(57)【要約】【課題】本発明は、燃料製造システム付き車両に関し、排気ガス中のＣＯ２を効率よく利用可能な燃料製造システム付き車両を提供することを目的とする。【解決手段】図２に示すルーチンでは、空気過剰率λが算出され（ステップ１００）、この空気過剰率λが空気過剰率λ≦１を満たすかが判定される（ステップ１１０）。ステップ１１０において、空気過剰率λ≦１を満たすと判定された場合は、排気ガス中のＯ２濃度がゼロであると判断できる。そのため、排気ガス通気弁２８が開かれ（ステップ１２０）、排気ガスがＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入される（ステップ１３０）。一方、ステップ１１０において、空気過剰率λ≦１を満たさないと判定された場合は、排気ガス中のＯ２濃度がゼロよりも高いと判断できる。そのため、排気ガス通気弁２８が閉じられる（ステップ１４０）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素と水とをそれぞれ電気分解して一酸化炭素と水素とを生成し、これらを合成して燃料を製造する燃料製造システム付き車両であって、
内燃機関の排気通路の一部を迂回する迂回通路に設けられ、二酸化炭素吸収特性を有する電解液を内部に備える二酸化炭素吸収手段と、
前記二酸化炭素吸収手段に接続され、前記二酸化炭素吸収手段から二酸化炭素を吸収させた電解液の供給を受ける電気分解手段と、
前記迂回通路の開閉を制御する開閉制御手段と、
前記排気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度と設定濃度とを比較する濃度比較手段と、
前記酸素濃度が前記設定濃度よりも低い場合に、前記迂回通路を開くように前記開閉制御手段を制御する排気ガス導入手段と、
を備えることを特徴とする燃料製造システム付き車両。
【請求項２】
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料製造システム付き車両。
【請求項３】
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関に対する加速要求の有無を判定する加速要求判定手段と、
前記加速要求があると判定された場合に、前記排気通路を流れる排気ガスの空燃比が燃料リッチとなるように前記燃料供給手段を制御する燃料増量手段と、を備え、
前記酸素濃度推定手段は、前記加速要求があると判定された場合に、前記酸素濃度が前記設定濃度よりも低いと推定することを特徴とする請求項２に記載の燃料製造システム付き車両。
【請求項４】
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関に対する減速要求の有無を判定する減速要求判定手段と、
前記減速要求があると判定された場合に、前記内燃機関への燃料供給を停止するように前記燃料供給手段を制御する燃料カット手段と、を備え、
前記酸素濃度推定手段は、前記減速要求があると判定された場合に、前記酸素濃度が前記設定濃度よりも高いと推定することを特徴とする請求項２または３に記載の燃料製造システム付き車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料製造システム付き車両に関し、より詳細には、排気ガス中のＣＯ２と水とからＣＯとＨ２とをそれぞれ生成し、これらを合成して炭化水素系燃料（ＨＣ）を製造する燃料製造システム付き車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油、石炭、天然ガスといった化石燃料は、熱、電気の生成の原料や、運輸燃料として使用され、現代のエネルギ消費社会を支えている。しかし、このような化石燃料は使い切り燃料であり、その埋蔵量には限りがある。そのため、化石燃料が枯渇した場合の備えが必要であることは言うまでもない。また、化石燃料の燃焼によるＣＯ２の大気中への放出は、地球温暖化の一要因となることが知られている。そのため、ＣＯ２の排出量を低減することが、近年の課題となっている。
【０００３】
これらの課題を解決する一つの手段として、ＣＯ２を原料とした代替燃料が検討されている。例えば、特許文献１には、大気中のＣＯ２を原料としてＨＣを製造するシステムが開示されている。このシステムは、固体酸化物電解質から構成される酸素イオン伝導膜と、その両面にそれぞれ配置されたカソードおよびアノードと、を有する電解質セルを備えている。この電解質セルによれば、大気中のＣＯ２と水蒸気とからＣＯとＨ２とをそれぞれ生成することができる。また、このシステムは、公知のフィッシャー・トロプシュ反応（ＦＴ反応）装置を備えている。従って、このシステムによれば、上記電解質セル生成したＣＯおよびＨ２を回収し、ＦＴ反応装置で合成することでＨＣを製造できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５０６２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関を搭載した車両において、ＦＴ反応で得られたＨＣをその燃料とすれば、化石燃料の使用量の低減を図ることができる。また、内燃機関からの排気ガス中のＣＯ２を原料としてＨＣを製造できれば、車両からのＣＯ２排出量の低減に繋がる。そのため、内燃機関と上記システムとを車両に搭載し、排気ガス中のＣＯ２を利用できれば、上述した埋蔵量の問題やＣＯ２排出量に関する課題を同時に解決できる。しかしながら一般に、内燃機関に対しては空燃比制御をはじめとする各種運転制御が実行されているので、その運転状態によって排気ガス成分の構成が変化する。排気ガス成分の構成が変化すれば、原料となるＣＯ２以外の成分が上記システム内に多量に導入される場合がある。そのため、ＨＣの製造効率が悪化するといった問題が生じてしまう。従って、上記システムのようなＨＣ製造システムを車両に搭載する場合には、このような余剰成分の影響を如何にして低減するかが課題となる。
