(57)【要約】【課題】エンジンを安定した運転状態に保ち、且つ強酸性の凝縮水によるエンジンのダメージを防止した上で、凝縮水を適切に処理できるエンジンの凝縮水処理装置を提供する。【解決手段】ＥＧＲクーラ８内で発生した凝縮水を凝縮水容器２２内に一時的に貯留し、燃料と共に撹拌容器１７内に所定の混合比で供給する。撹拌用モータ１８で駆動される撹拌翼１９により凝縮水と燃料とを混合してエマルジョン燃料を生成し、所定圧に加圧してエマルジョン噴射弁９に供給する。エンジン１のノッキング発生領域では、燃料を噴射するガソリン噴射弁５と共にエマルジョン噴射弁９を駆動し、燃料とエマルジョン燃料とを所定比率でエンジン１の吸気ポート３内に噴射し、筒内４での燃焼により凝縮水を処理する。【選択図】図１
2018091273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガスを冷却して該エンジンの筒内に導入する排ガス冷却器と、
前記排ガスの冷却により前記排ガス冷却器内に発生した凝縮水を燃料と混合してエマルジョン燃料を生成するエマルジョン燃料生成手段と、
前記エマルジョン燃料生成手段により生成された前記エマルジョン燃料を、前記エンジンの筒内を含めた吸排気通路の何れかの箇所に噴射する第１の燃料噴射手段と、
前記第１の燃料噴射手段の噴射量を制御する噴射量制御手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの凝縮水処理装置。
【請求項２】
前記エンジンの前記吸気通路から前記筒内までの何れかの箇所に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段をさらに備え、
前記噴射量制御手段は、前記第１の燃料噴射手段と共に前記第２の燃料噴射手段の噴射量を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの凝縮水処理装置。
【請求項３】
前記第１の燃料噴射手段は、前記エマルジョン燃料を前記筒内での燃焼に供すべく、該エマルジョン燃料を前記吸気通路から前記筒内までの何れかの箇所に噴射し、
前記噴射量制御手段は、前記エンジンのノッキング発生領域では他の運転領域よりも前記第１の燃料噴射手段の噴射量の比率を増加させる
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの凝縮水処理装置。
【請求項４】
前記第１の燃料噴射手段は、前記エマルジョン燃料を前記エンジンの排ガス浄化に供すべく、該エマルジョン燃料を排ガス浄化装置が配設された前記排気通路に噴射し、
前記噴射量制御手段は、排ガス浄化のための還元剤として前記排ガス浄化装置が要する燃料量に基づき前記第１の燃料噴射手段の噴射量を制御する
ことを特徴とする請求項２または３に記載のエンジンの凝縮水処理装置。
【請求項５】
前記エマルジョン燃料生成手段は、
前記排ガス冷却器内に発生した凝縮水を一時的に貯留する凝縮水容器と、
前記凝縮水容器からの凝縮水と前記燃料とが供給される撹拌容器と、
前記撹拌容器内の前記凝縮水及び前記燃料を撹拌する撹拌手段とから構成された
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のエンジンの凝縮水処理装置。
【請求項６】
前記エマルジョン燃料生成手段は、
凝縮水槽及び燃料槽の下側に撹拌槽を画成してなる一体容器と、
前記凝縮水槽に一時的に貯留された凝縮水及び前記燃料槽に一時的に貯留された燃料を、それぞれ予め設定された流量比で重力により前記撹拌槽内に流下・供給する混合弁と、
前記撹拌槽内の前記凝縮水及び前記燃料を撹拌する撹拌手段とから構成された
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のエンジンの凝縮水処理装置。
【請求項７】
前記エマルジョン燃料生成手段からエマルジョン燃料が供給され、該エマルジョン燃料を加圧手段により加圧して追混合噴射弁から密閉容器内に噴射し、噴射後のエマルジョン燃料を前記第１の燃料噴射手段に供給する追混合手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のエンジンの凝縮水処理装置。
【請求項８】
前記追混合手段は、前記密閉容器内のエマルジョン燃料を前記加圧手段に戻す再循環手段を備えた
ことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの凝縮水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの凝縮水処理装置に係り、詳しくは、エンジンの排ガスを冷却する排ガス冷却器内に溜まった凝縮水を処理する凝縮水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃費向上やＮＯx低減等を目的としてエンジンに備えられたＥＧＲ装置は、排気通路を流れる排ガスをＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を経て吸気通路に環流させている。ＥＧＲガスの密度を高めるためにＥＧＲ通路にはＥＧＲクーラが介装されており、このＥＧＲクーラにＥＧＲガスを流通させて冷却している。ＥＧＲガスが冷却される際にはＥＧＲガス中に含まれる水蒸気が凝縮するため、ＥＧＲクーラ内には多量の凝縮水が溜まる。このような凝縮水は、エンジンの運転領域の急変により一気に筒内に導入されてトラブルの要因になるため、ＥＧＲクーラ内の凝縮水を処理する凝縮水処理装置が実用化されている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の技術では、ＥＧＲ通路を流れる排ガスから分離した凝縮水を貯留部に貯留し、気化部により毛細管現象を利用して吸い寄せて気化させた上で、吸気管に発生した負圧によりエンジンの筒内に導入して処理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４４６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように特許文献１の凝縮水処理装置は凝縮水の処理にエンジンを利用しているが、エンジンへの影響については何ら配慮されていなかった。
即ち、毛細管現象を利用した凝縮水の気化に関しても、負圧を利用した筒内への導入に関しても、エンジンの運転領域に応じて大きく変動し、言わば成り行きにまかせたものでしかない。このため気化した凝縮水の筒内への導入量は適切とは言い難く、エンジンの安定した運転を妨げる要因になった。
【０００６】
また、排ガス成分を含んだ凝縮水は強酸性であり、そのままの凝縮水を吸気通路を経て筒内に導入させれば、吸気通路や吸気バルブ、或いは筒内（シリンダヘッドやピストン頂部）が強酸性の凝縮水により腐食してダメージを受けるという問題もあった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンを安定した運転状態に保ち、且つ強酸性の凝縮水によるエンジンのダメージを防止した上で、凝縮水を適切に処理することができるエンジンの凝縮水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明のエンジンの凝縮水処理装置は、エンジンの排ガスを冷却して該エンジンの筒内に導入する排ガス冷却器と、前記排ガスの冷却により前記排ガス冷却器内に発生した凝縮水を燃料と混合してエマルジョン燃料を生成するエマルジョン燃料生成手段と、前記エマルジョン燃料生成手段により生成された前記エマルジョン燃料を、前記エンジンの筒内を含めた吸排気通路の何れかの箇所に噴射する第１の燃料噴射手段と、前記第１の燃料噴射手段の噴射量を制御する噴射量制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
このように構成したエンジンの凝縮水処理装置によれば、排ガスの冷却により排ガス冷却器内には凝縮水が発生し、その凝縮水が燃料と混合されてエマルジョン燃料が生成される。そして、噴射量制御手段の制御により、第１の燃料噴射手段からエマルジョン燃料がエンジンに噴射されて処理される。結果として凝縮水の酸性度は燃料による希釈で弱められることから、エンジンへのダメージを防止した上で凝縮水を適切に処理可能となる。
【０００９】
また、仮にエンジンの吸気通路から筒内までの何れかの箇所にエマルジョン燃料を噴射した場合であっても、燃料の形態で筒内に導入されたエマルジョン燃料は良好に燃焼することから、エンジンが安定した運転状態に保たれる。
その他の態様として、前記エンジンの前記吸気通路から前記筒内までの何れかの箇所に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段をさらに備え、前記噴射量制御手段が、前記第１の燃料噴射手段と共に前記第２の燃料噴射手段の噴射量を制御することが好ましい（請求項２）。
【００１０】
この態様によれば、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射によりエンジンを運転可能となり、全ての運転領域でエマルジョン燃料を噴射する必要がなくなる。
その他の態様として、前記第１の燃料噴射手段が、前記エマルジョン燃料を前記筒内での燃焼に供すべく、該エマルジョン燃料を前記吸気通路から前記筒内までの何れかの箇所に噴射し、前記噴射量制御手段が、前記エンジンのノッキング発生領域では他の運転領域よりも前記第１の燃料噴射手段の噴射量の比率を増加させることが好ましい（請求項３）。
【００１１】
この態様によれば、エマルジョン燃料が筒内での燃焼に供されて処理されると共に、エマルジョン燃料に含まれた凝縮水により筒内の燃焼温度が低下してノッキングが抑制される。そして、ノッキング発生領域では第１の燃料噴射手段の噴射量の比率が増加されるため、エンジンを安定した運転状態に保ちつつ最大限のノッキング抑制効果が得られる。
