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技術 フィルタ装置

出願人 株式会社SUBARU
発明者 萩野谷哲史
出願日 2015年9月25日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2015-188264
公開日 2017年3月30日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2017-061900
状態 特許登録済
技術分野 触媒による排ガス処理
主要キーワード 下流開口 上流開口 通過過程 フィルタ壁 エアチャンバ フィルタ装置 フロー型 フィルタユニット
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

フィルタ装置を取り外すことなく、フィルタからアッシュを取り除く。

解決手段

フィルタ装置は、粒子状物質捕捉するフィルタ壁264で区画された複数のセル266が形成されるフィルタユニット260と、セル266における排気ガスの流れ方向上流側の上流開口部268aを、隣接するセル266において開状態閉状態とが交互になるように開閉する上流開閉部270と、セル266における排気ガスの流れ方向下流側の下流開口部268bを、隣接するセル266において開状態と閉状態とが交互になるように開閉する下流開閉部280と、セル266に対して、上流開口部268aが開状態であり下流開口部268bが閉状態である第1の状態と、上流開口部268aが閉状態であり下流開口部268bが開状態である第2の状態とを切り替えるように、上流開閉部270および下流開閉部280を駆動する切替手段とを備える。

概要

背景

エンジンから排気された排気ガスに含まれる、オイル由来アッシュ等の粒子状物質を取り除く車両用フィルタ装置として、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装置では、粒子状物質をフィルタ捕捉することで、排気ガスから粒子状物質を取り除いているため、時間が経過するに従ってフィルタが目詰まりしてしまう。そこで、フィルタを加熱する加熱処理を所定のタイミングで遂行することで、捕捉された煤を燃焼させてフィルタから除去する技術が開発されている。

しかし、粒子状物質のうち、煤は上記加熱処理によって除去できるが、アッシュは燃焼しないため、加熱処理を行っても除去することができない。このため、従来、排気路からフィルタ装置を取り外してアッシュを除去(アッシュクリーニング)していた(例えば、特許文献1)。

概要

フィルタ装置を取り外すことなく、フィルタからアッシュを取り除く。フィルタ装置は、粒子状物質を捕捉するフィルタ壁264で区画された複数のセル266が形成されるフィルタユニット260と、セル266における排気ガスの流れ方向上流側の上流開口部268aを、隣接するセル266において開状態閉状態とが交互になるように開閉する上流開閉部270と、セル266における排気ガスの流れ方向下流側の下流開口部268bを、隣接するセル266において開状態と閉状態とが交互になるように開閉する下流開閉部280と、セル266に対して、上流開口部268aが開状態であり下流開口部268bが閉状態である第1の状態と、上流開口部268aが閉状態であり下流開口部268bが開状態である第2の状態とを切り替えるように、上流開閉部270および下流開閉部280を駆動する切替手段とを備える。

目的

本発明は、フィルタ装置を取り外すことなく、フィルタからアッシュを取り除くことが可能なフィルタ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

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ウォールフロー型フィルタ装置であって、前記粒子状物質を捕捉するフィルタ壁区画された複数のセルが形成されるフィルタユニットと、前記セルにおける前記排気ガスの流れ方向上流側の上流開口部を、隣接するセルにおいて開状態閉状態とが交互になるように開閉する上流開閉部と、前記セルにおける前記排気ガスの流れ方向下流側の下流開口部を、隣接するセルにおいて開状態と閉状態とが交互になるように開閉する下流開閉部と、前記セルに対して、前記上流開口部が開状態であり前記下流開口部が閉状態である第1の状態と、該上流開口部が閉状態であり該下流開口部が開状態である第2の状態とを切り替えるように、該上流開閉部および該下流開閉部を駆動する切替手段と、を備えたことを特徴とするフィルタ装置。

請求項2

前記切替手段は、前記フィルタユニットにおける前記上流側と前記下流側との差圧所定値を下回った場合に、前記上流開閉部および前記下流開閉部を駆動することを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。

請求項3

前記切替手段は、前記フィルタ壁に捕捉された粒子状物質を燃焼させる再生処理が完了した後に、前記上流開閉部および前記下流開閉部を駆動することを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。

