JP2008088902A

JP2008088902A - 排気ガス中のパティキュレート捕集装置

Info

Publication number: JP2008088902A
Application number: JP2006270853A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yamada; 啓司山田; Koichiro Harada; 浩一郎原田; Kenji Okamoto; 謙治岡本; Kenji Suzuki; 研二鈴木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】排気通路に設置されるパティキュレートフィルタにおいて、担体内に堆積したアッシュを定期的に排出可能として、該アッシュの堆積によるエンジンの出力性能や燃費性能の低下を抑制することを課題とする。
【解決手段】排気ガスの流れ方向に貫通する複数のセル２１…２１が細孔を有するセル壁２２…２２によって区画形成されてなる担体２０と、該担体２０の上流側端面に圧接され、隣接するセル２１の入口を交互に閉鎖する上流側プラグプレート３０と、担体２０の下流側端面に圧接され、隣接するセル２１の出口を交互に閉鎖する下流側プラグプレート４０とを備え、入口が開いたセル２１は出口が閉じ、入口が閉じたセル２１は出口が開くように、両プラグプレート３０、４０を位置させると共に、両プラグプレート３０、４０をスライドさせることにより、各セル２１…２１の入口と出口の開閉状態の切り換えを可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレート捕集装置に関し、エンジンの排気ガス浄化技術の分野に属する。

ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる炭素質含有微粒子であるパティキュレートは、環境対策上、その排出抑制が望まれているところであり、その排出量を抑制する手段として、排気通路にパティキュレートフィルタを配設することが行われている。また、希薄燃焼ガソリンエンジンにおいても、ディーゼルエンジンほどではないが、排気ガス中にパティキュレートが含まれていることから、パティキュレートフィルタの配設が望まれる。

このパティキュレートフィルタは、耐熟セラミック製、または耐熱合金製の三次元網目構造を有するものが知られているが、一般的には、コージェライト製または炭化珪素製で、セル壁に各セルを連通する細孔が設けられたハニカム状担体を用い、排気ガスの入口側端面で隣り合うセルに交互に目封止材を注入すると共に、排気ガスの出口側端面では、入口側端面で目封止されていないセルに目封止材を注入した構成のものが用いられる。

これによれば、フィルタ担体の入口側が開ロしたセルにパティキュレートを含む排気ガスが流入し、セル壁の細孔を通って出口側が開口したセルに排気ガスが流入することになり、この間、パティキュレートは入口側が開口したセルの壁面とセル壁内部の細孔表面に堆積し、該パティキュレートが除去された排気ガスが出口側が開口したセルから排気通路下流側に排出されることになる。

また、このパティキュレートフィルタにおいては、各セルの壁面と、セル壁内部の細孔表面とに、触媒金属としてＰｔ（白金）を担持したアルミナ粒子や、酸素吸蔵放出能を有するＣｅ（セリウム）系複合酸化物粒子等を含有した触媒層を設けることがある。

つまり、所定量以上のパティキュレートがフィルタ担体に堆積すると、排気通路内の背圧が高まり、エンジンの出力の低下や燃費の悪化等を招くので、定期的にパティキュレートを燃焼、除去し、フィルタを再生させる作業が行われるのであるが、その際のパティキュレートの燃焼を促進する触媒として、前記Ｐｔ等を含有する触媒を用いるのである。また、酸素吸蔵放出能を有する前記Ｃｅ系酸化物粒子等の触媒材は、パティキュレートの燃焼を促進させると共に、排気ガス中のＨＣ成分等の有害成分を除去するために用いられる。

しかし、前記のように、堆積したパティキュレートを燃焼させてフィルタの再生処理を行っても、該フィルタを完全に初期の状態に再生することはできない。つまり、排気ガス中には、前記パティキュレートのほかに、エンジンオイルに含有されているＰ（リン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃａ（カルシウム）等が酸化物や硫酸塩、炭酸塩などの状態でミストとして含有されており、これらが高熱によってガラス状のアッシュとなってフィルタ担体に堆積するのである。そして、このアッシュは、パティキュレートの燃焼によるフィルタ再生処理では除去できないため、担体に堆積し続けるのである。

