特許 7129187 排気ガス浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-24

(45)【発行日】2022-09-01

(54)【発明の名称】排気ガス浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/033 20060101AFI20220825BHJP

   F01N 3/023 20060101ALI20220825BHJP

【ＦＩ】

F01N3/033 C

F01N3/023 A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018057196

(22)【出願日】2018-03-23

(65)【公開番号】P2019167905

(43)【公開日】2019-10-03

【審査請求日】2021-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 辰吾

【審査官】二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３１４２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－１４１８２２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６４－２１２１１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００－ ３／３８

Ｆ０１Ｎ ９／００－１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンから排気された排気ガスが通過する上流排気管と、
前記上流排気管の下流側に接続された管体と、
前記管体の下流側に接続された下流排気管と、
前記管体内に設けられたフィルタと、
前記管体における前記フィルタの上流側であって前記上流排気管との連通箇所よりも車体側に形成された供給口を通じて、少なくとも酸素を含む酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、
を備え、
前記上流排気管と前記管体との連通箇所、および、前記管体と前記下流排気管との連通箇所は、前記フィルタの流路断面の中央より前記車体から離隔している排気ガス浄化装置。

【請求項2】

エンジンから排気された排気ガスが通過する上流排気管と、
前記上流排気管の下流側に接続された管体と、
前記管体の下流側に接続された下流排気管と、
前記管体内に設けられたフィルタと、
前記上流排気管に形成された供給口を通じて、少なくとも酸素を含む酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、
前記エンジンの暖機前において、前記エンジンに接続された吸気ポートに燃料を噴射させ、前記エンジンの暖機後において、前記エンジンの燃焼室に燃料を噴射させる制御部と、
を備え、
前記上流排気管と前記管体との連通箇所は、前記フィルタの流路断面の中央より車体側に位置し、
前記管体と前記下流排気管との連通箇所は、前記フィルタの流路断面の中央より前記車体から離隔している排気ガス浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気ガス浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンから排気された排気ガスに含まれる煤等の粒子状物質を捕捉して取り除く車両用のフィルタとして、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）やＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）が知られている。このようなフィルタは、使用を継続するに従って粒子状物質によって目詰まりしてしまう。そこで、フィルタを昇温させることで捕捉された煤を燃焼させてフィルタから除去する再生処理が行われる。

【0003】

再生処理を行う際に、排気ガス中の酸素が相対的に少ないと、煤の燃焼が促進されない。そこで、排気管に空気を噴射することで酸素を補う技術が開発されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００３－３１４２４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

フィルタにおける煤の燃焼は、酸素が供給されるフィルタ上流側から開始し、フィルタ下流側へと進む。また、煤の燃焼によって生じた熱もフィルタ上流側から下流側へと伝播する。そのため、フィルタ下流側にあっては、フィルタ下流側において生じた煤の燃焼熱と、フィルタ上流側から伝播してきた熱とが合わさり、高温になりやすい。このように、フィルタに堆積した煤を燃焼させると当該フィルタが部分的に高温になることがあり、当該フィルタを搭載した車両の車体に熱の影響を与える可能性がある。

【0006】

本発明は、車体への熱の影響を抑制することが可能な排気ガス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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の排気ガス浄化装置は、エンジンから排気された排気ガスが通過する上流排気管と、上流排気管の下流側に接続された管体と、管体の下流側に接続された下流排気管と、管体内に設けられたフィルタと、管体におけるフィルタの上流側であって上流排気管との連通箇所よりも車体側に形成された供給口を通じて、少なくとも酸素を含む酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、を備え、上流排気管と管体との連通箇所、および、管体と下流排気管との連通箇所は、フィルタの流路断面の中央より車体から離隔している。

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の他の排気ガス浄化装置は、エンジンから排気された排気ガスが通過する上流排気管と、上流排気管の下流側に接続された管体と、管体の下流側に接続された下流排気管と、管体内に設けられたフィルタと、上流排気管に形成された供給口を通じて、少なくとも酸素を含む酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、エンジンの暖機前において、エンジンに接続された吸気ポートに燃料を噴射させ、エンジンの暖機後において、エンジンの燃焼室に燃料を噴射させる制御部と、を備え、上流排気管と管体との連通箇所は、フィルタの流路断面の中央より車体側に位置し、管体と下流排気管との連通箇所は、フィルタの流路断面の中央より車体から離隔している。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、車体への熱の影響を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】エンジンシステムの構成を示す概略図である。

