(57)【要約】【課題】本発明は、エンジンの排出ガスの空燃比に基づいて、三元触媒に供給される排出ガスの酸素濃度を調整し、排出ガスに対する浄化率を向上させるエンジンの排出ガス浄化機構及び排出ガス浄化方法を提供する。【解決手段】本発明の排出ガス浄化機構１は、エンジン１０からの排出ガス中の有害成分を除去するための三元触媒２０と、エンジン１０と三元触媒２０との間の主排出通路２３を流れる排出ガスの一部に対して酸素分離を行い、分離された酸素を主排出通路２３からバイパスして流すための副排出通路２４に排出する酸素分離装置２１と、酸素分離装置２１とエンジン１０との間に配設され、排出ガス中の酸素濃度を検知するための空燃比センサー１１（酸素濃度検知装置）と、酸素分離装置２１の下流側に配設され、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、酸素分離装置２１により分離された酸素の流れを決める３方切替弁２２と、を備える。【選択図】図１
2013174127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排出ガス中の有害成分を除去するための三元触媒と、
前記エンジンと前記三元触媒との間の主排出通路を流れる前記排出ガスの一部に対して酸素分離を行い、分離された酸素を前記主排出通路からバイパスして配設された副排出通路に排出する酸素分離装置と、
前記酸素分離装置と前記エンジンとの間に配設され、前記排出ガス中の酸素濃度を検知するための酸素濃度検知装置と、
前記酸素分離装置の下流側に配設され、前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、前記酸素分離装置により分離された酸素の流れを決める切替弁と、を備える
排出ガス浄化機構。
【請求項２】
前記酸素分離装置の前後の差圧を形成するための差圧形成装置をさらに備え、
前記副排出通路は、前記酸素分離装置と前記切替弁との間に配設計された第１の副排出通路を備え、
前記差圧形成装置は、前記第１の副排出通路に配設されている、
請求項１に記載の排出ガス浄化機構。
【請求項３】
前記酸素分離装置の前後の差圧を形成するための差圧形成装置をさらに備え、
前記副排出通路は、前記切替弁と前記三元触媒との間に配設計された第２の副排出通路を備え、
前記差圧形成装置は、前記第２の副排出通路に配設されている、
請求項１に記載の排出ガス浄化機構。
【請求項４】
前記第２の副排出通路には、前記酸素分離装置により分離された酸素を一時的に貯留する貯留部が配設されている、
請求項３に記載の排出ガス浄化機構。
【請求項５】
前記切替弁の下流側には、前記酸素分離装置により分離された酸素を大気に放出ために用いられる第３の副排出通路が配設され、
前記第３の副排出通路には、その中を流れるガスを浄化するための副三元触媒が配設されている、
請求項１に記載の排出ガス浄化機構。
【請求項６】
エンジンからの排出ガス中の有害成分を除去するための三元触媒と、
前記エンジンと前記三元触媒との間の主排出通路を流れる前記排出ガスの一部に対して酸素分離を行い、分離された酸素を前記主排出通路からバイパスして流すための副排出通路に排出する酸素分離装置と、
前記酸素分離装置と前記エンジンとの間に配設され、前記排出ガス中の酸素濃度を検知するための酸素濃度検知装置と、
前記酸素分離装置の下流側に配設され、前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、前記酸素分離装置による分離動作を決める開閉弁と、
一端が前記開閉弁と連通し且つ他端が前記三元触媒と連通して配設され、前記酸素分離装置からの酸素を一時的に貯留するための貯留部と、を備える
排出ガス浄化機構。
【請求項７】
前記酸素分離装置と前記貯留部との間には、前記酸素分離装置の前後の差圧を形成するための差圧形成装置が配設されている、
請求項６に記載の排出ガス浄化機構。
【請求項８】
前記貯留部には、その開閉を決める開閉弁が配設されている、
請求項６に記載の排出ガス浄化機構。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の排出ガス浄化機構により排出ガスを浄化する排出ガス浄化方法において、
酸素濃度検知装置により、エンジンからの排出ガスの酸素濃度を検出し、
前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、切替弁が連動するように制御することで、前記酸素分離装置により分離された酸素の流れを制御し、
