(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＯ２富化ガスを燃焼室に再循環させることによりＮＯｘの排出量を低減すると共に、未燃ガスの増加を抑制できる内燃機関のＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】第１ＥＧＲ通路６０は、ＣＯ２富化モジュール５２によって排ガスから変換されたＣＯ２富化ガスが内燃機関１０の吸気通路３０へ戻されるように同ＣＯ２富化ガスを還流させる。第２ＥＧＲ通路（７０，６２）は、排気通路４０を流れる排ガスがＣＯ２富化部５０をバイパスして内燃機関の吸気通路へ戻されるように排ガスを還流させる。ガス量調整部８２は、第１ＥＧＲ通路を通って吸気通路へ戻されるＣＯ２富化ガスの量と、第２ＥＧＲ通路を通過して吸気通路へ戻される排ガスの量と、を調整する。これにより、ＣＯ２富化ガスの還流による利点（ＮＯｘ及び煤の発生量の低減）を活用しつつ、ＣＯ２富化ガスを還流に伴う不利な点（未燃ガスの発生量の増大）を回避する。【選択図】図１
2016118102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２富化モジュールを含むとともに内燃機関の排気通路を流れる排ガスを同排気通路に接続されたガス入口部から取り入れ、前記取り入れた排ガスを、前記ＣＯ２富化モジュールを用いて前記排気通路を流れる排ガスに比べて二酸化炭素の濃度が高められたＣＯ２富化ガスへと変換するＣＯ２富化部と、
前記変換されたＣＯ２富化ガスが前記内燃機関の吸気通路へ戻されるように同ＣＯ２富化ガスを通流させる第１ＥＧＲ通路と、
前記排気通路を流れる排ガスが前記ＣＯ２富化部をバイパスし、前記ＣＯ２富化ガスへと変換されることなく前記吸気通路へ戻されるように同排気通路を流れる排ガスを通流させる第２ＥＧＲ通路と、
前記第１ＥＧＲ通路を通って前記吸気通路へ戻される前記ＣＯ２富化ガスの量である第１ガス量及び前記第２ＥＧＲ通路を通過して前記吸気通路へ戻される前記排ガスの量である第２ガス量を調整するガス量調整部と、
を備えた内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記ＣＯ２富化部は、前記排気通路から分岐した通路であって、その一端部が前記ガス入口部を構成する分岐通路を含み、
前記ＣＯ２富化モジュールは、前記分岐通路を通して流入する排ガスが透過するＣＯ２促進輸送膜を含む、
ＥＧＲ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記ＣＯ２富化部は、前記分岐通路に配設され且つ冷媒を用いて前記ＣＯ２富化モジュールに流入する排ガスを冷却する排ガス冷却装置を含む、
ＥＧＲ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲ装置であって、
前記冷媒の温度である冷媒温度を取得し、前記取得された冷媒温度が高いほど前記第１ガス量の上限値が小さくなるように同上限値を決定し、前記第１ガス量が前記決定された上限値以下となるように前記ガス量調整部に指示を与える制御部を備える、
ＥＧＲ装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記第２ＥＧＲ通路の一端部は、前記排気通路の、前記ＣＯ２富化部の前記ガス入口部よりも上流側の箇所にて同排気通路に接続されている、
ＥＧＲ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記第１ＥＧＲ通路は、
前記ＣＯ２富化モジュールのＣＯ２富化ガス流出口と前記吸気通路とを接続する通路であり、
前記第２ＥＧＲ通路は、
前記排気通路の、前記ＣＯ２富化部の前記ガス入口部よりも上流側の箇所と、前記第１ＥＧＲ通路と、を接続するバイパス通路と、
前記第１ＥＧＲ通路の前記バイパス通路が接続されている箇所から前記第１ＥＧＲ通路の前記吸気通路と接続されている箇所までの前記第１ＥＧＲ通路の下流部と、
から形成され、
前記ガス量調整部は、
前記第１ＥＧＲ通路と前記バイパス通路とが接続されている箇所に配置された三方弁と、
前記第１ＥＧＲ通路の前記下流部に配設された流量調整弁と、
