JP2008088903A - 排気ガス中のパティキュレート捕集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アッシュを複数のフィルタ担体に分散して堆積させるとともに、酸化触媒の機能を向上させ、酸化触媒を含めたパティキュレートフィルタの構造をコンパクトに配設して、効率的なフィルタ連続再生処理を行うことができるようにすることを提供する。
【解決手段】エンジン１の排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集すると共に、触媒層が形成された上流側フィルタ担体２０により、捕集されたパティキュレートを酸化燃焼除去するパティキュレート捕集装置であって、上流側フィルタ担体２０には、排気ガスの流れ方向に延びる複数のセル２１を平行に配設すると共に、上流側フィルタ担体２０の下流側端面には、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２１ｂと閉じたセル２１ａとを形成する上流側プラグプレート５０を、該端面に対して接離可能に設けている。
【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や希薄燃焼ガソリン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。

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、セル壁内部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流出することになる。

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系複合酸化物粒子等の触媒は、パティキュレートの燃焼を促進するのに加え、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。

上記記載のような隣り合うセルで交互に目封止材を備えるタイプのフィルタ担体を用いたパティキュレート捕集装置として、特許文献１が知られている。該特許文献１の記載によれば、排ガス流れ方向に複数のフィルタ担体を配設し、その配設順序はセル壁の細孔径が上流側担体ほど大きくなるようにしている。この構成により、排ガスがフィルタに流入すると、セル壁の細孔径より粒径が小さなパティキュレートはセル壁を通過し、粒径の大きなパティキュレートのみが捕集される。そのため、各フィルタ担体は細孔径に比べて著しく大きなパティキュレート粒子は流入することが抑制され、細孔の閉塞が抑制されて背圧の上昇が防止できる。また、パティキュレートはパティキュレートフィルタ担体に分散して堆積するので、排ガス温度が触媒の活性化温度以上になると連続的な燃焼が容易になる。

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リン（Ｐ）、亜鉛（Ｚｎ）、カルシウム（Ｃａ）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。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、パティキュレートフィルタの長期に亘る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や前記Ｃｅ系複合酸化物粒子等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ことになる。

なお、通常、パティキュレートとアッシュは、排気通路内における排気ガスの流速分布や上記フィルタの構造等により、排気ガス流れ方向では担体の下流部に堆積し易く、径方向では中心側に堆積し易いことが知られている。即ち、担体の全体にわたって均一にパティキュレートとアッシュが堆積せず、堆積量が多い部分と少ない部分とが生じるのである。そして、このパティキュレートとアッシュの偏堆積は、上記の背圧上昇の要因となると共に、フィルタ再生時におけるパティキュレートの燃焼効率を悪化させ、さらに、ＨＣ成分を始めとする排気ガスの有害成分の浄化という観点でも、上記触媒が有効に作用しないことになる。

前記問題を解決するための手段として、例えば特許文献２のように、パティキュレート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。
特開２００３−２２５５４０号公報 特開平１１−２１０４４０号公報

しかし、前記特許文献１においては、セル壁細孔径が異なる複数のパティキュレートフィルタ担体を配設すると、特にパティキュレート燃焼時は燃焼によりガスが膨張するので通気抵抗が上昇し走行中において出力の低下を招く虞がある。さらには、パティキュレートフィルタ担体の上流側には酸化触媒が設けられ、排ガス成分であるＨＣ、ＣＯを酸化させるストレーフロー方式のハニカム担体も設けられているので、複数のフィルタ担体も含めて全ての担体をコンバータ内に配設するのも手間の掛かる作業になるという問題がある。

また、前記特許文献２においては、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。

そこで、本発明は、アッシュ及びパティキュレートを複数のフィルタ担体に分散して堆積させることで、これらの偏堆積による背圧上昇を抑制しつつ、フィルタの再生性能を向上させることを課題とする。また、上流側に配設する酸化触媒における排ガスの昇温性能の改善を図って、酸化触媒を含めたパティキュレートフィルタの構造をコンパクトに配設して、効率的な自動再生処理を行うことができるようにすることも課題とする。

