(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暖機を促進させる内燃機関の暖機方法を提供する。【解決手段】  排気ガス中の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高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材１５を備えた内燃機関１に適用され、前記ＣＯ２吸放出材を前記第二の温度域に昇温させ、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２を吸気マニホールド３ａや排気浄化触媒１０等の前記内燃機関の構成部品へ供給する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中の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高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関に適用され、
前記ＣＯ２吸放出材を前記第二の温度域に昇温させ、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２を前記内燃機関の構成部品へ供給することを特徴とする内燃機関の暖機方法。
【請求項２】
前記構成部品として前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の暖機方法。
【請求項３】
前記構成部品として前記内燃機関の吸気マニホールド又はシリンダが設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の暖機方法。
【請求項４】
前記内燃機関への機関停止指示後に前記ＣＯ２吸放出材を前記第一の温度域へ昇温させ、前記内燃機関への機関始動指示後に前記ＣＯ２吸放出材を前記第二の温度域へ昇温させ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内燃機関の暖機方法。
【請求項５】
排気ガス中の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高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関に適用され、
前記ＣＯ２吸放出材は、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２を前記内燃機関の構成部品へ供給できるように配置され、
前記ＣＯ２吸放出材を昇温する昇温手段と、前記ＣＯ２吸放出材が前記第二の温度域へ昇温されるように前記昇温手段の動作を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の暖機装置。
【請求項６】
前記昇温手段として電気式ヒータを備えていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の暖機装置。
【請求項７】
前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路の接続及び遮断を切り替え可能なＥＧＲ弁と、を備え、
前記ＣＯ２吸放出材が前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との接続部よりも上流の前記排気通路に配置され、
前記構成部品として前記接続部よりも下流に配置された排気浄化触媒が設定され、
前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ＥＧＲ通路が遮断されるように前記ＥＧＲ弁の動作を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の暖機装置。
【請求項８】
排気タービンに可変ノズルを有するターボチャージャを備え、
前記ＣＯ２吸放出材が前記ターボチャージャの上流の排気通路に配置され、
前記構成部品として前記ターボチャージャの下流に設けられた排気浄化触媒が設定され、
前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ノズルを開けることを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の暖機装置。
【請求項９】
排気タービンに可変ノズルを有するターボチャージャを備え、
前記ＣＯ２吸放出材が前記ターボチャージャの下流の排気通路に配置され、
前記構成部品として前記ターボチャージャの下流に設けられた排気浄化触媒が設定され、
前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ノズルを閉じることを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の暖機装置。
【請求項１０】
前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路の接続及び遮断を切り替え可能なＥＧＲ弁と、を備え、
