JP2011179339A - 内燃機関用排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸収液体を用いて排ガス中の特定成分を吸収して除去する方式の排気浄化装置において、吸収液体の状態を最適な状態に維持するよう自動で制御する機能を有した内燃機関用排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排ガス中のＮＯｘと接触すると、その接触したＮＯｘを吸収する吸収液体を貯蔵するタンク３１と、排気管１１に配置されるとともにタンク３１から吸収液体が供給され、吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器３２とを備える。そして、排ガス接触器３２内の吸収液体に対するＮＯｘの吸収割合、及び排ガス接触器３２内の吸収液体の温度の少なくとも一方に応じて、タンク３１から排ガス接触器３２への吸収液体の供給状態を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排ガスと吸収液体とを接触させることで排ガス中の特定成分を吸収して除去する内燃機関用排気浄化装置に関する。

従来より、排ガス中のＮＯｘを除去する装置としては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いた装置や、尿素選択還元触媒を用いた装置が知られている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、定期的に内燃機関をリッチ燃焼させて発生させたＨＣを還元剤として、吸蔵させたＮＯｘを還元させるものである（特許文献１参照）。また、尿素選択還元触媒は、尿素を還元剤として排ガス中のＮＯｘを選択的に還元させるものである（特許文献２参照）。

しかしながら、これらの装置では、触媒が活性化する温度（例えば２００℃）に上昇するまでは還元機能が発揮されないといった短所がある。しかも近年では、低温燃焼や排熱回収の技術が導入される傾向にあるため、特に内燃機関の始動時には上記短所が顕著となる。

そこで本発明者らは、特許文献１，２の如く触媒で還元させる方式とは全く異なる方式である以下の装置を検討した。すなわち、接触した排ガス中の特定成分（例えばＮＯｘ）を吸収することができる液体（吸収液体）を保有し、その液体と排ガスとを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去する装置である。吸収液体の具体例としては、イオン液体やアルカリ性水溶液、水等が挙げられる。このような吸収液体は常温であってもＮＯｘ等の特定成分を吸収できるので、触媒活性化温度になるまでＮＯｘを除去できないといった従来の欠点を解消できる。

この種の装置は、特許文献３にも記載されており、特許文献３記載の装置は、排ガス中の特定成分を溶かし込むことができる吸収液体をタンクに貯蔵させておき、排ガスを気泡の状態にしてタンク内の吸収液体中に送り込むことで、排ガス中の有害物質を吸収液体に溶かし込んで除去する装置である。

しかし、吸収液体が特定成分を吸収できる量には限界がある。そのため、特許文献３記載の装置では、吸収可能な量を吸収した状態（吸収飽和状態）になると、吸収液体を手作業でタンクに供給しなければならず、しかも、吸収飽和状態を検出する術もないため、供給作業を実施するタイミングをユーザは把握できない。

また、本発明者らの各種検討により、吸収液体の吸収可能量は高温になるほど低下することが分かった。しかも、一度吸収された特定成分であっても、温度上昇して吸収可能量が低下することに伴い吸収液体から放出されてしまうおそれがある。

特開２００８−８２３１５号公報 特開２００９−２８１２９４号公報 特開２０００−３３４２５９号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸収液体を用いて排ガス中の特定成分を吸収して除去する方式の排気浄化装置において、吸収液体の状態を最適な状態に維持するよう自動で制御する機能を有した内燃機関用排気浄化装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、内燃機関の排ガス中の特定成分と接触すると、その接触した特定成分を吸収する吸収液体を貯蔵するタンクと、前記内燃機関の排気管に配置されるとともに前記タンクから前記吸収液体が供給され、前記吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、前記排ガス接触器内の前記吸収液体に対する前記特定成分の吸収割合、及び前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度の少なくとも一方に応じて、前記タンクから前記排ガス接触器への前記吸収液体の供給状態を制御する供給状態制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明では要するに、タンクと排ガス接触器とを別々に構成するとともに、排ガス接触器内における吸収液体の吸収割合及び温度の少なくとも一方に応じて、タンクから排ガス接触器への供給状態を制御する。そのため、排ガス接触器内の吸収液体を、その吸収割合や温度に応じた最適な状態に自動で制御できる。

請求項２記載の発明では、前記供給状態制御手段は、前記吸収割合が予め設定した上限割合よりも低い場合には前記排ガス接触器への前記吸収液体の供給を停止させる供給停止制御手段と、前記吸収割合が前記上限割合を超えて高くなった場合には前記吸収液体を前記排ガス接触器へ供給させる供給制御手段と、を有することを特徴とする。

上記発明によれば、排ガス接触器内の吸収液体の吸収割合が上限割合よりも低い場合にはタンクからの供給を停止させるので、タンクから新規の吸収液体を供給することにより未だ吸収能力が十分にある吸収液体が排ガス接触器から排出されてしまうことを回避できる。よって、タンクに新規の吸収液体を補給しなければならない時期を遅くして吸収液体の使用期間を長くできる。

また、排ガス接触器内の吸収液体の吸収割合が上限割合を超えて高くなった場合にはタンクから供給させるので、内燃機関から排出される特定成分の排出量に対する、排ガス接触器での吸収量の割合（吸収率）を、所定の吸収率以上に維持させることができる。よって、排ガス中の特定成分が吸収されることなく排ガス接触器を素通りしてしまう量が排ガス規定値を超えて多くなることを自動で回避できる。

請求項３記載の発明では、前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度が高いほど、前記上限割合を低い値に設定することを特徴とする。

ここで、吸収液体の温度が高いほど、吸収液体による吸収可能量は低下する。この点を鑑みた上記発明では、温度が高いほど上限割合を低い値に設定するので、先述した吸収率を所定の吸収率以上に維持させることを高精度に制御できる。

請求項４記載の発明では、前記供給状態制御手段は、前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度が予め設定した上限温度よりも低い場合には前記排ガス接触器への前記吸収液体の供給を停止させる供給停止制御手段と、前記上限温度を超えて高くなった場合には前記吸収液体を前記排ガス接触器へ供給させる供給制御手段と、を有することを特徴とする。

ここで、吸収液体の温度が高いほど吸収液体による吸収可能量が低下することは先述した通りであるが、低下後の吸収可能量が低下前の吸収量よりも低くなった場合には、その差分量の特定成分が吸収液体から放出されてしまう。一方、排ガス接触器内の吸収液体は高温の排ガスと接触するため、タンク内の吸収液体に比べて温度が高くなっている。つまり、タンク内の吸収液体を排ガス接触器へ供給すれば、排ガス接触器内の吸収液体の温度を低下させることができる。

これらの点を鑑みた上記発明では、排ガス接触器内の吸収液体の温度が上限温度を超えて高くなった場合には、タンク内の吸収液体を排ガス接触器へ供給させるので、排ガス接触器内の吸収液体の温度を低下させて吸収可能量の低下を抑制できる。よって、上述の如く特定成分が吸収液体から放出されることを抑制できる。

請求項５記載の発明では、前記排気管から分岐して、前記排ガス接触器をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路と、前記バイパス通路及び前記排ガス接触器のいずれかに排ガスの流れを切り替える切替弁と、を備え、前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度が、所定時間以上継続して前記上限温度を超えている場合、或いは前記上限温度よりもさらに高い値に設定された所定温度以上になった場合には、前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう前記切替弁の作動を制御することを特徴とする。

内燃機関が高負荷かつ高回転で運転する状態が継続すると、タンク内の吸収液体を排ガス接触器へ供給させるだけでは上限温度未満に温度低下できない場合がある。この点を鑑みた上記発明では、排ガス接触器内の吸収液体の温度が、所定時間以上継続して上限温度を超えている場合或いは上限温度よりもさらに高い値に設定された所定温度以上になった場合には、バイパス通路へ排ガスを流通させるので、吸収液体に既に吸収されている特定成分が吸収液体から放出されてしまうことを回避できる。

請求項６記載の発明では、前記供給制御手段は、前記排ガス接触器が前記吸収液体を保有できる量だけ、前記吸収液体を前記排ガス接触器へ供給させることを特徴とする。

これによれば、排ガス接触器内の吸収液体の全てを過不足無くタンク内の吸収液体と入れ替えることができるので、吸収液体を排ガス接触器へ供給させるにあたり、吸収割合を低下させる目的で供給する場合及び温度低下させる目的のいずれの場合においても、過不足無く吸収液体を供給できる。

