JP2005155354A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＯ_２吸放出手段の昇温に使用するエネルギを低減可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】 第一の温度域で排気通路４のＣＯ_２を吸収し、前記第一の温度域よりも高い第二の温度域で吸収したＣＯ_２を放出するＣＯ_２吸放出手段と、前記ＣＯ_２吸放出手段の温度Ｔを取得する温度取得手段１２と、前記ＣＯ_２吸放出手段の温度を上昇させる昇温手段１８と、前記温度取得手段の取得した温度が前記第一の温度域より低い判定温度以上であると判断した場合に、前記ＣＯ_２吸放出手段の温度を前記第一の温度域まで上昇させるように前記昇温手段を制御する温度制御手段１８とを排気浄化装置に設ける。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＣＯ_２を吸放出するＣＯ_２吸放出材を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の燃焼器の排気管にＣＯ_２吸収材と排ガス浄化触媒とを配置し、ＣＯ_２吸収材に排気ガス中のＣＯ_２を吸収させる排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。その他、５００度付近の温度域でＣＯ_２を吸収し、６８０度以上の温度域でＣＯ_２を放出するＣＯ_２吸放出材が知られている（非特許文献１参照）。
特開平１１−２６２６３１号公報 東芝レビューＶｏｌ．５６、Ｎｏ．８（２００１）ｐ．１１−１４

ディーゼル機関は、排気温度がＣＯ_２吸放出材のＣＯ_２を吸収する温度域よりも低い状態で運転されることが多い。従って、ＣＯ_２吸放出材へ排気中のＣＯ_２を吸収させるために、ＣＯ_２吸放出材の昇温が必要になる。ＣＯ_２吸放出材がＣＯ_２を吸収する温度域と排気温度との温度差が大きい場合、ＣＯ_２吸放出材を昇温するために大量のエネルギを使用するおそれがある。このような大量のエネルギの使用は、内燃機関全体のエネルギ効率を悪化させる。

そこで、本発明は、ＣＯ_２吸放出手段の昇温に使用するエネルギを低減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。

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、第一の温度域で排気通路のＣＯ_２を吸収し、前記第一の温度域よりも高い第二の温度域で吸収したＣＯ_２を放出するＣＯ_２吸放出手段と、前記ＣＯ_２吸放出手段の温度を取得する温度取得手段と、前記ＣＯ_２吸放出手段の温度を上昇させる昇温手段と、前記温度取得手段の取得した温度が前記第一の温度域より低い判定温度以上であると判断した場合に、前記ＣＯ_２吸放出手段の温度を前記第一の温度域まで上昇させるように前記昇温手段を制御する温度制御手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、ＣＯ_２吸放出手段の温度が判定温度以上の場合にのみ昇温するので、昇温手段はＣＯ_２吸放出手段を判定温度から第一の温度域まで昇温すればよい。従って、ＣＯ_２吸放出手段の昇温に使用するエネルギを低減させることができる。

本発明の内燃機関の排気浄化装置において、前記温度制御手段は、排気温度が高いほど前記判定温度を低下させてもよい（請求項２）。ＣＯ_２吸放出手段は、排気によっても昇温される。そのため、排気の温度が高い場合は、この排気の熱エネルギを利用することにより少ないエネルギでＣＯ_２吸放出手段を第一の温度域へ昇温することができる。従って、このように判定温度を変更することで、昇温手段が消費するエネルギを低減させることができる。なお、排気温度は、センサ等によって検出してもよいし、排気温度に関係する物理量例えば内燃機関の回転数や負荷などから推定してもよい。

本発明の内燃機関の排気浄化装置において、前記温度制御手段は、排気のＣＯ_２分圧が高いほど前記判定温度を低下させてもよい（請求項３）。ＣＯ_２吸放出手段は、雰囲気ガスのＣＯ_２分圧が高いほどＣＯ_２吸収速度が大きくなる。そのため、ＣＯ_２分圧が高い場合にＣＯ_２吸放出手段を第一の温度域まで昇温させることにより、ＣＯ_２分圧が低い場合と比較して同じエネルギの消費で多くのＣＯ_２をＣＯ_２吸放出手段へ吸収させることができる。一方、ＣＯ_２分圧が低い場合は、ＣＯ_２吸収速度が小さいのでＣＯ_２吸放出手段を第一の温度域まで昇温しても少量のＣＯ_２しかＣＯ_２吸放出手段に吸収されない。そのため、ＣＯ_２分圧が低い場合は、判定温度を高くしてＣＯ_２吸放出手段を昇温し難くする。従って、このように判定温度を変更することで無駄な昇温操作を無くすことができるので、昇温に使用するエネルギを低減させることができる。