そのため、フィルタの長期の使用により排気通路の背圧が次第に高まり、エンジン出力の低下や燃費性能の悪化を招くと共に、前記ＰｔやＣｅ系複合酸化物を含む触媒層の作用を妨げ、フィルタ再生時におけるパティキュレートの燃焼効率の低下や、排気ガス中の有害成分除去性能の低下を招くのである。

パティキュレートフィルタにおけるアッシュの堆積に関するものとしては、特許文献１〜３に開示された発明が存在する。このうち、特許文献1には、フィルタ担体の下流側端面に網部材を備え、該網部材によってアッシュを除去するようにしたものが開示されている。また、特許文献２には、フィルタ再生完了後に灰分堆積量を算出し、その値からパティキュレート捕集量の推定値を補正して再生制御を行うようにしたものが開示されている。さらに、特許文献３には、フィルタ担体にアッシュ捕捉材粒子を含有した触媒層を備えたものが開示されている。

特開平１１−２１０４４０号公報特開２００３−０８００３６号公報特開２００５−３４２６０６号公報

しかし、上記特許文献1に記載のものは、所定の大きさ以上の塊物質を保持する網部材を設けることでアッシュのみを除去しようとするものであるが、実際のパティキュレートのサイズは数十nm〜１０μm程度と幅広く、本来パティキュレートフィルタとして捕集すべきパティキュレートが網部材を通過して排出されるおそれがある。

また、特許文献２のものは、アッシュの堆積量に基づいて再生制御を行うもので、アッシュが堆積し続けるという問題が考慮されていない。

さらに、特許文献３のものは、アッシュ捕捉材粒子を触媒層に含ませることで、特定部位に集中的にアッシュを堆積させることにより圧力損失を抑制しようとするものであるが、その特定部位では、アッシュの堆積によりセル壁細孔部への入口が塞がれることになり、それだけ、パティキュレートに対する捕捉能力が低下することになる。

つまり、いずれの従来技術もアッシュを除去することはできず、前述のように、フィルタの長期の使用により、エンジンの出力性能や燃費性能の低下を招くことになる。

そこで、本発明は、排気ガス中のパティキュレートを除去するフィルタにおいて、堆積したアッシュを定期的に排出可能とし、これにより、エンジンの出力性能や燃費性能の低下を抑制することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項1に記載の発明は、エンジンの排気通路に設置され、排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレート捕集装置であって、排気ガスの流れ方向に貫通する複数のセルが細孔を有するセル壁によって区画形成されてなるフィルタ担体と、該フィルタ担体の上流側端面に圧接され、前記フィルタ担体の隣接するセルの入口側開口部を交互に閉鎖して、該入口側開口部が開いたセルと閉じたセルとを交互に隣接させて形成する上流側プラグプレートと、前記フィルタ担体の下流側端面に圧接され、前記フィルタ担体の隣接するセルの出口側開口部を交互に閉鎖して、該出口側開口部が開いたセルと閉じたセルとを交互に隣接させて形成する下流側プラグプレートと、入口側開口部が開いたセルは出口側開口部が閉じ、入口側開口部が閉じたセルは出口側開口部が開くように前記両プラグプレートを位置させると共に、これらをスライドさせることにより、各セルの入口側開口部と出口側開口部の開閉状態を切り換える制御手段とが備えられていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の排気ガス中のパティキュレート捕集装置において、前記フィルタ担体の下流の排気通路に分岐通路が設けられ、該分岐通路にフィルタ部材が設置されていると共に、排気通路における前記分岐通路の分岐部より下流部を開通させて分岐通路を閉鎖した第１の状態と、排気通路における前記分岐通路の分岐部より下流部を閉鎖して分岐通路を開通させた第２の状態との切り換えを行う弁装置が備えられていることを特徴とする。

そして、請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の排気ガス中のパティキュレート捕集装置において、前記フィルタ担体に堆積したパティキュレートを燃焼除去するフィルタ再生手段が備えられていると共に、前記制御手段は、前記再生手段によるフィルタ担体の再生処理の終了後、前記両プラグプレートをスライドさせて、各セルの入口側開口部と出口側開口部の開閉状態を切り換えると共に、その切り換え時から所定期間、前記弁装置を第２の状態に設定されるように作動させることを特徴とする。