前記三元触媒で前記排出ガス中の有害成分を除去する、
排出ガス浄化方法。
【請求項１０】
前記酸素濃度検知装置の検出値が、所定値以上であるときに、切替弁を大気開放側に開けて、前記酸素素分離装置により分離された酸素を大気に放出し、
前記酸素濃度検知装置の検出値が、所定値未満であるときに、切替弁を三元触媒側に開けて、前記酸素素分離装置により分離された酸素を三元触媒に流入する、
請求項８に記載の排出ガス浄化方法。
【請求項１１】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の排出ガス浄化機構により排出ガスを浄化する排出ガス浄化方法において、
酸素濃度検知装置により、エンジンからの排出ガスの酸素濃度を検出し、
前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、開閉弁が連動するように制御することで、前記酸素分離装置による分離動作を制御し、
前記酸素分離装置により分離された酸素を貯留部に貯留し、
前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、貯留部に貯留された酸素を前記三元触媒に排出し、
前記三元触媒で前記排出ガス中の有害成分を除去する、
排出ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排出ガス浄化機構及び排出ガス浄化方法に関し、特に、エンジンの運転状態または負荷状況によるエンジンの排出ガスの空燃比に基づいて、三元触媒に供給される排出ガスの酸素濃度を調整し、これにより排出ガスの浄化率を向上させる排出ガス浄化機構及び排出ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの主排出通路側に装着されて排出ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを同時に低減させる触媒として三元触媒が知られており、該三元触媒における反応では、ＨＣ及びＣＯの酸化にＮＯｘのＯ２が使われ、該ＮＯｘがＮ２に還元されると共に、前記ＨＣ及びＣＯが酸化されてＣＯ２と水（Ｈ２Ｏ）になるので、有害三成分が同時に無害化されることになる。
【０００３】
しかしながら、燃費向上対策により、アクセルをオフした時の燃料カットが頻出し、その場合、リーン燃焼状態（酸素過剰）になることで、三元触媒による浄化、特にＮＯｘの浄化に不利となっている。
【０００４】
そこで、特許文献１には、図５に示すように、エンジンの排出通路１２０に設けられ、排出ガス中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを浄化する三元触媒１４０を有する後処理装置１３０と、後処理装置１３０よりも上流側の排出通路１２０に設けられ、後処理装置１３０に供給される排出ガスの酸素濃度を低下させるために、排出ガスから酸素を分離する酸素分離装置１５０とを備え、排出ガスの酸素濃度を検出するために、酸素分離装置１５０と後処理装置１３０との間の排出通路１２０に酸素センサー１６０が配設され、分離された酸素をすべて大気に排出するエンジンの排気浄化装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０６７９７号公報
【特許文献２】特開平０９−２５７０２４号公報
【特許文献３】特開２０１１−４７３７６号公報
【特許文献４】特開２０１１−１８５０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１における排気浄化装置では、酸素分離装置１５０を主排出通路となる排出通路１２０に直接配設したので、エンジンからの排出ガスは、エンジンの運転状態に関わらず、酸素分離装置１５０を通過して酸素分離を行われ、低酸素化される。
【０００７】
しかし、エンジンは、その運転状態または負荷状況によって空燃比は変わり、排出ガス中の酸素濃度も常に過剰な状態ではない。
例えば、リッチ燃焼状態（燃料過剰）の場合は、排出ガス中の酸素が不足になり、酸素分離により酸素過不足を引き起こし、ＨＣの酸化作用が損なわれるおそれがある。また、エンジンが中速運転し、負荷が軽いときは、ほぼストイキオメトリックの状態（空燃比＝１４〜１５：１）になるが、この場合は、エンジンからの排出ガスに対して酸素分離をせず、そのまま三元触媒に供給してもよい。