【０００６】
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、排気ガス中のＣＯ２を効率よく利用可能な燃料製造システム付き車両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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、二酸化炭素と水とをそれぞれ電気分解して一酸化炭素と水素とを生成し、これらを合成して燃料を製造する燃料製造システム付き車両であって、
内燃機関の排気通路の一部を迂回する迂回通路に設けられ、二酸化炭素吸収特性を有する電解液を内部に備える二酸化炭素吸収手段と、
前記二酸化炭素吸収手段に接続され、前記二酸化炭素吸収手段から二酸化炭素を吸収させた電解液の供給を受ける電気分解手段と、
前記迂回通路の開閉を制御する開閉制御手段と、
前記排気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度が設定濃度よりも低いか否かを判定する酸素濃度判定手段と、
前記排気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度が前記設定濃度よりも低いと判定された場合に、前記迂回通路を開くように前記開閉制御手段を制御する排気ガス導入手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関に対する加速要求の有無を判定する加速要求判定手段と、
前記加速要求があると判定された場合に、前記排気通路を流れる排気ガスの空燃比が燃料リッチとなるように前記燃料供給手段を制御する燃料増量手段と、を備え、
前記酸素濃度判定手段は、前記内燃機関に対する加速要求があると判定された場合に、前記排気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度が前記設定濃度よりも低いと判定することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関に対する減速要求の有無を判定する減速要求判定手段と、
前記減速要求があると判定された場合に、前記内燃機関への燃料供給を停止するように前記燃料供給手段を制御する燃料カット手段と、を備え、
前記酸素濃度判定手段は、前記内燃機関に対する減速要求があると判定された場合に、前記排気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度が前記設定濃度よりも高いと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、排気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度が設定濃度よりも低いと判定された場合に、迂回通路を開くことができる。そのため、設定濃度以上の酸素を含む排気ガスが二酸化炭素吸収手段に導入されることを防止できる。従って、二酸化炭素吸収手段に吸収された酸素によってＣＯ２の還元効率が低下するといった弊害を未然に抑制できる。
【００１２】
第２の発明によれば、内燃機関の運転状態に基づいて、酸素濃度を推定できる。従って、酸素濃度を取得せずに迂回通路の開閉を制御できるので、低コストで二酸化炭素吸収手段にＣＯ２を吸収させることができる。
【００１３】
第３の発明によれば、加速要求があると判定された場合に、排気通路を流れる排気ガスの空燃比が燃料リッチとなるように燃料供給手段を制御できる。空燃比が燃料リッチであれば、排気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度を設定濃度よりも低くできる。従って、排気ガス中の酸素濃度が設定濃度よりも低いと推定して迂回通路を開けば、所望酸素濃度の排気ガスを確実に二酸化炭素吸収手段に吸収させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、減速要求があると判定された場合に、内燃機関への燃料供給を停止するように燃料供給手段を制御できる。燃料供給を停止すれば、排気通路には大気が流れることになる。従って、排気ガス中の酸素濃度が設定濃度よりも高いと推定して迂回通路を閉じれば、大気中の酸素が二酸化炭素吸収手段に吸収されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１の車両の全体構成図である。
