(57)【要約】【課題】  内燃機関の出力低下を抑制しつつ大気への粒子状物質の放出を抑制することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】  エンジン１の排気通路２に設けられるとともに排気中の粒子状物質を溶解する酸性溶媒が貯留され、酸性溶媒と排気とを接触させて排気を浄化する溶媒タンク３と、この溶媒タンク３を迂回するバイパス通路５と、溶媒タンクに導かれる排気の流量とバイパス通路に導かれる排気の流量とを調整する第一の流量調整バルブ７及び第二の流量調整バルブ８とを排気浄化装置が備え、エンジンコントロールユニット２０が、エンジンの運転状態に応じて第一の流量調整バルブ７及び第二の流量調整バルブ８の動作をそれぞれ制御して溶媒タンク３に導かれる排気の流量を調整する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられるとともに排気中の粒子状物質を溶解する溶解手段を有し、前記溶解手段と排気とを接触させて排気を浄化する排気浄化手段と、前記排気浄化手段を迂回するバイパス通路と、前記排気浄化手段に導かれる排気の流量と前記バイパス通路に導かれる排気の流量とを調整する排気流量調整手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気浄化手段に導かれる排気の流量が調整されるように前記排気流量調整手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記動作制御手段は、前記内燃機関の減速時又はアイドル運転時に前記排気浄化手段に導かれる排気の流量が増加するように前記排気流量調整手段を動作させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気浄化手段としてタンクが設けられ、前記タンクには前記溶解手段として酸性溶媒が貯留されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記タンクには、前記酸性溶媒として塩酸が貯留されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
出口がテーパ状に絞られた衝突管路に排気を導き、排気中のカーボン粒子を帯電させて粒径の大きなパティキュレートに成長させ、これらパティキュレートを静電作用によって捕集する装置が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１７４０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の装置では、内燃機関の運転状態によらず衝突管路に常に排気を導入しているため、この衝突管路によって内燃機関の背圧を上昇させ、内燃機関の出力を低下させている。
【０００４】
そこで、本発明は、内燃機関の出力低下を抑制しつつ大気への粒子状物質の放出を抑制することが可能な内燃機関の排気浄化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】
【０００５】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられるとともに排気中の粒子状物質を溶解する溶解手段を有し、前記溶解手段と排気とを接触させて排気を浄化する排気浄化手段と、前記排気浄化手段を迂回するバイパス通路と、前記排気浄化手段に導かれる排気の流量と前記バイパス通路に導かれる排気の流量とを調整する排気流量調整手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気浄化手段に導かれる排気の流量が調整されるように前記排気流量調整手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、内燃機関の運転状態に応じて排気浄化手段に導かれる排気の流量が調整されるので、内燃機関の出力低下を抑制することができる。また、溶解手段によって粒子状物質を溶解させて液体に変化させ、粒子状物質を飛散し難い状態に変化させることができるので、大気への粒子状物質の放出を抑制することができる。
【０００７】
本発明の内燃機関の排気浄化装置において、前記動作制御手段は、前記内燃機関の減速時又はアイドル運転時に前記排気浄化手段に導かれる排気の流量が増加するように前記排気流量調整手段を動作させてもよい（請求項２）。内燃機関の減速時やアイドル運転時は通常運転時と比較して内燃機関に要求される出力が低いので、このような運転状態のときには排気浄化手段手段に導く排気の流量を増加させて大気への粒子状物質の放出を抑制する。
