(57)【要約】    【課題】  エンジンの排気ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの偏堆積を抑制し、捕集効率やフィルタ再生効率の向上を図る。    【解決手段】  排気ガスの流れ方向に延びる複数のセル２１…２１が平行に配設されたフィルタ担体２０において、中間部に目封止が設けられた中間閉塞セル２１ａと出口側開口部に目封止が設けられた出口閉塞セル２１ｂとを隣接して交互に配設すると共に、該担体２０の上流側端面にスライド可能に圧接されて、隣接するセルの入口側開口部を交互に閉鎖することにより、中間閉塞セル２１ａの入口側開口部を開き、出口閉塞セル２１ｂの入口側開口部を閉じた第1の状態と、中間閉塞セル２１ａの入口側開口部を閉じ、出口閉塞セル２１ｂの入口側開口部を開いた第２の状態とを形成するプラグプレート３０を備える。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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延びる複数のセルが平行に配設されたフィルタ担体を有し、
該担体は、出口側開口部に目封止が設けられた出口閉塞セルと中間部に目封止が設けられた中間閉塞セルとが隣接して交互に配設された構成とされていると共に、
該担体の上流側端面に、隣接するセルの入口側開口部を交互に閉鎖して、入口側開口部が開いたセルと閉じたセルとを形成し、かつ、スライドすることにより入口側開口部が開いたセルと閉じたセルとを切り換えるプラグプレートが圧接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。
【請求項２】
前記請求項１に記載の発明において、
前記プラグプレートをスライドさせ、中間閉塞セルの入口側開口部を開き、出口閉塞セルの入口側開口部を閉じた第1の状態と、中間閉塞セルの入口側開口部を閉じ、出口閉塞セルの入口側開口部を開いた第２の状態とを形成する制御手段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。
【請求項３】
前記請求項２に記載の発明において、
前記制御手段は、前記第1の状態と第２の状態との切換えをエンジン回転数に応じて行う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。
【請求項４】
前記請求項３に記載の発明において、
前記制御手段は、排気ガスのフィルタ内空間速度が所定値となるエンジン回転数以上では、前記第1の状態となるようにプラグプレートを制御す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。
【請求項５】
前記請求項２に記載の発明において、
前記制御手段は、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処理の終了後、所定期間の間、前記第１の状態となるようにプラグプレートを制御す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。
【請求項６】
前記請求項５に記載の発明において、
フィルタの上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段が設けられ、前記所定期間は、該検出手段で検出された差圧が、フィルタ再生直後の差圧と、フィルタ再生開始条件として設定されている差圧の中間の差圧に達するまでの期間であ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。
【請求項７】
前記請求項２から請求項６のいずれかに記載の発明において、
前記制御手段は、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処理中に、第１の状態と第２の状態とを少なくもと１回ずつ実現するようにプラグプレートを制御す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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ることから、パティキュレートフィルタの配設が望まれている。
【０００３】
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。
【０００４】
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流出することになる。
【０００５】
