄化触媒を通過した排ガスが前記下流側排気浄化触媒の上流側端面に対して斜めに当たるように構成されていることを技術的特徴としている。

本発明によれば、排ガス浄化に必要な触媒容量を複数の排気浄化触媒で確保し、排ガス流れの上流側に配置の上流側排気浄化触媒の直径を下流側に配置の下流側排気浄化触媒の直径に比べて小さくしているので、上流側排気浄化触媒を通過する排ガスの流速を速くすることでき、上流側排気浄化触媒へのデポジットの付着を抑制することができる。ここで、下流側排気浄化触媒は大径であるため、流速が遅くなりデポジットが付着し易くなるが、本発明では、上流側排気浄化触媒によって昇温された排ガスが、下流側排気浄化触媒の上流側端面に斜めに当たるので、下流側排気浄化触媒に付着したデポジットが焼き飛ばされ易くなり、これによって下流側排気浄化触媒へのデポジットの付着も抑制することができる。

本発明の排気浄化装置によれば、排気浄化触媒（ＮＳＲ触媒や酸化触媒）へのデポジット付着を抑制することができる。

本発明の排気浄化装置を適用するエンジン（内燃機関）の一例を示す概略構成図である。排気浄化装置の構成を示す概略構成図である。排気浄化装置の構成を示す概略構成図である。小径のＮＳＲ触媒と大径のＮＳＲ触媒とについて、デポジットの堆積量（閉塞率）及びデポジット吹き飛び量を比較して示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の排気浄化装置を適用するエンジン（内燃機関）の一例について図１を参照して説明する。

−エンジン−
この例のエンジン１は、例えばコモンレール式筒内直噴４気ディーゼルエンジンであって車両に搭載される。エンジン１の各気筒には、燃焼室１ａ内での燃焼に供される燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）２がそれぞれ配置されている。各気筒のインジェクタ２はコモンレール１１に接続されている。コモンレール１１にはサプライポンプ１０が接続されている。

サプライポンプ１０は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後に燃料通路１０ａを介してコモンレール１１に供給する。コモンレール１１は、サプライポンプ１０から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２に分配する。インジェクタ２は所定電圧が印加されたときに開弁して、燃焼室１ａ内に燃料を噴射供給する電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ２の開閉（燃料噴射量・噴射時期）はＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００によってデューティ制御される。

エンジン１には吸気通路３及び排気通路４が接続されている。吸気通路３には、上流部（吸入空気流れの上流部）から下流側に向けて順に、エアクリーナ９、後述するターボチャージャ６のコンプレッサインペラ６３、インタークーラ８、及び、スロットルバルブ（吸気絞り弁）５が配置されている。スロットルバルブ５はスロットルモータ５１によってスロットル開度が調整される。なお、吸気通路３は、スロットルバルブ５の下流側に配置の吸気マニホールド３ａにて各気筒に対応して分岐している。

排気通路４は、エンジン１の各気筒の燃焼室１ａと繋がる排気マニホールド４ａによって各気筒毎に分岐した状態から１つに集合するように構成されている。

排気通路４には、上流側ＮＳＲ触媒（上流側排気浄化触媒）２１ａと、下流側ＮＳＲ触媒（下流側排気浄化触媒）２１ｂと、排ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ２２とが、排ガス流れの上流側から下流側に向けてこの順で直列に配置されている。上流側ＮＳＲ触媒２１ａ及び下流側ＮＳＲ触媒２１ｂについては後述する。そして、これら上流側ＮＳＲ触媒２１ａ、下流側ＮＳＲ触媒２１ｂ、及び、ＤＰＦ２２などによって、本発明の排気浄化装置が実現される。

上記上流側ＮＳＲ触媒２１ａの排ガス流れの上流側の排気通路４にＡ／Ｆセンサ３１及び第１排ガス温度センサ３２が配置されており、この第１排ガス温度センサ３２の出力信号から上流側ＮＳＲ触媒２１ａに入る排ガスの温度を検出することができる。また、下流側ＮＳＲ触媒２１ｂとＤＰＦ２２との間の排気通路（ケース２３内通路）に第２排ガス温度センサ３３が配置されており、この第２排ガス温度センサ３３の出力信号からＤＰＦ２２に入る排ガスの温度を検出することができる。さらに、ＤＰＦ２２の上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出する差圧センサ３４が設けられており、ＤＰＦ２２の下流側にＯ₂センサ３５が設けられている。