請求項７記載の発明では、前記供給制御手段は、前記排ガス接触器内の前記吸収液体を排出させた後に、前記タンクから前記吸収液体を供給させることを特徴とする。

これによれば、排ガス接触器から排出する吸収割合の高い吸収液体（或いは高温の吸収液体）と、タンクから排ガス接触器へ供給する吸収割合の低い吸収液体（或いは低温の吸収液体）とが混ざり合うことを抑制できるので、タンクに新規の吸収液体を補給しなければならない時期を遅くして吸収液体の使用期間を長くできる。

請求項８記載の発明では、内燃機関の排ガス中の特定成分と接触するとその接触した特定成分を吸収する吸収液体を保有し、前記内燃機関の排気管に配置されて前記吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、前記排気管から分岐して、前記排ガス接触器をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路と、前記バイパス通路及び前記排ガス接触器のいずれかに排ガスの流れを切り替える切替弁と、前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度、及び前記内燃機関から排出される前記特定成分の排出量の少なくとも一方に応じて、前記切替弁の作動を制御するバイパス制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明によれば、排ガス接触器内の吸収液体の温度、及び内燃機関から排出される特定成分の排出量の少なくとも一方に応じて、排ガスを排ガス接触器へ流通させるかバイパスさせるかを切り替え制御する。そのため、排ガス接触器内の吸収液体を、その温度や内燃機関の運転状態に応じた最適な状態に自動で制御できる。

請求項９記載の発明では、前記バイパス制御手段は、前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度が予め設定された所定温度以上であることを条件として、前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう前記切替弁の作動を制御することを特徴とする。

ここで、吸収液体の温度が高いほど吸収液体による吸収可能量が低下することは先述した通りであるが、低下後の吸収可能量が低下前の吸収量よりも低くなった場合には、その差分量の特定成分が吸収液体から放出されてしまう。特に、内燃機関が高負荷かつ高回転で運転する状態が継続すると、排ガス接触器内の吸収液体の温度が極めて高温になる。

この点を鑑みた上記発明では、排ガス接触器内の吸収液体の温度が所定温度以上であることを条件としてバイパス通路へ排ガスを流通させるので、吸収液体の温度上昇を抑制でき、ひいては吸収液体に既に吸収されている特定成分が吸収液体から放出されてしまうことを回避できる。

請求項１０記載の発明では、前記バイパス制御手段は、前記内燃機関から排出される前記特定成分の排出量が所定量未満であることを条件として、前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう前記切替弁の作動を制御することを特徴とする。

内燃機関から排出される特定成分の排出量が、排ガス規制量未満である場合には、吸収液体で特定成分を吸収除去することなく、そのまま排ガスを排出させても問題ない場合がある。この点を鑑みた上記発明によれば、特定成分の排出量が所定量未満であることを条件としてバイパス通路へ排ガスを流通させるので、必要以上に特定成分を吸収することを抑制でき、新規の吸収液体を補給しなければならない時期を遅くして吸収液体の使用期間を長くできる。

本発明の第１実施形態にかかる排気浄化装置を示す図。 ＮＯｘ吸収液体（ＮａＯＨ水溶液）によるＮＯｘ吸収能力を説明する図。 吸収液体の吸収割合（Ｃ／（Ｃ＋Ｄ））および最大吸収量（Ｃ＋Ｄ）等の定義を説明する模式図。 第１実施形態において、吸収液体を入替制御する手順を示すフローチャート。 温度に応じた最大吸収量（Ｃ＋Ｄ）の変化を示す図。 図４の判定に用いる上限温度がヒステリシスを有することを説明する図。 第１実施形態の変形例を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態にかかる排気浄化装置を示す図。 図８中の液体回収器を示す図。 図８中の液体回収器の変形例を示す図。 本発明の第３実施形態にかかる排気浄化装置を示す図。 エンジン運転状態と吸収液体の温度との関係を説明する図。 第３実施形態において、バイパス制御の手順を示すフローチャート。 本発明の第４実施形態において、バイパス制御の手順を示すフローチャート。 内燃機関の運転状態とＮＯｘ排出量との関係を示す図。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。なお、各実施形態にかかる排気浄化装置が適用される内燃機関は、車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、圧縮自着火式のディーゼルエンジンを想定している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる排気浄化装置及び内燃機関１０を示す図である。先ず、内燃機関１０の燃焼室１０ａから排出される排ガスは、車両のフロア下に配置されている排気管１１を通じて車両後方の所定箇所から排出される。排気管１１には、排ガスに含まれているＮＯｘを酸化させる酸化触媒（ＤＯＣ１２）が取り付けられている。このＤＯＣ１２により、排ガス中のＮＯはＮＯ２に酸化される。

また、排気管１１のうちＤＯＣ１２の下流側には、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ１３）が取り付けられている。そして、ＤＰＦ１３により捕集されたＰＭを燃焼させるべく、排気温度を上昇させるよう燃料噴射弁１４からの噴射量及び噴射タイミングを制御（再生処理制御）することを、定期的に実施する。

排気管１１のうちＤＰＦ１３の下流側には、排ガス中のＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置２０が設けられ、また、排気管１１のうちＣＯ２除去装置２０の下流側には、排ガス中のＮＯｘを除去するＮＯｘ除去装置３０が設けられている。これらの除去装置２０，３０の各々が「内燃機関用排気浄化装置」に相当する。以下、各々の装置２０，３０の構成について詳細に説明する。

＜ＣＯ２除去装置２０について＞
ＣＯ２除去装置２０は、主に、タンク２１、排ガス接触器２２、循環ポンプ２３、分離放出器２４を有して構成されており、これらは循環配管２５により接続されている。タンク２１内にはＣＯ２吸収液体（後に詳述）が貯蔵されている。このＣＯ２吸収液体は、循環配管２５により形成された循環経路を循環ポンプ２３の作動により循環する。排ガス接触器２２は、排気管１１に取り付けられており、循環するＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させるよう機能する。

ＣＯ２吸収液体は、排ガス中のＣＯ２と接触することでＣＯ２を吸収する液体である。具体的には、特開２００８−２９６２１１号公報等に記載のイオン液体や、アルカリ溶液、水（例えばエンジン冷却水）等が挙げられる。また、排ガス中のＮＯｘを殆ど吸収せずにＣＯ２を選択的に吸収する液体（例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３、Ｃａ（ＯＨ）_２、エタノールアミン等）を用いれば、ＣＯ２吸収量を多くできるので好適である。また、ＣＯ２吸収液体は、化学変化を伴ってＣＯ２を吸収（化学吸着）する物質でもよいし、化学変化を伴わずにＣＯ２を吸収（物理吸着）する物質でもよい。また、ＣＯ２吸収液体はゲル状の物質やスラリー状の物質でもよい。

排ガス接触器２２は、ＣＯ２吸収液体を染み込ませて保持する保持体２２ａ、及び保持体２２ａを内部に収容するケース２２ｂを備えて構成されている。ケース２２ｂは排気管１１に接続されており、ケース２２ｂ内には排ガスが流通する。また、ケース２２ｂは循環配管２５に接続されており、ケース２２ｂの流入口から循環配管２５を通じてケース２２ｂ内に流入したＣＯ２吸収液体は、保持体２２ａにて保持される。保持体２２ａは、ケース２２ｂ内を流通する排ガスに晒されるように配置されている。そのため、保持体２２ａに保持されているＣＯ２吸収液体は排ガスと接触する。

ケース２２ｂの流入口及び流出口には流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄが備えられている。これらのバルブ２２ｃ，２２ｄは電磁駆動式のバルブであり、その開閉作動はＥＣＵ１５により制御される。よって、ＥＣＵ１５により流出バルブ２２ｄを開作動させればケース２２ｂ内のＣＯ２吸収液体を排出させることができ、ＥＣＵ１５により流入バルブ２２ｃを開作動させればケース２２ｂ内へＣＯ２吸収液体を流入させることができる。

なお、流入口はケース２２ｂの上部に形成され、流出口はケース２２ｂの下部に形成されている。そのため、流出バルブ２２ｄを開作動させると、循環ポンプ２３が駆動していなくても自重で排出できるよう構成されている。また、ケース２２ｂ内のＣＯ２吸収液体が排出された状態で流入バルブ２２ｃを開作動させると、循環ポンプ２３が駆動していなくても自重で流入できるよう構成されている。

分離放出器２４は、排ガス接触器２２から排出されたＣＯ２吸収液体を貯蔵するタンク２４ａ、及びタンク２４ａに設けられたヒータ２４ｂ（加熱手段）を有して構成されている。排ガス接触器２２から排出されてタンク２４ａ内へ流入してきたＣＯ２吸収液体をヒータ２４ｂで加熱すると、ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２がＣＯ２吸収液体から分離する。