【図２】実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行されるＣＯ２吸収制御を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態２におけるＣＯ２吸収制御を説明するための図である。
【図４】実施の形態２において、ＥＣＵ５０により実行されるＣＯ２吸収制御を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態３におけるＣＯ２吸収制御を説明するための図である。
【図６】実施の形態３において、ＥＣＵ５０により実行されるＣＯ２吸収制御を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態４におけるＣＯ２吸収制御を説明するための図である。
【図８】実施の形態４において、ＥＣＵ５０により実行されるＣＯ２吸収制御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】
【００１６】
実施の形態１．
［車両の構成の説明］
先ず、図１および図２を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本実施形態の車両の全体構成図である。図１に示す車両１０は、内燃機関としてのエンジン１２を備えている。なお、本実施形態におけるエンジン１２はガソリンエンジンでもディーゼルエンジンでもよく、また、エンジンの気筒数及び各気筒の配列形態は、本実施形態のエンジン１２のものに限定されず、例えば、６気筒、８気筒あるいは１２気筒エンジンであってもよいし、Ｖ型、水平対向型等であってもよく、各種の態様を採ることが可能である。
【００１７】
また、図１に示す車両１０は、混合ガス生成系統としてのＣＯ２吸収器１４、電解液タンク１６、電解器１８、水タンク２０、Ｈ２＆ＣＯタンク２２等を備えている。
【００１８】
ＣＯ２吸収器１４は、内部にＣＯ２吸収特性を有する電解液（例えば、ＫＨＣＯ３水溶液や、カチオン部位とアニオン部位の分子組成から形成され、常温でも結晶化せずに溶融している有機塩（いわゆるイオン液体））を蓄えている。また、ＣＯ２吸収器１４は、エンジン１２の排気通路２４の一部を迂回する迂回通路２６上に設けられている。迂回通路２６上には、電磁弁等により構成された排気ガス通気弁２８が設けられている。排気ガス通気弁２８は、通常時は閉状態とされているが、開状態とされることで、排気ガスが迂回通路２６を流れてＣＯ２吸収器１４内の電解液にバブリング導入されるものとする。
【００１９】
電解液タンク１６は、ＣＯ２吸収器１４の下流側に設けられている。電解液タンク１６は、ＣＯ２吸収器１４と図示しないポンプを介して接続されている。ＣＯ２吸収器１４内のＣＯ２吸収済みの電解液は、このポンプを駆動することにより電解液タンク１６内に導入されるものとする。
【００２０】
電解器１８は、電解液タンク１６の下流側に設けられ、電解液タンク１６と図示しないポンプを介して接続されている。電解器１８内の電解液は、このポンプを駆動することによりＣＯ２吸収器１４に戻されるものとする。つまり、電解液は、ＣＯ２吸収器１４、電解液タンク１６および電解器１８を循環する。また、電解器１８は、水タンク２０と図示しないポンプを介して接続されている。電解器１８は、車載用の小型の電気分解器であり、電解液タンク１６から供給されたＣＯ２吸収済みの電解液と、水タンク２０から供給された水とをそれぞれ電気分解して、ＣＯとＨ２とを生成するように構成されている。
【００２１】
Ｈ２＆ＣＯタンク２２は、電解器１８の下流側に設けられている。Ｈ２＆ＣＯタンク２２は、電解器１８で生成されたＣＯおよびＨ２からなる混合ガスを一時的に蓄えるように構成されている。
【００２２】
また、図１に示す車両１０は、燃料合成系統としてのＦＴ合成器３０、合成燃料タンク３２等を備えている。
【００２３】
ＦＴ合成器３０は、排気通路２４の一部を迂回する迂回通路３４上に設けられると共に、電磁弁等により構成された混合ガス通気弁３６を介してＨ２＆ＣＯタンク２２と接続されている。混合ガス通気弁３６は、排気ガス通気弁２８同様、通常時は閉状態とされているが、開状態とされることで、Ｈ２＆ＣＯタンク２２内の混合ガスがＦＴ合成器３０に導入されるものとする。また、ＦＴ合成器３０は、その内部に鉄、コバルト、ルテニウム系のＦＴ触媒（図示せず）を備えている。また、ＦＴ合成器３０が設けられた位置よりも上流側の迂回通路３４上には、電磁弁等により構成されたバイパスバルブ３８が設けられている。バイパスバルブ３８は、排気ガス通気弁２８や混合ガス通気弁３６と同様に、通常時は閉状態とされている。バイパスバルブ３８が開状態とされることで、排気通路２４を流れる排気ガスが迂回通路３４を流れ、これによりＦＴ触媒と排気ガスとが熱交換するものとする。
【００２４】
ここで、ＦＴ合成器３０における合成反応、即ち、ＦＴ反応について説明する。混合ガス通気弁３６を開くと、Ｈ２＆ＣＯタンク２２内の混合ガスがＦＴ合成器３０に流入する。この際、更にバイパスバルブ３８を開くと、ＦＴ触媒上においてＦＴ反応が進行する。ＦＴ反応は、下記反応式で表すことができる。
ＣＯ（ｇ）＋２Ｈ２（ｇ）→−［１／ｎ（ＣＨ２）ｎ］−（ｌ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）
上記反応式において、−［１／ｎ（ＣＨ２）ｎ］−は、ＨＣを表すものとする。
【００２５】