【０００８】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの運転状態または負荷状況による排出ガスの空燃比に基づいて、三元触媒に供給される排出ガスの酸素濃度を適切に調整し、これにより、浄化率を向上させる排出ガス浄化機構、排出ガス浄化方法及び排出ガス浄化機構の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するため、第１の発明の排出ガス浄化機構は、エンジンからの排出ガス中の有害成分を除去するための三元触媒と、前記エンジンと前記三元触媒との間の主排出通路を流れる前記排出ガスの一部に対して酸素分離を行い、分離された酸素を前記主排出通路からバイパスして配設された副排出通路に排出する酸素分離装置と、前記酸素分離装置と前記エンジンとの間に配設され、前記排出ガス中の酸素濃度を検知するための酸素濃度検知装置と、前記酸素分離装置の下流側に配設され、前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、前記酸素分離装置により分離された酸素の流れを決める切替弁と、を備えるように構成されている。
【００１０】
このような課題を解決するため、第２の発明の排出ガス浄化機構は、エンジンからの排出ガス中の有害成分を除去するための三元触媒と、前記エンジンと前記三元触媒との間の主排出通路を流れる前記排出ガスの一部に対して酸素分離を行い、分離された酸素を前記主排出通路からバイパスして流すための副排出通路に排出する酸素分離装置と、前記酸素分離装置と前記エンジンとの間に配設され、前記排出ガス中の酸素濃度を検知するための酸素濃度検知装置と、前記酸素分離装置の下流側に配設され、前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、前記酸素分離装置による分離動作を決める開閉弁と、一端が前記開閉弁と連通し且つ他端が前記三元触媒と連通して配設され、前記酸素分離装置からの酸素を一時的に貯留するための貯留部と、を備えるように構成されている。
【００１１】
このような課題を解決するため、第３の発明の排出ガス浄化方法は、上記第１の発明の排出ガス浄化機構を用いた排出ガス浄化方法であって、酸素濃度検知装置により、エンジンからの排出ガスの酸素濃度を検出し、前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、切替弁が連動するように制御することで、前記酸素分離装置により分離された酸素の流れを制御し、前記三元触媒で前記排出ガス中の有害成分を除去するように構成されている。
【００１２】
このような課題を解決するため、第４の発明の排出ガス浄化方法は、上記第２の発明の排出ガス浄化機構を用いた排出ガス浄化方法であって、酸素濃度検知装置により、エンジンからの排出ガスの酸素濃度を検出し、前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、開閉弁が連動するように制御することで、前記酸素分離装置による分離動作を制御し、前記酸素分離装置により分離された酸素を貯留部に貯留し、前記酸素濃度検知装置の検出値に基づいて、貯留部に貯留された酸素を前記三元触媒に排出し、前記三元触媒で前記排出ガス中の有害成分を除去するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの排出ガス浄化機構の構成の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示す排出ガス浄化機構を用いて排出ガスを浄化する排出ガス浄化方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の他の一つの実施形態に係るエンジンの排出ガス浄化機構の構成の他の一例を示す概略図である。
【図４】図３に示す排出ガス浄化機構を用いて排出ガスを浄化する排出ガス浄化方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】従来における排出ガス浄化装置の一例の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエンジンの排出ガス浄化機構の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態の排出ガス浄化機構１は、空燃比センサー１１（酸素濃度検知装置）、三元触媒２０、酸素分離装置２１、３方切替弁２２（切替弁）を備えている。
【００１６】