ヒータ２４ｂの作動はＥＣＵ１５により制御される。よって、ＥＣＵ１５によりヒータ２４ｂを作動させるよう制御すればＣＯ２の分離が促進され、ヒータ２４ｂの作動を停止させるよう制御すればＣＯ２の分離速度が低下する。つまりＥＣＵ１５は、ヒータ２４ｂの作動を制御（加熱度合いを制御）することで分離速度を制御する分離制御手段として機能する。

ここで、単位量あたりのＣＯ２吸収液体によりＣＯ２を吸収できる量には限界がある。本明細書では、このような限界量を吸収したＣＯ２吸収液体の状態を吸収飽和状態と呼ぶ。また、ＣＯ２の吸収量がゼロである状態においてＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できる量（最大吸収量）に対する、ＣＯ２吸収量の割合を吸収割合と呼ぶ。つまり、吸収飽和状態での吸収割合は１００％である。そして、分離放出器２４によりＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させると、吸収割合が低下してＣＯ２吸収液体の吸収能力が上昇して復帰する。なお、分離したＣＯ２は放出口２４ｃから大気に放出される。そして、分離放出器２４によりＣＯ２が分離除去された状態のＣＯ２吸収液体は、タンク２１、ＣＯ２除去装置２０、分離放出器２４の順に循環する。

循環ポンプ２３の作動はＥＣＵ１５により制御される。本実施形態では、循環ポンプ２３を常時作動させるのではなく断続的に作動させている。つまり、ＣＯ２吸収液体を常時循環させるのではなく、断続的に循環させている。循環ポンプ２３やヒータ２４ｂ等の制御内容については、後に詳述する。

＜ＮＯｘ除去装置３０について＞
次に、ＮＯｘ除去装置３０の構成について説明する。ＮＯｘ除去装置３０は、主に、タンク３１、排ガス接触器３２、循環ポンプ３３を有して構成されており、これらは循環配管３５により接続されている。

タンク３１内は、排ガス接触器３２へ供給する未使用のＮＯｘ吸収液体（後に詳述）を貯蔵してする供給タンク部３１ａと、回収された使用済みのＮＯｘ吸収液体を貯蔵する回収タンク部３１ｂとに仕切られている。これにより、未使用のＮＯｘ吸収液体へ使用済みのＮＯｘ吸収液体が混入することを回避する。供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体は排ガス接触器３２へ供給される。排ガス接触器３２で使用されたＮＯｘ吸収液体は循環ポンプ３３を作動させることにより回収タンク部３１ｂへ回収される。

排ガス接触器３２は、排気管１１のうち、ＣＯ２除去装置２０の排ガス接触器３２の下流側に取り付けられており、ＮＯｘ吸収液体を排ガスに接触させるよう機能する。

ＮＯｘ吸収液体は、排ガス中のＮＯｘと接触することでＮＯｘを吸収する液体である。具体的には、特開２００８−２９６２１１号公報等に記載のイオン液体や、アルカリ溶液、水（例えばエンジン冷却水）等が挙げられる。また、排ガス中のＣＯ２を殆ど吸収せずにＮＯｘを選択的に吸収する液体（例えば、ＦｅＳＯ_４、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｈ_２ＳＯ_４、Ｋ_２Ｃｒ_２Ｏ_７等）を用いれば、ＮＯｘ吸収量を多くできるので好適である。また、ＮＯｘ吸収液体は、化学変化を伴ってＮＯｘを吸収（化学吸着）する物質でもよいし、化学変化を伴わずにＮＯｘを吸収（物理吸着）する物質でもよい。また、ＮＯｘ吸収液体はゲル状の物質やスラリー状の物質でもよい。

図２は、ＮＯｘ吸収液体にＮａＯＨ水溶液を用いた場合のＮＯｘ除去の効果を示す試験結果であり、ＮＯｘ濃度が約６％の排ガスを排ガス接触器２２へ流入させたところ、排ガス接触器２２から流出した排ガスのＮＯｘ濃度は約１％にまで低減されていることが確認された。

排ガス接触器３２は、ＮＯｘ吸収液体を保持する保持体３２ａ、及び保持体３２ａを内部に収容するケース３２ｂを備えて構成されている。ケース３２ｂは排気管１１に接続されており、ケース３２ｂ内には排ガスが流通する。また、ケース３２ｂは循環配管３５に接続されており、ケース３２ｂの流入口から循環配管３５を通じてケース３２ｂ内に流入したＮＯｘ吸収液体は、保持体３２ａにて保持される。保持体３２ａは、ケース３２ｂ内を流通する排ガスに晒されるように配置されている。そのため、保持体３２ａに保持されているＮＯｘ吸収液体は排ガスと接触する。

ケース３２ｂの流入口及び流出口には流入バルブ３２ｃ及び流出バルブ３２ｄが備えられている。これらのバルブ３２ｃ，３２ｄは電磁駆動式のバルブであり、その開閉作動はＥＣＵ１５により制御される。よって、ＥＣＵ１５により流出バルブ３２ｄを開作動させればケース３２ｂ内のＮＯｘ吸収液体を排出させることができ、ＥＣＵ１５により流入バルブ３２ｃを開作動させればケース３２ｂ内へＣＯ２吸収液体を流入させることができる。

なお、流入口はケース３２ｂの上部に形成され、流出口はケース３２ｂの下部に形成されている。そのため、流出バルブ３２ｄを開作動させると、循環ポンプ３３が駆動していなくても自重で排出できるよう構成されている。また、ケース３２ｂ内のＮＯｘ吸収液体が排出された状態で流入バルブ３２ｃを開作動させると、循環ポンプ３３が駆動していなくても自重で流入できるよう構成されている。

ここで、単位量あたりのＮＯｘ吸収液体によりＮＯｘを吸収できる量には限界がある。本明細書では、このような限界量を吸収したＮＯｘ吸収液体の状態を吸収飽和状態と呼ぶ。また、ＮＯｘの吸収量がゼロである状態においてＮＯｘ吸収液体がＮＯｘを吸収できる量（最大吸収量）に対する、ＮＯｘ吸収量の割合を吸収割合と呼ぶ。つまり、吸収飽和状態での吸収割合は１００％であり、供給タンク部３１ａに貯蔵されている未使用のＮＯｘ吸収液体の吸収割合は０％である。

図３に示すように、排ガス接触器３２へ流入してくる流入ＮＯｘ量Ａが排ガス規制値を超えている場合、排ガス接触器３２でＮＯｘを吸収して、排ガス接触器３２から流出する流出ＮＯｘ量Ｂを規制値未満にする必要がある。しかし、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体が既に吸収している吸収ＮＯｘ量Ｃが増加するにしたがって、吸収可能量Ｄは少なくなっていき、吸収ＮＯｘ量Ｃが最大吸収量に達すると（吸収可能量Ｄがゼロになると）、それ以上はＮＯｘを吸収できなくなり流出ＮＯｘ量Ｂが排ガス規制値を超えることが懸念される。

そこで本実施形態では、排ガス接触器３２内で吸収割合（Ｃ／（Ｃ＋Ｄ））が所定値以上に高くなったＮＯｘ吸収液体は、循環ポンプ３３により回収タンク部３１ｂへ回収する。そして、供給タンク部３１ａ内の吸収割合がゼロであるＮＯｘ吸収液体を排ガス接触器３２へ供給する。なお、回収タンク部３１ｂへ回収された使用済みのＮＯｘ吸収液体は、タンク３１から抜き出して車両外部の処理施設で排液処理する。また、供給タンク部３１ａへの新規ＮＯｘ吸収液体の補給は、車両ユーザやメンテナンス作業者により随時行われる。

循環ポンプ３３の作動はＥＣＵ１５により制御される。本実施形態では、循環ポンプ３３を常時作動させるのではなく断続的に作動させている。つまり、ＮＯｘ吸収液体を常時流通させるのではなく、以下に説明する入替制御を実施するよう断続的に流通させている。

ＮＯｘ除去装置３０は、ＮＯｘ吸収液体の吸収割合と相関のある物理量を検出するセンサを有する。本実施形態では前記センサとしてｐｈセンサ３２ｅを用いており、このｐｈセンサ３２ｅは排ガス接触器３２に取り付けられている。ＥＣＵ１５は、ｐｈセンサ３２ｅにより検出されたｐｈが所定値以下であれば（酸性の度合いが高ければ）、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の吸収割合が所定値以上になっており吸収能力が低下しているとみなして、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体を排出して供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体を排ガス接触器３２内に供給するといったＮＯｘ吸収液体の入れ替えの制御（入替制御）を実施する。

