(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、より効率的に内燃機関が排出するＮＯｘを低減させる。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘを吸蔵する吸蔵媒体と、内燃機関の排気中に含まれるＮＯｘを前記吸蔵媒体に吸蔵させる吸蔵手段と、吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを内燃機関の燃焼室へ供給するための供給手段と、内燃機関の回転数及びトルクを検出する検出手段と、燃焼室へ供給されるＮＯｘ量を制御し、燃焼室へ供給されるＮＯｘ量、内燃機関の回転数及びトルクに基づいて、燃焼室へ供給されるＮＯｘ量から内燃機関が排出するＮＯｘ量を引いた差を示す浄化率を求め、浄化率が０％以上である場合に、供給手段を制御して吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを燃焼室へ供給させる制御手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘを吸蔵する吸蔵媒体と、
内燃機関の排気中に含まれるＮＯｘを前記吸蔵媒体に吸蔵させる吸蔵手段と、
前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを前記内燃機関の燃焼室へ供給するための供給手段と、
前記内燃機関の回転数及びトルクを検出する検出手段と、
前記燃焼室へ供給されるＮＯｘ量を制御し、前記燃焼室へ供給されるＮＯｘ量、前記内燃機関の回転数及びトルクに基づいて、前記燃焼室へ供給されるＮＯｘ量から前記内燃機関が排出するＮＯｘ量を引いた差を示す浄化率を求め、前記浄化率が０％以上である場合に、前記供給手段を制御して前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを前記燃焼室へ供給させる制御手段と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記燃焼室に供給されるＮＯｘ量、前記内燃機関の回転数及びトルクと、前記浄化率との対応関係を記憶する記憶手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記対応関係、前記燃焼室に供給されるＮＯｘ量、前記内燃機関の回転数及びトルクに基づいて、前記浄化率を求める、
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記制御手段は、前記浄化率が０％未満である場合に、前記内燃機関の出力を一定に保ちつつ、前記内燃機関の回転数及びトルクを前記浄化率が０％以上となるように変化させた後、前記供給手段を制御して前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを前記燃焼室へ供給させる、
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記検出手段は、さらに、前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘ量を検出し、
前記制御手段は、前記浄化率が０％未満となる条件が所定時間継続し、かつ前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘ量が所定値以上である場合に、前記内燃機関の出力を一定に保ちつつ、前記内燃機関の回転数及びトルクを前記浄化率が０％以上となるように変化させる、
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記ＮＯｘ吸蔵媒体は液体である、
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記供給手段は、前記燃焼室内に直接前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを放出する、
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記供給手段は、前記内燃機関の排気再循環管内に前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを放出する、
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記供給手段は、前記内燃機関の吸気管内に前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを放出する、