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、エンジンの排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集すると共に、捕集されたパティキュレートをフィルタ担体の排気ガス流路面に形成された触媒層で酸化燃焼除去するパティキュレート捕集装置であって、前記フィルタ担体には、排気ガスの流れ方向に延びる複数のセルが平行に配設されていると共に、前記フィルタ担体の下流側端面には、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形成するプラグプレートが、該端面に対して接離可能に設けられていることを特徴とする。

そして、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上流側端面に、前記出口側開口部が前記プラグプレートにより開かれたセルの入口側開口部を閉じ、該出口側開口部が前記プラグプレートにより閉じられたセルの入口側開口部を開く第２プラグプレートが該端面に対して接離可能に設けられていると共に、前記フィルタ担体下流側に第２のフィルタ担体が、離間して設けられており、前記第２のフィルタ担体は、排気ガスの流れ方向に延びる複数のセルが平行に配設されており、各セルは入口側開口部と出口側開口部との一方が交互に目封止され、前記フィルタ担体のセル壁の平均細孔径が前記第２のフィルタ担体のセル壁の平均細孔径より大きく形成されていることを特徴とする。

また、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、パティキュレートを酸化燃焼除去させる再生処理時において、再生制御開始と同時に、又は再生制御を開始して排ガス温度が所定温度以上になったときに、前記上流側及び下流側のプラグプレートを上流側のフィルタ担体から離間させる制御手段が設けられてい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、プラグプレートが、フィルタ担体の下流側端面に接離可能に設けられているので、例えばフィルタ担体の再生時に、プラグプレートを離間状態にすることにより、閉じたセルが開放されて排ガスが該セル内を通過することになる。すると該セル内の壁に付着したアッシュが該壁から離脱して該排ガスと共にフィルタの外部に排出され、フィルタが完全に再生される。そのため、フィルタが長期に亘って背圧抵抗の増加を抑制することができる。

そして、請求項２に記載の発明によれば、第２のフィルタ担体が、前記フィルタ担体下流側に離間して設けられているので、上流側に配設されたフィルタ担体から排出されたアッシュを捕集でき、大気中への飛散を抑制することができる。また、プラグプレートが、上流側フィルタ担体の上流側及び下流側に設けられており、前記フィルタ担体のセル壁の平均細孔径が第２のフィルタ担体のそれより大きくされているので、２枚のプラグプレートが上流側フィルタ担体に接した状態で排気ガスを流入させると、粒径の大きいパティキュレートはフィルタ担体に捕集され、粒径の小さいパティキュレートは第２のフィルタ担体に捕集される。よって、パティキュレートは２個のフィルタ担体に分散して捕集されることにより、パティキュレートと、触媒成分が担持されたセル壁との接触有効面積が増加するので、効率良く燃焼することができる。さらに、プラグプレートが上流側フィルタ担体と離間可能に設けられているので、離間した状態で該フィルタ担体の上流側から排気ガスを流入させると、プラグプレートの整流作用により、アッシュ及びパティキュレートがフィルタ担体の径方向に分散放出されて第２のフィルタ担体のセルに略均等な分布で捕集される。また、フィルタ担体における径方向の温度分布もより均一な方向に近づくことで、フィルタの均一な再生がおこりやすくなる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、再生処理時には、制御手段が上流側及び下流側のプラグプレートを上流側に配設されたフィルタ担体から離間した状態にするので、この状態で該フィルタ担体の上流側から排気ガスを流入させると、プラグプレートは整流板の役目をする。この時上流側フィルタ担体は全てのセルが開放状態になるので、排気ガスが触媒層と接触している場合の接触面積が、プラグプレートが接触している場合に比べて２倍となり、未燃排ガス成分の燃焼による上流側フィルタ担体の昇温が効果的に行われて排ガス温度が高まるので、下流側に配設される第２のフィルタ担体内のパティキュレートの燃焼除去を効率良く行うことができる。そしてこの効果を得るためにプラグプレートを上流側フィルタ担体から離間させるタイミングは、再生制御開始と同時、又は再生制御を開始して排ガス温度が所定温度以上になったときのいずれであってもよい。