【図2】排気ガス浄化装置の構成を示す概略図である。

【図3】再生処理が実行された際のＧＰＦの温度について説明する図である。

【図4】第１の変形例の排気ガス浄化装置の構成を示す概略図である。

【図5】第２の変形例の排気ガス浄化装置の構成を示す概略図である。

【図6】第３の変形例の排気ガス浄化装置の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0014】

図１は、エンジンシステム１００の構成を示す概略図である。なお、図１中、信号の流れを破線の矢印で示す。図１に示すように、エンジンシステム１００には、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなるＥＣＵ（Engine Control Unit）１１０が設けられ、ＥＣＵ１１０によりエンジン１２０全体が統括制御される。ただし、以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。また、ここでは、エンジン１２０として、ガソリンエンジンを例に挙げて説明する。

【0015】

エンジン１２０は、複数の気筒１２２ａを有する多気筒エンジンであり、シリンダブロック１２２に形成された各気筒１２２ａの吸気ポート１２４に、吸気マニホールド１２６が連通される。吸気マニホールド１２６の集合部には、エアチャンバ１２８を介して吸気管１３０が連通される。吸気管１３０の上流側には、エアクリーナ１３２が設けられる。吸気管１３０におけるエアクリーナ１３２の下流側には、スロットル弁１３４が設けられる。

【0016】

また、エンジン１２０のシリンダブロック１２２に形成された各気筒１２２ａの排気ポート１３６には、排気マニホールド１３８が連通される。排気マニホールド１３８の集合部には、排気管１４０を介してマフラー１４２が連通される。排気管１４０には、後述する排気ガス浄化装置２００が設けられる。以下、排気マニホールド１３８の集合部と、排気ガス浄化装置２００を構成するフィルタユニット２２０（後述）とを連通する排気管１４０を上流排気管１４０ａと呼び、フィルタユニット２２０とマフラー１４２とを連通する排気管１４０を下流排気管１４０ｂと呼ぶ場合がある。なお、上流排気管１４０ａおよび下流排気管１４０ｂは、実質的に内径が等しい。

【0017】

エンジン１２０には、点火プラグ１４８が、その先端が燃焼室１４６内に位置するように各気筒１２２ａそれぞれに対して設けられる。また、各気筒１２２ａの燃焼室１４６には、インジェクタ１５０が設けられる。

【0018】

エンジンシステム１００には、吸気管１３０におけるエアクリーナ１３２とスロットル弁１３４との間に、エンジン１２０に流入する吸入空気量を検出する吸入空気量センサ１６０、および、エンジン１２０に流入する空気（外気）の温度を検出する吸気温センサ１６２が設けられる。また、エンジンシステム１００には、スロットル弁１３４の開度を検出するスロットル開度センサ１６４が設けられる。また、エンジンシステム１００には、クランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサ１６６、アクセル（図示せず）の開度を検出するアクセル開度センサ１６８が設けられる。

【0019】

これら各センサ１６０～１６８は、ＥＣＵ１１０に接続されており、検出値を示す信号をＥＣＵ１１０に出力する。

【0020】

ＥＣＵ１１０は、各センサ１６０～１６８から出力された信号を取得してエンジン１２０を制御する。ＥＣＵ１１０は、エンジン１２０を制御する際、信号取得部１８０、目標値導出部１８２、空気量決定部１８４、噴射量決定部１８６、スロットル開度決定部１８８、点火時期決定部１９０、駆動制御部１９２として機能する。

【0021】

信号取得部１８０は、各センサ１６０～１６８が検出した値を示す信号を取得する。目標値導出部１８２は、クランク角センサ１６６から取得したクランク角を示す信号に基づいて現時点のエンジン回転数を導出する。また、目標値導出部１８２は、導出したエンジン回転数、および、アクセル開度センサ１６８から取得したアクセル開度を示す信号に基づき、予め記憶されたマップを参照して目標トルクおよび目標エンジン回転数を導出する。