合成燃料タンク３２は、ＦＴ合成器３０の下流側に接続され、ＦＴ合成器３０で合成したＨＣを貯留するように構成されている。また、合成燃料タンク３２は、ガソリンや軽油といった外部燃料を内部に蓄えた燃料タンク４０と接続されている。ＦＴ合成器３０で合成したＨＣは、この外部燃料と混合された状態で、燃料供給ライン４２を経由してエンジン１２の各気筒に供給される。
【００２６】
また、本実施形態の車両１０は、オルタネータ４４を備えている。オルタネータ４４は、エンジン１２のクランク軸（図示せず）に配置され、車両１０の減速エネルギを電気エネルギとして回収する装置である。オルタネータ４４が回収した電気エネルギは、バッテリ４６に充電され、電解器１８等に供給されるものとする。
【００２７】
また、本実施形態の車両１０は、制御装置としてのＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、クランク角センサ５２、アクセル開度センサ５４、エアフロメータ５６、Ａ／Ｆセンサ５８等が接続されている。クランク角センサ５２は、エンジン１２のクランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ５０は、この出力に基づいてエンジン回転数を検出することができる。アクセル開度センサ５４はアクセル開度を検出するものである。エアフロメータ５６は、エンジン１２に吸入される空気量を検出するものである。また、Ａ／Ｆセンサ５８は、排気ガス中の酸素濃度を検出し、エンジン１２での燃焼に付された混合気の空燃比を検出するものである。
【００２８】
一方、ＥＣＵ５０の出力側には、排気ガス通気弁２８、混合ガス通気弁３６、バイパスバルブ３８等が接続されている。そして、ＥＣＵ５０は、上述したセンサによりエンジン１２の運転情報を検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより、エンジン１２の運転制御や、以下に述べるＣＯ２吸収制御等の各種制御を実行する。
【００２９】
［実施の形態１の特徴］
ところで、Ｈ２とＣＯの比率をＨ２：ＣＯ＝２：１（以下、この比率を「最適比率」と称す。）とすれば、ＦＴ反応時におけるエネルギ効率がよいことが分かっている。本実施形態においては、この点を考慮して、生成するＨ２とＣＯの比率が最適比率となるように、電解器１８での電気分解条件（印加電圧、電解液中のＣＯ２濃度等）を設定している。故に、本実施形態によれば、生成したＣＯおよびＨ２をそのままＦＴ反応に投入してエネルギ効率よくＨＣを合成できる。
【００３０】
しかしながら、排気ガス中には燃焼で使われなかったＯ２が含まれる場合があり、このＯ２が電解液に微量ながら溶解する。ここで、ＣＯ２およびＯ２の標準還元電位は、それぞれＣＯ２→ＣＯ：−０．１Ｖ、Ｏ２→Ｈ２Ｏ２：０．７Ｖ、Ｏ２→ＨＯ２：−０．１３Ｖ、Ｏ２→ＨＯ２−＋ＯＨ−：−０．０７６Ｖである。つまり、Ｏ２の電解還元反応には、ＣＯ２のそれよりも起り易いものも含まれる。従って、Ｏ２が電解液に溶解した場合、このＯ２の還元に電気エネルギを奪われ、ＣＯ２の還元効率が低下する可能性がある。更には、ＣＯの生成量が減少してしまい、最適比率でＣＯおよびＨ２を生成することが困難となる。
【００３１】
そこで、本実施形態においては、排気ガス中のＯ２濃度がゼロとなるエンジン１２の運転条件において、排気ガスをＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入することとした（ＣＯ２吸収制御）。具体的には、排気ガス中の空気過剰率λが１以下となった際に、排気ガス通気弁２８を開くように制御する。ここで、空気過剰率λは理論空燃比（１４．６）に基づいて算出されるので、空気過剰率λが１以下であれば、エンジン１２において吸気ガス中のＯ２の全量が燃焼すると言える。従って、このようなＣＯ２吸収制御を実行することで、電解液へのＯ２の導入を防止して、Ｏ２の溶解によるＣＯ２還元効率の低下を抑制できる。加えて、最適比率でのＣＯおよびＨ２の生成を実現できる。
【００３２】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図２を参照しながら、上述したＣＯ２吸収制御を実現するための具体的処理について説明する。図２は、本実施形態において、ＥＣＵ５０により実行されるＣＯ２吸収制御を示すフローチャートである。なお、図２に示すルーチンは、エンジン１２の運転中に繰り返し実行されるものとする。
【００３３】
図２に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、空気過剰率λを算出する（ステップ１００）。具体的に、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ５８の検出値を取得し、予めＥＣＵ５０内部に予め記憶されている理論空燃比と、この検出値とから空気過剰率λを算出する。続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１００で算出した空気過剰率λが空気過剰率λ≦１を満たすか否かを判定する（ステップ１１０）。
【００３４】
