(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、排気絞り弁が作動した際の騒音を低減すると共に微粒子物質の排出を抑制する技術を提供する。【解決手段】内燃機関１の排気通路２に設けられ、排気中の微粒子物質を捕集するＤＰＦ３と、ＤＰＦ３よりも下流の排気通路２に設けられ、排気流量を調節する排気絞り弁４と、排気絞り弁４よりも下流の排気通路２に設けられ、排気絞り弁４が作動した際の騒音を低減すると共にＤＰＦ３フィルタで捕集されなかった微粒子物質を捕集するサブＤＰＦ５と、を備えた。【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、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流の前記排気通路に設けられ、排気流量を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁よりも下流の前記排気通路に設けられ、前記排気絞り弁が作動した際の騒音を低減すると共に前記フィルタで捕集されなかった微粒子物質を捕集するサブフィルタと、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記サブフィルタは、前記フィルタと比較して小型であ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】
前記サブフィルタは、前記フィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去し前記フィルタを再生するため前記排気絞り弁の開度を閉じ側に制御する際の騒音を低減し、前記フィルタの再生が終了し前記排気絞り弁の開度を開き側に制御する際の騒音を低減すると共に前記排気絞り弁の開度を開き側に制御する前は前記排気通路に付着している微粒子物質であって前記排気絞り弁の開度を開き側に制御した際に排気中へ放出される微粒子物質を捕集す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。
【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】
排気絞り弁の開度を閉じ側に制御した状態でフィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去しフィルタを再生し、フィルタの再生が終了した時に、ＥＧＲバルブを先行して開弁した後に排気絞り弁を全開に戻す。これにより、ＥＧＲバルブの開弁により排気系の圧力は減少することとなり、排気絞り弁の開放に伴って発生する騒音を大幅に低減することができる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、フィルタを昇温させるために、内燃機関の機関回転数を上昇させると共にフィルタよりも上流の排気通路に配置された排気ブレーキで排気流量を絞り込む技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１５１８９号公報
【特許文献２】特開２００５−１５５５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去しフィルタを再生する場合に、フィルタよりも下流の排気通路に設けられた排気絞り弁の開度を閉じ側に制御し、排気絞り弁よりも上流側の排気圧力を上昇させることによって、排気温度を上昇させフィルタに堆積した微粒子物質の燃焼を促進している。
【０００５】
しかし、フィルタを再生する時に排気圧力を上昇させるために排気絞り弁の開度を閉じ側に制御すると、騒音が発生する。また、フィルタの再生が終了した時に排気絞り弁の開度を開き側に制御すると、騒音が発生すると共にフィルタよりも下流の排気通路に付着していた微粒子物質が排気中に放出されてしまう。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気浄化装置において、排気絞り弁が作動した際の騒音を低減すると共に微粒子物質の排出を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流の前記排気通路に設けられ、排気流量を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁よりも下流の前記排気通路に設けられ、前記排気絞り弁が作動した際の騒音を低減すると共に前記フィルタで捕集されなかった微粒子物質を捕集するサブフィルタと、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【０００８】
