JP2009008053A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガスと一緒に大気中に放出される二酸化炭素の量を低減する内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１の排気経路５と吸気経路２を結ぶ排気還流経路６に、排気経路５に排出された排気ガスに含まれている二酸化炭素を温度に応じて吸収あるいは放出する二酸化炭素吸放出部材７０を配置して排気ガス中の二酸化炭素を吸着可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に排気ガス中の二酸化炭素の大気への放出を低減するものに関する。

内燃機関から排出される排気ガス中には様々な成分が含まれている。従来から、これらの成分が大気中に放出されることを抑制するため、排気経路に各種触媒を配置して排気ガスの浄化を行うようにしている。ところが、排気ガス中の二酸化炭素に関しては、現状では、特別に対策を施すことなく大気に放出されている。

なお、排気ガス中の二酸化炭素を温度に応じて吸収及び放出する二酸化炭素吸放出部材が知られており、このような二酸化炭素吸放出部材を排気経路に配置した構成が特許文献１に開示されている。

特開２００５−３２６４８５７

特許文献１では、二酸化炭素吸放出部材により第一の温度域で二酸化炭素を吸収し、吸収した二酸化炭素を第二の温度域で排気ガス中に放出している。この目的は、高温の二酸化炭素を排気ガス中に放出することで暖気運転を促進させるためであり、大気中に放出される排気ガス中の二酸化炭素の濃度を低減させるためのものではない。そのため、特許文献１に開示された構成では、現状と同様に、二酸化炭素を多く含む排気ガスが大気へと放出されることとなる。

本発明は、排気ガスと一緒に大気中に放出される二酸化炭素の量を低減する内燃機関の排気浄化装置を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１にかかる内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気経路と吸気経路を結ぶ排気還流経路に、排気経路に排出された排気ガスに含まれている二酸化炭素を温度に応じて吸収あるいは放出する二酸化炭素吸放出部材を配置したことを特徴としている。

請求項２にかかる発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、二酸化炭素吸放出部材は、排気経路の一部を構成する排気マニホールドの外側を包み込むように配置されていることを特徴としている。

請求項３にかかる発明は、請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置において、二酸化炭素吸放出部材と吸気経路との間の排気還流経路から分岐した分岐経路と、分岐経路と接続され、二酸化炭素吸放出部材より放出された二酸化炭素を貯蔵する貯蔵手段と、二酸化炭素吸放出部材の下流側を吸気経路あるいは岐経路の何れかに切換える切換弁と、を有することを特徴としている。

請求項４にかかる発明は、請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置において、二酸化炭素吸放出部材よりも上流側の排気還流経路を開閉する開閉弁と、貯蔵手段に貯蔵された二酸化炭素量を検出する貯蔵量検出手段と、二酸化炭素吸放出部材の温度を推定する温度推定手段と、貯蔵量検出手段で検出した貯蔵量が所定量に達しているか否かを判定する第１判定手段と、温度推定手段で検出した温度が所定温度に達しているか否かを判定する第２判定手段と、第１判定手段で所定量に達していないと判断された場合には開閉弁を開弁し、次いで第２判定手段で所定温度を超えると判断された場合には、開閉弁を閉弁するとともに切換弁を前記分岐経路側に切換え、二酸化炭素吸放出部材から放出された二酸化炭素を貯蔵するように貯蔵手段を作動させる制御手段と、を有することを特徴としている。