以上のように構成したことにより、本願各請求の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、フィルタ担体の上、下流側端部のプラグプレートをスライドさせることにより、セル壁の細孔を通過して隣接するセルの一方から他方へ排気ガスが流れる状態と、他方から一方へ流れる状態とを形成することが可能となる。

したがって、例えばパティキュレートを燃焼除去した後、前記状態を切り換えれば、セル壁の両面がパティキュレートを捕集する面として活用されることになって、フィルタ担体のパティキュレート捕集性能や耐久性能が向上すると共に、セル壁にフィルタ再生時のパティキュレート燃焼促進用或いは排気ガス中の有害成分であるＨＣ浄化用等の触媒層が設けられている場合に、この触媒層が有効に活用されることになり、フィルタ担体の再生効率や排気ガスの浄化性能が向上することになる。

また、プラグプレートをスライドさせて流れの状態を切り換えることにより、セルの壁面に堆積しているアッシュを、そのセルに隣接しているセルからの排気ガスの流入により除去することが可能となり、アッシュの堆積によるエンジンの出力性能や燃費性能の低下が防止されることになる。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記のようにして、アッシュを除去する際に、弁装置を作動させて排気通路における分岐通路の分岐部より下流部を閉鎖して分岐通路を開通させる第２の状態とすれば、上記のようにしてフィルタ担体のセルの壁面から除去されたアッシュが、分岐通路上のフィルタ部材に捕集されることになり、該アッシュの大気への放出が防止されることになる。

そして、請求項３に記載の発明によれば、フィルタ再生手段により、フィルタ担体に堆積したパティキュレートを燃焼除去してフィルタ担体を再生させた後、該フィルタ担体の上、下流側のプラグプレートがスライドして、各セルの入口側開口部と出口側開口部の開閉状態が切り換えられることにより、隣接するセルの一方の壁面に堆積しているアッシュが該壁面から除去されると共に、所定期間に亘って、このアッシュが分岐通路上のフィルタ部材に捕集されることになる。

このようにして、フィルタ担体の再生処理時にアッシュの除去も併せて行われることになり、前記のようなアッシュの堆積によるエンジンの出力性能や燃費性能の低下が確実に防止されることになり、また、前記触媒層が設けられている場合に、この触媒層の作用がアッシュの堆積によって阻害されることが防止され、該触媒層によるフィルタ担体の再生効率や排気ガスの浄化性能が良好に維持されることになる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態に係るパティキュレート捕集装置の制御システムを含む全体の概略構成を示すもので、エンジンの排気通路１にはコンバータ１０が配置されていると共に、該排気通路１におけるコンバータ１０の下流側には分岐通路２が設けられ、該分岐通路２上にアッシュフィルタ担体５２(図７参照)を収納するハウジング５１が設置されている。

また、排気通路１における前記コンバータ１０の上流側と下流側には、排気通路１内の背圧をそれぞれ検出する上流側背圧センサ３、下流側背圧センサ４が設置されている共に、該排気通路１における分岐通路２の分岐部の直下流部には、該排気通路１の下流側部分への入口を開閉する第１開閉弁５が設けられ、また、分岐通路２の入口部には、該分岐通路２への入口を開閉する第２開閉弁６が設けられている。なお、図例では、分岐通路２はアッシュフィルタ５０の下流側で再び排気通路１に合流させているが、合流させずに分岐したままとしてもよい。また、第１、第２開閉弁５、６に代え、排気通路１の下流部を開いて分岐通路２を閉じる状態と、排気通路１の下流部を閉じて分岐通路２を開く状態とに切り換る単一の流路切換弁を用いてもよい。

そして、前記背圧センサ３、４からの信号が入力されるコントロールユニット７が備えられ、該コントロールユニット７からの信号により、前記コンバータ１０に備えられた上流側流路切換モータ１１及び下流側流路切換モータ１２と、前記第１、第２開閉弁５、６のアクチュエータ５ａ、６ａとに、それぞれ制御信号が出力されるようになっており、また、フィルタ再生時の燃料制御のために、エンジンの燃料噴射弁８に燃料制御信号が出力されるようになっている。