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、Ｃｅ（セリウム）を含有した酸素吸蔵放出能を有するＣｅ系酸化物粒子等とを含有した触媒層を設けることがある。
【０００６】
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。
【０００７】
ところで、通常、パティキュレートは、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。
【０００８】
このようなパティキュレートの偏堆積を改善するものとして、特許文献１や特許文献２に記載されたフィルタが知られている。
【０００９】
このうち、特許文献１には、多孔質セラミックハニカムフィルタにおいて、入口側と出口側とに目封止を設けた流路と、入口と出口の中間部に目封止を設けた流路とを隣接させて設けた構成のフィルタが開示されている。また、特許文献２には、入口側と出口側にそれぞれ目封止を有する流路を交互に隣接して設けた構成において、入口側端面より上流側に目封止を有しないストレートフロー部を設けることにより、上記入口側の目封止が担体全体としての中間部寄りに位置するように構成したフィルタが開示されている。
【００１０】
これらのフィルタによれば、担体の中間部に目封止が存在するので、該担体の上流側においてもパティキュレートがセル壁表面に堆積することになり、したがって、担体の下流部付近での局部的なパティキュレートの堆積が抑制され、従来のものに比べてパティキュレートの均一な堆積が期待できることになる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２６２２１０号公報
【特許文献２】特開２００４−１９４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、前記特許文献に記載のフィルタの場合、パティキュレートの堆積部位はある程度は分散されるが、フィルタ担体内における排気ガスの流れ方は一定であるから、特定部位への局部的な堆積は効果的に回避することができず、担体の全体を有効に利用しているとはいえない。例えば、前記特許文献1に記載のフィルタでは、パティキュレートは、中間部に目封止を有する流路の上流側部分のセル壁表面にもっぱら堆積することになり、また、特許文献２に記載のフィルタでも入口側に目封止を有する流路の上流側のストレートフロー部のセル壁表面に局部的に堆積することになる。
【００１３】
そのため、背圧が早期に上昇して、フィルタの再生処理を頻繁に行わなければならなかったり、その再生が効率よく行われなかったり、或いは前記触媒層が設けられている場合に、触媒のフィルタ再生時におけるパティキュレート燃焼促進作用や、排気ガスの浄化作用が効果的に活用されないことになる。
【００１４】
そこで、本発明は、パティキュレートの偏堆積をさらに抑制することにより、背圧の上昇を抑制すると共に、フィルタ再生頻度を低減させ、また、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向上させ、さらに、パティキュレート燃焼促進用触媒や排気ガス浄化用の触媒が用いられる場合に、これらを有効に作用させて、パティキュレートの燃焼効率や排気ガスの有害成分浄化性能の向上をも図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。
【００１６】
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延びる複数のセルが平行に配設されたフィルタ担体を有し、該担体は、出口側開口部に目封止が設けられた出口閉塞セルと中間部に目封止が設けられた中間閉塞セルとが隣接して交互に配設された構成とされていると共に、該担体の上流側端面に、隣接するセルの入口側開口部を交互に閉鎖して、入口側開口部が開いたセルと閉じたセルとを形成し、かつ、スライドすることにより入口側開口部が開いたセルと閉じたセルとを切り換えるプラグプレートが圧接されていることを特徴とする。
【００１７】
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、前記プラグプレートをスライドさせ、中間閉塞セルの入口側開口部を開き、出口閉塞セルの入口側開口部を閉じた第1の状態と、中間閉塞セルの入口側開口部を閉じ、出口閉塞セルの入口側開口部を開いた第２の状態とを形成する制御手段が備えられていることを特徴とする。
【００１８】
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、前記制御手段は、前記第1の状態と第２の状態との切換えをエンジン回転数に応じて行うことを特徴とする。
