JP2006226191A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナノ粒子をフィルタで効率良く捕集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】 内燃機関の浄化装置は、内燃機関の排気ガスに含まれるナノ粒子を捕集するものであり、内燃機関から排出される排気ガスを導く排気通路と、排気通路の一部を迂回する迂回通路と、迂回通路へ流入する排気ガスの流量を調節する流量調節手段と、内燃機関の運転状態を検知する運転状態検知手段と、を有している。ここで、前記迂回通路の長さは、迂回される前記排気通路の一部の長さよりも長く設定され、さらに、運転状態検知手段が所定の運転状態を検知すると、流量調節手段は、排気ガスの全部又は一部を迂回通路へ流入させる。排気ガスを迂回通路に流入することにより、その排気ガス中のナノ粒子の滞留時間を長くすることができる。これにより、ナノ粒子を、凝集させてＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化、もしくはＰＭに吸着凝集させて大径化することができるので、その下流側にあるフィルタで効率良く捕集することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配置され、排気ガス中の粒子状物質を捕集する内燃機関の排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンなどの内燃機関より排出される排気ガスには、粒子状物質が含まれている。そのため、この粒子状物質を排気ガスより取り除くための排気浄化装置を内燃機関の排気通路に取り付けることが必要となる。排気浄化装置には、フィルタが設けられ、このフィルタによって、粒子状物質が捕集される。このフィルタでは、捕集された粒子状物質に対し、酸化処理などの処理を施している。

粒子状物質は、様々な大きさの微粒子からなり、５０ｎｍ以下の大きさを有する微粒子、より詳しくは内燃機関の潤滑油成分に由来し、潤滑油燃焼後の形態、あるいは潤滑油凝集成分もしくは燃焼成分と未燃焼成分の凝集体であるとされる微粒子（以下、単に「ナノ粒子」と称す）と、５０ｎｍよりも大きく、一般にスス（soot）、可溶有機分（ＳＯＦ）、酸化硫黄（サルフェート）を成分とする微粒子（以下、単に「ＰＭ」と称す）とに大別することができる。この粒子状物質は、排気ガスと共にフィルタに流入し、フィルタによって捕集され、酸化処理がされる。

しかし、ナノ粒子は、その大きさが５０ｎｍ以下と小さいため、フィルタで捕集することができずに、排気ガスと共にフィルタを通り抜けてしまうことがある。ナノ粒子の発生の原因としては、近年の燃料噴射圧の高圧化による燃料の微粒化や、内燃機関が、アイドル（軽負荷）状態となることによる燃焼温度の低下、車両減速状態となることによる気筒内圧力の低下によって発生するオイルの吸出し等が挙げられる。

なお、特許文献１では、フィルタの下流側に放電装置を設け、フィルタを通り抜けたナノ粒子を、放電により帯電させ、その帯電させたナノ粒子を、電極を用いて捕集することで、ナノ粒子の数量を低減している。

特開２００４−７６６６９号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ナノ粒子をフィルタで効率良く捕集することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。

本発明の１つの観点では、内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関から排出される排気ガスを導く排気通路と、前記排気通路の一部を迂回する迂回通路と、前記迂回通路へ流入する排気ガスの流量を調節する流量調節手段と、前記内燃機関の運転状態を検知する運転状態検知手段と、を有し、前記迂回通路の長さは、迂回される前記排気通路の一部の長さよりも長く設定され、前記運転状態検知手段が所定の運転状態を検知すると、前記流量調節手段は、排気ガスの全部又は一部を迂回通路へ流入させる。