次に、前記コンバータ１０の構成を説明すると、図２に示すように、該コンバータ１０は、両端が排気通路１の上流側及び下流側にそれぞれ連通された中空筒状のハウジング１３を有し、該ハウジング１３内の上流部に熱膨張を吸収するマット部材１４を介して酸化触媒１５が収納されていると共に、その下流側には、同じくマット部材１６を介してフィルタ担体２０が収納保持されている。

このフィルタ担体２０は、図２、図３に示すように、コージェライトや炭化珪素等の多孔質性材料で形成された筒体にその軸心方向に貫通する多数のセル２１…２１を設けた構成で、各セル２１…２１を仕切るセル壁２２…２２の細孔が上下左右に隣接するセル２１、２１同士を連通させるようになっている。

また、このコンバータ１０においては、前記フィルタ担体２０の上流側及び下流側に、上流側プラグプレート３０及び下流側プラグプレート４０がそれぞれ配設されている。

これらのプラグプレート３０、４０は、フィルタ担体２０の上、下流端部の外周にマット部材３１、４１を介して固定されたカバー部材３２、４２内にそれぞれ収納保持され、前記フィルタ担体２０の上流側端面２０ａ及び下流側端面２０ｂにそれぞれスライド可能に圧接されている。

そして、図２、図４に示すように、上流側プラグプレート３０の両側にはラック３０′、３０′が形成されていると共に、前記カバー部材３２に軸３３を介して回転自在に支持された一対のピニオン３４、３４がこれらのラック３０′、３０′にそれぞれ噛み合わされ、前記上流側流路切換モータ１１によって軸３３を介してピニオン３４、３４が駆動されることにより、該プラグプレート３０が所定方向に所定量スライドするようになっている。

同様に、下流側プラグプレート４０においても、両側に設けられたラック４０′、４０′に前記カバー部材４２に軸４３を介して回転自在に支持された一対のピニオン４４、４４がそれぞれ噛み合わされ、前記下流側流路切換モータ１２によって軸４３を介してピニオン４４、４４が駆動されることにより、該プラグプレート４０が所定方向に所定量スライドするようになっている。

ここで、プラグプレート３０、４０の前方を横断する軸３３、４３を廃止し、両側のピニオン３４、３４、４４、４４にそれぞれモータを備えてもよく、また、カバー部材３２、４２内にプラグプレート３０、４０をガイドする機構を設けることにより、ラック３０′、４０′とピニオン３４、４４とを一側方のみに設けるようにしてもよい。

そして、図４〜図６に示すように、上流側プラグプレート３０には、フィルタ担体２０の上流側端面２０ａにおけるセル２１…２１の入口に対応位置させて、連通部３０ａと遮蔽部３０ｂとが上下、左右方向に交互に設けられており、同様に、下流側プラグプレート４０には、フィルタ担体２０の下流側端面２０ｂにおけるセル２１…２１の出口に対応位置させて、連通部４０ａと遮蔽部４０ｂとが上下、左右方向に交互に設けられており、上流側プラグプレート３０の連通部３０ａによって入口が開かれたセル２１…２１は、下流側プラグプレート４０の遮蔽部４０ｂにより出口が閉じられ、上流側プラグプレート３０の遮蔽部３０ｂによって入口が閉じられたセル２１…２１は、下流側プラグプレート４０の連通部４０ａにより出口が開かれるように、両プラグプレート３０、４０の位置関係が設定されている。

これにより、フィルタ担体２０に、入口が開き、出口が閉じたセル２１…２１と、入口が閉じ、出口が開いたセル２１…２１とが上下、左右方向に交互に隣接して形成されることになる。そして、図５に示す状態から図６に示す状態へ、両プラグプレート３０、４０が逆方向にセルの一列分スライドすることにより、入口が開き、出口が閉じたセル２１…２１と、入口が閉じ、出口が開いたセル２１…２１とが入れ替わるようになっている。