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記排気通路に配置され、昇温操作により機能が再生される排気浄化手段と、前記排気浄化手段の前記昇温操作を所定の間隔で実行する昇温操作制御手段と、を備え、前記温度制御手段は、前記昇温操作制御手段により実行される前記昇温操作までの時間が短いほど前記判定温度を低下させてもよい（請求項４）。ＣＯ_２吸放出手段に吸収されたＣＯ_２を排気浄化手段の昇温操作時に適正に放出させることで排気浄化手段の温度の過度の上昇（過昇温）を防止することができる。そこで、排気浄化手段の昇温操作までの時間が短いほど判定温度を低下させることで、排気浄化手段の機能再生までにＣＯ_２をＣＯ_２吸放出手段に用意しておくことができる。

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記ＣＯ_２吸放出手段に吸収されているＣＯ_２量を取得するＣＯ_２吸収量取得手段を備え、前記温度制御手段は、前記ＣＯ_２吸収量取得手段の取得したＣＯ_２量が少ないと判断した場合に前記判定温度を低下させるように前記ＣＯ２量に応じて前記判定温度を変更してもよい（請求項５）。このように判定温度を変更することで、確実にＣＯ_２吸放出手段にＣＯ_２を用意することができる。

本発明によれば、ＣＯ_２吸放出手段の温度が判定温度以上の場合にのみ昇温するので、昇温に使用するエネルギを低減させて内燃機関全体のエネルギ効率を向上させることができる。また、排気浄化手段の機能再生までの時間やＣＯ_２吸放出手段に吸収されているＣＯ_２量によって判定温度を変更するので、ＣＯ_２吸放出手段に確実にＣＯ_２を用意することができる。

図１に本発明の排気浄化装置が適用される内燃機関の要部を示す。内燃機関１は、複数（図１では４つ）の気筒２を備えたディーゼルエンジンとして構成されている。周知のように、内燃機関１には吸気通路３及び排気通路４が接続され、吸気通路３には吸気濾過用のエアフィルタ５と、排気エネルギを利用して吸気圧を高める過給機６のコンプレッサ６ａと、吸気量調節用の絞り弁７とが設けられ、排気通路４には過給機６のタービン６ｂと、排気温度に対応した信号を出力する排気温センサ８と、排気浄化手段としての排気浄化装置９とが設けられている。排気浄化装置９には、パティキュレートフィルタ１０を内蔵したケーシング１１と、フィルタ１０の温度に対応して信号を出力する温度取得手段としての温度センサ１２とが設けられている。排気通路４は、排気の一部を吸気通路３へ戻す（ＥＧＲする）ためＥＧＲクーラ１３及びＥＧＲ弁１４を介してＥＧＲ通路１５によって吸気通路３と接続されている。内燃機関１の各気筒２には気筒２内に燃料を噴射するインジェクタ１６がそれぞれに設けられ、各インジェクタ１６は加圧された燃料を蓄えるコモンレール１７に接続されている。

内燃機関１の運転状態はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１８により制御される。ＥＣＵ１８はマイクロプロセッサ及びその主記憶装置として機能するＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を組み合わせたコンピュータとして構成される。ＥＣＵ１８は、例えばフィルタ１０をフィルタ１０に堆積している粒子状物質（ＰＭ）が酸化除去される温度（例えば６５０度）以上に昇温させ、フィルタ１０の機能を再生させる処理（ＰＭ再生）を所定の周期で実行する。フィルタ１０の昇温は、例えばインジェクタ１６の動作を制御して内燃機関１の膨張行程の終期に気筒２内へ燃料を噴射（ポスト噴射）させることにより行うことができる。このようにインジェクタ１６の動作を制御することで、ＥＣＵ１８は昇温操作制御手段として機能する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、フィルタ１０は、多数のセル（貫通孔）２１…２１を有するハニカム状に形成されている。セル２１…２１は、それぞれ、両端のうち一方においてプラグ２２で栓詰めがされている。プラグ２２は、入口端２１ａにおいて栓詰めされているセル２１と、出口端２１ｂにおいて栓詰めされているセル２１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２１、２１間の隔壁２３には、排気ガスは通過できるがＰＭは通過できない程度の微細な孔（不図示）が多数形成されている。また、隔壁２３には酸化触媒として白金が担持されている。