−ターボチャージャ−
この例のエンジン１には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ（過給機）６が装備されている。ターボチャージャ６は、ロータシャフト６１を介して連結されたタービンホイール６２とコンプレッサインペラ６３とを備えている。

コンプレッサインペラ６３は吸気通路３内部に臨んで配置され、タービンホイール６２は排気通路４内部に臨んで配置されている。このようなターボチャージャ６は、タービンホイール６２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサインペラ６３を回転させることにより吸入空気を過給する。この例のターボチャージャ６は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール６２側に可変ノズルベーン機構が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。なお、ターボチャージャ６での過給によって昇温した吸入空気は、吸気通路３に配置したインタークーラ８によって強制冷却される。

−ＥＧＲ装置−
また、エンジン１にはＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置７が装備されている。ＥＧＲ装置７は、排気通路４を流れる排ガスの一部を吸気通路３に還流させて、各気筒の燃焼室１ａへ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させる装置である。

ＥＧＲ装置７は、吸気通路３（吸気マニホールド３ａ）と排気通路４（排気マニホールド４ａ）とを接続するＥＧＲ通路７１を備えている。このＥＧＲ通路７１には、ＥＧＲガス流れの上流側から順に、ＥＧＲ通路７１を通過（還流）するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ７３、及び、ＥＧＲバルブ７２が設けられており、このＥＧＲバルブ７２の開度を調整することによって、排気通路４（排気マニホールド４ａ）から吸気通路３（吸気マニホールド３ａ）に導入されるＥＧＲガス量（排気還流量）を調整することができる。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、バックアップＲＡＭなどを備えている。

ＲＯＭには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

ＥＣＵ１００には、エンジン１の出力軸であるクランクシャフトの回転数を検出するエンジン回転数センサ、エンジン水温（冷却水温）を検出する水温センサ、吸入空気量を検出するエアフロメータ、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ、コモンレール１１内の高圧燃料の圧力を検出するレール圧センサ、スロットル開度センサ、アクセル開度センサ、及び、上記したＡ／Ｆセンサ３１、第１排ガス温度センサ３２、第２排ガス温度センサ３３、差圧センサ３４、及び、Ｏ₂センサ３５などが接続されており、これらの各センサからの信号がＥＣＵ１００に入力される。

また、ＥＣＵ１００には、インジェクタ２、サプライポンプ１０、スロットルバルブ５のスロットルモータ５１、ターボチャージャ６の可変ノズルベーン機構、及び、ＥＧＲバルブ７２などが接続されている。さらに、ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチが接続されており、このイグニッションスイッチがオン操作（ＩＧ−ＯＮ）されると、スタータモータ（図示せず）によるエンジン１のクランキングが開始される。

ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン１のスロットルバルブ５の開度制御、燃料噴射量・噴射時期制御（インジェクタ２の開閉制御）、ＥＧＲ制御（ＥＧＲバルブ７２の開度制御）などを含むエンジン１の各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ１００は、下記の［ＰＭ堆積量推定］及び［ＤＰＦ再生制御］を実行する。

［ＰＭ堆積量推定］
ＥＣＵ１００は下記の処理でＰＭ堆積量を推定する。

まず、図１に示すエンジン１にあっては、ＤＰＦ２２へのＰＭの堆積が進行するにしたがって、その堆積ＰＭが排ガスの流れの妨げとなり、排ガスの流動抵抗が増加する。これに伴ってＤＰＦ２２の上流側の排気圧力と下流側の排気圧力との差圧ΔＰが大きくなる。このＤＰＦ２２前後の差圧ΔＰは、ＤＰＦ２２に堆積したＰＭの燃焼除去が進行して、ＤＰＦ２２に堆積しているＰＭ堆積量が減少するにしたがって小さくなる。このようにＤＰＦ２２前後の差圧ΔＰとＤＰＦ２２に堆積しているＰＭ堆積量との間に相関関係があるので、差圧ΔＰからＤＰＦ２２のＰＭ堆積量を推定することができる。