上記の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスに含まれるナノ粒子を捕集するものであり、内燃機関から排出される排気ガスを導く排気通路と、前記排気通路の一部を迂回する迂回通路と、前記迂回通路へ流入する排気ガスの流量を調節する流量調節手段と、前記内燃機関の運転状態を検知する運転状態検知手段と、を有している。ここで、前記迂回通路の長さは、迂回される前記排気通路の一部の長さよりも長く設定され、前記運転状態検知手段が所定の運転状態を検知すると、前記流量調節手段は、排気ガスの全部又は一部を迂回通路へ流入させる。排気ガス中のナノ粒子は、迂回通路に流入することにより、長い時間、滞留することができるので、凝集して、ＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化、もしくはＰＭに吸着凝集して大径化することができる。これにより、ナノ粒子を、下流側にあるフィルタで効率良く捕集することが可能となる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の一態様では、前記運転状態検知手段は、アクセルオフの状態、エンジン回転変化量が負となる状態、ブレーキオンの状態のうち、少なくとも一つの状態を所定の運転状態として検知する。このように内燃機関の運転状態がアイドル状態、もしくは、車両減速状態となるときを所定の状態として検知することにより、そのときに発生するナノ粒子を、迂回通路へ流入させることにより凝集させ、ＰＭと同程度の大きさの微粒子にすることができる。

本発明の他の観点では、内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関から排出される排気ガスを導く排気通路と、前記排気通路の一部を迂回する迂回通路と、前記迂回通路へ流入する排気ガスの流量を調節する流量調節手段と、前記排気通路にもうけられ、ナノ粒子を検知するナノ粒子検知手段と、を有し、前記迂回通路の長さは、迂回される前記排気通路の一部の長さよりも長く設定され、前記ナノ粒子検知手段が所定の数量以上のナノ粒子を検知すると、前記流量調節手段は、排気ガスの全部又は一部を迂回通路へ流入させる。

上記の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスに含まれるナノ粒子を捕集するものであり、内燃機関から排出される排気ガスを導く排気通路と、前記排気通路の一部を迂回する迂回通路と、前記迂回通路へ流入する排気ガスの流量を調節する流量調節手段と、前記排気通路にもうけられ、ナノ粒子を検知するナノ粒子検知手段と、を有し、前記迂回通路の長さは、迂回される前記排気通路の一部の長さよりも長く設定され、前記ナノ粒子検知手段が所定の数量以上のナノ粒子を検知すると、前記流量調節手段は、排気ガスの全部又は一部を迂回通路へ流入させる。このように、排気通路にナノ粒子検知手段を設けることにより、ナノ粒子の発生量を直接的に検知することができる。よって、内燃機関の運転状態が、アイドル状態、または車両減速状態となる以外の原因によって発生したナノ粒子も検知することが可能となる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記迂回通路は、迂回される前記排気通路の一部を、らせん状に囲む形状となる。迂回通路を、排気通路の一部に対し、らせん状に巻きつける構造とすることにより、余分なスペースを取らずに迂回通路を長くとることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

[第１実施形態]
まず、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置について説明する。

図１は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第１実施形態の概略構成を示している。内燃機関１は、４つの気筒２が一列に並べられた直列４気筒型のディーゼルエンジンで、吸気通路３、排気通路４、及び内燃機関１に対して過給を行うターボ過給機５をそれぞれ備えている。吸気通路３には、エアーフィルタ１３と、吸気流量を計測するエアフロメータ１４と、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａと、コンプレッサ５ａにて圧縮された吸気を冷却するインタークーラ７と、が設けられている。排気通路４には、ターボ過給機５のタービン５ｂと、排気ガス中の有害物質を削減するための排気浄化装置２０と、が設けられている。吸気通路３と排気通路４とはＥＧＲ通路６にて接続されて排気ガスの一部が排気通路４から吸気通路３へ還流される。ＥＧＲ通路６には、吸気通路３に還流させるべき排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ１７と、排気ガスの還流量を調整するためのＥＧＲバルブ８と、がそれぞれ設けられている。内燃機関１には、各気筒２に対応させて４つのインジェクタ９が設けられている。４つのインジェクタ９はコモンレール１０に接続される。コモンレール１０は、燃料タンク（不図示）から燃料を汲み上げてコモンレール１０に圧送するサプライポンプ１１に接続される。