フィルタ１０には更に、第一の温度域（吸収温度域）においてＣＯ_２を吸収し、第一の温度域よりも高い第二の温度域（放出温度域）においてＣＯ_２を放出するＣＯ_２吸放出手段としてのＣＯ_２吸放出材が担持されている。ＣＯ_２吸放出材としては、例えば吸収温度域が４００度〜５８０度であり、放出温度域が６００度〜７００度であるリチウムジルコネート（Ｌｉ_２ＺｒＯ_３）等のリチウムの複合酸化物を利用することができる。

ＣＯ_２吸放出材に吸収されたＣＯ_２は、例えば排気浄化装置９のＰＭ再生時に放出されてフィルタ１０の過昇温を防止する。そこで、排気浄化装置９のＰＭ再生時にＣＯ_２が放出可能なように、ＥＣＵ１８は図３に示した制御ルーチンを実行してＣＯ_２吸放出材が担持されたフィルタ１０の温度（床温）を変化させ、ＣＯ_２吸放出材にＣＯ_２を吸収させる。図３の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。図３の制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ１８は昇温手段及び温度制御手段として機能する。

図３の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１８まずステップＳ１１で床温（Ｔ）を取得する。床温は、例えば温度センサ１２の出力信号を参照することにより取得することができる。なお、ＣＯ_２吸放出材はフィルタ１０に担持されているので、ＣＯ_２吸放出材の温度はフィルタ１０の温度とほぼ同じである。次のステップＳ１２においてＥＣＵ１８は、床温（Ｔ）が、昇温を開始する判定温度（昇温開始温度、Ｔ_start）以上であるか否かを判断する。昇温開始温度以上であると判断した場合はステップＳ１３へ進み、ＣＯ_２がＣＯ_２吸放出材に最もよく吸収される温度（吸収最適温度、Ｔ_absorb）までＣＯ_２吸放出材を昇温させる。なお、吸収最適温度はＣＯ_２吸放出材に応じて設定される。例えばリチウムジルコネートの場合は吸収最適温度に約５００度が設定される。床温の昇温は、例えばポスト噴射により行うことができる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

昇温開始温度は、ＣＯ_２吸放出材の昇温に使用するエネルギを出来る限り低減させるため、吸収温度域の近くに設定することが望ましい。ただし、昇温開始温度を吸収温度域の近くに設定した場合、ＰＭ再生までにＣＯ_２吸放出材の温度が昇温開始温度まで上昇しない可能性があり、そのためＣＯ_２吸放出材にＣＯ_２が用意できないおそれがある。従って、昇温開始温度は、ＣＯ_２吸放出材にＣＯ_２が用意でき且つ昇温に使用するエネルギが出来る限り低減されるように、それぞれの条件の許容範囲内で設定される。また、ＣＯ_２吸放出材の容量や内燃機関１の排気量等の条件も昇温開始温度に影響を与える。例えば、ＣＯ_２吸放出材の容量が少ない場合、ＣＯ_２吸放出材を少ないエネルギで昇温できるので、昇温開始温度を低く設定してもよい。内燃機関１の排気量が大きい場合、排気量の小さい内燃機関と比較して排気からＣＯ_２吸放出材へ供給される熱量が多くなるので、昇温開始温度を低く設定してもよい。さらに、フィルタ１０の捕集可能なＰＭ量が少ない場合、ＰＭ再生の間隔が短くなるのでＰＭ再生までにＣＯ_２を用意するため、昇温開始温度を低く設定してもよい。