請求項4

前記フィルタユニットの外形は、円筒形状であり、前記上流開口部は、前記セルにおける前記フィルタユニットの軸方向の一端部に設けられるとともに、該フィルタユニットの周方向並列して設けられ、前記下流開口部は、前記セルにおける前記フィルタユニットの軸方向の他端部に設けられるとともに、該フィルタユニットの周方向に並列して設けられ、前記上流開閉部は、前記上流開口部と対向する、該上流開口部を閉塞する複数の上流プラグ部と、該上流開口部に排気ガスを導く上流孔部とが周方向に交互に配置されてなり、前記下流開閉部は、前記下流開口部と対向する、該下流開口部を閉塞する複数の下流プラグ部と、該下流開口部から導かれた排気ガスが通過する下流孔部とが周方向に交互に配置されてなり、前記切替手段は、前記フィルタユニットの軸中心回転軸として前記上流開閉部および前記下流開閉部を回転させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のフィルタ装置。

技術分野

0001

本発明は、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ウォールフロー型フィルタ装置に関する。

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、オイル由来アッシュ等の粒子状物質を取り除く車両用のフィルタ装置として、DPF(Diesel Particulate Filter)やGPF(Gasoline Particulate Filter)が知られている。

0003

このようなフィルタ装置では、粒子状物質をフィルタ捕捉することで、排気ガスから粒子状物質を取り除いているため、時間が経過するに従ってフィルタが目詰まりしてしまう。そこで、フィルタを加熱する加熱処理を所定のタイミングで遂行することで、捕捉された煤を燃焼させてフィルタから除去する技術が開発されている。

0004

しかし、粒子状物質のうち、煤は上記加熱処理によって除去できるが、アッシュは燃焼しないため、加熱処理を行っても除去することができない。このため、従来、排気路からフィルタ装置を取り外してアッシュを除去(アッシュクリーニング)していた(例えば、特許文献1)。

先行技術

0005

特開2009−85171号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、アッシュを除去するために、排気路からフィルタ装置を取り外さなければならず、作業が煩雑であった。

0007

そこで、本発明は、フィルタ装置を取り外すことなく、フィルタからアッシュを取り除くことが可能なフィルタ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

0008

上記課題を解決するために、本発明のフィルタ装置は、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ウォールフロー型のフィルタ装置であって、前記粒子状物質を捕捉するフィルタ壁区画された複数のセルが形成されるフィルタユニットと、前記セルにおける前記排気ガスの流れ方向上流側の上流開口部を、隣接するセルにおいて開状態閉状態とが交互になるように開閉する上流開閉部と、前記セルにおける前記排気ガスの流れ方向下流側の下流開口部を、隣接するセルにおいて開状態と閉状態とが交互になるように開閉する下流開閉部と、前記セルに対して、前記上流開口部が開状態であり前記下流開口部が閉状態である第1の状態と、該上流開口部が閉状態であり該下流開口部が開状態である第2の状態とを切り替えるように、該上流開閉部および該下流開閉部を駆動する切替手段と、を備えたことを特徴とする。

0009

また、前記切替手段は、前記フィルタユニットにおける前記上流側と前記下流側との差圧所定値を下回った場合に、前記上流開閉部および前記下流開閉部を駆動するとしてもよい。

0010

また、前記切替手段は、前記フィルタ壁に捕捉された粒子状物質を燃焼させる再生処理が完了した後に、前記上流開閉部および前記下流開閉部を駆動するとしてもよい。

0011

また、前記フィルタユニットの外形は、円筒形状であり、前記上流開口部は、前記セルにおける前記フィルタユニットの軸方向の一端部に設けられるとともに、該フィルタユニットの周方向並列して設けられ、前記下流開口部は、前記セルにおける前記フィルタユニットの軸方向の他端部に設けられるとともに、該フィルタユニットの周方向に並列して設けられ、前記上流開閉部は、前記上流開口部と対向する、該上流開口部を閉塞する複数の上流プラグ部と、該上流開口部に排気ガスを導く上流孔部とが周方向に交互に配置されてなり、前記下流開閉部は、前記下流開口部と対向する、該下流開口部を閉塞する複数の下流プラグ部と、該下流開口部から導かれた排気ガスが通過する下流孔部とが周方向に交互に配置されてなり、前記切替手段は、前記フィルタユニットの軸中心回転軸として前記上流開閉部および前記下流開閉部を回転させるとしてもよい。

