本发明的技术领域

本发明涉及一种废气净化装置。

现有技术的描述

一种用于收集包含在从一发动机中排出的废气中的颗粒物的颗粒 物过滤器是公知的。该过滤器具有多孔材料形成的蜂窝结构。进一步 地，该过滤器具有若干通道，一部分通道的上游端由塞子堵住，其余 的通道的下游端由塞子堵住。在该过滤器中，废气流过限定各通道的 隔板，并从此流出该过滤器。

在这种类型的过滤器中，当废气流过各隔板从该过滤器中流出 时，该过滤器具有一高的颗粒物收集比。然而，该过滤器的各通道由 塞子堵住，因此该过滤器的生产性较低，因此其生产成本较高。

此外，如图3A所示，当废气撞击该塞子时，废气不能平稳地流到 该过滤器的各通道中。另外，当废气在上游各塞子附近流动时，该废 气流带有湍流，因此废气不能平稳地流到该过滤器的各通道中。此 外，如图3B所示，当废气在下游各塞子附近流动时，该废气流也带有 湍流，因此废气不能平稳地流出该过滤器。出于这些原因，该过滤器 具有一较大的压力损失。

本发明的目的是为了提供一种带有一个具有一小的压力损失的颗 粒物过滤器的废气净化装置。

本发明的内容

在第1发明中，其提供一种废气净化装置，该装置包括：一个用 于包含在从一发动机中排出的废气中的各净化元件的基底，该基底具 有各个限定各通道并由多孔材料构成的隔板，该多孔材料的微孔每个 都具有一预定的平均尺寸，各相邻隔板的端部限定该基底的各通道的 每个部分，并如此地相互局部连接，以致于各端部朝该基底的外侧是 锥形的，各锥形端部局部封闭相应通道的端部开口，并形成一个由其 尖部限定构成的小孔，并且每个小孔的尺寸小于相应通道的横截面面 积，大于各隔板的微孔的尺寸。

在第2发明中，根据第1发明，限定构成该基底的各通道的每一部 分的各相邻隔板端部，在其上游端如此地局相互部连接，以致于各端 部朝该基底的外侧是锥形的，限定构成该基底的每个其余通道的相邻 隔板的各端部，在其下游端彼此如此地连接，以致于各端部朝该基底 的外侧是锥形的。

在第3发明中，根据第2发明，各锥形端部和其余部分带有用于氧 化各颗粒物的氧化材料，并且由每单位容积每上游锥形端部携带的氧 化材料量，大于由每单位容积每下游锥形端部携带的氧化材料量。

在第4发明中，根据第1发明，限定构成该基底各通道每个部分的 各相邻隔板的各端部，在其上游端彼此如此地连接，以致于各端部朝 该基底外侧是锥形的，并且限定构成该基底的每个其余通道的相邻隔 板的各端部，在其下游端彼此如此地连接，以致于各端部朝该基底的 外侧是锥形的，并且该通道的下游端开口被完全封闭。

在第5发明中，根据第1发明，限定构成该基底的各通道的每一部 分的相邻各隔板的各端部，在其下游端彼此如此地局部连接，以致于 各端部朝该基底的外侧是锥形的，并且限定构成该基底的每个其余通 道的相邻各隔板的各端部，在其上游端彼此如此地局部连接，以致于 各端部朝该基底的外侧是锥形的，并且该通道的上游端开口完全封 闭。

在第6发明中，根据第5发明，该基底用作一个设置在一发动机的 废气通道中的颗粒物过滤器，以便收集包含在从一发动机中排出的废 气中的颗粒物。

在第7发明中，根据第6发明，各锥形端部携带有用于氧化各颗粒 物的氧化材料。

在第8发明中，根据第7发明，由每个锥形端部在其上游端表面处 每单位面积携带的氧化材料量，大于其下游表面处每单位面积的氧化 材料量。

在第9发明中，根据第7发明，一个用于增加该过滤器温度的方法 得到了实施。

在第10发明中，根据第7发明，该过滤器携带有一个当其周围氧 气过剩时用于吸收NOx并将NOx携带在其中，当氧气浓度降低时，从其 中释放出携带的NOx的NOx携带剂。

在第11发明中，根据第7发明，该过滤器带有贵金属催化剂。

在第12发明中，根据第11发明，该氧化材料是一种在周围存在过 剩氧气时吸收氧气并携带氧气，并且在氧气浓度降低时，以活性氧的 形式从其中释放携带的氧气的活性氧产生剂，并且当颗粒物附着到该 过滤器上以便由该活性氧对附着到该过滤器上的该颗粒物进行氧化 时，该活性氧产生剂从其中释放出活性氧。

在第13发明中，根据第12发明，该活性氧产生剂包括碱金属，碱 土金属，稀土金属和过渡金属中的一种。

在第14发明中，根据第12发明，该活性氧产生剂包括离子化倾向 大于钙的碱金属，碱土金属的一种。

在第15发明中，根据第12发明，流入钙过滤器的至少部分废气的 空燃比临时变浓，以便氧化附着到该过滤器上的颗粒物。

在第16发明中，根据第6发明，用于氧化包含在废气中的各种成 份的氧化装置设置在该过滤器上游发动机的废气通道中。

在第17发明中，根据第16发明，该氧化装置是一种氧化催化剂。

在第18发明中，根据第16发明，该氧化装置是一种当流入其中的 是稀薄废气时是携带NOx，当流入其中的是浓废气时是降低携带的NOx的NOx催化剂。

在第19发明中，根据第16发明，在该过滤器的低温区域，该过滤 器的每个小孔的尺寸大于在该过滤器高温区域的小孔的尺寸。

在第20发明中，根据第16发明，该低温区域是该过滤器的圆周区 域，而高温区域是该过滤器的中心区域。

在第21发明中，根据第19发明，在该过滤器的低温区域，该过滤 器的每个通道的横截面积大于在该过滤器的高温区域每个通道的横截 面积。

在第22发明中，根据第16发明，在该过滤器的低温区域，该过滤 器的每个通道的横截面积大于在该过滤器的高温区域每个通道的横截 面积。

在第23发明中，根据第22发明，该低温区域是该过滤器的圆周区 域，而高温区域是该过滤器的中心区域。

在第24发明中，根据第22发明，在该过滤器的低温区域，该过滤 器的每个小孔的尺寸大于在该过滤器高温区域的小孔的尺寸。

在第25发明中，根据第16发明，用于净化包含在废气中的各种成 份的废气净化装置设置在该过滤器下游发动机的废气通道中。

在第26发明中，根据第25发明，该废气净化装置是一种当流入其 中的是稀薄废气时是携带NOx，当流入其中的是浓废气时是降低携带 的NOx的NOx催化剂。

在第27发明中，根据第25发明，该废气净化装置是一个能氧化包 含在废气中的各颗粒物的额外颗粒物过滤器。

在第28发明中，根据第25发明，该过滤器正时设置在排气歧管附 近。

在第29发明中，根据第25发明，该装置还包括：一个从该过滤器 和废气净化装置之间的发动机废气通道，延伸得该废气净化装置的发 动机下游的废气通道处，以便对该废气净化装置进行旁通的旁通通 道，和一个用于将废气流切换入该废气净化装置中，并切换入该旁通 通道中的切换阀，该过滤器带有一种当流入其中的是稀薄废气时携带 SOx，当流入其中的废气是大致化学当量比的废气时释放携带的SOx的 SOx携带剂，该SOx携带剂的温度大于SOx的释放温度，这个切换阀是 如此设置的，以致于在SOx不从该SOx携带剂中释放时，该废气流入该 废气净化装置中，在SOx从该SOx携带剂中释放时，该废气流入该旁通 通道中。

在第30发明中，根据第29发明，用于氧化包含在废气中的各种成 份的催化剂设置在该旁通通道种。

在第31发明中，根据第一发明，该基底设置在一发动机的废气通 道中，该基底带有一个用于收集包含在从一发动机中排出的废气中的 未燃碳氢化合物的碳氢化合物收集剂，一种用于净化未燃烧的碳氢化 合物的碳氢化合物净化催化剂，该碳氢化合物收集剂在该收集剂的温 度低于一碳氢化合物的释放温度时，收集未燃烧的碳氢化合物，在该 收集剂的温度大于该碳氢化合物的释放温度时，从其中释放收集的未 燃碳氢化合物，该碳氢化合物净化催化剂在该催化剂的温度大于碳氢 化合物净化温度时，净化未燃烧的碳氢化合物，该碳氢化合物的释放 温度是如此确定的，以致于当该碳氢化合物净化催化剂的温度低于该 碳氢化合物净化温度时，从该碳氢化合物收集剂中释放出该未燃烧碳 氢化合物。

在第32发明中，其提供了一种用于生产一个用于净化一发动机排 出的废气中包含的各种成份的基底的方法，该基底具有一组由多孔材 料形成的各隔板限定构成的废气通道，限定构成该废气通道的每个部 分的各隔板的各端部，在该废气通道的一端处，彼此如此局部连接， 以致于各端部朝该基底的外侧是锥形的，并由其尖部限定构成一小 孔，限定构成每个其余废气通道的各隔板的各端部，在该废气通道的 其他端部处，彼此如此地局部连接，以致于各端部朝该基底的外侧是 锥形的，并由其尖部限定构成一小孔，其中该方法包括：聚集并连接 限定构成每个其端部开口被封闭的废气通道的各隔板的各端部的步 骤，和一个由限定构成每个其端部开口被封闭的废气通道的各端部的 尖部限定构成的小孔的步骤，每个小孔的尺寸小于相应的废气通道端 部开口的面积，大于各隔板微孔的平均尺寸。

在第33发明中，根据第32发明，该聚集和连接步骤及形成小孔的 步骤同时进行。

在第34发明中，根据第33发明，该聚集和连接步骤及形成小孔的 步骤，都借助于将一个具有若干凸伸体和设置在该凸伸体之间的各个 销的装置，朝该基底的端面冲压而同时进行。

在第35发明中，根据第32发明，首先进行该聚集和连接步骤，然 后进行该形成小孔的步骤。

在第36发明中，根据第35发明，在形成该小孔的步骤中，对相互 连接的各端部的各尖部进行修整，以便形成该小孔。

附图的简要说明

图1A和1B表示本发明的颗粒物过滤器；

图2A和2B表示本发明的过滤器的一部分；

图3A和3B表示现有技术过滤器的一部分；

图4A和4B表示一蜂窝器结构；

图5A和5B表示一冲模；

图6A和6B表示颗粒物的氧化作用；

图7A，7B和7C表示各颗粒物的沉积作用；

图8表示氧化净化的颗粒物量和该过滤器温度之间的关系；

图9表示该第二实施例的过滤器；

图10表示第三实施例的过滤器；

图11表示带有本发明的过滤器的发动机；

图12表示用于控制该发动机的运行的流程图；

图13表示带有第四实施例的废气净化装置的发动机；

图14表示第四实施例的优化催化剂；

图15表示第五实施例的过滤器；

图16表示第六实施例的过滤器；

图17表示带有第七实施例的废气净化装置的发动机；

图18表示第七实施例的颗粒物主过滤器；

图19表示由该主过滤器进行的颗粒物氧化作用；

图20表示带有改进的第七实施例的废气净化装置的发动机；

图21表示有第八实施例的废气净化装置的发动机；

图22A表示排出的NOx和SOx的比例；

图22B表示排出的NOx和SOx的总量；

图23表示第九实施例的废气净化装置；

图24表示由第二过滤器生产方法生产的过滤器；

图25表示该第二过滤器生产方法中使用的一封闭装置；

图26表示该第二过滤器生产方法；

图27表示用在第三过滤器生产方法中的封闭装置；

图28表示用在第三过滤器生产方法中的封闭装置；

图29表示第三过滤器生产方法；

图30表示用在第四过滤器生产方法中的封闭装置；

图31表示用在第五过滤器生产方法中的封闭装置；

图32表示图31所述封闭装置的细节；

图33表示用在第六过滤器生产方法中的封闭装置；及

图34表示第七过滤器生产方法。

实施本发明的最佳方式

现在参照各附图解析本发明。图1A和1B分别表示该过滤器的端视 图和一纵剖视图。如图1A和1B所示，该过滤器22具有一个蜂窝结构， 和若干彼此平行延伸的废气通道50，51。

该过滤器22的废气通道包括废气流入通道50。在下游端区域，每 个流入通道50的横截面积因相应的锥形壁部52的影响而小于其余区域 的横截面积。此外，该过滤器22的各废气通道包括废气流出通道51。 在上游端区域，每个流出通道51的横截面积因相应的锥形壁部53的影 响而大于其余区域的横截面积。