図４は、上記入替制御の手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。

先ず、図３に示すステップＳ１０において、排ガス接触器２２内のＮＯｘ吸収液体の吸収割合が上限割合以上になっているか否かを判定する。より詳細に説明すると、ＮＯｘ除去装置３０は、ＮＯｘ吸収液体の吸収割合と相関のある物理量を検出するセンサを有する。本実施形態では前記センサとしてｐｈセンサ３２ｅを用いており、このｐｈセンサ３２ｅは排ガス接触器３２に取り付けられている。上記ステップＳ１０では、ｐｈセンサ３２ｅにより検出されたｐｈが所定値以下であれば（酸性の度合いが高ければ）、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の吸収割合が上限割合（例えば９５％）以上であるとみなして、以降のステップＳ１２〜Ｓ１６（供給制御手段（供給状態制御手段））の処理に進む。

ここで、ＮＯｘ吸収液体の温度が高いほど、ＮＯｘ吸収液体の最大吸収量（吸収可能量）は低下する。図５中の実線は、温度に応じた最大吸収量（Ｃ＋Ｄ）の変化を示すグラフであり、例えば温度がｔ１からｔ２まで上昇すると、最大吸収量（Ｃ＋Ｄ）が低下することに伴い、ｔ１の時には吸収されていたＮＯｘの一部は、ｔ２の時にはＮＯｘ吸収液体から放出されてしまう。

そこで本実施形態では、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の温度を検出する温度センサ３２ｆを排ガス接触器３２に設け、温度センサ３２ｆにより検出された温度が予め設定された上限温度以上にまで上昇したら、排ガス接触器３２内の温度上昇したＮＯｘ吸収液体を排出して、供給タンク部３１ａ内の排ガスに晒されていない低温のＮＯｘ吸収液体を排ガス接触器３２内に供給する、といったＮＯｘ吸収液体の入れ替え制御を実施する。これにより、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体が温度上昇して、吸収していたＮＯｘが放出されるといった不具合を回避させる。

具体的には、上記ステップＳ１０にて吸収割合が上限割合以上であると判定（Ｓ１０：ＮＯ）された場合であっても、続くステップＳ１１において温度センサ３２ｆによる検出温度が上限温度以上であると判定されれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、以降のステップＳ１２〜Ｓ１８において、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体を入れ替える入替制御を実施する。なお、吸収割合が上限割合未満かつ検出温度が上限温度未満である場合（Ｓ１０：ＮＯ，Ｓ１１：ＮＯ）には、循環ポンプ３３の停止状態を維持させるとともに（Ｓ１７）、流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄの閉弁状態を維持させる。

なお、ステップＳ１１の判定に用いる上限温度には、図６に示す如くヒステリシスをもたせてある。すなわち、入替制御を実施する時の上限温度を終了時の上限温度よりも高い値に設定する。

入替制御に係るステップＳ１２〜Ｓ１８では、先ずステップＳ１２において循環ポンプ２３の作動を開始させる。続くステップＳ１３では流出バルブ２２ｄを開弁作動させるとともに、流入バルブ２２ｃの閉弁状態を維持させる。これにより、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の排出が開始される。続くステップＳ１４では、流出バルブ３２ｄを開弁作動させてから所定時間が経過したか否かを判定する。なお、前記所定時間は、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の全てが排出されるのに要する時間に設定されている。

所定時間が経過したら（Ｓ１４：ＹＥＳ）、続くステップＳ１５において、流出バルブ２２ｄを閉弁作動させるとともに流入バルブ２２ｃを開弁作動させる。これにより、排ガス接触器３２内へのＮＯｘ吸収液体の供給が開始される。続くステップＳ１６では、流入バルブ２２ｃを開弁作動させてから所定時間が経過したか否かを判定する。なお、前記所定時間は、排ガス接触器３２がＮＯｘ吸収液体を保有できる量だけ供給されるのに要する時間に設定されている。

所定時間が経過したら（Ｓ１６：ＹＥＳ）、続くステップＳ１７（供給停止制御手段（供給状態制御手段））にて循環ポンプ３３の作動を停止させ、続くステップＳ１８（供給停止制御手段（供給状態制御手段））において、流出バルブ２２ｄの閉弁状態を維持させるとともに、流入バルブ２２ｃを閉弁作動させる。これにより、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の入れ替えが完了する。

以上が、ＮＯｘ除去装置３０においてＮＯｘ吸収液体を入れ替える入替制御の内容であるが、ＣＯ２除去装置２０のＣＯ２吸収液体についても同様の入替制御を実施する。すなわち、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が上限割合以上になった場合、或いは、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の温度が上限温度以上になった場合に、入替制御を実施する。

当該入替制御では先ず、流出バルブ２２ｄを開弁作動させて排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体を排出する。この時、循環ポンプ２３を駆動させることで、排出されたＣＯ２吸収液体を分離放出器２４へ回収する。流出バルブ２２ｄの開弁が所定時間為されると、ＣＯ２吸収液体の排出が完了したとみなして、流出バルブ２２ｄを閉弁作動させるとともに流入バルブ２２ｃを開弁作動させる。これにより、タンク２１内のＣＯ２吸収液体が排ガス接触器２２へ流入する。流入バルブ２２ｃの開弁が所定時間為されると、ＣＯ２吸収液体の供給入替が完了したとみなして、流入バルブ２２ｃを閉弁作動させる。なお、入替制御の実施期間中にはヒータ２４ｂをオン作動させて、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体を加熱してＣＯ２を分離させる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の吸収割合が上限割合よりも低い場合には、排ガス接触器２２，３２への吸収液体の供給及び排出を停止させるので、未だ吸収能力が十分にある吸収液体を排ガス接触器２２，３２から排出させてしまうことを回避できる。よって、タンク２１，３１に新規の吸収液体を補給しなければならない時期を遅くして吸収液体の使用期間を長くできる。

また、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の吸収割合が上限割合を超えて高くなった場合には、排ガス接触器２２，３２内の高吸収割合の吸収液体を、タンク２１，３１内の低吸収割合の吸収液体に入れ替えるので、内燃機関１０から排出されるＮＯｘ，ＣＯ２の排出量に対する、排ガス接触器２２，３２での吸収量の割合（吸収率）を、所定の吸収率以上に維持させることができ、排ガス中のＮＯｘが吸収されることなく排ガス接触器３２を素通りしてしまう量が排ガス規定値を超えて多くなることを自動で回避できる。

（２）排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の温度が上限温度を超えて高くなった場合には、排ガス接触器２２，３２内の高温吸収液体を、タンク２１，３１内の低温吸収液体に入れ替えるので、吸収可能量が低下した吸収液体を排ガス接触器２２，３２内に保有させたままにした状態を素早く回避できる。よって、排ガス接触器２２，３２内にて温度上昇した吸収液体からＮＯｘ，ＣＯ２が放出されてしまうことを抑制できる。

（３）入替制御を実施するにあたり、排ガス接触器２２，３２が吸収液体を保有できる量だけタンク２１，３１から供給させるので、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体を過不足無く入れ替えることができる。

（４）入替制御を実施するにあたり、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の全てを排出させた後に、タンク２１，３１から吸収液体を供給させるので、排ガス接触器から排出する高吸収割合の吸収液体（或いは高温吸収液体）と、タンク２１，３１から排ガス接触器２２，３２へ供給する低吸収割合の吸収液体（或いは低温吸収液体）とが混ざり合うことを抑制できる。これにより、特に分離放出器２４を備えないＮＯｘ除去装置３０においては、タンク３１に新規のＮＯｘ吸収液体を補給しなければならない時期を遅くしてＮＯｘ吸収液体の使用期間を長くできる。

（５）ここで、ＮＯｘ吸収液体は、排ガス中のＮＯｘのみならずＣＯ２をも吸収してしまう。しかも、内燃機関１０の排ガス中のＮＯｘ濃度は０．１％以下であるのに対し、ＣＯ２濃度は数％〜数十％であるため、本実施形態に反してＣＯ２除去装置２０を廃止すると、ＮＯｘ吸収液体での吸収はＣＯ２が支配的になってしまい、ＮＯｘを十分に吸収できなくなるとの問題が生じる。この問題に対し本実施形態では、排気管１１のうち、ＮＯｘ除去装置３０の排ガス接触器３２の上流側に、ＣＯ２除去装置２０の排ガス接触器２２を設けるので、ＣＯ２除去装置２０によりＣＯ２濃度を低下させた状態の排ガスをＮＯｘ除去装置３０へ送り込むことができる。よって、ＮＯｘ吸収液体に吸収されてしまうＣＯ２の量を低減させることができ、ひいてはＮＯｘ吸収液体に十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。