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１の排気通路２に詳細後述する上流側パティキュレートフィルタ担体２０（以下、上流側フィルタ担体２０という）と下流側パティキュレートフィルタ担体３０（以下、下流側フィルタ担体３０という）とを収納するコンバータ１０が配置されており、排気ガスが上記両フィルタ担体２０，３０を通過して大気に放出されるようになっている。

また、排気通路２には、上流側フィルタ担体２０と下流側フィルタ担体３０の上流側と下流側の背圧をそれぞれ検出する上流側圧力センサ３、下流側圧力センサ４と、下流側フィルタ担体３０に流入する排ガスの温度を検出する第１排ガス温度検知センサ５と同フィルタ担体３０から流出した排ガスの温度を検出する第２排ガス温度検知センサ６とが設置され、さらにこれらのセンサ３、４及び検知センサ５、６からの信号が入力されるコントロールユニット７が備えられている。

そして、この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に備えられたプラグプレート位置調整機構８，９に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、燃料噴射弁１１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、上流側フィルタ担体２０と下流側フィルタ担体３０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２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１２を有し、該ハウジング１２内の上流部に熱膨張を吸収するマット部材１３を介して上流側フィルタ担体２０が収納保持されていると共に、その下流側には、同じくマット部材１４を介して下流側フィルタ担体３０が収納保持されている。

前記上流側フィルタ担体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同士を連通させるようになっている。前記下流側フィルタ担体３０についても、前記上流側フィルタ担体２０と同様に、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３１…３１を設けた構成で、各セル３１…３１を仕切るセル壁３２…３２の細孔が上下左右に隣接するセル３１同士を連通させるようになっている（なお、図３において、後述する目封止部材３３は省略した）。

前記細孔について、パティキュレートを上流側及び下流側フィルタ担体２０、３０に分散して捕集するために、前記上流側フィルタ担体２０のセル壁２２の細孔径は、前記下流側フィルタ担体３０のセル壁３２の細孔径より大きくなるように設定されている。具体的には、上流側フィルタ担体２０の平均細孔径は５０〜１００μｍの間にあるのが好ましく、下流側フィルタ担体３０の平均細孔径は１０〜２０μｍの間にあるのが好ましい。即ち、上流側フィルタ担体２０の平均細孔径は下流側フィルタ担体３０の平均細孔径の数倍以上であるのが好ましい。これは、上述したようにパティキュレートのサイズは数十ｎｍ〜１０μｍ程度と幅広いが、パティキュレートには静電効果でパティキュレート同士をくっつける性質があり、上流側フィルタ担体２０で数μｍ以上のパティキュレートを捕集し、これ以下のサイズのパティキュレートを下流側フィルタ担体３０で捕集するようにし、また、上流側フィルタ担体２０の平均細孔径と下流側フィルタ担体３０の平均細孔径とが近いと上流側フィルタ担体２０にばかりパティキュレートが堆積してしまうのでこれを防止するためである。

また、セル壁２２…２２，３２…３２の表面と、各壁の細孔の内部表面には図示しない酸化物触媒層が形成されている。本実施の形態では、上流側フィルタ担体２０には、触媒金属としてＰｔ（白金）を担持したＣｅ系複合酸化物とＰｔを担持したアルミナとの混合物を含有した触媒層が形成され、下流側フィルタ担体３０には、触媒金属としてＰｔ（白金）を担持したＺｒ（ジルコニウム）系複合酸化物とＰｔを担持したアルミナとの混合物を含有した触媒層が形成されている。このような触媒材を含有することにより、上流側フィルタ担体２０においては、これに堆積しているパティキュレートの燃焼を促進するのみならず、下流側フィルタ担体３０に堆積しているパティキュレートを燃焼させるために未燃排ガス成分であるＨＣやＣＯを酸化させて排ガス温度を高めるという効果を奏することができる。また、下流側フィルタ担体３０のＺｒ系複合酸化物は酸素イオン伝導性を有し、当該複合酸化物から活性酸素が発生することによるパティキュレートの着火温度を低下させるという効果が得られる。