每个下游锥形壁部52借助于使各隔板54的各下游端部彼此聚集并 连接而形成，该隔板54限定构成相应的废气流入通道50。在另一方 面，每个上游锥形壁部53借助于使各隔板54的各上游端部彼此聚集并 连接而形成，该隔板54限定构成相应的废气流出通道51。

每个流入通道50具有一个处于相应的下游锥形壁部52的尖部的小 孔55。每个小孔55的横截面积小于相应的流入通道50的横截面积。在 另一方面，每个流出通道51具有一个处于相应的上游锥形壁部53的尖 部的小孔56。每个小孔56的横截面积小于相应的流出通道51的横截面 积。换句话说，一些废气通道50的各下游端开口由其中限定构成各小 孔55的下游锥形壁部52局部封闭。在另一方面，其余废气通道51的各 上游端开口由其中限定构成各小孔56的各上游端锥形壁部53局部封 闭。

根据本发明，该过滤器22的各废气通道50，51交替地设置，并且 各薄隔板54设置在各通道50，51之间。换句话说，流入通道50由四个 流出通道51围住，而流出通道51由四个流入通道50围住。因此，该过 滤器22的相邻两个废气通道之一的横截面积在其下游端区域，因相应 的下游锥形壁部52而减小，而其它废气通道横截面积在其上游端区 域，因相应的锥形壁部53而减小。

该过滤器22由诸如堇青石之类的多孔材料形成。堇青石具有许多 微孔，其每个微孔具有预定的平均尺寸。因此，如图1B所示，流入各 流入通道50种的废气通过周围的各隔板54的微孔流入各相邻的流出通 道51中。由于各锥形壁部52，53也用与各隔板54相同的材料构成，因 此废气如图2A所示通过各上游锥形壁部53的各微孔流入各流出通道51 中，并如图2B所示通过该下游各锥形壁部52流出各流入通道50。

此外，废气通过各上游小孔56流入各流出通道51，并通过各下游 小孔55流出各流入通道50。

每个孔55，56的尺寸大于各锥形壁部52，53的各微孔的平均尺 寸。此外，各下游小孔55彼此的尺寸大致相同，并且各上游小孔56彼 此的尺寸大致相同。此外，各下游小孔55可以与各上游小孔56的尺寸 相同或不同。

如果小孔55，56具有较大的尺寸，则该过滤器22具有小的压力损 失及低的颗粒物收集比例。与此相反，如果各小孔55，56尺寸较小， 则该过滤器22具有大的压力损失和高的颗粒物收集比例。根据本发 明，孔55，56的尺寸是如此确定的，以致于该过滤器22的压力损失和 颗粒物收集比例是适当平衡的。此外，根据本发明，孔55，56的尺寸 是如此确定的，以致于流出该过滤器22的颗粒物的量小于允许的量。 流出该过滤器22的颗粒物量可根据每单位时间流入该过滤器22的颗粒 物量和该过滤器22的颗粒物收集比例进行计算得出。

在本发明中，该颗粒物收集比和该过滤器22的压力损失可以根据 该过滤器22的目标颗粒物收集比，借助于改变各孔55，56的尺寸很容 易地改变。

每个上游锥形壁部53朝其上游端如此地锥形收缩，以致于相应的 各流出通道51的横截面积不断降低。因此，由相应的上游锥形壁部53 限定构成的每个流入通道50的上游端，朝其上游端如此地锥形收缩， 以致于相应的流入通道50的横截面积不断增加。根据这种结构，废气 平稳地流入过滤器22中，与各流入通道的入口构成得如图3A所示的情 况相反。

在图3A所示的过滤器中，每个流入通道的上游端由一塞子72封 住。子这种情况下，如参考标号73所示，废气撞击在各塞子72上，并 且该过滤器具有大的压力损失。此外，如参考标号74所示，当废气在 各塞子72周围流动时，该废气绕各流入通道的入口流动，带有湍流， 因此废气不能平稳地流入各流入通道中。因此，该过滤器具有一较大 的压力损失。

在另一方面，在本发明的过滤器22中，如图2A所示，废气没有湍 流地流入各流入通道50中。因此，根据本发明，该废气可以平稳地流 入该过滤器22中，因此该过滤器22具有小的压力损失。

在图3A和3B所示的过滤器中，当废气撞击在该塞子72上并带有湍 流地绕该塞子72周围流动时，各颗粒物容易沉积在该塞子72的上游端 表面上和与之相邻的各隔板的各壁面上。然而，在本发明的过滤器22 中，由于每个上游锥形壁部53为锥形，因此该锥形壁部53没有废气撞 击的上游端面，并且废气不带湍流地绕该锥形壁部53的上游端面流 动。因此，根据本发明，许多颗粒物几乎不会在其上游区域沉积在该 过滤器22中，且该过滤器22的压力损失几乎不会增加。

在另一方面，每个下游锥形壁部52朝其下游端如此地锥形收缩， 以致于相应的流入通道50的横截面积不断降低。因此，由相应的下游 锥形壁部52限定构成的每个流出通道51的上游端，朝其下游端如此地 锥形收缩，以致于相应的流出通道51的横截面积不断增加。根据这种 结构，废气平稳地流出该过滤器22，与流出废气的出口构成得如图3A 所示的情况相反。

在图3B所示的过滤器中，每个流出通道其下游端由一塞子70封 闭，并且直线延伸至出口。因此，湍流71在各流出通道的出口周围形 成。在这种情况下，废气不会平稳地流出各流出通道。

在另一方面，在本发明的过滤器22中，如图2B所示，废气没有湍 流地流出各流出通道51。因此，根据本发明，废气平稳地流出该过滤 器22，因此该过滤器22具有小的压力损失。只要每个锥形壁部继续朝 该过滤器22的外侧收缩，那么该锥形壁部可以是除锥形之外的形状， 例如四边金字塔形或六边金字塔形。

较好的是，该过滤器潜在地具有一较小的压力损失。此外，发动 机运行控制是在考虑到该过滤器的潜在压力损失之后设计的。因此如 果该过滤器的压力损失从该发动机运行期间的潜在压力损失开始增 加，则发动机性能降低。至于该过滤器，重要的是，该过滤器具有小 的潜在压力损失，并且即使在该过滤器的使用中，其压力损失增加 时，该压力损失也保持处在该潜在压力损失附近。

根据本发明，由于限定构成该过滤器22的各废气通道50，51的上 游端区域的各隔板54是锥形的，因此当废气流入各废气通道50，51中 时，废气几乎没有湍流地流动，因此该过滤器22的压力损失潜在地较 小。

此外，根据本发明，由于限定构成该过滤器22的各废气通道50， 51的各上游端区域的各隔板54是锥形的，因此各颗粒物几乎不会沉积 在各锥形壁部52，53的表面上。换句话说，在使用该过滤器22时，各 颗粒物几乎不会沉积在各锥形壁部52，53的表面上，因此流入各废气 通道中的废气几乎不会带有因沉积的颗粒物引起的湍流。因此，即使 在使用时该过滤器的压力损失增加，那么该过滤器的压力损失几乎不 会增加到一个比该潜在的压力损失大很多的值。

除各颗粒物之外，废气包含因燃料燃烧产生的未烧尽的无机残留 物(灰尘)。因此，该灰尘流入该过滤器22中，并沉积在那里。

当沉积在流入通道50中灰尘量增加时，过滤器22的压力损失增 加。如上所述，在该过滤器22的使用中，重要的是，即使该过滤器22 的压力损失增加，其压力损失也保持在潜在压力损失附近。为了实现 这一目的，沉积的灰尘量必须少。因此，较好的是，沉积在流入通道 50中的灰尘可以被去除。

根据本发明，各小孔55形成在各下游锥形壁部52中，因此流入各 流入通道50的灰尘可通过各下游小孔55流出。故灰尘几乎不会沉积在 各流入通道50中，因此即使在该过滤器22的压力损失增加时，该压力 损失也几乎不会增加到一个比潜在的压力损失大很多的值。

此外，当沉积在各流入通道50中的灰尘量增加时，流过各小孔 55，56的废气量增加。因此新沉积在各流入通道50中的灰尘量降低， 因此即使在过滤器22的压力损失增加的情况下，该压力损失也几乎不 会增加到一个比潜在的压力损失大很多的值。

此外，当沉积在流入通道50中的灰尘量和颗粒物量增加时，那么 流入通道50中的压力增加，增加的压力使沉积在该流入通道50中的灰 尘朝其下游区域运动，并最终通过相应的下游小孔55排出。因此，即 使在该过滤器22的压力损失增加的情况下，该压力损失也几乎不会增 加到一个比潜在的压力损失大很多的值。此外，由于沉积在流入通道 50中的灰尘由该流入通道50中的压力作用从该过滤器22中排出，因此 从该过滤器22中排出灰尘的工作次数将减少。

此外，当沉积在流入通道50中的灰尘量和颗粒物量增加时，废气 不容易流过各隔板54，因此各流入通道50中的压力增加。此时，通过 各小孔55，56的废气量增加。因此即使在过滤器22的压力损失增加的 情况下，该压力损失也几乎不会增加到一个比潜在的压力损失高很多 的值。

此外，当许多颗粒物沉积在该过滤器22中时，进行一次燃烧，该 过滤器22可能被从各颗粒物燃烧中产生的热量熔化。然而，根据本发 明，几乎不会在该过滤器22中沉积许多颗粒物。因此，该过滤器22几 乎不会被从各颗粒物燃烧中产生的热量熔化。

本发明可以应用到一个设置在该发动机的废气通道中用于收集包 含在该废气中的各种具体成份的废气净化过滤器上，或者应用到一个 设置在该发动机的废气通道中用于净化包含在该废气中的各种具体成 份的废气净化催化剂上。

下面解析用于生产本发明的过滤器的第一方法。首先，如图4所 示，一圆柱形蜂窝结构80由诸如堇青石之类的多孔材料挤压而成。接 着，将一个如图5所示的冲模朝该结构80的一端面加压。

如图5A所示，该冲模90具有若干锥形凸伸体91。将该冲模90朝该 结构80的一端面如此地加压，以致于每个凸伸体91插入相应的废气通 道50中。结果是，限定构成每个废气通道51的四个相邻隔板的四个端 部朝彼此聚集在一起，然后彼此局部连接起来，从而形成一个锥形壁 部53和一小孔56。

考虑到该结构80的其他端部，可以使用相同的方法。

接着，使该结构80进行干燥。然后，对该结构80进行焙烧。结果 是，获得本发明的过滤器22。按这种方式，根据本发明，各通道50， 51的端部利用非常简单的方法变窄，该方法包括将该冲模90朝该结构 80的端表面加压的步骤。

将该冲模90朝该结构780的一端面加压的步骤可以在该结构80被 干燥后进行。否则，当该焙烧的结构80的端部区域软化后，该冲模90 可能被加压朝该结构80的软化端部压。在这种情况下，然后，该结构 80的端部要再一次焙烧。

在本发明中，在使用该过滤器22时，各颗粒物不容易沉积在各上 游锥形壁部53上。然而，在某些情况下，该颗粒物可以沉积在各壁部 53上。此时，在使用该过滤器22时，该过滤器22的压力损失增加。如 上所述，在该过滤器22使用时，重要的是，防止过滤器的压力损失增 加到一个比该潜在的压力损失大很多的值。为了实现这一点，需要从 该过滤器22中去除各颗粒物。

根据本发明，利用氧化去除颗粒物的氧化材料应用在各上游锥形 壁部53上。根据这一点，由各锥形壁部53收集的颗粒物可利用氧化不 断地去除，因此在各上游锥形壁部53上几乎不会沉积许多颗粒物。因 此，在该过滤器22使用中，即使该过滤器22的压力损失增加的情况 下，该压力损失也几乎不会增加到一个比潜在的压力损失大很多的 值。

按这种方式，根据本发明，解决了一个问题，该问题是从各流出 通道51的上游端的各多孔锥形壁部的结构中专门产生，即，其中在该 过滤器的使用过程期间，其压力损失增加到一个比潜在的压力损失大 很多的值。

在本发明中，氧化材料应用到整个过滤器22上，即，应用到各隔 板54和除上游锥形壁部53之外的下游锥形壁部52上。此外，在本发明 中，该氧化材料应用到限定构成该上游和下游锥形壁部53，52的各微 孔的各内壁面上和除各外壁面之外的各隔板54上。此外，在本发明 中，应用到每单位体积该上游锥形壁部53的氧化材料量大于应用到隔 板54或下游锥形壁部52的氧化材料量。