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関からの排気中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。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気ガス中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。
【０００３】
例えば、特許文献１には、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成する乾式の工程を備え、低温非平衡プラズマの生成によって、ガス中のＮＯが酸化されてＮＯ2が最大値となる値を基準として印加電圧を設定し、ガス中に含まれるＮＯを効率的にＮＯ2に酸化させた後、排ガスを還元剤溶液と反応させる湿式の工程を備え、排ガス中の窒素酸化物・硫黄酸化物を除去する浄化装置が開示されている。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、ボンベガスによりＮＯをエンジンの吸気に供給して、そのＮＯをエンジンの燃焼室内において燃焼により熱分解してＮＯを低減させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１７０４９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】仲野他、「ディーゼル機関を用いたＮＯｘの再吸入による排気ガスの低減」、社団法人自動車技術会、学術講演会前刷集、Ｎｏ．１０８−０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、排気ガスを継続的に処理するために、還元剤溶液を随時補充する必要がある。したがって、排気ガス処理機能を維持管理するための手間が大きいという課題がある。
【０００８】
また、非特許文献１に記載の方法では、排気ガス中のＮＯｘをエンジンに再吸入させることで、エンジンの燃焼室内における燃焼によりＮＯｘをある程度分解し得る。しかしながら、エンジンから排出されるＮＯｘの量は、排気ガス中のＮＯｘをエンジンに再吸入させなかった場合（ベース状態）に比べ増加している。したがって、排出されるＮＯｘを貯蔵してエンジンに再吸入させるシステムにおいて、貯蔵されるＮＯｘの量は増加し続ける。そして、継続的に使用するために貯蔵媒体の交換等が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は、内燃機関の排気浄化装置において、より効率的に内燃機関が排出するＮＯｘを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、ＮＯｘを吸蔵する吸蔵媒体と、内燃機関の排気中に含まれるＮＯｘを前記吸蔵媒体に吸蔵させる吸蔵手段と、前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを前記内燃機関の燃焼室へ供給するための供給手段と、前記内燃機関の回転数及びトルクを検出する検出手段と、前記燃焼室へ供給されるＮＯｘ量を制御し、前記燃焼室へ供給されるＮＯｘ量、前記内燃機関の回転数及びトルクに基づいて、前記燃焼室へ供給されるＮＯｘ量から前記内燃機関が排出するＮＯｘ量を引いた差を示す浄化率を求め、前記浄化率が０％以上である場合に、前記供給手段を制御して前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを前記燃焼室へ供給させる制御手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、前記燃焼室に供給されるＮＯｘ量、前記内燃機関の回転数及びトルクと、前記浄化率との対応関係を記憶する記憶手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記対応関係、前記燃焼室に供給されるＮＯｘ量、前記内燃機関の回転数及びトルクに基づいて、前記浄化率を求める、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、前記制御手段は、前記浄化率が０％未満である場合に、前記内燃機関の出力を一定に保ちつつ、前記内燃機関の回転数及びトルクを前記浄化率が０％以上となるように変化させた後、前記供給手段を制御して前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを前記燃