そして、図２に示すように、この実施の形態では、下流側フィルタ担体３０は隣接するセルの上流側の入口側開口部を交互に目封止部材３３が装着されて閉鎖し、入口側開口部が開いたセルと閉じたセルとを形成し、下流側の出口側開口部は入口側開口部が開いたセルに目封止部材３３が装着されている。これにより、入口が目封止されたセル（以下、入口閉塞セルという）と、出口が目封止されたセル（以下、出口閉塞セルという）とが交互に配置された構成とされている。

一方、上流側フィルタ担体２０は、下流側フィルタ担体３０のようには目封止部材３３が装着されていない。

以上の構成に加え、前記上流側フィルタ担体２０の上流側端部には、上流側プラグプレート４０が設けられている。該プラグプレート４０は円筒部４０ｃを有し、該円筒部４０ｃの内周面が上流側フィルタ担体２０の外周面に対して摺動可能に嵌め込まれていると共に、上流側端面２０ａ（図７参照）に対して、軸線方向に接離可能に圧接保持されている。また、前記上流側フィルタ担体２０の下流端部にも、上流側プラグプレート４０と同様に下流側プラグプレート５０が設けられている。該プラグプレート５０は円筒部５０ｃを有し、該円筒部５０ｃの内周面が上流側フィルタ担体２０の外周面に対して摺動可能に嵌め込まれていると共に、下流側端面２０ｂ（図７参照）に対して、軸線方向に接離可能に圧接保持されている。

図２及び図４に示すように、前記上流側プラグプレート４０の外周に対向する位置に一対のラック４１が形成されていると共に、軸４３を介して回転自在に支持されたピニオン４２が対応するラック４１にそれぞれ噛合し、前記プラグプレート位置調整機構８により軸４３を介してピニオン４２が駆動されることにより、プラグプレート４０が上流側フィルタ担体２０に対して接離する方向にスライドするようになっている。なお、プラグプレート位置調整機構８は、モーターによる駆動でもよい。

また、前記上流側プラグプレート４０と同様に、前記下流側プラグプレート５０の外周に対向する位置に一対のラック５１が形成されていると共に、軸５３を介して回転自在に支持されたピニオン５２が対応するラック５１にそれぞれ噛合し、前記プラグプレート位置調整機構９により軸５３を介してピニオン５２が駆動されることにより、プラグプレート５０が上流側フィルタ担体２０に対して接離する方向にスライドするようになっている。なお、プラグプレート位置調整機構９は、モーターによる駆動でもよい。

ここで、プラグプレート４０，５０を駆動するプラグプレート位置調整機構８，９は、一対設けられているが、それに限らず、１個のみ設けて、ベルト駆動によって駆動力を伝達するように構成してもよい。

これらのプラグプレート４０，５０には、図４に示すように、上流側フィルタ担体２０のセル２１の開口に対応位置させて、連通部４０ａ，５０ａと遮蔽部４０ｂ，５０ｂとが交互に設けられている。図２に示すように、上流プラグプレート４０は、上流側フィルタ担体２０の下流側端面が下流プラグプレート５０の遮蔽部５０ｂにより閉塞されたセルに連通部４０ａが位置し、該下流プラグプレート５０の連通部５０ａにより開口されたセルに遮蔽部４０ｂが位置するように形成されている。

これにより、上流側フィルタ担体２０に、入口が開き、出口が閉じたセル２１ａ…２１ａと、入口が閉じ、出口が開いたセル２１ｂ…２１ｂ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。

なお、これらのプラグプレート４０，５０は、上流側フィルタ担体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。

次に、図１に示すコントロールユニット７による上流側及び下流側プラグプレート４０，５０に対する制御動作を、図５に示すフローチャートと図６に示す状態説明図に従って説明する。