前記ＣＯ２吸放出材が前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との接続部よりも上流の前記排気通路に配置され、
前記構成部品として前記内燃機関の吸気マニホールド又はシリンダが設定され、
前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ＥＧＲ通路が接続されるように前記ＥＧＲ弁の動作を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の暖機装置。
【請求項１１】
排気タービンに可変ノズルを有するターボチャージャを備え、
前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ノズルを閉じることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の暖機装置。
【請求項１２】
前記内燃機関はスロットル弁を備え、
前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記スロットル弁を閉じることを特徴とする請求項５〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の暖機装置。
【請求項１３】
前記温度制御手段は、機関停止指示後に前記昇温手段により前記ＣＯ２吸放出材を前記第一の温度域まで昇温させ、機関始動指示後に前記昇温手段により前記ＣＯ２吸放出材を前記第二の温度域まで昇温させることを特徴とする請求項５〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関の暖機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関の暖機方法及び暖機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
５００℃付近の温度域でＣＯ２を吸収し、それ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）。その他に本発明と関連する先行技術文献としては特許文献１が存在する。
【特許文献１】特開平１１−２６２６３１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】
５００℃以上の温度域に昇温されたＣＯ２吸放出材からは高温のＣＯ２が放出されるが、従来、この高温のＣＯ２を内燃機関の暖機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暖機を促進させる内燃機関の暖機方法及び暖機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】
本発明の内燃機関の暖機方法は、排気ガス中の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高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関に適用され、前記ＣＯ２吸放出材を前記第二の温度域に昇温させ、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２を前記内燃機関の構成部品へ供給することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の内燃機関の暖機方法によれば、ＣＯ２吸放出材から放出された高温のＣＯ２を内燃機関の構成部品へ供給できるので、この高温のＣＯ２によって構成部品の暖機を促進させることができる。
【０００７】
本発明の内燃機関の暖機方法は、前記構成部品として前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒が設定されていてもよく（請求項２）、また、前記構成部品として前記内燃機関の吸気マニホールド又はシリンダが設定されていてもよい（請求項３）。排気浄化触媒は触媒活性温度以上の温度において排気浄化性能を発揮するため、速やかに触媒活性温度以上に昇温する必要がある。また、冷間始動時などは吸気マニホールドやシリンダが冷えているため、これらの部品を暖機する必要がある。そこで、これらの部品に高温のＣＯ２を供給して暖機を促進させることで、排気エミッションの悪化抑制や、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【０００８】
本発明の内燃機関の暖機方法は、前記内燃機関への機関停止指示後に前記ＣＯ２吸放出材を前記第一の温度域へ昇温させ、前記内燃機関への機関始動指示後に前記ＣＯ２吸放出材を前記第二の温度域へ昇温させてもよい（請求項４）。このような時期にＣＯ２吸放出材へＣＯ２を吸収させることで、次回の始動時に確実にＣＯ２を暖機の必要な部品へ供給することができる。また、機関始動指示後にＣＯ２を放出させることで、吸気マニホールドや燃焼室を暖機して始動性を向上させることができる。なお、ＣＯ２吸放出材を第二の温度域へ昇温させる時期はこの時期に限定されない。例えば、長時間のアイドリング運転時など内燃機関から排出される排気の温度が低い場合、排気浄化触媒が触媒活性温度以下になるおそれがある。そこで、このような時期にもＣＯ２吸放出材を第二の温度域まで昇温して排気浄化触媒を暖機してよい。