【０００８】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記排気浄化手段としてタンクが設けられ、前記タンクには前記溶解手段として酸性溶媒が貯留されていてもよい（請求項３）。この場合、排気を酸性溶媒中に導き酸性溶媒と粒子状物質とを接触させることで、酸性溶媒によって粒子状物質を溶解することができる。この形態において、前記タンクには、前記酸性溶媒として塩酸が貯留されていてもよい（請求項４）。塩酸は常温において殆どの金属を溶解するため、塩酸と粒子状物質とを接触させることで、粒子状物質に含まれる金属成分の殆どを溶解させて液体に変化させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上に説明したように、本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて排気浄化手段に導かれる排気の流量が調整されるので、通常運転時における内燃機関の出力低下を抑制しつつ大気への粒子状物質の放出を抑制することができる。また、溶解手段によって粒子状物質を溶解させて液体に変化させることで、粒子状物質を飛散し難い状態に変化させることができるので、粒子状物質の大気への放出を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の排気浄化装置が適用された内燃機関としてのディーゼルエンジン（以降、エンジンと略称する。）１の一形態を示している。エンジン１は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、排気通路２を備えている。排気通路２には、溶解手段としての酸性溶媒が貯留される排気浄化手段としての溶媒タンク３と、溶媒タンク３の下流に配置されて大気への酸性溶媒の放出を防止する後処理装置４と、溶媒タンク３を迂回するバイパス通路５とが設けられている。溶媒タンク３は、溶媒タンク３に導かれた排気の略全量が酸性溶媒と接触するような構造を有している。溶媒タンク３には、例えば酸性溶媒として塩酸が貯留される。バイパス通路５には、排気中のＮＯｘ、ＳＯｘ及び粒子状物質を除去して排気を浄化するための排気浄化触媒６が設けられている。なお、排気浄化触媒６としては例えば吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタが設けられ、排気浄化触媒６の圧力損失は溶媒タンク３の圧力損失よりも小さくなるように設定される。また、排気通路２には、溶媒タンク３に導かれる排気の流量を調整するための第一の流量調整バルブ７と、バイパス通路５に導かれる排気の流量を調整するための第二の流量調整バルブ８とが設けられている。なお、バイパス通路５は、排気浄化触媒６よりも下流において後処理装置４よりも下流の排気通路２と接続されていてもよい。
【００１１】
エンジン１から排出される粒子状物質には、ナノ粒子が含まれている。なお、ナノ粒子とは一般に粒径が５０ｎｍ以下の粒子のことを指す。より詳しく説明すると、ナノ粒子は、燃料中の高沸点成分や内燃機関の潤滑油（以下、オイルと記述することもある。）成分に由来するもので、オイルが燃焼した後の形態あるいはオイル凝集成分、もしくは燃焼成分と未燃焼成分の凝集体との見解もある。ナノ粒子の発生量は、例えば、エンジン１の気筒内に吸引されるオイル量が増加したり、エンジン１の気筒内の燃焼温度が低いまたは空燃比等の兼ね合いで燃料中の高沸点成分が完全に燃焼しない場合に増加する。
【００１２】
第一の流量調整バルブ７及び第二の流量調整バルブ８の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０によってそれぞれ制御される。ＥＣＵ２０はエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットであるが、図２の流量調整バルブ動作制御ルーチンを実行し、エンジン１の運転状態に応じて溶媒タンク３に導かれる排気の流量を調整することにより本発明の動作制御手段として機能する。ＥＣＵ２０には、エンジン１の運転状態を制御する際に参照する情報を取得するため、例えばエンジン１の回転数に対応した信号を出力する回転数センサ２１の信号、及び不図示のアクセルの開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサの信号などが入力されている。なお、図２の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００１３】
図２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１にてエンジン１の運転状態が減速又はアイドル運転であるか否か判断する。エンジン１の運転状態が減速又はアイドル運転であるか否かは、例えばエンジン１の回転数及びアクセル開度に基づいて判定する。ＥＣＵ２０は、エンジン１の回転数が所定のアイドリング回転数域内で、かつアクセル開度が０％、即ちアクセルが踏み込まれていない場合にエンジン１の運転状態がアイドル運転であると判断する。また、ＥＣＵ２０は、エンジン１の回転数が所定の回転数（例えば１４００ｒｐｍ）を超え、かつアクセル開度が０％である場合にエンジン１の運転状態が減速状態であると判断する。また、エンジン１の回転数の変化量がマイナス、即ちエンジン１の回転数が低下している場合に減速していると判断してもよいし、不図示のブレーキが踏まれている場合に減速していると判断してもよい。
【００１４】