一方、昇温開始温度以上ではないと判断した場合はステップＳ１４へ進み、床温（Ｔ）が昇温を終了する温度（昇温終了温度、Ｔ_end）を下回っているか否かを判断する。昇温終了温度には、例えば床温を吸収最適温度まで昇温するために消費される燃料により内燃機関１全体の燃費が許容範囲を超えて低下する温度が設定される。下回っていないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、下回っていると判断した場合はステップＳ１５へ進み、ＣＯ_２吸放出材の昇温を終了する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図４に、内燃機関１の運転中における床温の変化の一例を示す。図４中の実線Ａは図３の制御ルーチンを実行した場合の床温の変化を、図４中の点線Ｂは図３の制御ルーチンを実行しなかった場合の床温の変化をそれぞれ示している。図４から明らかなように、図３の制御ルーチンを実行することにより、内燃機関１の運転状態等による床温の上昇を利用することで、少量の燃料で吸収最適温度（Ｔ_absorb）までＣＯ_２吸放出材を昇温させることができる。一方、図３の制御ルーチンを実行しなかった場合は、点線Ｂに示したように吸収温度域の近傍まで床温が上昇していても吸収温度域に昇温されないので、ＣＯ_２吸放出材にＣＯ_２がほとんど吸収されない。

図３の制御ルーチンで使用する昇温開始温度（Ｔ_start）及び昇温終了温度（Ｔ_end）は、ＣＯ_２吸放出材の昇温に使用する燃料がさらに低減されるように変更される。例えば、内燃機関１の高負荷運転時など排気温度が高くなる場合は、この排気温度を利用して昇温に使用する燃料を減少させることができる。そこで、ＥＣＵ１８は、図５の制御ルーチンを実行することにより排気温度に応じて昇温開始温度及び昇温終了温度を変更する。図５の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。

図５の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１８は、まずステップＳ２１で内燃機関１の回転数や負荷などの運転状態を取得する。次のステップＳ２２においてＥＣＵ１８は、図３の制御ルーチンを実行しなかった場合の床温の変化（図４の点線Ｂの温度変化）を内燃機関１の回転数や負荷などから推定する。続くステップＳ２３においてＥＣＵ１８は、排気温度を取得する。排気温度は、排気温センサ８の出力信号を参照して取得してもよいし、内燃機関１の回転数や負荷などから推定して取得してもよい。

ステップＳ２４においてＥＣＵ１８は、取得した排気温度に応じて昇温開始温度（Ｔ_start）を変更する。続くステップＳ２５において、ＥＣＵ１８は、取得した排気温度に応じて昇温終了温度（Ｔ_end）を変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。ステップＳ２４及びステップＳ２５における昇温開始温度及び昇温終了温度は、例えば図６に示した昇温開始温度及び昇温終了温度と排気温度との関係をマップとしてＥＣＵ１８のＲＯＭに記憶しておき、そのマップを参照することで求めることができる。図６から明らかなように、昇温開始温度及び昇温終了温度は、排気温度が高いほど低くなるように変更される。

このように、排気温度に応じて昇温開始温度及び昇温終了温度を変更することで、内燃機関１の運転状態の変化に伴う排気温度の上昇を利用してＣＯ_２吸放出材を昇温することができる。そのため、ＣＯ_２吸放出材の昇温に使用される燃料をさらに低減させることができる。

ＣＯ_２吸放出材のＣＯ_２吸収速度は、雰囲気ガスのＣＯ_２分圧により変化する。そこで、ＥＣＵ１８は、図７の制御ルーチンを実行して排気のＣＯ_２分圧に応じて昇温開始温度及び昇温終了温度を変更してもよい。図７の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図７において図５と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図７の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１８はまずステップＳ２１で内燃機関の運転状態を取得する。続くステップＳ２２において、ＥＣＵ１８は図３の制御ルーチンを実行しなかった場合のＣＯ２吸放出材の温度変化を推定する。次のステップＳ３１では、ＥＣＵ１８は、排気のＣＯ_２分圧を取得する。ＣＯ_２分圧は、例えば内燃機関１の回転数及び負荷、吸入された新気量、ＥＧＲ率などに基づいて求めることができる。

ステップＳ３２において、ＥＣＵ１８は、ＣＯ_２分圧に応じて昇温開始温度（Ｔ_start）を変更する。続くステップＳ３３において、ＥＣＵ１８は、ＣＯ_２分圧に応じて昇温終了温度（Ｔ_end）を変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。ステップＳ３２及びステップＳ３３における昇温開始温度及び昇温終了温度は、例えば図８に示した昇温開始温度及び昇温終了温度とＣＯ_２分圧との関係をマップとしてＥＣＵ１８のＲＯＭに記憶しておき、そのマップを参照することで求めることができる。図８から明らかなように、昇温開始温度及び昇温終了温度は、ＣＯ_２分圧が高いほど低くなるように変更される。