【００１９】
そして、請求項４に記載の発明は、前記請求項３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、前記制御手段は、排気ガスのフィルタ内空間速度が所定値となるエンジン回転数以上では、前記第1の状態となるようにプラグプレートを制御することを特徴とする。
【００２０】
一方、請求項５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、前記制御手段は、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処理の終了後、所定期間の間、前記第１の状態となるようにプラグプレートを制御することを特徴とする。
【００２１】
そして、請求項６に記載の発明は、前記請求項５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、フィルタの上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段が設けられ、前記所定期間は、該検出手段で検出された差圧が、フィルタ再生直後の差圧と、フィルタ再生開始条件として設定されている差圧の中間の差圧に達するまでの期間であることを特徴とする。
【００２２】
さらに、請求項７に記載の発明は、前記請求項２から請求項６のいずれか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、前記制御手段は、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処理中に、第１の状態と第２の状態とを少なくとも１回ずつ実現するようにプラグプレートを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
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。
【００２４】
まず、請求項１に記載の発明によれば、プラグプレートのスライドにより、隣接するセルの一方の入口側開口部が閉じているときには他方のセルの開口部が開き、他方の入口側開口部が閉じているときには一方のセルの開口部が開くことになり、フィルタ担体の各セルを通過する排気ガスの流路が変化する。したがって、排気ガスの流路が一定の場合のように、セルの壁面の特定の部位に局部的にパティキュレートが堆積することが抑制されることになる。
【００２５】
これにより、背圧の上昇が抑制されてエンジンの出力性能や燃費性能の悪化が防止されると共に、フィルタ担体の全体が有効に活用されて、フィルタ再生の頻度を少なくすることが可能となる。また、パティキュレート燃焼用或いは排気ガス中の有害成分浄化用の触媒層がセルの壁面やセル壁の細孔面に設けられている場合に、これらの触媒が効果的に作用して、再生時におけるパティキュレートの燃焼効率が向上し、或いは排気ガスの浄化性能が向上することになる。
【００２６】
そして、請求項２に記載の発明によれば、上記プラグプレートのスライドにより、中間閉塞セルの入口側開口部を開き、出口閉塞セルの入口側開口部を閉じた第1の状態と、中間閉塞セルの入口側開口部を閉じ、出口閉塞セルの入口側開口部を開いた第２の状態とが形成され、第１の状態では、排気ガスが中間閉塞セルの入口側開口部から流入した後、出口閉塞セルに流入し、その後、再び中間閉塞セルの下流部に流入して、セル壁を２度通過する流路が形成され、また、第２の状態では、排気ガスが出口閉塞セルの入口側開口部から流入した後、中間閉塞セルの下流部に流入して、セル壁を１度だけ通過する流路が形成されることになる。そして、前者の状態では専ら中間閉塞セルの上流部の壁面にパティキュレートが堆積し、後者の状態では専ら出口閉塞セルの下流部の壁面にパティキュレートが堆積することになって、担体の上、下流部が均等に利用されることになり、前記請求項１に記載の発明の効果が達成されることになる。
【００２７】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、前記第1の状態と第２の状態との切換えがエンジン回転数に応じて行われ、例えば背圧が高いためパティキュレートがフィルタを通り抜け易い高エンジン回転数時には、排気ガスがセル壁を２度通過する第１の状態が積極的に用いられることにより、低エンジン回転数時における不要な排気抵抗の増大を回避しながら、パティキュレートの捕集を効率よく行うことが可能となる。
【００２８】
その場合に、請求項４に記載の発明によれば、排気ガスのフィルタ内空間速度が、例えば１時間当たりにフィルタ担体を通過するガスの総体積をフィルタ担体の体積で除した値を表すＳＶ値で５００００等の所定値となるエンジン回転数以上では、前記第1の状態となるようにプラグプレートを制御するので、前記のようなパティキュレートの通り抜けが一層効果的に防止されることになる。