空燃比センサー１１は、エンジン１０からの排出ガス中の酸素濃度を検知するためのものである。すなわち、酸素分離を行っていない排出ガス中の酸素濃度を検知するために用いられるものであるので、酸素分離装置２１の上流側に配設することであれば、特に限定はない。本実施形態において、空燃比センサー１１をエンジン１０に近づいた位置に配設している。
なお、本発明において、酸素濃度検知装置として空燃比センサーを用いたが、エンジンからの排出ガス中の濃度を検出することができるものであれば、特に限定はない。
【００１７】
三元触媒２０は、エンジン１０の排出ガス中の有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘなど）を、還元・酸化によって浄化する装置であって、プラチナ、パラジウム、ロジウムのような貴金属である触媒により同時に除去するものである。本実施形態において、三元触媒２０は、エンジン１０の主排出通路２３に配設されている。
【００１８】
酸素分離装置２１は、エンジン１０の排出ガス中の酸素を分離する装置であって、エンジン１０からの排出ガスの一部が、エンジン１０と三元触媒２０の間における主排出通路２３からバイパスして流されるように配設され、エンジン１０からの排出ガスが主排出通路２３を通過するとき、その一部に対して酸素分離を行う。そして、分離された酸素を、酸素分離装置２１の下流に酸素分離装置２１と連通して配設された副排出通路２４（第１の副排出通路）に排出する。
なお、酸素分離装置２１には、その内部に酸素分離膜２１ａが配設されており、酸素分離膜２１ａは、酸素分離装置２１を通過する排出ガス中から酸素を分離して通過させるものである。
【００１９】
３方切替弁２２は、酸素分離装置２１により分離された酸素の流れを決めるものであって、本実施形態において、３方切替弁２２の切替動作を制御することにより、分離された酸素を大気に放出させるか、または三元触媒２０に流入させるかの動作の調整を行うことができる。３方切替弁２２の切替動作の制御は、エンジン１０全体を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれる制御装置（ＥＣＵ３０）により行われる。
本実施形態において、３方切替弁２２は副排出通路２４に配設されている。
また、酸素分離装置２１からの酸素を三元触媒２０に流入させる場合には、３方切替弁２２と、三元触媒２０または三元触媒２０の直前における主排出通路２３とを連通して配設された副排出通路２５（第２の副排出通路）を用いればよい。
【００２０】
また、酸素分離装置２１からの酸素を主排出通路２３または三元触媒２０に戻すためには、酸素分離装置２１の前後の差圧を形成することが好ましい。本実施形態において、副排出通路２４には、ブロワーのような差圧形成装置２７が配設されている。なお、この差圧形成装置２７は、副排出通路２５に配設されてもよい。
【００２１】
以下、図２を参照しながら、排出ガス浄化機構１を用いて排出ガスを浄化する排出ガス浄化方法について説明する。
【００２２】
図２に示すように、まず、主排出通路２３のエンジン１０と酸素分離装置２１との間の位置に配設された空燃比センサー１１により、エンジン１０から排出された排出ガス中の酸素濃度を検出し（ステップＳ１１）、その検出値を所定値と比較する（ステップＳ１２）。ここで、所定値とは、例えばストイキオメトリ状態の空燃比のような、予め設定された目標空燃比である。
そして、検出値が所定値以上（リーン燃焼状態）であるときは、３方切替弁２２を大気開放側に開け（ステップＳ１３）、酸素分離装置２１により分離された酸素を大気側に放出する。そして、三元触媒２０において、酸素分離が行われていない排出ガスに対して、有害成分を除去する浄化を行う（ステップＳ１６）。
【００２３】
一方、検出値が所定値未満（リッチ燃焼状態）であるときは、上記のように、副排出通路２４にブロワーのような差圧形成装置２７が配設されている場合、差圧形成装置２７を駆動する（ステップＳ１４）。この動作とともに、酸素分離装置２１により分離された酸素が三元触媒２０に流入しまたは主排出通路２３に戻るよう、すなわち、３方切替弁２２が副排出通路２５と連通するように、３方切替弁２２を主排出通路側に開ける（ステップＳ１５）。
ここで、酸素分離をする排出ガスの量については、検出した酸素濃度に基づいて演算すればよい。
これにより、酸素分離装置２１により分離された酸素をより効率的に供給することができる。
そして、三元触媒２０において、主排出通路２３を通過してきた排出ガスと副排出通路２５を経由してきた酸素との混合ガスに対して、有害成分を除去する浄化を行う（ステップＳ１６）。
