(57)【要約】【課題】  ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２を利用して内燃機関の出力を向上させることが可能な車両用内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  ターボ過給機８と、前記ターボ過給機の排気タービン８ｂの上流に排気中のＣＯ２を吸収可能なように設けられ、第一の温度域でＣＯ２を吸収し、前記第一の温度域よりも高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材１３と、を備えた車両用内燃機関１に適用される制御装置であって、前記車両に対する加速要求を検出する加速要求検出手段２０と、前記加速要求検出手段により前記車両に対する加速要求が検出された場合に前記ＣＯ２吸放出材からＣＯ２を放出させ、この放出させたＣＯ２を前記排気タービンに供給するＣＯ２供給手段２０と、を備える。【選択図】      図３
2006037808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機と、前記ターボ過給機の排気タービンの上流に排気中のＣＯ２を吸収可能なように設けられ、第一の温度域でＣＯ２を吸収し、前記第一の温度域よりも高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材と、を備えた車両用内燃機関に適用され、
前記車両に対する加速要求を検出する加速要求検出手段と、前記加速要求検出手段により前記車両に対する加速要求が検出された場合に前記ＣＯ２吸放出材からＣＯ２を放出させ、この放出させたＣＯ２を前記排気タービンに供給するＣＯ２供給手段と、を備えていることを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関に供給される燃料量の補正に使用される補正値を前記ＣＯ２吸放出材のＣＯ２吸放出状態に応じて変化させる補正値調整手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記補正値として前記内燃機関の排気系部品の耐熱性を考慮して設けられた燃料量の許容上限値が設定され、
前記補正値調整手段は前記ＣＯ２吸放出材からＣＯ２が放出されている場合前記許容上限値を増量させることを特徴とする請求項２に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の排気マニホールドは内管と外管とを備えた二重管構造を有し、
前記ＣＯ２吸放出材は前記外管に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記排気マニホールドは排気通路として、前記内管によって形成される主流路と、前記内管と前記外管とによって形成される中間流路と、を有し、
前記中間流路への排気の流入を阻止する位置と排気の流入を許可する位置との間で切り替え可能な弁手段をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ＣＯ２吸放出材への排気の流入を阻止する位置と流入を許可する位置との間で切り替え可能な弁手段と、排気温度が所定の許容下限温度未満であると判断した場合に前記弁手段を前記ＣＯ２吸放出材への排気の流入を阻止する位置に切り替える弁制御手段と、を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記ＣＯ２吸放出材への排気の流入を阻止する位置と流入を許可する位置との間で切り替え可能な弁手段と、前記ＣＯ２吸放出材に吸収されているＣＯ２量が所定の判定量未満で、かつ排気温度が粒子状物質を酸化除去可能な温度域であると判断した場合に前記弁手段を前記ＣＯ２吸放出材への排気の流入を許可する位置に切り替える弁制御手段と、を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気中のＣＯ２を吸放出するＣＯ２吸放出材を備えた車両用内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
５００°Ｃ付近の温度域でＣＯ２を吸収し、６８０°Ｃ以上の温度域で吸収したＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材が知られている（非特許文献１参照）。また、低温時に発熱し、高温時に吸熱する反応蓄熱剤を排気通路に配置し、この反応蓄熱剤を発熱させたくない時には反応蓄熱剤の前後の排気通路を閉塞させる装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【特許文献１】特開２００１−２８９０３９号公報
【特許文献２】特開２００１−９６１２２号公報
【特許文献３】実開昭６３−０８２６３１号公報
【非特許文献１】東芝レビューＶｏｌ．５６、Ｎｏ．８（２００１）ｐ．１１−１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＣＯ２吸放出材に排気中のＣＯ２を吸放出させることで排気圧や流量を変化させることができるが、従来、ＣＯ２吸放出材による排気圧や排気流量の変化を内燃機関の出力向上に利用することは検討されていない。
【０００４】