発明の効果

0012

本発明によれば、フィルタ装置を取り外すことなく、フィルタからアッシュを取り除くことが可能となる。

図面の簡単な説明

0013

エンジンシステムの構成を示す概略図である。
排気ガス浄化ユニットの構成を示す概略図である。
本体部を説明する図である。
実施形態にかかる本体部と、従来のフィルタ装置との差異を説明する図である。
実施形態にかかる切替方法の処理の流れを説明するフローチャートである。
変形例にかかる切替方法の処理の流れを説明するフローチャートである。

実施例

0014

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。

0015

図1は、本実施形態にかかるエンジンシステム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。

0016

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には、上流側にエアクリーナ132が設けられ、エアクリーナ132よりも下流側にスロットル弁134が設けられる。

0017

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ユニット200が設けられている。

0018

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。

0019

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、クランクシャフトクランク角を検出するクランク角センサ166が設けられる。

0020

また、エンジンシステム100には、燃焼室146と吸気ポート124とを開閉可能な吸気弁(図示せず)、燃焼室146と排気ポート136とを開閉可能な排気弁(図示せず)を開閉させるカム(図示せず)を駆動するVVTアクチュエータ152、および、当該カムの回転角度を検出するカムセンサ168が設けられる。また、エンジンシステム100には、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170が設けられる。

0021

これら各センサ160〜170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。

0022

ECU110は、各センサ160〜170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、再生制御部194、切替制御部196として機能する。

0023

信号取得部180は、各センサ160〜170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170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。

0024

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。

0025

噴射量決定部186は、空気量決定部184により決定された各気筒122aの目標空気量に基づいて、各気筒122aに供給する燃料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。

0026

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、および、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、各気筒122aでの点火プラグ148の目標点火時期を決定する。

0027

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。

0028

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ことになるが、排気ガスには、炭化水素(HC:HydroCarbon)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)や、煤、アッシュ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に排気ガス浄化ユニット200を設けておき、排気ガス浄化ユニット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。

0029

なお、ECU110は、排気ガス浄化ユニット200を制御する際、再生制御部194、切替制御部196として機能する。再生制御部194、切替制御部196の処理については、後に詳述する。

0030

(排気ガス浄化ユニット200)
図2は、排気ガス浄化ユニット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す。図2に示すように、排気ガス浄化ユニット200は、三元触媒(Three-Way Catalyst)210と、フィルタ装置220とを含んで構成される。

0031

三元触媒210は、排気管140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)を含んで構成され、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。

0032

フィルタ装置220は、排気管140内における三元触媒210の下流側に設けられ、排気ポート136から排気された排気ガス中の粒子状物質(例えば、煤、アッシュ等)を捕捉するウォールフロー型のフィルタ装置である。フィルタ装置220は、本体部250と、アクチュエータで構成された切替手段300と、差圧センサ310とを含んで構成される。

0033

図3は、本体部250を説明する図であり、図3(a)は本体部250の斜視図を示し、図3(b)は本体部250の分解斜視図を示し、図3(c)は図3(b)のYZ断面図を示す。なお、理解を容易にするために、上流プラグ部274および下流プラグ部284を黒い塗りつぶしで示し、図3(b)中、切替支持部290を省略する。

0034

図3(a)に示すように、本体部250は、フィルタユニット260と、上流開閉部270と、下流開閉部280と、切替支持部290と、を含んで構成される。

0035

フィルタユニット260は、図3(b)、(c)に示すように、外筒262と、排気ガスを通過させるとともに粒子状物質を捕捉するフィルタ壁264とを含んで構成される。外筒262は、円筒形状であり、フィルタ壁264は、外筒262の軸中心を基準として放射状に複数設けられるとともに、軸中心から所定間隔毎円筒状(同心円の円筒状)に複数設けられる。