排気浄化装置２０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１９と、内燃機関１の排気ガス中のＰＭを捕集するとともに、ＮＯｘを吸蔵及び還元する機能を有するフィルタ２２と、ナノ粒子凝集装置２１と、酸化触媒２３と、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２４と、を備えている。ナノ粒子凝集装置２１は、フィルタ２２の上流側に設けられており、排気ガス中のナノ粒子をＰＭ程度の大きさに凝集して大径化する機能を有する。酸化触媒２３は、フィルタ２２の下流側に設けられており、フィルタ２２において処理しきれずに通過したＰＭを酸化する。

ナノ粒子凝集装置２１は、排気通路４から分岐した後、再び排気通路４に合流する迂回（バイパス）通路４２を有している。迂回通路４２の排気ガスが流入する入口には、切り替えバルブ４１が備えられており、切り替えバブル４１を制御することにより、迂回通路４２への開閉が行われると共に、排気ガスの流れ込む流量が調整される。この切り替えバルブ４１は、ＥＣＵ２４からの制御信号Ｓ４により、制御される。よって、切り替えバルブ４１は、本発明における流量調節手段として機能する。

フィルタ２２と酸化触媒２３との間には排気ガスの空燃比を検知するＡ／Ｆセンサ３２が設けられ、Ａ／Ｆセンサ３２の出力信号Ｓ１０はＥＣＵ２４に入力される。また、排気浄化装置２０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１９によって吸蔵されたＮＯｘを還元させるために、還元剤（燃料）を排気通路４に添加する燃料添加インジェクタ２８を備えている。燃料添加インジェクタ２８はサプライポンプ１１と接続される。添加用インジェクタ２８による燃料の添加は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１９に吸蔵されたＮＯｘを還元させる必要に応じ、Ａ／Ｆセンサ３２からの入力信号Ｓ１０に基づいてＥＣＵ２４にて制御される。

ＥＣＵ２４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成され、アクセルセンサ３１、ブレーキセンサ３２、回転速度センサ３３と電気的に接続されている。アクセルセンサ３１はアクセルペダル（図示なし）の踏み込み量を示す検知信号Ｓ１を、ブレーキセンサ３２はブレーキペダル（図示なし）の踏み込み量を示す検知信号Ｓ２を、回転速度センサ３３は内燃機関１の機関回転速度を示す検知信号Ｓ３を、それぞれ、ＥＣＵ２４に供給する。ＥＣＵ２４は、アクセルセンサ３１、ブレーキセンサ３２、回転速度センサ３３のそれぞれより供給される検知信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を基に、アクセルの状態、エンジン回転変化量、ブレーキの状態を検知する。ＥＣＵ２４は、これらの状態が、アクセルオフの状態、エンジン回転変化量が負となる状態、ブレーキオンの状態のうち、いずれかの状態であると検知した場合、内燃機関１の運転状態が、アイドル状態もしくは車両減速状態にあると判定する。ナノ粒子は、先に述べたように、内燃機関１の運転状態が、アイドル状態、または車両減速状態となる場合に特に多く発生する傾向がある。ＥＣＵ２４は、検知信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を基に、内燃機関１の運転状態が、このようなアイドル状態、または車両減速状態であると判定すると、ナノ粒子が発生していると推測し、ナノ粒子凝集装置２１の切り替えバルブ４１に制御信号Ｓ４を供給して、切り替えバルブ４１を開く制御を行う。よって、アクセルセンサ３１、ブレーキセンサ３２、回転速度センサ３３は、本発明における運転状態検知手段として機能する。