【００２４】
なお、３方切替弁２２の開度を調整することで、酸素分離装置２１により分離された酸素の流れ量を制御することもできる。
なお、差圧形成装置２７の駆動は、３方切替弁２２を主排出通路側に開けた場合に限らず、酸素分離装置２１の前後の差圧を形成して、より効率的に酸素分離を行うためには、酸素の大気放出の場合でも行うことができる。
なお、エンジン１０からの排出ガスの酸素濃度が、所定値に達した場合とか、排出ガス中の酸素分離が必要ないときは、３方切替弁２２を閉弁して、酸素の大気側への放出または主排出通路２３側への供給を中止することもできる。
【００２５】
本実施形態において、副排出通路２５に、３方切替弁２２を主排出通路側に開けたとき３方切替弁２２と連通する貯留部２６を配設して、酸素分離装置２１により分離した酸素を一時的に貯留することもできる。これにより、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、エンジン１０からの排出ガスに酸素が必要となった場合には、酸素分離装置２１による酸素分離を行わなくても、貯留部２６に貯留された酸素を主排出通路側に供給することができる。
また、貯留部２６に貯留された酸素量が検出可能な装置（図示せず）を配設して、その検出結果に基づいて、貯留停止または貯留補給を行うこともできる。
本実施形態において、貯留部２６を配設せずに、副排出通路２４、２５を酸素貯留部として使ってもよい。
【００２６】
本実施形態において、酸素分離装置２１から排出される酸素に、多少の有害成分が混ぜられる可能性を考えて、３方切替弁２２の下流に、３方切替弁２２を大気側に開けた場合３方切替弁２２と連通する副排出通路２８（第３の副排出管）を配設し、副排出通路２８に副三元触媒（図示せず）を配設してもよい。これにより、大気に放出される酸素中の有害成分を浄化することができる。酸素分離装置２１から大気に放出される酸素に、有害成分が混ぜられているか否かの判断は、例えば、その中の酸素濃度または有害成分が検出できるセンサーなどを配設することで実現できる。
【００２７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るエンジンの排出ガス浄化機構１’の構成は、上述した排出ガス浄化機構１の構成と大体同じであり、以下、同一の構成について、同一の符号を付して説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係るエンジンの排出ガス浄化機構１’の構成を示す概略図である。図３に示すように、本実施形態の排出ガス浄化機構１’は、空燃比センサー１１（酸素濃度検知装置）、三元触媒２０、酸素分離装置２１、開閉弁２２’、貯留部２６を備えている。
【００２８】
開閉弁２２’は、酸素分離装置２１により分離された酸素を、副排出管２４に通過させるか否かを制御するもので、実質的には、酸素分離装置２１で酸素分離を行うか否かを制御するものである。本実施形態において、開閉弁２２’は副排出通路２４に配設され、その開閉は、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、ＥＣＵ３０により制御される。
なお、開閉弁２２’の下流側に、酸素分離装置２１の前後の差圧を形成するための差圧形成装置２７を配設することができる。差圧形成装置２７の駆動も、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、ＥＣＵ３０により制御される。
【００２９】
また、差圧形成装置２７の下流側には、酸素分離装置２１からの酸素を一時的に貯留するための貯留部２６が配設されている。貯留部２６に一時的に貯留された酸素は、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、例えば、エンジン１０がリッチ燃焼状態になった場合に、主排出通路２３または三元触媒２６に排出されることができる。本実施形態においては、貯留部２６に一時的に貯留された酸素が主排出通路２３に排出される構成になっている。
なお、排出ガス浄化機構１’は、酸素分離装置２１からの酸素（多少有害成分が混ぜられた場合も含む）を大気に放出することなく、すべて主排出通路２３または三元触媒２６または三元触媒２６に排出する構成が、排出ガス浄化機構１の構成と異なっている。
【００３０】