【００２９】
一方、請求項５に記載の発明によれば、パティキュレートが通り抜け易いフィルタ再生処理の終了後、所定期間の間、前記第１の状態となるようにプラグプレートを制御するので、前記請求項３、４の発明と同様に、パティキュレートの通り抜けが効果的に防止されることになる。
【００３０】
その場合に、請求項６に記載の発明によれば、フィルタ担体とプラグプレートの位置を第１の状態とする再生後の所定期間を、フィルタの上流側と下流側との差圧が、フィルタ再生直後の差圧と、フィルタ再生開始条件として設定されている差圧の中間の差圧に達するまでの期間とされ、特に、パティキュレートが通り抜けやすいこの間、第１の状態とすることにより、その通り抜けが一層効果的に防止されることになる。
【００３１】
そして、請求項７に記載の発明によれば、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処理中に、第１の状態と第２の状態とを少なくもと１回ずつ実現するようにプラグプレートを制御するので、再生中における高温とされた排気ガスの流路が切り換り、担体のセル壁表面やセル壁内部の細孔表面に堆積しているパティキュレートが広範囲にわたって除去されることになり、特にパティキュレート燃焼促進用触媒層が設けられている場合に、触媒が有効に活用され、燃焼効率が向上し、再生時間が短縮されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
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にパティキュレートフィルタ担体２０(図２参照)を収納するコンバータ１０が配置されており、排気ガスが該コンバータ１０を通過して大気に放出されるようになっている。
【００３４】
また、排気通路２には、コンバータ１０の上流側と下流側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、これらのセンサ３、４からの信号と、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ５からの信号とが入力されるコントロールユニット６が備えられている。
【００３５】
そして、このコントロールユニット６からの信号により、前記コンバータ１０に備えられた流路切換用モータ１１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、エンジン１の燃料噴射弁７…７に燃料制御信号が出力されるようになっている。
【００３６】
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を介して酸化触媒１４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１５を介してフィルタ担体２０が収納保持されている。
【００３７】
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。
【００３８】
そして、図２に示すように、この実施の形態では、フィルタ担体２０を上流側担体２０ａと、下流側担体２０ｂとに分割し、両担体２０ａ、２０ｂの各セル２１…２１を連続させると共に、両担体２０ａ、２０ｂの下流側端部における各セル２１…２１の開口部に、隣接するセル同士で交互となるように目封止部材２３…２３が装着されている。
【００３９】
その場合に、上流側担体２０ａの下流端開口部に目封止部材２３が装着されたセル２１に連続する下流側担体２０ｂのセル２１の下流端開口部には目封止部材２３が装着されておらず、逆に、上流側担体２０ａの下流端開口部に目封止部材２３が装着されていないセル２１に連続する下流側担体２０ｂのセル２１の下流端開口部には目封止部材２３が装着されている。これにより、両担体２０ａ、２０ｂの連続するセル２１、２１を１本のセルとみたときに、中間部が目封止されたセル（以下、このセルを「中間閉塞セル」という）２１ａと、出口が目封止されたセル（以下、このセルを「出口閉塞セル」という）２１ｂとが交互に配置された構成とされている。
【００４０】
なお、中間閉塞セル２１ａを形成するために、上流側担体２０ａのセル２１の下流端開口部を目封止することに代え、下流側担体２０ｂにおける上流端開口部に目封止を施してもよい。また、担体を一体化し、その担体に中間閉塞セル２１ａと出口閉塞セル２１ｂとを交互に設けるようにしてもよい。
【００４１】