本発明によると、フィルタ及び排気絞り弁よりも下流の排気通路にサブフィルタを設けている。よって、排気絞り弁が作動した際の騒音が排気絞り弁よりも下流の排気通路へ伝わっても、サブフィルタで当該騒音を低減でき、当該騒音が外部へ伝わることを抑制できる。また、フィルタで捕集されなかった微粒子物質がフィルタよりも下流の排気通路へ流出しても、サブフィルタで当該微粒子物質を捕集でき、当該微粒子物質が外部へ排出され
ることを抑制できる。
【０００９】
前記サブフィルタは、前記フィルタと比較して小型であるとよい。
【００１０】
本発明によると、サブフィルタの直上流の排気通路の排気圧力がやや高まり、サブフィルタの直上流の排気温度が上昇する。よって、排気温度を上昇させてサブフィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去しサブフィルタを再生することが容易にできる。また、サブフィルタが小型であると、製造コストが低減できる。さらに、サブフィルタが小型であっても、サブフィルタで捕集する微粒子物質はフィルタで捕集されなかったごく微量の微粒子物質であるため、サブフィルタで微粒子物質を捕集することによる圧力損失の増大の懸念もほとんどない。
【００１１】
前記サブフィルタは、前記フィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去し前記フィルタを再生するため前記排気絞り弁の開度を閉じ側に制御する際の騒音を低減し、前記フィルタの再生が終了し前記排気絞り弁の開度を開き側に制御する際の騒音を低減すると共に前記排気絞り弁の開度を開き側に制御する前は前記排気通路に付着している微粒子物質であって前記排気絞り弁の開度を開き側に制御した際に排気中へ放出される微粒子物質を捕集するとよい。
【００１２】
本発明によると、上記のような場合の、排気絞り弁が作動した際の騒音を低減することができると共に微粒子物質の排出を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、内燃機関の排気浄化装置において、排気絞り弁が作動した際の騒音を低減することができると共に微粒子物質の排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】
【００１４】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００１５】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１に示す内燃機関１は、ピストンと共に燃焼室を形成する気筒を４つ有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。
【００１７】
内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２の途中には、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）３が配置されている。ここで、本実施例のＤＰＦ３が、本発明のフィルタに相当する。
【００１８】
ＤＰＦ３は、コーディエライトや炭化珪素などの多孔質セラミックをハニカム状に成形し、流路の入口側又は出口側を目封じしてフィルタ本体を形成している。内燃機関１からＤＰＦ３上流の排気通路２へ排出された排気は、ＤＰＦ３内の流路へ流入して多孔質の隔壁を通過しながら下流の排気通路２へと流れる。この時、ＤＰＦ３に排気に含まれる微粒子物質が捕集され、運転時間を経ると共に堆積していく。また、ＤＰＦ３は、フィルタ本体を構成する多孔質セラミック表面に、白金やパラジウムなどの貴金属を主成分とする酸化触媒が担持された構造とすることもでき、ＤＰＦ３の低温度域で安定的に微粒子物質を酸化、燃焼させることができる。
【００１９】
ＤＰＦ３よりも下流の排気通路２には、排気絞り弁４が配置されている。排気絞り弁４は、排気通路２を流通する排気の流量を調節することができる。
【００２０】
排気絞り弁４よりも下流の排気通路２には、サブＤＰＦ５が配置されている。ここで、本実施例のサブＤＰＦ５が、本発明のサブフィルタに相当する。
【００２１】
サブＤＰＦ５は、ＤＰＦ３と同構成のものであるが、その大きさがＤＰＦ３に比較して半分の容量の小型のものである。
【００２２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ６が併設されている。このＥＣＵ６は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００２３】
ＥＣＵ６には、各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ６に入力されるようになっている。
【００２４】
一方、ＥＣＵ６には、排気絞り弁４などが電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ６によりこれらの機器が制御される。
【００２５】
