JP6477029B2 - Exhaust purification system for internal combustion engine - Google Patents

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本発明は、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物を浄化するための内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas control apparatus for an internal combustion engine for purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the internal combustion engine.

従来から、エンジンなどの内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するための技術が提案されている。 Conventionally, techniques for purifying nitrogen oxides (NO x ) contained in the exhaust of an internal combustion engine such as an engine have been proposed.

例えば、特許文献１には、硝酸に改質された窒素酸化物を吸収液に接触させて吸収させる吸収装置が開示されている。当該吸収装置により、排気に含まれる窒素酸化物が分離除去されている。   For example, Patent Document 1 discloses an absorption device that brings nitrogen oxide, which has been reformed into nitric acid, into contact with an absorption liquid and absorbs it. The nitrogen oxide contained in the exhaust gas is separated and removed by the absorber.

特開２０１４−６２５４３号公報JP 2014-62543 A

窒素酸化物を吸収する吸収液として利用できるものとして、水、アルカリ水溶液、イオン液体などが知られている。これらの吸収液は、その温度によって窒素酸化物の吸収率（窒素酸化物の入力量に対する吸収量）が変動するという特徴を有している。つまり、これらの吸収液は窒素酸化物の吸収率の温度特性を有している。したがって、吸収液は、ある温度領域においては窒素酸化物を効率よく吸収するが、別の温度領域においては窒素酸化物をほとんど吸収できなくなる場合がある。これにより、いずれの吸収液を用いたとしても、吸収液の温度によっては、窒素酸化物を好適に吸収できなくなるおそれがある。   Water, an aqueous alkaline solution, an ionic liquid, etc. are known as what can be utilized as an absorption liquid which absorbs a nitrogen oxide. These absorption liquids are characterized in that the absorption rate of nitrogen oxides (the amount of absorption relative to the input amount of nitrogen oxides) fluctuates depending on the temperature. That is, these absorbing liquids have temperature characteristics of the nitrogen oxide absorption rate. Therefore, the absorbing liquid can efficiently absorb nitrogen oxides in a certain temperature range, but may hardly absorb nitrogen oxides in another temperature range. As a result, even if any absorbing solution is used, there is a possibility that the nitrogen oxide can not be suitably absorbed depending on the temperature of the absorbing solution.

本発明の目的は、従来よりも広い温度範囲において好適に窒素酸化物を吸収液に吸収させることにある。   An object of the present invention is to preferably absorb nitrogen oxides in an absorbing liquid in a wider temperature range than before.

本発明は、内燃機関からの排気に含まれる窒素酸化物を浄化するための内燃機関の排気浄化装置であって、第１吸収液を有し、流通されてくる前記窒素酸化物を前記第１吸収液に吸収させる第１吸収装置と、窒素酸化物の吸収率の温度特性が前記第１吸収液とは異なる第２吸収液を有し、流通されてくる前記窒素酸化物を前記第２吸収液に吸収させる第２吸収装置と、前記内燃機関と、前記第１吸収装置及び前記第２吸収装置の少なくとも一方との間において前記窒素酸化物の流路を切り替える流路切り替え装置と、前記第１吸収液及び前記第２吸収液の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、を備え、前記窒素酸化物は、前記第１吸収装置及び第２吸収装置の少なくとも一方に流通させられ、前記流路切り替え装置は、前記温度検出手段が検出した温度に基づいて前記窒素酸化物を流通させる吸収装置を選択し、選択された吸収装置に前記窒素酸化物が流通されるよう前記流路を切り替える、ことを特徴とする。 The present invention is an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine for purifying nitrogen oxides contained in exhaust gas from an internal combustion engine, comprising the first absorbent and the nitrogen oxides flowing through the first absorbent liquid. A first absorbing device to be absorbed by the absorbing liquid, and a second absorbing liquid having a temperature characteristic of absorption rate of nitrogen oxide different from that of the first absorbing liquid, and the nitrogen oxides flowing through the second absorbent are circulated A flow path switching device for switching the flow path of the nitrogen oxide between a second absorption device to be absorbed by liquid, the internal combustion engine, and at least one of the first absorption device and the second absorption device; comprising 1 absorption liquid and the temperature detecting means for detecting at least one of the temperature of the second absorption liquid, and the nitrogen oxides, at least by circulating et al is in one of the first absorber and the second absorber, The flow path switching device is configured to Detecting means based on the temperature detected by selecting the absorber for circulating the nitrogen oxides, it switches the flow path so that the nitrogen oxides are distributed to the selected absorber, characterized in that.

望ましくは、第１温度範囲において、前記第１吸収液の窒素酸化物の吸収率が前記第２吸収液の窒素酸化物の吸収率よりも大きく、前記第１温度範囲とは異なる第２温度範囲において、前記第２吸収液の窒素酸化物の吸収率が前記第１吸収液の窒素酸化物の吸収率よりも大きい、ことを特徴とする。   Desirably, in the first temperature range, the absorptivity of nitrogen oxides of the first absorption liquid is higher than the absorptivity of nitrogen oxides of the second absorption liquid, and a second temperature range different from the first temperature range In the above, the absorption rate of nitrogen oxides of the second absorption liquid is larger than the absorption rate of nitrogen oxides of the first absorption liquid.

望ましくは、前記第２吸収装置は複数設けられ、前記内燃機関の排気浄化装置は、前記複数の第２吸収装置が有する複数の第２吸収液の少なくとも１つの窒素酸化物濃度を検出する濃度検出手段、をさらに備え、前記流路切り替え装置は、前記第２吸収液の窒素酸化物濃度に基づいて、複数の第２吸収装置の中から前記窒素酸化物を流通させる第２吸収装置を選択し、選択された第２吸収装置に前記窒素酸化物が流通されるよう前記流路を切り替える、ことを特徴とする。   Preferably, a plurality of the second absorption devices are provided, and the exhaust gas purification device of the internal combustion engine detects the concentration of at least one nitrogen oxide of the plurality of second absorption liquids of the plurality of second absorption devices. And the flow path switching device selects a second absorption device for circulating the nitrogen oxide from the plurality of second absorption devices based on the nitrogen oxide concentration of the second absorption liquid, And switching the flow path such that the nitrogen oxide flows through the selected second absorption device.

望ましくは、前記第１吸収液及び前記第２吸収液のいずれか一方は水又はアルカリ水溶液であり、他方はイオン液体である、ことを特徴とする。   Preferably, one of the first absorbing solution and the second absorbing solution is water or an aqueous alkaline solution, and the other is an ionic liquid.

本発明によれば、従来よりも広い温度範囲において好適に窒素酸化物を吸収液に吸収させることができる。   According to the present invention, nitrogen oxides can be suitably absorbed by the absorbing liquid in a wider temperature range than in the prior art.

第１実施形態に係る排気浄化装置の構成概略図である。FIG. 1 is a schematic view of an exhaust purification system according to a first embodiment. 吸収装置の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an absorption device. 窒素酸化物の吸収率の温度特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the temperature characteristic of the absorptivity of nitrogen oxide. 第１実施形態における排気浄化装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the exhaust gas purification device in 1st Embodiment. 窒素酸化物の吸収率の温度特性の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the temperature characteristic of the absorptivity of nitrogen oxide. 第２実施形態に係る排気浄化装置の構成概略図である。It is a schematic diagram of an exhaust purification system concerning a 2nd embodiment. 第３実施形態に係る排気浄化装置の構成概略図である。It is a schematic diagram of an exhaust purification system concerning a 3rd embodiment. 第３実施形態における排気浄化装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the exhaust gas purification device in 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る排気浄化装置１０の構成概略図である。 First Embodiment
FIG. 1 is a schematic diagram of an exhaust purification system 10 according to the first embodiment.