その他の態様として、前記第１の燃料噴射手段が、前記エマルジョン燃料を前記エンジンの排ガス浄化に供すべく、該エマルジョン燃料を排ガス浄化装置が配設された前記排気通路に噴射し、前記噴射量制御手段が、排ガス浄化のための還元剤として前記排ガス浄化装置が要する燃料量に基づき前記第１の燃料噴射手段の噴射量を制御することが好ましい（請求項４）。
【００１２】
この態様によれば、排ガス浄化のための還元剤として排ガス浄化装置が要する燃料量に基づき、第１の燃料噴射手段の噴射量を制御される。結果としてエマルジョン燃料が排ガス浄化装置上に供給され、排ガス浄化に供されることで処理される。
その他の態様として、前記エマルジョン燃料生成手段が、前記排ガス冷却器内に発生した凝縮水を一時的に貯留する凝縮水容器と、前記凝縮水容器からの凝縮水と前記燃料とが供給される撹拌容器と、前記撹拌容器内の前記凝縮水及び前記燃料を撹拌する撹拌手段とから構成されることが好ましい（請求項５）。
【００１３】
この態様によれば、排ガス冷却器内に発生した凝縮水が凝縮水容器に一時的に貯留された後、燃料と共に撹拌容器に供給されて撹拌手段の撹拌によりエマルジョン燃料が生成される。
その他の態様として、前記エマルジョン燃料生成手段が、凝縮水槽及び燃料槽の下側に撹拌槽を画成してなる一体容器と、前記凝縮水槽に一時的に貯留された凝縮水及び前記燃料槽に一時的に貯留された燃料を、それぞれ予め設定された流量比で重力により前記撹拌槽内に流下・供給する混合弁と、前記撹拌槽内の前記凝縮水及び前記燃料を撹拌する撹拌手段とから構成されることが好ましい（請求項６）。
【００１４】
この態様によれば、排ガス冷却器内に発生した凝縮水が凝縮水槽に一時的に貯留されると共に、燃料が燃料槽内に一時的に貯留される。これらの凝縮水及び燃料は、混合弁を介して所定の流量比で撹拌槽内に流下・供給され、撹拌手段の撹拌により所定の混合比のエマルジョン燃料が生成される。
その他の態様として、前記エマルジョン燃料生成手段からエマルジョン燃料が供給され、該エマルジョン燃料を加圧手段により加圧して追混合噴射弁から密閉容器内に噴射し、噴射後のエマルジョン燃料を前記第１の燃料噴射手段に供給する追混合手段をさらに備えることが好ましい（請求項７）。
【００１５】
この態様によれば、エマルジョン燃料が加圧手段による加圧後に追混合噴射弁から密閉容器内に噴射されて微粒化され、その際にエマルジョン燃料に含まれる凝縮水と燃料がさらに良好に混合される。このため、乳化剤を要することなく均質なエマルジョン燃料を生成可能となる。
その他の態様として、前記追混合手段が、前記密閉容器内のエマルジョン燃料を前記加圧手段に戻す再循環手段を備えることが好ましい（請求項８）。
【００１６】
この態様によれば、密閉容器内のエマルジョン燃料に含まれる凝縮水と燃料とは時間経過と共に次第分離するが、再循環手段により加圧手段に戻されることにより、再び追混合噴射弁から噴射されて均質化される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のエンジンの凝縮水処理装置によれば、エンジンを安定した運転状態に保ち、且つ強酸性の凝縮水によるエンジンのダメージを防止した上で、凝縮水を適切に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態のエンジンの凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
【図２】エンジンの運転領域内のノッキング発生領域を示す特性図である。
【図３】第２実施形態のエンジンの凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
【図４】第３実施形態のエンジンの凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
【図５】第４実施形態のエンジンの凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
【図６】第５実施形態のエンジンの凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を自動車に走行用動力源として搭載されたエンジンの凝縮水処理装置に具体化した第１〜５実施形態として説明する。
［第１実施形態］
図１は第１実施形態のエンジンの凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
エンジン１は吸気管噴射型の直列４気筒ガソリン機関として構成されている。エンジン１の吸気管には吸気マニホールド２が接続され、吸気マニホールド２は各気筒の吸気ポート３を介して筒内４（燃焼室）と接続され、吸気ポート３には燃料噴射弁５（１気筒分を図示）が設けられている。また、各気筒の筒内４は、排気ポート６及び排気マニホールド７を介して排気管と接続されている。本発明の吸気通路は、吸気管、吸気マニホールド２及び吸気ポート３に相当し、本発明の排気通路は、排気ポート６、排気マニホールド７及び排気管に相当する。