そして、ＥＣＵ６は、内燃機関１の運転状態、吸気量、ＤＰＦ３の前後差圧などを基に、ＤＰＦ３に堆積した微粒子物質の堆積量を演算して、ＤＰＦ３の再生を制御する。ＤＰＦ３の再生とは、いわゆるフィルタの再生のことであり、ＤＰＦ３を例えば６００℃まで昇温してＤＰＦ３に堆積した微粒子物質を酸化除去（燃焼させて除去）する処理である。
【００２６】
ＤＰＦ３の再生時には、ＤＰＦ３を昇温する必要がある。このためのＤＰＦ３の昇温手段としては、本実施例では、排気絞り弁４の開度を閉じ側に制御する方法を採用する。すなわち、ＤＰＦ３よりも下流の排気通路２に配置された排気絞り弁４の開度を閉じ側に制御し、排気絞り弁４よりも上流側の排気圧力を上昇させることによって排気温度を上昇させＤＰＦ３に堆積した微粒子物質の燃焼を促進している。
【００２７】
しかし、ＤＰＦ３を再生する時に排気圧力を上昇させるために排気絞り弁４の開度を閉じ側に制御すると、騒音が発生する。この排気絞り弁４の開度を閉じ側に制御する際の騒音は、排気の脈動に比較して周波数が大幅に高く、排気の脈動によって生じる騒音を消音するためのマフラでは効果的に音圧レベルを下げることができない。
【００２８】
また、ＤＰＦ３の再生が終了した時に排気絞り弁４の開度を開き側に制御すると、騒音が発生すると共に排気通路２の内壁面に付着していた微粒子物質が排気中に放出されてしまう。この排気絞り弁４の開度を開き側に制御する際の騒音も、排気の脈動に比較して周波数が大幅に高く、排気の脈動によって生じる騒音を消音するためのマフラでは効果的に音圧レベルを下げることができない。また、この排気絞り弁４の開度を開き側に制御する際に放出される微粒子物質は、通常の排気の脈動ではＤＰＦ３よりも下流の排気通路２の内壁面に付着したままであるが、排気絞り弁４の開度を開き側に制御する時の急激な圧力変化で生じる衝撃で排気通路２の内壁面から剥離・脱落して排出されるものである。
【００２９】
そこで、本実施例では、ＤＰＦ３及び排気絞り弁４より下流の排気通路２に、ＤＰＦ３と比較して小型のサブＤＰＦ５を配置するようにした。
【００３０】
これによると、排気絞り弁４が作動した際の騒音が排気絞り弁４よりも下流の排気通路２へ伝わっても、サブＤＰＦ５を通過する際に多孔質製のフィルタ本体に騒音を通過させ当該騒音の音圧を減衰させて当該騒音を低減でき、当該騒音が外部へ伝わることを抑制で
きる。
【００３１】
なお、サブＤＰＦ５は、多孔質製のフィルタ本体に騒音を通過させて騒音の音圧を減衰させるので、騒音の周波数に関係なく音圧レベルを下げることができる。よって、排気の脈動によって生じる騒音とは周波数が異なる、排気絞り弁４の開度を閉じ側に制御する際の騒音や排気絞り弁４の開度を開き側に制御する際の騒音のような高周波の騒音であっても、音圧レベルを下げることができる。
【００３２】
また、ＤＰＦ３で捕集されなかった微粒子物質がＤＰＦ３よりも下流の排気通路２へ流出しても、サブＤＰＦ５で当該微粒子物質を捕集でき、当該微粒子物質が外部へ排出されることを抑制できる。特に、排気絞り弁４の開度を開き側に制御する時の急激な圧力変化で生じる衝撃で排気通路２の内壁面から剥離・脱落して排出される微粒子物質であっても、サブＤＰＦ５で当該微粒子物質を捕集でき、当該微粒子物質が外部へ排出されることを抑制できる。
【００３３】
ここで、サブＤＰＦ５は、ＤＰＦ３と比較して小型で容量が半分であるので、サブＤＰＦ５の直上流の排気通路２の排気圧力がやや高まり、サブＤＰＦ５の直上流の排気温度が上昇する。よって、排気温度を上昇させてサブＤＰＦ５に堆積した微粒子物質を酸化除去しサブＤＰＦ５を再生することが容易にできる。また、サブＤＰＦ５が小型であると、製造コストが低減できる。さらに、サブＤＰＦ５が小型であっても、サブＤＰＦ５で捕集する微粒子物質はＤＰＦ３で捕集されなかったごく微量の微粒子物質であるため、サブＤＰＦ５で微粒子物質を捕集することによる圧力損失の増大の懸念もほとんどない。
【００３４】
なお、サブＤＰＦ５には、フィルタ本体を構成する多孔質セラミック表面に、白金やパラジウムなどの貴金属を主成分とする酸化触媒などが担持された構造とすることもできる。このように触媒を担持していると、サブＤＰＦ５は、排気中に含まれるＮ２Ｏなどの活性種による酸化で、常時低温度域（例えば２００℃程度）で安定的に微粒子物質を酸化、燃焼させることができる。この場合には、常時サブＤＰＦ５の再生が行われてサブＤＰＦ５に堆積する微粒子物質が酸化除去されるので、サブＤＰＦ５を例えば６００℃程度まで昇温してサブＤＰＦ５の再生を行う特段の再生手段を必要とせず、サブＤＰＦ５で微粒子物質を捕集することによる圧力損失の増大も生じなくなる。
【００３５】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１     内燃機関
２     排気通路
３     ＤＰＦ
４     排気絞り弁
５     サブＤＰＦ
６     ＥＣＵ
【図１】
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