このようにＣＯ_２分圧に応じて昇温開始温度及び昇温終了温度を変更することで、ＣＯ_２吸収速度の小さい場合はＣＯ_２吸放出材を昇温し難くすることができる。そのため、ＣＯ_２の吸収効率を向上させることができる。

排気浄化装置９のＰＭ再生までにＣＯ_２を用意するため、ＥＣＵ１８は、図９の制御ルーチンを実行し、次のＰＭ再生までの時間に応じて昇温開始温度（Ｔ_start）及び昇温終了温度（Ｔ_end）を変更してもよい。図９の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図９において図５と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図９の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１８はまずステップＳ２１で内燃機関の運転状態を取得する。続くステップＳ２２において、ＥＣＵ１８は図３の制御ルーチンを実行しなかった場合のＣＯ_２吸放出材の温度変化を推定する。次のステップＳ４１では、ＥＣＵ１８は、フィルタ１０のＰＭ堆積量を推定する。ＰＭ堆積量は、例えばインジェクタ１６が気筒２へ供給した燃料量の積算値から推定することができる。なお、ＰＭ堆積量はＰＭ再生処理が実行されるとリセットされる。次のステップＳ４２では、ＥＣＵ１８はＰＭの平均堆積速度を推定する。平均堆積速度は、例えばインジェクタ１６が供給した燃料量からフィルタ１０へ流入する単位時間当たりのＰＭ量を推定することにより求めることができる。

ステップＳ４３において、ＥＣＵ１８は、ＰＭ堆積量と平均堆積速度とからＰＭ再生が実行されるまでの時間を算出する。次のステップＳ４４において、ＥＣＵ１８は、ＰＭ再生までの時間に応じて昇温開始温度（Ｔ_start）を変更する。続くステップＳ４５において、ＥＣＵ１８は、ＰＭ再生までの時間に応じて昇温終了温度（Ｔ_end）を変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。ステップＳ４４及びステップＳ４５における昇温開始温度及び昇温終了温度は、例えば図１０に示した昇温開始温度及び昇温終了温度とＰＭ再生までの時間との関係をマップとしてＥＣＵ１８のＲＯＭに記憶しておき、そのマップを参照することで求めることができる。図１０から明らかなように、昇温開始温度及び昇温終了温度は、ＰＭ再生までの時間が短いほど低くなるように変更される。

このように昇温開始温度及び昇温終了温度を変更することで、ＰＭ再生までに確実にＣＯ_２吸放出材にＣＯ_２を用意することができる。

また、ＣＯ_２吸放出材に常にＣＯ_２を用意しておくため、ＥＣＵ１８は図１１の制御ルーチンを実行し、既にＣＯ_２吸放出材に吸収されているＣＯ_２量（吸収済みＣＯ_２量）に応じて昇温開始温度（Ｔ_start）及び昇温終了温度（Ｔ_end）を変更してもよい。図１１の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１１において図５と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１１の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１８はまずステップＳ２１で内燃機関の運転状態を取得する。続くステップＳ２２において、ＥＣＵ１８は図３の制御ルーチンを実行しなかった場合のＣＯ_２吸放出材の温度変化を推定する。次のステップＳ５１においてＥＣＵ１８は、吸収済みＣＯ_２量を推定する。吸収済みＣＯ_２量は、例えば、ＣＯ_２吸放出材の温度、雰囲気ガスのＣＯ_２分圧又はＣＯ_２濃度等に基づいて特定したＣＯ_２吸放出量（ＣＯ_２吸放出材から吸放出されるＣＯ_２量）と、前回推定した吸収済みＣＯ_２量とから求めることができる。この処理を実行することで、ＥＣＵ１８はＣＯ_２吸収量取得手段として機能する。