エンジン１の運転状態が減速又はアイドル運転であると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２０は溶媒タンク３に導かれる排気の流量が増加するように第一の流量調整バルブ７及び第二の流量調整バルブ８の動作をそれぞれ制御する。即ち、第一の流量調整バルブ７を開状態に変更し、第二の流量調整バルブ８を閉状態に変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、溶媒タンク３に導かれる排気の流量を増加させる場合、排気の略全量が溶媒タンク３に導かれ、バイパス通路５に導かれる排気の流量が略ゼロに変化するように第一の流量調整バルブ７及び第二の流量調整バルブ８の開度をそれぞれ制御してもよい。
【００１５】
一方、エンジン１の運転状態が減速又はアイドル運転ではないと判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ２０はバイパス通路５に導かれる排気の流量が増加するように第一の流量調整バルブ７及び第二の流量調整バルブ８の動作をそれぞれ制御する。即ち、第一の流量調整バルブ７を閉状態に変更し、第二の流量調整バルブ８を開状態に変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、バイパス通路５に導かれる排気の流量を増加させる場合、排気の略全量がバイパス通路５に導かれ、溶媒タンク３に導かれる排気の流量が略ゼロに変化するように第一の流量調整バルブ７及び第二の流量調整バルブ８の開度をそれぞれ制御してもよい。
【００１６】
この排気浄化装置によれば、エンジン１の運転状態が減速又はアイドル運転のときに溶媒タンク３に導かれる排気の流量を増加させ、通常運転時など減速時又はアイドル運転時以外のときはバイパス通路５に導かれる排気流量を増加させるので、通常運転時におけるエンジン１の背圧上昇を抑制してエンジン１の出力低下を抑制することができる。なお、図２の制御ルーチンが実行され、エンジン１の運転状態に応じて第一の流量調整バルブ７及び第二の流量調整バルブ８によって排気の流量が調整されることで、第一の流量調整バルブ７及び第二の流量調整バルブ８は、本発明の排気流量調整手段として機能する。
【００１７】
減速時又はアイドル運転時は通常運転時と比較してエンジン１に要求される出力が低いので、このようなときに溶媒タンク３に導かれる排気の流量を増加させることができる。エンジン１の減速時は、気筒内に噴射される燃料量が減少して気筒内の圧力が低下するので、気筒内にオイルが吸引され易くなる。また、アイドル運転時は、エンジン１に供給される燃料量が減少し、エンジン１の温度が低下するため、燃料中の高沸点成分が完全に燃焼しないおそれがある。このような場合は、上述したようにナノ粒子の発生量が増加するおそれがあるため、エンジン１がこのような運転状態の場合に溶媒タンク３に導かれる排気流量を増加させることで、粒子状物質の大気への放出、特にナノ粒子の大気への放出を抑制することができる。また、溶媒タンク３に貯留されている塩酸は、オイルに含まれている亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、及び鉛（Ｐｂ）などの添加物を常温で容易に溶解するので、気筒内にてオイルが燃焼した場合でも、これらの添加物が大気に排出されることを防止できる。
【００１８】
この排気浄化装置では、排気を溶媒タンク３に貯留されている塩酸中に導いて粒子状物質を溶解させるので、粒子状物質を溶解により液体に変化させることができる。このように粒子状物質を液体に変化させて粒子状物質を飛散し難い状態に変化させるので、粒子状物質の大気への放出をさらに抑制することができる。
【００１９】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。また、溶媒タンクに貯留される溶媒は塩酸に限定されず、硝酸など粒子状物質を溶解可能な種々の酸性溶媒を使用してよい。
【００２０】
溶解手段も酸性溶媒に限定されない。例えば溶解手段として粒子状物質を溶解可能な温度まで加熱された部材（例えば、プレートなど）を排気通路内に配置し、この加熱された部材に排気を接触させて排気中の粒子状物質を溶解させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジンの一形態を示す図。
【図２】ＥＣＵが実行する流量調整バルブ動作制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２２】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
２  排気通路
３  溶媒タンク（排気浄化手段）
５  バイパス通路
７  第一の流量調整バルブ（排気流量調整手段）
８  第二の流量調整バルブ（排気流量調整手段）
２０  エンジンコントロールユニット（動作制御手段）
【図１】
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【図２】
2006220035.tif 000004