以上の構成に加え、このコンバータ１０においては、前記上流側担体２０ａの上流端部の外周にマット部材１６を介して固定されたカバー部材１７内にプラグプレート３０が収納保持され、前記上流側担体２０ａの上流側端面に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、このプラグプレート３０の両側にラック３０ａ、３０ａが形成されていると共に、前記カバー部材１７に軸１８を介して回転自在に支持された一対のピニオン１９、１９がこれらのラック３０ａ、３０ａにそれぞれ噛み合わされ、前記流路切換用モータ１１により軸１８を介してピニオン１９、１９が駆動されることにより、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。
【００４２】
ここで、プラグプレート３０の前方を横断する軸１８を廃止し、両側のピニオン１９、１９にそれぞれモータ１１を備えてもよく、また、カバー部材１７内にプラグプレート３０をガイドする機構を設けることにより、ラック３０ａ及びピニオン１９を一側方のみに設けるようにしてもよい。
【００４３】
このプラグプレート３０には、図５に示すように、担体２０ａのセル２２の入口に対応位置させて、連通部３０ａと遮蔽部３０ｂとが交互に設けられており、図５、図６に示すように、中間閉塞セル２１ａの入口に連通部３０ａが位置して該入口を開き、出口閉塞セル２１ｂの入口に遮蔽部３０ｂが位置して該入口を閉じた状態（以下、この状態を「第１の状態」という）を形成し、また、この状態からセルの一列分スライドすることにより、図７、図８に示すように、出口閉塞セル２１ａの入口に連通部３０ａが位置して該入口を開き、中間閉塞セル２１ａの入口に遮蔽部３０ｂが位置して該入口を閉じた状態（以下、この状態を「第２の状態」という）を形成するようになっている。そして、前記モータ１１による該プラグプレート３０のスライドにより、この第１の状態と第２の状態との切り換えが行われるようになっている。
【００４４】
なお、このプラグプレート３０は、フィルタ担体２０との熱膨張差が生じないように、該フィルタ担体２０と同材料で形成されている。
【００４５】
次に、図１に示すコントロールユニット６によるコンバータ１０、特にプラグプレート３０に対する制御動作を、図９に示すフローチャートに従って説明する。
【００４６】
まず、ステップＳ１で、図１に示すエンジン回転数センサ５からの信号によりエンジン回転数を入力し、次にステップＳ２で、入力したエンジン回転数と例えば図１０に示すように予め作成されたマップとから、そのエンジン回転数に対応する排気ガスのフィルタ内空間速度ＳＶ値を読み取る。このＳＶ値は、１時間当たりに単位体積の触媒を通過する排気ガスの体積（エル）を示す値であり、ステップＳ３で、この値が５００００を超えているか否かを判定する。そして、５００００を超えている場合は、ステップＳ４で、フィルタ担体２０とプラグプレート３０との位置関係を第１の状態にするように、モータ１１に制御信号を出力する。
【００４７】
これにより、該コンバータ１０のフィルタ担体２０においては、図５、図６に示す状態、即ちプラグプレート３０により、中間閉塞セル２１ａの入口が開かれ、出口閉塞セル２１ｂの入口が閉じられた状態となる。そのため、排気ガスは、図１１に示すように、中間閉塞セル２１ａの入口から該セル２１ａに流入した後、セル壁２２の細孔を通って一旦隣接する出口閉塞セル２１ｂに流入し、その上で再びセル壁２２の細孔を通って中間閉塞セル２１ａの下流部に流入し、その後、排気通路２の下流部へ排出されることになる。
【００４８】
つまり、排気ガスのＳＶ値が５００００を超え、該排気ガス中のパティキュレートがフィルタ担体２０のセル壁２２を通り抜け易くなっている場合には、排気ガスが該フィルタ担体２０のセル壁２２を２度通過することになり、これにより、パティキュレートの通り抜けないし該パティキュレートの大気への放出が抑制されることになる。
【００４９】
一方、前記ＳＶ値が５００００以下の場合は、コントロールユニット６は、フローチャートのステップＳ５を実行し、コンバータ１０を図７、図８に示す第２の状態にするように、モータ１１に制御信号を出力する。この場合、図１２に示すように、排気ガスは、出口閉塞セル２１ｂの入口から該セル２１ｂに流入した後、セル壁２２の細孔を通って隣接する中間閉塞セル２１ａの下流部に流入し、その後、排気通路２の下流部へ排出されることになる。
【００５０】
したがって、ＳＶ値が５００００以下で、排気ガス中のパティキュレートが比較的捕集され易い状況では、該排気ガスはフィルタ担体２０のセル壁２２を１度だけ通過して排出されることになり、いたずらに背圧を高めることによるエンジンの出力性能や燃費性能の悪化等が回避されることになる。