0036

そして、フィルタユニット260では、外筒262およびフィルタ壁264により囲まれた空間がそれぞれセル266として形成される。したがって、複数のセル266は、外筒262(フィルタユニット260)内において、軸方向に延在するとともに、周方向および径方向に並列して形成される。なお、図3において、セル266は、外筒262の径方向に4個、周方向に12個設けられているが(合計48個)、実際には径方向および周方向に多数のセルが形成されている。

0037

また、セル266におけるフィルタユニット260の軸方向の一端部(排気ガスの流れ方向の上流側端部)には、上流開口部268aが形成されており、他端部(排気ガスの流れ方向の下流側端部)には、下流開口部268bが形成されている。

0038

上流開閉部270は、フィルタユニット260の上流側に上流開口部268aと当接するように設けられており、外筒272と、複数の上流プラグ部274と、複数の上流孔部276とを含んで構成され、隣接するセル266において開状態と閉状態とが交互になるように上流開口部268aを開閉する。具体的に説明すると、外筒272は円筒形状であり、内周内径)がフィルタユニット260の外筒262の内周(内径)と実質的に等しく形成されている。外筒272内には、複数の上流プラグ部274が配されるとともに、上流プラグ部274間に上流孔部276が配される。上流プラグ部274は、セル266の上流開口部268aを閉塞させ、上流孔部276は、上流開口部268aを開口させる。

0039

上流プラグ部274および上流孔部276は、上流開口部268aに対向するように設けられる。具体的に説明すると、上流プラグ部274および上流孔部276は、周方向に交互に配されるとともに、径方向に交互に配されており、また、対向する上流開口部268aとも実質的に等しい形状となっている。したがって、上流プラグ部274および上流孔部276は、外筒272の径方向にそれぞれ2個、周方向にそれぞれ6個設けられることとなる。

0040

下流開閉部280は、フィルタユニット260の下流側に下流開口部268bと当接するように設けられており、上流開閉部270と同様に、外筒282と、複数の下流プラグ部284と、複数の下流孔部286とを含んで構成され、隣接するセル266において開状態と閉状態とが交互になるように下流開口部268bを開閉する。具体的に説明すると、外筒282は円筒形状であり、内周がフィルタユニット260の外筒262の内周と実質的に等しく形成されている。外筒282内には、複数の下流プラグ部284が配されるとともに、下流プラグ部284間に下流孔部286が配される。下流プラグ部284は、セル266の下流開口部268bを閉塞させ、下流孔部286は、下流開口部268bを開口させる。

0041

下流プラグ部284および下流孔部286は、下流開口部268bに対向するように設けられる。具体的に説明すると、下流プラグ部284および下流孔部286は、周方向に交互に配されるとともに、径方向に交互に配されており、また、対向する下流開口部268bとも実質的に等しい形状となっている。したがって、下流プラグ部284および下流孔部286は、外筒282の径方向にそれぞれ2個、周方向にそれぞれ6個設けられることとなる。

0042

図3(a)に戻って説明すると、切替支持部290は、第1支持部292および第2支持部294を含んで構成され、第1支持部292および第2支持部294は、切替手段300によって逆方向に移動される。

0043

第1支持部292は、上流開閉部270の外筒272の上端部に接続された第1上流支持部292aと、下流開閉部280の外筒282の上端部に接続された第1下流支持部292bとを含んで構成される。第2支持部294は、上流開閉部270の外筒272の下端部に接続された第2上流支持部294aと、下流開閉部280の外筒282の下端部に接続された第2下流支持部294bとを含んで構成される。

0044

具体的に説明すると、第1上流支持部292aは、上流開閉部270の接線方向(X軸正方向)に延在した板部材であり、第1下流支持部292bは、下流開閉部280の接線方向(X軸正方向)に延在した板部材である。また、第2上流支持部294aは、上流開閉部270の接線方向であって、第1上流支持部292aと逆方向(X軸負方向)に延在した板部材であり、第2下流支持部294bは、下流開閉部280の接線方向であって、第1下流支持部292bと逆方向(X軸負方向)に延在した板部材である。