【０００９】
本発明の内燃機関の暖機装置は、排気ガス中の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高い第二の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関に適用され、前記ＣＯ２吸放出材は、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２を前記内燃機関の構成部品へ供給できるように配置され、前記ＣＯ２吸放出材を昇温する昇温手段と、前記ＣＯ２吸放出材が前記第二の温度域へ昇温されるように前記昇温手段の動作を制御する温度制御手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項５）。
【００１０】
本発明の内燃機関の暖機装置によれば、ＣＯ２吸放出材が内燃機関の構成部品へＣＯ２を供給可能なように配置されているとともに昇温手段によってＣＯ２吸放出材を第二の温度域へ昇温することができるので、本発明の暖機方法と同様に内燃機関の構成部品へＣＯ２を供給して暖機を促進させることができる。
【００１１】
本発明の内燃機関の暖機装置は、前記昇温手段として電気式ヒータを備えていてもよい（請求項６）。このように電気式ヒータを使用することにより、例えばＣＯ２吸放出材の内部にヒータを設けることができるので、コンパクトにすることができる。
【００１２】
本発明の内燃機関の暖機装置は、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路の接続及び遮断を切り替え可能なＥＧＲ弁と、を備え、前記ＣＯ２吸放出材が前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との接続部よりも上流の前記排気通路に配置され、前記構成部品として前記接続部よりも下流に配置された排気浄化触媒が設定され、前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ＥＧＲ通路が遮断されるように前記ＥＧＲ弁の動作を制御してもよい（請求項７）。このようにＥＧＲ通路を遮断することで、ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２の吸気通路への回り込みが抑制できる。そのため、排気浄化触媒へ供給するＣＯ２量を増加させ、排気浄化触媒の暖機を促進させることができる。
【００１３】
本発明の内燃機関の暖機装置は、排気タービンに可変ノズルを有するターボチャージャを備え、前記ＣＯ２吸放出材が前記ターボチャージャの上流の排気通路に配置され、前記構成部品として前記ターボチャージャの下流に設けられた排気浄化触媒が設定され、前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ノズルを開けてもよい（請求項８）。ノズルを開けることによりＣＯ２吸放出材と排気浄化触媒との間の圧力損失を低減させることができる。これにより、排気浄化触媒へ供給するＣＯ２を増加させ、排気浄化触媒の暖機を促進させることができる。
【００１４】
本発明の内燃機関の暖機装置は、排気タービンに可変ノズルを有するターボチャージャを備え、前記ＣＯ２吸放出材が前記ターボチャージャの下流の排気通路に配置され、前記構成部品として前記ターボチャージャの下流に設けられた排気浄化触媒が設定され、前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ノズルを閉じてもよい（請求項９）。ＣＯ２吸放出材がターボチャージャの下流に配置されている場合は、ノズルを閉じることで放出されたＣＯ２のターボチャージャよりも上流側への流入を阻止できる。そのため、放出されたＣＯ２をターボチャージャの下流に設けられた排気浄化触媒へより多く供給して排気浄化触媒の暖機を促進させることができる。
【００１５】
本発明の内燃機関の暖機装置は、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路の接続及び遮断を切り替え可能なＥＧＲ弁と、を備え、前記ＣＯ２吸放出材が前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との接続部よりも上流の前記排気通路に配置され、前記構成部品として前記内燃機関の吸気マニホールド又はシリンダが設定され、前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ＥＧＲ通路が接続されるように前記ＥＧＲ弁の動作を制御してもよい（請求項１０）。ＥＧＲ通路を接続することにより、ＥＧＲ通路を介して放出されたＣＯ２を吸気通路へ導入できる。そのため、吸気通路から吸気マニホールドやシリンダへＣＯ２を供給して、これらの部品の暖機を促進させることができる。
【００１６】
本発明の内燃機関の暖機装置は、排気タービンに可変ノズルを有するターボチャージャを備え、前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記ノズルを閉じてもよい（請求項１１）。このようにノズルを閉じることによりターボチャージャよりも下流の排気通路へのＣＯ２の流入を阻止できる。そのため、ＥＧＲ通路を介してより多くのＣＯ２を吸気通路へ導入し、吸気マニホールドやシリンダの暖機を促進させることができる。