【００５１】
そして、以上のように、エンジンの運転状態に応じてフィルタ担体２０を通過する排気ガスの流路が切り換えられることにより、セル２１…２１の壁面の特定部位に局部的にパティキュレートが堆積することが抑制され、これにより、背圧の上昇が抑制されてエンジンの出力性能や燃費性能の悪化が防止されると共に、フィルタ担体２０の全体が有効に活用され、フィルタ再生の頻度を少なくすることが可能となり、また、フィルタ再生時のパティキュレートの燃焼効率が向上して再生時間が短縮されることになる。
【００５２】
また、セル２１の壁面やセル壁２２の内部の細孔表面にパティキュレート燃焼用或いは排気ガス中の有害成分浄化用の触媒層が設けられている場合には、これらの触媒が効果的に作用して、再生時におけるパティキュレートの燃焼効率が一層向上し、或いは排気ガスの浄化性能が向上することになる。
【００５３】
次に、図１３にフローチャートを示すコンバータ１０の他の制御例を説明する。
【００５４】
今、図１に示す上流側及び下流側背圧センサ３、４からの信号が示すコンバータ１０の上、下流側の背圧Ｐ′、Ｐ″の差圧Ｐ（＝Ｐ′−Ｐ″）がフィルタ再生開始条件としての差圧Ｐ１に達し、コンバータ１０の再生が開始されたものとする。この再生処理は、燃料噴射弁７…７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１４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る。
【００５５】
このとき、前記燃料制御信号の出力と併せて、コントロールユニット６は、コンバータ１０におけるプラグプレート３０の制御のためにモータ１１に制御信号を出力し、フローチャートのステップＳ１１として、第１、第２の状態を少なくとも１回ずつ交互に行うように、フィルタ担体２０とプラグプレート３０との位置関係を制御する。
【００５６】
これにより、前述の制御例の場合と同様に、フィルタ担体２０内における排気ガスの流路が切換えられ、図１１に示す状態、即ち排気ガスが中間閉塞セル２１ａの入口から該セル２１ａに流入した後、セル壁２２の細孔を通って一旦隣接する出口閉塞セル２１ｂに流入し、その後、再びセル壁２２の細孔を通って中間閉塞セル２１ａの下流部に流入する状態と、図１２に示す状態、即ち、排気ガスが出口閉塞セル２１ｂの入口から該セル２１ｂに流入した後、セル壁２２の細孔を通って隣接する中間閉塞セル２１ａの下流部に流入する状態とが交互に実現されることになる。
【００５７】
したがって、パティキュレートのセル２１の特定部位への偏体積が抑制されることにより、従来、パティキュレートが堆積し易かった中間閉塞セル２１ａの上流部の壁面、及び出口閉塞セル２１ｂの下流部の壁面に対し、再生のために高温とされた排気ガスが均等に供給されることになり、この排気ガスにより堆積したパティキュレートが効果的に燃焼、除去されることになる。その場合に、セル２１の壁面やセル壁２２の内部の細孔表面に燃焼促進用触媒の層が設けられていれば、パティキュレートの燃焼が一層効率よく行われ、フィルタの再生時間が短縮されることになる。
【００５８】
そして、例えば前記差圧Ｐが所定値以下に低下して再生処理が終了すれば、コントロールユニット６は、次にフローチャートのステップＳ１２からステップＳ１３を実行し、フィルタ担体２０を第１の状態とするように、モータ１１に制御信号を出力する。この第１の状態は、前述のように、排気ガスが中間閉塞セル２１ａの入口から該セル２１ａに流入した後、セル壁２２の細孔を通って一旦隣接する出口閉塞セル２１ｂに流入し、その後、再びセル壁２２の細孔を通って中間閉塞セル２１ａの下流部に流入することにより、セル壁２２を２度通過する状態である。
【００５９】
つまり、図１４（ａ）に示すように、コンバータ１０の再生終了直後は、セル壁表面やセル壁内部の細孔表面のパティキュレートが除去されているため、排気ガスが通過しやすく、該排気ガス中のパティキュレートもフィルタ担体２０を通り抜け易くなっていて、その捕集率が低い状態にある。そこで、この場合には、排気ガスが該フィルタ担体２０のセル壁２２を２度通過するように、フィルタ担体２０及びプラグプレート３０を第１の状態に制御するのであり、これにより、パティキュレートの通り抜け、ないし該パティキュレートの大気への放出が抑制されることになる。
【００６０】
その場合に、再生終了後、捕集率がほぼ１００％となる時期Ｘは、図１４（ｂ）に示すように、フィルタ前後の差圧Ｐが、再生終了直後の差圧Ｐ０と再生開始条件とされている差圧Ｐ１のほぼ中間の値Ｐ２（＝（Ｐ０＋Ｐ１）／２）にほぼ対応するので、コントロールユニット６は、フローチャートのステップＳ１４で、差圧Ｐが前記値Ｐ２を超えるまで、ステップＳ１３による第１の状態とする制御を続行する。
