(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、優れた水分除去機能を備えつつ、吸着材に導入される排気ガスの温度低減による吸着効率の向上と吸気の加湿および加温による排気エミッションの低減とを好適に両立させることができる。【解決手段】主排気通路２０を迂回する主バイパス通路２６を備える。排気ガスの流入先を主排気通路２０と主バイパス通路２６との間で切り替え可能とする第１切替バルブ３６を備える。主バイパス通路２０に配置され、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する吸着材３４を備える。主バイパス通路２０における上流側接続部３０ａと吸着材３４との間の部位に配置され、当該部位を流れる排気ガスと吸気通路１２を流れる吸入空気との間で水分交換および熱交換を行う水分透過膜１６ａを有する水分前処理部１６を備える。【選択図】図１
2008215215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に吸入される吸入空気が流れる吸気通路と、
内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、
前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流する主バイパス通路と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記主バイパス通路との間で切り替え可能とする第１切替バルブと、
前記主バイパス通路に配置され、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記主バイパス通路における前記上流側接続部と前記吸着材との間の部位に配置され、当該部位を流れる排気ガスと前記吸気通路を流れる吸入空気との間で水分交換および熱交換を行う水分透過膜を有する水分前処理部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記上流側接続部と前記水分前処理部との間の部位において前記主バイパス通路から分岐し、前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位において再び前記主バイパス通路に合流する副バイパス通路と、
前記主バイパス通路と前記副バイパス通路との分岐点或いは合流点に配置され、排気ガスの流入先を前記主バイパス通路と前記副バイパス通路との間で切り替え可能とする第２切替バルブと、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記主バイパス通路における前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位に配置されたタービンと、前記吸気通路における前記水分前処理部より下流側の部位に配置されたコンプレッサとを有するターボ過給機を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記水分前処理部は、前記吸気通路の入口に配置されるエアフィルタより下流側の前記吸気通路に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記主バイパス通路から分岐し、前記吸気通路に接続される還流通路を更に備え、
前記還流通路は、前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位において前記主バイパス通路から分岐していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、排気通路に触媒で浄化できなかった未浄化成分を吸着するための吸着材を備えた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、メイン排気通路を迂回するバイパス通路上に、排気ガス中に含まれるＨＣや水分を吸着可能なＨＣ吸着材が配置された内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この従来の排気浄化装置では、冷間始動時には排気ガスをバイパス通路に流すことで、ＨＣや水分をＨＣ吸着材に吸着させて、触媒が活性化するまでの期間中に触媒で浄化できなかったＨＣが大気中に排出されるのを防止している。そして、上記従来の排気浄化装置では、触媒の暖機が完了した後に高温の排気ガスをＨＣ吸着材に導入することで、ＨＣ吸着材からＨＣや水分を脱離させて、吸気系に還流させるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３８８２０号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の排気浄化装置のように、バイパス通路上に排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する吸着材を配置する場合、吸着材における吸着対象成分である未浄化成分の吸着能力（吸着効率）は、排気ガス中に含まれる水分によって阻害される。上記従来の排気浄化装置では、ＨＣ吸着材によってＨＣとともに水分を吸着するようにしている。