ここで、プラグプレート３０、４０は、フィルタ担体２０との熱膨張差が生じないように、該担体２０と同材料で形成されている。

さらに、図７に示すように、ハウジング５１は、前記フィルタ担体２０と同様に、多孔質性材料で形成された筒体にその軸心方向に貫通する多数のセル５２ａ…５２ａを設けたフィルタ担体５２をマット部材５３を介して収納保持した構成とされ、かつこのフィルタ担体５２においては、各セル５２ａ…５２ａの入口と出口が目封止部材５４…５４により交互に閉塞され、入口が開いて出口が閉じたセル５２ａ′…５２ａ′と、入口が閉じて出口が開いたセル５２ａ″…５２ａ″とが、上下、左右方向に交互に隣接して形成され、入口が開いたセル５２ａ′…５２ａ′に流入した排気ガスがセル壁５２ｂ…５２ｂの細孔を通過して隣接する出口が開いたセル５２ａ″…５２ａ″に流入するようになっている。

次に、図１に示すコントロールユニット７による上流側プラグプレート３０及び下流側プラグプレート４０に対する制御と、第１、第２開閉弁５、６に対する制御の動作を、図８に示すフローチャートに従って説明する。

まず、ステップＳ１で、図１に示す上流側及び下流側背圧センサ３、４からの信号により、コンバータ１０の上流側背圧Ｐ′と下流側の背圧Ｐ″とを読み取り、その差圧Ｐ（＝Ｐ′−Ｐ″）がフィルタ再生開始条件として設定された差圧Ｐ１を超えたか否かを判定する。そして、Ｐ＞Ｐ１にとなれば、ステップＳ２で、フィルタ担体２０の再生処理を実行する。

この再生処理は、燃料噴射弁８に通常時よりも余分に燃料を噴射させるように燃料制御信号を出力し、この余分に噴射された燃料をコンバータ１０内の酸化触媒１５で燃焼させることにより、フィルタ担体２０に高温の排気ガスを供給することにより行われ、これにより、担体２０における各セル２１…２１を仕切るセル壁２２…２２の表面や該セル壁２２の内部の細孔表面等に堆積していたパティキュレートが燃焼、除去されることになる。

そして、このパティキュレートを除去することにより、ステップＳ３で、前記差圧Ｐが再生終了条件として設定された差圧Ｐ２（＜Ｐ１）より小さくなったことが判定されれば、コントロールユニット７はフィルタの再生処理を終了する。

ところで、図９に示すように、例えば上流側プラグプレート３０の連通部３０ａにより入口が開かれ、下流側プラグプレート４０の遮蔽部４０ｂにより出口が閉じられているセルを第１セル２１ａ、上流側プラグプレート３０の遮蔽部３０ｂにより入口が閉じられ、下流側プラグプレート４０の連通部４０ａにより出口が開かれているセルを第２セル２１ｂとし、この状態を第１の状態とすれば、この状態では、排気ガスは矢印Ｘで示すように、第１セル２１ａからセル壁２２を通過して第２セル２１ｂに流入することになり、したがって、パティキュレートはセル壁２２の内部の細孔表面と、該セル壁２２の第１セル２１ａ側の表面とにもっぱら堆積することになる。これは、エンジンオイルに含有されているＰ、Ｚｎ、Ｃａ等を含むガラス状のアッシュも略同様であり、図９に符号ａで示すように堆積する。

そして、前記再生処理により、このセル壁２２の内部の細孔表面とセル壁２２の第１セル２１ａ側の表面に堆積したパティキュレートが燃焼、除去されるのであるが、アッシュは燃焼しないのでセル壁２２の第１セル２１ａ側の表面や細孔内に残存する。

そこで、コントロールユニット７は、ステップＳ４で上流側及び下流側プラグプレート３０、４０を逆方向にセルの一列分スライドさせるように、モータ１１、１２に制御信号を出力する。これにより、上流側及び下流側プラグプレート３０、４０の連通部３０ａ、４０ａ及び遮蔽部３０ｂ、４０ｂと、各セル２１…２１の入口及び出口との位置関係が入れ替わり、図１０に示すように、入口が開かれ、出口が閉じられていた第１セル２１ａは、入口が閉じられて出口が開かれ、入口が閉じられ、出口が開かれていた第２セル２１ｂは、入口が開かれて出口が閉じられ、フィルタ担体２０内の流路が図１０に矢印Ｙで示す第２の状態となる。