（６）本実施形態にかかるＮＯｘ除去装置３０及びＣＯ２除去装置２０では、ＮＯｘ吸収液体を排ガスに接触させることでＮＯｘを吸収するとともに、ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させることでＣＯ２を吸収するものである。よって、常温であってもＣＯ２除去装置２０及びＮＯｘ除去装置３０による除去機能を発揮させることができるので、内燃機関１０の冷間始動時であっても、内燃機関１０の始動直後から排ガス中のＮＯｘを除去することができる。

（７）ここで、本実施形態にかかるＮＯｘ除去装置３０及びＣＯ２除去装置２０では、排気管１１に取り付けられる排ガス接触器２２，３２とタンク２１，３１とを別体に構成して循環させているが、排ガス接触器２２，３２の容量をタンク２１，３１と同等にすれば、タンク２１，３１を排ガス接触器２２，３２に一体化させることができ、上記循環を不要にできる。しかしながらこのように一体化すると、排ガス接触器２２，３２が大型となり、車両のフロア下に排ガス接触器２２，３２を設置することが極めて困難となる。

これに対し本実施形態では、排ガス接触器２２，３２及びタンク２１，３１を別体に構成して循環させているので、フロア下に位置する排気管１１に接続することが要求される排ガス接触器２２，３２を小型化できる。よって、排ガス接触器２２，３２をフロア下に設置することを容易に実現できるとともに、ＮＯｘ除去装置３０及びＣＯ２除去装置２０を車両へ搭載するにあたり、その搭載レイアウトの自由度を向上できる。

さらに、排ガス接触器２２，３２及びタンク２１，３１を別体に構成して循環させる本実施形態によれば、排気量の大きい内燃機関１０に対しては、タンク２１，３１の容量を大きくして吸収液体を排ガス接触器２２，３２へ供給する頻度を高くすることで対応する一方で、排ガス接触器２２，３２については排気量の異なる内燃機関１０同士で共通化させることができる。

（８）ここで、排ガス中のＮＯｘを排ガス接触器３２で吸収させるにあたり、ＮＯよりもＮＯ２の方が吸収率を高めることができる。そこで本実施形態では、ＮＯをＮＯ２に酸化するＤＯＣ１２を排ガス接触器３２の上流側に配置しているので、排ガス接触器３２におけるＮＯｘの吸収率を向上できる。また、ＤＰＦを排ガス接触器２２,３２の上流側に配置しているので、排ガス中のＰＭが排ガス接触器２２,３２内部に付着して目詰まりが生じることを抑制できる。

（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態では、入替制御の実施可否を判定する図４のステップＳ１０において、ｐｈセンサ３２ｅの検出値を用いて吸収割合を推定していると言える。これに対し本実施形態では、図７に示す手順で吸収ＮＯｘ量Ｃを算出することで吸収割合を推定する。これによれば、ｐｈセンサ３２ｅを不要にできコストダウンを図ることができる。

先ず、図７のステップＳ１において、内燃機関１０運転状態に基づき流入ＮＯｘ量Ａを算出する。例えば、機関回転速度ＮＥが高く内燃機関１０の負荷が高いほど、内燃機関１０から排出されるＮＯｘ量は多くなる。したがって、ＮＥ及び負荷に基づき流入ＮＯｘ量Ａを算出すればよい。続くステップＳ２では、ステップＳ１で算出した流入ＮＯｘ量Ａに基づき、単位時間当たりの吸収ＮＯｘ量Ｃ’を算出する。例えば、予め試験して取得しておいた吸収率を、流入ＮＯｘ量Ａに乗算することで、単位時間当たりの吸収ＮＯｘ量Ｃ’を算出すればよい。

続くステップＳ３では、ステップＳ２で算出した吸収ＮＯｘ量Ｃ’に基づき、図３にて図示する吸収ＮＯｘ量Ｃを算出する。例えば、吸収ＮＯｘ量Ｃの前回値に、ステップＳ２で算出した吸収ＮＯｘ量Ｃ’を加算することで、現時点での吸収ＮＯｘ量Ｃを算出すればよい。なお、入替制御を実施した場合には入替制御の完了時点で吸収ＮＯｘ量Ｃの値をゼロにリセットする。そして、上述の如く算出した吸収ＮＯｘ量Ｃが、予め設定した上限量を超えて多くなった場合に、図４のステップＳ１０において、吸収割合が上限割合以上になったと判定すればよい。

また、入替制御の実施可否を判定する図４のステップＳ１０において、吸収割合が上限割合以上であるか否かの判定するにあたり、排ガス接触器２２内のＮＯｘ吸収液体の温度が高いほど最大吸収量（Ｃ＋Ｄ）が低くなっていることを鑑みて、排ガス接触器２２内の温度が高いほど前記上限割合（或いは前記上限量）の値を低く設定するようにしてもよい。これによれば、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体が吸収飽和状態になってしまうことをより確実に回避できる。また、吸収能力が未だ十分に残っている吸収液体を排出して入れ替えてしまうことを抑制できる。

（第２実施形態）
図８に示す本実施形態では、上記第１実施形態にかかるＣＯ２除去装置２０に、以下に説明する熱回収器２４ｄ、クーラ２６、液体回収器２７、溶液タンク２８等の機能を追加するとともに、ＮＯｘ除去装置３０にも液体回収器３７及び溶液タンク３８の機能を追加している。以下、図８のシステム構成について、図１との違いを中心に説明する。なお、図８中、図１と同一符号部分についてはその説明を援用する。

熱回収器２４ｄは、排気管１１に取り付けられて排ガスの熱を回収するものであり、熱媒体として例えばエンジン冷却水を用いる。エンジン冷却水は配管２４ｅを通じて分離放出器２４のタンク２４ａに接続され、タンク２４ａ内のＣＯ２吸収液体と熱交換して加熱する。要するに、図１に示すヒータ２４ｂを廃止して、熱回収器２４ｄによりＣＯ２吸収液体を加熱してＣＯ２を分離させている。

エンジン冷却水を流通させる配管２４ｅにはＥＣＵ１５で制御されるポンプ２４ｆが取り付けられており、このポンプ２４ｆの作動を制御することで加熱度合い（つまり分離速度）を制御している。例えば、分離放出器２４のタンク２４ａに温度センサ２４ｇを取り付けて、タンク２４ａ内のＣＯ２吸収液体の温度を検出し、その検出温度に応じてポンプ２４ｆのオンオフを切替制御することで、加熱度合いを制御する。

クーラ２６は、循環配管２５のうち分離放出器２４及びタンク２１に配置され、分離放出器２４で加熱分離した直後のＣＯ２吸収液体を冷却する。クーラ２６は、周囲の空気と熱交換する空冷式でも良いし、例えば車室内空調装置が有するエバポレータを循環する冷媒等を取り込んで、その冷媒とＣＯ２吸収液体とを熱交換させる方式でも良い。

ＣＯ２吸収液体は温度上昇に伴いＣＯ２を吸収できる量が低下していく。特に、所定温度を超えて上昇すると、ＣＯ２を吸収できる量は急激に低下する。そのため、分離放出器２４で加熱されたＣＯ２吸収液体をクーラ２６で冷却している。

液体回収器２７は、排気管１１のうち排ガス接触器２２の下流側かつＮＯｘ除去装置３０の上流側に配置されている。排ガス接触器２２で接触したＣＯ２吸収液体の一部は、排ガスとともに排気管１１中へ持ち去られていくことが懸念される。液体回収器２７は、このように持ち去られてケース２２ｂの外部に流出したＣＯ２吸収液体を回収するものである。また、回収したＣＯ２吸収液体からＣＯ２を除去して吸収割合を低下させるとともに、このように処理されたＣＯ２吸収液体を、配管２７ａを通じて循環配管２５へ戻すよう機能する。

図９は、液体回収器２７の構成を示す図であり、液体回収器２７は、排気管１１中に配置された電極２７ｂ、及び排気管１１の内壁面に取り付けられた電気セル２７ｃを有する。電極２７ｂに直流高電圧を印加すると、排気中に流出したＣＯ２吸収液体に電子が付着してイオン化される。そして、イオン化した状態のＣＯ２吸収液体が電気セル２７ｃに付着すると、ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２イオンのみが電気セル２７ｃを通過して貯留部２７ｄへ移動して析出する。貯留部２７ｄは電気的に接地されているため、貯留部２７ｄへ移動したＣＯ２イオンの電子はグランドへ流れ込む。換言すれば、電気セル２７ｃを通過できずに残ったＣＯ２吸収液体は、ＣＯ２が除去された状態となり、吸収割合が低下されることとなる。