废气壁流过隔板54更容易流过该锥形壁部52，53。这就是说，每 单位表面流过各锥形壁部52，53的废气量大于每单位表面流过隔板54 的废气量。因此，通常沉积在各锥形壁部52，53上的颗粒物量大于沉 积在各隔板54上的颗粒物量，因此各锥形壁部52，53壁各隔板54更容 易由颗粒物堵死。

与此相反，根据本发明，应用到每单位体积锥形壁部52，53的氧 化材料量大于应用到每单位体积该隔板54上的氧化材料量。根据这一 点，在每单位时间每个锥形壁部52，53上因氧化去除的颗粒物量大于 每单位时间每隔板54上去除的颗粒物量。因此，在各锥形壁部52，53 上几乎不会沉积许多颗粒物。

如果许多氧化材料应用到各锥形壁部52，53上，则废气很难通过 各锥形壁部52，53。废气通常均匀流过各锥形壁部52，53和各隔板 54。因此，在各锥形壁部52，53上几乎不会沉积许多颗粒物。此外， 各锥形壁部52，53和各隔板54可有效地用来收集各颗粒物。

在其上游壁面处，沉积在每个锥形隔板52，53上的颗粒物量，大 于其下游壁面处的颗粒物量。即，各锥形壁部52，53的上游壁面比其 下游壁面更容易被颗粒物堵住。根据本发明，应用到每个锥形壁部 52，53的上游壁面每单位体积的氧化材料量，大于应用到其下游壁面 的氧化材料量。根据这一点，各锥形壁部52，53的各微孔几乎不会被 各颗粒物堵住。

下面详细解析应用到该过滤器上端氧化材料。在本发明中，一载 体层由诸如氧化铝之类的材料形成在各废气通道50，51的各周围壁面 上，即，各隔板54的整个两侧面和整个各锥形壁部52，53上。贵金属 催化剂和活性氧产生剂携带在各载体层上。当该活性剂周围的氧过剩 时，该活性剂吸收并携带这些氧气，当该活性剂周围的氧气浓度降低 时，从该活性剂中将氧气以活性氧的形式释放出来。在第一实施例 中，氧化材料该活性氧产生剂构成。

在第一实施例中，铂(Pt)用作贵金属催化剂，从下列金属中选取 的至少一种可用作活性氧产生剂，即，碱金属，例如钾(K)，钠 (Na)，锂(Li)，铯(Cs)或铷(Rb)；碱土金属，例如钡(Ba)，钙(Ca) 或锶(Sr)；或稀土金属，例如镧(La)，钇(Y)或铈(Ce)；过渡金属， 例如铁(Fe)；或碳族金属，例如锡(Sn)。

较好的是，离子化倾向大于钙的碱金属或碱土金属，即钾，锂， 铯，铷，钡或锶可用作活性氧产生剂。

下面在载体层携带的是铂和钾的情况下来对过滤器去除的颗粒物 作用进行说明。请注意：带有其它贵金属和碱金属，或碱土金属或稀 土金属或过渡金属的过滤器，对颗粒物的去除作用通常与下述说明是 相同的。

例如，在发动机为一压缩点火型发动机的情况下，在该发动机 中，燃料在氧气过剩的条件下在燃烧室中燃烧，流入该过滤器22的废 气包含多余的氧气。这就是说，在燃烧室5中混合气的空燃比称作废 气的空燃比的情况下，在该压缩点火发动机中，废气的空燃比是稀薄 的。此外，在该压缩点火发动机的燃烧室5中产生一氧化氮(NO)，因 此废气含有NO。此外，燃料含有硫(S)。这些硫与燃烧室5中的氧反 应，从而变成二氧化硫(SO2)。因此，废气中含有SO2。所以含有多余 氧，NO和SO2的废气流入该过滤器22的流入通道50中。

如上所述，改废气包含多余的氧气，因此，如果废气流入过滤器 22的流入通道50中，如图6A所示，则氧化(O2)以O2-和O22-的形式附着 在铂上。在另一方面，废气中的NO在改铂的表面上与O2-和O22-进行反 应，变成NO2( 2NO+O2→2NO2 )。接着，生成的部分NO2在该铂上被氧 化，并吸附到活性氧产生剂61中，因此以氮化离子NO3-的形式携带在 该活性剂61中。否则，部分生成的NO2在铂上氧化，吸收并在该活性 剂61中扩散，因此以氮化离(子NO3-)的形式携带在该活性剂61中。如 图6A所示，氮化离子NO3-与钾结合形成氮化钾(KNO3)。

在另一方面，如上所述，废气还包含SO2。该SO2利用与NO相似的 机理携带在该活性氧产生剂61中。这就是说，氧化(O2)以O2-和O22-的 形式附着在铂上。废气中的该SO2与该铂表面上的O2-和O22-反应，变成 SO3。接着，生成的部分SO3在铂上氧化，并吸收到该活性剂61中，从 而以硫离子(SO42-)的形式携带在该活性剂61中。否则，生成的部分SO3在铂上氧化，并该活性剂61中吸收并扩散，从而以硫离子(SO42-)的形 式携带在该活性剂61中。硫离子NO3-与钾结合形成硫化钾(K2SO4)。

在另一方面，主要是包含碳(C)的颗粒物，即微粒在燃烧室5中产 生。因此，废气中含有各种颗粒物。这些颗粒物与该载体层接触并附 着在其上，当废气流入该过滤器22的各流入通道50或流过各隔板54 时，该载体层例如是如图6B所示的活性氧产生剂61的表面。

如果颗粒物按这种方式附着到活性氧产生剂61的表面上，则在该 颗粒物62和活性剂61之间的接触表面处，氧的浓度降低。如果氧的浓 度降低，则与高氧浓度活性氧产生剂61的内部相比将产生一浓度差， 因此该活性剂61中的氧朝该颗粒物62和活性剂61之间的接触表面运 动。结果是，形成在活性剂61中的氮化钾(KNO3)分解成钾，氧和NO。 氧气朝该活性剂61和颗粒物62之间的接触面运动，而NO从该活性剂61 内或表面上释放到外面。释放到外面的NO由下游侧的铂氧化，并借助 于被吸收在该活性剂61中而被再一次携带。

在另一方面，此时，形成在该活性氧产生剂61中的硫化钾(K2SO2) 也分解成钾，氧和SO2。氧气朝该颗粒物62和活性剂61之间的接触表 面运动，而SO2从该活性剂61的内部或表面释放到外面。释放到外面 的SO2由下游侧的铂氧化，并被吸收在该活性剂61中，从而再一次被 携带。请注意：由于硫化钾是稳定并容易溶解的，因此与氮化钾相 比，该硫化钾部容易释放活性氧。

如上所述，借助于当该活性剂61吸收氮化离子(NO3-)形式的NOx时 与氧发生反应，该活性氧产生剂61产生并释放活性氧。相似地，如上 所述，借助于当该活性剂61吸收硫离子SO32-形式的SO2时与氧发生反应， 该活性氧产生剂61产生并释放活性氧。

朝颗粒物62和活性氧产生剂61之间的接触表面运动的氧气，是从 诸如氮化钾(KNO3)或硫化钾(K2SO4)之类的复合物中分离出来的氧气。 从该复合物中分离出来的氧气具有没配对的电子，因此是具有非常高 的活性的活性氧。因此，朝颗粒物62和活性氧产生剂61之间的接触表 面运动的氧气变成了活性氧。相似地，由该活性剂61中的NOx和氧气 反应产生的氧气，或由该活性剂61中的SO2和氧气反应产生的氧气变 成活性氧。如果该活性氧与颗粒物62接触，则该颗粒物62被氧化，同 时不会在短时间内(几秒到几分钟)产生荧光火焰，并且该颗粒物62可 以被完全去除。因此，该颗粒物几乎不会沉积在该过滤器22上。

在现有技术中，当沉积在过滤器上的各层中的颗粒物燃烧时，该 过滤器变得非常灼热，并且与一火焰一起燃烧。如果温度不高，这种 与火焰一起进行的燃烧不会继续。因此，为了使这种与火焰一起进行 的燃烧继续进行，过滤器的温度必须保持很高。

与此相反，在本发明中，如上所述，颗粒物62是在没有产生荧光 火焰的情况下氧化的。此时，过滤器22的表面没有变得灼热。即，在 本发明中，颗粒物62是在一个相对现有技术较低的温度的情况下，利 用氧化去除的。因此，根据本发明，利用氧化去除颗粒物的作用，同 时不产生荧光火焰，是与利用与一火焰一起燃烧来去除颗粒物的作用 完全不相同的。

过滤器22的温度越高，则该铂和活性氧产生剂的活性越高。因 此，过滤器22的温度越高，则在不产生荧光火焰时，在该过滤器22 上，每单位时间由氧化去除的颗粒物量将增加。

图8中实线表示在不产生荧光火焰时每单位时间内利用氧化去除 的颗粒物量G。图8的横坐标表示过滤器22的温度TF。如果每单位时间 内流入该过滤器中的颗粒物量称之为流入颗粒物量M，则在该流入颗 粒物量M小于利用氧化去除的颗粒物量G时，即，在图8的区域I中， 当颗粒物与过滤器22接触时，流入过滤器22中的所有颗粒物，在很短 的时间内(从几秒钟到几分钟)，可连续地利用氧化去除，而不会在该 过滤器22上产生荧光火焰。

与此相反，在流入颗粒物量M大于利用氧化去除的颗粒物量的状 态下，即，在图21的区域II中，活性氧的量不足以连续地氧化所有颗 粒物。图7A-7C表示这种情况下的颗粒物氧化状态。

即，在活性氧的量不足以连续地氧化所有颗粒物的状态下，如果 颗粒物62如图7A所示附着到活性氧产生剂61上，则只有部分颗粒物62 被氧化。没有充分氧化的部分颗粒物滞留在该活性氧产生剂61的载体 层上。接着，如果活性氧的量不足够的状态继续，则没有成功氧化的 部分颗粒物滞留在该载体层上。结果是，如图7B所示，该载体层的表 面由残余颗粒物部分63覆盖。

当该载体层的表面由残余颗粒物部分63覆盖时，铂不容易氧化NO和SO2，并且活性氧产生剂61不容易释放活性氧，因此其余颗粒物部 分63没有氧化，并易于保持原来的样子。结果是，如图7C所示，其它 颗粒物64连续地沉积在残余颗粒物部分63上。即，颗粒物沉积在各层 中。

如果各颗粒物按这种方式冲击在各层中，则各颗粒物将不会被活 性氧氧化。因此，其它颗粒物连续地沉积在颗粒物64上。即，如果流 入颗粒物量M继续大于氧化去除的颗粒物量G，则颗粒物沉积在该过 滤器22上的各层中，因此除非废气的温度更高，或该过滤器22的温度 更高，否则不可能再使沉积的颗粒物点火并燃烧。

如上所述，在图8的区域I中，该颗粒物在很短的时间内被氧化， 而不会在该过滤器22上产生荧光火焰。在图8的区域II中，各颗粒物 沉积在该过滤器22中的各层中。因此，为了防止各颗粒物沉积在该过 滤器22的各层中，该流入颗粒物量M在任何时间内都必须小于利用氧 化去除的颗粒物量。

如从图8中可以懂得的那样，在本发明的过滤器22中，即使该过 滤器22的温度TF相当低，各颗粒物也可以氧化。因此，可以使流入颗 粒物量M和过滤器温度TF保持这样的关系，以致于流入的颗粒物量M 通常小于利用氧化去除的颗粒物量。如果流入颗粒物量M在任何时候 都小于利用氧化去除的颗粒物量G，则颗粒物几乎不会沉积在该过滤 器22中，并且该过滤器22的压力损失几乎不会增加。

在另一方面，如上所述，在颗粒物沉积在该过滤器22上的各层中 的状态下，即使当流入颗粒物量M小于利用氧化去除的颗粒物量G， 活性氧也不容易对各颗粒物进行氧化。然而，当没有氧化的部分颗粒 物开始滞留时，即沉积的颗粒物量小于一许可极限时，如果流入的颗 粒物量M小于利用氧化去除的颗粒物量G时，则各颗粒物的滞留部分 被该活性氧氧化，并被去除，而不会产生一荧光火焰。