【0022】

空気量決定部１８４は、目標値導出部１８２により導出された目標エンジン回転数および目標トルクなどに基づいて、各気筒１２２ａに供給する目標空気量を決定する。スロットル開度決定部１８８は、空気量決定部１８４により決定された各気筒１２２ａの目標空気量の合計量を導出し、合計量の空気を外部から吸気するための目標スロットル開度を決定する。

【0023】

噴射量決定部１８６は、目標値導出部１８２により導出された目標エンジン回転数および目標トルク、空気量決定部１８４により決定された各気筒１２２ａの目標空気量などに基づいて、各気筒１２２ａに供給する燃料の目標噴射量を決定する。また、噴射量決定部１８６は、決定した目標噴射量の燃料をエンジン１２０の吸気行程あるいは圧縮行程でインジェクタ１５０から噴射させるために、クランク角センサ１６６により検出されるクランク角を示す信号に基づいて、各インジェクタ１５０の目標噴射時期および目標噴射期間を決定する。

【0024】

点火時期決定部１９０は、目標値導出部１８２により導出された目標エンジン回転数や目標トルク、クランク角センサ１６６により検出されるクランク角を示す信号などに基づいて、各気筒１２２ａでの点火プラグ１４８の目標点火時期を決定する。

【0025】

駆動制御部１９２は、スロットル開度決定部１８８により決定された目標スロットル開度でスロットル弁１３４が開口するように、スロットル弁用アクチュエータ（図示せず）を駆動する。また、駆動制御部１９２は、噴射量決定部１８６により決定された目標噴射時期および目標噴射期間でインジェクタ１５０を駆動することで、インジェクタ１５０から目標噴射量の燃料を噴射させる。また、駆動制御部１９２は、点火時期決定部１９０により決定された目標点火時期で点火プラグ１４８を点火させる。

【0026】

このようにして、燃焼室１４６で燃料が燃焼されたことにより生じた排気ガスは、排気管１４０を通じて外部に排出される。排気ガスには、炭化水素（ＨＣ：Hydro Carbon）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物(ＮＯｘ)や、煤等の粒子状物質が含まれるため、これらを除去する必要がある。そこで、排気管１４０に排気ガス浄化装置２００を設けておき、排気ガス浄化装置２００において、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物、粒子状物質を除去する。

【0027】

なお、ＥＣＵ１１０は、排気ガス浄化装置として機能する際、堆積量推定部１９４、供給制御部１９６として機能する。堆積量推定部１９４および供給制御部１９６については後に詳述する。

【0028】

（排気ガス浄化装置２００）
図２は、排気ガス浄化装置２００の構成を示す概略図である。なお、図２中、信号の流れを破線の矢印で示し、エンジン１２０が搭載される車両の車体を一点鎖線で示す。図２に示すように、排気ガス浄化装置２００は、堆積量推定部１９４と、供給制御部１９６と、三元触媒（Three-Way Catalyst）２１０と、フィルタユニット２２０と、酸素含有ガス供給部２３０とを含む。本実施形態において、排気ガス浄化装置２００は、車体の下方に設けられる。

【0029】

三元触媒２１０は、上流排気管１４０ａ内に設けられる。三元触媒２１０は、例えば、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒成分を含む。三元触媒２１０は、排気ポート１３６から排出された排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去する。

【0030】

フィルタユニット２２０は、管体２２２と、ＧＰＦ（フィルタ）２２４とを含む。管体２２２は、上流排気管１４０ａと下流排気管１４０ｂとを接続する。具体的に説明すると、管体２２２は、拡径部２２２ａと、同径部２２２ｂと、縮径部２２２ｃとを含む。

【0031】

拡径部２２２ａは、上流側の端部（一端）が上流排気管１４０ａに接続され、下流側の端部（他端）が同径部２２２ｂに連続する。拡径部２２２ａは、上流側から下流側に向かって径（内径および外径）が漸増する。つまり、拡径部２２２ａの一端の内径は、上流排気管１４０ａの内径と実質的に等しい。また、本実施形態において、上流排気管１４０ａおよび拡径部２２２ａは、これらの連通箇所２２２ａａが、拡径部２２２ａの流路断面の中央に位置するように接続される。

【0032】

同径部２２２ｂは、上流側の端部が拡径部２２２ａに連続し、下流側の端部が縮径部２２２ｃに連続する。同径部２２２ｂの径（内径および外径）は、実質的に一定である。同径部２２２ｂの径は、拡径部２２２ａの他端の内径、および、縮径部２２２ｃの一端の内径と実質的に等しい。