焼室へ供給させる、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、前記検出手段は、さらに、前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘ量を検出し、前記制御手段は、前記浄化率が０％未満となる条件が所定時間継続し、かつ前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘ量が所定値以上である場合に、前記内燃機関の出力を一定に保ちつつ、前記内燃機関の回転数及びトルクを前記浄化率が０％以上となるように変化させる、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、前記ＮＯｘ吸蔵媒体は液体である、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、前記供給手段は、前記燃焼室内に直接前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを放出する、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、前記供給手段は、前記内燃機関の排気再循環管内に前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを放出する、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、前記供給手段は、前記内燃機関の吸気管内に前記吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘを放出する、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置において、より効率的に内燃機関が排出するＮＯｘを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】浄化率マップの例を示す図である。
【図４】浄化率マップの他の例を示す図である。
【図５】エンジン１０の所定の回転数及びトルクに対するＮＯｘ供給量と浄化率の関係を示す図である。
【図６】第２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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施形態の例について説明する。図１は、第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【００２１】
本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、エンジン１０、排気管１２、ターボチャージャ１４、吸気管１６、インタークーラー１８、吸蔵措置２０、吸蔵媒体２２、ＮＯｘ貯蔵槽２４、循環ポンプ２６、ＥＧＲ管２８、ＥＧＲクーラー３０、ＮＯｘセンサ３２、回転数・トルクセンサ３４、ＮＯｘ供給管３６、ＮＯｘ供給ポンプ３８、添加弁４０、及び記憶手段４４を有するＥＣＵ４２、を含んで構成されている。
【００２２】
エンジン１０は内燃機関であり、シリンダ内で燃料を燃焼させることで動力を発生する。エンジン１０は、例えばガソリンエンジン等の火花点火機関である。或いは、ディーゼルエンジン等の圧縮着火機関であっても良い。
【００２３】
排気管１２は、エンジン１０の排気側に接続され、エンジン１０から排出される排気ガスの通路となる。エンジン１０から排気管１２内へ排出される排気ガス中には、エンジン内で燃料が燃焼することで生じた、有害成分であるＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれている。ＮＯｘ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（三酸化窒素）、ＨＮＯ2（亜硝酸）等である。
【００２４】
ターボチャージャ１４は、排気管１２に設けられる。ターボチャージャ１４は、排気管１２を通ってきた排気ガスを利用して内部に有するタービンを高速回転させ、その回転力で内部に有する遠心式圧縮機を駆動することにより、圧縮した空気をエンジン１０内に送り込む。
【００２５】
吸気管１６は、ターボチャージャ１４とエンジン１０の吸気側とを接続する。吸気管１６は、ターボチャージャ１４で圧縮された空気の通路となる。
【００２６】
インタークーラー１８は、吸気管１６に設けられる。インタークーラー１８は、ターボチャージャ１４で圧縮された空気を冷却し、エンジン１０の単位容積当たりの吸気質量を増加させる。