下面解析第二实施例的过滤器。图9A和9B表示第二实施例的过滤 器。图9A和9B分别表示该过滤器的一端视图和一纵剖视图。该第二实 施例的过滤器结构基本上与第一实施例的相同。

在该第二实施例中，与第一实施例相似，一小孔55形成在每个下 游锥形壁部52的尖部。然而，在该上游锥形壁部53的尖部中没有小 孔。即，各流入通道53完全由上游锥形壁部53封住。因此，该第二实 施例的过滤器颗粒物收集比大于第一实施例的颗粒物收集比。

在第二实施例中，即使灰尘和颗粒物沉积在流入通道50中，废气 也不容易流过各隔板54，新流入流入通道50中的废气可以通过各下游 小孔55流出。因此，根据第二实施例，过滤器22的压力损失几乎不会 增加到一个比潜在的压力损失大好多的值。

此外，在第二实施例中，在沉积在各流入通道50的灰尘和颗粒物 增加并且各流入通道50中的压力增加的状态下，灰尘借助于各流入通 道50中的压力作用通过各小于小孔55从该过滤器22中排出。因此，根 据该第二实施例，沉积在该过滤器22中的灰尘量在任何时候都保持较 小，因此没有必要进行任何特殊的方法来多次从该过滤器22中去除这 些灰尘。

此外，在该第二实施例中，在许多颗粒物沉积在各流入通道50中 且废气不容易流过各隔板54的状态下，新流入各流入通道50中的颗粒 物通过各下游小孔55流出该过滤器22。因此，沉积在过滤器22中的颗 粒物量小于一常量。故过滤器22中的许多颗粒物几乎不会一次烧掉， 所以，过滤器22几乎不会被颗粒物燃烧产生的热量熔化。

此外，第二实施例的过滤器22其中带有氧化材料，并且沉积的颗 粒物连续地被氧化。因此，在许多颗粒物沉积在过滤器22中的状态 下，有些颗粒物没有被过滤器22收集，并流出了该过滤器22，即，过 滤器22的颗粒物收集比较小，沉积的颗粒物由氧化材料连续地氧化， 故新流入过滤器22的有些颗粒物由该过滤器22收集起来。没有被该过 滤器22收集并从其中流出的颗粒物量几乎不会增加。

正好在沉积在各流入通道50中的灰尘因各流入通道50的压力作用 而从该过滤器22中排出之前，各流入通道50中的压力临时可能会增加 很多。在第一实施例中，新流入该过滤器22中的废气通过各上游小孔 56流入各流出通道51中，然后流出该过滤器22中。因此，各流入通道 50中的压力几乎不会进一步增加。

然而，在第二实施例中，直到灰尘从过滤器22中排出为止，各流 入通道50中的压力，即，过滤器22的压力损失继续增加。因此，在允 许过滤器的压力损失临时增加到相当高的水平的情况下，或在要求该 过滤器具有高的颗粒物收集比的情况下，较好的是采用第二实施例的 过滤器。

在第二实施例中，借助于将该冲模90朝该蜂窝结构80的上游端面 压紧并使该压紧程度大于用于生产该过滤器的第一方法的压紧程度， 各流出通道51可以被各上游锥形壁部53完全封住。

下面将解析第三实施例的过滤器。图10A和10B表示该第三实施例 的过滤器。图10A和10B表示该过滤器的一端视图和纵剖视图。第三实 施例的过滤器结构基本上与第一实施例的相同。

在第一实施例中，与第一实施例相似，一小孔56形成在每个上游 锥形壁部53的尖部。然而，在每个下游锥形壁部52的尖部中没有小 孔。即，各流入通道50由各小于锥形壁部52完全封住。因此，该第三 实施例的过滤器的颗粒物收集比大于该第一实施例的收集比。

在第三实施例中，在灰尘和颗粒物沉积在各流入通道50中并且废 气不容易流过各隔板54的状态下，新流入该过滤器22中的废气可以通 过给的上游小孔56流出。因此，根据该第三实施例，即使过滤器的压 力损失增加，该过滤器的压力损失几乎不会增加到一个比潜在的压力 损失大很多的值。

此外，在第三实施例中，如上所述，在灰尘和颗粒物沉积在各流 入通道50中并且废气不容易流过各隔板54的情况下，许多废气通过各 上游小孔56和流出通道51流出。即，新流入该过滤器中的部分废气通 过各上游小孔56和各流出通道51从该过滤器22中排出。因此，需要很 长的时间才能使沉积在各流入通道50中的灰尘量大于许可值。因此， 没有必要实施一个特殊的过程来多次去除沉积在该过滤器22中的灰 尘。

此外，在第三实施例中，如上所述，在灰尘和颗粒物沉积在各流 入通道50中并且废气不容易流过各隔板54的情况下，许多废气通过上 游小孔56流入了各流出通道51，并流出该流出通道51。这就是说，新 达到该过滤器22的部分颗粒物通过各上游小孔56流入各流出通道51， 然后流出该流出通道51。因此，需要很长的时间才能使沉积在各流入 通道50中的颗粒物量超过许可的量。因此，该过滤器22几乎不会被各 颗粒物燃烧产生的热量熔化。

第三实施例的过滤器22其中带有氧化材料。因此，到沉积在流入 通道50中的颗粒物的量大于许可量时，利用氧化材料氧化沉积的颗粒 物并使之去除。因此，沉积的颗粒物量几乎不会大于许可量。

在废气包含小量的灰尘并且允许具有较大的压力损失的情况下， 或在要求过滤器具有高的颗粒物收集比的情况下，较好的是采用第三 实施例的过滤器。此外，在该第三实施例中，各流入通道50借助于将 冲模90朝蜂窝体结构80的下游端加压，其加压程度大于用于生产该过 滤器的第一种方法的加压程度，而被完全封闭。

下面将解析设置有带有本发明的过滤器的发动机的控制。图11表 示一台带有本发明的过滤器的压缩点火型发动机。请注意：本发明的 过滤器也可以应用到火花塞型发动机上。

参见图11，1表示一发动机机体，2表示一汽缸体，3表示一汽缸 头，4表示一活塞，5表示一燃烧室，6表示一电控燃油喷射器，7表示 一进气阀，8表示一进气道，9表示一排气阀，10表示一排气道。进气 道8通过相应的进气歧管11连接到稳压箱12上。该稳压箱12通过一进 气管13连接到一废气涡轮增压器14的压气机15上。

一个由步进电机16驱动的节流阀17设置在该进气管13中。一个用 于冷却通过该进气管13的进气空气的中冷器18绕该进气管13设置。在 图11所示的发动机中，将发动机冷却水供给该中冷器18，并对进气空 气进行冷却。

排气道10通过一排气歧管19和一排气管20连接到废气涡轮增压器 14的透平21上。废气透平21的出口通过排气管20a连接到一个装纳一 颗粒物过滤器22的壳体23上。

废气歧管19通过一EGR通道24连接到该稳压箱12上。一电控EGR控 制阀25设置在该EGR通道24中。此外，一个用于冷却流过该EGR通道24 的EGR气体的EGR冷却器26绕该EGR通道24设置。在图11所示的发动机 中，将发动机冷却水供给该EGR冷却器26，并对该EGR气体进行冷却。

在另一方面，每个燃油喷射器6通过供油管6a连接到储油箱中， 即，一共轨27中。燃油从一电控可变排量油泵28供到该共轨27中。供 到该共轨27的燃油通过各供油管6a供到各喷油器6中。用于检测该共 轨27中燃料压力的燃料压力传感器29连接到该共轨27上。燃油泵28中 排出的燃料量如此地控制，以致于该共轨27中的燃油压力根据燃油压 力传感器29的输出信号，保持在目标燃油压力。

一电控单元30包括一数字计算机，并且设置有只读储存器 (ROM)32，一随机储存器(RAM)33，一微处理器(CPU)34，一输入接口 35和一输出接口36。燃油压力传感器29的输出信号通过相应的AD转换 器37输入给该输入接口35。一个用于检测废气温度的温度传感器39连 接到该过滤器22上。该温度传感器39的输出信号通过相应的AD转换器 37输入给该输入接口35。

一负载传感器41连接到一加速器踏板40上。传感器41产生一个与 该加速踏板40的下沉量L成比例的输出电压。该传感器41的输出电压 通过相应的AD转换器37输入到输入接口35。此外，用于使曲轴每旋转 例如30°就产生一个输出脉冲的曲柄转角传感器42连接到该输入接口 35上。在另一方面，该输出接口36通过相应的驱动电路连接到燃油喷 射器6，步进电机16，EGR控制阀25和燃油泵28上。

如上所述，在颗粒物沉积在该过滤器22中的各层中的状态下，即 使流入颗粒物的量M小于氧化去除的颗粒物量G，该活性氧也不容易氧 化各颗粒物。特别是，正好在该发动机启动后，过滤器TF温度较低。 此时，流入的颗粒物量M大于氧化去除的颗粒物量G。在没有氧化的部 分颗粒物开始滞留的状态下，换句话说，在沉积的颗粒物量小于许可 的上限时，如果流入的颗粒物量M小于氧化去除的颗粒物量G，其余部 分的颗粒物被活性氧氧化，并被去除，而不会产生一荧光火焰。

因此，在本发明中，流入颗粒物的量和过滤器温度TF如此地保 持，以致于流入颗粒物量M小于氧化去除的颗粒物量G。此外，在本发 明中，流入的颗粒物量M和过滤器温度TF如此保持，以致于各颗粒物 的滞留部分63几乎不会覆盖该载体层的表面，如图7B所示，即使流入 颗粒物量M临时变得大于氧化去除的颗粒物量G时，也是如此，换句话 说，沉积在各层中的颗粒物量小于许可极限，且当流入的颗粒物量M 小于氧化去除的颗粒物量G时，各颗粒物可被氧化并去除。

然而，即使如上所述控制流入颗粒物量M和过滤器温度TF，各颗 粒物可以沉积在该过滤器22中各层中。在这种情况下，借助于使部分 或整个废气的空燃比为浓的，可以使沉积在过滤器22中的颗粒物氧化 并去除，而不会产生一荧光火焰。

这就是说，当废气的空燃比保持一会儿时间的稀薄时，许多氧附 着到铂上。因此，铂的催化作用降低。然而，如果废气的空燃比变浓 从而降低废气中的氧浓度，则氧气从该铂中去除，因此铂的催化作用 增加。因此，废气的空燃比变浓时，许多活性氧容易从该活性氧产生 剂61中立即排出到外面。因此，沉积的颗粒物由活性氧进行改造，立 即变成容易氧化的状态，然后将各颗粒物烧掉。因此，当废气的空燃 比变浓时，氧化去除的颗粒物量G增加。

在这种情况下，当颗粒物沉积在该过滤器22中的各层中时，废气 的空燃比变浓。否则与各颗粒物是否沉积在各层中无关，废气的空燃 比都可以周期性地变浓。

例如，借助于如此地控制从喷油器6中喷射的燃油量，以致于使 废气的空燃比为燃烧室5中混合气的平均空燃比，同时如此地控制节 流阀17的升程和EGR控制阀25，以致于当发动机负荷较小时，EGR率 (EGR气体量/(进气空气量+EGR气体量))保持大于65％。

如上所述，当颗粒物沉积在过滤器22中并不容易氧化时，在借助 于使废气的空燃比变浓而氧化该颗粒物的情况下，本发明的过滤器22 具有碳氢化合物(HC)几乎不会附着到该过滤器22的上游区上的优点。

这就是说，如果废气的空燃比变浓，碳氢化合物流入该过滤器22 中。此时，碳氢化合物容易附着到该过滤器22的上游区。当过滤器22 的上游区温度低于下游区的温度时，碳氢化合物在上游区附着到过滤 器22上，并且不容易消耗。因此该碳氢化合物沉积在该过滤器22的上 游区上。然而，在本发明中，由于过滤器22在其上游区带有许多氧化 材料，则碳氢化合物会被消耗掉，并几乎不会就地沉积。因此，碳氢 化合物几乎不会封住该过滤器22的上游。

图12表示上述发动机运行控制的流程的一示例。参见图12，首 先，在步骤100处，判断燃烧室5中混合气的平均空燃比是否是浓的。 当没有必要使燃烧室5中混合气的平均空燃比变浓时，在步骤101处控 制节流阀17的阀升程，在步骤102处控制EGR控制阀25的升程，在步骤 103处如此地控制喷射器6中喷射的燃油量，以致于流入颗粒物量M变 得小于氧化去除的颗粒物量G。