そこで、本発明は、ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２を利用して内燃機関の出力を向上させることが可能な車両用内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の車両用内燃機関の制御装置は、ターボ過給機と、前記ターボ過給機の排気タービンの上流に排気中のＣＯ２を吸収可能なように設けられ、第一の温度域でＣＯ２を吸収し、前記第一の温度域よりも高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材と、を備えた車両用内燃機関に適用され、前記車両に対する加速要求を検出する加速要求検出手段と、前記加速要求検出手段により前記車両に対する加速要求が検出された場合に前記ＣＯ２吸放出材からＣＯ２を放出させ、この放出させたＣＯ２を前記排気タービンに供給するＣＯ２供給手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の車両用内燃機関の制御装置によれば、車両に対して加速が要求された場合にＣＯ２吸放出材からＣＯ２を放出させて排気流量を増加させるとともに排気圧を上昇させることができる。そのため、この排気流量の増加と排気圧の上昇とによってターボ過給機の過給性能を向上させ、内燃機関の加速性を向上させることができる。
【０００７】
本発明の車両用内燃機関の制御装置は、前記内燃機関に供給される燃料量の補正に使用される補正値を前記ＣＯ２吸放出材のＣＯ２吸放出状態に応じて変化させる補正値調整手段を備えていてもよい（請求項２）。ＣＯ２吸放出材は、ＣＯ２の放出時に吸熱反応を示し、ＣＯ２の吸収時に発熱反応を示す。そのため、ＣＯ２吸放出材のこれらの反応を利用することにより排気温度を変化させることができる。例えば、ＣＯ２放出時における吸熱反応を利用することで排気温度の上昇を抑えることができるので、内燃機関に供給される燃料量が増量可能なように補正値を変化させることができる。
【０００８】
本発明の車両用内燃機関の制御装置は、前記補正値として前記内燃機関の排気系部品の耐熱性を考慮して設けられた燃料量の許容上限値が設定され、前記補正値調整手段は前記ＣＯ２吸放出材からＣＯ２が放出されている場合前記許容上限値を増量させてもよい（請求項３）。この場合、ＣＯ２放出時は燃料量の許容上限値が増量補正されるので、ＣＯ２吸放出材からＣＯ２が放出されていない時と比較してより多くの燃料を内燃機関に供給可能な状態になる。そのため、より多くの燃料を内燃機関に供給して内燃機関の出力や加速性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の車両用内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の排気マニホールドは内管と外管とを備えた二重管構造を有し、前記ＣＯ２吸放出材が前記外管に配置されていてもよい（請求項４）。このようにＣＯ２吸放出材を配置することで、ＣＯ２放出時におけるＣＯ２吸放出材の吸熱反応により排気マニホールドを排気熱から保護することができる。そのため、排気マニホールドの肉厚を薄くし、内燃機関を軽量化することができる。
【００１０】
本発明の車両用内燃機関の制御装置において、前記排気マニホールドは排気通路として、前記内管によって形成される主流路と、前記内管と前記外管とによって形成される中間流路と、を有し、前記中間流路への排気の流入を阻止する位置と排気の流入を許可する位置との間で切り替え可能な弁手段をさらに備えていてもよい（請求項５）。このように弁手段を設けることで、例えば排気の流量が少ない場合には中間流路への排気の流入を阻止して排気の流速低下を抑えることができる。そのため、排気タービンに流速の速い排気を流入させ、過給効率を向上させることができる。一方、排気の流量が多い場合には中間流路への排気の流入を許可することで、排気の流速を低下させ、ターボ過給機の異常な高回転を防止する。
【００１１】
本発明の車両用内燃機関の制御装置は、前記ＣＯ２吸放出材への排気の流入を阻止する位置と流入を許可する位置との間で切り替え可能な弁手段と、排気温度が所定の許容下限温度未満であると判断した場合に前記弁手段を前記ＣＯ２吸放出材への排気の流入を阻止する位置に切り替える弁制御手段と、を備えていてもよい（請求項６）。排気温度が低い場合、未燃燃料の粘着性が高くなり排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）がＣＯ２吸放出材に堆積し易くなる。そこで、排気温度がこのようにＰＭが堆積し易くなるような所定の許容下限温度未満である場合はＣＯ２吸放出材への排気の流入を阻止し、ＣＯ２吸放出材へのＰＭの堆積を抑制する。これにより、ＣＯ２吸放出材のＣＯ２吸放出性能の低下を抑制することができる。
【００１２】