【００２７】
ＮＯｘ捕集装置２０は、排気管１２に設けられる。ＮＯｘ捕集装置２０は、エンジン１０の排気ガス中のＮＯｘを吸蔵媒体２２に吸蔵させて、ＮＯｘを排気ガスから分離する。ＮＯｘ捕集装置２０としては、例えば、排気通路と吸蔵媒体とが多孔質膜により隔てられ、排気中に含まれるＮＯｘを排気通路から多孔質膜を通して吸蔵媒体に接触させて吸収させる膜型気液接触装置を用いることができる。或いは、ＮＯｘをシャワー状の吸蔵媒体２２と向流接触させることで取り除くスクラバーを用いることができる。吸蔵媒体２２の一例として水が挙げられるが、吸蔵媒体２２として利用可能な媒体はこれに限られない。例えば、炭酸カリウムや炭酸ナトリウム等のアルカリ塩類、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム等のアルカリ土類塩類、炭酸アンモニウムや炭酸水素アンモニウム等のアンモニウム塩類等が溶解された水溶液を用いても良い。或いは、無水アルコールやガソリンを用いても良い。或いは、無水アルコールやガソリンを用いても良い。吸蔵媒体２２に水を用いた場合には、吸蔵媒体２２にＮＯｘが吸蔵されると、吸蔵媒体２２は硝酸（ＨＮＯ3）或いは硝酸イオン（ＮＯ3-）となる。
【００２８】
ＮＯｘ貯蔵槽２４は、ＮＯｘを貯蔵した吸蔵媒体２２を含む吸蔵媒体２２を貯留するために設けられ、ＮＯｘ捕集装置２０に接続される。ＮＯｘ貯蔵槽２４は、循環ポンプ２６を備える。
【００２９】
循環ポンプ２６は、ＮＯｘ貯蔵槽２４から吸蔵媒体２２を汲み上げ、ＮＯｘ捕集装置２０へ供給する。ＮＯｘ捕集装置２０においてＮＯｘを吸蔵した吸蔵媒体２２は、ＮＯｘ貯蔵槽２４へ戻される。このように、吸蔵媒体２２は、ＮＯｘ捕集装置２０とＮＯｘ貯蔵槽２４との間を循環する。
【００３０】
ＥＧＲ管２８は、排気再循環管であり、エンジン１０の吸気側と排気側とを接続する。エンジン１０の排気ガスの一部は、ＥＧＲ管２８を経由して吸気側に戻される。これにより、エンジン１０の燃焼室における燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる効果がある。
【００３１】
ＥＧＲクーラー３０は、ＥＧＲ管２８に設けられる。ＥＧＲクーラー３０は、エンジン１０の吸気側へ戻されるエンジン１０の排出ガスを冷却する。
【００３２】
ＮＯｘセンサ３２は、ＮＯｘ貯蔵槽２４に設けられ、吸蔵媒体２２が吸蔵したＮＯｘの量を検出する。例えば、吸蔵媒体に水が用いられている場合には、ＮＯｘセンサ３２は、水中の硝酸イオンの量を検出するＮＯ3計測センサやｐＨ計測センサとなる。
【００３３】
回転数・トルクセンサ３４は、エンジン１０に設けられ、エンジン１０の回転数及びトルクを検出する。エンジン１０の回転数を検出するセンサは、例えばクランク角センサである。また、エンジン１０のトルクを検出するセンサは、例えば磁歪式トルクセンサである。
【００３４】
ＮＯｘ供給管３６は、一端がＮＯｘ貯蔵槽２４に接続される。ＮＯｘ供給管３６は分岐しており、他端はエンジン１０、吸気管１６、及びＥＧＲ管２８にそれぞれ接続されている。
【００３５】
ＮＯｘ供給ポンプ３８は、ＮＯｘ供給管３６に設けられる。ＮＯｘ供給ポンプ３８は、ＮＯｘ貯蔵槽２４から吸蔵媒体２２を汲み上げ、吸蔵媒体２２をＮＯｘ供給管３６に供給する。
【００３６】
添加弁４０は、ＮＯｘ供給管３６に設けられる。添加弁４０は、エンジン１０、吸気管１６、及びＥＧＲ管２８の近傍にそれぞれに設けられている。添加弁４０は、開閉することでＮＯｘ供給管３６内における吸蔵媒体２２の流れを制御する。ＮＯｘ供給管３６、ＮＯｘ供給ポンプ３８、及び添加弁４０が、吸蔵媒体に吸蔵されたＮＯｘをエンジン１０の燃焼室に供給するための供給手段となる。
【００３７】
ＥＣＵ４２は、ＣＰＵや記憶手段４４等を備えた電子制御ユニットであり、エンジン１０その他の装置の電子制御を行う。ＥＣＵ４２は、ＮＯｘ供給ポンプ３８の圧力制御及び添加弁４０の開閉制御を行い、エンジン１０の燃焼室に供給するＮＯｘ量を制御する。また、ＥＣＵ４２は、ＮＯｘセンサ３２及び回転数・トルクセンサ３４から検出された値等を受け取り、これらに基づいた演算を行う。
【００３８】
記憶手段４４は、例えばＲＡＭやＲＯＭであり、ＥＣＵ４２からアクセス可能に設けられる。記憶手段４４は、ＥＣＵ４２が受け取ったＮＯｘセンサ３２及び回転数・トルクセンサ３４から検出された値を記憶する。また、記憶手段４４は、後述する浄化率マップを記憶する。
【００３９】