在另一方面，当在步骤100处判断出燃烧室5中混合气的平均空燃 比应该变浓时，在步骤104处控制该节流阀17的升程，并在步骤105处 控制该EGR控制阀25的升程，从而使该EGR率大于65％，在步骤106处 控制从喷射器6中喷射的燃油量，从而使燃烧室5中混合气的平均空燃 比变浓。

燃油或润滑油都包含钙(Ca)。因此，废气也包含钙。在存在SO3的 情况下，钙会产生硫化钙(CaSO4)。硫化钙是一种固体，加热不会分 解，即使在高温下，也不会分解。因此，如果产生了硫化钙，则硫化 钙将封住钙过滤器22的各微孔。在这种情况下，废气不容易流过钙过 滤器22。

在这种情况下，如果离子化倾向高于钙的碱金属或碱土金属，流 入钾(K)用作活性氧产生剂61，在钙活性剂61中弥散的SO3与钾结合形 成硫化钾(K2SO4)。在另一方面，钙不与SO3结合，然后流过过滤器22 的各隔板54并流入各流出通道50中。因此，各隔板54的各微孔不再会 被堵住。因此，如上所述，较好的是用具有离子化倾向高于钙的碱金 属或碱土金属，即钾，锂，铯，铷，钡，锶作为活性氧产生剂61。

本发明可以应用到一个只包括贵金属，例如携带再其中形成的载 体层上的铂。在这种情况下，表示可由氧化去除的颗粒物量G的实线 稍稍向图8中的右侧运动。此外，在这种情况下，携带在铂表面上的 NO2或SO3产生活性氧。此外，一催化剂可以作用活性氧产生剂，该催 化剂吸收并携带NO2或SO3，并从携带的NO2或SO3中产生活性氧。

下面将解析第四实施例。如图13所示，在第四实施例中，氧化催 化剂22a设置在废气透平21的出口部分的下游和过滤器22上游的废气 通道中。催化剂22a装纳在一壳体23a中。一个用于检测催化剂22a的 温度的温度传感器39a连接到该催化剂22a上。该传感器39a的输出信 号通过相应的AD转换器39a输入到输入通道37中。

例如，氧化催化剂22a借助于在由陶瓷，例如堇青石形成的载体 上或耐热钢上涂覆各氧化铝薄层，然后将贵金属催化剂施加到该氧化 铝层上而形成。各贵金属催化剂具有氧化能力，因此该催化剂22a可 以强烈氧化特定的成份，特别是碳氢化合物和一氧化碳( 2CO+O2→ CO2 ， HC+O2→CO2+H2O )。

氧化催化剂22a载体每单位表面具有的贵金属催化剂量大于该过 滤器22携带的量。在第四实施例的催化剂22a中，铂，钯和铑中的一 种或多种用作贵金属催化剂。此外，在第四实施例中，除贵金属催化 剂外，用于吸收或释放氧气的氧储存剂，例如铯或镍可携带在氧化铝 载体上。此外，在第四实施例中，除贵金属外，诸如钡，镧或锆之类 的稳定剂用来防止氧化铝和该贵金属催化剂因加热而变性。

如图14所示，该优化催化剂包括一蜂窝结构。因此该催化剂22a 其中具有若干废气通道22b，这些通道由各隔板22c限定构成，并相互 平行延伸。此外，该催化剂22a的各废气通道的进口和出口完全敞 开。即，催化剂22a是一个单体形催化剂。在该催化剂22a中，废气没 有被迫流过各隔板22c，因此该催化剂22a具有较小的压力损失。因 此，设置在该过滤器22上游的催化剂22a使该废气净化装置的压力损 失增加，这种增加的程度只是很小的。

废气中包含有诸如微粒和可溶解有机成份(SOF)之类的颗粒物。 在燃烧室中的氧气不够的状态下，燃料受到窒息。颗粒物从窒息的燃 料中产生，并且主要是碳(C)。在另一方面，包含在发动机机油中的 燃料和碳氢混合物由燃烧室中的高温汽化，然后产生沉积，从而在燃 烧室温度降低时变成颗粒物物质。该SOF是沉积的颗粒物物质，并主 要由碳氢混合物构成。

如果包围携带在该过滤器22中的贵金属催化剂的大气是氧化剂， 则该催化剂可以强烈氧化包含在该废气中的材料。因此，如果发动机 是一种压缩点火发动机，则从其中排出稀薄废气，因此该贵金属催化 剂表现出强烈的氧化能量。因此，该废气中包含的SOF由具有氧化能 力的催化剂( CmHn+O2→CO2+H2O )氧化。当然，包含在废气中的SOF由从 活性氧产生剂61( CmHn+O2→CO2+H2O )中释放的活性氧氧化。

然而，根据发动机的工作状态，从燃烧室5中排出的废气中的SOF 浓度可能临时增加。在这种情况下，达到过滤器22的废气中的SOF浓 度将增加，并且每单位时间内许多SOF附着到上游锥形壁部53上。在 各上游锥形壁部53处，每单位时间内可氧化去除的SOF量得到了限 制。因此，如果到达过滤器22的废气中的SOF浓度增加，则附着到各 上游锥形壁部53上的SOF不会完全被氧化，则SOF会沉积在其中。因 此，该SOF封住了各上游小孔56。

在过滤器22中，各上游小孔56的尺寸大于上游锥形壁部53或各隔 板54的微孔的尺寸，各隔板54通常平行于该废气流动的方向延伸。然 而，各上游小孔56朝一个垂至于该废气的流动方向的方向敞开。因 此，流过各上游孔56每单位表面的废气量，大于流过各上游锥形壁部 53或各隔板54每单位表面的废气量。另外，由于各上游小孔56处于该 过滤器22的最上游区域，因此包含在流过各上游小孔56的废气中的颗 粒物还没有被氧化。因此，流过各上游小孔56的SOF量大于流过各上 游锥形壁部53或隔板54的SOF量。因此，该SOF容易封住各上游小孔 56。

此外，微粒没有粘性，因此通常不会封住各上游小孔56，并且可 流过这些小孔56。在另一方面，该SOF具有粘性。因此如果SOF附着到 各上游锥形壁部53上，则微粒附着到该SOF上，然后封住各上游小孔 56。

此外，废气中的SOF在达到各下游小孔55之前由该过滤器22氧 化。因此，该SOF几乎不会封住各小孔55。然而，如果各颗粒物沉积 在过滤器22中，或从发动机中排出的废气中的SOF浓度增加，或在发 动机启动时，过滤器温度没有上升到该过滤器显示其氧化能力的程 度，则该过滤器22的颗粒物氧化率将下降。在这种情况下，过滤器22 不会完全氧化各颗粒物。因此，许多SOF到达各下游小孔55。在这种 情况下，出于与各上游小孔56相同的原因，该SOF会封住各下游小孔 55。

与此相反，在第四实施例中，氧化催化剂22a设置在该过滤器22 的上游。该催化剂22a可以强烈氧化并去除废气中包含的SOF( CmHn+O2→CO2+H2O )。因此，废气中包含的SOF量在废气流入该过滤器22之前降 低了。如果流入过滤器22中的废气几乎不包含SOF，该SOF几乎不绕各 小孔55，56沉积，并且几乎不会封住这些小孔。

请注意：在该发动机被设计得根据该过滤器22的活性氧产生剂61 携带的NOx总量，将燃料喷射入该废气中，以便降低该活性剂61携带 的NOx的情况下，如上所述，当燃料喷射入该废气中时，废气中的SOF 浓度增加。

此外，请注意：在该发动机设计得，借助于使其量大于微粒的产 生量处于峰值时的量的废气通过EGR通道进行循环，使燃烧室中的燃 料燃烧温度低于产生微粒的温度的情况下，当废气循环进入进气通道 的量大于微粒产生量达到峰值时的量时，废气中的SOF浓度如上所述 地增加。在这种情况下，进气空气量，即氧气量降低，因此燃料不容 易在燃烧室5中燃烧。因此废气中的SOF浓度增加。

下面将解析第五实施例。在所述第四实施例中，各孔55，56的大 小相互之间是相同的。与此相反，在第五实施例中，如图15A和15B所 示，各孔55，56的尺寸相互不同。详细说，在第五实施例中，上游各 孔56的大小从该过滤器22的中心区域到其周边区域连续增加。该中心 区域是绕该过滤器22相应于该透平的壳体，即排气管的轴线的轴线的 区域。在另一方面，该周边区域是该过滤器22的中心区域周围的区域 和该过滤器22的周边附近的区域。此外，各下游孔55的尺寸从该过滤 器22的中心区域到其周边区域连续增加。

在第五实施例中，为了使过滤器22的压力损失较小，装纳过滤器 22的壳体23的直径大于与之相连的排气管的直径。此外，使壳体23如 此地连接到排气管上，以致于壳体23的轴线与排气管对齐。进一步 地，该壳体23由壳体23的锥形部分平滑地连接到排气管上。在这种结 构中，从该排气管流入壳体23中的废气流入该过滤器22的中心区域， 但不容易流入其周边区域。因此，在该过滤器22的中心区域流动的废 气量大于在周边区域流动的废气量。因此，过滤器22中流动的废气的 分布是不均匀的。

与此相反，在第五实施例中，过滤器22中心区域的各小孔55，56 的尺寸大于其周边区域的尺寸。如果各小孔具有大的尺寸，则废气容 易流过各小孔。因此，在第五实施例中，在过滤器中心区域和周边区 域流动的废气量降低。这就是说，如上所述，到达过滤器22的废气容 易流入过滤器22的中心区域。然而，在第五实施例中，过滤器22周边 区域各小孔55，56扩大了。因此，在该过滤器22的周边区域的废气背 压较小，因此废气容易从其中流出。因此，废气的分布更均匀。所 以，废气可以均匀地流过该过滤器22，因此该过滤器22得到有效的利 用。

过滤器22主要废气产生的热量加热，该热量是该过滤器22中包含 在废气中的特定成份之间化学反应产生的。加热过滤器22的热量与流 入过滤器22的废气量成正比。因此，该过滤器22的每一部分的温度取 决于流入其中的废气量。

在过滤器22的各小孔55，56彼此相同的情况下，该过滤器22的各 废气通道50，51彼此相同，与流入该过滤器22的周边区域相比，废气 更容易流入其中心区域。因此，过滤器22周边区域的温度大于其中心 温度。此外，过滤器22的圆周壁表面暴露给具有较低温度的大气。因 此，热量从过滤器22的圆周区域排到大气中。因此，该过滤器22周边 区域的温度低于其中心区域的温度。由于在过滤器22的每个区域，氧 化各颗粒物的能力与温度成正比，颗粒物氧化能力在各小孔55，56周 围在过滤器22的中心区域较大，因此各颗粒物不容易封住这些区域的 小孔55，56。在另一方面，在过滤器22的周边区域，颗粒物氧化能力 在各小孔55，56周围较小，因此各颗粒物容易封住这一区域的各小孔 55，56。

与此相反，在第五实施例中，各小孔的尺寸55，56从该过滤器22 的中心区域到周边区域连续增加。因此，废气在过滤器22中均匀流 动，从而过滤器22的温度分布较均匀。所以，在过滤器22的中心区 域，各小孔55，56尺寸较小，但各小孔55，56周围的各锥形壁部55， 56具有较高的温度。因此，在过滤器22的中心区域处颗粒物氧化能力 增加，因此各颗粒物不容易封住该区域的各小孔55，56。在另一方 面，在过滤器22的周边区域，各小孔55，56周围的锥形壁部52，53具 有较低的温度，但各小孔55，56具有较大的尺寸。因此，各颗粒物不 容易封住该过滤器22的周边区域的各小孔55，56。

如上所述，当沉积在过滤器22中的颗粒物量变得更大时，有必要 实施一个用来提升该过滤器22的温度到某一温度的控制，从而使该过 滤器22中沉积的颗粒物氧化。此外，当由过滤器22携带的SO2的量变 大时，有必要实施使过滤器22的温度上升到某一温度的控制，以便从 该过滤器22中排出携带的SO2。然而，在实施上述控制时，如果过滤 器22具有不同的温度，原来具有一低温的部分的温度可能不会达到目 标温度，或原来具有一高温的部分的温度可能过分增加超过该目标温 度。特别是，在原来具有一高温的部分的温度过分增加超过该目标温 度的情况下，能量被浪费了，并且在某些情况下，过滤器22会被高温 熔化。