図２は、フィルタ２２の断面図を示す。フィルタ２２は、多数のセル（貫通孔）５１を有するハニカム状に形成されている。セル５１はそれぞれ両端のうち一方においてプラグ５２で栓詰めがされている。プラグ５２は、入口端５１ｉｎにおいて栓詰めされているセル５１と、出口端５１ｏｕｔにおいて栓詰めされているセル５１が交互に配列されるように設けられている。互いに隣り合うセル５１の間には、隔壁５３が設けられ、微細な孔５４が多数形成されている。フィルタ２１の入口端５１ｉｎに導かれたＰＭ５５およびナノ粒子５６を含む排気ガスは、矢印６１で示すように、隔壁５３を通過して、出口端５１ｏｕｔに導かれる。排気ガスが隔壁５３を通過する際、排気ガス中に含まれるＰＭ５５は、その慣性力により破線矢印６１ａに示す経路を辿り、隔壁５３に衝突する。このように慣性衝突によって、ＰＭ５５は隔壁５３で捕集される。隔壁５３には、白金（Ｐｔ）や酸化セリウム（ＣｅＯ_２）等の酸化触媒物質が担持されており、フィルタ２２は、酸化触媒物質の作用により捕集したＰＭ５５の酸化を促進する機能を有する。しかし、ナノ粒子５６は、ＰＭ５５と較べて質量が小さいので、その慣性力も小さい。よって、矢印６２に示すように、ナノ粒子５６は、隔壁５３で捕集されず、排気ガスとともに出口端５１ｏｕｔに導かれて、結局、フィルタ２２を通り抜けてしまうことがある。そこで、本発明におけるナノ粒子捕集方法は、フィルタ２２の上流側において、ナノ粒子を、滞留によって凝集させ、ＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化を行うことで、フィルタ２２で効率良くナノ粒子の捕集を可能とするものである。

図３は、排気通路における滞留時間と、滞留時間に対するナノ粒子の最大の大きさ、即ちピーク粒子径の関係を示すグラフであり、図４は、排気通路における滞留時間と、滞留時間に対するナノ粒子の数量を示すグラフである。図３のグラフが示すように、ピーク粒子径は、排気通路における滞留時間が経過するにつれて、大きくなる。これは、滞留時間が経過するにつれて、滞留しているナノ粒子同士が、衝突や吸着を繰り返すことにより、凝集して大径化するからである。このように、ナノ粒子は、滞留時間の経過と共に凝集する性質を有する。よって、ナノ粒子は、滞留時間が長ければ、その大きさが５０ｎｍよりも大きな微粒子、即ち、ＰＭと同程度の大きさの微粒子に凝集し、大径化することができる。図４のグラフが示すように、ナノ粒子の数量は、滞留時間が経過するにつれて、減少している。これは、ナノ粒子が凝集を行い、ＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化することにより、ナノ粒子単体の数量が減少するからである。図４から分かるように、ナノ粒子数は、滞留を始めてから、ある所定の滞留時間Ｔまでは、急速に減少し続け、それよりも長い時間では、ナノ粒子数の減少数は、緩やかとなる。従って、最低でもナノ粒子を、滞留時間Ｔの間、排気通路に滞留させることが、ナノ粒子数を減少させる上で効果的である。一般的には、この滞留時間Ｔとしては、５秒程度である。

第１実施形態に係る排気浄化装置２０では、ナノ粒子を凝集してＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化する機能を有するナノ粒子凝集装置２１を、フィルタ２２の上流側に設けている。図５は、ナノ粒子凝集装置２１の斜視図である。切り替えバルブ４１は、図示を省略している。図５が示すように、迂回通路４２は、排気通路４に対し、らせん状に巻きついて囲む形状となる。この迂回通路４２は、ナノ粒子を、滞留させることにより、凝集させる機能を有する。従って、迂回通路４２は、先に述べた理由により、最低でも滞留時間Ｔの間、ナノ粒子を滞留させる必要がある。そこで、迂回通路４２の経路の長さは、排気ガスの量、排気通路４２の管径から計算されるナノ粒子の滞留時間が、滞留時間Ｔ以上となる長さとされる。なお、ナノ粒子凝集装置２１では、迂回通路４２が、排気通路４に対し、らせん状に巻きついて囲む構造としているが、この迂回通路４２の形状は、らせん状には限られない。要は、迂回通路の長さが、ナノ粒子の滞留時間が、滞留時間Ｔ以上となる長さであればよい。第１実施形態に係る排気浄化装置２０におけるナノ粒子凝集装置２１では、迂回通路４２を、排気通路４にらせん状に巻きつける構造とすることにより、余分なスペースを取らずに迂回通路４２を長くすることができる。