以下、第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の動作を説明する。図２は、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。
【００４０】
ステップＳ１００において、ＥＣＵ４２は、ＮＯｘ貯蔵槽２４に貯蔵されている吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量を取得する。具体的には、ＥＣＵ４２は、ＮＯｘセンサ３２が検出した値を受け取ることで吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量を取得する。ＥＣＵ４２は、取得したＮＯｘ貯蔵量の値を記憶手段４４に記憶させる。
【００４１】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ４２は、取得した吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量が所定値以上であるか否かを判断する。吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量が所定値以上である場合には（ステップＳ１０２において「はい」）ステップＳ１０４に進む。吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量が所定値以上でない場合（ステップＳ１０２において「いいえ」）は、処理を何も行わずに終了する。後述の通り、吸蔵媒体２２に吸蔵されているＮＯｘ量が多いほど効率的にＮＯｘの低減を行うことができる。したがって、本実施形態では、吸蔵媒体２２に吸蔵されたＮＯｘ量が所定値以上である場合にのみ、吸蔵媒体２２に吸蔵されたＮＯｘをエンジン１０の燃焼室へ供給する処理を行うようにしている。
【００４２】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ４２は、エンジン１０の回転数及びトルクを取得する。回転数及びトルクの取得は、回転数・トルクセンサ３４からの値を受け取ることで行う。或いは、ＥＣＵ４２は、アクセルペダルの踏み込み具合を検出してエンジン１０のトルクを算出するようにしても良い。
【００４３】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ４２は、エンジン１０の燃焼室に供給するＮＯｘ量を設定する。具体的には、ＥＣＵ４２はＮＯｘ供給ポンプ３８の圧力及び添加弁４０の開閉時間を設定することで、燃焼室に供給するＮＯｘ量を設定する。
【００４４】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ４２は、記憶手段４４から設定した燃焼室に供給するＮＯｘ量に応じた浄化率マップを読み出す。
【００４５】
ここで、浄化率及び浄化率マップについて説明する。浄化率は、以下の式で表される。
浄化率＝（ＮＯｘ供給量−ＮＯｘ排出量）／（ＮＯｘ供給量）×１００
上記式の通り、浄化率とは、ＮＯｘ供給量からＮＯｘ排出量を引いた差をＮＯｘ供給量で除した値である。ここで、ＮＯｘ供給量とは、エンジン１０の吸気側に供給されるＮＯｘの量である。ＮＯｘ排出量とは、吸気側にＮＯｘが供給されたときのサイクルの燃焼によりエンジン１０が排出するＮＯｘの排出量である。
【００４６】
図３は、浄化率マップの例を示す図である。浄化率は、ＮＯｘ供給量、エンジン１０の回転数及びトルクに応じて変動する。浄化率マップとは、ＮＯｘ供給量が所定値のときに、エンジン１０の回転数及びトルクの変化に応じて浄化率がどのように変動するのかを示したマップである。すなわち、浄化率マップは、燃焼室に供給されるＮＯｘ量、エンジン１０の回転数及びトルクと、浄化率との対応関係を示している。浄化率マップは、エンジン１０の回転数、トルク、及びＮＯｘ供給量に対する浄化率を計測することで予め作成され、記憶手段４４に記憶される。
【００４７】
図３に示す浄化率マップは、ＮＯｘ供給量が２．５（Ｌ／ｍｉｎ）、ＮＯ（１００％）であるときの浄化率マップである。図３に示す浄化率マップは、例えば回転数が２０００（ｒｐｍ）、トルクが５０（Ｎｍ）である場合は、浄化率は約２５％であることを示している。また、例えば回転数が２５００（ｒｐｍ）、トルクが１２０（Ｎｍ）である場合には、浄化率は０％未満であることを示している。
【００４８】
図４は、浄化率マップの他の例を示す図である。図４に示す浄化率マップは、ＮＯｘ供給量が１．０（Ｌ／ｍｉｎ）、ＮＯ（１００％）であるときの浄化率マップである。図４に示す浄化率マップは、例えば回転数が２５００（ｒｐｍ）、トルクが６０（Ｎｍ）である場合は、浄化率は約０％であることを示している。