内燃機関（エンジン）１２は、シリンダ内で燃料を燃焼させることで動力を発生する。ここでの内燃機関１２は、例えばガソリンエンジンなどの火花点火機関であってもよいし、例えばディーゼルエンジンなどの圧縮着火機関であってもよい。内燃機関１２での燃焼後の排気は、排気管１４内へ排出される。内燃機関１２から排気管１４内へ排出される排気には、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分が含まれている。窒素酸化物とは、例えばＮＯ（一酸化窒素）、ＮＯ２（二酸化窒素）、Ｎ２Ｏ（亜鉛化窒素）、Ｎ２Ｏ５（五酸化二窒素）、Ｎ２Ｏ３(三酸化二窒素）、Ｎ２Ｏ４（四酸化二窒素）、ＨＮＯ３（硝酸）、ＮＯ３（硝酸イオン）、ＨＮＯ２（亜硝酸）などである。窒素酸化物は、後述する第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４の少なくとも一方において、排気中から分離除去される。 The internal combustion engine (engine) 12 generates power by burning fuel in a cylinder. The internal combustion engine 12 here may be, for example, a spark ignition engine such as a gasoline engine, or may be a compression ignition engine such as a diesel engine. Exhaust gas after combustion in the internal combustion engine 12 is discharged into the exhaust pipe 14. The exhaust gas discharged from the internal combustion engine 12 into the exhaust pipe 14 contains harmful components such as nitrogen oxides (NO x ). Nitrogen oxides include, for example, NO (nitrogen monoxide), NO 2 (nitrogen dioxide), N 2 O (zincified nitrogen), N 2 O 5 (dinitrogen pentoxide), N 2 O 3 (dinitrogen trioxide) And N 2 O 4 (dinitrogen tetraoxide), HNO 3 (nitric acid), NO 3 (nitric acid ion), HNO 2 (nitrous acid) and the like. The nitrogen oxides are separated and removed from the exhaust in at least one of the first absorber 22 and the second absorber 24 described later.

好適には、排気浄化装置１０には改質装置１６が設けられる。改質装置１６は、第１吸収装置２２あるいは第２吸収装置２４における窒素酸化物の分離除去処理をより効率的に行うために、内燃機関１２からの排気に含まれる窒素酸化物を硝酸に改質するものである。改質装置１６は、窒素酸化物を硝酸（ＨＮＯ３）に変換する反応を促進するための硝酸生成触媒を有し、内燃機関１２からの排気に含まれる窒素酸化物を硝酸生成触媒上で硝酸に改質する。硝酸生成触媒は、酸点を有する触媒、または酸点を有する担体に銀（Ａｇ）や鉄（Ｆｅ）や銅（Ｃｕ）などの金属が担持された触媒により構成することができる。改質装置１６での酸化反応をより促進させるために、内燃機関１２からの排気に酸化剤としてのオゾン（Ｏ３）を添加するのも好適である。第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４は硝酸以外の窒素酸化物も処理し得るであるが、以後、第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４が窒素酸化物としての硝酸を処理する例について本実施形態を説明する。 Preferably, the exhaust gas purification device 10 is provided with a reformer 16. The reforming device 16 converts the nitrogen oxides contained in the exhaust gas from the internal combustion engine 12 into nitric acid in order to perform the separation and removal process of nitrogen oxides in the first absorber 22 or the second absorber 24 more efficiently. Quality. The reformer 16 has a nitric acid generation catalyst for promoting a reaction of converting nitrogen oxides to nitric acid (HNO 3 ), and the nitrogen oxides contained in the exhaust gas from the internal combustion engine 12 are nitric acid on the nitric acid generation catalyst. To reform. The nitric acid generation catalyst can be constituted by a catalyst having an acid point or a catalyst in which a metal such as silver (Ag), iron (Fe) or copper (Cu) is supported on a carrier having an acid point. It is also preferable to add ozone (O 3 ) as an oxidant to the exhaust gas from the internal combustion engine 12 in order to further accelerate the oxidation reaction in the reformer 16. Although the first absorber 22 and the second absorber 24 can process nitrogen oxides other than nitric acid, an example in which the first absorber 22 and the second absorber 24 process nitric acid as nitrogen oxide thereafter This embodiment will be described with reference to FIG.

改質装置１６からの排気は、第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４へ接続される排気管１８へ排出される。以下、改質装置１６からの排気を便宜上「内燃機関１２からの排気」と記載する。   Exhaust gas from the reformer 16 is discharged to an exhaust pipe 18 connected to the first absorber 22 and the second absorber 24. Hereinafter, the exhaust gas from the reformer 16 is referred to as “the exhaust gas from the internal combustion engine 12” for the sake of convenience.

排気管１８の途中には、バルブ２０が設けられている。バルブ２０は、内燃機関１２からの排気の流路を切り替えるものである。具体的には、バルブ２０は、第１吸収装置２２へ接続される排気管１８ａへの排気の流通を阻止可能に設けられる開閉可能な弁２０ａ、及び第２吸収装置２４へ接続される排気管１８ｂへの排気の流通を阻止可能に設けられる開閉可能な弁２０ｂを有している。当該２つの弁を開閉することで、内燃機関１２からの排気の流路を切り替える。   A valve 20 is provided in the middle of the exhaust pipe 18. The valve 20 switches the flow path of the exhaust gas from the internal combustion engine 12. Specifically, the valve 20 is an openable and closable valve 20a provided to be able to block the flow of exhaust gas to the exhaust pipe 18a connected to the first absorption device 22, and an exhaust pipe connected to the second absorption device 24. An openable / closable valve 20b is provided which can block the flow of exhaust gas to 18b. The flow path of the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is switched by opening and closing the two valves.

本実施形態では、排気中の硝酸を分離除去する吸収装置として第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４の２つが設けられている。２つの吸収装置は、それぞれが有する吸収液に硝酸を接触させて吸収させるものである。   In the present embodiment, two of the first absorber 22 and the second absorber 24 are provided as absorbers for separating and removing nitric acid in the exhaust gas. Two absorbers make nitric acid contact and absorb the absorption liquid which each has.

２つの吸収装置は、異なる吸収液を有している。第１吸収装置２２は、第１吸収液２６を有しており、第２吸収装置２４は、硝酸の吸収率の温度特性（以下単に「温度特性」と記載する）が第１吸収液２６とは異なる第２吸収液２８を有している。ここで、硝酸の吸収率とは、吸収装置に入力される硝酸の量に対する硝酸吸収量であり、具体的には以下の式で定義される。

{（Ｎｉｎ−Ｎｏｕｔ）／Ｎｉｎ｝×１００ ・・・（式１）

式１において、Ｎｉｎは吸収装置に入力される硝酸の量であり、Ｎｏｕｔは吸収装置から排出される硝酸の量である。 The two absorbers have different absorbers. The first absorption device 22 has a first absorption liquid 26, and the second absorption device 24 has temperature characteristics of absorption rate of nitric acid (hereinafter simply referred to as "temperature characteristics") as the first absorption liquid 26. Have a different second absorbent 28. Here, the rate of absorption of nitric acid is the amount of nitric acid absorption relative to the amount of nitric acid input to the absorber, and is specifically defined by the following equation.

{(N in −N out ) / N in } × 100 (Equation 1)

In Equation 1, N in is the amount of nitric acid input to the absorber, and N out is the amount of nitric acid discharged from the absorber.

吸収液として使用可能な液体としては、水、アルカリ水溶液、種々のイオン液体などが挙げられる。もちろん、吸収液としては、硝酸が吸収可能である限りにおいてその他の液体も用いることができる。第１吸収液２６と第２吸収液２８は、これらの液体の中から両者の温度特性が異なる限りにおいて適宜選択されてよい。本実施形態では、第１吸収液２６として水、第２吸収液としてイオン液体である１−ブチル−３メチルイミダゾリウムトリフラート（［ＢＭＩＭ］［ＯＴｆ］、以下単に「イオン液体」と記載する）を用いる。両者の温度特性については図３を用いて詳述する。   As a liquid which can be used as an absorption liquid, water, alkaline aqueous solution, various ionic liquids etc. are mentioned. Of course, other liquids can also be used as the absorption liquid as long as nitric acid can be absorbed. The first absorption liquid 26 and the second absorption liquid 28 may be appropriately selected from these liquids as long as the temperature characteristics of the two are different. In the present embodiment, water is used as the first absorbing liquid 26, and 1-butyl-3 methylimidazolium triflate ([BMIM] [OTf], hereinafter simply referred to as "ionic liquid") which is an ionic liquid as the second absorbing liquid. Use. The temperature characteristics of both will be described in detail with reference to FIG.

第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４からの排気は、排気管３０を通って排気出口へと排出される。   Exhaust gases from the first absorber 22 and the second absorber 24 are exhausted through the exhaust pipe 30 to the exhaust outlet.

温度センサ３２は、第１吸収液２６である水の温度を検出する。温度センサ３２としては、熱電対、サーミスタ、あるいは赤外線温度センサなどが用いられる。温度センサ３２が検知した第１吸収液２６の温度を示すデータは、制御部３４に送られるか、あるいは制御部３４により読み取られる。   The temperature sensor 32 detects the temperature of water which is the first absorbent 26. As the temperature sensor 32, a thermocouple, a thermistor, an infrared temperature sensor or the like is used. Data indicating the temperature of the first absorbent 26 detected by the temperature sensor 32 is sent to the control unit 34 or read by the control unit 34.