請求項５にかかる発明は、請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置において、排気経路に配設され、排気ガスを浄化する触媒と、触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、二酸化炭素吸放出部材よりも上流側の排気還流経路を開閉する開閉弁と、貯蔵手段に貯蔵された二酸化炭素量を検出する貯蔵量検出手段と、二酸化炭素吸放出部材の温度を推定する温度推定手段と、触媒温度検出手段で検出した触媒温度が活性化温度に達しているか否かを判定する触媒活性化判定手段と、貯蔵量検出手段で検出した貯蔵量が所定量に達しているか否かを判定する第１判定手段と、温度推定手段で検出した温度が所定温度に達しているか否かを判定する第２判定手段と、第１判定手段で所定量に達していないと判断され、かつ触媒活性化判定手段で触媒温度が活性化したと判断された場合には開閉弁を開弁し、次いで第２判定手段で所定温度を超えると判断された場合には、開閉弁を閉弁するとともに切換弁を分岐経路側に切換え、二酸化炭素吸放出部材から放出された二酸化炭素を貯蔵するように貯蔵手段を作動させる制御手段と、を有することを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項４または５記載の内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を有し、温度推定手段は、運転状態検出手段の検出結果に基づき二酸化炭素吸放出部材の温度を推定することを特徴としている。

本発明によれば、排気還流経路に二酸化炭素吸放出部材を配置することで、排気還流を行いつつ二酸化炭素吸放出部材により排気ガス中の二酸化炭素を吸収することができるので、二酸化炭素が大気中に放出されることを抑制できる。

本発明によれば、二酸化炭素吸放出部材を、排気経路の一部を構成する排気マニホールドの表面を包み込むように配置することで、排気熱を利用して二酸化炭素吸放出部材の温度管理を容易に行いつつ、排気ガス中の二酸化炭素濃度を低減することができる。さらに、二酸化炭素吸放出部材をハウジング内に収容する等してユニット化すると、排気マニホールドの熱対策として通常用いられるヒートプロテクタの役割を兼ねさせることができるので、通常のヒートプロテクタを廃して部品点数の削減を実現できる。

本発明によれば、切換弁により二酸化炭素吸放出部材の下流側を吸気経路あるいは分岐経路の何れかに切換えることができる。これにより、分岐経路側に切換えた場合には二酸化炭素吸放出部材から放出された二酸化炭素を貯蔵手段に貯蔵でき、大気中に排出される二酸化炭素を低減しながら二酸化炭素吸放出部材の吸着性能を長期に渡り維持することができる。一方、貯蔵手段に充分な量の二酸化炭素が貯蔵されている場合等には、切換弁を吸気経路側に切換えることで、通常の排気還流を行うことができる。

本発明によれば、貯蔵手段の貯蔵量が所定量に満たない場合には開閉弁を開くので、早期に排気ガスを二酸化炭素吸放出部材に導入できるとともに吸気経路への排気ガス還流を行える。また、二酸化炭素吸放出部材の推定温度が基準温度を超える場合には開閉弁を閉弁し排気ガスの経路が分岐経路側となるように切換弁を切換え、放出された二酸化炭素を貯蔵するように貯蔵手段を作動するため、排気還流経路への排気ガスの流れを止めた状態で、二酸化炭素吸放出部材から放出された二酸化炭素が貯蔵手段へ導入でき、効率よく二酸化炭素を貯蔵することができる。

本発明によれば、触媒の温度が活性化温度に達するまで開閉弁は開かないので、触媒に対する排気流量が確保され、触媒の早期活性化を図れることができる。また、貯蔵手段の貯蔵量が所定量に満たない場合には開閉弁を開くので、早期に排気ガスを二酸化炭素吸放出部材に導入できるとともに吸気経路への排気ガス還流を行える。さらに、二酸化炭素吸放出部材の推定温度が基準温度を超える場合には開閉弁を閉弁し排気ガスの経路が分岐経路側となるように切換弁を切換え、放出された二酸化炭素を貯蔵するように貯蔵手段を作動するため、排気還流経路への排気ガスの流れを止めた状態で、二酸化炭素吸放出部材から放出された二酸化炭素が貯蔵手段へ導入でき、効率よく二酸化炭素を貯蔵することができる。