【００２０】
図示はしないがエンジン１の運転中には、エアクリーナを介して吸気管内に吸気が導入されてスロットル弁により流量調整され、吸気マニホールド２により各気筒に分配されて燃料噴射弁５から噴射された燃料と共に吸気弁の開弁に伴って筒内４に流入する。筒内４で点火プラグの点火により燃料が燃焼してピストン及びクランク軸を介して機関トルクを発生させ、燃焼後の排ガスは排気弁の開弁に伴って各気筒の筒内４から排出されて排気マニホールド７により集合し、排気管を経て外部に排出される。
【００２１】
一方、エンジン１にはＥＧＲ装置が備えられている。周知のようにＥＧＲ装置は、吸気管と排気管とをＥＧＲ通路により接続し、このＥＧＲ通路上に介装されたＥＧＲ弁の開度をエンジン１の運転領域に応じて制御することにより、排気管を流れる排ガスをＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を経て吸気管に環流させるものである。不活性なＥＧＲガスの導入により、筒内４の燃焼温度が低下してＮＯxの生成が抑制される。
【００２２】
ＥＧＲガスの密度を高めるためにＥＧＲ通路には空冷或いは水冷式のＥＧＲクーラ８（排ガス冷却器）が介装されており、このＥＧＲクーラ８を流通することによりＥＧＲガスが冷却される。ＥＧＲガスが冷却される際にはＥＧＲガス中に含まれる水蒸気が凝縮するため、ＥＧＲクーラ８内には多量の凝縮水が発生して溜まる。そして、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、特許文献１の技術では凝縮水をエンジンの筒内に導入して処理しているが、エンジンの運転が不安定になる上に、強酸性の凝縮水によりエンジンがダメージを受けるという問題があった。
【００２３】
以上の不具合を鑑みて本発明者は、凝縮水を燃料のエマルジョン化に利用する対策を見出した。即ち、凝縮水と燃料とを混合してエマルジョン燃料を生成すれば、燃料による希釈で凝縮水の酸性度が弱まるため、筒内４への導入によるエンジン１のダメージを防止でき、しかも、そのままの凝縮水ではなく燃料の形態で筒内４に導入されるため、エンジン１の運転を不安定にする要因にもならない。
【００２４】
このような知見の下に本実施形態では、凝縮水と燃料からエマルジョン燃料を生成して筒内４に導入する機能を有する凝縮水処理装置をエンジン１に付設しており、以下、その詳細について説明する。
エンジン１の各気筒の吸気ポート３には上記した燃料噴射弁５に加えて、以下に述べるエマルジョン燃料生成装置１０（エマルジョン燃料生成手段）で生成したエマルジョン燃料を噴射するための燃料噴射弁９がそれぞれ設けられている。説明の便宜上、本来の燃料のみを噴射する燃料噴射弁をガソリン噴射弁５（第２の燃料噴射手段）と称し、エマルジョン燃料を噴射する燃料噴射弁をエマルジョン噴射弁９（第１の燃料噴射手段）と称して区別する。
【００２５】
各気筒のガソリン噴射弁５はそれぞれ第２ガソリン路１１を介して共通の第１燃料ポンプ１２と接続され、燃料ポンプ１２は第１ガソリン路１３を介して燃料タンク１４と接続されている。燃料タンク１４内に貯留された燃料（ガソリン）は第１ガソリン路１３を経て第１燃料ポンプ１２に吸い込まれ、所定圧に加圧されて第２ガソリン路１１を経て各気筒のガソリン噴射弁５に供給される。そして、上記のようにガソリン噴射弁５の開弁に伴い、燃料は吸気ポート３内に噴射されて筒内４での燃焼に供される。
【００２６】
また第１燃料ポンプ１２は、流量調整弁１５が介装された第３ガソリン路１６を介して撹拌容器１７と接続され、第１燃料ポンプ１２から吐出された燃料の一部が流量調整弁１５及び第３ガソリン路１６を経て撹拌容器１７内に供給される。撹拌容器１７の下側には撹拌用モータ１８（撹拌手段）が固定され、撹拌用モータ１８の出力軸１８ａは撹拌容器１７の底部を貫通して撹拌容器１７内で撹拌翼１９（撹拌手段）と連結され、撹拌用モータ１８により撹拌翼１９が回転駆動される。なお撹拌翼１９の駆動は、撹拌用モータ１８に代えてエンジン１で行ってもよい。
【００２７】
撹拌容器１７は流量調整弁２０が介装された第２凝縮水路２１を介して凝縮水容器２２と接続され、凝縮水容器２２は第１凝縮水路２３を介してＥＧＲクーラ８と接続されている。上記したようにＥＧＲクーラ８はＥＧＲガスの冷却機能を奏し、その内部にはＥＧＲガス中に含まれる水蒸気の凝縮により凝縮水が発生する。本実施形態では、発生した凝縮水がＥＧＲクーラ８内に溜まることなく、直ちに重力或いは図示しないポンプにより第１凝縮水路２３を経て凝縮水容器２２内に移送されて一時的に貯留される。そして、凝縮水容器２２内に貯留された凝縮水は、後述するように必要に応じて第２凝縮水路２１を経て撹拌容器１７内に供給される。撹拌容器１７は凝縮水容器２２の下側に位置しており、凝縮水の撹拌容器１７への移送には重力が利用される。
【００２８】
