(57)【要約】【課題】圧力損失に及ぼす影響を抑えることができる排気浄化装置を提供すること。【解決手段】排気浄化装置は、内燃機関からの排気ガス中の粒子状物質を捕集し、当該捕集された粒子状物質が燃焼されることにより再生されるフィルターと、凝縮水を貯留するタンクと、再生によりフィルターに堆積するアッシュを凝縮水でフィルターの排気下流側へ押し流すように、凝縮水をフィルターの排気上流側に移送する移送部と、を備える。例えば、凝縮水は、内燃機関の排気系で生成される凝縮水である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気ガス中の粒子状物質を捕集し、当該捕集された前記粒子状物質が燃焼されることにより再生されるフィルターと、
凝縮水を貯留するタンクと、
前記再生により前記フィルターに堆積するアッシュを前記凝縮水で前記フィルターの排気下流側へ押し流すように、前記凝縮水を前記フィルターの排気上流側に移送する移送部と、
を備える、排気浄化装置。
【請求項２】
前記凝縮水は、前記内燃機関の排気系で生成される凝縮水である、請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記凝縮水は、ＥＧＲガス中の水分が凝縮したものである、請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記移送部は、前記内燃機関の冷間始動時に前記凝縮水を移送する、請求項１から３のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の排気浄化装置を備える、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関からの排気ガス中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭという）を捕集するフィルターとして、例えば、ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ（Diesel Particulate Filter：ＤＰＦ）が知られている。
【０００３】
ＰＭにはオイルや燃料添加剤に含まれる金属成分が微量含まれている。ＤＰＦに捕集されたＰＭは、再生により燃焼除去されるが、金属成分は燃え残り成分としてＤＰＦ上に生成される。燃え残り成分をアッシュという場合がある。
【０００４】
アッシュには、ＤＰＦ上に堆積するウォールアッシュと称呼されるものと、ＤＰＦの排気下流側に堆積するプラグアッシュと称呼されるものとがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０２５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アッシュの堆積がＤＰＦの圧力損失に及ぼす影響は、ウォールアッシュの方がプラグアッシュよりも大きいことが知られている。
【０００７】
堆積するアッシュを除去するための根本的な方法は、定期的な洗浄であり、それ以外の根本的な方法は見当たらない。このため、点検時の洗浄以外に、圧力損失に及ぼす影響を抑制する方法を見いだすことが困難である。
【０００８】
本開示の目的は、圧力損失に及ぼす影響を抑えることができる排気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の排気浄化装置は、
内燃機関からの排気ガス中の粒子状物質を捕集し、当該捕集された前記粒子状物質が燃焼されることにより再生されるフィルターと、
凝縮水を貯留するタンクと、
前記再生により前記フィルターに堆積するアッシュを前記凝縮水で前記フィルターの排気下流側へ押し流すように、前記凝縮水を前記フィルターの排気上流側に移送する移送部と、
を備える。
【００１０】
本開示の内燃機関は、
上記の排気浄化装置を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、圧力損失に及ぼす影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施の形態に係るエンジンの排気系の一例を部分的に示す概略構成図
【図２】凝縮水が流通する前のＤＰＦを排気方向に沿って切断した部分縦断面図
【図３】凝縮水が流通した後のＤＰＦを排気方向に沿って切断した部分縦断面図