本発明によれば、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段の検出結果に基づき二酸化炭素吸放出部材の温度を推定するので、既存の運転状態検出手段を流用して温度推定を行えるのでコスト低減を図ることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
(第１の実施形態)
図１において符号１は、内燃機関となる４サイクルガソリンエンジン（以下「エンジン」と記す）を示す。エンジン１には、吸気経路２と、排気マニホールド３と排気管４で構成された排気経路５とがそれぞれ接続されている。本発明に係る排気浄化装置２０は、排気経路５と吸気経路２を接続する排気還流経路６に装着された二酸化炭素吸放出ユニット７と、二酸化炭素吸放出ユニット７と吸気経路２との間の排気還流経路６から分岐した分岐経路８と、分岐経路８と接続された貯蔵手段９と、二酸化炭素吸放出ユニット７の下流側を吸気経路２あるいは分岐経路８の何れかに切換える切換弁１０と、二酸化炭素吸放出ユニットよりも上流側の排気還流経路６を開閉する開閉弁１１と、図３に示す制御手段３０とを備えている。図１において、符号１２は排気還流経路６よりも排気下流側の排気経路５に装着されている周知の三元触媒を示す。

二酸化炭素吸放出ユニット７は、図２に示すように、排気経路５に排出された排気ガスに含まれている二酸化炭素を、自身の温度に応じて吸収あるいは放出する二酸化炭素吸放出部材７０と、カバー部材７１とで構成されている。二酸化炭素吸放出部材７０は、排気マニホールド３の外側を包み込むように装着されて配設されている。カバー部材７１は排気マニホールド３に装着された二酸化炭素吸放出部材７０の外側に配置され、排気マニホールド３と二酸化炭素吸放出部材７０全体を覆うように形成されている。

二酸化炭素吸放出部材７０としては、例えばリチウムジルコネート等のリチウムの酸化複合物、オルソチタンサンバリウムなどが挙げられる。これら二酸化炭素吸放出部材７０は、第１の温度領域で二酸化炭素を吸着し、第１の温度領域よりも高い第２の温度領域で二酸化炭素を放出する特性を有している。これら第１の温度領域と弟２の温度領域は、二酸化炭素吸放出部材７０の材質によって異なっている。

図１に示すように、貯蔵手段９は、二酸化炭素吸放出部材７０より放出された二酸化炭素を貯蔵するもので、分岐経路８にその吸引側が接続された駆動源となるポンプ９１と、ポンプ９１の吐出側に接続された貯蔵タンク９２とを備えている。ポンプ９１は例えば真空ポンプであって、これが作動することで、排気還流経路６内で二酸化炭素吸放出部材７０から放出された二酸化炭素を吸引して貯蔵タンク９２へ導入するように構成されている。貯蔵タンク９２は金属性の高圧タンクで構成されている。

切換弁１０は電磁駆動式の弁で構成されていて、二酸化炭素吸放出部材７０より排気下流側に配置されている。切換弁１０は、通常分岐経路８を閉じて排気ガスの経路が排気還流経路６となる位置を占め、駆動信号が入力されると分岐経路８を開くように構成されている。

開閉弁１１は電磁駆動式の弁で構成されていて、二酸化炭素吸放出部材７０より排気上流側に配置されている。開閉弁１１は通常閉弁状態とされていて、駆動信号が入力されることで開弁されて排気還流経路６を開くように構成されている。

図３に示すように、制御手段３０は、周知のコンピュータで構成されていて、その入力側には二酸化炭素吸放出部材７０の吸放出状態に相関する二酸化炭素吸放出ユニット７のケーシング内圧力を検出する圧力センサ３１と、貯蔵タンク９２に貯蔵された二酸化炭素量を検出する貯蔵量検出手段となるタンク圧力センサ３２と、エンジン１の回転数を検出する回転数検出手段３３と、エンジン１の負荷状態を検出する負荷状態検出手段３４とがそれぞれ信号線によって接続されている。このうち、回転数検出手段３３および負荷状態検出手段３４で運転状態検出手段であり、温度推定手段３５を構成している。