これにより、排気ガスは、第２セル２１ｂからフィルタ担体２０内に導入された後、セル壁２２を通過して第１セル２１ａに流入することになる。そして、この第２セル２１ｂ側からの排気ガスの流れにより、セル壁２２の第１セル２１ａ側の表面や細孔内に残存していたアッシュが壁面から剥離、除去され、第１セル２１ａ内を通ってコンバータ１０から排気通路１へ放出されることになるのである。

これにより、アッシュの堆積による背圧の上昇、これに伴うエンジン出力の低下や燃費性能の悪化等が防止され、また、セル壁表面等にＰｔやＣｅ系複合酸化物を含む触媒層が設けられている場合には、フィルタ再生時におけるパティキュレートの燃焼効率の低下や排気ガスの浄化性能の低下等が抑制されることになる。

そして、コントロールユニット７は、前記ステップＳ４でプラグプレート３０、４０をスライドさせることによるアッシュの除去制御と共に、ステップＳ５以下による排気通路下流部の流路切換え制御を行う。

つまり、ステップＳ５で、図１に示す第１、第２開閉弁５、６のアクチュエータ５ａ、６ａに制御信号を出力し、図１に示すように、通常運転時における第１開閉弁５が排気通路１の下流部を開通させ、第２開閉弁６が分岐通路２の入口部を閉鎖した状態から、第１開閉弁５が排気通路１の下流部を閉鎖し、第２開閉弁６が分岐通路２を開通させた状態に切り換える。

これにより、前記プラグプレート３０、４０のスライドによるアッシュ除去制御によってフィルタ担体２０のセル壁面から除去されて該フィルタ担体２０から放出されたアッシュが排気ガスと共に分岐通路２に導入され、該分岐通路２に設置されたフィルタ担体５２によって捕集されることになる。したがって、フィルタ担体２０から除去されたアッシュが大気に放出されることがない。

そして、このアッシュ除去制御により排気通路１におけるフィルタ担体２０の上、下流側の背圧の差圧Ｐがさらに少なくなり、前記フィルタ再生処理終了条件の差圧Ｐ２よりもさらに低い差圧Ｐ３より小さくなれば、コントロールユニット７は、アッシュは十分に除去されたものと判定し、ステップＳ７で、前記第１開閉弁５を開き、第２開閉弁６を閉じるように、アクチュエータ５ａ、６ａに制御信号を出力する。

また、差圧Ｐが前記差圧Ｐ３より小さくなる前であっても、ステップＳ４、Ｓ５によるアッシュ除去制御の開始時から所定時間が経過すれば、アッシュは十分除去されたものとみなし、ステップＳ８から前記ステップＳ７を実行して、第１開閉弁５を開き、第２開閉弁６を閉じるように、アクチュエータ５ａ、６ａに制御信号を出力する。

これにより、図１に示すように、分岐通路２の入口が閉じられると共に、排気通路１の下流部が開通されて、該排気通路１が通常の状態に復帰され、一連のフィルタ再生処理及びアッシュの除去処理が完了する。

なお、この制御例では、アッシュ除去処理の終了後、上流側及び下流側プラグプレート３０、４０を元の位置に戻す制御を行わないので、次の通常運転時には、フィルタ担体２０と上流側及び下流側プラグプレート３０、４０は、図１０に示す第２の状態で使用され、排気ガスが第２セル２１ｂから担体２０に導入され、セル壁２２を通過して第１セル２１ａから排出されることになる。したがって、各セル壁２２…２２の両側の壁面が均等に利用されることになり、フィルタ担体２０のパティキュレート捕集性能や耐久性能が向上することになる。

ここで、以上の実施の形態では、プラグプレート３０、４０をフィルタ担体２０の上流側及び下流側端面に圧接させた状態で直線方向にスライドさせることにより、図９に示す第１の状態と図１０に示す第２の状態とを形成するようにしたが、図１１、図１２に示す実施の形態のように、プラグプレート１３０、１４０を回転させることにより、第１の状態と第２の状態とを形成するようにしてもよい。