【0033】

縮径部２２２ｃは、上流側の端部（一端）が同径部２２２ｂに連続し、下流側の端部（他端）が下流排気管１４０ｂに接続される。縮径部２２２ｃは、上流側から下流側に向かって径（内径および外径）が漸減する。つまり、縮径部２２２ｃの他端の内径は、下流排気管１４０ｂの内径と実質的に等しい。また、本実施形態において、縮径部２２２ｃおよび下流排気管１４０ｂは、これらの連通箇所２２２ｃａが、縮径部２２２ｃの流路断面の中央に位置するように接続される。つまり、上流排気管１４０ａ、管体２２２、下流排気管１４０ｂは、同軸である。

【0034】

ＧＰＦ２２４は、同径部２２２ｂ内に設けられる。つまり、ＧＰＦ２２４は、排気管１４０内における三元触媒２１０の下流側に設けられる。また、ＧＰＦ２２４は、三元触媒２１０（上流排気管１４０ａ）と同軸である。ＧＰＦ２２４は、排気ポート１３６から排気された排気ガス中の粒子状物質（煤）を捕捉する。ＧＰＦ２２４は、ウォールフロー型のフィルタである。本実施形態においてＧＰＦ２２４は、粒子状物質を捕捉する機能を有するとともに、排気ガスを浄化する触媒（例えば、三元触媒２１０と同様の、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去する三元触媒）を含む。

【0035】

排気ガス浄化装置２００は、排気管１４０にＧＰＦ２２４を備える構成により、ＧＰＦ２２４に粒子状物質を堆積させて、排気ガスから除去することができる。そして、ＧＰＦ２２４に堆積した粒子状物質（炭素Ｃ）は、下記式（１）に示す反応（粒子状物質の酸化反応）を進行させることによってＧＰＦ２２４から除去され、ＧＰＦ２２４が再生される。
Ｃ ＋ Ｏ_２ → ＣＯ_２ …式（１）

【0036】

しかし、本実施形態のエンジン１２０はガソリンエンジンであるため、噴射量決定部１８６は、基本的に理論空燃比（ストイキ）となるように燃料の目標噴射量を決定する。理論空燃比での運転では、排気ガスに含まれる酸素が低濃度となるため、ＧＰＦ２２４の再生処理が促進されない。

【0037】

そこで、排気ガス浄化装置２００は、酸素含有ガス供給部２３０を含み、ＧＰＦ２２４における粒子状物質の堆積量が所定の堆積閾値以上になった場合に、酸素含有ガス供給部２３０を駆動してＧＰＦ２２４に供給される酸素濃度を増加させる。

【0038】

具体的に説明すると、酸素含有ガス供給部２３０は、供給管２３２と、ポンプ２３４とを含む。供給管２３２は、拡径部２２２ａに接続され、端部が大気開放される。ポンプ２３４は、供給管２３２に設けられ、外気（酸素含有ガス）を供給管２３２に供給する。

【0039】

堆積量推定部１９４は、ＧＰＦ２２４における粒子状物質の堆積量を推定する。堆積量推定部１９４は、例えば、エンジン１２０の運転条件や、前回外気を供給してから現在までの運転時間（走行距離）に基づいて粒子状物質の堆積量を推定する。

【0040】

供給制御部１９６は、堆積量が堆積閾値以上であるとき、排気ガスの温度等のエンジン運転状態が再生処理条件を満たすと、酸素含有ガス供給部２３０を制御して、外気の供給を開始させる。

【0041】

図３は、本実施形態の排気ガス浄化装置２００における再生処理が実行された際のＧＰＦ２２４の温度について説明する図である。本実施形態の排気ガス浄化装置２００は、外気の供給口２５０の位置を工夫することで、車体への熱の影響を抑制する。具体的に説明すると、図３に示すように、排気ガス浄化装置２００において、外気の供給口２５０は、拡径部２２２ａにおける中央より車体側に形成される。換言すれば、供給口２５０は、拡径部２２２ａにおける管体２２２の軸（上流排気管１４０ａの軸）よりも車体側に形成される。そして、供給管２３２は、供給口２５０に接続される。