を含む、
ＥＧＲ装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ装置であって、
前記内燃機関の負荷を取得し、前記取得された負荷が第１負荷である場合には同負荷が同第１負荷よりも高い第２負荷である場合に比べ、前記第１ガス量と前記第２ガス量との合計に対する前記第１ガス量の比であるＣＯ２富化ガス比率が小さくなるように前記ガス量調整部に指示を与える、
制御部を備えたＥＧＲ装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ装置であって、
前記内燃機関の温度と相関を有する機関相関温度を取得し、前記取得された機関相関温度が第１温度である場合には同機関相関温度が同第１温度よりも高い第２温度である場合に比べ、前記第１ガス量と前記第２ガス量との合計に対する前記第１ガス量の比であるＣＯ２富化ガス比率が小さくなるように前記ガス量調整部に指示を与える、
制御部を備えたＥＧＲ装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ装置であって、
前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の回転速度、及び、前記内燃機関の温度と相関を有する機関相関温度を取得し、
前記取得された負荷、前記取得された回転速度及び前記取得された機関相関温度に基づいて、前記第１ガス量及び前記第２ガス量が調整されるように前記ガス量調整部に指示を与える、
制御部を備えたＥＧＲ装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ装置であって、
前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の回転速度、及び、前記内燃機関の温度と相関を有する機関相関温度を取得し、
前記取得された負荷及び前記取得された回転速度に基づいて閾値機関温度を決定し、
前記取得された機関相関温度が前記閾値機関温度よりも高い場合には前記第１ガス量が前記取得された負荷及び前記取得された回転速度に応じた第１所定量に一致し且つ前記第２ガス量が０になるように前記ガス量調整部に指示を与え、
前記取得された機関相関温度が前記閾値機関温度よりも低い場合には前記第２ガス量が前記取得された負荷及び前記取得された回転速度に応じた第２所定量に一致し且つ前記第１ガス量が０になるように前記ガス量調整部に指示を与える、
制御部を備えたＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気再循環（以降、「ＥＧＲ」と称される場合がある。）を行う内燃機関のＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室から排出された排ガスの一部を排気通路から取り出し、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を介して吸気通路へと導いて燃焼室に再度吸気させるＥＧＲ装置が広く採用されている。このように燃焼室に再循環される排ガス（即ち、ＥＧＲガス）は、外部から燃焼室に新たに吸入される新気と比較して、酸素の濃度が低く且つ二酸化炭素及び水（水蒸気）の濃度が高い。更に、二酸化炭素及び水の比熱比は、新気の主成分である酸素及び窒素の比熱比よりも小さい。
【０００３】
そのため、ＥＧＲガスが再循環されているとき（即ち、ＥＧＲ実行時）に燃焼室に吸入されるガスの酸素濃度及び比熱比は、ＥＧＲ非実行時に燃焼室に吸入されるガス（新気）の酸素濃度及び比熱比に比べてそれぞれ低い。その結果、ピーク燃焼温度（燃焼室における燃焼温度の最高値）が低下するので、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が減少する。
【０００４】
ところで、ＮＯｘの発生量をより低減するためにＥＧＲ率（燃焼室に吸入されるガスである「新気とＥＧＲガスとの混合ガス」の総量に対する「ＥＧＲガス」の量の比）を過度に高めると、燃焼室内の酸素量が理想的な燃焼に必要とされる酸素量に対して大きく不足する。その結果、燃焼が不安定となり、煤の発生量が増大する事態を招く。