本発明の車両用内燃機関の制御装置において、前記ＣＯ２吸放出材への排気の流入を阻止する位置と流入を許可する位置との間で切り替え可能な弁手段と、前記ＣＯ２吸放出材に吸収されているＣＯ２量が所定の判定量未満で、かつ排気温度が粒子状物質を酸化除去可能な温度域であると判断した場合に前記弁手段を前記ＣＯ２吸放出材への排気の流入を許可する位置に切り替える弁制御手段と、を備えていてもよい（請求項７）。このように弁手段の動作を制御することで、ＣＯ２吸放出材に堆積している粒子状物質を酸化除去することができる。そのため、ＣＯ２吸放出性能の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上に説明したように、本発明によれば、車両の加速時にＣＯ２吸放出材からＣＯ２を放出させて排気圧を上昇させて過給性能を向上させることができるので、加速性を向上させることができる。また、ＣＯ２吸放出材のＣＯ２放出時は内燃機関への燃料供給量の許容上限値が増量補正されるので、内燃機関により多くの燃料を供給することが可能になる。そのため、内燃機関の出力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の制御装置が適用されたディーゼルエンジン１の一形態を示している。エンジン１は車両に走行用動力源として搭載されるもので、複数のシリンダ２（図１では一つのみを示す。）を備えている。また、エンジン１は、各シリンダ２に形成される燃料室３に吸気を取り込むための吸気通路４と、燃焼室３から排気を所定の排気位置まで導くための排気通路５と、これら通路４、５を燃焼室３に対してそれぞれ開閉するための吸気バルブ６及び排気バルブ７と、燃焼室３内に燃料を供給する燃料噴射弁１０とを備えている。吸気通路４には、ターボ過給機８のコンプレッサ８ａと、吸気量を調整するための吸気絞り弁９とが設けられている。排気通路５には、ターボ過給機８の排気タービン８ｂと、排気タービン８ｂに流入する排気の流速を変化させる可変ノズル８ｃとが設けられている。排気通路５と吸気通路４とはＥＧＲ通路１１で接続されている。
【００１５】
排気通路５の一部を形成し、各シリンダ２から排出された排気を集める排気マニホールド１２は二重管構造を有している。図２に排気マニホールド１２の構造を詳しく示す。なお、図２（ａ）は排気マニホールド１２の拡大図を、図２（ｂ）は図２（ａ）のIIｂ−IIｂ線における排気マニホールド１２の断面図を示している。排気マニホールド１２は＃１〜＃５の接続部を有しており、＃１〜＃４の各接続部がエンジン１の各シリンダ２に、＃５の接続部が排気流れの下流側の排気管に接続される。図２（ｂ）に示したように排気マニホールド１２は内管１２ａと外管１２ｂとを備えている。内管１２ａ及び外管１２ｂは、排気マニホールド１２に排気通路５として主流路５ａと、中間流路５ｂとを形成する。外管１２ｂの内側の面には、ＣＯ２吸放出材１３が設けられている。ＣＯ２吸放出材１３は、ＣＯ２吸放出機能を有するセラミックの成型品が外管１２ｂの内面に配置されることにより設けられる。なお、ＣＯ２吸放出材１３は、外管１２ｂの内面に塗布されることによって設けられていてもよい。ＣＯ２吸放出材１３は、例えばリチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３）等のリチウムの複合酸化物を主体として構成され、第一の温度域（例えば４００°Ｃ〜５８０°Ｃ）でＣＯ２を吸収し、第一の温度域よりも高い第二の温度域（例えば６００°Ｃ〜７００°Ｃ）でＣＯ２を放出する特性を備えた公知のものである。なお、以降、第一の温度域を吸収温度域、第二の温度域を放出温度域と記述することもある。
【００１６】
排気マニホールド１２の＃１〜＃５の各接続部には、中間流路５ｂへの排気の流入を阻止する位置と流入を許可する位置との間で切り替え可能な弁手段としての切替え弁１４と、切替え弁１４を駆動する駆動機構１５とがそれぞれ設けられる。図２（ｂ）に示したように切替弁１４は、第一の弁１４ａと第二の弁１４ｂとを備えており、第一の弁１４ａ及び第二の弁１４ｂはそれぞれ第一の軸１４ｃ、第二の軸１４ｄを有している。第一の軸１４ｃ及び第二の軸１４ｄは、外管１２ｂにそれぞれ左右（図２（ｂ）の矢印Ａ及びＢ方向）に回転自在に取り付けられている。第二の軸１４ｄは、第一の軸１４ｃが回転すると第一の軸１４ｃとは逆方向に回転するように第一の軸１４ｃと接続されている。駆動機構１５は、エアシリンダ１６と、エアシリンダ１６に導入する空気を導く空気導入通路１７と、空気導入通路１７の遮断及び接続を切替えるバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）１８とを備えている。エアシリンダ１６のロッド１６ａは、第一の軸１４ｃに設けられたアーム１９と接続されている。空気導入通路１７は、一端がエアシリンダ１６に他端が例えば吸気通路４などの空気供給源に接続されている。ロッド１６ａはエアシリンダ１６に供給される空気が調整されることにより動作する。この空気の調整はＶＳＶ１８によって空気導入通路１７が遮断又は接続されることにより行われる。
【００１７】
次に、図２（ｂ）の＃５の接続部を参照して切替え弁１４の動作を説明する。なお、＃１〜＃４の接続部に設けられている切替え弁１４も同様に動作する。ロッド１６ａの矢印Ｃ及びＤ方向への運動は、アーム１９によって第一の軸１４ｃに伝達される。第一の軸１４は外管１２ｂに回転自在に取り付けられているので、ロッド１６ａの運動が伝達されることにより矢印Ａ又はＢ方向に回転する。一方、第二の軸１４ｄは、第一の軸１４ｃと逆方向に回転するので、第一の軸１４ｃが例えば図２（ｂ）の矢印Ａ方向に回転した場合は、第二の軸１４ｄは矢印Ｂ方向に回転する。このように第一の軸１４ｃ及び第二の軸１４ｄがそれぞれ異なる方向に回転することによって第一の弁１４ａ及び第二の弁１４ｂがそれぞれ開閉され、中間流路５ｂへの排気の流入が阻止又は許可に切り替えられる。