以下、図４を参照しながら、排出ガス浄化機構１’を用いて排出ガスを浄化する排出ガス浄化方法について説明する。排出ガス浄化機構１を用いた場合と同じく、まず、空燃比センサー１１により、エンジン１０から排出された排出ガス中の酸素濃度を検出し（ステップＳ２１）、その検出値を所定値と比較する（ステップＳ２２）。所定値の設定は、第１の実施形態の説明のとおりである。
【００３１】
そして、検出値が所定値以上であるときは、開閉弁２２’を開け、差圧形成装置２７を駆動し（ステップＳ２３）、酸素分離装置２１により、主排出通路２３を通過する一定量の排出ガスに対して酸素分離を行う。そして、分離された酸素を貯留部２６に貯留する（Ｓ２４）。そして、三元触媒２０において、酸素分離が行われていない排出ガスに対して、有害成分を除去する浄化を行う（ステップＳ２７）。
【００３２】
一方、検出値が所定値未満であるときは、開閉弁２２’を閉じ、酸素分離装置２１による酸素分離を行わない（ステップＳ２５）。そして、すでに貯留部２６に貯留された酸素を主排出通路に排出する（ステップＳ２６）。そして、三元触媒２０において、主排出通路２３を通過してきた排出ガスと副排出通路２５（または貯留部２６）を経由してきた酸素との混合ガスに対して、有害成分を除去する浄化を行う（ステップＳ２７）。
【００３３】
以上の第１の実施形態及び第２の実施形態において、各構成の動作は、すべてＥＣＵ３０により制御される。
なお、以上の実施形態において、  排出ガス浄化機構１，１’中の各構成の配置関係は、本発明を説明するための一例にすぎない。各構成の要求された機能が実現できる配置であれば、その位置関係には特に限定がない。
【００３４】
＜実施形態の構成及び効果＞
本発明の実施形態に係る排出ガス浄化機構１は、エンジン１０からの排出ガス中の有害成分を除去するための三元触媒２０と、エンジン１０と三元触媒２０との間の主排出通路２３を流れる排出ガスの一部に対して酸素分離を行い、分離された酸素を主排出通路２３からバイパスして流すための副排出通路２４に排出する酸素分離装置２１と、酸素分離装置２１とエンジン１０との間に配設され、排出ガス中の酸素濃度を検知するための空燃比センサー１１（酸素濃度検知装置）と、酸素分離装置２１の下流側に配設され、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、酸素分離装置２１により分離された酸素の流れを決める３方切替弁２２と、を備える。
また、この排出ガス浄化機構１を用いて排出ガスの浄化を行う方法として、空燃比センサー１１により、エンジン１０からの排出ガスの酸素濃度を検出するステップ、空燃比センサー１１の検出値に基づいて３方切替弁２２が連動するように制御することで、酸素分離装置２１により分離された酸素の流れを制御するステップ、三元触媒２０で排出ガス中の有害成分を除去するステップを含む。
【００３５】
このような構成を有することから、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、３方切替弁２２の開閉及び開閉方向を制御することで、エンジン１０からの一定量の排出ガスに対して酸素分離を行い、三元触媒に入る排出ガス中の酸素濃度を調整することができる。したがって、エンジン１０の運転状態または負荷状況によって、排出ガス中の酸素濃度が調整できて、三元触媒による浄化効果を向上させることができる。
詳しくは、エンジン１０からの排出ガス中の酸素が過剰の場合は、酸素分離装置を用いて、一定量の排出ガスをバイパスし酸素を分離して大気に放出することができ、特に、燃料カットのような酸素過剰の場合でも、排出ガス中の過剰な酸素を分離して大気に放出することができて、酸素過剰が原因で特にその後のＮＯｘの浄化に不利となる問題を解決することができる。
一方、酸素が足りない場合は、副排出通路における酸素を主排出通路に戻し供給することができて、酸素不足のため有害成分の酸化に影響を与えることなど、浄化に不利となる状況を避けることができる。
【００３６】
また、排出ガス浄化機構１において、酸素分離装置２１の前後の差圧を形成するための差圧形成装置２７をさらに備え、この差圧形成装置２７は、酸素分離装置２１と３方切替弁２２との間における副排出通路２４に配設されてもよいし、３方切替弁２２と三元触媒２０との間における副排出通路２５が配設されてもよい。
このような構成を有することから、エンジン１０からの排出ガスをより効率的に酸素分離装置２１に吸引することができ、酸素分離装置２１により分離された酸素をより効率的に大気側または主排出通路側に排出させることができる。
【００３７】