ステップ１１０において、空気過剰率λ≦１を満たすと判定された場合は、排気ガス中のＯ２濃度がゼロであると判断できる。そのため、ＥＣＵ５０は、排気ガス通気弁２８を開く（ステップ１２０）。これにより、排気ガスが迂回通路２６を経由してＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入される（ステップ１３０）。一方、ステップ１１０において、空気過剰率λ≦１を満たさないと判定された場合は、排気ガス中のＯ２濃度がゼロよりも高いと判断できる。そのため、排気ガス通気弁２８を閉じて本ルーチンを終了する（ステップ１４０）。なお、本ステップの処理時に排気ガス通気弁２８が既に閉状態の場合は、本ステップにおいて、その状態が維持される。
【００３５】
以上、図２に示したルーチンによれば、空気過剰率λが１以下の場合に排気ガス通気弁２８を開くので、排気ガス中のＯ２濃度がゼロの場合にのみ、排気ガスをＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入できる。従って、電解液へのＯ２の導入を防止して、Ｏ２の溶解によるＣＯ２還元効率の低下を抑制でき、最適比率でのＣＯおよびＨ２の生成を実現できる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態１においては、ＣＯ２吸収器１４および電解液タンク１６が上記第１の発明における「二酸化炭素吸収手段」に、電解器１８が上記第１の発明における「電気分解手段」に、排気ガス通気弁２８が上記第１の発明における「開閉制御手段」に、それぞれ相当する。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図２のステップ１１０の処理を実行することにより上記第１の発明における「濃度比較手段」が、同図のステップ１２０の処理を実行することにより上記第１の発明における「排気ガス導入手段」が、それぞれ実現されている。
【００３７】
実施の形態２．
次に、図３および図４を参照しながら、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施形態の車両は、エンジン１２がガソリンエンジンである点、および、排気通路２４上にＯ２センサ６０を設ける点以外は上記実施の形態１の車両とその構成が共通する。そのため、上記実施の形態１との共通部分についてはその説明を簡略化または省略する。
【００３８】
［実施の形態２の特徴］
Ｏ２センサ６０は、センサ位置の排気空燃比が理論空燃比よりもリッチ側になると所定電圧（例えば０．４５Ｖ）以上の出力を発生し、排気空燃比が理論空燃比よりもリーン側になると該所定電圧以下の出力を発生するセンサである。従って、Ｏ２センサ６０によれば、三元触媒４８の下流を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比に対して何れの側にあるかをリアルタイムかつ高精度で判断できる。なお、Ｏ２センサ６０はＥＣＵ５０の入力側に接続されているものとする。
【００３９】
本実施形態の車両１０においては、エンジン１２の全負荷時と部分負荷時とで燃料噴射量制御が切り替えて実行される。具体的に、エンジン１２の全負荷時においては、クランク角センサ５２やエアフロメータ５６の出力値等から算出した吸入空気量に対して燃料が過剰となるように（つまり、排気空燃比がリッチとなるように）燃料噴射量がフィードフォワード制御される。一方、エンジン１２の部分負荷時においては、上述したＯ２センサ６０の出力値等を用いたストイキ燃焼制御が実行される。このストイキ燃焼制御においては、上記吸入空気量と理論空燃比とから基本噴射量が算出されると共に、この基本噴射量を補正する燃料フィードバック制御定数ｅｆａｆがＯ２センサ６０の出力値に基づいて求められ、燃料噴射量が制御される。ここで、燃料フィードバック制御定数ｅｆａｆは、Ｏ２センサ６０によってリッチな排気空燃比が検出されている間は減少方向に更新され、リーンな排気空燃比が検出されている間は増加方向に更新される。
【００４０】
上記フィードフォワード制御時の実行中は、排気空燃比がリッチに維持される。つまり、上記フィードフォワード制御の実行中は、空気過剰率λ≦１が成立し続けることになるので、上記実施の形態１のＣＯ２吸収制御に従い、排気ガスをＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入ればよい。その一方で、上記ストイキ燃焼制御の実行中は、排気空燃比がリッチとリーンを交互に繰り返すことになる。つまり、排気ガス中のＯ２濃度がゼロとなる期間と、ゼロよりも高くなる期間とが交互に切り替わる。そのため、Ｏ２が電解液に溶解してしまう期間が生じてしまう。そこで、本実施形態では、Ｏ２センサ６０の出力値に応じて排気ガス通気弁２８を開くＣＯ２吸収制御を実行することとした。これにより、上記ストイキ燃焼制御の実行中であっても、Ｏ２を含む排気ガスがＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入されることを防止できる。
【００４１】