このような点を利用し、本実施形態では、差圧センサ３４の出力信号から得られる差圧ΔＰに基づいてマップを参照して、ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭの堆積量を推定する。なお、ＰＭ堆積量の算出に用いるマップは、上記したＤＰＦ２２前後の差圧ΔＰとＰＭ堆積量との相関関係を考慮して、実験・シミュレーションなどによって適合した値をマップ化したものであって、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶されている。

［ＤＰＦ再生制御］
まず、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転時に、上記した処理によってＰＭ堆積量を推定している。この推定ＰＭ堆積量は時間の経過とともに上昇していく。ＥＣＵ１００は、その上昇する推定ＰＭ堆積量がＤＰＦ再生開始判定値Ｔｈｐｍｓに到達したか否かを判定する。なお、ＤＰＦ再生開始判定値Ｔｈｐｍｓは、ＤＰＦ２２へのＰＭ堆積量の限界に相当する値であって、実験・シミュレーション等によって適合した値を設定する。

そして、上記ＰＭ堆積量がＤＰＦ再生開始判定値Ｔｈｐｍｓに到達した時点で、ＤＰＦ２２に堆積したＰＭを燃焼・除去してＤＰＦ２２を再生する。具体的には、エンジン運転のための燃料噴射（インジェクタ２から燃焼室１ａへの燃料噴射）である主燃料噴射（メイン噴射）を行った後にポスト噴射を実行する。このポスト噴射した燃料は上流側ＮＳＲ触媒２１ａ及び下流側ＮＳＲ触媒２１ｂで酸化反応する。ＤＰＦ２２は、そのときの酸化熱、及び、ＤＰＦ２２に担持されている酸化触媒での酸化反応によって昇温され、ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭが燃焼されて除去される。

そして、以上のようなＤＰＦ再生制御の実行中において、ＥＣＵ１００は、上記したＤＰＦ２２前後の差圧ΔＰに基づいて再生時のＰＭ堆積量を逐次推定しており、この推定ＰＭ堆積量が再生完了判定値Ｔｈｐｍｅにまで低下した時点で、ＤＰＦ２２の再生が完全に完了したと判断してＤＰＦ再生制御を終了する。つまり、上記ＤＰＦ再生用のポスト噴射を終了し、通常の燃料噴射制御に復帰させる。

−排気浄化装置−
上記したように、本実施形態の排気浄化装置２０は、上流側ＮＳＲ触媒２１ａ、下流側ＮＳＲ触媒２１ｂ、及び、ＤＰＦ２２などによって構成されており、これら上流側ＮＳＲ触媒２１ａ、下流側ＮＳＲ触媒２１ｂ、及び、ＤＰＦ２２がケース２３内に収容されている。上流側ＮＳＲ触媒２１ａ及び下流側ＮＳＲ触媒２１ｂ（以下、「ＮＳＲ触媒２１ａ，２１ｂ」ともいう）は、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の基材表面に白金（Ｐｔ）等の貴金属とカリウム（Ｋ）等のＮＯｘ吸蔵成分とを担持させて構成されている。ＮＳＲ触媒２１ａ，２１ｂは、ＣＯ、ＨＣ等の有害物質を浄化し、また、排ガス中に含まれる燃料成分（ＨＣ）を酸化させて排ガスを昇温する。

そして、本実施形態の排気浄化装置２０にあっては、図１〜図３に示すように、小径の上流側ＮＳＲ触媒２１ａ及び大径の下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの２つのＮＳＲ触媒（排気浄化触媒）を有し、これら２つのＮＳＲ触媒２１ａとＮＳＲ触媒２１ｂとによって排ガス浄化に必要な触媒容量を確保している。具体的には、例えば、排ガス浄化に必要な触媒容量が２Ｌである場合、小径の上流側ＮＳＲ触媒２１ａの触媒容量を０．５Ｌとし、大径の下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの触媒容量を１．５Ｌとしている。