【0042】

排気ガス浄化装置２００において、再生処理を実行すべく、ポンプ２３４が駆動されて外気が供給されると、外気は、供給口２５０を通じてＧＰＦ２２４に到達する。ここで、上記したように供給口２５０は、拡径部２２２ａにおける車体側に位置する。したがって、外気は、ＧＰＦ２２４における上流側かつ車体側に最初に到達する。そうすると、ＧＰＦ２２４に蓄積した粒子状物質は、まず、上流側かつ車体側（図３中、Ｂ１で示す）から燃焼しはじめ、その後、車体から離隔する方向に延焼する。このように、排気ガス浄化装置２００では、図３中、Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４→Ｂ５に示すように、ＧＰＦ２２４の上流側から下流側に向かって、また、車体から離隔する方向に粒子状物質が燃焼する。

【0043】

そうすると、排気ガス浄化装置２００において、燃焼熱は、ＧＰＦ２２４の上流側から下流側に向かって、また、車体から離隔する方向に伝搬する。このため、排気ガス浄化装置２００において、ＧＰＦ２２４の下流かつ車体から最も離隔した箇所（図３中、Ｂ５で示す）は、上流側かつ車体側から伝搬した熱と、粒子状物質の燃焼熱とが合わさり、最も高温となる。

【0044】

以上説明したように、本実施形態の排気ガス浄化装置２００によれば、外気の供給口２５０の位置を工夫することで、再生処理を実行した際に最も高温となる部位を車体から離隔した位置とすることができる。これにより、再生処理において生じた熱の車体への伝搬を抑制することが可能となる。したがって、車体への熱の影響を抑制することができる。

【0045】

（変形例）
図４は、第１の変形例の排気ガス浄化装置３００の構成を示す概略図である。図５は、第２の変形例の排気ガス浄化装置４００を説明する図である。図６は、第３の変形例の排気ガス浄化装置５００を説明する図である。なお、上記排気ガス浄化装置２００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図４、図５において、理解を容易にするために、堆積量推定部１９４および供給制御部１９６を省略する。

【0046】

（排気ガス浄化装置３００）
図４に示すように、排気ガス浄化装置３００は、車体の下方に設けられる。排気ガス浄化装置３００は、堆積量推定部１９４と、供給制御部１９６と、三元触媒２１０と、フィルタユニット２２０と、酸素含有ガス供給部２３０とを含む。

【0047】

排気ガス浄化装置３００は、上流排気管１４０ａと拡径部２２２ａとの連通箇所３２２ａａ、および、縮径部２２２ｃと下流排気管１４０ｂとの連通箇所３２２ｃａの位置のみが排気ガス浄化装置２００と異なる。

【0048】

具体的に説明すると、排気ガス浄化装置３００において、上流排気管１４０ａおよび拡径部２２２ａは、これらの連通箇所３２２ａａが、拡径部２２２ａの流路断面（ＧＰＦ２２４の流路断面）の中央より車体から離隔した位置となるように接続される。同様に、排気ガス浄化装置３００において、縮径部２２２ｃおよび下流排気管１４０ｂは、これらの連通箇所３２２ｃａが、縮径部２２２ｃの流路断面（ＧＰＦ２２４の流路断面）の中央より車体から離隔した位置となるように接続される。つまり、連通箇所３２２ａａ、３２２ｃａが相対的に鉛直下方に偏在するように、上流排気管１４０ａ、管体２２２、下流排気管１４０ｂが接続される。

【0049】

上記構成により、排気ガスは、ＧＰＦ２２４における下方側、つまり、車体から離隔した側を積極的に流れることになる。換言すれば、排気ガスの通過量は、ＧＰＦ２２４における車体側（上方側）よりも車体から離隔した側（下方側）の方が多くなる。そうすると、粒子状物質の堆積量は、ＧＰＦ２２４における車体側（上方側）よりも車体から離隔した側（下方側）の方が多くなる。