しかしながら、そのようなＨＣ吸着材における水分の吸着能力にも限界がある。このため、上記従来の排気浄化装置において、水分によって吸着対象成分の吸着能力が阻害されるのを回避して必要な吸着能力を確保するためには、より大きな容量のＨＣ吸着材を装着しなければならなくなる。つまり、上記従来の排気浄化装置は、ＨＣ吸着材への水分除去という観点において、未だ改善の余地を残すものであった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、優れた水分除去機能を備えつつ、吸着材に導入される排気ガスの温度低減による吸着効率の向上と吸気の加湿および加温による排気エミッションの低減とを好適に両立させ得る内燃機関の排気浄化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】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関に吸入される吸入空気が流れる吸気通路と、
内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、
前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流する主バイパス通路と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記主バイパス通路との間で切り替え可能とする第１切替バルブと、
前記主バイパス通路に配置され、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記主バイパス通路における前記上流側接続部と前記吸着材との間の部位に配置され、当該部位を流れる排気ガスと前記吸気通路を流れる吸入空気との間で水分交換および熱交換を行う水分透過膜を有する水分前処理部と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記上流側接続部と前記水分前処理部との間の部位において前記主バイパス通路から分岐し、前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位において再び前記主バイパス通路に合流する副バイパス通路と、
前記主バイパス通路と前記副バイパス通路との分岐点或いは合流点に配置され、排気ガスの流入先を前記主バイパス通路と前記副バイパス通路との間で切り替え可能とする第２切替バルブと、
を更に備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記主バイパス通路における前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位に配置されたタービンと、前記吸気通路における前記水分前処理部より下流側の部位に配置されたコンプレッサとを有するターボ過給機を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記水分前処理部は、前記吸気通路の入口に配置されるエアフィルタより下流側の前記吸気通路に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、前記主バイパス通路から分岐し、前記吸気通路に接続される還流通路を更に備え、
前記還流通路は、前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位において前記主バイパス通路から分岐していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、以下のような吸着材への効果と、内燃機関の燃焼への効果とを得ることができる。すなわち、吸着材への効果としては、吸着材に導入される排気ガスが水分前処理部によって吸入空気と水分交換および熱交換されるように排気ガスの流路を切り替えることにより、排気ガスを除湿し、冷却することができる。そして、内燃機関の燃焼への効果としては、吸入空気が水分前処理部によって排気ガスと水分交換および熱交換されるように排気ガスの流路を切り替えることにより、吸入空気を加湿し、加温することができる。このため、本発明によれば、優れた水分除去機能を備えつつ、吸着材に導入される排気ガスの温度低減による吸着効率の向上と吸気の加湿および加温による排気エミッションの低減とを好適に両立させることができる。
【００１２】
第２の発明によれば、副バイパス通路側に排気ガスを流すように第２切替バルブを操作するようにすれば、内燃機関の冷間始動後に比較的暖まってきた高温の排気ガスから水分透過膜を保護することができる。また、内燃機関の暖機が比較的進んだ状態で吸入空気が加温されることに伴って内燃機関の出力が低下するのを回避することもできる。
【００１３】