要するに、排気中のＣＯ２吸収液体を高電圧で帯電させることで電気セル２７ｃに析出させて回収する。その後、電気セル２７ｃを用いて回収したＣＯ２吸収液体からＣＯ２を除去し、吸収割合が低下したＣＯ２吸収液体は配管２７ａを通じて循環配管２５へ戻される。なお、貯留部２７ｄに溜まったＣＯ２は大気に放出すればよい。

図１０は、図９に示す液体回収器２７の変形例を示す図であり、電気セル２７ｃを廃止している。電極２７ｂにより高電圧で帯電された排気中のＣＯ２吸収液体は、貯留槽２７ｅに回収される。貯留槽２７ｅ内では、吸収割合が高くＣＯ２を多く吸収しているＣＯ２吸収液体は貯留槽２７ｅの下部へ沈殿する。そのため、貯留槽２７ｅ内では、吸収割合の低いＣＯ２吸収液体（ＣＯ２希薄液体）と、吸収割合の高いＣＯ２濃縮液体とが分離される。そして、貯留槽２７ｅに貯留されたＣＯ２吸収液体のうち上層のＣＯ２希薄液体が配管２７ａを通じて循環配管２５へ戻される。なお、貯留槽２７ｅの下層に溜まったＣＯ２濃縮液体は、車両の修理工場等で回収して廃棄処理すればよい。

ここで、本実施形態にかかるＣＯ２吸収液体は、イオン液体やアルカリ溶液等のように、溶媒（例えば水）中に溶質（例えばイオン、アルカリ）を溶かし込んだ溶液を用いている。この場合、溶質濃度が所定濃度に維持させることが、所定のＣＯ２吸収機能を発揮させる上で重要となる。しかし、溶媒が蒸発することで濃度が高くなったり、排ガス中の水成分が排ガス接触器２２でＣＯ２吸収液体に混入することで濃度が低くなったりする。

そこで、本実施形態では、溶液タンク２８にイオンやアルカリ等の溶質、及び水等の溶媒を貯蔵させており、濃度センサ２８ａにより検出された濃度に応じて、溶質及び溶媒をタンク２１へ補給する。濃度センサ２８ａは、循環配管２５のうちタンク２１の下流側近傍に取り付けられており、例えば液体の濃度と相関の高い粘度を検出するセンサを、濃度センサ２８ａとして採用する。

溶液タンク２８とタンク２１との接続箇所には、ＥＣＵ１５により制御される電磁バルブ２８ｂが設けられている。ＥＣＵ１５は、濃度センサ２８ａの検出値に応じてバルブ２８ｂを開閉制御することで、溶質及び溶媒の補給量を制御して、タンク２１内のＣＯ２吸収液体の濃度が最適濃度範囲内となるよう制御する。

ＮＯｘ除去装置３０は、ＣＯ２除去装置２０が有する液体回収器２７と同じ構成の液体回収器３７を有している。液体回収器３７は、排気管１１のうち排ガス接触器３２の下流側に配置されている。排ガス接触器３２で接触したＮＯｘ吸収液体の一部は、排ガスとともに排気管１１中へ持ち去られていくことが懸念される。液体回収器３７は、このように持ち去られてケース３２ｂの外部に流出したＮＯｘ吸収液体を回収するものである。また、回収したＮＯｘ吸収液体からＮＯｘを除去して吸収割合を低下させるとともに、このように処理されたＮＯｘ吸収液体を、配管３７ａを通じて循環配管３５へ戻すよう機能する。

また、ＮＯｘ除去装置３０は、ＣＯ２除去装置２０が有する溶液タンク２８、濃度センサ２８ａ及び電磁バルブ２８ｂと同じ構成の、溶液タンク３８、濃度センサ３８ａ及び電磁バルブ３８ｂを有している。ＥＣＵ１５は、濃度センサ３８ａの検出値に応じてバルブ３８ｂを開閉制御することで、ＮＯｘ吸収液体の溶質及び溶媒の補給量を制御して、タンク３１内のＮＯｘ吸収液体の濃度が最適濃度範囲内となるよう制御する。

なお、排ガス中の水分が混入して濃度が低くなる度合いは、溶質が気化して濃度が高くなる度合いに比べて低い。そのため、溶液タンク２８,３８にて溶媒を貯蔵して補給することを廃止するようにしてもよい。

ここで、ＥＣＵ１５は、ＤＰＦ１３の再生処理を実行するよう燃料噴射弁１４の作動を制御する。上記再生処理とは、燃料噴射弁１４から燃料を噴射させるタイミングを遅角させる、或いは燃料噴射量を増大させることにより、排気温度を一時的に上昇させる処理である。これにより、ＤＰＦ１３で捕集されたＰＭを燃焼させて除去することができ、ＤＰＦ１３の再生化が図られる。

さらにＥＣＵ１５は、再生処理の実行期間中に熱回収器２４ｄのポンプ２４ｆを作動させるよう制御する。これにより、熱回収器２４ｄの熱媒体が分離放出器２４へ循環され、再生処理の実行に伴い温度上昇している排ガスの熱により、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体が加熱され、ＣＯ２の分離が促進される。

以上詳述した本実施形態によれば、上記（１）〜（８）の効果が得られるとともに、以下の効果も得られるようになる。

（９）熱回収器２４ｄを備えることにより、排ガスの熱を回収して分離放出器２４内の液体を加熱するので、図１のヒータ２４ｂを廃止でき、電力消費を低減できる。

（１０）ＤＰＦ１３の再生処理を実行するタイミングでポンプ２４ｆを駆動させて熱回収するので、ＣＯ２吸収液体を加熱してＣＯ２を分離させるのに十分な熱量を確保することができる。

（１１）クーラ２６を備えることにより、加熱して分離させることに伴い温度上昇した液体を冷却するので、温度上昇に伴いＣＯ２吸収能力が低下した液体に対し、ＣＯ２吸収能力の復帰を図ることができる。

（１２）液体回収器２７,３７を備えることにより、排ガス接触器２２,３２から排気管１１中へ流出した吸収液体の一部が、排ガスとともに排出されてしまうことを抑制できる。しかも、回収した吸収液体からＣＯ２，ＮＯｘを分離して吸収割合を低下させた上で吸収液体を循環配管２５,３５へ戻すので、循環配管２５,３５内の吸収液体の吸収割合が上昇することを抑制できる。

（１３）溶液タンク２８,３８及び濃度センサ２８ａ,３８ａを備えることにより、吸収液体の濃度が所定濃度に維持されるので、濃度が変化することにより吸収能力が低下してしまうことを回避できる。

（第３実施形態）
図１１に示す本実施形態では、上記第１実施形態にかかるＮＯｘ除去装置３０及びＣＯ２除去装置２０に、バイパス配管４０及びバイパス弁４１（切替弁）を備えさせている。以下、図１１のシステム構成について、図１との違いを中心に説明する。なお、図１１中、図１と同一符号部分についてはその説明を援用する。

バイパス配管４０は、排ガス接触器２２,３２をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路４０ａを形成する配管であり、排気管１１のうち排ガス接触器２２の上流側、及び排ガス接触器３２の下流側に接続されている。バイパス通路４０ａの入口は、バイパス弁４１により開閉される。バイパス弁４１は電動モータにより駆動し、当該モータの作動はＥＣＵ１５により制御される。

なお、図４の如く熱回収器２４ｄを備えるシステムにバイパス配管４０を備えさせる場合には、熱回収器２４ｄの下流側かつ排ガス接触器２２の上流側にバイパス配管４０の入口を接続させることが望ましい。これにより、バイパス弁４１の作動状態に拘わらずに廃熱を回収して分離放出器２４内の液体を加熱することができる。また、図４の如く液体回収器３７を備えるシステムにバイパス配管４０を備えさせる場合には、排ガス接触器３２の下流側かつ液体回収器３７の上流側にバイパス配管４０の出口を接続させることが望ましい。これにより、バイパス弁４１の作動状態に拘わらずに、漏れ出たＮＯｘ吸収液体を回収できる。

ここで、内燃機関の運転状態に応じて排ガス温度は大きく変化する。例えば図１２に示すように、高負荷高ＮＥ領域で運転させている時には、通常領域で運転させている時に比べて排ガス温度は著しく高くなる。すると、入替制御を実施したとしても、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の温度は直ぐに上限温度を超えてしまい、図５を用いて先述したように最大吸収量（Ｃ＋Ｄ）が低下し、ひいては吸収されていたＮＯｘ，ＣＯ２が放出されることとなる。

そこで本実施形態では、排ガス接触器２２，３２内の温度が著しく高くなっている場合には、バイパス弁４１を開弁作動させて排ガスをバイパス通路４０ａへ流通させる。これにより、吸収液体の温度上昇を抑制して、吸収されていたＮＯｘ，ＣＯ２が放出されることの抑制を図っている。