制御部３４は、例えばマイクロコンピュータから構成され、バルブ２０の制御を行うものである。具体的には、制御部３４は、温度センサ３２が検出した第１吸収液２６の温度を示すデータ、及び予め定められ記憶部（図１において不図示）に記憶された閾値に基づいて、バルブ２０に対して指示信号を送信する。バルブ２０は当該指示信号に基づいて弁２０ａ及び２０ｂを開閉することで、内燃機関１２からの排気の流路を切り替える。制御部３４による流路の切り替えの手順の詳細は、図４のフローチャートを用いて後述する。   The control unit 34 is configured of, for example, a microcomputer, and controls the valve 20. Specifically, the control unit 34 controls the valve based on the data indicating the temperature of the first absorbent 26 detected by the temperature sensor 32 and the threshold value stored in advance in the storage unit (not shown in FIG. 1). Send an instruction signal to 20. The valve 20 switches the flow path of the exhaust gas from the internal combustion engine 12 by opening and closing the valves 20a and 20b based on the instruction signal. The details of the flow channel switching procedure by the control unit 34 will be described later with reference to the flowchart of FIG. 4.

図２は、第１吸収装置２２の構造例を示す概略図である。   FIG. 2 is a schematic view showing a structural example of the first absorption device 22. As shown in FIG.

第１吸収装置２２は、第１吸収液２６を貯留する貯留部４０、気液接触部４２、及び貯留部４０に貯留された第１吸収液２６を気液接触部４２へ汲み上げるポンプ４４を含んで構成されている。   The first absorption device 22 includes a storage unit 40 for storing the first absorption liquid 26, a gas-liquid contact unit 42, and a pump 44 for pumping the first absorption solution 26 stored in the storage unit 40 to the gas-liquid contact unit 42. It consists of

気液接触部４２は、内燃機関１２からの排気を第１吸収液２６に接触させて、排気中の硝酸を第１吸収液２６に吸収させるものである。排気と第１吸収液２６の接触方法としては、公知の技術、例えばバブリング、スクラバ、気液接触膜などの方法を用いることができる。本実施形態においては、気液接触部４２内において排気流路と吸収液とが多孔質膜により隔てられおり、排気に含まれる硝酸を排気流路から多孔質膜を通して第１吸収液２６に接触させる。多孔質膜としては、多孔質ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）膜などを用いることができる。   The gas-liquid contact portion 42 brings the exhaust gas from the internal combustion engine 12 into contact with the first absorbent 26 to absorb the nitric acid in the exhaust gas into the first absorbent 26. As a method of contacting the exhaust and the first absorbent 26, it is possible to use known techniques such as bubbling, scrubber, gas-liquid contact film, and the like. In the present embodiment, the exhaust flow path and the absorbing liquid are separated by the porous membrane in the gas-liquid contact portion 42, and nitric acid contained in the exhaust is contacted with the first absorbing liquid 26 through the porous membrane from the exhaust flow path. Let As the porous membrane, a porous PTFE (polytetrafluoroethylene) membrane or the like can be used.

気液接触部４２内において硝酸を吸収した第１吸収液２６は、貯留部４０に戻される。そして、再度ポンプ４４により貯留部４０から気液接触部４２に汲み上げられる。このように、第１吸収液２６は、貯留部４０と気液接触部４２との間を循環する。当該循環により、第１吸収液２６の硝酸濃度が高まっていくため、第１吸収液２６の硝酸濃度がある程度高くなった場合は廃棄され、新たな第１吸収液２６が補充される。   The first absorbent 26 that has absorbed nitric acid in the gas-liquid contact portion 42 is returned to the storage portion 40. Then, it is again pumped from the reservoir 40 to the gas-liquid contactor 42 by the pump 44. Thus, the first absorbent 26 circulates between the reservoir 40 and the gas-liquid contactor 42. Since the nitric acid concentration of the first absorbing solution 26 is increased by the circulation, the nitric acid concentration of the first absorbing solution 26 is discarded when the nitric acid concentration of the first absorbing solution 26 increases to some extent, and the new first absorbent solution 26 is replenished.

なお、気液接触部４２における排気に対する第１吸収液２６の接触量は適宜設定されてよい。また、第１吸収装置２２において、気液接触部４２の構造あるいはポンプ４４の汲み上げ力などを調整可能とし、排気に接触する第１吸収液２６の量を調整可能とするようにしてもよい。   In addition, the contact amount of the 1st absorption liquid 26 with respect to the exhaust_gas | exhaustion in the gas-liquid contact part 42 may be set suitably. Further, in the first absorption device 22, the structure of the gas-liquid contact portion 42 or the pumping power of the pump 44 may be adjustable, and the amount of the first absorbing liquid 26 in contact with the exhaust may be adjustable.

気液接触部４２内における第１吸収液２６は、内燃機関１２からの排気に接触させられることで、排気の熱により温度が上昇する。第１吸収液２６の温度上昇は、内燃機関１２からの排気の温度あるいは排気量などによって異なってくる。つまり、気液接触部４２内の第１吸収液２６は、内燃機関１２の排気条件によってその温度が変動させられる。第１吸収液２６の温度はその他にも外気温などの影響も受けるが、その温度の変動要因は主に排気条件である。温度センサ３２は、気液接触部４２内あるいはその近傍に設けられ、気液接触部４２内、つまり第１吸収液２６と内燃機関１２からの排気との接触位置における第１吸収液２６の温度を検出する。   The first absorbent 26 in the gas-liquid contact portion 42 is brought into contact with the exhaust gas from the internal combustion engine 12, and the temperature thereof is raised by the heat of the exhaust gas. The temperature rise of the first absorbent 26 varies depending on the temperature or displacement of the exhaust gas from the internal combustion engine 12 or the like. That is, the temperature of the first absorbent 26 in the gas-liquid contact portion 42 is varied according to the exhaust conditions of the internal combustion engine 12. Although the temperature of the first absorbent 26 is also affected by the outside air temperature and the like, the variation factor of the temperature is mainly the exhaust condition. The temperature sensor 32 is provided in or near the gas-liquid contact portion 42, and the temperature of the first absorbent 26 in the gas-liquid contact portion 42, that is, the contact position between the first absorbent 26 and the exhaust gas from the internal combustion engine 12. To detect

第２吸収装置２４は、上述の第１吸収装置２２と同様の構造であるため、その説明は省略する。   The second absorber 24 has the same structure as the first absorber 22 described above, and thus the description thereof will be omitted.

図３は、水とイオン液体の温度特性を示すグラフである。図３において、横軸は吸収液の温度を示し、縦軸は吸収液の硝酸吸収率又は吸収液の重量を表す。図３に示されたグラフにおいて、白四角が水の硝酸吸収率を示し、黒四角がイオン液体の硝酸吸収率を示す。図３から明らかなように、水とイオン液体は温度によって硝酸吸収率が異なっており、つまり温度特性を持っている。かつ、水とイオン液体の硝酸吸収率の温度変動に対する変化具合が互いに異なっており、つまり水とイオン液体の温度特性は互いに異なっている。   FIG. 3 is a graph showing temperature characteristics of water and an ionic liquid. In FIG. 3, the horizontal axis represents the temperature of the absorbing solution, and the vertical axis represents the nitric acid absorption rate of the absorbing solution or the weight of the absorbing solution. In the graph shown in FIG. 3, white squares indicate the nitric acid absorption rate of water, and black squares indicate the nitric acid absorption rate of the ionic liquid. As apparent from FIG. 3, water and the ionic liquid have different nitric acid absorption rates depending on temperature, that is, they have temperature characteristics. In addition, the rate of change of the nitric acid absorption rate of water and ionic liquid to temperature fluctuation is different from each other, that is, the temperature characteristics of water and ionic liquid are different from each other.

具体的には、水は約７０℃未満の温度においては比較的高い吸収率を示すが、約７０℃以上となると急激に吸収率が低下する。一方、イオン液体は、約７０℃未満の温度においては水の吸収率よりも低い値を示すが、約７０℃以上となっても吸収率はあまり下がらない。その結果、約７０℃未満の温度領域においては水の方がイオン液体よりも硝酸吸収率が高くなっており、約７０℃以上の温度領域においては、イオン液体の方が水よりも硝酸吸収率が高くなっている。   Specifically, water exhibits a relatively high absorptivity at temperatures below about 70 ° C., but the absorptivity drops sharply above about 70 ° C. On the other hand, the ionic liquid exhibits a lower value than the water absorption rate at a temperature of less than about 70 ° C., but the absorption rate does not decrease much even at about 70 ° C. or higher. As a result, in the temperature range of less than about 70 ° C., the nitrate absorption rate of water is higher than that of the ionic liquid, and in the temperature range of about 70 ° C. or more, the ionic liquid has a nitrate uptake rate of more than water. Is high.