【００１８】
ＶＳＶ１８の動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０により制御される。ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０は、例えばエンジン１の運転状態に応じて算出した燃料供給量に吸気圧等に基づく補正を実施してエンジン１に供給すべき燃料量を決定し、この決定した燃料量が燃焼室３に供給されるように燃料噴射弁１０の動作を制御する。なお、燃焼室３に供給される燃料量には排気マニホールド１２や排気タービン８ｂなどの排気系部品の耐熱性を考慮した噴射量ガード値（許容上限値）が設定されており、エンジン１に供給すべき燃料量はこの噴射ガード値以下になるように決定される。これらの具体的な算出方法及び制御方法は公知のものと同様でよく、ここでは説明を省略する。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、図３の切替え弁動作制御ルーチンを実行してＣＯ２吸放出材１３からＣＯ２を吸放出させる。この制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ２０は、この制御ルーチンを実行することにより、本発明のＣＯ２供給手段として機能する。
【００２０】
図３の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でＣＯ２吸放出材１３周辺の排気のＣＯ２濃度を取得する。排気のＣＯ２濃度は、例えばエンジン１の回転数及び負荷、吸入された新気量、ＥＧＲ率などに基づいて算出される。続くステップＳ１２においてＥＣＵ２０は、ＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度を取得する。排気温度は、例えば排気マニホールド１２に排気温センサを設けて検出してもよいし、エンジン１の運転状態や燃料量などを参照して推定してもよい。次にステップＳ１３においてＥＣＵ２０は、ＣＯ２吸放出材１３周辺の排気圧を取得する。排気圧は、例えば排気マニホールド１２に圧力センサを設けて検出してもよいし、例えばエンジン１の運転状態などを参照して推定してもよい。ステップＳ１４においてＥＣＵ２０は、排気マニホールド１２の周辺の排気温度が放出温度域内にあるか否か判断する。排気温度が放出温度域内にあると判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１が搭載されている車両に対して加速が要求されているか否か判断する。加速が要求されているか否かは、例えば車両のアクセルの開度に基づいて判断し、アクセル開度が増加した場合に加速が要求されたと判断する。また、アクセル開度の変化率が所定率以上の場合に加速が要求されたと判断してもよい。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１５の処理を実行することで本発明の加速要求検出手段として機能する。車両に対して加速が要求されていると判断した場合及びステップＳ１４で排気温度が放出温度域外であると判断した場合はステップＳ１６に進み、ＥＣＵ２０は切替え弁１４を開ける。このように切替え弁１４を開けることにより、ＣＯ２吸放出材からＣＯ２を吸放出させることができる。例えば、車両に対して加速が要求されている（ステップＳ１５の処理が肯定判断された）場合にステップＳ１６の処理が実行された場合は中間流路５ｂに排気を導入することによってＣＯ２吸放出材１３が放出温度域に昇温される。そのため、ＣＯ２吸放出材１３からＣＯ２が放出される。排気温度が放出温度域外（ステップＳ１４の処理が否定判断）の吸収温度域にある場合にステップＳ１６の処理が実行された場合は中間流路５ｂに排気を導入することによってＣＯ２吸放出材１３が吸収温度域に昇温される。そのため、ＣＯ２吸放出材１３にＣＯ２を吸収させることができる。
【００２１】
一方、車両に対して加速が要求されていないと判断した場合はステップＳ１７に進み、ＥＣＵ２０は中間流路５ｂに排気が流入しないように切替え弁１４を閉じる。これにより、ＣＯ２吸放出材１３からのＣＯ２放出を防止し、ＣＯ２をＣＯ２吸放出材１３に保持させることができる。ステップＳ１６又はステップＳ１７の処理を実施した後はステップＳ１８に進み、ＥＣＵ２０はＣＯ２吸放出材１３からのＣＯ２吸放出量を推定する。ＣＯ２吸放出量は、例えばＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度、排気圧、排気のＣＯ２濃度などに基づいて算出される。また、ＣＯ２吸放出量は、ＣＯ２吸放出材１３の劣化度合いによっても変化するため、この劣化度を考慮して算出してもよい。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２２】