与此相反，在第五实施例中，过滤器22中温度差较小。因此，当 过滤器22的温度上升到目标温度时，过滤器22各部分的温度几乎不会 过分地上升到高的温度。因此，可以避免能量浪费和过滤器22的熔 化。

请注意：在第五实施例中，各孔55，56的尺寸可以一级一级地增 加，例如从过滤器22的中心区域到其周边区域按两级或三级进行增 加。

请注意：由于催化剂22的各废气通道的进口和出口的尺寸大于过 滤器22的各小孔55，56的尺寸，因此废气中包含的SOF几乎不会封住 该催化剂22的各废气通道的各个口。

此外，不是单体形催化剂的催化剂可以用作氧化催化剂。此外， 取代氧化催化剂，可以使用一种当稀薄的废气流入其中时，用于吸收 并携带废气中包含的NOx，当浓废气流入其中时，用于降低其中携带 的NOx的催化剂。即使该催化剂可以去除SOF也是如此。

下面解析第六实施例。图16A和16B分别表示第六实施例的过滤器 的纵剖视图。在第六实施例中，该过滤器22的各小孔55，56的尺寸彼 此基本上是相同的。然而，如图16A和16B所示，各废气通道50，51的 横截面积从该过滤器22的中心到其周边连续增加。因此，流过该过滤 器22的中心和周边的废气量的差值较小，并且废气均匀流入该过滤器 22中。

因此，与上述第五实施例考虑的理由相同，该过滤器22具有较小 的温差，因此各颗粒物不容易封住该过滤器22周边的各小孔55，56。 此外，由于过滤器22具有小的温差，当过滤器22的温度上升到目标值 时，过滤器的能量浪费和熔化可以得到避免。

请注意第五和第六实施例可以结合起来。这就是说，该过滤器22 的各小孔55，56的尺寸和各废气通道50，51的横截面积从该过滤器22 的中心到其周边连续增加。

下面将解析第七实施例。如图17所示，在第七实施例中，进气通 道13连接到节流阀17的空气滤清器43上游。此外，在第七实施例中， 一颗粒物过滤器(下面称之为主过滤器)44设置在该过滤器22的废气通 道下游。该主过滤器44装纳在一壳体45中。一个用于检测该主过滤器 46的温度的温度传感器46连接到该主过滤器44的上游端。该传感器46 的输出信号通过相应的AD转换器37输入到该输入通道35中。在第七实 施例中，该过滤器22的结构与第一实施例的过滤器相同。此后，该过 滤器22被称之为子过滤器22。

参见图18A和18B，下面解析主过滤器44。图18A和18B分别表示该 主过滤器的端视图和纵剖视图。如图18A和18B所示，该过滤器44具有 一蜂窝结构，并包括若于彼此平行延伸的废气通道44a，44b。这些通 道由废气流入和流出通道44a和44b构成。各流入通道44a的上游端由 塞子44c堵住。在另一方面，各流出通道44b的上游端由各塞子44d堵 住。

各流入和流出通道44a，44b交替定位。各薄隔板44e插装在各流 入通道和流出通道44a，44b之间。绕每个流出通道44b周围设置有四 个流入通道44a。

换句话说，相邻的通道44a，44b中的一个44a的下游由塞子44c封 住，而其它通道44b的上游端由塞子44d封住。

该主过滤器44由诸如包含微孔的堇青石的陶瓷之类的多孔材料构 成，每一个都具有一预定的平均尺寸。因此，如图18B所示，废气流 进各流入通道44a，然后通过周围的隔板44e的微孔流入相邻的流出通 道44b中。当废气流入各通道44a，44b中时，包含在废气中的颗粒物 由限定构成各通道44a，44b的各隔板44e的各壁面收集起来。此外， 当废气流过各隔板44e的微孔时，包含在各废气中的颗粒物由限定构 成各微孔的壁面收集起来。

请注意，与子过滤器22一样，该主过滤器44其中也带有贵金属催 化剂和活性氧产生剂。此外，与该子过滤器22相似，该主过滤器44的 废气通道44a，44b的端口可以部分地被各锥形壁部封住，并且在各锥 形壁部的尖部处具有各小孔。进一步地，该主过滤器44的废气通道 44a，44b的端口可以完全被各锥形壁部封住，并且在各锥形壁部的尖 部没有小孔。此外，该主过滤器44可以是单体型的，以致于各废气通 道44a，44b的端口没有被封住，因此完全开启。

如与第一实施例相关的部分所述，该子过滤器22的压力损失小于 该主过滤器44的。因此，尽管该子过滤器22设置在该主过滤器44的上 游，但该废气净化装置的总压力损失不会增加很大。当然，该废气净 化装置的总颗粒物收集比不会大大减低。

如上所述，当围绕该活性剂的大气是氧化剂时，该主过滤器44的 活性氧产生剂携带有氮离子形式的氧气。这就是说，当围绕该活性剂 的大气是氧化剂时，该主过滤器44的氧化剂用作其中携带NOx的NOx携 带剂。活性剂可以携带在其中的NOx的量具有一上限。如果NOx的量达 到上限，主过滤器44的活性剂不会新携带NOx，然后NOx流出该主过滤 器22。因此，在携带的NOx量达到该上限之前，需要借助于降低该活 性剂中携带的NOx而对该NOx进行净化。

当活性剂周围的大气变成还原剂时，活性氧产生剂释放以氮离子 形式携带的氧。换句话说，当活性剂周围的大气变成还原剂时，该活 性剂释放以氮离子形式携带的NOx。此时如图19c所示，从该活性剂中 释放的NOx由碳氢化合物和包含在该废气中的一氧化碳减少。

在第七实施例中，携带的NOx的量达到一许可的上限时，携带在 该主过滤器44的活性剂中的NOx借助于将富的或大致化学计量比的废 气供给该过滤器44而减少，并净化。请注意，在考虑到该过滤器22的 这个功能时，该过滤器44具有一个NOx催化剂，该催化剂包括NOx携带 剂和贵金属催化剂。

请注意，如果将具有一低氧浓度的富油废气供给该主过滤器44， 由该主过滤器44氧化的碳氢化合物和一氧化碳的比较小。在另一方 面，如果将稀薄或大致化学当量比的废气供给该主过滤器44，则由该 主过滤器44氧化的碳氢化合物和一氧化碳的比较大。此外，图19A和 19B分别对应于图6A和6B。

如上所述，根据流入其中的废气的特性，过滤器22，44可以净化 四种成份，例如颗粒物，NOx，一氧化碳，和碳氢化合物。铂和由过 滤器22，44携带的活性氧产生剂在其温度较高时是更具活性的。因 此，由过滤器22，24净化的上述四种成份的净化比取决于流入其中的 废气温度，并且在流入其中的废气具有较高温度时变大。

在第七实施例中，子过滤器22直接布置在该排气歧管17的下游。 因此，直接从燃烧室5中排出后的热废气再流入该子过滤器22中，因 此该子过滤器22的温度保持较高。当然，再发动机启动时，从该燃烧 室5中排出的废气具有较低的温度，但根据第七实施例，该子过滤器 22的温度因废气作用迅速上升，并保持较高。因此，再第七实施例 中，上述四种成份的净化比较高。

子过滤器22也具有氧化各颗粒物的能力，因此降低的颗粒物量流 入该主过滤器44中。因此，包含在废气中的所有颗粒物量可由该主过 滤器44氧化。否则，由于该主过滤器44需要氧化小量的颗粒物，因此 许可使该过滤器44变小。请注意，为了使该主过滤器的温度保持高于 某一温度，子过滤器22应该设置在废气通道10的附近。因此，如图20 所示，子过滤器22可设置在该歧管17的支管中。

下面解析第八实施例。在该第八实施例中，如图21所示，与主过 滤器44旁通的旁通通道48从该排气管47开始在该子过滤器22和主过滤 器44之间延伸。在其上游端的通道48连接到该主过滤器44的排气管47 的上游，并且在其下游端连接到该主过滤器44的下游。该旁通通道48 和主过滤器44彼此平行。在该第八实施例中，一切换阀49设置在该旁 通通道48和该主过滤器44的上游排气管47的连接处。该阀49用于切换 流到该主过滤器44和旁通通道48的废气流。

当流入其中的废气是稀薄的时，该活性氧产生剂携带包含在废气 中的SOx。如果该氧化剂携带的SOx量增加，则该氧化剂能携带的NOx的量降低。因此，在该活性剂能携带的NOx的量降低到一许可的下极 限值之前，需要从该活性剂中释放出SOx。

在第八实施例中，各子过滤器22设置在该主过滤器44的上游。该 子过滤器22的活性氧产生剂在流入其中的废气是稀薄废气时带有包含 在废气中的SOx，因此流入该主过滤器44中的废气包含极少量的SOx。 因此，在第八实施例中，从该主过滤器44的活性氧产生剂中几乎不需 要释放SOx。

该子过滤器22的活性氧产生剂具有一个携带该SOx的许可上限。 因此，由子过滤器22携带的SOx的量达到该许可的上限之前，需要从 该子过滤器22的活性剂中释放SOx。接着，参见图22A和22B，将解析 该子过滤器22中的SOx的释放。

图22A表示当该活性剂周围的大气是富油的或大致化学当量比的 时，该活性氧产生剂的温度T和NOx释放比f(T)和该活性剂中释放的 SOx的释放比g(T)之间的一关系。图22B表示该活性剂周围的大气是富 油的或大致化学当量比的时的持续期，及当该活性剂的温度低于图 22A中所示的温度T0对SOx的总释放量。

如从图22A中看出的那样，当活性剂的温度T低于温度T0时，即使 活性剂周围的大气在很长时间内保持是富油或化学当量比的，该活性 剂也只释放非常小量的SOx。

在该发动机是压缩点火型发动机的情况下，该主过滤器44的温度 通常低于温度T0。因此，即使富油或大致化学当量比的废气流入该主 过滤器44中，该主过滤器44的活性氧产生剂也几乎不会从此释放出 SOx。

在第八实施例中，当需要从该子过滤器22的活性氧产生剂中释放 SOx时，该子过滤器的温度上升到高于温度T0，并且富油废气供给到 该子过滤器22中，或流入该子过滤器22的废气的温度上升到高于一温 度，于是该子过滤器22的活性氧产生剂从其中释放出SOx，并提供富 油废气。

根据这一点，该子过滤器22从其中释放出SOx。在考虑该子过滤 器22的功能时，当流入该子过滤器22中的是稀薄废气时，该子过滤器 22用作一个携带包含在该废气中的SOx的SOx携带剂。此外，由于该子 过滤器22设置在该发动机机体附近，该子过滤器22的温度容易上升。

在第八实施例中，当该子过滤器22从其中释放出SOx时，切换阀 47如图21的点划线所示如此定位，以致于废气流入各旁通通道48中。 根据这一点，从该子过滤器22中释放的SOx几乎不会流入该主过滤器 44中。在另一方面，当该子过滤器22不会从其中释放SOx时，该切换 阀47如图21中实线那样定位。

请注意，该子过滤器22在流入其中的稀薄废气时，携带包含在废 气中的NOx，并在流入其中的是富油或大致化学当量比的废气时，从 其中释放携带的NOx，并利用废气中包含的碳氢化合物和一氧化碳减 少并去除释放的NOx。因此，当富油的或大致当量比的废气供给该子 过滤器22以便从该子过滤器22中释放出SOx时，该子过滤器22从其中 释放出NOx，并且释放的NOx由废气中包含的碳氢化合物和一氧化碳减 少。因此，即使废气旁通流过该主过滤器44，该NOx，碳氢化合物和 一氧化碳几乎包含流出该废气净化装置。

请注意，为了停止从该子过滤器22中释放SOx，废气的空燃比从 一富油或大致化学当量比的空燃比变化到一稀薄空燃比，并且该切换 阀47的位置改变到图21中实线所示的位置。

如果该活性剂带有硫离子形式或不稳定的硫化物的SOx，则该活 性氧产生剂容易从其中释放SOx。在第八实施例中，可以使用在氧化 铝载体上携带至少一种过渡金属的活性氧产生剂作为该子过滤器22的 活性剂，该过渡金属例如是铜，铁，锰和镍，钠，钛和锂。因此在该 第八实施例中，该子过滤器22的活性剂容易从其中释放SOx。

在第八实施例中，为了从该主过滤器44中释放NOx，废气的空燃 比从稀薄空燃比改变到富油或大致化学当量比的空燃比。然而，保持 废气稀薄空燃比或大致化学当量比的空燃比的时间是较短的。因此， 该子过滤器22的温度几乎不会上升到高于温度T0。因此，该子过滤器 22不会从其中释放出SOx，并且没有SOx流入该主过滤器44中。当然， 在该主过滤器44的温度低于温度T0的状态下，如果流入该主过滤器44 的废气具有富油空燃比，则该主过滤器44从其中释放出NOx，并使NOx减少，且去除。