なお、硝酸吸収率は、硝酸に対する吸収液の接触量によっても変動する。例えば、イオン液体の硝酸に対する接触量を増加させれば、図３に示す黒四角のグラフは全体的に上側にシフトする。本実施形態においては、イオン液体の硝酸接触量は水の接触量の約７割としており、図３にはその場合における温度特性が示されている。   The nitric acid absorption rate also varies depending on the contact amount of the absorbing solution with nitric acid. For example, when the amount of contact of the ionic liquid with nitric acid is increased, the black square graph shown in FIG. 3 is generally shifted upward. In the present embodiment, the nitric acid contact amount of the ionic liquid is about 70% of the contact amount of water, and FIG. 3 shows the temperature characteristics in that case.

また、図３には、水及びイオン液体の残重量率が示されている。残重量率とは、ある温度に維持された場合における所定時間経過前の重量に対する所定時間経過後における吸収液の重量の割合であり、具体的には以下の式で定義される。

（Ｑａｆｔｅｒ／Ｑｂｅｆｏｒｅ）×１００ ・・・（式２）

式２において、Ｑａｆｔｅｒは所定時間経過後の吸収液の重量であり、Ｑｂｅｆｏｒｅは所定時間経過前の吸収液の重量である。吸収液の重量は、吸収液の蒸発により変動（減少）する。つまり、残重量率が小さい程、吸収液がより蒸発し易いということを意味する。 Further, FIG. 3 shows the residual weight ratio of water and ionic liquid. The residual weight ratio is a ratio of the weight of the absorbent after a predetermined time to a weight before a predetermined time when the temperature is maintained, and is specifically defined by the following equation.

(Q after / Q before ) × 100 (Equation 2)

In Equation 2, Q after is the weight of the absorbent after a predetermined time has elapsed, and Q before is the weight of the absorbent before the predetermined time has elapsed. The weight of the absorbing fluid fluctuates (decreases) due to the evaporation of the absorbing fluid. That is, it means that the absorption liquid is more easily evaporated as the remaining weight ratio is smaller.

図３に示されたグラフにおいて、白三角が水の残重量率を示し、黒三角がイオン液体の残重量率を示す。水の残重量率は、温度が上昇するにつれ低下している。つまり、水は温度が高くなるほど蒸発しやすいということである。特に、７０℃を超える温度領域においては非常に蒸発しやすく、それに起因して硝酸の吸収がほとんどできなくなる。一方、イオン液体の残重量率は、図３のグラフに示されている範囲においてはほぼ１００％を保っている。つまり、イオン液体は、少なくとも１２０℃付近までにおいては、ほとんど蒸発しないということである。   In the graph shown in FIG. 3, white triangles indicate the remaining weight ratio of water, and black triangles indicate the remaining weight ratio of the ionic liquid. The residual weight percentage of water decreases as the temperature rises. That is, the higher the temperature, the easier the water is to evaporate. In particular, in the temperature range over 70 ° C., it is very easy to evaporate, and as a result, it is almost impossible to absorb nitric acid. On the other hand, the residual weight ratio of the ionic liquid is maintained approximately 100% in the range shown in the graph of FIG. That is, the ionic liquid hardly evaporates at least up to around 120 ° C.

図４は、第１実施形態における排気浄化装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。具体的には、制御部３４によるバルブ２０の制御の手順が示されている。以下、図１を参照しつつ、図４のフローチャートの各ステップについて説明する。   FIG. 4 is a flow chart showing the flow of processing of the exhaust gas control system 10 in the first embodiment. Specifically, a procedure of control of the valve 20 by the control unit 34 is shown. Hereinafter, each step of the flowchart of FIG. 4 will be described with reference to FIG.

排気浄化装置１０は、内燃機関１２が始動すると、排気ガス流路の制御を開始する。ステップＳ１０において、制御部３４は、温度センサ３２が検出した第１吸収液２６の温度を示すデータと、予め設定され記憶部（図１において不図示）に記憶された閾値とを比較する。   When the internal combustion engine 12 is started, the exhaust purification system 10 starts control of the exhaust gas flow path. In step S10, the control unit 34 compares data indicating the temperature of the first absorbent 26 detected by the temperature sensor 32 with a threshold that is preset and stored in a storage unit (not shown in FIG. 1).

当該閾値は、内燃機関１２からの排気を第１吸収装置２２に流通させるか、第２吸収装置２４に流通させるかの判断基準となる値である。当該閾値は、吸収液の温度特性、あるいは吸収装置における吸収液の排気との接触量などに基づいて設定される。具体的には、第１吸収液２６及び第２吸収液２８の硝酸に対する接触量を考慮した温度特性に基づいて、両者の硝酸吸収率の優劣が切り替わる温度を閾値としてよい。図３に示すように、水とイオン液体の硝酸吸収率の優劣は約７０℃で切り替わるため、本実施形態では閾値として７０℃が設定されている。   The said threshold value is a value used as the judgment standard of whether the exhaust_gas | exhaustion from internal combustion engine 12 is distribute | circulated to the 1st absorber 22 or the 2nd absorber 24. The said threshold value is set based on the temperature characteristic of absorption liquid, or the contact amount with the exhaust_gas | exhaustion of absorption liquid in an absorption device etc. Specifically, based on the temperature characteristics in consideration of the contact amounts of the first absorbing liquid 26 and the second absorbing liquid 28 with nitric acid, the temperature at which the superiority or inferiority of the nitric acid absorption rate of the both switches may be set as the threshold value. As shown in FIG. 3, since the superiority or inferiority of the nitric acid absorption rate of water and the ionic liquid is switched at about 70 ° C., 70 ° C. is set as the threshold value in the present embodiment.

ステップＳ１０で第１吸収液２６の温度が閾値以上であると判断された場合、ステップＳ１２において、制御部３４は、バルブ２０に対して、弁２０ａを閉じ、弁２０ｂを開ける指示を送信し、バルブ２０は当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は第１吸収装置２２には流通されず、排気管１８ｂを介して第２吸収装置２４に流通させられる。   If it is determined in step S10 that the temperature of the first absorbent 26 is equal to or higher than the threshold value, the control unit 34 transmits an instruction to close the valve 20a and open the valve 20b to the valve 20 in step S12. The valve 20 opens and closes the valve according to the instruction. As a result, the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is not circulated to the first absorption device 22, but is circulated to the second absorption device 24 through the exhaust pipe 18b.

ステップＳ１０で第１吸収液２６の温度が閾値未満であると判断された場合、ステップＳ１４において、制御部３４は、バルブ２０に対して、弁２０ａを開け、弁２０ｂを閉じる指示を送信し、バルブ２０は当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は第２吸収装置２４には流通されず、排気管１８ａを介して第１吸収装置２２に流通させられる。   If it is determined in step S10 that the temperature of the first absorbent 26 is less than the threshold value, in step S14, the control unit 34 transmits an instruction to open the valve 20a and close the valve 20b to the valve 20, The valve 20 opens and closes the valve according to the instruction. As a result, the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is not circulated to the second absorption device 24, but is circulated to the first absorption device 22 through the exhaust pipe 18a.

ステップＳ１６において、制御部３４は内燃機関１２が停止したか否かを判定する。内燃機関１２が停止した場合は排気流路の制御を終了する。内燃機関１２が動作している場合は再度ステップ１０に戻る。つまり、内燃機関１２が動作している間、制御部３４は排気流路の制御を継続して実行する。   In step S16, the control unit 34 determines whether the internal combustion engine 12 has stopped. When the internal combustion engine 12 is stopped, the control of the exhaust passage is ended. If the internal combustion engine 12 is operating, the process returns to step 10 again. That is, while the internal combustion engine 12 is operating, the control unit 34 continuously controls the exhaust flow path.

以上の処理により、第１吸収液２６である水の温度が７０℃未満であれば、その温度領域においてイオン液体より硝酸吸収率の高い水に排気中の硝酸を吸収させ、水の温度が７０℃以上であれば、その温度領域において水より硝酸吸収率の高いイオン液体に排気中の硝酸を吸収させることができる。つまり、本実施形態によれば、複数設けられた吸収液のうち、硝酸吸収処理時点において最も硝酸吸収率の高い吸収液に排気中の硝酸を接触させて吸収させることができる。これにより、１種類のみの吸収液を有する１つの吸収装置のみを備えた排気浄化装置に比べ、より広い温度範囲において好適に内燃機関１２からの排気中の硝酸を吸収することができる。   If the temperature of the water which is the first absorbing liquid 26 is less than 70 ° C. by the above process, the nitric acid in the exhaust is absorbed in the water having a higher nitric acid absorption rate than the ionic liquid in that temperature range, and the temperature of the water is 70 If it is not less than ° C., the nitric acid in the exhaust can be absorbed by the ionic liquid having a nitric acid absorption rate higher than that of water in the temperature range. That is, according to the present embodiment, it is possible to bring nitric acid in the exhaust gas into contact with and absorb the absorbing solution having the highest nitric acid absorption rate at the time of the nitric acid absorption treatment among the plurality of absorbing solutions provided. Thereby, it is possible to preferably absorb nitric acid in the exhaust gas from the internal combustion engine 12 in a wider temperature range, as compared to an exhaust gas purification device provided with only one absorption device having only one kind of absorption liquid.