【００６１】
そして、再生終了後、捕集率がほぼ１００％となる前記時期Ｘとなり、差圧Ｐが前記値Ｐ２を超えれば、コントロールユニットは、ステップＳ１５で、フィルタ担体２０及びプラグプレート３０を第２の状態とするように、モータ１１に制御信号を出力する。これにより、排気ガスは、出口閉塞セル２１ｂの入口から該セル２１ｂに流入した後、セル壁２２の細孔を通って隣接する中間閉塞セル２１ａの下流部に流入することになり、コンバータ１０のパティキュレート捕集率が十分高い状態で、排気ガスを２度にわたってセル壁２２を通過させることにより背圧をいたずらに上昇させることが回避される。
【００６２】
そして、図１５に示すように、この制御例においても、フィルタ担体２０とプラグプレート３０との位置関係に応じて該フィルタ担体２０を通過する排気ガスの流路が切り換えられることにより、セル２１の壁面の特定部位に局部的にパティキュレートが堆積することが抑制され、これにより、背圧の上昇が抑制されてエンジンの出力性能や燃費性能の悪化が防止されると共に、フィルタ担体２０の全体が有効に活用され、フィルタ再生の頻度を少なくし、或いは再生時間を短縮することが可能となる。
【００６３】
また、セル２１の壁面やセル壁２２の細孔表面にパティキュレート燃焼用或いは排気ガス中の有害成分浄化用の触媒層が設けられている場合には、これらの触媒が効果的に作用して、再生時におけるパティキュレートの燃焼効率が向上し、或いは排気ガスの浄化性能が向上することになる。
【００６４】
なお、以上の実施の形態では、プラグプレート３０をフィルタ担体２０（上流側担体２０ａ）の上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、第１の状態と第２の状態とを形成するようにしたが、図１６、図１７に示す実施の形態のように、プラグプレート１３０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。
【００６５】
つまり、この実施の形態では、プラグプレート１３０の周囲に歯車１３１が設けられ、この歯車１３１に噛み合わされたピニオン１１９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１６に示す状態から図１７に示す状態に９０°回転し、図１６に示す状態では、フィルタ担体２０の中間閉塞セル２１ａの入口が開いて出口閉塞セル２０ｂの入口が閉じ（第１の状態）、図１７に示す状態では、出口閉塞セル２１ｂの入口が開いて中間閉塞セル２１ａの入口が閉じるようになっている（第２の状態）。
【００６６】
また、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。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】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。
【図２】コンバータの断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ矢視図である。
【図５】図２の第１の状態を示すＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】図第２の状態を示す図５と同様の断面図である。
【図８】図７のＥ−Ｅ断面図である。
【図９】第１の制御例の動作を示すフローチャートである。
【図１０】同制御例で用いるＳＶ値の特性図である。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】第２の制御例の動作を示すフローチャートである。
【図１４】同制御例で用いる捕集率と差圧の特性図である。
【図１５】同制御例によるタイムチャートである。
【図１６】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。
【図１７】同第２の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０              コンバータ
２０              フィルタ担体
２１              セル
２１ａ            中間閉塞セル
２１ｂ            出口閉塞セル
２２              セル壁
３０、１３０      プラグプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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