下面将解析第九实施例。当废气的空燃比变浓或达到大致化学当 量比从而该子过滤器22中释放SOx时，一些碳氢化合物或一氧化碳流 出该子过滤器22。该碳氢化合物和一氧化碳将得到净化。根据第九实 施例，如图23所示，在第八实施例的废气净化装置中，一种三元催化 剂44a设置在该旁通通道48中。当富油或大致化学当量比的废气流入 其中时，该三元催化剂44a氧化该碳氢化合物和一氧化碳。

根据第九实施例，当子过滤器22释放SOx时，切换阀47定位在图 23的点划线所示的位置，因此碳氢化合物和一氧化碳从该子过滤器22 流入该旁通通道48。因此，该碳氢化合物和一氧化碳由该三元催化剂 氧化并净化。请注意，设置在该旁通通道48中的催化剂氧化诸如碳氢 化合物和一氧化碳之类的各种成份的能力是足够的。因此，一氧化催 化剂可以用来取代该三元催化剂。

下面将解析第10实施例。在第10实施例中，取代第一实施例的过 滤器，带有碳氢化合物收集剂的废气净化催化剂22设置在该发动机的 废气通道中。该催化剂22包括与第一实施例的过滤器相同的结构。废 气中包含的未燃碳氢化合物附着在该催化剂22的碳氢化合物收集剂 上。换句话说，该碳氢化合物收集剂收集废气中包含的未燃碳氢化合 物。在第10实施例中，作为碳氢化合物收集剂，例如由氧化铝形成的 各层整体形成在各隔板54的两侧壁表面，即限定构成各隔板54的微孔 的各壁面上，和各锥形壁部52，53的两侧壁表面上。

该碳氢化合物收集剂借助于在该收集剂的温度低于该碳氢化合物 离开该收集剂的温度时，使该碳氢化合物附着到其上而收集包含在废 气中的未燃碳氢化合物。在另一方面，该碳氢化合物收集剂在该收集 剂的温度高于该碳氢化合物离开该收集剂的温度时，从其中释放收集 的碳氢化合物。碳氢化合物离开该碳氢化合物收集剂的温度如此设 定，以致于该收集剂在后述的碳氢化合物净化装置的温度低于该催化 剂不氧化和净化未燃的碳氢化合物时，不会释放碳氢化合物。

该废气净化催化剂22具有一个用于氧化并净化未燃烧的碳氢化合 物的碳氢化合物净化催化剂。在第十实施例中，诸如铂之类的贵金属 催化剂作为碳氢化合物净化催化剂，被携带在该催化剂22的氧化铝携 带层上。该碳氢化合物净化催化剂在其温度高于一碳氢化合物净化温 度时对未燃烧碳氢化合物进行氧化和净化。

在第十实施例中，该废气净化催化剂22的压力损失和该催化剂22 的未燃碳氢化合物和颗粒物收集比可以借助于调节该催化剂22的各小 孔55，56的尺寸进行调节。

下面将解析第十实施例的废气净化催化剂的作用。即使在该碳氢 化合物收集剂的温度较低时，如果每单位时间流入该催化剂22中的废 气量迅速增加，则由该收集剂收集的碳氢化合物可以借助于废气从各 隔板54的各表面或微孔中释放出来。此时，该碳氢化合物净化催化剂 也具有较低的温度，因此不会净化该碳氢化合物。在这种情况下，如 果该催化剂22的各排气道在其出口处完全打开，则碳氢化合物流出该 催化剂22。

当催化剂22具有较低的温度时，例如，在发动机启动时，该碳氢 化合物净化催化剂也具有一个低于该碳氢化合物净化温度的温度，因 此废气中包含的未燃碳氢化合物没有被该碳氢化合物净化催化剂氧化 并净化。然而，此时，该碳氢化合物收集剂具有一个低于该碳氢化合 物释放温度的温度，因此，废气中包含的未燃碳氢化合物由该碳氢化 合物收集剂进行收集。因此，该未燃的碳氢化合物几乎不会流出该催 化剂22。

在另一方面，当从该发动机中排出的废气温度连续上升并且碳氢 化合物收集剂的温度超过碳氢化合物释放温度时，该未燃碳氢化合物 离开该碳氢化合物收集剂。此时，该碳氢化合物净化催化剂具有一个 高于该碳氢化合物净化温度的温度。因此，离开该碳氢化合物收集剂 的未燃碳氢化合物由该碳氢化合物净化催化剂氧化并净化。因此，该 未燃碳氢化合物几乎不会流出该催化剂22。

在该碳氢化合物收集剂具有一个低于该碳氢化合物释放温度的温 度的状态下，如果流过该催化剂22的各隔板54的各微孔的废气量迅速 增加，则未燃碳氢化合物离开各隔板54的各微孔。此时，该碳氢化合 物净化催化剂具有一个低于该碳氢化合物净化温度的温度，因此离开 的碳氢化合物几乎不会被该碳氢化合物净化催化剂净化。

在第十实施例中，该催化剂22的各流出通道的各上游开口由上游 锥形壁部53部分封住，因此几乎所有废气都流入该催化剂22的各流入 通道50中。此外，该催化剂22的各流入通道50由该下游锥形壁部52部 分封住，因此，几乎所有废气都流过各隔板54的各微孔。因此，颗粒 物收集在各隔板54的各微孔中。当然，各颗粒物收集在限定构成各流 入通道50的各隔板54的壁面上。

在颗粒物收集在并沉积在各隔板54的各微孔和各壁面上的状态 下，废气不容易流过各隔板54的各微孔。结果是，即使每单位时间流 入该催化剂22中的废气量迅速增加，则每单位时间流过各隔板54的各 微孔的废气量不会增加很多。因此，未燃碳氢化合物几乎不会离开各 隔板54的各微孔。因此该未燃碳氢化合物几乎不会流出该催化剂22。

请注意，与第一实施例的过滤器相似，第十实施例的催化剂22具 有一活性氧产生剂，因此在一较短的时间内可以连续地氧化各颗粒 物。因此，收集在限定构成各流入通道50的各隔板54的各微孔中和各 壁面上的的颗粒物量保持较小。

如上所述，在颗粒物附着到该活性氧产生剂上时，即使在该活性 剂61周围的大气是稀薄的状态下，该活性氧产生剂周围的氧气浓度将 降低。除此之外，当富油废气流入该废气净化催化剂22中并且该产生 剂周围的大气变成富油的时，该活性氧产生剂周围的氧气浓度也将降 低。

如上所述，在该活性氧产生剂周围的大气是稀薄的状态下，当颗 粒物附着到产生剂上从而降低其周围的氧气浓度时，NOx离开该产生 剂。在这种情况下，离开的NOx再一次由活性氧产生剂携带。在另一 方面，如上所述，当富油废气流入催化剂22，从而使该活性氧产生剂 周围的大气变浓时，NOx离开该产生剂。在这种状态下，离开的NOx由 废气中未燃的碳氢化合物和铂的联合作用减少并净化。即，如果发动 机运行得到控制，以便从其中排出富油废气，则活性氧产生剂携带的 NOx将减少并被净化。因此，第十实施例的催化剂22具有一NOx催化 剂，该催化剂包括活性氧产生剂和铂。

请注意，如上所述，在催化剂22具有活性氧产生剂的情况下，即 使该催化剂22的温度较低，它也可氧化收集在其中的颗粒物。然而， 如果该催化剂22的温度较低，则颗粒物将连续沉积在该催化剂22中。 如上所述，该催化剂22的流入通道50的进口和流出通道51的出口由各 锥形壁部52，53的各壁面限定构成，并且在该流入通道50的进口和流 出通道51的出口处，废气不带湍流地流动。因此，催化剂22潜在地具 有一较低的压力损失。因此，即使颗粒物沉积在该催化剂22中，该催 化剂22的压力损失也保持较低。

当然，如果由碳氢化合物收集剂收集的未燃碳氢化合物量或沉积 在该催化剂22中的颗粒物量增加，则该碳氢化合物收集剂收集未燃碳 氢化合物收集能力将降低。然而，例如，当发动机启动后，催化剂22 的温度上升，因此收集在该催化剂22中的未燃碳氢化合物和颗粒物将 被氧化。因此，在发动机下一次启动时，只有非常少量的未燃碳氢化 合物和颗粒物沉积在该催化剂22中。因此，在该发动机刚刚启动后， 离开该催化剂22的未燃碳氢化合物肯定可以被该催化剂22的碳氢化合 物收集剂收集。

在第十实施例中，几乎所有废气都流入该催化剂22的各流入通道 50中，并流过各隔板54的各微孔，再流入各流出通道51中。当废气流 过各隔壁4的各微孔时，有些颗粒物收集在各隔板54的各微孔中。如 果颗粒物收集在各隔板54的各微孔中，则这些废气不容易流过各隔板 54。因此，即使流入该催化剂22中的废气流迅速增加，流过各隔板54 的各微孔的废气量不会大大增加。因此，未燃碳氢化合物几乎不会离 开各隔板54的各微孔。

因此，在碳氢化合物收集剂的温度低于碳氢化合物释放温度并且 碳氢化合物净化催化剂的温度低于碳氢化合物净化温度的状态下，即 使流入该催化剂22的废气量迅速增加，该未燃碳氢化合物几乎不会离 开各隔板54的各微孔。这就是说，在第十实施例中，即使每单位时间 内流入催化剂22的废气量迅速增加，则几乎所有未燃碳氢化合物都滞 留在该碳氢化合物收集剂上。

下面将解析用于生产本发明的颗粒物过滤器的第二种方法。下述 方法是一种用于生产如图24A和24B所示的颗粒物过滤器22的方法。除 图24A和24B所示的过滤器22的每个锥形壁部是四角金字塔形而如图1A 和1B所示的过滤器每个锥形壁部为锥形外，图24A和24B所示的颗粒物 过滤器22与图1A和1B所示的颗粒物过滤器是相同的。

根据第二种方法，首先，如图25A和25B所示，准备好一个由诸如 堇青石之类的多孔材料形成并具有蜂窝结构的基底100。该基底100具 有由各隔板54限定构成的废气通道50，51。各隔板54形成一个方格 型。

接着，如图25B所示，一个用于部分封住各废气通道50，51的各端 部开口的封闭装置101被压到该基底100的一个端面上。图26A和26B表 示该封闭装置101的细节。参见表示该封闭装置101的平面图的图 26A，该装置101具有预定数量的凸伸体102。可以从示出一个凸伸体 102的图26B看出的那样，每个凸伸体102具有一个基本上规则的四角 金字塔形。各凸伸体102按这样的形状布置，即四个相邻的凸伸体102 的四个相邻的棱边103汇聚在一起。此外，在四个相邻的凸伸体102的 四个相邻的棱边103汇聚在一起的每个区域设置一个销104。

该封闭装置101被如此地压到该基底100的一个端面上，以致于每 个凸伸体102插装在相应的废气通道50中。当装置101被压到该基底 100的一端面上时，限定构成每个废气通道51的四个相邻的隔板54的 四个端部由相应的四个相邻的凸伸体102朝彼此聚集起来。该封闭装 置101的每个销104存在于由四个相邻的隔板54的四个聚集端部封住的 每个区域中。结果是，限定构成每个废气通道51的四个相邻隔板54的 四个端部彼此部分连接，而在其中由该销104形成一个小孔56。因 此，形成了具有各小孔56的上游锥形壁部53。

接着，将封闭装置101如此地压紧到该基底100的另一端面上，以 致于每个凸伸体102插入每个废气通道51中。因此，形成了具有各小 孔55的下游锥形壁部52。

如上所述，根据第二方法，各废气通道的端口的封闭，即用于封 闭各废气通道的端口的各锥形壁部的形成，和在各锥形壁部中各小孔 的形成是同时进行的。

下面将解析用于生产一过滤器的第三种方法。用在第三种方法中 的封闭装置101包括一个如图27A所示的开口封闭装置105和一个如图 28A所示的孔形成装置106。

参见表示该开口的封闭装置105的平面图的图27A，该装置105具 有预定数量的凸伸体102。图27B表示该凸伸体102中的一个。如从图 27B中懂得的那样，每个凸伸体102基本上具有一规则的四角金字塔 形。每个凸伸体102按这样的形式设置，即四个相邻的凸伸体102的四 个相邻的棱边103聚集在一起。