吸収装置を複数設けているのであるから、より広い温度範囲において好適に排気中の硝酸を吸収させるために、複数の吸収装置を直列接続し、温度特性の異なる吸収液を有する複数の吸収装置に常に排気中の硝酸を流通させるという考え方もあり、実際にそのような形態も採用し得る。しかし、硝酸を吸収した吸収液は廃棄が必要となるところ、本実施形態のように吸収液として水とイオン液体を用いた場合、イオン液体に比して水の方が安価であることから、吸収液として水の方を優先して使用したいという要請がある。つまり、イオン液体は水の硝酸吸収率が低下したときのみ使用するのが好適である。したがって、本実施形態においては、水の温度が７０℃以下の場合には排気をイオン液体に接触させていない。   Since a plurality of absorbers are provided, a plurality of absorbers are connected in series in order to preferably absorb nitric acid in exhaust gas in a wider temperature range, and a plurality of absorbers having absorber liquids having different temperature characteristics are provided. There is also the idea that nitric acid in exhaust gas is always circulated, and such a form can also be adopted in practice. However, although it is necessary to discard the absorption liquid that has absorbed nitric acid, when water and an ionic liquid are used as the absorption liquid as in this embodiment, water is cheaper than an ionic liquid, There is a demand to use water preferentially as an absorbent. That is, it is preferable to use the ionic liquid only when the nitric acid absorption rate of water decreases. Therefore, in the present embodiment, when the temperature of water is 70 ° C. or less, the exhaust gas is not in contact with the ionic liquid.

また、本実施形態では、第１吸収液２６である水が７０℃以上となる場合には、内燃機関１２からの排気が水に接触させられないため、水の温度がそれ以上上昇するのを防ぐことができる。図３に示すように、水は温度が高い程蒸発しやすいところ、水が７０℃以上となることを防ぐことにより、水の蒸発量を低減させることができる。水の蒸発量を低減させることにより、第１吸収液２６としての水の重量の減少を抑えることができ、ひいては第１吸収液２６の補充頻度を低減させることができる。一方、水が７０℃以上となっているとき、内燃機関１２からの排気の温度が高いか、量が多くなっていることが考えられ、その状態において排気を第２吸収液２８であるイオン液体に接触させるとイオン液体の温度が７０℃以上になると考えられる。しかし、図３に示す通り、イオン液体は高温でも蒸発しにくいという特徴を持っているため、イオン液体が７０℃以上となっても蒸発によってその重量が減少する心配はない。   Further, in the present embodiment, when the water as the first absorbent 26 reaches 70 ° C. or higher, the exhaust gas from the internal combustion engine 12 can not contact the water, so the temperature of the water is further increased. It can prevent. As shown in FIG. 3, the higher the temperature, the more easily the water evaporates. By preventing the water from reaching 70 ° C. or more, the amount of evaporation of the water can be reduced. By reducing the evaporation amount of water, it is possible to suppress a decrease in the weight of water as the first absorbent 26 and, consequently, it is possible to reduce the replenishment frequency of the first absorbent 26. On the other hand, when the water temperature is 70 ° C. or higher, it is conceivable that the temperature of the exhaust from the internal combustion engine 12 is high or the amount is large, and in this state, the exhaust is the second absorbent 28 as an ionic liquid The temperature of the ionic liquid is considered to be 70.degree. However, as shown in FIG. 3, since the ionic liquid is not easily evaporated even at high temperature, there is no concern that the weight will be reduced by evaporation even if the ionic liquid reaches 70 ° C. or more.

本実施形態では、制御部３４は、予め定められた閾値と温度センサ３２の検出温度に基づいて内燃機関１２からの排気の流路を切り替えていたが、図３に示すグラフのような、少なくとも第１吸収液２６である水の硝酸に対する接触量を考慮した温度特性（つまり水の硝酸吸収量と温度との対応関係）を記憶部に記憶しておき、制御部３４は、当該対応関係と温度センサ３２からの温度データに基づいて、排気の流路を切り替えるための指示信号をバルブ２０へ送信するようにしてもよい。この場合は、第１吸収液の温度と第１吸収液の温度特性に基づいて、例えば第１吸収液２６の硝酸吸収率が６０％以下となったらバルブ２０へ指示信号を送るという制御を行う。   In the present embodiment, the control unit 34 switches the flow path of the exhaust gas from the internal combustion engine 12 based on the predetermined threshold value and the detected temperature of the temperature sensor 32. However, at least at least the graph shown in FIG. The control unit 34 stores the temperature characteristic (that is, the correspondence between the amount of nitric acid absorbed by water and the temperature) in consideration of the amount of contact of water, which is the first absorbent 26, with nitric acid, in the storage unit. An instruction signal for switching the flow path of the exhaust may be transmitted to the valve 20 based on the temperature data from the temperature sensor 32. In this case, based on the temperature of the first absorbent and the temperature characteristics of the first absorbent, for example, control is performed to send an indication signal to the valve 20 when the nitric acid absorption rate of the first absorbent 26 becomes 60% or less. .

また、本実施形態では、吸収装置が２つ設けられていたが、それ以上の数の吸収装置を設けるようにしてもよい。この場合も、複数の吸収装置が有する複数の吸収液は、互いに温度特性が異なるのが好ましい。例えば３つの吸収装置が設けられた場合、温度特性として図５に示すグラフ４６ａを有する第１の吸収液、温度特性としてグラフ４６ｂを有する第２の吸収液、温度特性としてグラフ４６ｃを有する第３の吸収液をそれぞれの吸収装置に設けるのが好適である。そして、各吸収液の温度を検出する温度センサを設け、第１の吸収液の温度が図５に示すＴ１の範囲であれば排気を第１の吸収液に接触させ、第２の吸収液の温度がＴ２の範囲であれば第２の吸収液に接触させ、第３の吸収液の温度がＴ３の範囲であれば第３の吸収液に接触させる。   Further, although two absorbers are provided in this embodiment, more absorbers may be provided. Also in this case, it is preferable that the plurality of absorbents included in the plurality of absorbers have different temperature characteristics. For example, when three absorbers are provided, the first absorbing liquid having the graph 46a shown in FIG. 5 as the temperature characteristic, the second absorbing liquid having the graph 46b as the temperature characteristic, the third having the graph 46c as the temperature characteristic. It is preferable to provide the following absorption solution in each absorption device. Then, a temperature sensor for detecting the temperature of each absorbing liquid is provided, and if the temperature of the first absorbing liquid is in the range of T1 shown in FIG. 5, the exhaust is brought into contact with the first absorbing liquid, If the temperature is in the range of T2, it is brought into contact with the second absorbing solution, and if the temperature of the third absorbing solution is in the range of T3, it is brought into contact with the third absorbing solution.

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る排気浄化装置５０の構成概略図である。図６においては、内燃機関及び改質装置の図示は省略されている。排気浄化装置５０は、第１実施形態に係る排気浄化装置１０と同様の構成要素を有しているため、個々の説明は省略する。また、第２実施形態においても、第１吸収液２６は水であり、第２吸収液２８はイオン液体である。 Second Embodiment
FIG. 6 is a schematic view of an exhaust purification system 50 according to the second embodiment. In FIG. 6, the illustration of the internal combustion engine and the reformer is omitted. The exhaust gas control system 50 has the same components as the exhaust gas control system 10 according to the first embodiment, and thus the individual descriptions will be omitted. Also in the second embodiment, the first absorbing liquid 26 is water, and the second absorbing liquid 28 is an ionic liquid.