【図４】凝縮水の流通処理の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態は、自動車に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。
【００１４】
まず、本実施の形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構造について説明する。図１は、実施の形態に係るエンジンの排気系の一例を示す概略構成図である。なお、図１から図３には、Ｘ軸が描かれている。以下の説明では、図１から図３における左右方向をＸ方向又は排気方向といい、右方向を「＋Ｘ方向」、「排気下流方向」又は「排気下流側」、左方向を「−Ｘ方向」、「排気上流方向」又は「排気上流側」という。
【００１５】
図１に示すように、エンジンの排気マニホールド（図示略）には排気管１０が連結されている。排気管１０にはエンジンからの排気ガスが流入する。排気管１０内には、排気上流側（−Ｘ方向）から順に酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst：ＤＯＣ）１１およびＤＰＦ１２設けられている。
【００１６】
ＤＯＣ１１は、燃料が供給された場合、これを酸化して排気ガスを昇温させる。
【００１７】
図２および図３は、ＤＰＦ１２を排気方向（Ｘ方向）に沿って切断した部分縦断面図である。
【００１８】
ＤＰＦ１２は多孔質性の隔壁１２２で区画された多数のセル１２１を有している。セル１２１は排気方向（Ｘ方向）に沿って配置されている。セル１２１の排気上流側（−Ｘ方向）の入口と排気下流側（＋Ｘ方向）の出口とは交互に目封止されている。ＤＰＦ１２は、排気ガス中に含まれるＰＭを隔壁１２２の細孔や表面に捕集する。ＤＰＦ１２の隔壁１２２に捕集されたＰＭを燃焼することにより、ＤＰＦ１２が再生される。ＤＰＦ１２の再生は、ＤＰＦ１２よりも排気上流側のＤＯＣ１１に燃料を供給し、排気ガスをＰＭ燃焼温度まで昇温することで行われる。
【００１９】
エンジンから排出されるＰＭの中には、オイルや燃料添加剤（以下、オイル等）に含まれる金属成分から生成されるアッシュと呼ばれる燃え残り成分がある。アッシュは、ＤＰＦ１２内に残留し、ＤＰＦ１２の容積を占有していく。これにより、ＤＰＦ１２におけるＰＭを濾過する面積が減少するため、圧力損失が走行距離とともに上昇する。
【００２０】
アッシュの堆積が圧力損失に及ぼす影響は、アッシュがＤＰＦ１２のどの部分に堆積するかにより異なる。図２にＤＰＦ１２の隔壁１２２に堆積したウォールアッシュ３ａを示す。また、図３にＤＰＦ１２の排気下流側（セルの出口側）に堆積したプラグアッシュ３ｂを示す。
【００２１】
アッシュの堆積が圧力損失に及ぼす影響は、ウォールアッシュ３ａの方がプラグアッシュ３ｂよりも大きいことが知られている。
【００２２】
本実施形態に係る排気浄化装置１は、図１に示すように、上記のＤＰＦ１２に加えて、タンク２０および移送部３０を備えている。
【００２３】
タンク２０は凝縮水２を貯留する。
【００２４】
凝縮水２は、例えば、エンジンの排気系で生成される凝縮水である。具体的には、エンジンから排出される排気ガスには、吸気にもともと含まれていた水蒸気のほか、燃料あるいはＰＭの燃焼などの結果発生した水蒸気が含まれている。水蒸気を含んだ排気ガスが排気系を流れる間にその温度を下げて、排気ガスの温度が露点を下回った時点で水蒸気が凝縮して排気ガスに凝縮水が発生する。発生した凝縮水は、タンク２０に貯留される。
【００２５】
また、凝縮水２は、例えばＥＧＲガス中の水分が凝縮したものである。具体的には、ＥＧＲクーラによって冷却されたＥＧＲガスが露点以下に冷やされると、ＥＧＲガス中の水分が凝縮し、凝縮水が発生する。発生した凝縮水は、タンク２０に貯留される。
【００２６】
移送部３０は、図１に示すように、ポンプ３１、ノズル３２、水路３３および制御弁３４を有している。
【００２７】
ポンプ３１は、タンク２０に水路３３で接続されている。ポンプ３１は、タンク２０内の凝縮水２を水路３３を介してノズル３２へ移送する。
【００２８】
ノズル３２は、ＤＰＦ１２の排気上流側（−Ｘ方向）に配置されている。ノズル３２は、ＤＰＦ１２の排気上流側（セルの入口側）に向かって凝縮水２を放出する。凝縮水２はＤＰＦ１２の排気上流側（−Ｘ方向）から排気下流側（＋Ｘ方向）へ流通する。凝縮水２の流通方向を図２に白抜き矢印で示す。
【００２９】