【0050】

このため、再生処理が実行された際に、粒子状物質が相対的に多い、ＧＰＦ２２４における車体から離隔した側の方が、車体側より燃焼熱が大きくなる。

【0051】

一方、排気ガス浄化装置３００において、再生処理を実行すべく、ポンプ２３４が駆動されて外気が供給されると、外気は、供給口２５０を通じてＧＰＦ２２４に到達する。ここで、上記したように供給口２５０は、拡径部２２２ａにおける車体側に位置する。したがって、外気は、ＧＰＦ２２４における上流側かつ車体側に最初に到達する。そうすると、ＧＰＦ２２４に蓄積した粒子状物質は、まず、上流側かつ車体側から燃焼しはじめ、その後、車体から離隔する方向に延焼する。つまり、排気ガス浄化装置３００では、排気ガス浄化装置２００と同様に、ＧＰＦ２２４の上流側から下流側に向かって、また、車体から離隔する方向に粒子状物質が燃焼する。そうすると、排気ガス浄化装置３００において、燃焼熱は、ＧＰＦ２２４の上流側から下流側に向かって、また、車体から離隔する方向に伝搬する。

【0052】

したがって、再生処理が実行されると、ＧＰＦ２２４における車体から離隔した側は、上流側かつ車体側から伝搬した熱と、相対的に多い粒子状物質の燃焼熱とが合わさり、車体側よりも温度が高くなる。つまり、ＧＰＦ２２４における車体側は、車体と離隔する方向に熱が伝搬され、また、粒子状物質の堆積量が相対的に少ないため、車体から離隔した側よりも温度が低くなる。これにより、再生処理において生じた熱の車体への伝搬を抑制することが可能となる。

【0053】

（排気ガス浄化装置４００）
排気ガス浄化装置４００は、車体の下方に設けられる。排気ガス浄化装置４００は、堆積量推定部１９４と、供給制御部１９６と、三元触媒２１０と、フィルタユニット２２０と、酸素含有ガス供給部２３０とを含む。

【0054】

図５に示すように、排気ガス浄化装置４００は、上流排気管１４０ａと拡径部２２２ａとの連通箇所４２２ａａと、供給口４５０の位置のみが排気ガス浄化装置３００と異なる。

【0055】

具体的に説明すると、排気ガス浄化装置４００において、上流排気管１４０ａおよび拡径部２２２ａは、これらの連通箇所４２２ａａが、拡径部２２２ａの流路断面（ＧＰＦ２２４の流路断面）の中央より車体側に位置するように接続される。つまり、連通箇所４２２ａａが相対的に鉛直上方（車体側）に偏在するように、上流排気管１４０ａおよび管体２２２が接続される。一方、排気ガス浄化装置４００においても、排気ガス浄化装置３００と同様に、縮径部２２２ｃおよび下流排気管１４０ｂは、これらの連通箇所３２２ｃａが、縮径部２２２ｃの流路断面（ＧＰＦ２２４の流路断面）の中央より車体から離隔した位置となるように接続される。

【0056】

また、供給口４５０は、上流排気管１４０ａにおける三元触媒２１０と拡径部２２２ａとの間に形成される。そして、酸素含有ガス供給部２３０の供給管２３２は、供給口４５０に接続される。

【0057】

そして、再生処理を実行すべく、ポンプ２３４が駆動されて外気が供給されると、外気は、供給口４５０、連通箇所４２２ａａを通じてＧＰＦ２２４に到達する。ここで、上記したように連通箇所４２２ａａは、拡径部２２２ａにおける車体側に位置する。したがって、ＧＰＦ２２４に蓄積した粒子状物質は、排気ガス浄化装置２００と同様に、ＧＰＦ２２４の上流側から下流側に向かって、また、車体から離隔する方向に燃焼する。

【0058】

そうすると、排気ガス浄化装置４００において、燃焼熱は、ＧＰＦ２２４の上流側から下流側に向かって、また、車体から離隔する方向に伝搬する。このため、排気ガス浄化装置４００において、ＧＰＦ２２４の下流かつ車体から最も離隔した箇所が最も高温となる。

【0059】

したがって、排気ガス浄化装置４００では、再生処理を実行した際に最も高温となる部位を車体から離隔した位置とすることができる。これにより、再生処理において生じた熱の車体への伝搬を抑制することが可能となる。