排気浄化装置５０は、バルブ２０、第１吸収装置２２、及び第２吸収装置２４の配置関係が排気浄化装置１０と異なる。具体的には、改質装置１６の直後に第２吸収装置２４が配置されており、内燃機関１２からの排気は常に第２吸収装置２４へ流通される。そして、第２吸収装置２４からの排気は排気管５２へ排出される。バルブ２０は排気管５２の途中に設けられ、第２吸収装置２４からの排気の流路を、第１吸収装置２２へ接続される排気管５２ａへの流路と、排気出口への排気管３０に直接接続される排気管５２ｂへの流路との間で切り替える。   The exhaust purification device 50 differs from the exhaust purification device 10 in the arrangement of the valve 20, the first absorption device 22, and the second absorption device 24. Specifically, the second absorber 24 is disposed immediately after the reformer 16, and the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is always circulated to the second absorber 24. Then, the exhaust from the second absorber 24 is discharged to the exhaust pipe 52. The valve 20 is provided in the middle of the exhaust pipe 52, and the flow path of the exhaust from the second absorption device 24 is a flow path to the exhaust pipe 52a connected to the first absorption device 22, and the exhaust pipe 30 to the exhaust outlet. Switching between the flow path to the exhaust pipe 52b directly connected to the

制御部３４は、第１実施形態同様、第１吸収液２６である水の温度を検出する温度センサ３２からの温度データに基づいて、水の温度が７０℃未満の場合は、バルブ２０に対して、弁２０ａを開け、弁２０ｂを閉じる指示を送信し、水の温度が７０℃以上の場合は、バルブ２０に対して、弁２０ａを閉じ、弁２０ｂを開ける指示を送信する。バルブ２０は当該指示に応じて弁２０ａ及び２０ｂを開閉する。   As in the first embodiment, the controller 34 controls the valve 20 when the temperature of water is less than 70 ° C., based on temperature data from the temperature sensor 32 that detects the temperature of the water as the first absorbent 26. It sends an instruction to open the valve 20a and close the valve 20b, and sends an instruction to close the valve 20a and open the valve 20b to the valve 20 when the temperature of water is 70 ° C. or higher. The valve 20 opens and closes the valves 20a and 20b according to the instruction.

本実施形態によれば、内燃機関からの排気中の硝酸を常に第２吸収液２８であるイオン液体に接触させつつ、第１吸収液２６である水の温度に応じて、排気中の硝酸を水に接触させるか否かを選択することができる。第１吸収液２６である水の温度が７０℃未満の場合は、排気中の硝酸は、第２吸収液２８であるイオン液体と水との両方に接触させられる。これにより、１つの吸収装置を用いた場合よりもより硝酸を排気から分離除去させることができる。なお、水の温度が７０℃未満であるということは、内燃機関１２からの排気の温度が低くなっており、その状態において排気がイオン液体に接触することでイオン画液体も７０℃以下となると考えられる。しかし、図３から明らかなように、イオン液体の硝酸吸収率は、７０℃以下の温度領域においても、水には及ばないものの比較的高い値を保っており、一定の硝酸の吸収量が期待できる。   According to the present embodiment, the nitric acid in the exhaust gas is constantly brought into contact with the ionic liquid, which is the second absorbing liquid 28, while the nitric acid in the exhaust gas from the internal combustion engine is kept in contact with the nitric acid in the exhaust gas. It can be selected whether to be in contact with water. When the temperature of water as the first absorbent 26 is less than 70 ° C., the nitric acid in the exhaust gas is brought into contact with both the ionic liquid as the second absorbent 28 and water. Thereby, nitric acid can be separated and removed from the exhaust more than when one absorber is used. The fact that the temperature of water is less than 70 ° C. means that the temperature of the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is low, and if the exhaust gas comes into contact with the ionic liquid in that state, the ion fraction liquid also becomes 70 ° C. or less Conceivable. However, as apparent from FIG. 3, the nitric acid absorption rate of the ionic liquid maintains a relatively high value although it does not reach water even in the temperature range of 70 ° C. or less, and a certain amount of nitric acid absorption is expected it can.

第１吸収液２６である水の温度が７０℃以上の場合は、第２吸収装置２４からの排気は第１吸収装置２２を迂回してそのまま排気出口へ排出される。その結果、内燃機関１２からの排気は第２吸収装置２４のみを流通させられることになる。水の温度が７０℃以上である場合は、水の硝酸吸収率が低いため硝酸を水に接触させる意義があまりない上、水を高温に保っていると蒸発を促進させることになってしまう。したがって、排気浄化装置５０は、水が７０℃以上のときに排気を第１吸収装置２２を流通させないことで、排気浄化装置５０全体としての硝酸吸収率を大幅に低減させずに、第１吸収液２６である水の蒸発を防いでいる。   When the temperature of water which is the first absorbent 26 is 70 ° C. or higher, the exhaust from the second absorber 24 bypasses the first absorber 22 and is discharged as it is to the exhaust outlet. As a result, the exhaust gas from the internal combustion engine 12 can be circulated only through the second absorber 24. When the temperature of water is 70 ° C. or higher, the absorption of water by nitric acid is low, so there is little meaning to contact nitric acid with water, and if the temperature of water is kept high, evaporation will be promoted. Therefore, the exhaust gas purification device 50 does not cause the exhaust gas to flow through the first absorption device 22 when the water temperature is 70 ° C. or more, so that the first absorption is not significantly reduced as a whole of the exhaust gas purification device 50. It prevents the evaporation of the water which is the liquid 26.

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る排気浄化装置７０の構成概略図である。図７においても、内燃機関及び改質装置の図示は省略されている。排気浄化装置７０における第１実施形態に係る排気浄化装置１０と同様の構成要素については説明を省略する。また、第３実施形態においても、第１吸収液２６は水であり、第２吸収液２８ａ及び２８ｂはイオン液体である。 Third Embodiment
FIG. 7 is a schematic view of an exhaust purification system 70 according to the third embodiment. Also in FIG. 7, the illustration of the internal combustion engine and the reformer is omitted. The description of the same components of the exhaust gas control system 70 as those of the exhaust gas control system 10 according to the first embodiment will be omitted. Also in the third embodiment, the first absorbent 26 is water, and the second absorbents 28a and 28b are ionic liquids.

排気浄化装置７０は、第１実施形態に比して、吸収装置がさらに１つ追加されている。具体的には、排気浄化装置７０は、第１吸収装置２２、第２吸収装置２４、及び第３吸収装置７２を有している。   In the exhaust gas purification device 70, one more absorption device is added as compared with the first embodiment. Specifically, the exhaust gas purification device 70 includes a first absorption device 22, a second absorption device 24, and a third absorption device 72.

第３吸収装置７２は、第２吸収装置２４と同一の装置であり、第３吸収装置７２が有する第２吸収液２８ｂは、第２吸収装置２４が有する第２吸収液２８ａと同種のものである。つまり、第３吸収装置が有する第２吸収液２８ｂもイオン液体である。   The third absorption device 72 is the same device as the second absorption device 24. The second absorption liquid 28b of the third absorption device 72 is the same as the second absorption liquid 28a of the second absorption device 24. is there. That is, the second absorbing liquid 28b of the third absorbing device is also an ionic liquid.

排気浄化装置７０においては、内燃機関１２からの排気は、排気管７４へ排出される。排気管７４の途中には、バルブ２０−１及バルブ２０−２が設けられており、これら２つの弁により、排気流路の切り替えを行う。具体的には、バルブ２０−１及バルブ２０−２は、第１吸収装置２２へ接続される排気管７４ａ、第２吸収装置２４へ接続される排気管７４ｂ、及び第３吸収装置７２へ接続される排気管７４ｃのいずれかに内燃機関からの排気が流通するように排気流路の切り替えを行う。   In the exhaust gas purification device 70, the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is discharged to the exhaust pipe 74. In the middle of the exhaust pipe 74, a valve 20-1 and a valve 20-2 are provided, and the exhaust flow path is switched by these two valves. Specifically, the valve 20-1 and the valve 20-2 are connected to the exhaust pipe 74a connected to the first absorption device 22, the exhaust pipe 74b connected to the second absorption device 24, and the third absorption device 72 The exhaust flow path is switched so that the exhaust gas from the internal combustion engine flows through any of the exhaust pipes 74c.

排気浄化装置７０には、さらに濃度センサ７６ａ及び７６ｂが設けられる。濃度センサ７６ａは、第２吸収装置２４が有する第２吸収液２８ａ中の硝酸濃度を計測するセンサである。また、濃度センサ７６ｂは、第３吸収装置７２が有する第２吸収液２８ｂ中の硝酸濃度を計測するセンサである。   The exhaust gas purification device 70 is further provided with concentration sensors 76a and 76b. The concentration sensor 76a is a sensor that measures the concentration of nitric acid in the second absorbing liquid 28a that the second absorbing device 24 has. The concentration sensor 76 b is a sensor that measures the concentration of nitric acid in the second absorbent 28 b included in the third absorber 72.