図示はしないが凝縮水容器２２には開閉式の給水口が設けられ、この給水口を介して任意に水道水等を凝縮水容器２２に補給可能となっている。
一方、撹拌容器１７は第１エマルジョン路２４を介して第２燃料ポンプ２５と接続され、第２燃料ポンプ２５は第２エマルジョン路２６を介して各気筒のエマルジョン噴射弁９とそれぞれ接続されている。
【００２９】
エンジン１の総合的な制御はＥＣＵ３１により実行され、ＥＣＵ３１は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。
ＥＣＵ３１の入力側には、エンジン回転速度や冷却水温等のエンジン１の運転状態を検出する各種センサ類と共に、凝縮水容器２２内に貯留される凝縮水の液面レベルを検出する液面センサ３２、及び撹拌容器１７内に貯留されるエマルジョン燃料の液面レベルを検出する液面センサ３３が接続されている。またＥＣＵ３１の出力側には、上記したガソリン噴射弁５、エマルジョン噴射弁９、第１燃料ポンプ１２及び第２燃料ポンプ２５、撹拌用モータ１８及び流量調整弁１５，２０が接続されると共に、運転席に設けられた凝縮水の不足を報知するための警告灯３４、及び図示しない点火プラグを駆動するイグナイタ等の各種デバイス類が接続されている。
【００３０】
ＥＣＵ３１は、各センサからの検出情報に基づき点火時期や燃料噴射量等を決定し、決定した目標値に基づいてイグナイタやガソリン噴射弁５及びエマルジョン噴射弁９を駆動制御してエンジン１を運転する。
またＥＣＵ３１は、ＥＧＲクーラ８内に溜まった凝縮水を処理するために、エマルジョン燃料を生成してエマルジョン噴射弁９から噴射しており（噴射量制御手段）、以下、ＥＣＵ３１により実行される当該処理について説明する。
【００３１】
ＥＧＲクーラ８内で発生した凝縮水は、第１凝縮水路２３を経て凝縮水容器２２内に移送されて一時的に貯留されており、ＥＣＵ３１は通常時には流量調整弁１５，２０を共に閉弁状態に保持している。ＥＣＵ３１は液面センサ３３からの検出情報に基づき撹拌容器１７内のエマルジョン燃料の液面レベルを監視し、液面レベルが所定の下限まで低下すると流量調整弁１５，２０を共に開弁し、凝縮水容器２２内の凝縮水及び第１燃料ポンプ１２から吐出される燃料を撹拌容器１７内に供給する。これらの凝縮水と燃料とによりエマルジョン燃料が生成されるのであるが、所定の混合比（例えば、凝縮水：燃料＝30：70）となるように、ＥＣＵ３１は流量調整弁１５，２０を開度制御して凝縮水及び燃料の流量比を調整する。
【００３２】
凝縮水及び燃料の供給は、液面レベルが所定の上限に達するまで或いは凝縮水容器２２内の凝縮水が無くなるまで継続される。次いでＥＣＵ３１は撹拌用モータ１８を作動させ、撹拌翼１９により凝縮水と燃料を撹拌する。これにより撹拌容器１７内で凝縮水と燃料とが混合されて所定の混合比のエマルジョン燃料が生成され、第２燃料ポンプ２５により加圧されてエマルジョン噴射弁９に供給される。従って、エマルジョン噴射弁９の開弁に伴い、エマルジョン燃料はエンジン１の吸気ポート３内に噴射されて筒内４での燃焼に供される。
【００３３】
エンジン１の運転中において、ＥＣＵ３１はガソリン噴射弁５及びエマルジョン噴射弁９をエンジン１の運転領域に応じて駆動する。
図２はエンジン１の運転領域内のノッキングが発生する領域を示しており、特に高負荷・低回転域でノッキングが発生することが判る。ＥＣＵ３１は全ての運転領域でガソリン噴射弁５を駆動し、これに対してエマルジョン噴射弁９をノッキング発生領域で駆動する。従って、ノッキング発生領域以外（他の運転領域）では、エンジン１の要求出力から算出された要求燃料量となるようにガソリン噴射弁５の噴射量が制御される。
【００３４】
これに対してノッキング発生領域では要求燃料量を達成するように、ガソリン噴射弁５及びエマルジョン噴射弁９の噴射量が予め設定された比率で制御される。ノッキング発生領域内では、負荷が高くなるほどガソリン噴射弁５に対するエマルジョン噴射弁９の噴射量の比率が増加され、それに応じて筒内４に導入される凝縮水が増加して燃焼温度の低下によりノッキングの抑制が図られる。
【００３５】
但し、ガソリン噴射弁５及びエマルジョン噴射弁９の制御はこれに限るものではない。例えば液面センサ３２により検出される凝縮水容器２２内の液面レベルが予め設定された上限を超えた場合には、多量に発生した凝縮水を迅速に処理する必要がある。そこで、このような状況ではノッキング発生領域以外でもエマルジョン噴射弁９を駆動して、筒内４にエマルジョン燃料を導入・処理するようにしてもよい。
【００３６】
また、ガソリン噴射弁５を省略して全ての領域でエマルジョン噴射弁９を駆動し、常に筒内４にエマルジョン燃料を導入・処理するようにしてもよい。
以上のように本実施形態のエンジン１の凝縮水処理装置によれば、ＥＧＲクーラ８内に発生した凝縮水を燃料と混合してエマルジョン燃料を生成し、エマルジョン噴射弁９から噴射して筒内４での燃焼に供するようにした。エマルジョン燃料の生成は凝縮水を燃料で希釈することを意味し、希釈された凝縮水は表面の接触面積の縮小により酸性度が弱められる。