0045

そして、切替手段300は、第1支持部292をフィルタユニット260の周方向(例えば、図3(a)中、白抜き矢印で示す)に移動させるとともに、第2支持部294を第1支持部292と逆方向に移動させる(例えば、図3(a)中、白抜き矢印で示す)。そうすると、上流開閉部270および下流開閉部280は、図3(a)中、矢印で示すように、フィルタユニット260の軸方向を回転軸として回転することとなる。

0046

なお、切替手段300は、上流プラグ部274が、対応する上流開口部268aを閉塞している位置から、当該上流開口部268aに隣接した上流開口部268aを閉塞する位置(上流孔部276が当該上流開口部268aを開口する位置)まで回転するように、第1支持部292、第2支持部294を移動させる。同様に、下流プラグ部284が、対応する下流開口部268bを閉塞している位置から、当該下流開口部268bに隣接した下流開口部268bを閉塞する位置(下流孔部286が当該下流開口部268bを開口する位置)まで回転するように、第1支持部292、第2支持部294を移動させる。本実施形態において、切替手段300は、上流開閉部270および下流開閉部280が30°回転するように、第1支持部292、第2支持部294を移動させる。

0047

また、切替手段300は、図3(a)に示す方向と逆方向に第1支持部292および第2支持部294を移動させる(上流開閉部270および下流開閉部280が−30°回転するように、第1支持部292、第2支持部294を移動させる)。

0048

このように切替手段300が第1支持部292、第2支持部294を移動させることによって、上流開閉部270および下流開閉部280が回転することにより、上流開口部268aの開閉と、下流開口部268bの開閉が切り替わり、排気ガスの流れが切り替わる。

0049

以下、本実施形態にかかる本体部250と、従来のフィルタ装置10との差異について説明する。

0050

図4は、本実施形態にかかる本体部250と、従来のフィルタ装置10との差異を説明する図である。図4中、上流プラグ部274および下流プラグ部284を黒い塗りつぶしで示し、排気ガスの流れを矢印で示し、粒子状物質を白丸で示す。なお、理解を容易にするために、切替支持部290を省略する。

0051

従来のフィルタ装置10は、切替支持部290、切替手段300を備えず、図4(c)に示すように、上流プラグ部274および下流プラグ部284が固定的にフィルタユニット260に接続される。

0052

ここで、上流開口部268aが上流孔部276で連通されており、下流開口部268bが下流プラグ部284で閉塞されているセル266、すなわち、上流開口部268aが開状態であり、下流開口部268bが閉状態であるセル266を第1の状態のセル266Aとする。また、上流開口部268aが上流プラグ部274で閉塞されており、下流開口部268bが下流孔部286で連通されているセル266、すなわち、上流開口部268aが閉状態であり、下流開口部268bが開状態であるセル266を第2の状態のセル266Bとする。

0053

従来のフィルタ装置10では、セル266Aとセル266Bとが交互に配置されているため、フィルタ装置10に到達した排気ガスは、セル266Aに導入され、セル266Aを区画するフィルタ壁264を通過して、セル266Bに導入される。そして、フィルタ壁264の通過過程において、排気ガスに含まれる粒子状物質がフィルタ壁264に捕捉されることとなる。こうして、セル266Bに導入された排気ガスは、セル266Bの下流開口部268b、下流孔部286を通じてマフラー142(図2参照)に導かれることとなる。

0054

また、フィルタ壁264に捕捉され、セル266A内に残存した粒子状物質は、下流プラグ部284によって外部(マフラー142)への排出が規制され、下流プラグ部284の上流側に滞留することとなる。

0055

ここで、粒子状物質のうち、煤は、フィルタ装置10を加熱して燃焼させることでフィルタ装置10から除去できるが、アッシュは燃焼できないため、セル266A内に残存してしまう。そうすると、時間が経過するに従ってセル266Aにアッシュが蓄積して、セル266Aを構成するフィルタ壁264が目詰まりをおこしてしまう。また、フィルタ壁264が触媒担持している場合、アッシュによって触媒が物理的に被覆されて、触媒よる反応効率が低下してしまう。