次に、ナノ粒子凝集装置２１におけるナノ粒子の凝集の仕組みについて、詳細に述べる。図６は、切り替えバルブ４１が開いている状態のナノ粒子凝集装置２１の拡大された模式図である。ナノ粒子凝集装置２１は、迂回通路４２が排気通路４から分岐している分岐部分２１ａと、迂回通路４２が排気通路４に対してらせん状に巻きついているらせん部分２１ｂと、迂回通路４２が排気通路４に合流する合流部分２１ｃからなる。

内燃機関１より導かれた排気ガスは、分岐部分２１ａにおいて、そのまま排気通路４を進む流れと、迂回通路４２へ流入する流れとに分かれる。排気ガス中に含まれるナノ粒子も、排気ガスの流れに乗って、排気通路４をそのまま進むナノ粒子Ｐｂと、迂回通路４２へ向かうナノ粒子Ｐａとに分かれる。らせん部分２１ｂにおいて、ナノ粒子Ｐａは、排気通路４に対し、らせん状に巻きつけられた迂回通路４２を進むので、排気通路４を進むナノ粒子Ｐｂに較べ、排気通路４と迂回通路４２の合流部分２１ｃに到達するのに長い時間がかかる。ナノ粒子Ｐａは、迂回通路４２を通過する間、迂回通路４２に流入した他のナノ粒子またはＰＭと、衝突や吸着を繰り返すことにより凝集する。これにより、ナノ粒子Ｐａは、合流部分２１ｃに到達するときには、ＰＭと同程度の大きさの微粒子Ｐａｃに大径化している。さらに、微粒子Ｐａｃは、合流部分２１ｃにおいて、排気通路４をそのまま進んできたナノ粒子Ｐｂも吸着することができる。このように、ナノ粒子凝集装置２１は、ナノ粒子を、凝集することによりＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化、もしくはＰＭに吸着凝集して大径化させることができる。よって、ナノ粒子凝集装置２１の下流側では、ナノ粒子単体の数量を減少させることができる。また、ナノ粒子は、ナノ粒子凝集装置２１で凝集してＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化することにより、フィルタ２２で効率良く捕集されることが可能となる。

図７は、ナノ粒子凝集装置２１の変形例を示している。第１実施形態に係る排気浄化装置２０では、切り替えバルブ４１は、迂回通路４２の排気ガスが流入する入口に設置され、切り替えバルブ４１が開いている状態となるときには、排気通路４と迂回通路４２の両方に、排気ガスの流れが生じる。一方、ナノ粒子凝集装置２１の変形例では、切り替えバルブ４１ｂを排気通路４と迂回通路４２の分岐上に設置しており、迂回通路４２に流れる排気ガスの量を調節すると共に、排気通路４に流れる排気ガスの量も調節することができる。従って、ナノ粒子凝集装置２１の変形例では、ナノ粒子の発生時に、切り替えバルブ４１ｂを切り替えることにより、排気通路４を完全に閉じ、迂回通路４２のみに排気ガスの流れを生じさせることも可能となる。排気ガスの流れを迂回通路４２にのみ流す場合、排気ガス中のすべてのナノ粒子も迂回通路４２にのみ流入する。迂回通路４２に流入したナノ粒子は、迂回通路４２を通過する間に、ナノ粒子同士で衝突および吸着を繰り返すことで凝集してＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化、もしくはＰＭに吸着凝集して大径化することができる。これによっても、ナノ粒子凝集装置２１の下流側におけるナノ粒子単体の数量を減少させることができ、凝集によりＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化したナノ粒子は、フィルタ２２で効率良く捕集されることが可能となる。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置について説明する。