本実施形態のＣＯ２吸収制御について、図３を参照しながら説明する。上述したように、ストイキ燃焼制御を実行すると、Ｏ２センサ６０のセンサ出力は、時刻ｔ１からｔ２までの間はリッチとなり、時刻ｔ２からｔ３までの間はリーンとなり、時刻ｔ３以降もリッチとリーンとを交互に繰り返す（図３（Ａ））。また、燃料フィードバック制御定数ｅｆａｆは、リッチな排気空燃比が検出されている間（時刻ｔ１〜ｔ２）は減少方向に更新され、リーンな排気空燃比が検出されている間（時刻ｔ２〜ｔ３）は増加方向に更新される（図３（Ｂ））。本実施形態のＣＯ２吸収制御においては、リッチな排気空燃比が検出されている間はリッチフラグをＯＮとし、リーンな排気空燃比が検出されている間はＯＦＦとする（図３（Ｃ））。そして、リッチフラグをＯＮとした間に排気ガス通気弁２８を開き、ＯＦＦとした間に排気ガス通気弁２８を閉じる（図３（Ｄ））。これにより、実施の形態１同様の効果を得ることができる。
【００４２】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図４を参照しながら、上述したＣＯ２吸収制御を実現するための具体的処理について説明する。図４は、本実施形態において、ＥＣＵ５０により実行されるＣＯ２吸収制御を示すフローチャートである。なお、図４に示すルーチンは、図２に示したルーチンの代わりに、エンジン１２の運転中に繰り返し実行されるものとする。
【００４３】
図４に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、リッチフラグを検出し（ステップ２００）、このリッチフラグがＯＮか否かを判定する（ステップ２１０）。ステップ２１０において、リッチフラグがＯＮであると判定された場合は、排気ガス中のＯ２濃度がゼロであると判断できる。そのため、ＥＣＵ５０は、排気ガス通気弁２８を開く（ステップ２２０）。これにより、排気ガスが迂回通路２６を経由してＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入される（ステップ２３０）。一方、ステップ２１０において、リッチフラグがＯＦＦであると判定された場合は、排気ガス中のＯ２濃度がゼロよりも高いと判断できる。そのため、ＥＣＵ５０は、排気ガス通気弁２８を閉じて本ルーチンを終了する（ステップ２４０）。なお、本ステップの処理時に排気ガス通気弁２８が既に閉状態の場合は、本ステップにおいて、その状態が維持される。
【００４４】
以上、図４に示したルーチンによれば、リッチフラグがＯＮとされる期間中、排気ガス通気弁２８を開くので、排気ガス中のＯ２濃度がゼロの場合に、排気ガスをＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入できる。従って、上記ストイキ燃焼制御の実行中であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が図４のステップ２１０の処理を実行することにより上記第１の発明における「濃度比較手段」が、同図のステップ２２０の処理を実行することにより上記第１の発明における「排気ガス導入手段」が、それぞれ実現されている。
【００４６】
実施の形態３．
次に、図５および図６を参照しながら、本発明の実施の形態３について説明する。なお、本実施形態の車両は、上記実施の形態２の車両において、後述するＣＯ２吸収制御を実行することをその特徴とする。そのため、車両の構成についてはその説明を簡略化または省略する。
【００４７】
［実施の形態３の特徴］
本実施形態においては、上記実施の形態２同様、エンジン１２の全負荷時と部分負荷時とで燃料噴射量制御が切り替えて実行される。そのため、上記フィードフォワード制御の実行中は勿論のこと、上記ストイキ燃焼制御の実行中であっても、Ｏ２を含まない排気ガスを適切なタイミングでＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入できる。しかし、上記ストイキ燃焼制御はＯ２センサ６０の出力値を加味するものであるため、その出力値が排気空燃比の変化に対して応答遅れを生じる車両１０の運転過渡時においては、制御性が低下する可能性がある。
【００４８】
ところで、本実施形態の車両１０においては、その加速時において、クランク角センサ５２やエアフロメータ５６の出力値等から算出した吸入空気量に対して燃料が過剰となるように燃料噴射量がフィードフォワード制御される。つまり、このフィードフォワード制御の実行中は、排気空燃比がリッチに維持されることになる。
【００４９】
そこで、本実施形態においては、上記フィードフォワード制御の実行中に、排気ガス通気弁２８を開くＣＯ２吸収制御を実行することとした。本実施形態のＣＯ２吸収制御について、図５を参照しながら説明する。図５（Ａ）に示すように、時刻ｔ４において、アクセル開度が増大方向へ変化したとする。この場合、時刻ｔ４からｔ５まで上記フィードフォワード制御が実行されるので、排気空燃比は時刻ｔ４の直後、リッチ側に大きくシフトし、その後、一定値に収束する（図５（Ｂ））。本実施形態のＣＯ２吸収制御においては、上記フィードフォワード制御の実行中（時刻ｔ４〜ｔ５）は、加速フラグをＯＮとし、上記フィードフォワード制御の終了と共に、加速フラグをＯＦＦとする（図５（Ｃ））。そして、加速フラグをＯＮとした間に排気ガス通気弁２８を開き、ＯＦＦとした間に排気ガス通気弁２８を閉じる（図５（Ｄ））。これにより、実施の形態１同様の効果を得ることができる。
【００５０】
［実施の形態３における具体的処理］