図４は、図３の制御ルーチンが実行された場合における車両の速度（車速）、ＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度、切替え弁１４の状態、ＣＯ２吸放出材１３に吸収されているＣＯ２量（吸収済みＣＯ２量）、及び排気圧の時間変化の一例である。図４では、時間Ｔ１において車両に加速が要求される。そのため、この車両への加速要求に対応して切替え弁１４が開き、ＣＯ２吸放出材１３からＣＯ２の放出が開始される。これにより吸収済みＣＯ２量が徐々に減少する。排気圧は、ＣＯ２吸放出材１３からＣＯ２が放出されている間（時間Ｔ１から時間Ｔ２まで）一時上昇する。この排気圧の上昇はターボ過給機８の過給性能を向上させ、車速を増加させる。なお、図４から明らかなようにＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度は車両の加速時も殆ど上昇しない（図４の実線Ａの温度変化）。ＣＯ２吸放出材１３からＣＯ２の放出がない場合の排気温度の時間変化の一例を比較例として図４に点線Ｂで示す。実線Ａと点線Ｂとの温度変化の差から明らかなようにＣＯ２吸放出材１３のＣＯ２放出時の吸熱反応によって排気温度の上昇が抑制されている。
【００２３】
このように、車両への加速要求に対してＣＯ２吸放出材１３からＣＯ２を放出させることにより、排気流量を増加させるとともに排気圧を上昇させ、過給性能を向上させることができる。そのため、車両の加速性を向上させることができる。また、ＣＯ２吸放出材１３からＣＯ２を放出させることにより、ＣＯ２吸放出材１３の吸熱反応によって排気温度の上昇を抑えることができる。
【００２４】
上述したように、ＣＯ２吸放出材１３からＣＯ２を放出させることによって排気温度の上昇を抑えることができる。そこで、ＥＣＵ２０は図５の噴射量ガード値変更ルーチンを実行し、ＣＯ２吸放出材１３のＣＯ２吸放出状態に応じて噴射量ガード値を変化させる。図５のルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ２０は図５のルーチンを実行することにより、本発明の補正値調整手段として機能する。なお、図５のルーチンにおいて図３のルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
図５のルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ２１において切替え弁１４が開いているか否か判断する。切替え弁１４が閉じていると判断した場合はステップＳ２２に進み、ＥＣＵ２０は噴射量ガード値が増量補正されていることを示す噴射ガード緩和フラグをオフの状態にする。続くステップＳ２３においてＥＣＵ２０は、後述する噴射量ガード値の増量補正を初期化し、噴射量ガード値を増量補正される前の値に戻す。その後、今回のルーチンを終了する。一方、切替え弁１４が開いていると判断した場合はステップＳ１１に進み、ＥＣＵ２０はＣＯ２吸放出材１３周辺の排気のＣＯ２濃度を取得する。その後、ＥＣＵ２０はステップＳ１２及びステップＳ１３の処理を実施する。続くステップＳ１８においてＥＣＵ２０は、ＣＯ２吸放出材１３からのＣＯ２吸放出量を推定する。次のステップＳ２４においてＥＣＵ２０は、ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量を推定する。ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量は、ＣＯ２吸放出材の吸放出量に比例する。そこで、ステップＳ１８で取得したＣＯ２吸放出量を参照して吸放熱量を推定する。次のステップＳ２５においてＥＣＵ２０は、ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量が所定の吸熱量閾値以下であるか否か判断する。吸熱量閾値は、例えば後述するように増量補正された噴射量ガード値に相当する燃料量がエンジン１に供給されても排気温度が排気系部品の耐熱温度未満に抑えられるような吸熱量が設定される。また、吸熱量閾値は例えばエンジン１の性能や排気系部品の材質などに応じて適宜設定してもよい。ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量が吸熱量閾値以下であると判断した場合はステップＳ２６に進み、ＥＣＵ２０は噴射ガード緩和フラグをオンの状態に変更する。続くステップＳ２７においてＥＣＵ２０は、噴射量ガード値に増量補正を実施する。なお、増量補正は、例えば通常時に使用する第一のマップとこの第一のマップよりも噴射量ガード値が大きく設定された第二のマップとをＥＣＵ２０に記憶させておき、これらのマップを切り替えて行う。また、噴射ガード緩和フラグがオンの状態の場合には、噴射量ガード値が大きくなるように噴射量ガード値に係数を掛けて変化させてもよい。その後、今回のルーチンを終了する。一方、ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量が吸熱量閾値よりも大きいと判断した場合はステップＳ２２に進み、ＥＣＵ２０はステップＳ２２及びステップＳ２３の処理を実行した後、今回のルーチンを終了する。
【００２６】