0056

そこで、本実施形態のフィルタ装置220では、切替手段300が上流開口部268aの開閉と、下流開口部268bの開閉とを切り替える。具体的に説明すると、図4(a)に示すように、フィルタ装置220では、セル266Aとセル266Bとが周方向および径方向に交互に配されている(隣り合うように配されている)。具体的に説明すると、図4(a)に示すタイミングでは、セル266−2、266−4、266−6、266−8は、第1の状態のセル266Aであり、セル266−1、266−3、266−5、266−7は、第2の状態のセル266Bである。

0057

そして、切替手段300が第1支持部292、第2支持部294を移動させることによって、上流開閉部270および下流開閉部280が回転すると、各セル266において第1の状態と第2の状態とが切り替えられる。

0058

具体的に説明すると、切替手段300が上流開閉部270および下流開閉部280を回転させると、図4(b)に示すように、セル266−2、266−4、266−6、266−8が、第2の状態のセル266Bとなり、セル266−1、266−3、266−5、266−7は、第1の状態のセル266Aとなる。

0059

そうすると、図4(a)のタイミングで、第1の状態のセル266Aとなっていたセル266−2、266−4、266−6、266−8は、図4(b)のタイミングで第2の状態のセル266Bとなり、セル266−2、266−4、266−6、266−8に蓄積したアッシュを外部に排出することが可能となる。

0060

このように、各セル266に対して第1の状態と、第2の状態とを交互に切り替えるように、上流開閉部270および下流開閉部280の開閉を切り替えるだけといった簡易な動作で、フィルタ装置220を取り外すことなく、セル266からアッシュを取り除くことが可能となる。これにより、フィルタ装置220が目詰まりを起こす事態を回避することができる。また、フィルタ壁264に触媒が担持されている場合に、アッシュによって触媒が被覆される期間を短縮することができるため、触媒による反応効率の低下を抑制することが可能となる。

0061

図2に戻って説明すると、差圧センサ310は、フィルタユニット260における上流側と下流側との差圧を検出する。

0062

そして、再生制御部194は、差圧センサ310が検出した差圧が所定の上限値を上回ると、煤を燃焼させて除去する再生処理を遂行する。そして、再生処理を遂行することで煤が取り除かれて、差圧センサ310が検出する差圧が所定の下限値未満に到達すると、切替制御部196は、切替手段300を制御して、上流開閉部270および下流開閉部280を回転させる切替処理を遂行する。この再生処理および切替処理については、下記の切替方法において詳述する。

0063

(切替方法)
図5は、本実施形態にかかる切替方法の処理の流れを説明するフローチャートである。フィルタ装置220では、差圧センサ310が、フィルタユニット260における上流側と下流側との差圧を常時監視しており、図5のフローチャートに示す処理は、所定時間間隔割込処理として実行される。

0064

(ステップS410)
再生制御部194は、差圧センサ310が検出した差圧が所定の上限値以上であるか否かを判定する。その結果、上限値以上であると判定した場合にはステップS420に処理を移し、上限値以上ではない(上限値未満である)と判定した場合にはステップS440に処理を移す。

0065

(ステップS420)
再生制御部194は、再生処理の実行中であるか否かを判定する。その結果、再生処理の実行中であると判定した場合には当該切替方法にかかる処理を終了し、再生処理の実行中ではないと判定した場合にはステップS430に処理を移す。

0066

(ステップS430)
再生制御部194は、噴射量決定部186に対してポスト噴射等を行わせることにより排気ガスの温度を上昇させる。これにより、煤の燃焼が開始され、再生処理が開始される。

0067

(ステップS440)
再生制御部194は、差圧センサ310が検出した差圧が所定の下限値未満であるか否かを判定する。その結果、下限値未満であると判定した場合にはステップS450に処理を移し、下限値未満ではない(下限値以上である)と判定した場合には当該切替方法にかかる処理を終了する。

0068

(ステップS450)
再生制御部194は、再生処理の実行中であるか否かを判定する。その結果、再生処理の実行中であると判定した場合にはステップS460に処理を移し、再生処理の実行中ではないと判定した場合には当該切替方法にかかる処理を終了する。