制御手段３０の出力側には、制御対象となる切換弁１０と開閉弁１１とポンプ９１が信号線によって接続されていて、制御手段３０から出力される駆動信号によってその作動が制御される。

本形態において、制御手段３０には、二酸化炭素吸放出部材７０への排気ガスの導入パメラータとなる貯蔵タンク９２の二酸化炭素の貯蔵量であるタンク内圧の判断基準となる基準圧力Ｐ０（所定量）と、放出温度領域を判断する放出基準温度Ｔ０(所定温度)と、二酸化炭素吸放出部材７０への排気ガス導入停止パメラータとなる貯蔵タンク９２の吸着材基準圧力Ｐ１と吸着基準温度Ｔ１と基準残圧力Ｐ２とが予め設定されている。

本形態において、制御手段３０は、タンク圧力センサ３２で検出したタンク内圧が基準圧力Ｐ０に達しているか否かを判定する第１判定手段４０と、温度推定手段３５で検出した温度が放出基準温度Ｔ０に達しているか否かを判定する第２判定手段４１とを備えるとともに、第１判定手段４０で基準圧力Ｐ０に達していないと判断された場合には開閉弁１１を開弁し、次いで第２判定手段４１で放出基準温度Ｔ０を超えると判断された場合には、開閉弁１１を閉弁するとともに切換弁１０を分岐経路８側に切換え、二酸化炭素吸放出部材７０から放出された二酸化炭素を貯蔵するようにポンプ９１を作動させる機能を備えている。

本形態では、第１判定手段４０と第２判定手段４１とを制御手段３０が備えた構成として説明するが、第１判定手段４０と第２判定手段４１を制御手段３０とは個別に設ける形態としてもよい。

次に、制御手段３０による制御形態を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。制御手段３０は、図４のステップＡ１において、第１判定手段４０によりタンク圧力センサ３２で検出した貯蔵タンク９２の圧力と基準圧力Ｐ０とから二酸化炭素の貯蔵量を判定し、タンク内力が基準圧力Ｐ０に達していないと判定した場合には、ステップＡ２で開閉弁１１を開いてステップＡ３に進む。開閉弁１１が開くと、排気通路５を流れる排気ガスの一部が排気還流通路６へ流れ込んで二酸化炭素吸放出部材７０へと案内され、排気ガスの二酸化炭素が二酸化炭素吸放出部材７０に吸着される。ステップＡ１においてタンク内力が基準圧力Ｐ０を超えている場合には、タンク内が満杯で二酸化炭素を貯蔵できないものとして、この制御を終える。

ステップＡ３では、運転状態検出手段３５の検知情報から二酸化炭素吸放出部材７０の放出温度を推定し、その推定温度が予め設定された基準温度（放出基準温度Ｔ０）を超える場合、二酸化炭素吸放出部材７０から二酸化炭素が放出されているものと見做してステップＡ４に進む。ステップＡ４では開閉弁１１を閉弁し、切換弁１０を排気還流経路６内の排気ガスを分岐経路８側へ案内する方向に切換えるとともにポンプ９１を駆動する。このため、排気還流経路６へ流入する排気ガスは開閉弁１１によって止められ、二酸化炭素吸放出部材７０から放出された二酸化炭素がポンプ９１によって吸引されて、貯蔵タンク９２に貯蔵される。

ステップＡ５では圧力センサ３１の圧力情報と吸着材基準圧力Ｐ１、二酸化炭素吸放出部材７０の推定温度と吸着基準温度Ｔ１あるいはタンク圧力センサ３２の検出圧力と基準残圧力Ｐ２とから二酸化炭素吸放出部材７０の推定放出状態、温度状態または貯蔵タンク９２の貯蔵限界量を判断する。そして、ケーシング内部の圧力が吸着材基準圧力Ｐ１より低い場合には、二酸化炭素吸放出部材７０から二酸化炭素が放出されたものと判定し、二酸化炭素吸放出部材７０の推定温度が吸着基準温度Ｔ１より低い場合には、放出温度領域ではなく吸着温度領域であると判断し、貯蔵タンク９２内の圧力が基準残圧力Ｐ２を超える場合には貯蔵タンク９２内が満杯であるものと判断してステップＡ６に進む。