次に、図６を参照しながら、上述したＣＯ２吸収制御を実現するための具体的処理について説明する。図６は、本実施形態において、ＥＣＵ５０により実行されるＣＯ２吸収制御を示すフローチャートである。なお、図６に示すルーチンは、エンジン１２の運転中に、図４に示したルーチンと同時に実行されるものとする。
【００５１】
図６に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、加速フラグを検出し（ステップ３００）、この加速フラグがＯＮか否かを判定する（ステップ３１０）。続いて、ステップ３１０において、リッチフラグがＯＮであると判定された場合は、ＥＣＵ５０は、上記フィードフォワード制御を実行し（ステップ３２０）、排気ガス通気弁２８を開く（ステップ３３０）。これにより、排気ガスが迂回通路２６を経由してＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入される（ステップ３４０）。一方、ステップ３１０において、加速フラグがＯＦＦであると判定された場合、ＥＣＵ５０は、排気ガス通気弁２８を閉じて本ルーチンを終了する（ステップ３５０）。
【００５２】
以上、図６に示したルーチンによれば、加速フラグがＯＮとされる期間中に排気ガス通気弁２８が開かれるので、排気ガス中のＯ２濃度がゼロの場合となる場合に、排気ガスをＣＯ２吸収器１４内の電解液に確実に導入できる。従って、車両１０の加速時においても、Ｏ２を含まない排気ガスを適切なタイミングでＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入できる。よって、実施の形態１同様の効果を得ることができる。
【００５３】
ところで、本実施形態においては上記実施の形態２の燃料噴射量制御の実行中に、加速フラグがＯＮか否かを判定したが、この加速フラグの判定は、上記実施の形態２の燃料噴射量制御に代えて、上記実施の形態１のＣＯ２吸収制御の実行中に行ってもよい。上記実施の形態１のＣＯ２吸収制御はＡ／Ｆセンサ５８の出力値を加味するものであるため、Ｏ２センサ６０同様、車両１０の運転過渡時においては、その出力値が排気空燃比の変化に対して応答遅れを生じるからである。従って、上記実施の形態１の車両１０の加速時においても、Ｏ２を含まない排気ガスを適切なタイミングでＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入できる。
【００５４】
また、本実施形態においては、上記フィードフォワード制御の実行中に、排気ガス通気弁２８を開くＣＯ２吸収制御を実行したが、このＣＯ２吸収制御の実行は、上記フィードフォワード制御の実行中に限られない。即ち、一般的なエンジンに対しては、その運転状態に基づいて、三元触媒の再生を目的とした燃料噴射量を一時的に増量するリッチスパイク制御や、冷間時の始動性の確保を目的とした燃料噴射量を一時的に増量する冷間増量制御等が実行される。本実施形態のエンジン１２についてもその例外ではない。つまり、エンジン１２の運転状態に基づいて、排気空燃比をリッチとするような制御が実行される間においては、本実施形態のＣＯ２吸収制御の実行が可能である。
【００５５】
なお、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が図６のステップ３００、３１０の処理を実行することにより上記第２の発明における「酸素濃度推定手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態３においては、燃料供給ライン４２が上記第２の発明における「燃料供給手段」に該当する。また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が図６のステップ３１０の処理を実行することにより上記第３の発明における「加速要求判定手段」が、同図のステップ３２０の処理を実行することにより上記第３の発明における「燃料増量手段」が、それぞれ実現されている。
【００５６】
実施の形態４．
次に、図７および図８を参照しながら、本発明の実施の形態４について説明する。なお、本実施形態の車両は、上記実施の形態２の車両において、後述するＣＯ２吸収制御を実行することをその特徴とする。そのため、車両の構成についてはその説明を簡略化または省略する。
【００５７】
［実施の形態４の特徴］
本実施形態においては、上記実施の形態２同様、エンジン１２の全負荷時と部分負荷時とで燃料噴射量制御が切り替えて実行される。そのため、上記実施の形態３で述べたように、Ｏ２センサ６０の出力値が排気空燃比の変化に対して応答遅れを生じる車両１０の運転過渡時においては、制御性が低下する可能性がある。
【００５８】
ところで、本実施形態の車両１０においては、その減速時において、スロットル弁（図示せず）を閉じるとともにエンジン１２への燃料噴射を一時的に停止する燃料カット制御が実行される。つまり、この燃料カット制御の実行中は、燃焼後の排気ガスではなく、Ｏ２を含む大気がそのままＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入されることになる。
【００５９】