図６は、図５のルーチンが実行された場合におけるＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度、吸収済みＣＯ２量、ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量、及び噴射ガード緩和フラグの時間変化の一例である。なお、図６においてＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量は、正が放熱を示し、負が吸熱を示す。図６に示したように時間Ｔ１１においてＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量が吸熱量閾値Ｑ１以下になると噴射ガード緩和フラグがオンの状態に変化する。噴射ガード緩和フラグがオンの状態の期間（図６の時間Ｔ１１〜時間Ｔ１２）はエンジン１により多くの燃料が供給可能になるので排気温度が上昇するおそれがあるが、図６に示したようにＣＯ２吸放出材１３のＣＯ２放出時の吸熱反応によってＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度の上昇が抑えられている。その後、吸収済みＣＯ２量が減少してＣＯ２吸放出材１３からのＣＯ２放出量が減少すると吸熱量が吸熱量閾値Ｑ１以上になり（図６の時間Ｔ１２）、緩和フラグがオフの状態に変化する。
【００２７】
このように、噴射量ガード値を増量補正することによって、エンジン１の出力を向上させることができる。また、ＣＯ２吸放出材１３のＣＯ２放出時の吸熱反応によって排気温度の上昇が抑えられるので、排気系部品を排気熱から保護することができる。なお、エンジン１に供給可能な燃料量を増加させるように変化させる値は噴射量ガード値に限らない。ＣＯ２吸放出材１３のＣＯ２放出時にエンジン１に供給される燃料量が増加するように、エンジン１に供給する燃料量の補正に使用する種々の補正値を変化させてもよい。噴射量ガード値が増量補正される時期は、ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量が吸熱量閾値以下である時期と一致させなくてもよい。例えば排気マニホールド１２の熱容量によっては、ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量が吸熱量閾値以下に変化した場合でも排気マニホールド１２の温度が低下していない可能性がある。そこで、例えば増量補正を実施する時期を吸放熱量が吸熱量閾値以下に変化した時期よりも遅らせるなど、増量補正に若干の制御ディレイがあってもよい。このように時期を変化させることで、排気系部品の温度上昇をより確実に抑えることができる。
【００２８】
図７は、ＥＣＵ２０がＣＯ２吸放出材１３へのＰＭの堆積を抑制するために実行するＰＭ堆積抑制ルーチンを示すフローチャートである。図７のルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ２０は図７のルーチンを実行することにより、本発明の弁制御手段として機能する。なお、図７のルーチンにおいて図３のルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２９】
図７のルーチンにおいてＥＣＵ２０は、ステップＳ１３まで図３のルーチンと同様の処理を行う。続くステップＳ３１においてＥＣＵ２０は、ＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度が所定のＰＭ堆積閾値温度（許容下限温度）未満であるか否か判断する。ＰＭ堆積閾値温度としては、排気温度の低下によって排気中に含まれる未燃燃料の粘着性が高くなり、ＣＯ２吸放出材１３にＰＭが堆積し易くなる温度（例えば１５０°Ｃ〜２００°Ｃ）が設定される。排気温度がＰＭ堆積閾値温度以上であると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、排気温度がＰＭ堆積閾値温度未満であると判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ２０は切替え弁１４を閉じる。その後、今回のルーチンを終了する。
【００３０】
図８は、図７のルーチンが実行された場合におけるＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度、及び切替え弁１４の状態の時間変化の一例である。図８に示したように、時間Ｔ２１において排気温度がＰＭ堆積閾値温度Ｔｅｍｐ１以下に変化すると、切替え弁１４が閉じられる。
【００３１】
このように、排気温度がＰＭ堆積閾値温度以下の場合には切替え弁１４を閉じることで、ＣＯ２吸放出材１３へのＰＭの堆積を抑制することができる。そのため、ＣＯ２吸放出材１３のＣＯ２吸放出性能の低下を抑制することができる。また、このように切替え弁１４を閉じることによって排気流速を上昇させることができる。排気温度はエンジン１が低負荷で運転されている場合に低下するので、このような低負荷運転時に排気流速を上昇させることで、ターボ過給機８の過給性能の低下を抑制することができる。さらに、切替え弁１４を閉じることによって排気温度が低下し難くなる。そのため、例えば排気通路に排気浄化触媒が配置されている場合は、低負荷運転時における触媒の温度低下を抑制することができる。
【００３２】
図９は、ＥＣＵ２０がＣＯ２吸放出材１３に堆積したＰＭを除去するために実行するＰＭ除去ルーチンを示すフローチャートである。図９のルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図９のルーチンにおいて図３のルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３３】