ステップＡ６では、開閉弁１１が開かれ、切換弁１０が分岐通路８を閉じ、ポンプ９１の作動を停止する。このため、貯蔵タンク９２への二酸化炭素の回収は終了し、二酸化炭素吸放出部材７０による排気ガス中の二酸化炭素の吸着が再開される。

このように、排気還流経路６に二酸化炭素吸放出部材７０を配置することで、排気還流を行いつつ二酸化炭素吸放出部材７０により排気ガス中の二酸化炭素を吸収することができるので、二酸化炭素が大気中に放出されることを抑制できる。二酸化炭素吸放出部材７０を、排気経路５の一部を構成する排気マニホールド３の表面を包み込むように配置することで、排気熱を利用して二酸化炭素吸放出部材７０の温度管理を容易に行いつつ、排気ガス中の二酸化炭素濃度を低減することができる。さらに、二酸化炭素吸放出部材７０をハウジング７内に収容する等してユニット化しているので、排気マニホールド３の熱対策として通常用いられるヒートプロテクタの役割を兼ねさせることができるので、通常のヒートプロテクタを廃して部品点数の削減を実現できる。

本形態では、切換弁１０により二酸化炭素吸放出部材７０の下流側を、吸気経路２あるいは分岐経路８の何れかにを切換えるので、分岐経路８側に切換えた場合には二酸化炭素吸放出部材７０から放出された二酸化炭素を貯蔵手段９の貯蔵タンク９２に貯蔵でき、大気中に排出される二酸化炭素を低減しながら二酸化炭素吸放出部材７０の吸着性能を長期に渡り維持することができる。一方、貯蔵手段の貯蔵タンク９２に充分な量の二酸化炭素が貯蔵されている場合等には、切換弁１０を吸気経路２側に切り換えるので、通常の排気還流を行うことができる。

さらに、貯蔵タンク９２の圧力が基準圧力Ｐ０に満たない場合には、タンク内に余裕があるものと見做し開閉弁１１を開くので、早期に排気ガスを二酸化炭素吸放出部材７０に導入できるとともに吸気経路への排気ガス還流を行える。二酸化炭素吸放出部材７０の推定温度が基準温度（放出基準温度Ｔ０）を超える場合には開閉弁１１を閉弁し排気ガス経路が分岐経路８側となるように切換弁１０を切換え、放出された二酸化炭素を貯蔵するようにポンプ９１を作動するため、排気還流経路６への排気ガスの流れを止めた状態で、二酸化炭素吸放出部材７０から放出された二酸化炭素を貯蔵タンク９２へ導入でき、効率よく二酸化炭素を貯蔵することができる。
(第２の実施形態)
図５、図６を用いて本発明にかかる排気浄化装置の第２の実施形態を説明する。この形態は、三元触媒１２の活性化状態を排気浄化装置２０の制御のパラメータに加えたものであり、基本的な構成は第１の実施形態と同一である。

本発明にかかる排気浄化装置２０Ａは、図５に示すように制御手段３０Ａを備えている。制御手段３０Ａは、周知のコンピュータで構成されていて、その入力側には二酸化炭素吸放出部材７０の吸放出状態に相関する二酸化炭素吸放出ユニット７のケーシング内圧力を検出する圧力センサ３１と、貯蔵タンク９２に貯蔵された二酸化炭素量を検出する貯蔵量検出手段となるタンク圧力センサ３２と、エンジン１の回転数を検出する回転数検出手段３３と、エンジン１の負荷状態を検出する負荷状態検出手段３４と、三元触媒１２の温度を検出する触媒温度検出手段３６がそれぞれ信号線によって接続されている。このうち、回転数検出手段３３および負荷状態検出手段３４で運転状態検出手段であり、温度推定手段３５を構成している。触媒温度検出手段３６は三元触媒１２よりも下流側の排気管４に配設されている。