ステップＳ５２においてＥＣＵ１８は、推定された吸収済みＣＯ_２量に応じて昇温開始温度（Ｔ_start）を変更する。続くステップＳ５３において、ＥＣＵ１８は推定された吸収済みＣＯ_２量に応じて昇温終了温度（Ｔ_end）を変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。ステップＳ５２及びステップＳ５３における昇温開始温度及び昇温終了温度は、例えば図１２に示した昇温開始温度及び昇温終了温度と吸収済みＣＯ_２量との関係をマップとしてＥＣＵ１８のＲＯＭに記憶しておき、そのマップを参照することで求めることができる。図１２から明らかなように、昇温開始温度及び昇温終了温度は、吸収済みＣＯ_２量が少ないと判断された場合に低くなるように変更される。なお、昇温開始温度及び昇温終了温度は、吸収済みＣＯ_２量に応じて連続的に変更させてもよいし、非連続的に変更させてもよい。例えば、推定した吸収済みＣＯ_２量がＣＯ_２吸放出材の吸収可能なＣＯ_２量（吸収限界量、図１２の点線Ｌ１）を超えている場合は、図１２に示したように昇温開始温度及び昇温終了温度を吸収温度域よりも高い温度に変更してもよい。このように温度を変更することで、無駄な燃料の消費を抑えることができる。

このように、吸収済みＣＯ_２量に応じて昇温開始温度及び昇温終了温度を変更することによりＣＯ_２吸放出材に確実にＣＯ_２を用意しておくことができる。そのため、例えば内燃機関１の高負荷運転などにより急に排気温度が上昇した場合のフィルタ１０の過昇温を防止することができる。

なお、図５、図７、図９、図１１の各制御ルーチンは各々個別に実行してもよいし、複数の制御ルーチンを組み合わせて実行してもよい。組み合わせて実行する場合には、優先順位に基づいて各制御ルーチンを順に実行してもよいし、複数の制御ルーチンを並列的に実行してもよい。

排気浄化装置９のＰＭ再生時は、吸収温度域以上で且つＰＭが酸化除去される温度（Ｔ_react）まで床温が昇温される。そこで、この昇温行程の途中において床温を吸収温度域内の吸収最適温度（Ｔ_absorb）に所定時間保持してＣＯ_２吸放出材にＣＯ_２を吸収させてもよい。図１３は、ＰＭ再生時における床温の変化の一例を示している。図１３中の実線Ｃは床温を吸収最適温度に所定時間保持した場合の床温の変化を、点線Ｄは床温を吸収最適温度に所定時間保持しなかった場合の床温の変化をそれぞれ示している。図１３の実線Ｃに示したように床温を所定時間（Ｔｉｍｅ_absorb）ＣＯ_２吸放出材の吸収最適温度（Ｔ_absorb）に保持することにより、ＣＯ_２吸放出材にＣＯ_２を吸収させてＰＭ再生処理前に確実にＣＯ_２を用意することができる。

床温を吸収最適温度（Ｔ_absorb）に保持する時間（吸収保持時間、Ｔｉｍｅ_absorb）は、ＰＭ再生時以外にＣＯ_２吸放出材を昇温する必要がない（昇温に使用するエネルギを低減できる。）ように長く設定することが望ましい。ただし、フィルタ１０のＰＭ再生までの時間が長くなることにより、排気エミッションが悪化するおそれがある。そのため、吸収保持時間は、それぞれの条件の許容範囲内で設定される。また、吸収保持時間は、フィルタ１０の捕集可能なＰＭ量や内燃機関の排気量等の影響を受ける。例えば、フィルタ１０の捕集可能なＰＭ量が少ない場合、ＰＭ再生までの時間が長いと排気エミッションが悪化するので、吸収保持時間を短く設定してもよい。内燃機関の排気量が大きい場合、ＣＯ_２吸放出材へ流入する排気量が多くなるので、吸収保持時間を短く設定してもよい。

吸収保持時間（Ｔｉｍｅ_absorb）は、吸収済みＣＯ_２量やＣＯ_２吸収効率等により変更させてよい。そこで、ＥＣＵ１８は、図１４の制御ルーチンを実行することにより吸収済みＣＯ_２量に応じて吸収保持時間を変更する。図１４の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１４において図５及び図１１と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１４の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１８はまずステップＳ２１で内燃機関１の運転状態を取得する。続くステップＳ２２において、ＥＣＵ１８は図３の制御ルーチンを実行しなかった場合のＣＯ_２吸放出材の温度変化を推定する。次のステップＳ５１においてＥＣＵ１８は、吸収済みＣＯ_２量を推定する。