まず、ステップＳ１で、上流側フィルタ担体２０及び下流側フィルタ担体３０の再生条件を満たすか否か判断する。具体的には、例えば図１に示す上流側及び下流側圧力センサ３，４からの信号により、上流側フィルタ担体２０及び下流側フィルタ担体３０の上、下流側の背圧Ｐ′、Ｐ″を読み取り、その差圧Ｐ（＝Ｐ′−Ｐ″）が該上流側フィルタ担体２０及び下流側フィルタ担体３０の強制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となれば、ステップＳ２で、コントロールユニット７からの制御信号により燃料噴射弁１１から通常時よりも余分に燃料を噴射する。この余分の燃料は、例えば主噴射の後の膨張又は排気行程等において後噴射により行う。余分に噴射された燃料は、セル壁２２，３２に形成された酸化物触媒層で燃焼することにより、上流側フィルタ担体２０及び下流側フィルタ担体３０における各セル２１…２１，３１…３１を仕切るセル壁２２…２２，３２…３２の表面や該セル壁２２…２２，３２…３２の内部の細孔表面等に堆積していたパティキュレートを燃焼、除去することになる。

ステップＳ３で、上流側フィルタ担体２０の下流側に設けられている第１排ガス温度検知センサ５で排ガス温度を検知し、検知温度Ｔ1が設定された温度ＴＨ以上になったことが判定されれば、ステップＳ４で、プラグプレート位置調整機構８，９により、上流側及び下流側プラグプレート４０，５０を図７に示すように、上流側フィルタ担体２０から離間させるように移動させる。このとき、プラグプレート位置調整機構８，９は、コントロールユニット７から制御信号を入力することにより駆動される。

ここで、設定温度ＴＨとは、上流側フィルタ担体２０のセル壁２２や細孔表面に堆積したパティキュレートが燃焼して除去が始まる温度である。

ところで、図８に示すように、例えば上流側プラグプレート４０の連通部４０ａにより入口が開かれ、下流側プラグプレート５０の遮蔽部５０ｂ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４０の遮蔽部４０ｂにより入口が閉じられ、下流側プラグプレート５０の連通部５０ａ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から上流側フィルタ担体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同じで、図８の符号ａで示すようにセル壁２２の第１セル２１ａ側の表面及び細孔内に堆積する。

そこで、前記のようにステップＳ４で上流側及び下流側プラグプレート４０、５０を上流側フィルタ担体２０から離間させるように移動させる（第２の状態）。

すなわち、図７及び図９に示すように上流側及び下流側プラグプレート４０，５０を上流側フィルタ担体２０から離間するように移動させると、上流側フィルタ担体２０が通常モノリス担体の状態となり、全てのセルに排気ガスが流入することになる。そのため、排気ガスと酸化物触媒層との接触面積が２倍となり、排ガス中の未燃成分であるＨＣやＣＯが酸化されて排気ガス温度が高まり、下流側フィルタ担体３０に堆積しているパティキュレートの燃焼が促進される。また、この状態において、第１セル２１ａの出口側が開放されるので、該第１セル２１ａの内側のセル壁２２に堆積したアッシュａが該セル壁２２から剥離、除去される。更に、この状態において，上流側及び下流側プラグプレート４０，５０は整流作用を有するので、排気ガス中のアッシュはまず上流側プラグプレート４０を通過することによって上流側フィルタ担体２０の径方向に分散放出（図９矢印Ｙ）されてアッシュの偏堆積の度合いが緩和され、次に下流側プラグプレート５０を通過することによって下流側フィルタ担体３０の径方向に更に分散放出（図９矢印Ｚ）されて一層偏堆積の度合いが緩和され、略均一な状態でアッシュが堆積することになる。従って、下流側フィルタ担体３０では、背圧の上昇を抑制することができる。

次に、上流側及び下流側プラグプレート４０，５０を上流側フィルタ担体２０から離間した状態において、ステップＳ５で下流側フィルタ担体３０の下流側に設けられている第２排ガス温度検知センサ６で排ガス温度を検知し、検知温度Ｔ２が設定された温度ＴＬ以下になったことが判定されれば、ステップＳ６で、プラグプレート位置調整機構８，９により、上流側及び下流側プラグプレート４０，５０を上流側フィルタ担体２０に圧接させるように移動させて、上流側及び下流側フィルタ担体２０，３０の再生を終了する。