【００１７】
本発明の内燃機関の暖機装置において、前記内燃機関はスロットル弁を備え、前記温度制御手段は、前記ＣＯ２吸放出材の前記第二の温度域への昇温時に、前記スロットル弁を閉じてもよい（請求項１２）。スロットル弁が開いていると放出されたＣＯ２よりも温度の低い外気が内燃機関内に流入するので、ＣＯ２による暖機が阻害される。そこで、スロットル弁を閉じて外気の導入を抑制する。
【００１８】
本発明の内燃機関の暖機装置において、前記温度制御手段は、機関停止指示後に前記昇温手段により前記ＣＯ２吸放出材を前記第一の温度域まで昇温させ、機関始動指示後に前記昇温手段により前記ＣＯ２吸放出材を前記第二の温度域まで昇温させてもよい（請求項１３）。このようにＣＯ２吸放出材の温度を調整することで、内燃機関の始動時にＣＯ２を吸気マニホールドやシリンダに供給して始動性を向上させることができる。また、排気浄化触媒を速やかに触媒活性温度以上に暖機して排気エミッションの悪化を抑制することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
以上に説明したように、本発明によれば、ＣＯ２吸放出材から放出された高温のＣＯ２を吸気マニホールドやシリンダなどへ供給して内燃機関の始動性を向上させることができる。また、ＣＯ２を排気浄化触媒へ供給して触媒を触媒活性温度以上に速やかに暖機できるので、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に、本発明の暖機装置が適用された内燃機関の一例を示す。図１において内燃機関１は、複数のシリンダ２を有し、各シリンダ２に形成された燃焼室２ａへ吸気を取り込むための吸気通路３と、燃焼室２ａから排気を所定の排気位置まで導くための排気通路４と、これら通路３、４を燃焼室２に対して開閉するための吸気弁５及び排気弁６とを備えている。吸気通路３には、ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａと、新気を冷却するためのインタークーラ８と、吸気量を調整するためのスロットル弁９とが設けられている。排気通路４には、ターボチャージャ７の排気タービン７ｂと、排気浄化触媒１０とが設けられている。ターボチャージャ７にはタービン７ｂに流入する排気の流速を変化させる可変ノズル７ｃが設けられており、可変ノズル７ｃはＤＣモータ１１によって開度が調整される。排気通路４は、排気の一部を吸気通路３へ循環させるためにＥＧＲクーラ１２及びＥＧＲ弁１３を介してＥＧＲ通路１４によって吸気通路３と接続されている。
【００２１】
排気通路３には、排気ガス中のＣＯ２が吸収可能なようにＣＯ２吸放出材１５が設けられている。図２にＣＯ２吸放出材１５の拡大図を示す。図２に示したようにＣＯ２吸放出材１５は例えば一方に栓がされた筒状の形状をしており、その内部には電気ヒータ１６が設けられている。なお、ＣＯ２吸放出材１５の形状は筒状に限定されない。排気ガス中のＣＯ２が吸収可能であり且つ電気ヒータ１６によってＣＯ２吸放出材１５の昇温が可能な形状であればよい。電気ヒータ１６は、スイッチ１７によって起動と停止とが切り替えられる。ＣＯ２吸放出材１５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℃〜５８０℃）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６３０℃〜７００℃）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。
【００２２】
電気ヒータ１６のスイッチ１７の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１８により制御される。ＥＣＵ１８は、内燃機関１の運転状態を制御する周知のコンピュータであるが、図３〜図５の制御ルーチンを実行することにより本発明の温度制御手段として機能する。この他、ＥＣＵ１８は、例えばスロットル弁９やＤＣモータ１１の動作を制御して内燃機関１の吸気量を調整している。また、ＥＣＵ１８はＥＧＲ弁１３の動作を制御して吸気通路３へ循環させる排気ガス量を調整している。なお、これらの具体的な制御方法は公知のものと同様でよく、ここでは詳細を省略する。
【００２３】
ＥＣＵ１８は、図３の制御ルーチンを実行してＣＯ２吸放出材１５からＣＯ２を放出させ、吸気通路３の吸気マニホールド（インマニ）３ａ、シリンダ２を暖機する。図３の制御ルーチンは、ＥＣＵ１８が起動された直後に開始され、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００２４】