【００４９】
図３及び図４に示されている通り、エンジン１０の回転数及びトルクが同じ値であれば、ＮＯｘ供給量が多い程浄化率が高くなる傾向がある。したがって、ＮＯｘ供給量が多い程効率的にＮＯｘの浄化を行うことが可能である。
【００５０】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１４は、記憶手段４４から読み出した浄化率マップを参照し、取得したエンジン１０の回転数及びトルクにおける浄化率が０％以上であるか否かを判断する。浄化率が０％以上である場合（ステップＳ１１０で「はい」）は、ステップＳ１１２に進む。浄化率が０％未満である場合（ステップＳ１０２において「いいえ」）は、処理を何も行わずに終了する。
【００５１】
ステップＳ１１２において、ＥＣＵ１４は、吸蔵媒体２２に吸蔵されたＮＯｘをエンジン１０の燃焼室へ供給する。具体的には、ＮＯｘ供給ポンプ３８にステップＳ１０６で設定した圧力で吸蔵媒体２２を汲み上げさせ、添加弁４０をステップＳ１０６で設定した時間開弁させる。本実施形態においては、添加弁４０を３つ有しているが、いずれの添加弁４０から吸蔵媒体２２に吸蔵されたＮＯｘを供給させても良い。例えば、エンジンの運転状況に応じて、エンジン１０の燃焼室に直接供給しても良いし、ＥＧＲ管２８内に放出しＥＧＲ管２８を介して燃焼室に供給するようにしても良いし、或いは、吸気管１６内に放出し吸気管１６を介して燃焼室に供給するようにしても良い。
【００５２】
本実施形態では、エンジン１０の燃焼室へＮＯｘを供給することで、エンジン１０が排出するＮＯｘの量を低減させている。ＮＯｘは、燃料中に含まれる窒素（Ｎ）や空気中の窒素（Ｎ）が高温燃焼時に酸化されることで発生する。そして、この化学反応は平衡反応であり、ＮＯｘはゼルドビッチ機構に基づいて生成される。ゼルドビッチ機構は次の化学反応式で表される。
Ｎ2＋Ｏ⇔ＮＯ＋Ｎ
Ｏ2＋Ｎ⇔ＮＯ＋Ｏ
Ｎ＋ＯＨ⇔ＮＯ＋Ｈ
ここで、ＮＯｘが平衡反応により発生することに注目し、燃料の燃焼時に燃焼室内に所定量のＮＯｘを供給することで、燃焼時におけるＮＯｘの発生を抑えると同時に、供給したＮＯｘを分解させている。
【００５３】
本実施形態では、燃焼室へ供給するＮＯｘ量を予め設定し、設定したＮＯｘ量に対応した浄化率マップに基づいて燃焼室内へＮＯｘを供給するタイミングを制御しているが、検出したエンジン１０の回転数及びトルクに基づいて、浄化率が０％以上となるように燃焼室へ供給するＮＯｘ量を適宜変動させるようにしても良い。
【００５４】
図５は、エンジン１０の所定の回転数及びトルクに対するＮＯｘ供給量と浄化率の関係を示す図である。図５（ａ）は、エンジン１０の回転数が１５００（ｒｐｍ）、トルクが３０（Ｎｍ）であるときの、エンジン１０の燃焼室へのＮＯｘ供給量と浄化率との関係を示している。また、図５（ｂ）は、エンジン１０の回転数が２０００（ｒｐｍ）、トルクが６０（Ｎｍ）であるときの、エンジン１０の燃焼室へのＮＯｘ供給量と浄化率との関係を示している。エンジン１０の回転数及びトルクが同じ値であれば、ＮＯｘ供給量が多い程浄化率が高くなる傾向は、図５（ａ）からも読み取ることができる。
【００５５】
例えば、ＥＣＵ４２が設定した燃焼室へ供給するＮＯｘ量が０．５（Ｌ／ｍｉｎ）であり、エンジン１０の回転数が２０００（ｒｐｍ）、トルクが６０（Ｎｍ）の場合は、図５（ｂ）によれば浄化率は約−２５％、すなわち０％未満となっている。このとき、ＥＣＵ４２は、図５（ｂ）に示される対応関係に基づいて、浄化率が０％以上となるように燃焼室へ供給するＮＯｘ量を適宜変動させるようにしても良い。具体的には、燃焼室へ供給するＮＯｘ量を例えば１．５（Ｌ／ｍｉｎ）に変更して、１．５（Ｌ／ｍｉｎ）の量のＮＯｘを燃焼室へ供給するようにする。図５（ｂ）が示す通り、エンジン１０の回転数が２０００（ｒｐｍ）、トルクが６０（Ｎｍ）、ＮＯｘ供給量が１．５（Ｌ／ｍｉｎ）が１０から２０％の間、すなわち０％以上である。
【００５６】
本実施形態では、吸蔵媒体２２として水を使用しており、ＮＯｘを吸蔵した水をエンジン１０の燃焼室へ供給しているため、ＮＯｘ貯蔵槽２４内の水量が減少する。このため、エンジン１０排気中の水分を回収してＮＯｘ貯蔵槽２４へ供給することで、ＮＯｘ貯蔵槽２４内の水量を規定値以上に保っている。或いは、水を外部から補充するようにしても良い。ＮＯｘ貯蔵槽２４内の吸蔵媒体２２の量はセンサ等で常に監視されている。
【００５７】