これら２つのＮＳＲ触媒のうち、大径の下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの直径（口径）はＤＰＦ２２の直径（口径）に相当する大きさであり、小径の上流側ＮＳＲ触媒２１ａの直径（口径）は大径の下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの直径よりも小さい。つまり、上流側ＮＳＲ触媒２１ａの直径は従来の排気浄化装置におけるＮＳＲ触媒の直径に比べて小さくしている。

また、２つのＮＳＲ触媒２１ａ，２１ｂ及びＤＰＦ２２を収容するケース２３は、上流側ＮＳＲ触媒２１ａと下流側ＮＳＲ触媒２１ｂとの間において略Ｌ字状に屈曲した形状となっており、その上流側ケース２３ａ内に上流側ＮＳＲ触媒２１ａが配置され、下流側ケース２３ｂ内に下流側ＮＳＲ触媒２１ｂ及びＤＰＦ２２が同軸上に配置されている。

このようにケース２３を屈曲形状とすることにより、上流側ＮＳＲ触媒２１ａの排ガス流れ方向の軸線と下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの排ガス流れ方向の軸線とが交差している。また、上流側ケース２３ａの内径が下流側ケース２３ｂの内径よりも小さい。さらに、上流側ＮＳＲ触媒２１ａと下流側ＮＳＲ触媒２１ｂとの間の排ガス通路には、上流側ＮＳＲ触媒２１ａを通過した排ガスを下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの上流側端面に導くためのバッフルプレート２３ｃが配置されている。そして、これらの構成により、上流側ＮＳＲ触媒２１ａを通過した排ガスが下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの上流側端面に対して斜めに当たるようになる。

以上の構造の本実施形態の排気浄化装置２０によれば、排ガス浄化に必要な触媒容量を確保した上で、上流側ＮＳＲ触媒２１ａの上流側端面及び下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの上流側端面にデポジットが付着することを抑制することができる。

すなわち、２つのＮＳＲ触媒２１ａ，２１ｂによって排ガス浄化に必要な触媒容量を確保するとともに、排ガス流れの上流側に配置する上流側ＮＳＲ触媒２１ａの直径を下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの直径（従来と同程度）に比べて小さくすることにより、上流側ＮＳＲ触媒２１ａを通過する排ガスの流速を速くすることができ、上流側ＮＳＲ触媒２１ａの上流側端面へのデポジットの付着を抑制することができる。ここで、下流側ＮＳＲ触媒２１ｂは大径であるため、流速が遅くなりデポジットが付着し易くなるが、本実施形態では、図３に示すように、上流側ＮＳＲ触媒２１ａを通過した排ガス、つまり上流側ＮＳＲ触媒２１ａによって昇温された排ガスが、下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの上流側端面に斜めに当たるので、下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの上流側端面に付着したデポジットが焼き飛ばされ易くなり、この下流側ＮＳＲ触媒２１ｂへのデポジットの付着も抑制することができる。これによってＮＳＲ触媒２１ａ，２１ｂの目詰まりを防止することができ、排ガス浄化能力を確保することができる。

なお、図１に示す構造において、あるパターン運転で耐久走行した際の触媒へのデポジットの付着状況を観察したところ、上流側ＮＳＲ触媒２１ａの上流側端面へのデポジットの付着は僅かであり問題はなかった。また、大径の下流側ＮＳＲ触媒２１ｂについては、小径の上流側ＮＳＲ触媒２１ａにて昇温された排ガスによってデポジットが焼切られており、下流側ＮＳＲ触媒２１ｂの上流側端面へのデポジットの付着は見られなかった。

＜実験例＞
（ｉ）図１に示す構造のエンジン１の排気通路４に、上記した小径の上流側ＮＳＲ触媒２１ａと同じ口径のＮＳＲ触媒（小径触媒）のみを配置した状態で、エンジン１を定常運転で所定時間駆動して上流側ＮＳＲ触媒２１ａにデポジットを堆積させた。その後に、エンジン１のモータリングにより排ガス流量を増加させながら、デポジットが吹き飛ぶ様子を観察した。その結果を図４に示す。