図９のルーチンにおいてＥＣＵ２０は、ステップＳ１３まで図３のルーチンと同様の処理を行う。続くステップＳ４１においてＥＣＵ２０は、吸収済みＣＯ２量が所定のＣＯ２保持判定閾値（判定量）未満であるか否か判断する。吸収済みＣＯ２量は、例えば前回推定した吸収済みＣＯ２量に、排気温度、排気圧及び排気中のＣＯ２濃度等に基づいて推定したＣＯ２吸放出量を吸収時は加算、放出時は減算していくことで推定する。ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量はＣＯ２吸放出量と比例するため、ＣＯ２放出量が少ない場合は排気温度が殆ど低下しない。そこで、ＣＯ２保持判定閾値としては、例えばこのように排気温度が殆ど低下しない量のＣＯ２しか放出できないような吸収済みＣＯ２量が設定される。吸収済みＣＯ２量がＣＯ２保持判定閾値以上であると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、吸収済みＣＯ２量がＣＯ２保持判定閾値未満であると判断した場合はステップＳ４２に進み、ＥＣＵ２０はＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度が所定のＰＭ燃焼閾値温度よりも高いか否か判断する。ＰＭ燃焼閾値温度としては、ＣＯ２吸放出材１３に堆積したＰＭが酸化除去されるような温度（例えば６００°Ｃ）が設定される。排気温度がＰＭ燃焼閾値温度以下であると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、排気温度がＰＭ燃焼閾値温度より高い、即ち排気温度がＰＭを酸化除去可能な温度域であると判断した場合はステップＳ４３に進み、ＥＣＵ２０は切替え弁１４を開ける。その後、今回のルーチンを終了する。
【００３４】
図１０は、図９のルーチンが実行された場合における吸収済みＣＯ２量、ＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度、及び切替え弁１４の状態の時間変化の一例である。図１０に示したように、吸収済みＣＯ２量がＣＯ２保持判定閾値Ｇ１以下であり、かつＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度がＰＭ燃焼閾値温度Ｔｅｍｐ２より高くなった時点（図１０の時間Ｔ３１）で切替え弁１４が開けられる。
【００３５】
このように切替え弁１４を動作させてＰＭ燃焼閾値温度より温度の高い排気を中間流路５ｂに導くことで、ＣＯ２吸放出材１３に堆積していたＰＭを酸化除去することができる。そのため、ＣＯ２吸放出材１３のＣＯ２吸放出性能の低下が抑制できる。このように排気温度が高温になる運転状態としては、例えばエンジン１が高負荷で運転されている場合があげられる。そこで、このように切替え弁１４を開けることによって排気の流速を低下させ、エンジン１の高負荷運転時にターボ過給機８が異常に高回転で運転されることを防止する。
【００３６】
なお、本発明における図３、図５、図７、図９の各ルーチンは各々個別に実行してもよいし、複数の制御ルーチンを組み合わせて実行してもよい。組み合わせて実行する場合には、優先順位に基づいて各ルーチンを順に実行してもよいし、複数のルーチンを並列的に実行してもよい。
【００３７】
図１１は、図３の切替え弁動作制御ルーチンの変形例である。図１１の制御ルーチンはエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１１において図３、図５、図７、図９の各ルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図１１の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１〜１３の処理を実施し、その後ステップＳ３１の処理を実施する。なお、図１１では、ステップＳ３１以降の処理のみを示し、ステップＳ１１〜Ｓ１３の記載を省略した。
【００３９】
図１１の制御ルーチンでは、ＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度が放出温度域外である（ステップＳ１４が否定判断された）場合、放出温度域内で車両に対して加速が要求された（ステップＳ１５が肯定判断された）場合、及び吸収済みＣＯ２量がＣＯ２保持判定閾値未満（ステップＳ４１が肯定判断）で、且つＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度がＰＭ燃料閾値温度である（ステップＳ４２が肯定判断された）場合に切替え弁１４を開ける。このような条件において切替え弁１４を開けて中間流路５ｂに排気を導入することで、ＣＯ２吸放出材１３にＣＯ２を吸収及び放出させることができる。また、ステップＳ４１及びＳ４２が肯定判断されて切替え弁１４が開けられた場合は、ＣＯ２吸放出材１３に付着したＰＭを酸化除去することができる。一方、ＣＯ２吸放出材１３周辺の排気温度がＰＭ堆積閾値温度未満である（ステップＳ３１が肯定判断された）場合、及び排気温度が吸収温度域内（ステップＳ１４を肯定判断）でも車両に対して加速が要求されていない（ステップＳ１５が否定判断された）場合に切替え弁１４を閉じる。このような条件において切替え弁１４を閉じ、中間流路５ｂへの排気の導入を阻止することで、ＣＯ２吸放出材１３からのＣＯ２放出を抑制してＣＯ２吸放出材１３にＣＯ２を保持させることができる。また、ＣＯ２吸放出材１３へのＰＭ堆積を抑制することもできる。