図３の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１８は、まずステップＳ１１で内燃機関１の始動指示があったか否かを判断する。始動指示があったか否かは、例えばイグニッションスイッチ（ＩＧ）がオンの状態に操作されたか否かで判断し、オンの状態に操作されたと判断した場合に始動指示があったと判断する。始動指示が無かったと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、始動指示があったと判断した場合はステップＳ１２へ進み、ＥＣＵ１８はインマニ３ａの加熱を優先すべきか否かを判断する。インマニ３ａの加熱を優先すべきか否かは、例えば内燃機関１の始動時の外気温度によって判断し、外気温度が低く内燃機関１の始動性が悪化すると判断した場合にインマニ３ａの加熱を優先すべきであると判断する。インマニ３ａの加熱を優先しなくてもよいと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、インマニ３ａの加熱を優先すべきであると判断した場合はステップＳ１３へ進み、ＥＣＵ１８は、ＤＣモータ１１を動作させて可変ノズル７ｃの開度を全閉にし、ＥＧＲ弁１３とスロットル弁９との開度を全開にする。
【００２５】
続くステップＳ１４においてＥＣＵ１８は、スイッチ１７をオンの状態にしてヒータ１６を起動し、ＣＯ２吸放出材１５の温度を放出温度域へ昇温する。次のステップＳ１５においてＥＣＵ１８は、ヒータ１６を停止させるヒータ停止条件が満たされたか否かを判断する。ヒータ停止条件は、例えばヒータ１６でＣＯ２吸放出材１５を加熱している時間が規定時間を超過した場合に満たされたと判断する。規定時間としては、例えばＣＯ２吸放出材１５で吸収可能なＣＯ２量の上限値をＣＯ２吸放出材１５からＣＯ２が放出される放出速度で割った値が設定される。また、ＣＯ２吸放出材１５を第二の温度域に維持可能な時間の上限値が設定されていてもよい。このように規定時間を設定することで、ＣＯ２吸放出材１５の無駄な加熱を防止することができる。この他、ヒータ停止条件は、内燃機関１が始動したと判断された場合に満たされたと判断してもよい。ＣＯ２は不活性ガスであるため、内燃機関１の始動後もＣＯ２が吸気通路３へ供給され続けると内燃機関１の燃焼が悪化するおそれがある。そこで、内燃機関１の始動後はヒータ１６を停止させ、内燃機関１の燃焼悪化を抑制する。ヒータ停止条件が満たされていないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、ヒータ停止条件が満たされていると判断した場合はステップＳ１６へ進み、スイッチ１７をオフの状態にしてヒータ１６を停止させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２６】
このように図３の制御ルーチンを実行することで、ＣＯ２吸放出材１５から放出された高温のＣＯ２をインマニ３ａへ導いてインマニ３ａ、シリンダ２の暖機を促進させることができる。なお、図３の制御ルーチンにおいてステップＳ１３とステップＳ１４の実行順序は逆でもよい。
【００２７】
また、ＥＣＵ１８は、図４の制御ルーチンを実行してＣＯ２吸放出材１５からＣＯ２を放出させ、排気浄化触媒１０を暖機する。図４の制御ルーチンも、ＥＣＵ１８が起動された直後に開始され、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図４において図３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。
【００２８】
図４の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１８は、まずステップＳ１１で内燃機関１の始動指示があったか否かを判断する。始動指示が無かったと判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、始動指示があったと判断した場合はステップＳ２１へ進み、ＥＣＵ１８は排気浄化触媒１０の温度が触媒活性温度以下であるか否かを判断する。なお、触媒１０の温度は、触媒１０に温度センサを設けて取得してもよいし、内燃機関１へ供給された燃料量等から排気ガス温度を推定して取得してもよい。触媒１０の温度が触媒活性温度よりも高いと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、触媒１０の温度が触媒活性温度以下であると判断した場合はステップＳ２２へ進み、ＥＣＵ１８は可変ノズル７ｃの開度を全開に、スロットル弁９の開度を全閉にする。以降、図３の制御ルーチンと同様の処理を行い、その後今回の制御ルーチンを終了する。
【００２９】
このように図４の制御ルーチンを実行することで、ＣＯ２吸放出材１５から放出されたＣＯ２を排気浄化触媒１０へ導いて排気浄化触媒１０の暖機（排気浄化触媒１０を触媒活性温度以上に昇温させる）を促進させることができる。なお、図４の制御ルーチンにおいてステップＳ２２とステップＳ１４の実行順序は逆でもよい。
【００３０】
なお、図３及び図４の制御ルーチンは各々個別に実行してもよいし、これら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制御ルーチンを実行してもよいし、各制御ルーチンを並列的に実行してもよい。排気浄化触媒１０は内燃機関１が運転状態になるまでに触媒活性温度以上に昇温されていればよい。そこで、例えば、内燃機関１の始動性向上を優先させ、図３の制御ルーチンが図４の制御ルーチンよりも先に実行されるように優先順位を定めてもよい。