この実施の形態の構成を、上流側プラグプレート１３０を例にとって説明すると、該プレート１３０の周囲所定範囲には歯車１３１が設けられ、この歯車１３１に噛み合わされたピニオン１３４がモータ（図示せず）によって駆動されることにより、プラグプレート１３０が図１１に示す状態から図１２に示す状態に９０°回転する。そして、下流側プラグプレート１４０も同様に回転することにより、図９に示す第１の状態と図１０に示す第２の状態とが形成されることになる。

なお、セルの断面形状や、中間閉塞セルと出口閉塞セルの配置、あるいはその他の構成は、以上の実施の形態に示すものに限らず、プラグプレートの直線方向または周方向のスライドにより、担体内の流路が切り換えられる構成であれば、本発明は同様に適用されることになる。

以上のように、本発明によれば、パティキュレートフィルタの担体に堆積するアッシュがフィルタ再生時等の適宜時期に除去されて、該アッシュが堆積し続けることによるエンジンの出力性能や燃費性能の低下が抑制される効果が得られるので、自動車用の排気ガス対策技術の産業分野で好適に利用される可能性がある。

本発明の実施の形態に係るパティキュレート捕集装置の制御システム図である。パティキュレートフィルタの断面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。図２のＢ矢視図である。図４のＣ−Ｃ断面図である。図５の状態から流路が切り換えられた状態を示す図５と同様の断面図である。アッシュフィルタの断面図である。制御動作を示すフローチャートである。第１の状態での排気ガスの流れを示す要部拡大断面図である。第２の状態での排気ガスの流れを示す要部拡大断面図である。プラグプレートの第２の実施の形態の第１の状態を示す断面図である。同第２の状態を示す断面図である。

符号の説明

１排気通路
２分岐通路
５、６弁装置（第１、第２開閉弁）
７制御手段（コントロールユニット）
１０コンバータ
１５酸化触媒
２０フィルタ担体
２１セル
２２セル壁
３０、１３０上流側プラグプレート
４０、１４０下流側プラグプレート
５１アッシュフィルタハウジング
５２フィルタ部材（アッシュフィルタ担体）

Claims

エンジンの排気通路に設置され、排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレート捕集装置であって、
排気ガスの流れ方向に貫通する複数のセルが細孔を有するセル壁によって区画形成されてなるフィルタ担体と、
該フィルタ担体の上流側端面に圧接され、前記フィルタ担体の隣接するセルの入口側開口部を交互に閉鎖して、該入口側開口部が開いたセルと閉じたセルとを交互に隣接させて形成する上流側プラグプレートと、
前記フィルタ担体の下流側端面に圧接され、前記フィルタ担体の隣接するセルの出口側開口部を交互に閉鎖して、該出口側開口部が開いたセルと閉じたセルとを交互に隣接させて形成する下流側プラグプレートと、
入口側開口部が開いたセルは出口側開口部が閉じ、入口側開口部が閉じたセルは出口側開口部が開くように前記両プラグプレートを位置させると共に、これらをスライドさせることにより、各セルの入口側開口部と出口側開口部の開閉状態を切り換える制御手段とが備えられていることを特徴とする排気ガス中のパティキュレート捕集装置。
前記請求項１に記載の発明において、
前記フィルタ担体の下流の排気通路に分岐通路が設けられ、
該分岐通路にフィルタ部材が設置されていると共に、
排気通路における前記分岐通路の分岐部より下流部を開通させて分岐通路を閉鎖した第１の状態と、排気通路における前記分岐通路の分岐部より下流部を閉鎖して分岐通路を開通させた第２の状態との切り換えを行う弁装置が備えられていることを特徴とする排気ガス中のパティキュレート捕集装置。
前記請求項２に記載の発明において、
前記フィルタ担体に堆積したパティキュレートを燃焼除去するフィルタ再生手段が備えられていると共に、
前記制御手段は、前記再生手段によるフィルタ担体の再生処理の終了後、前記両プラグプレートをスライドさせて、各セルの入口側開口部と出口側開口部の開閉状態を切り換えると共に、その切り換え時から所定期間、前記弁装置を第２の状態に設定されるように作動させることを特徴とする排気ガス中のパティキュレート捕集装置。