上述の通り、本実施形態においては、浄化率が０％以上の場合にのみ、吸蔵媒体２２に吸蔵されたＮＯｘをエンジン１０の燃焼室へ供給している。これにより、従来と比較して、より効率的にエンジン１０のＮＯｘ排出量を低減させることを可能にしている。また、ＮＯｘの吸蔵をＮＯｘ捕集装置２０において行い、ＮＯｘの分解をエンジン１０の燃焼室内で行っている、すなわちＮＯｘの分解と吸蔵を別々の装置において行っているため、ＮＯｘの分解と吸蔵を同時に行うことを可能にしている。
【００５８】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の動作を説明する。第２実施形態に係る排気浄化装置の構成は、第１実施形態と同様である。図６は、第２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。ステップＳ１００からＳ１１２は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、浄化率が０％未満であると判断された場合（ステップＳ１１０において「いいえ」）の場合、ステップＳ１２０に進み、以後第１実施形態と異なる処理を行う。
【００５９】
ステップＳ１２０において、吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量が第２の値以上であるか否かを判断する。ＮＯｘ貯蔵量が第２の値以上である場合（ステップＳ１２０で「はい」）は、ステップＳ１２２に進む。ＮＯｘ貯蔵量が第２の値未満である場合（ステップＳ１２０で「いいえ」）は、処理を何も行わずに終了する。ここで、第２の値とは、ステップＳ１０２における吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量の判断の閾値である第１の値よりも大きい値である。第２の値は、例えば、吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量がそれ以上大きくなると、ＮＯｘ捕集装置２０におけるＮＯｘの吸蔵に支障を来たす程度の量である。
【００６０】
ステップＳ１２２では、ＥＣＵ４２は、エンジン１０の出力を一定に保ちつつ、回転数及びトルクを浄化率が０％以上となるように変化させる。図４には等出力線１００が描かれている。例えば、エンジン１０の回転数が１３００（ｒｐｍ）、トルクが８０（Ｎｍ）の状態である場合、ＥＣＵ４２は、等出力線１００に沿うようにエンジン１０の回転数及びトルクを変化させる。そして、例えば回転数を２０００（ｒｐｍ）、トルクを２０（Ｎｍ）とする。変化させた後のエンジンの運転条件では、浄化率は１０％から２０％までの間、すなわち０％以上となっている。
【００６１】
ステップＳ１２２でエンジンの運転条件を変化させた後、ステップＳ１１２に進み、ＥＣＵ１４は、吸蔵媒体２２に吸蔵されたＮＯｘをエンジン１０の燃焼室へ供給する。
【００６２】
図６に示したフローチャートでは、ステップＳ１１０で浄化率が０％未満であると判断された場合に、ステップＳ１２０において、吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量を判断しているが、この判断を省略しても良い。すなわち、ステップＳ１１０で浄化率が０％未満である判断された場合に、直ちにステップＳ１２２へ進み、浄化率が０％以上となるようにエンジン１０の回転数及びトルクを変化させるようにしても良い。
【００６３】
上述の通り、本実施形態においては、浄化率が０％未満の場合であっても、エンジン１０の回転数及びトルクを、エンジン１０の出力を一定に保ちつつ変化させて浄化率を０％以上とした後、吸蔵媒体２２に吸蔵されたＮＯｘをエンジン１０の燃焼室へ供給している。これにより、浄化率が０％未満となるエンジンの運転状態であっても、吸蔵媒体２２のＮＯｘ貯蔵量が所定値以上大きくなり、ＮＯｘ捕集装置２０におけるＮＯｘの吸蔵に支障を来たすことを防ぐことを可能にしている。
【符号の説明】
【００６４】
１０  エンジン、１２  排気管、１４  ターボチャージャ、１６  吸気管、１８  インタークーラー、２０  ＮＯｘ捕集装置、２２  吸蔵媒体、２４  ＮＯｘ貯蔵槽、２６  循環ポンプ、２８  ＥＧＲ管、３０  ＥＧＲクーラー、３２  ＮＯｘセンサ、３４  回転数・トルクセンサ、３６  ＮＯｘ供給管、３８  ＮＯｘ供給ポンプ、４０  添加弁、４２  ＥＣＵ、４４  記憶手段、１００  等出力線。
【図２】
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【図６】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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