本実施形態では、濃度センサとして吸収液の水素イオン指数（ｐＨ（ペーハ））を計測するｐＨ計が用いられる。吸収液に硝酸がより多く吸収される程、当該吸収液の酸性の度合いがより高くなる。したがって、酸性の度合いを計測するｐＨ計により吸収液中の硝酸濃度を把握することができる。   In the present embodiment, a pH meter that measures the hydrogen ion index (pH (pha)) of the absorbing solution is used as the concentration sensor. The more nitric acid is absorbed in the absorbing solution, the higher the acidity of the absorbing solution. Therefore, the nitric acid concentration in the absorbing solution can be grasped by a pH meter which measures the degree of acidity.

図８は、第３実施形態における排気浄化装置７０の処理の流れを示すフローチャートである。具体的には、制御部３４によるバルブ２０−１及び２０−２の制御の手順が示されている。以下、図７を参照しつつ、図８のフローチャートの各ステップについて説明する。   FIG. 8 is a flow chart showing the flow of processing of the exhaust gas control system 70 in the third embodiment. Specifically, a procedure of control of the valves 20-1 and 20-2 by the control unit 34 is shown. Hereinafter, each step of the flowchart of FIG. 8 will be described with reference to FIG.

排気浄化装置７０は、内燃機関１２が始動すると、排気ガス流路の制御を開始する。ステップＳ２０において、制御部３４は、温度センサ３２が検出した第１吸収液２６の温度データと、予め設定され記憶部（図７において不図示）に記憶された閾値とを比較する。本実施形態においても、閾値として７０℃が設定される。   When the internal combustion engine 12 is started, the exhaust gas purification device 70 starts control of the exhaust gas flow path. In step S20, the control unit 34 compares the temperature data of the first absorbent 26 detected by the temperature sensor 32 with a threshold value which is preset and stored in a storage unit (not shown in FIG. 7). Also in this embodiment, 70 ° C. is set as the threshold value.

ステップＳ２０で第１吸収液２６の温度が閾値未満であると判断された場合、ステップＳ２２において、制御部３４は、バルブ２０−１に対して、弁２０−１ａを開け、弁２０−１ｂを閉じる指示を送信し、バルブ２０は当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は排気管７４ａを介し第１吸収装置２２のみに流通される。   If it is determined in step S20 that the temperature of the first absorbent 26 is less than the threshold value, the control unit 34 opens the valve 20-1a to the valve 20-1 in step S22, and the valve 20-1b. A closing instruction is sent, and the valve 20 opens and closes the valve according to the instruction. Thus, the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is circulated only to the first absorber 22 through the exhaust pipe 74a.

ステップＳ２０で第１吸収液２６の温度が閾値以上であると判断された場合、ステップＳ２４において、制御部３４は、濃度センサ７６ａ及び濃度センサ７６ｂが検出した２つの濃度データを参照し、第２吸収液２８ａと第２吸収液２８ｂの硝酸濃度を比較する。   If it is determined in step S20 that the temperature of the first absorbent 26 is equal to or higher than the threshold value, the control unit 34 refers to the two concentration data detected by the concentration sensor 76a and the concentration sensor 76b in step S24. The nitric acid concentrations of the absorbing solution 28a and the second absorbing solution 28b are compared.

第２吸収液２８ａの硝酸濃度が第２吸収液２８ｂの硝酸濃度以上である場合、ステップＳ２６において、制御部３４は、バルブ２０−１に対して、弁２０−１ａを閉じ、弁２０−１ｂを開ける指示を送信し、さらに、バルブ２０−２に対して、弁２０−２ａを閉じ、弁２０−２ｂを開ける指示を送信する。バルブ２０−１及びバルブ２０−２ｂは当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は排気管７４ｃを介し第３吸収装置７２のみに流通される。   When the nitric acid concentration of the second absorbent 28a is equal to or higher than the nitric acid concentration of the second absorbent 28b, the controller 34 closes the valve 20-1a with respect to the valve 20-1 in step S26, and the valve 20-1b. An instruction to open is sent, and further, an instruction to close the valve 20-2a and an instruction to open the valve 20-2b is sent to the valve 20-2. The valve 20-1 and the valve 20-2b open and close the valve according to the instruction. Thus, the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is circulated only to the third absorber 72 through the exhaust pipe 74c.

第２吸収液２８ａの硝酸濃度が第２吸収液２８ｂの硝酸濃度未満である場合、ステップＳ２８において、制御部３４は、バルブ２０−１に対して、弁２０−１ａを閉じ、弁２０−１ｂを開ける指示を送信し、さらに、バルブ２０−２に対して、弁２０−２ａを開け、弁２０−２ｂを閉じる指示を送信する。バルブ２０−１及びバルブ２０−２ｂは当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は排気管７４ｂを介し第２吸収装置２４のみに流通される。   When the nitric acid concentration of the second absorbent 28a is less than the nitric acid concentration of the second absorbent 28b, the controller 34 closes the valve 20-1a to the valve 20-1 in step S28, and the valve 20-1b. An instruction to open is sent, and an instruction to open the valve 20-2a and an instruction to close the valve 20-2b is sent to the valve 20-2. The valve 20-1 and the valve 20-2b open and close the valve according to the instruction. Thus, the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is circulated only to the second absorber 24 through the exhaust pipe 74b.

ステップＳ３０において、制御部３４は内燃機関１２が停止したか否かを判定する。内燃機関１２が停止した場合は排気流路の制御を終了する。内燃機関１２が動作している場合は再度ステップ１０に戻る。つまり、内燃機関１２が動作している間、制御部３４は常に排気流路の制御を継続して実行する。   In step S30, control unit 34 determines whether internal combustion engine 12 has stopped. When the internal combustion engine 12 is stopped, the control of the exhaust passage is ended. If the internal combustion engine 12 is operating, the process returns to step 10 again. That is, while the internal combustion engine 12 is operating, the control unit 34 always executes control of the exhaust passage.

本実施形態は、第１吸収液２６である水の温度が７０℃未満である場合は、排気中の硝酸が水に接触させられ、水の温度が７０℃以上である場合は、排気中の硝酸がイオン液体に接触させられる点で第１実施形態と同様である。第３実施形態に係る排気浄化装置７０は、吸収液としてイオン液体を有する吸収装置が２つ設けられているため、水の温度が７０℃以上となった場合に、第２吸収装置２４と第３吸収装置７２のいずれに排気中の硝酸を流通させるのかが問題となる。   In the present embodiment, when the temperature of water as the first absorbent 26 is less than 70 ° C., nitric acid in the exhaust is brought into contact with the water, and when the temperature of water is 70 ° C. or higher, the nitric acid in the exhaust is discharged. This is the same as the first embodiment in that nitric acid is brought into contact with the ionic liquid. The exhaust gas purification device 70 according to the third embodiment is provided with two absorption devices having an ionic liquid as the absorption liquid, so when the temperature of water reaches 70 ° C. or more, the second absorption device 24 and the second absorption device 24 are The question is which of the three absorption devices 72 the nitric acid in the exhaust is to be circulated.

吸収液中の硝酸濃度が高くなる程、硝酸吸収率が低下するという観点から、排気浄化装置７０においては、複数の吸収装置が有する同じ種類の複数の吸収液の硝酸濃度を比較し、硝酸濃度がより低い吸収液に排気中の硝酸を流通させる。これにより、同種の吸収液を有する複数の吸収装置の中から、より硝酸吸収率の高い吸収装置を選択して排気中の硝酸を流通させることができる。なお、硝酸吸収率の変動は、吸収液の温度の影響によるものが支配的であり、硝酸濃度の影響は温度の影響よりも小さい。   From the viewpoint that the nitric acid absorption rate decreases as the nitric acid concentration in the absorbent increases, in the exhaust gas purification device 70, the nitric acid concentrations of a plurality of absorbents of the same type which plural absorbents have are compared to one another. The nitric acid in the exhaust is circulated to the lower absorbing solution. As a result, it is possible to select nitric acid absorption rate from among a plurality of absorption devices having the same type of absorption liquid and to allow nitric acid in exhaust gas to flow. The fluctuation of the nitric acid absorption rate is dominated by the influence of the temperature of the absorbing solution, and the influence of the nitric acid concentration is smaller than the influence of the temperature.

本実施形態では、イオン液体を吸収液として有する吸収装置が２つ設けられていたが、イオン液体を吸収液として有する吸収装置を３以上設けるようにしてもよい。この場合も、各吸収装置が有するイオン液体の硝酸濃度を検出し、それらの硝酸濃度に基づいて排気中の硝酸を流通させる吸収装置を決定すればよい。具体的には、最も硝酸濃度が低い吸収液を有する吸収装置に排気中の硝酸を流通させる。   In the present embodiment, two absorption devices having an ionic liquid as an absorption liquid are provided, but three or more absorption devices having an ionic liquid as an absorption liquid may be provided. Also in this case, the nitric acid concentration of the ionic liquid possessed by each absorbing device may be detected, and the absorbing device for circulating nitric acid in the exhaust may be determined based on the nitric acid concentration. Specifically, the nitric acid in the exhaust gas is allowed to flow through an absorption device having an absorption liquid with the lowest nitric acid concentration.