【0060】

なお、排気ガス浄化装置４００は、ＧＰＦ２２４において実質的に均一に（偏りなく）粒子状物質が堆積するように運転制御が為されるエンジンにおいて、車体への熱の影響を効率よく抑制することができる。例えば、燃焼室１４６に加えて、吸気ポート１２４にもインジェクタ１５０を設けておき、冷帯時やエンジンの始動時には、吸気ポート１２４に設けられたインジェクタ１５０から燃料を噴射させる（ポート噴射）ことで、粒子状物質の生成量を相対的に少なくすることができる。また、エンジンが暖機された後に燃焼室１４６に設けられたインジェクタ１５０から燃料を噴射させる（直噴）ことで、粒子状物質の生成量を相対的に少なくすることができる。このように、粒子状物質の生成量を相対的に少なくすることで、ＧＰＦ２２４において実質的に均一に粒子状物質を堆積させることができる。ただし、ＧＰＦ２２４において実質的に均一に粒子状物質を堆積させることができない場合には、上記排気ガス浄化装置２００の方が、車体への熱の影響を効率よく抑制することが可能となる。

【0061】

（排気ガス浄化装置５００）
排気ガス浄化装置５００は、車体の下方に設けられる。排気ガス浄化装置５００は、三元触媒２１０と、フィルタユニット２２０とを含む。図６に示すように、排気ガス浄化装置５００は、堆積量推定部１９４、供給制御部１９６、酸素含有ガス供給部２３０を有していない点のみが排気ガス浄化装置３００と異なる。

【0062】

排気ガス浄化装置５００においても、連通箇所３２２ａａ、３２２ｃａが相対的に鉛直下方に偏在するように、上流排気管１４０ａ、管体２２２、下流排気管１４０ｂが接続される。

【0063】

上記構成により、粒子状物質の堆積量は、ＧＰＦ２２４における車体側（上方側）よりも車体から離隔した側（下方側）の方が多くなる。このため、再生処理が実行された際に、粒子状物質が相対的に多い、ＧＰＦ２２４における車体から離隔した側の温度が、車体側の温度よりも高くなる。つまり、ＧＰＦ２２４における車体側の温度を、車体から離隔した側の温度よりも低くすることができる。これにより、再生処理において生じた熱の車体への伝搬を抑制することが可能となる。

【0064】

なお、排気ガス浄化装置５００では、酸素含有ガス供給部２３０を備えないため、ヒューエルカット（アクセル開度センサ１６８が検出したアクセルの開度が０（ゼロ）、かつ、車速が０ではない）の際に自動的に再生処理が実行される。

【0065】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0066】

なお、上記実施形態および変形例において、ＥＣＵ１１０が堆積量推定部１９４、供給制御部１９６として機能する構成を例に挙げて説明した。しかし、堆積量推定部１９４、供給制御部１９６は、ＥＣＵ１１０と別体で構成されてもよい。

【0067】

また、上記実施形態および変形例において、酸素含有ガス供給部２３０が酸素含有ガスとして外気を供給する場合を例に挙げて説明した。しかし、酸素含有ガス供給部２３０が供給する酸素含有ガスは、理論空燃比の排気ガスより酸素濃度が高いガスであればよい。

【0068】

また、上記実施形態におよび変形例において、ＧＰＦ２２４が触媒を含む構成を例に挙げて説明したが、ＧＰＦ２２４は粒子状物質を捕捉できればよく、触媒を含まずともよい。

【0069】

また、上記変形例の排気ガス浄化装置４００において、縮径部２２２ｃおよび下流排気管１４０ｂは、これらの連通箇所３２２ｃａが、縮径部２２２ｃの流路断面の中央より車体から離隔した位置となるように接続される場合を例に挙げて説明した。しかし、縮径部２２２ｃおよび下流排気管１４０ｂの連通箇所は、縮径部２２２ｃの流路断面の中央であってもよいし、中央より車体側であってもよい。

【0070】

また、上記実施形態において、エンジン１２０としてガソリンエンジンを例に挙げて説明した。しかし、排気ガス浄化装置２００は、エンジンの種類に限らず（例えば、ディーゼルエンジン）、エンジンから排気された排気ガスに含まれる粒子状物質を取り除くことができる。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本発明は、排気ガス浄化装置に利用できる。

【符号の説明】

【0072】

１４０ａ 上流排気管
１４０ｂ 下流排気管
２００、３００、４００、５００ 排気ガス浄化装置
２２２ 管体
２２４ ＧＰＦ（フィルタ）
２３０ 酸素含有ガス供給部
２５０、４５０ 供給口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】