【００３７】
このため、そのままの凝縮水を筒内４に導入する特許文献１の技術とは異なり、エマルジョン燃料が接する第１及び第２エマルジョン路２４，２６、第２燃料ポンプ２５及びエマルジョン噴射弁９等の腐食を抑制できる。エマルジョン燃料に含まれた燃料はエマルジョン噴射弁９を流通する際に潤滑作用を奏することから、その作動に悪影響を及ぼす虞もない。よって、エンジン１へのダメージを防止した上で、筒内４での燃焼により凝縮水を適切に処理することができる。
【００３８】
加えて、燃料の形態で筒内４に導入されたエマルジョン燃料は、特許文献１の技術のようにエンジン１の運転を不安定にする要因にはなり得ず、却って筒内４の良好な燃焼に寄与することからエンジン１を安定した運転状態に保つことができる。
しかも本実施形態では、エマルジョン燃料に含まれた凝縮水による筒内燃焼温度の低下作用を利用し、ノッキング発生領域ではガソリン噴射弁５に加えてエマルジョン噴射弁９を駆動すると共に、ノッキング発生領域内で負荷が高くなるほど、換言するとノッキングが発生し易くなるほどエマルジョン噴射弁９の噴射量の比率を増加している。このためノッキング発生領域内の何れでも適切な量の凝縮水を筒内４に導入でき、エンジン１を安定した運転状態に保ちつつ最大限のノッキング抑制効果を得ることができる。
【００３９】
さらにエマルジョン噴射弁９だけでなく、燃料のみを噴射するガソリン噴射弁５も備えている。従って、ノッキング抑制を要しないノッキング発生領域以外では、ガソリン噴射弁５からの燃料噴射によりエンジン１を運転できる。結果としてエマルジョン燃料を節約して、真に必要とされるノッキング発生領域での運転中に有効利用することができる。
一方、ＥＣＵ３１は、液面センサ３２により検出される凝縮水容器２２内の液面レベルが予め設定された下限を下回った場合に、警告灯３４を点灯表示させる。この点灯表示により凝縮水容器２２内の凝縮水の不足を運転者等が認識すると、給水口から凝縮水容器２２内に水道水等を補給する。ＥＧＲクーラ８内での凝縮水の発生は、エンジン１の運転状態に応じて相違し、ＥＧＲクーラ８内で発生した凝縮水がノッキング抑制の必要量に満たない場合もある。このような事態を水道水等の補給によって防止できることから、上記したノッキング抑制に関する効果を常に得ることができる。
［第２実施形態］
次に、本発明を別のエンジン１の凝縮水処理装置に具体化した第２実施形態を説明する。
【００４０】
図３は第２実施形態のエンジン１の凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
本実施形態の凝縮水処理装置の全体的な構成は第１実施形態のものと同様であり、相違点は、凝縮水容器２２及び撹拌容器１７を一体容器４１に置き換えたことにある。そこで、重複する構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。
一体容器４１は、凝縮水槽４２、燃料槽４３及び撹拌槽４４からなり、凝縮水槽４２及び燃料槽４３が並列配置で画成されると共に、それらの下側で隣接するように撹拌槽４４が画成され、全体として１つの容器を構成している。第１実施形態の凝縮水容器２２と同じく、凝縮水槽４２は第１凝縮水路２３を介してＥＧＲクーラ８と接続され、ＥＧＲクーラ８からの凝縮水が一時的に凝縮水槽４２内に貯留される。また第１実施形態の撹拌容器１７と同じく、撹拌槽４４は第１エマルジョン路２４、第２燃料ポンプ２５及び第２エマルジョン路２６を介して各気筒のエマルジョン噴射弁９とそれぞれ接続されると共に、撹拌槽４４の底部には撹拌用モータ１８により回転駆動される撹拌翼１９が配設されている。
【００４１】
また燃料槽４３は、流量調整弁１５を備えた第３ガソリン路１６を介して第１燃料ポンプ１２と接続され、第１燃料ポンプ１２からの燃料が流量調整弁１５を経て燃料槽４３内に供給されて一時的に貯留される。流量調整弁１５の開度はＥＣＵ３１により制御され、燃料槽４３内の燃料は常に凝縮水槽４２内の凝縮水と同一液面レベルに調整されている。
なお、以下の混合弁４５による所定の流量比を達成できれば、必ずしも同一液面レベルとする必要はなく、互いに異なる液面レベルに保ってもよい。
【００４２】
一体容器４１の凝縮水槽４２と撹拌槽４４との間、及び燃料槽４３と撹拌槽４４との間には、共通の混合弁４５が介装されている。混合弁４５の凝縮水槽４２側の開度及び燃料槽４３側の開度は、エマルジョン燃料の混合比と対応するように予め設定されており、それらの開度に応じた流量比で、凝縮水槽４２内の凝縮水及び燃料槽４３内の燃料が重力により撹拌槽４４内に流下・供給される。結果として撹拌槽４４内では、撹拌翼１９により凝縮水及び燃料が混合されることで所定の混合比のエマルジョン燃料が生成される。
【００４３】