移送部３０は、排気ガスよりも粘性が高い凝縮水２をＤＰＦ１２の排気上流側に移送する。移送された凝縮水がＤＰＦ１２内を流通することにより、セル１２１の隔壁１２２に堆積するウォールアッシュ３ａを排気下流側（＋Ｘ方向）に押し流す。図２にウォールアッシュ３ａの押し流される方向を矢印で示す。
【００３０】
ウォールアッシュ３ａの形態は、凝縮水２によりウォールアッシュ３ａが排気下流側に押し流されることで、プラグアッシュ３ｂの形態に変形する（図３参照）。また、隔壁１２２に堆積するウォールアッシュ３ａの量は、アッシュ成分が凝縮水２に溶解し、凝縮水２と共にセル１２１から流出されることで減少する。
【００３１】
制御弁３４は、水路３３を開くことにより凝縮水２のノズル３２へ移送の開始を行い、水路３３を閉じることにより、凝縮水２のノズル３２へ移送の停止を行う。
【００３２】
ＥＣＵ４０は、一定の条件が満たされた場合に水路３３を開いて凝縮水２をノズル３２から放出させ、それ以外で水路３３を閉じるように制御弁３４を制御する。具体的に、ＥＣＵ４０は、エンジンの冷間始動時に水路３３を開く。凝縮水２の放出は、オイル消費量および凝縮水の水量等に基づいて行われる。凝縮水２の具体的な放出方法（例えば水量、時間等）は、シミュレーション又は実験結果に基づいて設定される。
【００３３】
次に、凝縮水の流通処理について図４を参照して説明する。図４は、凝縮水の流通処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、エンジンの始動により開始される。
【００３４】
ステップＳ１００において、ＥＣＵ４０は、エンジンの冷間始動時であるか否かを判断する。エンジンの冷間始動時である場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、凝縮水をＤＰＦ１２の排気上流側に移送するように、ポンプ３１および制御弁３４を制御する（ステップＳ１１０）。処理は、所定時間後にステップＳ１００に戻る。
【００３５】
エンジンの冷間始動時以外の場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、処理は終了する。
【００３６】
＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る排気浄化装置１は、エンジンからの排気ガス中のＰＭを捕集し、捕集されたＰＭが燃焼されることにより再生されるＤＰＦ１２と、凝縮水を貯留するタンク２０と、再生によりＤＰＦ１２に堆積するアッシュを凝縮水でＤＰＦ１２の排気下流側へ押し流すように、凝縮水をＤＰＦ１２の排気上流側に移送する移送部３０と、を備える。ウォールアッシュ３ａが排気下流側に押し流されることにより、ウォールアッシュ３ａからプラグアッシュ３ｂへの形態の変化を促すことができる。ひいては、ウォールアッシュ３ａが圧力損失に及ぼす影響を抑えることができる。
【００３７】
また、本実施の形態に係る排気浄化装置１によれば、移送部３０は、エンジンの冷間始動時に凝縮水２をＤＰＦ１２に移送する。これにより、冷間始動時に排気ガス中に含まれるＰＭ量が多く、それに応じてＤＰＦ１２にウォールアッシュ３ａが多量に堆積された場合であっても、凝縮水２をＤＰＦ１２に移送することで、ウォールアッシュ３ａの形態をプラグアッシュ３ｂの形態へ変化させることができるため、圧力損出の影響を抑えることができる。
【００３８】
なお、上記排気浄化装置１において、凝縮水をＤＰＦ１２の移送する条件をエンジンの冷間始動時としたが、本発明はこれに限らない。ＤＰＦ１２に流通される凝縮水が蒸発しない温度であればよい。また、例えば、ＤＰＦ１２の排気上流側の圧力と排気下流側との圧力差（差圧）が所定値を超える場合としてもよい。また、例えば、エンジンの冷間始動時かつ差圧が所定値を超える場合としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本開示の排気浄化装置は、圧力損失に及ぼす影響を抑えることが要求される内燃機関として有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１  排気浄化装置
２  凝縮水
１０  排気管
１１  ＤＯＣ
１２  ＤＰＦ
２０  タンク
３０  移送部
３１  ポンプ
３２  ノズル
３３  水路
３４  制御弁
４０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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