第３の発明におけるタービンの配置場所によれば、水分透過膜を介して吸入空気と水分交換を行う排気ガスを加圧することができ、排気ガスから吸入空気への水分交換を好適に促進することができる。また、本発明におけるコンプレッサの配置場所によれば、コンプレッサ６０による吸入空気の吸引により生じた負圧を利用して、排気ガスから吸入空気への水分透過膜を介した水分交換を好適に促進することができる。これにより、上記第１または第２の発明に比して、吸着材に更に十分に乾いた排気ガス（吸着ガス）を導入できるようになり、吸着材の吸着効率を更に向上させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、エアフィルタを通過することで圧力降下した後の吸入空気を、水分前処理部に流すことができるようになる。これにより、水分透過膜の内部とその周囲との圧力差を大きくすることができるので、排気ガスから吸入空気への水分交換をより促進することができる。
【００１５】
第５の発明によれば、吸着材から未浄化成分を脱離させるパージ動作時を行う場合に、高温の排気ガスが水分前処理部に導入されないようにすることができる。このため、水分透過膜を排気ガスの熱から保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。図１に示す内燃機関１０は、筒内に空気を取り込むための吸気通路１２を備えている。吸気通路１２の入口には、吸入空気を濾過するためのエアフィルタ１４が取り付けられている。また、エアフィルタ１４の下流側には、図２を参照して後述する水分前処理部１６が配置されている。また、水分前処理部１６の下流側には、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１８が配置されている。このような吸気通路１２内に取り込まれた空気は、水分前処理部１６を通過した後に、内燃機関１０の燃焼室内に取り込まれるようになっている。
【００１７】
また、図１に示す内燃機関１０は、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路として、主排気通路２０と、バイパス通路２２とを備えている。主排気通路２０には、排気ガスを浄化可能な触媒２４が配置されている。
【００１８】
バイパス通路２２は、主排気通路２０を迂回する通路として設けられている。より具体的には、バイパス通路２２は、主バイパス通路２６および副バイパス通路２８という２つのバイパス通路を有している。
【００１９】
主バイパス通路２６は、主排気通路２０との接続部の一方である上流側接続部３０ａを、触媒２４の下流側に備えている。また、主バイパス通路２６は、主排気通路２０との接続部の他方である下流側接続部３０ｂを、上流側接続部３０ａより下流側に備えている。このように、主バイパス通路２６は、上流側接続部３０ａを起点とし、下流側接続部３０ｂを終点とする通路である。
【００２０】
主バイパス通路２６の途中には、上流側接続部３０ａ側から順に、分岐部３２、水分前処理部１６、および吸着材３４が配置されている。もう一方の副バイパス通路２８は、分岐部３２において主バイパス通路２６から分岐し、主バイパス通路２６における水分前処理部１６と吸着材３４との間の部位に合流するように構成されている。吸着材３４は、排気ガス中に含まれる未浄化成分（ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ等）を吸着する機能を有する吸着材である。
【００２１】
また、上流側接続部３０ａには、排気ガスの流入先を主排気通路２０と主バイパス通路２６との間で切り替え可能とする第１切替バルブ３６が配置されている。また、分岐部３２には、排気ガスの流入先を主バイパス通路２６と副バイパス通路２８との間で切り替え可能とする第２切替バルブ３８が配置されている。尚、ここでは、第２切替バルブ３８を主バイパス通路２６と副バイパス通路２８との分岐部３２（分岐点）に配置するようにしているが、このような第２切替バルブ３８は、主バイパス通路２６と副バイパス通路２８との合流点に配置するようにしてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、図１中に示す「ｂ」方向に流路が連通するように第１切替バルブ３６が制御された状態であれば、触媒２４を通過した排気ガスをそのまま主排気通路２０を通って大気中に排出されるようにすることができる。
【００２３】
また、図１中に示す「ａ」方向に流路が連通するように第１切替バルブ３６および第２切替バルブ３８がそれぞれ制御された状態であれば、触媒２４を通過した排気ガスの全部を、主排気通路２０から主バイパス通路２６に導入し、水分前処理部１６および吸着材３４を順に通過させた後に、再び主排気通路２０に戻したうえで大気中に排出することができる。以下の本明細書中においては、排気ガスが主バイパス通路２６のみを通過する迂回ルートを、「主バイパスルート」と称することとする。
【００２４】
また、図１中に示す「ａ」方向に流路が連通するように第１切替バルブ３６が制御され、かつ、図１中に示す「ｂ」方向に流路が連通するように第２切替バルブ３８が制御された状態であれば、触媒２４を通過した排気ガスの全部を、主排気通路２０から主バイパス通路２６に導入した後に副バイパス通路２８を介させることで、水分前処理部１６を通過させずに吸着材３４のみを通過させるようにすることができる。また、この場合に、吸着材３４を通過した排気ガスは、上記主バイパスルートが選択された場合と同様に、再び主排気通路２０に戻された上で大気中に排出される。以下の本明細書中においては、排気ガスが水分前処理部１６を介さないようにして主バイパス通路２６および副バイパス通路２８を通過する迂回ルートを、「副バイパスルート」と称することとする。