ここで、設定温度ＴＬとは、パティキュレートの燃焼が完了に近づいた状態の温度であり、この温度以下になると、下流側フィルタ担体３０のセル壁２２や細孔表面に堆積したパティキュレートは燃焼して除去されて、酸化物触媒層が露出した状態であるため、酸化物触媒層の機能が十分に回復し、これにより、該下流側フィルタ担体３０の再生も終了したことになる。

また別に、再生制御開始と同時に上流側プラグプレート４０と下流側プラグプレート５０とを上流側フィルタ担体２０から離間させるようにしてもよい。この場合の制御フローチャートを図１０に示す。ここでステップＳ１１は図５で示したステップＳ１と同じである。ステップＳ１２では、ステップＳ１１の条件が成立したと判断される場合において、再生制御開始と同時に、即ち、燃料増と同時に上流側プラグプレート４０と下流側プラグプレート５０とを上流側フィルタ担体２０から離間させる。そしてステップＳ１３に移って、フィルタ再生完了の条件が成立したか否かを判定する。具体的には、例えば、再生条件の判断と同時に、上流側フィルタ担体２０及び下流側フィルタ担体３０の上、下流側の背圧Ｐ′、Ｐ″を読み取り、その差圧Ｐ（＝Ｐ′−Ｐ″）が該上流側フィルタ担体２０及び下流側フィルタ担体３０の強制再生終了条件として設定された差圧Ｐ２未満となったか否かで判定する。そして、Ｐ＜Ｐ２となれば、ステップＳ１４で、燃料増を終了させ、さらにステップＳ１５で両プラグプレート４０，５０を上流側フィルタ担体２０に接触させることでフィルタ担体２０，３０の再生を終了する。

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再生効率や、担体に触媒層が設けられている場合における排気ガスの浄化作用が向上するなどの効果が得られるから、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及びＤ−Ｄ断面図である。 図２のＢ及びＣ矢視図である。 制御動作を示すフローチャートである。 フィルタの再生状態を説明する図である。 プラグプレートの離間状態を示す断面図である。 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。 第２の実施形態の制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

７ コントロールユニット
１０ コンバータ
２０，３０ フィルタ担体
２１，３１ セル
２２，３２ セル壁
４０、５０ プラグプレート
ＴＨ 所定温度

Claims (3)

1. エンジンの排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集すると共に、捕集されたパティキュレートをフィルタ担体の排気ガス流路面に形成された触媒層で酸化燃焼除去するパティキュレート捕集装置であって、
   前記フィルタ担体には、排気ガスの流れ方向に延びる複数のセルが平行に配設されていると共に、
   前記フィルタ担体の下流側端面には、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形成するプラグプレートが、該端面に対して接離可能に設け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。
2. 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上流側端面に、前記出口側開口部が前記プラグプレートにより開かれたセルの入口側開口部を閉じ、該出口側開口部が前記プラグプレートにより閉じられたセルの入口側開口部を開く第２プラグプレートが該端面に対して接離可能に設けられていると共に、
   前記フィルタ担体下流側に第２のフィルタ担体が、離間して設けられており、
   前記第２のフィルタ担体は、排気ガスの流れ方向に延びる複数のセルが平行に配設されており、各セルは入口側開口部と出口側開口部との一方が交互に目封止され、前記フィルタ担体のセル壁の平均細孔径が前記第２のフィルタ担体のセル壁の平均細孔径より大きく形成さ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。
3. 前記請求項２に記載の発明において、
   パティキュレートを酸化燃焼除去させる再生処理時において、再生制御開始と同時に、又は再生制御を開始して排ガス温度が所定温度以上になったときに、前記上流側及び下流側のプラグプレートを上流側のフィルタ担体から離間させる制御手段が設け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。

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