0069

(ステップS460)
再生制御部194は、噴射量決定部186を制御して再生処理を終了させる。

0070

(ステップS470)
切替制御部196は、切替手段300を制御して、第1支持部292、第2支持部294を移動させ、上流開閉部270および下流開閉部280が回転することにより、各セル266に対して、第1の状態と第2の状態とを切り替える切替処理を遂行して、当該切替方法にかかる処理を終了する。

0071

以上説明したように、本実施形態にかかるフィルタ装置220によれば、フィルタ装置220を取り外すことなく、セル266やフィルタ壁264からアッシュを取り除くことが可能となる。

0072

(変形例)
上記実施形態では、切替制御部196は、差圧センサ310が検出した差圧が下限値未満になったら切替処理を遂行する構成を例に挙げて説明した。しかし、他の契機で切替処理を遂行してもよい。

0073

図6は、変形例にかかる切替方法の処理の流れを説明するフローチャートである。変形例においても、フィルタ装置220は、差圧センサ310が、フィルタユニット260の上流側と、下流側との差圧を常時監視しており、図6のフローチャートに示す処理は、所定時間間隔の割込処理として実行される。

0074

(ステップS510)
再生制御部194は、差圧センサ310が検出した差圧が所定の上限値以上であるか否かを判定する。その結果、上限値以上であると判定した場合にはステップS520に処理を移し、上限値以上ではない(上限値未満である)と判定した場合には当該切替方法にかかる処理を終了する。

0075

(ステップS520)
再生制御部194は、噴射量決定部186を制御して、所定時間にわたって再生処理を遂行する。

0076

(ステップS530)
切替制御部196は、切替手段300を制御して、第1支持部292、第2支持部294を移動させ、上流開閉部270および下流開閉部280が回転することにより、各セル266に対して、第1の状態と第2の状態とを切り替える切替処理を遂行して、当該切替方法にかかる処理を終了する。

0077

以上説明したように、切替制御部196は、再生処理が終了したら、切替処理を遂行してもよい。この場合であっても、フィルタ装置220を取り外すことなく、セル266やフィルタ壁264からアッシュを取り除くことが可能となる。

0078

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。

0079

なお、上記実施形態において、ECU110が、再生制御部194、切替制御部196として機能する構成を例に挙げて説明した。しかし、再生制御部194、切替制御部196は、ECU110と別体で構成されてもよい。

0080

また、上記実施形態において、フィルタ装置220が、差圧センサ310を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、フィルタ装置220は、差圧センサ310を備えずともよい。この場合、例えば、フィルタユニット260における上流側と下流側との差圧と、排気ガスの流量とを関連付けた差圧マップをECU110に予め記憶しておく。そして、再生制御部194、切替制御部196は、排気ガスの流量に基づいて、上記差圧マップを参照して、差圧を推定してもよい。

0081

また、上記実施形態において、フィルタユニット260の外筒262、上流開閉部270の外筒272、および、下流開閉部280の外筒282が円筒形状であり、上流開口部268aおよび下流開口部268bが、フィルタユニット260の周方向に並列するとともに、径方向に並列して設けられている。このため、切替手段300が上流開閉部270および下流開閉部280を回転させて、切替処理を遂行する構成を例に挙げて説明した。しかし、上流開口部268aおよび下流開口部268bの配列や形状に限定はなく、切替手段300は、切替処理を遂行することができれば、上流開閉部270、下流開閉部280の駆動方向や駆動方法に限定はない。

0082

例えば、フィルタユニットの外筒が矩形形状であり、上流開口部および下流開口部が矩形形状である場合、切替手段は、上流開閉部および下流開閉部をフィルタユニットの外筒を構成する辺と平行な方向に移動させることで、切替処理を遂行してもよい。

0083

また、上記実施形態において、三元触媒210とフィルタ装置220とが別体で構成される場合を例に挙げて説明した。しかし、セル266を構成するフィルタ壁264に三元触媒を担持させてもよい。

0084

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、フィルタ装置220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。

0085

本発明は、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ウォールフロー型のフィルタ装置に利用できる。

0086

220フィルタ装置
260フィルタユニット
264フィルタ壁
266セル
268a上流開口部
268b下流開口部
270上流開閉部
274 上流プラグ部
276 上流孔部
280 下流開閉部
284 下流プラグ部
286 下流孔部
300切替手段

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