本形態において、制御手段３０Ａは、タンク圧力センサ３２で検出したタンク内圧が基準圧力Ｐ０に達しているか否かを判定する第１判定手段４０と、温度推定手段３５で検出した温度が放出基準温度Ｔ０に達しているか否かを判定する第２判定手段４１と、触媒温度検出手段３６で検出した触媒温度が活性化温度に達しているか否かを判定する触媒活性化判定手段４２を備えるとともに、第１判定手段４０で基準圧力Ｐ０に達していないと判断され、かつ触媒活性化判定手段３６で触媒温度が活性化したと判断された場合には開閉弁１１を開弁し、次いで第２判定手段４１で放出基準温度Ｔ０を超えると判断された場合には、開閉弁１１を閉弁するとともに切換弁１０を分岐経路８側に切換え、二酸化炭素吸放出部材７０から放出された二酸化炭素を貯蔵するようにポンプ９１を作動させる機能を備えている。

制御手段３０Ａの出力側には、制御対象となる切換弁１０と開閉弁１１とポンプ９１が信号線によって接続されていて、制御手段３０から出力される駆動信号によってその作動が制御される。

本形態において、制御手段３０Ａには、二酸化炭素吸放出部材７０への排気ガスの導入パメラータとなる貯蔵タンク９２の二酸化炭素の貯蔵量であるタンク内圧の判断基準となる基準圧力Ｐ０（所定量）と、放出温度領域を判断する放出基準温度Ｔ０(所定温度)と、二酸化炭素吸放出部材７０への排気ガス導入停止パメラータとなる貯蔵タンク９２の吸着材基準圧力Ｐ１と吸着基準温度Ｔ１と基準残圧力Ｐ２と、三元触媒１２の活性化温度Ｔ３が予め設定されている。

次に、制御手段３０Ａによる制御形態を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。制御手段３０Ａは、図６のステップＢ１において、第１判定手段４０によりタンク圧力センサ３２で検出した貯蔵タンク９２の圧力と基準圧力Ｐ０とから二酸化炭素の貯蔵量を判定する。そしてタンク内力が基準圧力Ｐ０に達していないと判定した場合にはステップＢ２に進んで三元触媒１２が活性化されているか否かを触媒温度検出手段３６からの温度情報と活性化温度Ｔ３とを比較して判定する。ここで三元触媒１２が活性化されていなければ、活性化されるまで待たれ、ステップＢ２において三元触媒１２が活性化されると、ステップＢ３で開閉弁１１を開いてステップＢ４に進む。開閉弁１１が開くと、排気通路５を流れる排気ガスの一部が排気還流通路６へ流れ込んで二酸化炭素吸放出部材７０へと案内され、排気ガスの二酸化炭素が二酸化炭素吸放出部材７０に吸着される。ステップＢ１においてタンク内力が基準圧力Ｐ０を超えている場合には、タンク内が満杯で二酸化炭素を貯蔵できないものとして、この制御を終える。

ステップＢ４では、運転状態検出手段３５の検知情報から二酸化炭素吸放出部材７０の放出温度を推定し、その推定温度が予め設定された基準温度（放出基準温度Ｔ０）を超える場合、二酸化炭素吸放出部材７０から二酸化炭素が放出されているものと見做してステップＢ５に進む。ステップＢ５では開閉弁１１を閉弁し、切換弁１０を排気還流経路６内の排気ガスを分岐経路８側へ案内する方向に切換えるとともにポンプ９１を駆動する。このため、排気還流経路６へ流入する排気ガスは開閉弁１１によって止められ、二酸化炭素吸放出部材７０から放出された二酸化炭素がポンプ９１によって吸引されて、貯蔵タンク９２に貯蔵される。