在另一方面，参见表示该孔形成装置106的一平面图的附图28A， 装置106具有预定数量的销104。图28B表示四个销104。每个销104设 置在四个相邻凸伸体102的四个相邻棱边103聚集在一起的每个区域。

根据第三种方法，如图29A所示，首先，该开口封闭装置105被如 此地压到该基底100的一端面上，以致于每个凸伸体102插装在每个废 气通道50中。当装置105被压入该基底100的一端面时，限定构成每个 废气通道51的四个相邻隔板54的四个端部，利用相应的四个相邻凸伸 体102朝彼此聚集在一起。因此，限定构成每个废气通道51的四个相 邻隔板54的四个端部相互连接在一起，从而利用一相应的锥形壁部完 全封闭每个废气通道51的端部开口。

接着，如图29B所示，该孔形成装置106被如此地压到该基底100 的一端面上，以致于每个销104穿过完全封闭相应的废气通道51的端 部开口的相应的锥形壁部的尖部。结果是，一小孔56形成在每个锥形 壁部的尖部中。

对于该基底100的其它端面也进行相同的方法。这就是说，开口 的封闭装置105被如此地压到该基底100的另一端面，以致于每个凸伸 体102插入相应的废气通道51中。结果是，每个废气通道50的端部开 口被相应的锥形壁部完全封住。接着，该孔形成装置106被如此地压 到该基底100的其它端面上，以致于每个销104穿过完全封住相应的废 气通道50的端部开口的相应锥形壁部的尖部。结果是，一小孔55形成 在每个锥形壁部的尖部中。

根据第三种方法，首先，各废气通道的各端部开口的封闭，即， 形成用于封闭各废气通道的端部开口的各锥形壁部，然后在各锥形壁 部种形成各小孔。当然，在第三种方法中，可以如下进行。即，首先 各废气通道50的各端部开口由各锥形壁部完全封闭，然后各废气通道 51的各端部开口由各锥形壁部完全封闭，然后各小孔形成在各锥形壁 部中。

下面将解析用于生产一过滤器的第四种方法。如图30所示，用在 该第四种方法中的封闭装置101包括一个开口封闭装置107和一个孔形 成装置108。

相似于图29A所示的开口封闭装置105，该开口封闭装置107具有 预定数量的凸伸体102。相似于装置105，装置107的每个凸伸体102具 有基本上规则的四角形金字塔形，并且各凸伸体102按四个相邻凸伸 体102的四个相邻棱边103聚集在一起的形式布置。与装置105不同， 装置107具体通孔109。每个孔109设置在四个相邻的凸伸体102的四个 相邻的棱边103聚集在一起的每个区域。

在另一方面，与图28A和28B所示的孔形成装置106相似，孔形成 装置108具有预定数量的销104。各销104按每个销104插入相应的通孔 109中的方式布置。

根据第四种方法，相似于第三种方法，首先，开口封闭装置107 被如此地压到该基底100的各端面之一上，以致于每个凸伸体102插入 相应的废气通道50中。结果是，每个废气通道51的端部开口由一相应 的锥形壁部完全封闭。

接着，在该装置107被压到该基底100的一端面上的状态下，该孔 形成装置108被如此地压到该装置107上，以致于每个销104插入相应 的通孔109中。结果是，每个销104穿过完全封闭相应的废气通道51的 端部开口的相应锥形壁部的尖部。因此，在每个锥形壁部的尖部中形 成一个小孔56。

对基底100的另一端面进行相同的方法。这就是说，与第三种方 法相似，开口封闭装置107被如此地压到该基底100的另一端面，以致 于每个凸伸体102插入相应的废气通道51。结果是，每个废气通道50 的开口端由一相应的锥形壁部完全封闭。接着，在该装置107被压到 该基底100的另一端面的状态下，该孔形成装置108被如此地压到该装 置107上，以致于每个销104插入相应的通孔109中。结果是，每个销 104穿过完全封闭相应的废气通道50的端部开口的相应锥形壁部的尖 部。因此在每个锥形壁部的尖部中形成一个小孔55。

根据第四方法，与第三方法相似，各废气通道的端部开口的封 闭，即，用于封闭各废气通道的端部开口的各锥形壁部的形成得到实 施，然后形成各锥形壁部中的小孔。

根据第四种方法，在该基底100的各锥形壁部由装置107加压的状 态下，每个小孔由装置108形成在相应的锥形壁部中。因此，当装置 108的每个销104被压到相应的锥形壁部上时，各锥形壁部几乎不会受 到损坏。

此外，在上述第三实施例中，各锥形壁部形成之后，借助于将该 孔形成装置106压到该基底100的一端面上而形成各小孔。因此，在装 置106压到该基底的端面之前，有必要对该装置106进行准确的定位， 从而使该装置106的每个销104对应于相应的锥形壁部的尖部。这样做 是比较麻烦的。与此相反，根据第四种方法，借助于将装置108的每 个销104插入装置107相应的通孔109中，各小孔在相应的锥形壁部中 简单地形成。因此，没有必要实施一个对该装置108进行定位的过 程，所以该装置108的每个销104对应于相应的锥形壁部的尖部，从而 由该装置108在其中形成各小孔。

下面解析用于生产一过滤器的第五种方法。该第五种方法种使用 的封闭装置101包括图27A和27B所示的开口封闭装置105，和一个在图 31的平面图种示出的孔形成装置110。图32A和32B表示该装置110的细 节。

图32A表示该孔形成装置110的平面图，在该图中省略了一端壁 113。如从图32A中可以看出的那样，装置110具有预定数量的钻孔件 112。如可以从表示一个钻孔件112的附图32B中看出的那样，每个钻 孔件112具有一个齿轮113和一个钻头114，该钻头114从该齿轮113的 中心部分沿垂直于该齿轮113的端部表面的方向延伸。

如图32A所示，每个钻孔件112与相应的中间齿轮115结合。两个 相邻的钻孔件112通过一个中间齿轮115连接。一些钻孔件112与一驱 动齿轮116结合。齿轮116由一合适的驱动装置，例如一电动机驱动旋 转。当该驱动齿轮116旋转时，与该驱动齿轮116结合的钻孔件112旋 转，然后该钻孔件112的旋转通过该中间齿轮116传递给所有其余的钻 孔件112。结果是，每个钻孔件112绕其纵向轴线112旋转。

请注意，各钻孔件114从该孔形成装置110的端壁113中凸伸出 来。各钻头114按与考虑了图28A和28B中示出的装置106的各销104的 布置形式相同的形式布置。

根据第五种方法，与第三种方法相似，图27A所示的开口封闭装 置105被压到该基底100的一端面上，从而利用一锥形壁部将每个废气 通道50的端部开口完全封闭。接着，该孔形成装置110的驱动齿轮116 旋转，并且该装置110被如此地压到该基底100的一端面上，以致于每 个钻孔件112的钻头114穿过完全封闭相应的废气通道51的端部开口的 相应锥形壁部的尖部。结果是，在每个锥形壁部的尖部中由相应的旋 转钻头114形成一小孔56。

对于该基底100的其它端面进行相似的方法。这就是说，与第三 种方法相似，开口封闭装置105被压到该基底100的其它端面，以便利 用相应的锥形壁部完全封闭每个废气通道51的端部开口。接着，使该 孔形成装置110的驱动齿轮116旋转，并且将该装置110如此地压到该 基底100的其它端面，以致于每个钻孔件112的钻头114钻入完全封闭 相应的废气通道51的端部开口的相应锥形壁部的尖部。结果是，利用 相应的旋转钻头114在每个锥形壁部的尖部形成一小孔55。

根据第五种方法，利用相应的旋转钻头114在各锥形壁部的尖部 形成各小孔。因此，当各小孔形成时，与简单地利用各销在各锥形壁 部的各尖部种形成各小孔的情况相比，各锥形壁部几乎不会受到损 害。

下面将解析生产一过滤器的第六种方法。在该第六种方法种使用 的封闭装置101包括图27A所示的开口封闭装置105，和一个如图33A所 示的孔形成装置117。在附图33A中，如图33B所示的装置117的端壁 118被省略了。

如图33A所示，装置117具有预定数量的钻孔件119。如图33B所 示，每个钻孔件119具有一球形件120和从该球形件120开始延伸的一 钻头121。

如图33B所示，如果环形槽123形成在该装置117的盘形体122中。 每个槽123的中心相应于该盘形体122的中心。该盘形体122由一合适 的装置，例如一电动机驱动绕图33A中所示轴线A旋转。

每个钻孔件119的球形件120装纳在相应的槽123中，以致于该球 形件120限定构成该槽123的侧壁面接触。各钻孔件119的钻头121从该 装置117的端壁凸伸出来。各钻头121按与图28A所示的装置106的各销 布置形式相同的形式布置。

当盘形体122旋转时，每个钻孔件119的球形件120由该盘形体122 的相应槽123的侧壁面驱动旋转。结果是，每个钻孔件119的钻头121 绕其纵向轴线旋转。

请注意，每个钻孔件119可以用一伞齿轮取代该球形件120。在这 种情况下，在每个槽123的侧壁面上设置一伞齿轮。每个钻孔件119的 伞齿轮与相应的槽123的侧壁面的伞齿轮啮合。当盘形体122旋转时， 每个钻孔件119的伞齿轮由盘形体122驱动旋转。

根据第六种方法，与第三种方法相似，图27A所示的开口封闭装 置105被压到该基底100的各端面的一个上，以便利用各锥形壁部完全 封闭各废气通道51的各端部开口。接着，使该装置117的盘形体122旋 转，并且将该装置117压到该基底100的一端面上，以致于每个钻孔件 119的钻头121穿入完全封闭相应的废气通道51的端部开口的相应锥形 壁部的尖部。结果是，利用相应的旋转钻头121在每个锥形壁部的尖 部中形成一小孔56。

对于该基底100的其它端面进行相似的方法。这就是说，与第三 种方法相似，该开口封闭装置105被压到该基底100的其它端面，以便 利用各锥形壁部完全封闭各废气通道50的各端部开口。接着，使装置 117的盘形体122旋转，并且将装置117压到该基底100的其它端面上， 以致于每个钻孔件119的钻头121穿入完全封闭相应的废气通道50的端 部开口的相应锥形壁部的尖部。结果是，利用相应的旋转钻头121在 每个锥形壁部的尖部中形成一个小孔55。

下面将解析用于生产一过滤器的第七种方法。该第七种方法中使 用的封闭装置101包括一个如图27A所示的开口封闭装置105和一个如 图34B所示的孔形成装置124。

该装置124是一盘形装置，其直径大致与装置105的直径相同。此 外，该装置124具有一个盘形体125和一个连接到该盘形体125上的刮 磨层126。该刮磨层126由磨料制成，用于对该基底100的各锥形壁部 的各尖部进行刮磨。此外，该装置124由一合适的装置，例如一电动 机驱动绕一轴线B旋转。

根据第七种方法，与第三种方法相似，如图34A所示，将图27A中 所示的装置105压到该基底100的各端面之一上，以便利用各锥形壁部 完全封闭各废气通道51的各端部开口。接着，使装置124绕轴线B旋 转，并且被压到该基底100的一端面上。结果是，该装置124的刮磨层 126被压到该基底100的各锥形壁部的各尖部。各锥形壁部的各尖部由 该刮磨层126进行刮磨。结果是，在每个锥形壁部的尖部中形成一小 孔56。

对于该基底100的其它端面可进行相同的方法。这就是说，与第 三种方法相似，该开口封闭装置105被压到该基底100的其它端面，以 便利用各锥形壁部完全封闭各废气通道50的各端部开口。接着，使装 置124绕轴线B旋转，并被压到该基底100的其它端面上。结果是，在 每个锥形壁部的尖部中形成一小孔55。

上述方法具有一个这样的优点，即每个小孔55，56具有理想的开 口面积，即可以获得大致相同的开口面积。每个小孔55，56的开口面 积都影响过滤器22的压力损失和颗粒物收集比。这就是说，过滤器22 的压力损失和颗粒物收集比可以借助于改变孔55，56的面积来改变。 根据上述方法，每个小孔55，56都可以获得理想的开口面积，因此可 获得具有理想的压力损失和颗粒物收集比的过滤器22。

尽管本发明已经参照仅仅为了说明目的而选取的各具体实施例进 行了描述，但对本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的 基本概念和范围的情况下，显然可以作出许多变型。