そこで、本実施形態においては、上記燃料カット制御の実行中に、排気ガス通気弁２８を閉じるＣＯ２吸収制御を実行することとした。本実施形態のＣＯ２吸収制御について、図７を参照しながら説明する。図７（Ａ）に示すように、時刻ｔ６において、アクセル開度が減少方向へ変化したとする。この場合、時刻ｔ６からｔ７まで上記燃料カット制御が実行されるので、排気空燃比は時刻ｔ６後、一時的にリーン側に大きくシフトし、その後、一定値に収束する（図７（Ｂ））。本実施形態のＣＯ２吸収制御においては、上記燃料カット制御の実行中（時刻ｔ６〜ｔ７）は、燃料カットフラグをＯＮとし、上記燃料カット制御の終了と共に、燃料カットフラグをＯＦＦとする（図７（Ｃ））。そして、燃料カットフラグをＯＮとした間は、排気ガス通気弁２８の開弁禁止フラグをＯＮとする。これにより、Ｏ２を含む大気がＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入されるのを防止できる。
【００６０】
［実施の形態４における具体的処理］
次に、図８を参照しながら、上述したＣＯ２吸収制御を実現するための具体的処理について説明する。図８は、本実施形態において、ＥＣＵ５０により実行されるＣＯ２吸収制御を示すフローチャートである。なお、図８に示すルーチンは、エンジン１２の運転中に、図４に示したルーチンと同時に実行されるものとする。
【００６１】
図８に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、燃料カットフラグを検出し（ステップ４００）、この燃料カットフラグがＯＮか否かを判定する（ステップ４１０）。続いて、ステップ４１０において、燃料カットフラグがＯＮであると判定された場合は、ＥＣＵ５０は、上記燃料カット制御を実行し（ステップ４２０）、排気ガス通気弁２８の開弁禁止フラグをＯＮに設定する（ステップ４３０）。これにより、ＣＯ２吸収器１４へのガス導入が禁止される（ステップ４４０）。一方、ステップ４１０において、燃料カットフラグがＯＦＦであると判定された場合は、ＥＣＵ５０は、排気ガス通気弁２８の開弁禁止フラグをＯＦＦに設定して本ルーチンを終了する（ステップ４５０）。
【００６２】
以上、図８に示したルーチンによれば、燃料カットフラグがＯＮとされる期間中、排気ガス通気弁２８の開弁禁止フラグをＯＮに設定するので、排気ガス通気弁２８の閉状態が維持される。従って、車両１０の減速時に、Ｏ２を含む大気がＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入されるのを防止できる。よって、実施の形態１同様の効果を得ることができる。
【００６３】
ところで、本実施形態においては上記実施の形態２の燃料噴射量制御の実行中に、燃料カットフラグがＯＮか否かを判定したが、この燃料カットフラグの判定は、上記実施の形態２の燃料噴射量制御に代えて、上記実施の形態１のＣＯ２吸収制御の実行中に行ってもよい。この理由は、上記実施の形態３の変形例で述べた理由と同様である。従って、上記実施の形態１の車両１０の減速時においても、Ｏ２を含む大気がＣＯ２吸収器１４内の電解液に導入されるのを防止できる。
【００６４】
また、本実施形態においては、上記燃料カット制御の実行中に、排気ガス通気弁２８を閉じるＣＯ２吸収制御を実行したが、このＣＯ２吸収制御の実行は、上記燃料カット制御の実行中に限られない。この理由は、上記実施の形態３の変形例で述べた理由と同様である。つまり、エンジン１２の運転状態に基づいて、排気空燃比をリーンとするような制御が実行される間においては、本実施形態のＣＯ２吸収制御の実行が可能である。
【００６５】
なお、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が図８のステップ４００、４１０の処理を実行することにより上記第２の発明における「酸素濃度推定手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態４においては、燃料供給ライン４２が上記第４の発明における「燃料供給手段」に該当する。また、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が図８のステップ４１０の処理を実行することにより上記第４の発明における「減速要求判定手段」が、同図ステップ４２０の処理を実行することにより上記第４の発明における「燃料カット手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００６６】
１０  車両
１２  エンジン
１４  ＣＯ２吸収器
１６  電解液タンク
１８  電解器
２０  水タンク
２２  Ｈ２＆ＣＯタンク
２４  排気通路
２６，３４  迂回通路
２８  排気ガス通気弁
３０  ＦＴ合成器
３２  合成燃料タンク
３６  混合ガス通気弁
３８  バイパスバルブ
４０  燃料タンク
４２  燃料供給ライン
４４  オルタネータ
４６  バッテリ
４８  三元触媒
５０  ＥＣＵ
５２  クランク角センサ
５４  アクセル開度センサ
５６  エアフロメータ
５８  Ａ／Ｆセンサ
６０  Ｏ２センサ
【図１】
2012233442.tif 000003
【図２】
2012233442.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012233442.tif 000008
【図７】
2012233442.tif 000009
【図８】
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