ステップＢ６では圧力センサ３１の圧力情報と吸着材基準圧力Ｐ１、二酸化炭素吸放出部材７０の推定温度と吸着基準温度Ｔ１あるいはタンク圧力センサ３２の検出圧力と基準残圧力Ｐ２とから二酸化炭素吸放出部材７０の推定放出状態、温度状態または貯蔵タンク９２の貯蔵限界量を判断する。そして、ケーシング内部の圧力が吸着材基準圧力Ｐ１より低い場合には、二酸化炭素吸放出部材７０から二酸化炭素が放出されたものと判定し、二酸化炭素吸放出部材７０の推定温度が吸着基準温度Ｔ１より低い場合には、放出温度領域ではなく吸着温度領域であると判断し、貯蔵タンク９２内の圧力が基準残圧力Ｐ２を超える場合には貯蔵タンク９２内が満杯であるものと判断してステップＢ７に進む。

ステップＢ７では、開閉弁１１が開かれ、切換弁１０が分岐通路８を閉じ、ポンプ９１の作動を停止する。このため、貯蔵タンク９２への二酸化炭素の回収は終了し、二酸化炭素吸放出部材７０による排気ガス中の二酸化炭素の吸着が再開される。

このように、本形態では、貯蔵タンク９２の圧力が基準圧力Ｐ０に満たない場合で、三元触媒１２が活性化されるまでは開閉弁１０が閉状態であるので、すなわち、三元触媒１２の温度が活性化温度Ｔ３に達するまで開閉弁１０は開かないので、三元触媒１２に対する排気流量が確保されることとなり、三元触媒１２の早期活性化を図ることができる。

また、貯蔵タンク９２の圧力が基準圧力Ｐ０に満たない場合には、タンク内に余裕があるものと見做し開閉弁１１を開くので、早期に排気ガスを二酸化炭素吸放出部材７０に導入できるとともに吸気経路への排気ガス還流を行える。二酸化炭素吸放出部材７０の推定温度が基準温度（放出基準温度Ｔ０）を超える場合には開閉弁１１を閉弁し排気ガス経路が分岐経路８側となるように切換弁１０を切換え、放出された二酸化炭素を貯蔵するようにポンプ９１を作動するため、排気還流経路６への排気ガスの流れを止めた状態で、二酸化炭素吸放出部材７０から放出された二酸化炭素を貯蔵タンク９２へ導入でき、効率よく二酸化炭素を貯蔵することもできる。

二酸化炭素吸放出部材７０の温度を推定検出する温度推定手段３５として、各形態では、車両が備えている既存の回転数検出手段３３および負荷状態検出手段３４を用いるので、新たに温度推定手段を設置する場合に比べてコスト低減を図ることができる。温度推定手段３５としては、回転数検出手段３３と負荷状態検出手段３４に限定されるものではなく、例えばエンジン１の水温を検出する水温検出手段や触媒温度検出手段３６で検出される温度情報から二酸化炭素吸放出部材７０の温度を推定してもよい。

各形態において、貯蔵タンク９２内に貯蔵した二酸化炭素の回収方法についてであるが、貯蔵タンク９２を図示しない車体に対して着脱自在として交換式としてもよい。あるいは図７に示すように、車外設備と整備する回収装置１００で回収するようにしてもよい。回収装置１００としては、車体の一部、例えば給油口９５の近傍に貯蔵タンク９２に接続する回収通路１０１の回収口１０２を設置し、給油ガン１０３と一体的あるいは個別に設けた吸引機１０４で貯蔵タンク９２内からに二酸化炭素を抜き取り、吸引機１０４とつながる回収タンク１０５内に回収してもよい。