（ｉｉ）上記（ｉ）と同じエンジン１の排気通路４に、上記した大径の下流側ＮＳＲ触媒２１ｂと同じ口径のＮＳＲ触媒（大径触媒）のみを配置した状態で、エンジン１を定常運転（上記（ｉ）と同じ運転条件）で所定時間（上記（ｉ）と同じ時間）駆動して下流側ＮＳＲ触媒２１ｂにデポジットを堆積させた。その後に、エンジン１のモータリングにより排ガス流量を増加させながら、デポジットが吹き飛ぶ様子を観察した。その結果を図４に示す。

図４のＤ１１（小径触媒の閉塞率）とＤ２１（大径触媒の閉塞率）との比較から、小径のＮＳＲ触媒の方が、上記エンジン運転により触媒に付着するデポジット量（閉塞率）が少ないことが判る。また、Ｄ１２〜Ｄ１７（小径触媒の閉塞率）とＤ２２〜Ｄ２７（大径触媒の閉塞率）との比較から、エンジン１のモータリングによりデポジットを吹き飛ばす過程においても、小径のＮＳＲ触媒の方が、低い排ガス流量でデポジットが吹き飛び易いことが判る。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、以上の実施形態では、ＤＰＦ２２の上流側の排気通路に２つのＮＳＲ触媒２１ａ，２１ｂを配置した例について説明したが、本発明はこれに限られることなく、ＤＰＦ２２の上流側に３つ以上のＮＳＲ触媒を配置してもよい。この場合においても、上流側のＮＳＲ触媒の直径を下流側のＮＳＲ触媒の直径と比較して小さくする。

以上の実施形態では、ＤＰＦ２２の上流側の排気通路に２つのＮＳＲ触媒２１ａ，２１ｂを配置しているが、本発明はこれに限られることなく、ＤＰＦ２２の上流側に、小径の上流側酸化触媒と大径の下流側酸化触媒とを配置するようにしてもよい。このようにＤＰＦ２２の上流側の排気通路に酸化触媒を配置する場合でも、その酸化触媒の数は３つ以上としてもよい。

以上の実施形態では、主燃料噴射後のポスト噴射によってＤＰＦ再生を行う排気浄化装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限られることなく、ＤＰＦの上流側の排気通路（例えば、排気マニホールド）に燃料添加弁から燃料を添加することによってＤＰＦ再生を行う排気浄化装置、あるいは、これらポスト噴射と燃料添加とを組み合わせてＤＰＦ再生を行う排気浄化装置にも適用可能である。

以上の実施形態では、本発明の排気浄化装置を筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒内直噴６気筒ディーゼルエンジンなど他の任意の気筒数のディーゼルエンジンにも適用できる。

本発明は、内燃機関の排気通路に配置されたＤＰＦと、そのＤＰＦの上流側に配置された排気浄化触媒（ＮＳＲ触媒や酸化触媒）とを有する排気浄化装置に有効に利用することができる。

１エンジン（内燃機関）
４排気通路
２０排気浄化装置
２１ａ上流側ＮＳＲ触媒（排気浄化触媒）
２１ｂ下流側ＮＳＲ触媒（排気浄化触媒）
２２ＤＰＦ
２３ケース
２３ａ上流側ケース
２３ｂ下流側ケース

Claims

内燃機関の排気通路に配置され、排ガス中に含まれる燃料成分を酸化させて排ガス温度を上昇させる排気浄化触媒を有する排気浄化装置であって、
前記排気浄化触媒が複数の触媒で構成され、それら複数の排気浄化触媒が排ガス流れ方向に沿って直列に配置されており、その排ガス流れの上流側に配置の上流側排気浄化触媒の直径が下流側に配置の下流側排気浄化触媒の直径に比べて小さくされているとともに、
前記上流側排気浄化触媒の排ガス流れ方向の軸線と、前記下流側排気浄化触媒の排ガス流れ方向の軸線とが交差しており、前記上流側排気浄化触媒を通過した排ガスが前記下流側排気浄化触媒の上流側端面に対して斜めに当たるように構成されていることを特徴とする排気浄化装置。