【００２５】
また、主バイパス通路２６には、水分前処理部１６と吸着材３４との間の部位において、還流通路４０が連通している。還流通路４０は、その途中にパージ制御バルブ４２を備え、その端部において水分前処理部１６より下流側の吸気通路１２に連通している。このような構成によれば、図１中に示す「ａ」方向に流路が連通するようにパージ制御バルブ４２が制御された状態であれば、主バイパス通路２６を流れる排気ガスを、吸気通路１２内に生じている負圧を利用して、吸気側に還流させることができる。
【００２６】
更に、水分前処理部１６には、水分透過膜１６ａの温度を検出するための温度センサ４４が組み込まれている。
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０には、内燃機関１０を制御するための各種センサや上記温度センサ４４が接続されている。また、ＥＣＵ５０には、上述したスロットルバルブ１８、切替バルブ３６、３８、およびパージ制御バルブ４２等の各種アクチュエータが接続されている。
【００２７】
図２は、図１に示す水分前処理部１６を拡大して示す図である。図２に示すように、水分前処理部１６は、中空糸構造の水分透過膜１６ａを備えている。より具体的には、水分透過膜１６ａは、主バイパス通路２６に導入された排気ガス（すなわち、その後に吸着材３４を通過することになる排気ガス）の除湿および冷却を行うものである。ここでは、水分透過膜１６ａとして、樹脂製の高分子透過膜が用いられているものとする。図２に示す例では、水分前処理部１６内における主バイパス通路２６の部位が、そのような水分透過膜１６ａとして構成されている。
【００２８】
また、図２に示すように、水分前処理部１６の内部は、水分透過膜１６ａ内を流れる排気ガスと、その水分透過膜１６ａの外側を流れる吸入空気との流れ方向が対向するように構成されている。つまり、水分前処理部１６内は、吸入空気が水分透過膜１６ａの周囲を当該水分透過膜１６ａと対向するようにして流れるように構成されている。更に付け加えると、水分前処理部１６においては、排気ガスとの間での水分交換と熱交換を担う２次側空気として吸入空気が用いられている。尚、図２に示す例とは逆に、吸入空気が中空糸構造の水分透過膜１６ａ内を流れるようにし、排気ガスがその水分透過膜１６ａの周囲を対向して流れるようにしてもよい。
【００２９】
ところで、炭素と水素からなる燃料を燃焼すると、燃料に含まれる水素と空気（助燃空気）中の酸素とから水が生成されるため、排気ガス中には水分が高濃度で共存することになる。より具体的には、ガソリンエンジンにおいて理論空燃比の下で燃焼がなされた場合には、排気ガス中の水分濃度は、体積濃度で約１３ｖｏｌ％となる。これは、大気中の水分濃度よりも高い数字である。
【００３０】
このため、上記のように、水分前処理部１６内において、水分透過膜１６ａ内を排気ガスが流れるようにし、その周囲を吸入空気（大気）が流れるようにすると、排気ガス中に含まれる水分が水分透過膜１６ａを通って吸入空気側に移動するようになる。その結果、水分前処理部１６内において、排気ガスが除湿されるとともに、その一方で吸入空気が加湿されることになる。
【００３１】
更に、上記のように、水分前処理部１６内において、水分透過膜１６ａ内を排気ガスが流れるようにし、その周囲を吸入空気（大気）が流れるようにすると、水分透過膜１６ａを介して、排気ガスと当該排気ガスより低温の吸入空気との間で熱交換がなされる。その結果、水分前処理部１６において、排気ガスが冷却されるとともに、その一方で吸入空気が加温されることになる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の水分前処理部１６によれば、バイパス通路２２に導入された排気ガスを、吸入空気との間で同時に水分交換および熱交換させることができる。これにより、吸着材３４への効果としては、吸着材３４に導入される排気ガス中の水分濃度が低減されることにより（つまり、より乾いた排気ガスを吸着材３４に供給できるようになることにより）、水分による吸着阻害影響を低減することができ、吸着材３４の吸着効率を好適に向上させることができる。また、吸着材３４の吸着効率は、吸着ガスの温度が低い方が高くなる。従って、吸着材３４に導入される排気ガスが冷却されることによっても、吸着効率を好適に向上させることができる。
【００３３】
また、水分前処理部１６が設置されたことによる内燃機関１０の燃焼への効果としては、吸入空気が加湿されることにより、燃焼温度を下げることができ、ＮＯｘ排出量の低減を好適に図ることができる。更に、吸入空気が加温されることにより、冷間始動時において燃料のガス化を促進することができ、排気エミッション（主にＨＣ、ＰＭ）を好適に低減することができる。
【００３４】
［実施の形態１における吸着動作とパージ動作］
図３は、本実施形態において、吸着材３４に未浄化成分を吸着させる吸着動作、および吸着材３４から未浄化成分を脱離させるパージ動作を実現するために、ECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、内燃機関１０の冷間始動時に起動されるものとする。
【００３５】