また、排出ガス浄化機構１において、副排出通路２５には、酸素分離装置２１により分離された酸素を一時的に貯留する貯留部２６が配設計されている。
このような構成を有することから、排出ガスが酸素不足状態である場合、酸素分離装置２１により酸素を分離せずに、貯留部２６に貯留された酸素を主排出通路側に供給することができる。
【００３８】
また、排出ガス浄化機構１において、３方切替弁２２の下流側には、酸素分離装置２１により分離された酸素を大気に放出ために用いられる副排出通路２８が配設され、副排出通路２８には、その中を流れるガスを浄化するための副三元触媒が配設されている。
このような構成を有することから、大気に放出される酸素に有害成分が混ぜられた場合が発生しても、副排出通路２８に配設された副三元触媒により浄化できるので、大気への汚染を心配しなくてよい。
【００３９】
本発明の他の実施形態に係る排出ガス浄化機構１’は、エンジン１０からの排出ガス中の有害成分を除去するための三元触媒２０と、エンジン１０と三元触媒２０との間の主排出通路２３を流れる排出ガスの一部に対して酸素分離を行い、分離された酸素を主排出通路２３からバイパスして流すための副排出通路２４に排出する酸素分離装置２１と、酸素分離装置２１とエンジン１０との間に配設され、排出ガス中の酸素濃度を検知するための空燃比センサー１１（酸素濃度検知装置）と、酸素分離装置の下流側に配設され、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、酸素分離装置２１による分離動作を決める開閉弁２２’と、一端が開閉弁２２’と連通し且つ他端が三元触媒と連通して配設され、酸素分離装置２１からの酸素を一時的に貯留するための貯留部２６と、を備える。
また、この排出ガス浄化機構１’を用いて排出ガスの浄化を行う方法として、空燃比センサー１１により、エンジン１０からの排出ガスの酸素濃度を検出するステップ、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、開閉弁２２’が連動するように制御することで、酸素分離装置２１による分離動作を制御するステップ、酸素分離装置により分離された酸素を貯留部２６に貯留するステップ、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、貯留部２６に貯留された酸素を三元触媒２０に排出するステップ、三元触媒２０で排出ガス中の有害成分を除去するステップを含む。
【００４０】
このような構成を有することから、空燃比センサー１１の検出値に基づいて、開閉弁２２’の開閉を制御することで、エンジン１０からの一定量の排出ガスに対して酸素分離を行い、三元触媒に入る排出ガス中の酸素濃度を調整することができる。したがって、エンジン１０の運転状態または負荷状況によって、排出ガス中の酸素濃度が調整できて、三元触媒による浄化効果を向上させることができる。
また、分離された酸素を、貯留部２６に一時的に貯留してから、三元触媒２０に戻させることになっている。このため、直接大気に放出することなく、分離された酸素に有害成分が混ぜられた場合が発生しても、三元触媒により浄化できるので、大気への汚染を心配しなくてよい。
【００４１】
また、排出ガス浄化機構１’において、酸素分離装置２１と貯留部２６との間には、酸素分離装置２１の前後の差圧を形成するための差圧形成装置２７が配設されている。
このような構成を有することから、エンジン１０からの排出ガスをより効率的に酸素分離装置２１に吸引することができ、または、貯留部２６に貯留された酸素をより効率的に主排出通路側に排出させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１、１’    排出ガス浄化機構
１０        エンジン
１１        空燃比センサー（酸素濃度検知装置）
２０        三元触媒
２１        酸素分離装置
２１ａ      酸素分離膜
２２        ３方切替弁（切替弁）
２２’      開閉弁
２３        主排出通路
２４        副排出通路（第１の副排出通路）
２５        副排出通路（第２の副排出通路）
２６        貯留部
２７        差圧形成装置
２８        副排出通路（第３の副排出通路）
３０        ＥＣＵ
【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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