【００４０】
切替え弁１４が開けられた後は、ＣＯ２吸放出材１３の吸放熱量を推定（ステップＳ２４）し、この吸放熱量が吸熱量閾値以下である（ステップＳ２５が肯定判断された）場合に噴射量ガード値を増量補正する。このように増量補正することで、エンジン１により多くの燃料を供給可能にする。
【００４１】
このように処理を一つのルーチンにまとめることで重複する処理を無くし、ＥＣＵ２０の処理効率を向上させることができる。
【００４２】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。切替え弁を駆動する駆動機構はエアシリンダに限定されない。例えば電気モータによって切替え弁を駆動してもよい。
【００４３】
ＣＯ２吸放出材を昇温可能な電気ヒータを設け、車両に対して加速が要求された場合にはこの電気ヒータでＣＯ２吸放出材を放出温度域まで昇温してＣＯ２を放出させてもよい。この場合は、排気温度が放出温度域外であっても電気ヒータでＣＯ２吸放出材を昇温することができるので、必要な時に確実にＣＯ２を放出させることができる。
【００４４】
ＣＯ２吸放出材からＣＯ２を放出させる場合は、吸収済みＣＯ２量を監視し、この吸収済みＣＯ２量が所定量以上である場合にＣＯ２吸放出材を放出温度域まで昇温してもよい。なお、所定量としては、例えば排気圧を上昇させることが可能なＣＯ２量を放出できる吸収済みＣＯ２量が設定される。このように吸収済みＣＯ２量が所定量以上の場合にのみ放出温度域まで昇温させることで、ＣＯ２吸放出材の昇温に使用するエネルギを低減させることができる。また、ＣＯ２吸放出材の無駄な加熱を抑え、劣化を抑制することができる。
【００４５】
ＣＯ２吸放出材が配置される場所は排気マニホールドに限定されない。排気中のＣＯ２が吸収可能であり、かつ放出されたＣＯ２が排気タービンに導入される場所に配置されていればよい。例えば、図１２（ａ）に示したように排気タービン８ｂの上流の排気通路５内面に配置されていてもよい。この場合は例えばＣＯ２吸放出材の周辺に電気ヒータを設け、この電気ヒータによってＣＯ２吸放出材を昇温してＣＯ２を放出させる。また、図１２（ｂ）に示したように排気通路５とは並列に排気が導入可能な通路３０を設け、この通路３０にＣＯ２吸放出材１３を配置してもよい。この場合は、通路３０への排気の導入を許可及び阻止可能な弁が例えば通路３０と排気通路５との接続部に設けられる。この他、例えばＥＧＲ通路にＣＯ２吸放出材が配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の制御装置が適用されたディーゼルエンジンの一形態を示す図。
【図２】図１の排気マニホールドの詳細図で、（ａ）は排気マニホールドの拡大図を示し、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線における排気マニホールドの断面図を示している。
【図３】図１のＥＣＵが実行する切替え弁動作制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】図３の制御ルーチンが実行された場合における車速、ＣＯ２吸放出材周辺の排気温度、切替え弁の状態、吸収済みＣＯ２量、及び排気圧の時間変化の一例を示す図。
【図５】図１のＥＣＵが実行する噴射ガード値変更ルーチンを示すフローチャート。
【図６】図５のルーチンが実行された場合におけるＣＯ２吸放出材周辺の排気温度、吸収済みＣＯ２量、ＣＯ２吸放出材の吸放熱量、及び噴射ガード値の緩和フラグの時間変化の一例を示す図。
【図７】図１のＥＣＵが実行するＰＭ堆積抑制ルーチンを示すフローチャート。
【図８】図７のルーチンが実行された場合におけるＣＯ２吸放出材周辺の排気温度、及び切替え弁の状態の時間変化の一例を示す図。
【図９】図１のＥＣＵが実行するＰＭ除去ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】図９のルーチンが実行された場合における吸収済みＣＯ２量、ＣＯ２吸放出材周辺の排気温度、及び切替え弁の状態の時間変化の一例を示す図。
【図１１】図１のＥＣＵが実行する切替え弁動作制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図１２】ＣＯ２吸放出材の配置場所の他の例を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
５  排気通路
５ａ  主流路
５ｂ  中間流路
８  ターボ過給機
８ｂ  排気タービン
１２  排気マニホールド
１２ａ  内管
１２ｂ  外管
１３  ＣＯ２吸放出材
１４  切替え弁（弁手段）
２０  エンジンコントロールユニット（加速要求検出手段、ＣＯ２供給手段、補正値調整手段、弁制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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