図３に示すルーチンでは、先ず、吸着待機状態にあるか否かが判別される（ステップ１００）。より具体的には、本ステップ１００では、吸着材３４からの未浄化成分のパージが十分になされているか否かが、ＥＣＵ５０のメモリ内のパージ完了履歴を参照することによって判断される。
【００３６】
上記ステップ１００において、前回の内燃機関１０の運転時にパージが十分になされており、吸着待機状態にあると判定された場合には、第１切替バルブ３６が「ａ」側に、第２切替バルブ３８が「ａ」側に、およびパージ制御バルブ４２が「ｂ」側に、それぞれ制御される（ステップ１０２）。これにより、バイパス通路２２では、上記主バイパスルートが選択される。この場合には、排気ガスが水分前処理部１６に導入されて吸入空気と水分交換および熱交換がなされる。その結果、排気ガスは除湿されるとともに冷却される。その一方で、吸入空気は加湿されるとともに加温される。その後、除湿および冷却された排気ガスは、吸着材３４に導入され、排気ガス中に含まれるHC等の未浄化成分が吸着材３４に吸着されて取り除かれたうえで大気中に排出される。
【００３７】
次に、水分透過膜１６ａの温度が所定の判定値Ｔ１以上であるか否かが判別される（ステップ１０４）。樹脂製の水分透過膜１６ａの保護のため、本ステップ１０４では、水分透過膜１６ａの温度が当該水分透過膜１６ａの耐熱性を考慮した上限温度Ｔ１に達した時点で当該水分透過膜１６ａへの排気ガスの導入を停止するようにしている。
【００３８】
上記ステップ１０４において、水分透過膜１６ａの温度が判定値Ｔ１に達したと判定された場合、つまり、水分前処理部１６が正常に動作する所定の温度範囲を外れた場合には、第２切替バルブ３８がｂ側に制御される（ステップ１０６）。これにより、バイパス通路２２では、副バイパスルートが選択される。この場合には、主バイパス通路２６に導入された排気ガスは、水分前処理部１６を介さずにそのまま吸着材３４に導入される。
【００３９】
次に、上記ステップ１０２における吸着動作の開始時点から所定時間が経過したか否かが判別される（ステップ１０８）。その結果、所定時間の経過が確認された場合には、吸着動作を完了すべく、第１切替バルブ３６が「ｂ」側に制御される（ステップ１１０）。これにより、システムはパージ待機状態とされる。
【００４０】
次に、触媒２４の暖気が完了したか等の所定の条件に基づいて、パージ開始タイミングが到来したか否かが判別される（ステップ１１２）。その結果、パージ開始タイミングが到来したと判定された場合には、パージ制御バルブ４２が「ａ」側に制御される（ステップ１１４）。これにより、暖気されて高温となった排気ガスが、下流側接続部３０ｂ側から主バイパス通路２６に導入される。その結果、高温の排気ガスが吸着材３４に供給されることで、未浄化成分が吸着材３４から脱離（パージ）し、還流通路４０を介して吸気通路１２に還流される。吸気通路１２に戻された未浄化成分は、再び燃焼に付された後に活性状態にある触媒２４によって浄化される。
【００４１】
次に、パージ完了条件が成立したか否かが判別される（ステップ１１６）。より具体的には、本ステップ１１６では、吸着材３４の温度が所定温度に達したか否か、およびパージ実行時間が所定時間に達したか否かの少なくとも一方が成立しているか否かが判別される。その結果、パージ完了条件が成立したと判定された場合には、パージ制御バルブ４２が「ｂ」側に制御される（ステップ１１８）。これにより、パージ動作が終了される。
【００４２】
以上説明した図３に示すルーチンによれば、水分前処理部１６によって除湿と冷却がされた後の排気ガス（吸着ガス）を吸着材３４に導入できるようになるため、吸着材３４の吸着効率を好適に向上させることができる。また、これと同時に、水分前処理部１６によって加湿と加温がされた後の吸入空気を内燃機関１０に供給できるようになるため、排気エミッションを好適に低減することができる。このように、本実施形態のシステムによれば、吸着材３４の吸着効率の向上と排気エミッションの低減とを良好に両立させることが可能となる。
【００４３】
また、上記ルーチンの処理によれば、吸着動作の実行時に水分透過膜１６ａの温度が判定値Ｔ１を超えた場合には、主バイパス通路２６に導入された排気ガスは、水分前処理部１６を介さずに、副バイパス通路２８を介して吸着材３４に導入されるようになる。このため、内燃機関１０の冷間始動後に比較的暖まってきた高温の排気ガスから水分透過膜１６ａを保護することができる。また、このように、排気ガスが比較的暖まってきた後に副バイパス通路２８を介させたことにより、内燃機関１０の暖機が比較的進んだ状態で吸入空気が加温されることに伴って内燃機関１０の出力が低下するのを回避することもできる。
【００４４】
また、水分前処理部１６をエアフィルタ１４の下流側の吸気通路１２に配置したことにより、エアフィルタ１４を通過することで圧力降下した後の吸入空気を、水分透過膜１６ａの周囲に流すことができるようになる。これにより、水分透過膜１６ａの内部とその周囲との圧力差を大きくすることができるので、排気ガスから吸入空気への水分交換をより促進することができる。
【００４５】
また、還流通路４０を水分前処理部１６より下流側の主バイパス通路２６に配置したことにより、パージ動作時の高温の排気ガスが水分前処理部１６に導入されないようにすることができる。このため、水分透過膜１６ａを排気ガスの熱から保護することもできる。