図８は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第２実施形態の概略構成を示している。第１実施形態では、アクセルセンサ３１、ブレーキセンサ３２、回転速度センサ３３からの信号を基に内燃機関１の運転状態を検知して、ナノ粒子の発生を判定するとしているが、第２実施形態に係る排気浄化装置２０ａでは、これらのセンサの代わりに、ナノ粒子凝集装置２１の上流側に、ナノ粒子の発生を検知するＰＭセンサ６１が設けられる。このＰＭセンサ６１の例としては、例えば、レーザ誘起蛍光法（Laser Induced Incandescence）や光音響分光法（Photo Acoustic Spectroscopy）を用いることでナノ粒子を計測するものが考えられる。レーザ誘起蛍光法を用いたＰＭセンサ６１は、レーザを排気ガスに照射することにより、ナノ粒子の分子の励起を促し、この分子の励起によって放出される蛍光を検知することで、ナノ粒子の発生量を検知する。一方、光音響分光法を用いたＰＭセンサ６１は、レーザを排気ガスに照射することにより、レーザの波長に合ったナノ粒子の熱の放出を促し、この熱によって発生するナノ粒子の周囲の気体の圧力変化を音として捉えることで、ナノ粒子の発生量を検知する。ＰＭセンサ６１の検知信号Ｓ６もＥＣＵ２４に入力される。よって、ＰＭセンサ６１は、本発明におけるナノ粒子検知手段として機能する。

ＥＣＵ２４は、ＰＭセンサ６１より供給された検知信号Ｓ６より、ナノ粒子の発生量を検知し、ナノ粒子凝集装置２１の切り替えバルブ４１の制御を行う。この第２実施形態に係る排気浄化装置２０ａでは、ＰＭセンサ６１を用いることにより、ナノ粒子の発生量を直接的に検知することができる。よって、第２実施形態に係る排気浄化装置２０ａでは、内燃機関１の運転状態が、アイドル状態、または車両減速状態となる以外の原因によって発生したナノ粒子も検知することが可能となる。

なお、第２実施形態に係る排気浄化装置２０ａでは、ナノ粒子の発生を検知するのに、ＰＭセンサ６１単独で検知するとしているが、この形態には限られない。例えば、第１実施形態に係る排気浄化装置２０において、ナノ粒子凝集装置の上流側にＰＭセンサ６１を、さらに設けることにより、アクセルセンサ３１、ブレーキセンサ３２、回転速度センサ３３と併用してもよい。これにより、内燃機関１の運転状態がアイドル状態もしくは車両減速状態となるときに発生するナノ粒子の量を検知することができる。よって、ＥＣＵ２４は、ナノ粒子の量に合わせて、ナノ粒子凝集装置２１の迂回通路４２に流入する排気ガスの量を、切り替えバルブ４１を制御することで調節することができる。

[切り替えバルブ制御処理]
次に、第１実施形態および第２実施形態に係る切り替えバルブ制御処理の詳細について図９および図１０を用いて具体的に説明する。ＥＣＵ２４は、ＲＯＭなどのメモリに記憶されているプログラムに従って、切り替えバルブ制御処理を行う。

図９は、第１実施形態に係る切り替えバルブ制御処理のフローチャートである。第１実施形態に係る切り替えバルブの制御処理は、内燃機関１の運転状態がアイドル状態もしくは車両減速状態となるときに発生するナノ粒子を凝集させることにより、ＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化する。

ＥＣＵ２４は、アクセルセンサ３１、ブレーキセンサ３２、回転速度センサ３３のそれぞれより供給される検知信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を基に、アクセルの状態、エンジン回転変化量、ブレーキの状態を検知する。（ステップＳ１０１）。ＥＣＵ２４は、これらの状態が、アクセルオフの状態、エンジン回転変化量が負となる状態、ブレーキオンの状態のうち、いずれかの状態であると検知したときに、内燃機関１の運転状態が、アイドル状態もしくは車両減速状態にあるとして判定する（ステップＳ１０２）。ＥＣＵ２４は、内燃機関１の運転状態が、アイドル状態もしくは車両減速状態であると判定したならば（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ナノ粒子凝集装置２１の切り替えバルブ４１に制御信号Ｓ４を供給することによって、切り替えバルブ４１を開き、排気ガスを迂回通路４２へ流入させ、ナノ粒子の凝集を行う（ステップＳ１０３）。さらに、ＥＣＵ２４は、内燃機関１の運転状態が、アイドル状態もしくは車両減速状態のどちらでもないと判定したならば（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、切り替えバルブ４１に制御信号Ｓ４を供給することにより、切り替えバルブ４１を閉じる制御を行う（ステップＳ１０４）。