上述の如くバイパス弁４１の作動を制御する手順を、図１３のフローチャート（バイパス制御手段）を用いて以下に説明する。

先ず、図１３のステップＳ２０において、温度センサ３２ｆにより検出された温度が所定温度以上であるか否かを判定する。前記所定温度は、図４のステップＳ１１の判定で用いられた上限温度よりも高い値に設定されている。また、続くステップＳ２１では、上限温度を超えた高温状態が所定時間以上継続しているか否かを判定する。

これらの判定処理Ｓ２０，Ｓ２１のうち少なくとも一方により肯定判定（Ｓ２０，Ｓ２１：ＹＥＳ）された場合には、続くステップＳ２２において、バイパス弁４１を開弁作動させて排ガスをバイパス通路４０ａへ流通させる。この時、循環ポンプ２３,３３の作動をオフさせて循環配管２５,３５での液体の循環を停止させるとともに、ヒータ２４ｂの作動をオフさせてＣＯ２の分離を停止させることが望ましい。

上記判定処理Ｓ２０，Ｓ２１のいずれもが否定判定（Ｓ２０，Ｓ２１：ＮＯ）であれば、続くステップＳ２３において、バイパス弁４１を閉弁作動させて排ガスを排ガス接触器２２，３２へ流通させる。

なお、上記判定処理Ｓ２０，Ｓ２１に替えて、内燃機関の運転状態に応じてバイパス弁４１の作動を制御してもよい。例えば図１２に示す高負荷高ＮＥ領域である状態が所定時間以上継続した場合に、バイパス弁４１を開弁作動させて排ガスをバイパス通路４０ａへ流通させるようにしてもよい。

以上詳述した本実施形態によれば、上記（１）〜（８）の効果が得られるとともに、以下の効果も得られるようになる。

（１０）排ガス接触器２２，３２内の温度が所定温度以上、或いは上限温度を超えた高温状態が所定時間以上継続している場合に、バイパス弁４１を開弁作動させて排ガスをバイパス通路４０ａへ流通させるので、吸収液体の温度上昇を抑制でき、ひいては既に吸収されていたＮＯｘ，ＣＯ２が放出されることを抑制できる。

（１１）図１３のステップＳ２０の判定で用いられる所定温度は、図４のステップＳ１１の判定で用いられる上限温度よりも高い値に設定されているので、図４に示す入替制御と図１３の制御とを組み合わせた場合には、以下のように制御されることとなる。すなわち、排ガス接触器２２，３２内の温度が上昇して上限温度に達すると、先ずは図４の入替制御が実施されて排ガス接触器２２，３２内の温度が低下することとなる。その後、高負荷高ＮＥ運転状態が継続されると、入替制御を実施し続けても排ガス接触器２２，３２内の温度が所定温度にまで上昇したり、上限温度に達した状態が所定時間継続したりする場合がある。この場合には、図１３の制御によりバイパス通路４０ａへ排ガスを流通させるので、排ガス接触器２２，３２内の温度を上限温度未満にまで確実に低下させることができる。

バイパス通路４０ａへ排ガスを流通させると温度低下を促進できるものの、排ガス中のＮＯｘが吸収されずに大気へ放出されることとなる。これに対し、上記図４及び図１３の組み合わせ制御によれば、先ずは入替制御で温度低下を試みて、それでもなお十分に温度低下できない場合に、バイパス通路４０ａへ排ガスを流通させて温度低下させるので、バイパス通路４０ａへ排ガスを流通させる機会を最小限に抑えることができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、バイパス弁４１を図１４の如く制御している。なお、本実施形態のシステム構成は、図１１に示す上記第３実施形態と同じである。

図１５に示すように、排ガス中のＮＯｘ排出量及びＣＯ２排出量は、内燃機関１０の運転状態（例えばエンジン出力軸の回転速度ＮＥや、エンジン負荷）に応じて大きく変化する。例えば、エンジン負荷が高いほどＮＯｘ排出量及びＣＯ２排出量は高くなることを図１５は示す。また、中負荷であってもエンジン回転速度ＮＥが２０００ｒｐｍ近傍であれば、ＮＯｘ排出量は少なくなることを図１５は示す。

そしてＥＣＵ１５は、ＮＯｘ排出量が所定の閾値ＴＨ未満となるようなエンジン運転状態の時にバイパス弁４１を開弁作動させ、閾値ＴＨ以上となる時にバイパス弁４１を閉弁作動させる。なお、バイパス弁４１の開弁時には循環ポンプ２３,３３の作動を停止させ、バイパス弁４１の閉弁時には循環ポンプ２３,３３を作動させるよう制御する。

図１４は、バイパス弁４１の作動を制御する手順を示すフローチャート（バイパス制御手段）であり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。

先ず、図１４に示すステップＳ３０において、エンジン負荷及び回転速度ＮＥが、予め作成しておいたマップ中の所定範囲（低ＮＯｘ運転領域）内であるか否かを判定する。当該マップは、エンジン負荷及び回転速度ＮＥと、ＮＯｘ排出量との関係を予め試験して作成されたものである。そして、エンジン負荷及び回転速度ＮＥによる領域が、ＮＯｘ排出量が閾値ＴＨ未満となる領域を低ＮＯｘ運転領域として設定している。

低ＮＯｘ運転領域であると判定された場合には（Ｓ３０：ＹＥＳ）、続くステップＳ３１において、バイパス弁４１を開弁作動させる。これにより、排ガスは、バイパス通路４０ａを流れて排ガス接触器２２,３２をバイパスすることとなる。この時、循環ポンプ２３,３３の作動をオフさせて循環配管２５,３５での液体の循環を停止させるとともに、ヒータ２４ｂの作動をオフさせてＣＯ２の分離を停止させることが望ましい。

一方、エンジン負荷及び回転速度ＮＥが、マップ中の低ＮＯｘ運転領域でない高ＮＯｘ運転領域であると判定された場合には（Ｓ３０：ＮＯ）、続くステップＳ３２において、バイパス弁４１を閉弁作動させる。これにより、排ガスは、排ガス接触器２２,３２を流通することとなる。

以上詳述した本実施形態によれば、上記（１）〜（８）の効果が得られるとともに、以下の効果も得られるようになる。

（１２）高ＮＯｘ運転時には、ＮＯｘ除去装置３０で十分な量のＮＯｘを吸収させるべくＣＯ２除去装置２０でのＣＯ２除去能力を高めさせておくことが望ましい。そこで本実施形態では、低ＮＯｘ運転時には、バイパス通路４０ａへ排ガスを流通させることにより循環配管２５で循環させるＣＯ２吸収液体全体についての吸収割合の上昇を抑制させておき、高ＮＯｘ運転時に備えて吸収割合を低い状態にしておくことができる。そして、高ＮＯｘ運転時には排ガス接触器２２,３２へ排ガスを流通させるので、高ＮＯｘ運転時におけるＣＯ２吸収量を高めることができ、ひいては高ＮＯｘ運転時にＮＯｘ除去装置３０で十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。

同様にして、低ＮＯｘ運転時には、循環配管３５で循環させるＮＯｘ吸収液体全体についての吸収割合の上昇を抑制させておき、高ＮＯｘ運転時に備えて吸収割合を低い状態にしておくことができる。

また、車両用の内燃機関１０は、エンジン負荷や回転速度ＮＥが短時間で急激に変化するものである。これに対し本実施形態では、低ＮＯｘ運転時に、ＣＯ２吸収液体及びＮＯｘ吸収液体の吸収割合を低い状態にしておくので、短時間で大量のＮＯｘが排出されてきたとしても、そのＮＯｘを十分に吸収させることができる。

（１３）低ＮＯｘ運転時には、ヒータ２４ｂの作動を停止させるので、ヒータ２４ｂでの消費電力を抑制できる。よって、バッテリの消費を抑制でき、ひいては、内燃機関１０による発電量を抑制して燃費向上を図ることができる。

（１４）流入ＮＯｘ量Ａが排ガス規制量未満となっている低ＮＯｘ運転時には、バイパス通路４０ａへ排ガスを流通させるので、供給タンク部３１ａへ新規のＮＯｘ吸収液体を補給しなければならない時期を遅くしてＮＯｘ吸収液体の使用期間を長くできる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・ＣＯ２吸収液体及びＮＯｘ吸収液体は、分子構造の変化を伴わずにＣＯ２やＮＯｘを吸収（物理的吸収）させるものでもよいし、分子構造の変化を伴いながらＣＯ２やＮＯｘを吸収（化学的吸収）させるものでもよい。