本発明にかかる排気浄化装置とこれが装着された内燃機関の概略構成を示す斜視図である。 二酸化炭素吸放出部材を備えたユニットの構成を示す断面図である。 本発明の制御系の第１の実施形態を示すブロック図である。 図４に示す制御手段による制御の一形態を示すフローチャートである。 本発明の制御系の第２の実施形態を示すブロック図である。 図５に示す制御手段による制御の一形態を示すフローチャートである。 貯蔵タンクに貯蔵された二酸化炭素の回収の一形態を示す拡大図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気経路
３ 排気マニホールド
５ 排気経路
６ 排気還流経路
８ 分岐経路
９ 貯蔵手段
１０ 切換弁
１１ 開閉弁
１２ 触媒
２０ 排気浄化装置
３０ 制御手段
３０Ａ 制御手段
３２ タンク圧力センサ（貯蔵量検出手段）
３３ 回転数検出手段（運転状態検出手段）
３４ 負荷状態検出手段（運転状態検出手段）
３５ 温度推定手段
３６ 触媒温度検出手段
４０ 第１判定手段
４１ 第２判定手段
４２ 触媒活性化判定手段
７０ 二酸化炭素吸放出部材

Claims (6)

1. 内燃機関の排気経路と吸気経路を結ぶ排気還流経路に、前記排気経路に排出された排気ガスに含まれている二酸化炭素を温度に応じて吸収あるいは放出する二酸化炭素吸放出部材を配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記二酸化炭素吸放出部材は、前記排気経路の一部を構成する排気マニホールドの外側を包み込むように配置されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記二酸化炭素吸放出部材と前記吸気経路との間の前記排気還流経路から分岐した分岐経路と、
   前記分岐経路と接続され、前記二酸化炭素吸放出部材より放出された二酸化炭素を貯蔵する貯蔵手段と、
   前記二酸化炭素吸放出部材の下流側を前記吸気経路あるいは前記分岐経路の何れかに切換える切換弁と、
   を有することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記二酸化炭素吸放出部材よりも上流側の前記排気還流経路を開閉する開閉弁と、
   前記貯蔵手段に貯蔵された二酸化炭素量を検出する貯蔵量検出手段と、
   前記二酸化炭素吸放出部材の温度を推定する温度推定手段と、
   前記貯蔵量検出手段で検出した貯蔵量が所定量に達しているか否かを判定する第１判定手段と、
   前記温度推定手段で検出した温度が所定温度に達しているか否かを判定する第２判定手段と、
   前記第１判定手段で前記所定量に達していないと判断された場合には前記開閉弁を開弁し、次いで前記第２判定手段で前記所定温度を超えると判断された場合には、前記開閉弁を閉弁するとともに前記切換弁を前記分岐経路側に切換え、前記二酸化炭素吸放出部材から放出された二酸化炭素を貯蔵するように前記貯蔵手段を作動させる制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記排気経路に配設され、排気ガスを浄化する触媒と、
   前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
   前記二酸化炭素吸放出部材よりも上流側の前記排気還流経路を開閉する開閉弁と、
   前記貯蔵手段に貯蔵された二酸化炭素量を検出する貯蔵量検出手段と、
   前記二酸化炭素吸放出部材の温度を推定する温度推定手段と、
   前記触媒温度検出手段で検出した触媒温度が活性化温度に達しているか否かを判定する触媒活性化判定手段と、
   前記貯蔵量検出手段で検出した貯蔵量が所定量に達しているか否かを判定する第１判定手段と、
   前記温度推定手段で検出した温度が所定温度に達しているか否かを判定する第２判定手段と、
   前記第１判定手段で前記所定量に達していないと判断され、かつ前記触媒活性化判定手段で前記触媒温度が活性化したと判断された場合には前記開閉弁を開弁し、次いで前記第２判定手段で前記所定温度を超えると判断された場合には、前記開閉弁を閉弁するとともに前記切換弁を前記分岐経路側に切換え、前記二酸化炭素吸放出部材から放出された二酸化炭素を貯蔵するように前記貯蔵手段を作動させる制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を有し、
   前記温度推定手段は、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき前記二酸化炭素吸放出部材の温度を推定することを特徴とする請求項４または５記載の内燃機関の排気浄化装置。

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