ステップＳ７１においてＥＣＵ１８は、吸収済みＣＯ_２量に応じて吸収保持時間（Ｔｉｍｅ_absorb）を変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。ステップＳ７１における吸収保持時間は、例えば図１５に示した吸収済みＣＯ_２量と吸収保持時間との関係をマップとしてＥＣＵ１８のＲＯＭに記憶しておき、そのマップを参照することで求めることができる。図１５から明らかなように、吸収保持時間は吸収済みＣＯ_２量が少ないと判断された場合に長くなるように変更される。なお、吸収保持時間は、吸収済みＣＯ_２量に応じて連続的に変更させてもよいし、非連続的に変更させてもよい。例えば、推定した吸収済みＣＯ_２量がＣＯ_２吸放出材の吸収限界量（図１５の点線Ｌ２）を超えている場合は、図１５に示したように吸収保持時間を０にしてもよい。

このように吸収済みＣＯ_２量に応じて吸収保持時間を変更することで、ＰＭ再生前に一定量のＣＯ_２をＣＯ_２吸放出材に確実に用意することができる。

ＣＯ_２吸放出材のＣＯ_２吸収速度が小さい場合、ＣＯ_２の吸収に時間がかかる。そこで、ＥＣＵ１８は、図１６の制御ルーチンを実行することによりＣＯ_２吸放出材のＣＯ_２吸収速度に応じて吸収保持時間を変更する。図１６の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１６において図５及び図１１と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１６の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１８はまずステップＳ２１で内燃機関１の運転状態を取得する。続くステップＳ２２において、ＥＣＵ１８は図３の制御ルーチンを実行しなかった場合のＣＯ_２吸放出材の温度変化を推定する。次のステップＳ５１においてＥＣＵ１８は、吸収済みＣＯ_２量を推定する。

ステップＳ８１においてＥＣＵ１８は、ＣＯ_２吸収速度を推定する。ＣＯ_２吸収速度は、例えば吸収最適温度、雰囲気ガスのＣＯ_２分圧及び吸収済みＣＯ_２量に基づいて推定することができる。続くステップＳ８２においてＥＣＵ１８は、推定したＣＯ_２吸収速度に応じて吸収保持時間を変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。ステップＳ８２における吸収保持時間は、例えば図１７に示したＣＯ_２吸収速度と吸収保持時間との関係をマップとしてＥＣＵ１８のＲＯＭに記憶しておき、そのマップを参照することで求めることができる。図１７から明らかなように、吸収保持時間は、ＣＯ_２吸収速度が小さいと判断された場合に長くなるように変更される。

このように、ＣＯ_２吸収速度に応じて吸収保持時間を変更することで、ＰＭ再生前にＣＯ_２吸放出材にＣＯ_２を用意することができる。

図１４及び図１６の制御ルーチンは各々個別に実行してもよいし、組み合わせて実行してもよい。組み合わせて実行する場合には、優先順位に基づいて各制御ルーチンを順に実行してもよいし、複数の制御ルーチンを並列的に実行してもよい。

排気浄化装置９には、さらに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられていてもよい。このＮＯｘ触媒は、例えばフィルタ１０に担持されていてもよいし、フィルタ１０とは別に排気通路４に配置されていてもよい。また、排気浄化装置９として、ＮＯｘ触媒とＣＯ_２吸放出材とが設けられていてもよい。ＮＯｘ触媒は排気中の硫黄（Ｓ）により被毒される。そこで、吸収温度域以上で且つＮＯｘ触媒からＳが放出される温度（例えば６００度）までＮＯｘ触媒を昇温して機能を再生させる処理（Ｓ再生）が所定の間隔で行われる。そのため、ＰＭ再生までの時間に応じて昇温開始温度及び昇温終了温度を変更したように、Ｓ再生までの時間に応じて昇温開始温度及び昇温終了温度を変更してもよい。また、Ｓ再生時もＣＯ_２吸放出材の吸収温度域以上の温度に床温が昇温されるので、このＳ再生時の昇温行程の途中においても床温を吸収最適温度に所定時間保持してもよい。