【００３１】
図３及び図４の制御ルーチン実行時にＣＯ２吸放出材１５から十分な量のＣＯ２が放出されるように、ＥＣＵ１８は図５の制御ルーチンを実行してＣＯ２吸放出材１５へＣＯ２を吸収させる。図５の制御ルーチンは、例えばＩＧがオフの状態に操作されるなど内燃機関１の機関停止指示後に実行され、所定の周期で繰り返し実行される。
【００３２】
図５の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１８は、まずステップＳ３１でＣＯ２吸放出材１５に吸収されているＣＯ２吸収総量がＣＯ２吸放出材１５のＣＯ２吸収量の上限値に対して標準割合Ｆ％以下であるか否かを判断する。標準割合Ｆとしては、例えばＣＯ２吸放出材１５のＣＯ２吸収量の上限値に対する吸気マニホールド３ａや排気浄化触媒１０が十分に暖機可能なＣＯ２量の割合が設定される。なお、ＣＯ２吸収総量は後述する図６のルーチンによって算出される。ＣＯ２吸放出材１５に吸収されているＣＯ２量が標準割合Ｆ以下であると判断した場合はステップＳ３２へ進み、ＥＣＵ１８はＣＯ２吸放出材１５の温度が吸収温度域の下限値以下であるか否かを判断する。ＣＯ２吸放出材１５の温度は、ＣＯ２吸放出材１５に温度センサを設けて取得してもよいし、内燃機関１へ供給された燃料量等から排気ガスの温度を推定し、この排気ガス温度を参照して取得してもよい。ＣＯ２吸放出材１５の温度が吸収温度域の下限値以下であると判断した場合はステップＳ３３へ進み、ＥＣＵ１８はスイッチ１７をオンの状態にしてヒータ１６を起動し、ＣＯ２吸放出材１５を吸収温度域まで昇温する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。ステップＳ３１でＣＯ２吸放出材１５に吸収されているＣＯ２量が標準割合Ｆ％以下ではないと判断した場合、及びステップＳ３２でＣＯ２吸放出材１５の温度が吸収温度域の下限値以下ではないと判断した場合はステップＳ３４へ進み、ＥＣＵ１８はヒータ１６を停止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３３】
このように図５の制御ルーチンを実行して、次回の内燃機関１の始動時に放出するＣＯ２をＣＯ２吸放出材１５に確保する。なお、ＥＣＵ１８は、ＣＯ２吸放出材１５に次回始動時に必要な量のＣＯ２が確保されるまで内燃機関１の運転を継続させる制御、即ち内燃機関１の停止時期を延長させる制御を実行してもよい。このような制御を実行することにより、ＣＯ２吸放出材１５へ確実にＣＯ２を吸収させることができる。また、ＣＯ２吸放出材１５は、排気ガスのＣＯ２濃度が高く、また排気ガス量が少ないほどＣＯ２の吸収効率が良くなる。そこで、排気ガスがこのような状態になる高負荷低回転で内燃機関１が運転されている場合に、ヒータ１６を起動してＣＯ２吸放出材１５へＣＯ２を吸収させてもよい。このような状態でＣＯ２を吸収させることにより、他の状態よりも同じ消費エネルギでより多くのＣＯ２をＣＯ２吸放出材へ吸収させることができる。また、機関停止指示後に吸収させるべきＣＯ２量を低減させ、ヒータ１６で消費されるエネルギを低減させることができる。
【００３４】
図６は、ＣＯ２吸放出材１５に吸収されているＣＯ２吸収総量を算出するためにＥＣＵ１８が実行するＣＯ２吸収総量計算ルーチンである。図６のルーチンは内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３５】
図６のルーチンにおいてＥＣＵ１８は、まずステップＳ４１でＣＯ２吸放出材１５の温度が吸収温度域にあるか否かを判断する。吸収温度域にあると判断した場合はステップＳ４２へ進み、ＥＣＵ１８はＣＯ２吸放出材１５に吸収されるＣＯ２吸収量ΔＣＯ２ａｄｄを算出する。ＣＯ２吸収量ΔＣＯ２ａｄｄは、排気ガスのＣＯ２濃度、排気ガスの流量等のパラメータによって変化するため、これらのパラメータに基づいて算出される。次のステップＳ４３においてＥＣＵ１８は、前回図６のルーチンを実行した際に算出されたＣＯ２吸収総量ＣＯ２ｓｔｒｇｉ−１にＣＯ２吸収量ΔＣＯ２ａｄｄを加算し、ＣＯ２吸収総量ＣＯ２ｓｔｒｇｉを算出する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３６】
一方、ＣＯ２吸放出材１５の温度が吸収温度域にないと判断した場合はステップＳ４４へ進み、ＥＣＵ１８はＣＯ２吸放出材１５の温度が放出温度域にあるか否かを判断する。放出温度域にあると判断した場合はステップＳ４５へ進み、ＥＣＵ１８はＣＯ２吸放出材１５から放出されるＣＯ２放出量ΔＣＯ２ｓｕｂを算出する。ＣＯ２放出量ΔＣＯ２ｓｕｂは、排気ガスのＣＯ２濃度、排気ガスの流量等のパラメータによって変化するため、これらのパラメータに基づいて算出される。次のステップＳ４６においてＥＣＵ１８は、前回図６のルーチンを実行した際に算出されたＣＯ２吸収総量ＣＯ２ｓｔｒｇｉ−１からＣＯ２放出量ΔＣＯ２ｓｕｂを減算し、ＣＯ２吸収総量ＣＯ２ｓｔｒｇｉを算出する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３７】