・図４のステップＳ１４，Ｓ１６において排出完了判定及び供給完了判定に用いられる「所定時間」を、吸収液体の温度や粘性に応じて可変設定してもよい。例えば粘性が高いほど、排出完了や供給完了に要する時間が長くなるので、粘性が高いほど「所定時間」を長く設定することが望ましい。

・上記第１実施形態では、ＣＯ２除去装置２０の循環ポンプ２３を断続的に作動させて、循環配管２５内のＣＯ２吸収液体を断続的に循環（入替制御）させている。これに対し、ＣＯ２除去装置２０の循環ポンプ２３を常時作動させて、循環配管２５内のＣＯ２吸収液体を常時循環させるようにしてもよい。この場合、ＣＯ２吸収液体の吸収割合に応じてその循環速度を可変制御することが望ましい。また、流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄを廃止することが望ましい。

・上記各実施形態では、吸収液体を染み込ませて保持する保持体２２ａ,３２ａを排ガス中に晒すことで排ガスと吸収液体とを接触させているが、例えば、吸収液体を排ガス中へ霧状に噴射することで接触させるよう構成してもよい。或いは、吸収液体を蓄えたタンク中に排ガスを吹き込むことで、吸収液体と排ガスとを接触させるよう構成してもよい。

・上記第１実施形態では、図１に示すように、排ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化するＤＯＣ１２（酸化手段）を排ガス接触器２２の上流側に配置している。これは酸化触媒を活性化させるために内燃機関１０の排気ポートにできるだけ近い位置にＤＯＣ１２を配置することで、高温排気によりＤＯＣ１２の温度上昇を短時間で実現させる点で有利である。しかしながら、ＮＯをＮＯ２に酸化すると、排ガス接触器３２でのＮＯｘ吸収率を向上できると同時に、排ガス接触器２２内においてＣＯ２吸収液体によりＮＯｘが吸収されやすくなってしまう。

この点を鑑みて、排気管１１のうち、ＣＯ２除去装置２０の排ガス接触器２２の下流側、かつ、ＮＯｘ除去装置３０の排ガス接触器３２の上流側に酸化手段を配置してもよい。これによれば、ＣＯ２吸収液体がＮＯｘを吸収することを抑制できるとともに、ＮＯｘ吸収液体がＮＯｘを吸収することを向上できる。但し、このような位置に酸化手段を配置すると、排気ポートから遠い位置になるので、高温排気により酸化触媒を短時間で活性化することが困難となる。よって、このような配置の酸化手段には、酸化触媒を用いたＤＯＣに替えて、オゾン発生器やラジカル発生器を採用することが望ましい。或いは、酸化触媒（ＤＯＣ）を用いた場合には、ＤＯＣを加熱する電気ヒータやバーナーを備えさせることが望ましい。

・上記第１実施形態にかかる分離放出器２４は、ＣＯ２吸収液体を加熱するヒータ２４ｂ（加熱手段）によりＣＯ２を分離させているが、ヒータ２４ｂに替えてＣＯ２吸収液体を減圧する減圧手段を設け、ＣＯ２吸収液体を減圧することでＣＯ２を分離させるように構成してもよい。

・上記第１実施形態では、ｐｈセンサ２２ｅ,３２ｅを用いて吸収液体の吸収割合を検出しているが、液体の粘性、透光度、電気伝導度、比重についても吸収割合と相関が高いので、これらの物理量を検出するセンサをｐｈセンサ２２ｅ,３２ｅに替えて用いるようにしてもよい。また、吸収液体がイオン液体である場合には、吸収液体中のカチオン（プラスイオン）とアニオン（マイナスイオン）の比率を検出するセンサを用いて吸収割合を検出することもできる。

・ここで、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体を入れ替える制御（入替制御）を実行するか否かを判定するにあたり、内燃機関１０の運転時間や車両の走行距離に基づき判定するようにすれば、ｐｈセンサ２２ｅ，３２ｅを廃止できてコストダウンを図ることができる。但し、ｐｈセンサ２２ｅ，３２ｅを用いて吸収液体のｐｈを検出することで、入替制御の実行時期を判定する上記第１実施形態によれば、吸収割合が所定値以上にならないように精度良く管理できる。また、所定値未満であるにも拘わらず早期に入れ替えられてしまうといった不具合を解消できる。

・上記各実施形態では、ＮＯｘ除去装置３０の上流側にＣＯ２除去装置２０を設けているが、ＮＯｘ除去装置３０が、ＣＯ２を吸収しつつも十分な量のＮＯｘを吸収できる能力を有していれば、ＣＯ２除去装置２０を廃止してもよい。

・上記各実施形態では、吸収液体で吸収させる排ガス中の特定成分をＮＯｘ，ＣＯ２としているが、これらの成分以外を対象として吸収除去させるようにしてもよい。例えば、着火式のガソリンエンジンに適用させた場合において、排ガス中のＨＣを吸収液体で吸収させるようにしてもよい。

・上記各実施形態において、流入バルブ２２ｃ，３２ｃ及び流出バルブ２２ｄ，３２ｄを廃止した構成としてもよい。

１０…内燃機関、１１…排気管、２０…ＣＯ２除去装置、２１，３１…タンク、２２…ＣＯ２除去装置の排ガス接触器、２３…ＣＯ２除去装置の循環ポンプ、２４…分離放出器、２４ｄ…熱回収器、２６…クーラ、３０…ＮＯｘ除去装置、４０ａ…バイパス通路、４１…バイパス弁（切替弁）、Ｓ１２〜Ｓ１６…供給制御手段（供給状態制御手段）、Ｓ１７，Ｓ１８…供給停止制御手段（供給状態制御手段）、Ｓ２０〜Ｓ２３，Ｓ３０〜Ｓ３２…バイパス制御手段。

Claims (10)

1. 内燃機関の排ガス中の特定成分と接触すると、その接触した特定成分を吸収する吸収液体を貯蔵するタンクと、
   前記内燃機関の排気管に配置されるとともに前記タンクから前記吸収液体が供給され、前記吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、
   前記排ガス接触器内の前記吸収液体に対する前記特定成分の吸収割合、及び前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度の少なくとも一方に応じて、前記タンクから前記排ガス接触器への前記吸収液体の供給状態を制御する供給状態制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関用排気浄化装置。
2. 前記供給状態制御手段は、
   前記吸収割合が予め設定した上限割合よりも低い場合には前記排ガス接触器への前記吸収液体の供給を停止させる供給停止制御手段と、
   前記吸収割合が前記上限割合を超えて高くなった場合には前記吸収液体を前記排ガス接触器へ供給させる供給制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用排気浄化装置。
3. 前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度が高いほど、前記上限割合を低い値に設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用排気浄化装置。
4. 前記供給状態制御手段は、
   前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度が予め設定した上限温度よりも低い場合には前記排ガス接触器への前記吸収液体の供給を停止させる供給停止制御手段と、
   前記上限温度を超えて高くなった場合には前記吸収液体を前記排ガス接触器へ供給させる供給制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用排気浄化装置。
5. 前記排気管から分岐して、前記排ガス接触器をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路と、
   前記バイパス通路及び前記排ガス接触器のいずれかに排ガスの流れを切り替える切替弁と、
   を備え、
   前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度が、所定時間以上継続して前記上限温度を超えている場合、或いは前記上限温度よりもさらに高い値に設定された所定温度以上になった場合には、前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう前記切替弁の作動を制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用排気浄化装置。
6. 前記供給制御手段は、前記排ガス接触器が前記吸収液体を保有できる量だけ、前記吸収液体を前記排ガス接触器へ供給させることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の内燃機関用排気浄化装置。
7. 前記供給制御手段は、前記排ガス接触器内の前記吸収液体を排出させた後に、前記タンクから前記吸収液体を供給させることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の内燃機関用排気浄化装置。
8. 内燃機関の排ガス中の特定成分と接触するとその接触した特定成分を吸収する吸収液体を保有し、前記内燃機関の排気管に配置されて前記吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、
   前記排気管から分岐して、前記排ガス接触器をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路と、
   前記バイパス通路及び前記排ガス接触器のいずれかに排ガスの流れを切り替える切替弁と、
   前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度、及び前記内燃機関から排出される前記特定成分の排出量の少なくとも一方に応じて、前記切替弁の作動を制御するバイパス制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関用排気浄化装置。
9. 前記バイパス制御手段は、前記排ガス接触器内の前記吸収液体の温度が予め設定された所定温度以上であることを条件として、前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう前記切替弁の作動を制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用排気浄化装置。
10. 前記バイパス制御手段は、前記内燃機関から排出される前記特定成分の排出量が所定量未満であることを条件として、前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう前記切替弁の作動を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関用排気浄化装置。

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