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、内燃機関はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンに本発明を適用することもできる。また、排気系に燃料を添加する方法はポスト噴射に限定されず、例えば排気浄化装置の上流側の排気通路に燃料添加弁を設け、この燃料添加弁から燃料を噴射させてもよい。また、ヒータなどで加熱してもよい。

ＣＯ_２吸放出材は、パティキュレートフィルタに担持されて排気通路に配置されていなくてもよい。例えば、パティキュレートフィルタとは別に配置されたＮＯｘ触媒に担持させてもよいし、ＮＯｘ触媒やフィルタとは異なる担体にＣＯ_２吸放出材を担持させ、排気通路にフィルタやＮＯｘ触媒とは別に配置されていてもよい

本発明の排気浄化装置が適用される内燃機関の要部を示す図。 図１の内燃機関の排気通路に設けられるフィルタを示す図。 図１のＥＣＵが実行する床温制御ルーチンの手順を示すフローチャート。 図２のフィルタの温度変化の一例を示す図。 図１のＥＣＵが実行する第一の昇温開始温度及び昇温終了温度変更制御ルーチンの手順を示すフローチャート。 排気温度と昇温開始温度及び昇温終了温度との関係の一例を示す図。 図１のＥＣＵが実行する第二の昇温開始温度及び昇温終了温度変更制御ルーチンの手順を示すフローチャート。 排気のＣＯ_２分圧と昇温開始温度及び昇温終了温度との関係の一例を示す図。 図１のＥＣＵが実行する第三の昇温開始温度及び昇温終了温度変更制御ルーチンの手順を示すフローチャート。 図１の排気浄化装置のＰＭ再生までの時間と昇温開始温度及び昇温終了温度との関係の一例を示す図。 図１のＥＣＵが実行する第四の昇温開始温度及び昇温終了温度変更制御ルーチンの手順を示すフローチャート。 吸収済みＣＯ_２量と昇温開始温度及び昇温終了温度との関係の一例を示す図。 ＰＭ再生時における図１の排気浄化装置の温度変化の一例を示す図。 図１のＥＣＵが実行する第一の吸収保持時間変更制御ルーチンの手順を示すフローチャート。 吸収済みＣＯ_２量と吸収保持時間との関係の一例を示す図。 図１のＥＣＵが実行する第一の吸収保持時間変更制御ルーチンの手順を示すフローチャート。 ＣＯ_２吸収速度と吸収保持時間との関係の一例を示す図。

符号の説明

１ 内燃機関
４ 排気通路
９ 排気浄化装置（排気浄化手段）
１２ 温度センサ（温度取得手段）
１８ エンジンコントロールユニット（昇温手段、温度制御手段、昇温操作制御手段、ＣＯ_２吸収量取得手段）

Claims (5)

1. 第一の温度域で排気通路のＣＯ_２を吸収し、前記第一の温度域よりも高い第二の温度域で吸収したＣＯ_２を放出するＣＯ_２吸放出手段と、前記ＣＯ_２吸放出手段の温度を取得する温度取得手段と、前記ＣＯ_２吸放出手段の温度を上昇させる昇温手段と、前記温度取得手段の取得した温度が前記第一の温度域より低い判定温度以上であると判断した場合に、前記ＣＯ_２吸放出手段の温度を前記第一の温度域まで上昇させるように前記昇温手段を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記温度制御手段は、排気温度が高いほど前記判定温度を低下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。
3. 前記温度制御手段は、排気のＣＯ_２分圧が高いほど前記判定温度を低下させ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。
4. 前記排気通路に配置され、昇温操作により機能が再生される排気浄化手段と、前記排気浄化手段の前記昇温操作を所定の間隔で実行する昇温操作制御手段と、を備え、
   前記温度制御手段は、前記昇温操作制御手段により実行される前記昇温操作までの時間が短いほど前記判定温度を低下させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記ＣＯ_２吸放出手段に吸収されているＣＯ_２量を取得するＣＯ_２吸収量取得手段を備え、
   前記温度制御手段は、前記ＣＯ_２吸収量取得手段の取得したＣＯ_２量が少ないと判断した場合に前記判定温度を低下させるように前記ＣＯ_２量に応じて前記判定温度を変更することを特徴とする請求項１〜４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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