このようにして生成されたエマルジョン燃料が撹拌槽４４からエマルジョン噴射弁９に供給され、エマルジョン噴射弁９の開弁に伴って吸気ポート３内に噴射されて筒内４での燃焼に供される。従って、重複する説明はしないが、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
加えて、凝縮水槽４２、燃料槽４３及び撹拌槽４４からなる一体容器４１を設け、且つ混合弁４５により撹拌槽４４内に凝縮水及び燃料を所定の流量比で供給するようにしたため、第１実施形態と比較して凝縮水処理装置の全体的な構成を簡略化できるという効果も得られる。
［第３実施形態］
次に、本発明を別のエンジン１の凝縮水処理装置に具体化した第３実施形態を説明する。
【００４４】
図４は第３実施形態のエンジン１の凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
本実施形態の凝縮水処理装置の全体的な構成は第１実施形態のものと同様であり、相違点は、撹拌容器１７内で生成されたエマルジョン燃料をさらに良好にエマルジョン化すべく追混合装置５１（追混合手段）を設けたことにある。そこで、重複する構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。
【００４５】
追混合装置５１は第１エマルジョン路２４上に介装されており、追混合装置５１の第３燃料ポンプ５２（加圧手段）は第１エマルジョン路２４を介して撹拌容器１７に接続されると共に、密閉容器５３内に臨むように配設された追混合噴射弁５４と接続されている。
第３燃料ポンプ５２及び追混合噴射弁５４はＥＣＵ３１により駆動制御され、ＥＣＵ３１は、撹拌容器１７内のエマルジョン燃料を第３燃料ポンプ５２により加圧した後、追混合噴射弁５４から噴射させる。密閉容器５３内で空気中に噴射されることによりエマルジョン燃料は微粒化され、その際にエマルジョン燃料に含まれる凝縮水と燃料がさらに均質に混合される（以下、この処理を追混合と称する）。追混合後のエマルジョン燃料は一時的に密閉容器５３に貯留され、その後に第２燃料ポンプ２５によりエマルジョン噴射弁９に供給される。
【００４６】
第１実施形態では、凝縮水と燃料とのエマルジョン化のために、撹拌容器１７内での撹拌に加えて乳化剤を必要とする場合もあるが、本実施形態では、追混合装置５１により凝縮水と燃料とがさらに混合されるため、乳化剤を要することなく均質なエマルジョン燃料を生成することができる。よって、エンジン１の筒内４に供給される凝縮水量をより緻密に制御でき、結果として、エンジン１を安定した運転状態に保ちつつ一層良好なノッキング抑制効果を得ることができる。
【００４７】
一方、第３燃料ポンプ５２の吸込側の第１エマルジョン路２４上には切換弁５５（再循環手段）が介装され、この切換弁５５は再循環路５６（再循環手段）を介して密閉容器５３と接続されている。切換弁５５は、第３燃料ポンプ５２の吸込側を撹拌容器１７に接続した導入位置と、第３燃料ポンプ５２の吸込側を密閉容器５３に接続した再循環位置との間で切換可能となっている。
【００４８】
切換弁５５はＥＣＵ３１により駆動制御され、ＥＣＵ３１は、上記のように追混合噴射弁５４からエマルジョン燃料を噴射した後の経過時間が予め設定された判定時間に達すると、切換弁５５を導入位置から再循環位置に切り換えると共に、第３燃料ポンプ５２及び追混合噴射弁５４を作動させる。密閉容器５３内のエマルジョン燃料は再循環路５６を経て第３燃料ポンプ５２に戻され、再度加圧された後に追混合噴射弁５４から密閉容器５３内に噴射される。
【００４９】
判定時間は、密閉容器５３内のエマルジョン燃料に含まれる凝縮水と燃料とが時間経過と共に次第分離して、エマルジョン燃料としての性能を保てなくなるまでの時間より若干短く設定されている。このため、例えば車両が長期駐車された場合等にはＥＣＵ３１により判定時間の経過と判定され、再び追混合噴射弁５４からエマルジョン燃料が噴射される。よって、このような場合にも均質なエマルジョン燃料によって上記した作用効果が得られる。
【００５０】
なお、追混合の再実行は、必ずしも判定時間に基づく必要はない。例えば光学センサを用いて実際のエマルジョン燃料の分離状態を検出し、その検出結果に基づき追混合を再実行してもよい。
［第４実施形態］
次に、本発明を別のエンジン１の凝縮水処理装置に具体化した第４実施形態を説明する。
【００５１】
図５は第４実施形態のエンジン１の凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
端的に表現すると、本実施形態の凝縮水処理装置は、第２実施形態の一体容器４１、及び第３実施形態の追混合装置５１を備えたものである。よって、重複する説明はしないが、第２及び第３実施形態で述べた作用効果が得られる。
［第５実施形態］
次に、本発明を別のエンジン１の凝縮水処理装置に具体化した第５実施形態を説明する。
【００５２】
図６は第５実施形態のエンジン１の凝縮水処理装置を示す全体構成図である。