【００４６】
実施の形態２．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
［システム構成］
図４は、本発明の実施の形態２における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。尚、図４において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００４７】
図４に示すシステムにおける図１に示すシステムとの主な相違点は、主バイパス通路２６における水分前処理部１６より下流側の部位に設けられたタービン６０ａによってコンプレッサ６０ｂを駆動するターボ過給機６０を備えている点である。
【００４８】
図４に示すシステムでは、上記のように、タービン６０ａは、主バイパス通路２６における水分前処理部１６と吸着材３４との間の部位に、より具体的には、主バイパス通路２６における水分前処理部１６と還流通路４０の接続点との間の部位に配置されている。コンプレッサ６０ｂは、吸気通路１２における水分前処理部１６より下流側の部位に配置されている。このような構成では、水分透過膜１６ａ内を流れる排気ガスとの間で水分交換と熱交換を担う２次側空気として、排気エネルギを利用するコンプレッサ６０ｂにより吸引される大気が利用されることになる。
【００４９】
以上のように構成された本実施形態のシステムにおいても、ＥＣＵ５０に上記図３に示すルーチンを実行させるようにすれば、上述した実施の形態１と同様の効果を奏することができる。そのうえで、本実施形態の場合には、上述した位置にターボ過給機６０を配置したことにより、以下のような優れた効果を更に奏することができる。
【００５０】
タービン６０ａの上流側の排気ガスの圧力は、タービン６０ａが通路抵抗となるため、タービン６０ａの下流側に比して高くなる。上述した構成では、タービン６０ａが、水分前処理部１６より上流側ではなく、当該水分前処理部１６より下流側に配置されている。つまり、水分前処理部１６が、主バイパス通路２６において排気ガスの圧力が高い部位に配置されることになる。これにより、水分前処理部１６内において、水分透過膜１６ａ内を流れる排気ガスを加圧することができる。その結果、排気ガスから吸入空気への水分交換が、上述した実施の形態１に比して、より促進されるようになる。
【００５１】
また、排気エネルギによりタービン６０ａが回転させられることによってコンプレッサ６０ｂが駆動されると、コンプレッサ６０ｂより下流側の吸入空気の圧力は加圧されることになる。その一方で、コンプレッサ６０ｂが駆動される際、コンプレッサ６０ｂより上流側の吸入空気の圧力は、コンプレッサ６０ｂによって吸入空気が吸引されることで負圧となる。上述した構成では、コンプレッサ６０ｂが、水分前処理部１６より上流側ではなく、当該水分前処理部１６より下流側に配置されている。つまり、水分前処理部１６が、吸気通路１２における吸入空気の圧力の低い部位に配置されることになる。これにより、水分前処理部１６内において、水分透過膜１６ａの周囲を圧力の低い吸入空気が流れることとなる。その結果、エアフィルタ１４の通過による圧力降下分しか吸入空気の圧力が下がらない上述した実施の形態１に比して、排気ガスから吸入空気への水分透過膜１６ａを介した水分交換が、コンプレッサ６０ｂによる吸引により生じた負圧を利用して、より促進されるようになる。
【００５２】
以上のように、本実施形態におけるターボ過給機６０の配置によれば、排気ガスから吸入空気への水分透過膜１６ａを介した水分交換を効果的に促進させることができる。このため、吸着動作時に十分に乾いた排気ガス（吸着ガス）を吸着材３４に導入できるようになる。これにより、実施の形態１に比して、吸着材３４の吸着効率を更に向上させることができる。更に付け加えると、配置場所を工夫しながらに排気エネルギを利用するターボ過給機６０を備えるという本実施形態の手法によれば、以上のような水分交換の促進を、例えばモータなどの電気的な手段を用いる新たな動力源を備えることなく実現することができる。これにより、電力エネルギの供給が必要なく、かつ、制御が簡便なシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。
【図２】図１に示す水分前処理部１６を拡大して示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  エアフィルタ
１６  水分前処理部
１６ａ  水分透過膜
２０  主排気通路
２２  バイパス通路
２４  触媒
２６  主バイパス通路
２８  副バイパス通路
３０ａ  上流側接続部
３０ｂ  下流側接続部
３２  分岐部
３４  吸着材
３６  第１切替バルブ
３８  第２切替バルブ
４０  還流通路
４２  パージ制御バルブ
４４  温度センサ
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
６０  ターボ過給機
６０ｂ  コンプレッサ
６０ａ  タービン
【図１】
2008215215.tif 000003
【図２】
2008215215.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008215215.tif 000006