本実施形態では、第２吸収液２８ａ及び第２吸収液２８ｂの両方の硝酸濃度を検出し、それらの大小比較により内燃機関１２からの排気を流通させる吸収装置を選択していたが、いずれか一方の硝酸濃度のみに基づいて排気中の硝酸を第２吸収装置２４と第３吸収装置７２のいずれかに流通させるかを決定する形態も採用することができる。この場合は、例えば第１吸収液２６である水の温度が７０℃以上となった場合には第２吸収装置２４に優先的に排気を流通させると予め定めておき、第２吸収液２８ａの硝酸濃度のみを検出するようにする。そして、第２吸収液２８ａの硝酸濃度が吸収飽和近傍の所定値以上となった場合に排気中の硝酸を第３吸収装置７２に流通させるようにする。   In the present embodiment, the nitric acid concentrations of both the second absorbing liquid 28a and the second absorbing liquid 28b are detected, and the absorption device for circulating the exhaust gas from the internal combustion engine 12 is selected by comparing their sizes. It is also possible to adopt a mode of determining whether the nitric acid in the exhaust gas is to be circulated to either the second absorber 24 or the third absorber 72 based on only one nitric acid concentration. In this case, for example, when the temperature of water which is the first absorbent 26 reaches 70 ° C. or higher, it is determined in advance that the exhaust is preferentially circulated to the second absorber 24 and the second absorbent 28 a is Only detect nitric acid concentration. Then, when the nitric acid concentration of the second absorbing liquid 28a becomes equal to or higher than a predetermined value near the absorption saturation, the nitric acid in the exhaust gas is caused to flow to the third absorbing device 72.

また、本実施形態では、イオン液体を吸収液として有する吸収装置が２つ設けられていたが、水を吸収液として有する吸収装置を複数設けるようにしてもよい。この場合にも、各吸収装置が有する水の硝酸濃度を検出する複数の濃度センサを設け、各吸収装置が有する水の硝酸濃度の比較により排気中の硝酸を流通させる吸収装置を決定してよい。さらに、この場合は、濃度センサに代えて、各吸収装置が有する水の温度を検出する複数の温度センサを設け、各吸収装置が有する水の温度に基づいて排気中の硝酸を流通させる吸収装置を決定してもよい。具体的には、吸収液である水の温度が所定値（例えば７０℃）以下となっている吸収装置に排気を流通させるようにする。これは、吸収液である水は排気の熱により熱せられるところ、これまで排気が流通していない、つまり熱せられておらず温度が低い吸収液に排気中の硝酸を流通させることを意味する。   Moreover, although two absorbers which have an ionic liquid as an absorption liquid were provided in this embodiment, you may make it provide multiple absorbers which have water as an absorption liquid. Also in this case, a plurality of concentration sensors may be provided to detect the nitric acid concentration of water contained in each absorption device, and the absorption device for circulating nitric acid in the exhaust may be determined by comparing the nitric acid concentrations of water contained in each absorption device. . Furthermore, in this case, in place of the concentration sensor, a plurality of temperature sensors for detecting the temperature of water possessed by each absorber are provided, and the absorber for circulating nitric acid in the exhaust based on the temperature of water possessed by each absorber You may decide Specifically, the exhaust gas is made to flow through an absorption device in which the temperature of water which is the absorption liquid is equal to or less than a predetermined value (for example, 70 ° C.). This means that the water which is the absorbing solution is heated by the heat of the exhaust, and the nitric acid in the exhaust gas is allowed to flow through the absorbing solution whose exhaust has not flowed, that is, has a low temperature.

１０，５０，７０ 排気浄化装置、１２ 内燃機関、１６ 改質装置、２０，２０−１，２０−２ 弁、２２ 第１吸収装置、２４ 第２吸収装置、３２ 温度センサ、３４ 制御部、７２ 第３吸収装置、７６ａ，７６ｂ 濃度センサ。   Reference Signs List 10, 50, 70 exhaust gas purification device, 12 internal combustion engine, 16 reforming device, 20, 20-1, 20-2 valve, 22 first absorption device, 24 second absorption device, 32 temperature sensor, 34 control unit, 72 Third absorber, 76a, 76b Concentration sensor.

Claims (4)

内燃機関からの排気に含まれる窒素酸化物を浄化するための内燃機関の排気浄化装置であって、
第１吸収液を有し、流通されてくる前記窒素酸化物を前記第１吸収液に吸収させる第１吸収装置と、
窒素酸化物の吸収率の温度特性が前記第１吸収液とは異なる第２吸収液を有し、流通されてくる前記窒素酸化物を前記第２吸収液に吸収させる第２吸収装置と、
前記内燃機関と、前記第１吸収装置及び前記第２吸収装置の少なくとも一方との間において前記窒素酸化物の流路を切り替える流路切り替え装置と、
前記第１吸収液及び前記第２吸収液の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、
を備え、
前記窒素酸化物は、前記第１吸収装置及び第２吸収装置の少なくとも一方に流通させられ、
前記流路切り替え装置は、前記温度検出手段が検出した温度に基づいて前記窒素酸化物を流通させる吸収装置を選択し、選択された吸収装置に前記窒素酸化物が流通されるよう前記流路を切り替える、
ことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine for purifying nitrogen oxides contained in exhaust gas from the internal combustion engine,
A first absorbing device having a first absorbing solution and absorbing the nitrogen oxide flowing through the first absorbing solution;
A second absorption device having a second absorption liquid different in temperature characteristic of absorption rate of nitrogen oxide from the first absorption liquid, and causing the second absorption liquid to absorb the flowing nitrogen oxide;
A flow path switching device for switching the flow path of the nitrogen oxide between the internal combustion engine and at least one of the first absorption device and the second absorption device;
Temperature detection means for detecting the temperature of at least one of the first absorption liquid and the second absorption liquid;
Equipped with
The nitrogen oxide is at least by circulating et al is in one of the first absorber and the second absorber,
The flow path switching device selects an absorption device for circulating the nitrogen oxide based on the temperature detected by the temperature detection means, and the flow path is set so that the nitrogen oxide is circulated to the selected absorption device. Switch,
An exhaust purification system of an internal combustion engine, characterized in that. 第１温度範囲において、前記第１吸収液の窒素酸化物の吸収率が前記第２吸収液の窒素酸化物の吸収率よりも大きく、
前記第１温度範囲とは異なる第２温度範囲において、前記第２吸収液の窒素酸化物の吸収率が前記第１吸収液の窒素酸化物の吸収率よりも大きい、
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。 In the first temperature range, the absorptivity of nitrogen oxides of the first absorption liquid is larger than the absorptivity of nitrogen oxides of the second absorption liquid,
In the second temperature range different from the first temperature range, the absorptivity of nitrogen oxides of the second absorbing liquid is larger than the absorptivity of nitrogen oxides of the first absorbing liquid,
An exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that. 前記第２吸収装置は複数設けられ、
前記内燃機関の排気浄化装置は、
前記複数の第２吸収装置が有する複数の第２吸収液の少なくとも１つの窒素酸化物濃度を検出する濃度検出手段、
をさらに備え、
前記流路切り替え装置は、前記第２吸収液の窒素酸化物濃度に基づいて、複数の第２吸収装置の中から前記窒素酸化物を流通させる第２吸収装置を選択し、選択された第２吸収装置に前記窒素酸化物が流通されるよう前記流路を切り替える、
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。 A plurality of second absorption devices are provided,
The exhaust gas purification device of the internal combustion engine
Concentration detection means for detecting at least one nitrogen oxide concentration of the plurality of second absorbing liquids of the plurality of second absorbing devices;
And further
The flow path switching device selects a second absorption device for causing the nitrogen oxide to flow from the plurality of second absorption devices based on the nitrogen oxide concentration of the second absorption liquid, and the second selected Switching the flow path so that the nitrogen oxide flows through the absorption device;
Characterized in that, the exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1. 前記第１吸収液及び前記第２吸収液のいずれか一方は水又はアルカリ水溶液であり、他方はイオン液体である、
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 One of the first absorption liquid and the second absorption liquid is water or an aqueous alkaline solution, and the other is an ionic liquid.
An exhaust purification system of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that.
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