放出温度域にないと判断した場合はステップＳ４７へ進み、ＥＣＵ１８はＣＯ２吸収総量ＣＯ２ｓｔｒｇｉに前回図６のルーチンを実行した際に算出されたＣＯ２吸収総量ＣＯ２ｓｔｒｇｉ−１を代入する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３８】
以上に説明したように図６のルーチンを実行することにより、ＣＯ２吸放出材１５から吸放出されるＣＯ２量を加減算してＣＯ２吸収総量を算出する。なお、算出されたＣＯ２吸収総量の値は、図６のルーチンの次回の実行時や図５の制御ルーチンで参照可能なようにＥＣＵ１８のＲＡＭに保持される。
【００３９】
図７は、本発明の暖機装置が適用される他の内燃機関１を示している。なお、図７において図１と共通する部分には同一符号を付してある。図７の内燃機関１では、ＣＯ２吸放出材１５がタービン７ｂの下流で且つ排気浄化触媒１０の上流に配置されている点が図１の内燃機関１と異なる。このような位置にＣＯ２吸放出材１５が配置されている場合は、ＥＣＵ１８が図８に示した制御ルーチンを実行することにより排気浄化触媒１０の暖機を促進させることができる。図８の制御ルーチンは、ＥＣＵ１８が起動された直後に開始され、その後所定の周期で繰り返し実行される。なお、図８において図４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。
【００４０】
図８の制御ルーチンにおいて、ステップＳ２１までは図４の制御ルーチンと同様の処理を行う。ステップＳ２１で排気浄化触媒１０の温度が触媒活性温度以下であると判断した場合はステップＳ５１へ進み、ＥＣＵ１８は可変ノズル７ｃの開度を全閉にする。以降、図４の制御ルーチンと同様の処理をした後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４１】
図７に示した位置にＣＯ２吸放出材１５が配置されている場合、可変ノズル７ｃの開度を全閉にしてタービン７ｃよりも上流へのＣＯ２の流入を阻止し、排気浄化触媒１０へ流入するＣＯ２量を増加させて排気浄化触媒１０の暖機を促進させる。なお、図８の制御ルーチンにおいてステップＳ５１とステップＳ１４の実行順序は逆でもよい。
【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、ＣＯ２吸放出材を配置する場所は排気通路に限定されない。排気ガス中のＣＯ２が吸収可能な位置に配置されていればよく、例えばＥＧＲ通路にＣＯ２吸放出材が配置されていてもよい。また、ＣＯ２吸放出材の数やその配置場所も一個や一箇所に限定されない。暖機が必要な部品へ高温のＣＯ２が直ぐに供給できるように暖機が必要な複数の部品の周辺に複数のＣＯ２吸放出材を配置してもよい。昇温手段は、電気式ヒータに限定されない。例えば、ＣＯ２吸放出材を昇温するために燃焼式ヒータが設けられていてもよい。
【００４３】
内燃機関の暖機が必要な部品は、排気浄化触媒、吸気マニホールド及びシリンダに限定されない。例えば、潤滑油の粘度が高いと始動性が悪化するため、内燃機関の始動時に潤滑油の温度が速やかに上昇するように、放出されたＣＯ２と潤滑油とが熱交換可能なように潤滑油タンクが設けられていてもよい。このように、暖機が必要な種々の構成部品へＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２の熱を供給して内燃機関の暖機を促進させる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の暖機装置が適用される内燃機関の一例を示す図。
【図２】図１のＣＯ２吸放出材を拡大して示す図。
【図３】吸気マニホールドを暖機するために実行するインマニ加熱用ヒータ制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図４】排気浄化触媒を暖機するために実行する排気浄化触媒加熱用ヒータ制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図５】ＣＯ２吸放出材にＣＯ２を吸収させるために実行するＣＯ２吸収用ヒータ制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図６】ＣＯ２吸放出材に吸収されているＣＯ２吸収総量を算出するために実行するＣＯ２吸収総量計算ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の暖機装置が適用される内燃機関の他の実施例を示す図。
【図８】図７のＥＣＵが排気浄化触媒を暖機するために実行する排気浄化触媒加熱用ヒータ制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４５】
１  内燃機関
２  シリンダ
３  吸気通路
３ａ  吸気マニホールド
４  排気通路
７  ターボチャージャ
７ｂ  排気タービン
７ｃ  可変ノズル
９  スロットル弁
１０  排気浄化触媒
１３  ＥＧＲ弁
１４  ＥＧＲ通路
１５  ＣＯ２吸放出材
１６  電気ヒータ（昇温手段）
１８  エンジンコントロールユニット（温度制御手段）
【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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