図１０は、第２実施形態に係る切り替えバルブ制御処理のフローチャートである。第２実施形態に係る切り替えバルブの制御処理は、ＰＭセンサによって検知されたナノ粒子を凝集させることで、ＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化する。

ＥＣＵ２４は、ＰＭセンサ６１から供給される検知信号Ｓ６に基づいて、排気通路４におけるナノ粒子の数量を検知する（ステップＳ２０１）。ＥＣＵ２４は、検知されたナノ粒子の数量と、予めＥＣＵ２４のＲＡＭなどのメモリに記憶されている所定の数量との比較を行う（ステップＳ２０２）。ＥＣＵ２４は、検知されたナノ粒子の数量が、所定の数量以上であると判定すれば（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ナノ粒子凝集装置２１の切り替えバルブ４１に制御信号Ｓ４を供給することで、切り替えバルブ４１を開き、排気ガスの一部を迂回通路４２へ流入させ、ナノ粒子の凝集を行う（ステップＳ２０３）。さらに、ＥＣＵ２４は、検知されたナノ粒子の数量が、所定の数量よりも少ないと判定すれば（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、切り替えバルブ４１に制御信号Ｓ４を供給することにより、切り替えバルブ４１を閉じる制御を行う（ステップＳ２０４）。

以上のように、本発明によれば、排気ガス中のナノ粒子は、迂回通路に流入することにより、長い時間、滞留することができるので、凝集して、ＰＭと同程度の大きさの微粒子に大径化することができる。これにより、ナノ粒子を、下流側にあるフィルタで効率良く捕集することが可能となる。

第１実施形態の排気浄化装置を内燃機関に適用した実施形態を示した図である。 排気浄化装置のフィルタを示した図である。 ナノ粒子のピーク粒子径と滞留時間の関係を示した図である。 ナノ粒子の数量と滞留時間の関係を示す図である。 排気浄化装置のナノ粒子凝集装置を示した図である。 排気浄化装置のナノ粒子凝集装置を示した図である。 排気浄化装置のナノ粒子凝集装置の変形例を示した図である。 第２実施形態の排気浄化装置を内燃機関に適用した実施形態を示した図である。 第１実施形態の排気浄化装置の切り替えバルブ制御処理のフローチャート。 第２実施形態の排気浄化装置の切り替えバルブ制御処理のフローチャート。

符号の説明

１ 内燃機関
４ 排気通路
２０ 排気浄化装置
２１ ナノ粒子凝集装置
２２ フィルタ
２３ 酸化触媒
４１ 切り替えバルブ
４２ 迂回通路
２４ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 内燃機関から排出される排気ガスを導く排気通路と、
   前記排気通路の一部を迂回する迂回通路と、
   前記迂回通路へ流入する排気ガスの流量を調節する流量調節手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検知する運転状態検知手段と、を有し、
   前記迂回通路の長さは、迂回される前記排気通路の一部の長さよりも長く設定され、
   前記運転状態検知手段が所定の運転状態を検知すると、前記流量調節手段は、排気ガスの全部又は一部を迂回通路へ流入させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記運転状態検知手段は、アクセルオフの状態、エンジン回転変化量が負となる状態、ブレーキオンの状態のうち、少なくとも一つの状態を所定の運転状態として検知す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。
3. 内燃機関から排出される排気ガスを導く排気通路と、
   前記排気通路の一部を迂回する迂回通路と、
   前記迂回通路へ流入する排気ガスの流量を調節する流量調節手段と、
   前記排気通路にもうけられ、ナノ粒子を検知するナノ粒子検知手段と、を有し、
   前記迂回通路の長さは、迂回される前記排気通路の一部の長さよりも長く設定され、
   前記ナノ粒子検知手段が所定の数量以上のナノ粒子を検知すると、前記流量調節手段は、排気ガスの全部又は一部を迂回通路へ流入させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記迂回通路は、迂回される前記排気通路の一部を、らせん状に囲む形状となることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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