本実施形態の凝縮水処理装置の全体的な構成は第１〜４実施形態のものと同様であり、相違点は、エマルジョン燃料をエンジン１の排ガス浄化に供するように、エンジン１の排気管６１（排気通路）にエマルジョン噴射弁９を設けたことにある。そこで、重複する構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。
【００５３】
エンジン１の排気管６１にはエマルジョン噴射弁９が設けられ、撹拌容器１７内で生成されたエマルジョン燃料が第２燃料ポンプ２５によりエマルジョン噴射弁９に供給されている。
また、排気管６１のエマルジョン噴射弁９よりも下流側には吸蔵型ＮＯx触媒６２（排ガス浄化装置）が設けられ、エンジン１のリーン運転時に排ガス中のＮＯxを吸蔵して大気中への排出を防止する。
【００５４】
ＥＣＵ３１は、全ての領域でガソリン噴射弁５からの燃料噴射によりエンジン１を運転し、その排ガス中のＮＯxがＮＯx触媒６２に吸蔵される。
ＥＣＵ３１は、ＮＯx触媒６２が吸蔵限界に達する以前に、ＨＣやＣＯ等の還元剤をＮＯx触媒６２上に供給してＮＯxを放出還元するＮＯxパージを実行する。この還元剤の供給のためにエマルジョン燃料が利用されており、ＥＣＵ３１はＮＯxパージの際にエマルジョン噴射弁９を駆動して、排気管６１内にエマルジョン燃料を噴射させる。噴射されたエマルジョン燃料はＮＯx触媒６２上に供給され、エマルジョン燃料に含まれる燃料が還元剤として機能してＮＯx触媒６２からＮＯxを放出還元する。ＮＯxパージの進行状況に応じてＮＯxの放出還元のために必要な燃料量は変化することから、過不足の無い燃料をＮＯx触媒６２上に供給すべく、ＥＣＵ３１はエマルジョン噴射弁９の噴射量を制御している。
【００５５】
このように本実施形態の場合には、エマルジョン燃料がＮＯx触媒６２のＮＯx放出還元のため、即ちエンジン１の排ガス浄化のために供される。従って、上記第１〜４実施形態とはエマルジョン燃料の用途が異なるものの、同様にエンジン１へのダメージを防止した上で、ＮＯx触媒６２へのエマルジョン燃料の供給により凝縮水を適切に処理することができる。
【００５６】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、自動車用エンジン１の凝縮水処理装置に具体化したが、エンジンの用途はこれに限るものではなく任意に変更可能であり、例えば船舶用のエンジン、或いは定置型の発電装置用エンジンに適用してもよい。
また上記各実施形態では、ＥＧＲクーラ８内に発生した凝縮水の処理装置に具体化したが、本発明の排ガス冷却器はこれに限るものではなく、例えばインタクーラに適用してもよい。（ＥＧＲの環流により排ガスを含む）吸気がインタクーラを流通・冷却される際に、同じく凝縮水が発生するためである。また、車室内の空調（クーラー）で発生する凝縮水（ドレン水）を適用してもよい。
【００５７】
また第５実施形態では、ＮＯx触媒６２のＮＯxパージのためにエマルジョン燃料を利用したが、本発明の排ガス浄化装置はこれに限るものではない。例えば、ＮＯxの代わりにＮＯx触媒６２に吸蔵されたＳＯx（硫黄成分）を放出還元するＳＯxパージのためにエマルジョン燃料を利用してもよい。或いは、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）に捕集されたＰＭ（パティキュレートマター）を強制的に焼却する強制再生のためにエマルジョン燃料を利用してもよい。
【００５８】
また第１〜４実施形態では、ガソリン噴射弁５及びエマルジョン噴射弁９から吸気ポート３内に燃料噴射したが、何れか一方或いは双方を筒内直接噴射型として構成してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１    エンジン
２    吸気マニホールド（吸気通路）
３    吸気ポート（吸気通路）
４    筒内
５    ガソリン噴射弁（第２の燃料噴射手段）
６    排気ポート（排気通路）
７    排気マニホールド（排気通路）
８    ＥＧＲクーラ（排ガス冷却器）
９    エマルジョン噴射弁（第１の燃料噴射手段）
１０  エマルジョン燃料生成装置（エマルジョン燃料生成手段）
１７  撹拌容器
１８  撹拌用モータ（撹拌手段）
１９  撹拌翼（撹拌手段）
２２  凝縮水容器
３１  ＥＣＵ（噴射量制御手段）
４１  一体容器
４２  凝縮水槽
４３  燃料槽
４４  撹拌槽
４５  混合弁
５１  追混合装置（追混合手段）
５２  第３燃料ポンプ（加圧手段）
５３  密閉容器
５４  追混合噴射弁
５５  切換弁（再循環手段）
５６  再循環路（再循環手段）
６１  排気管（排気通路）
６２  ＮＯx触媒（排ガス浄化装置）
【図１】
2018091273.tif 000003
【図２】
2018091273.tif 000004
【図３】
2018091273.tif 000005
【図４】
2018091273.tif 000006
【図５】
2018091273.tif 000007
【図６】
2018091273.tif 000008