【０００５】
そこで、ＣＯ２富化モジュール（二酸化炭素富化モジュール）を排気通路に配置して燃焼室から排出された排ガスから二酸化炭素濃度の高いガスを生成し、その生成されたガスを燃焼室に再循環させるＥＧＲ装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。なお、以下において、ＣＯ２富化モジュールにより二酸化炭素濃度が高められた排ガス（即ち、排ガスに含まれる二酸化炭素のみを主に含むガス）は、単に、「ＣＯ２富化ガス」と称される場合がある。
【０００６】
上記従来のＥＧＲ装置によれば、主たる成分が窒素、水及び二酸化炭素である「燃焼室から排出された排ガス」の比熱比よりも小さい比熱比を有するＣＯ２富化ガスがＥＧＲガスとして再循環される。その結果、燃焼室から排出された排ガスをそのままＥＧＲガスとして再循環させる場合と比較して、より少量のＥＧＲガスによってピーク燃焼温度を低下させることができ、以て、ＮＯｘの発生量を減少させることができる。従って、上記従来のＥＧＲ装置は、燃焼室に吸入されるガスの酸素濃度を過度に低下させることなくＮＯｘの発生量を効果的に低減することができるので、ＮＯｘのみならず煤の発生量の増大を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−００１９４４号公報
【発明の概要】
【０００８】
しかしながら、ＣＯ２富化モジュールは比較的大きな熱容量を有するので、ＣＯ２富化モジュールによって生成されるＣＯ２富化ガスの温度は、ＣＯ２富化モジュールに流入する排ガスの温度よりも相当に低くなる。このため、燃焼室に流入する「相対的に温度の低いＣＯ２富化ガス」が多量になるとピーク燃焼温度が過度に低下する場合がある。その結果、排気に含まれる未燃ガス（例えば、一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）等）が増加してしまうという問題が発生する虞がある。
【０００９】
本発明は、上述した問題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、ＣＯ２富化ガスを燃焼室に再循環させることによりＮＯｘの排出量を低減でき、且つ、ＣＯ２富化ガスの再循環に起因する未燃ガスの排出量の増加を抑制することができる、内燃機関のＥＧＲ装置を提供することにある。
【００１０】
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置（以降、「本発明装置」と称される場合がある。）は、ＣＯ２富化部と、第１ＥＧＲ通路と、第２ＥＧＲ通路と、ガス量調整部と、を備える。
【００１１】
前記ＣＯ２富化部は、ＣＯ２富化モジュールを含み、且つ、内燃機関の排気通路を流れる排ガス（即ち、燃焼室から排出された通常の排ガス）を同排気通路に接続されたガス入口部から取り入れる。前記ＣＯ２富化部は、この取り入れた排ガスを「ＣＯ２富化モジュール」を用いて、「排気通路を流れる排ガスに比べて二酸化炭素の濃度が高められたＣＯ２富化ガス」へと変換する。前記ＣＯ２富化モジュールは、後述するように、ＣＯ２促進輸送現象を利用するモジュール、及び、活性炭等の吸着剤を用いるモジュール等であってよく、特に限定されない。
【００１２】
前記第１ＥＧＲ通路は、前記変換されたＣＯ２富化ガスが前記内燃機関の吸気通路へ戻されるように同ＣＯ２富化ガスを通流（還流）させる通路である。
前記第２ＥＧＲ通路は、前記排気通路を流れる排ガスが前記ＣＯ２富化部をバイパスし、前記ＣＯ２富化ガスへと変換されることなく前記吸気通路へ戻されるように、前記排気通路を流れる排ガスを通流（還流）させる通路である。
【００１３】
前記ガス量調整部は、前記第１ＥＧＲ通路を通って前記吸気通路へ戻される前記ＣＯ２富化ガスの量である第１ガス量、及び、前記第２ＥＧＲ通路を通過して前記吸気通路へ戻される前記排ガスの量である第２ガス量、を調整することができる。
【００１４】
本発明装置によれば、「二酸化炭素の濃度が高められることにより通常の排ガスに比べて比熱比が小さいＣＯ２富化ガス」が第１ＥＧＲ通路を通して吸気通路に戻される。即ち、排ガスの一部がＣＯ２富化ガスへと転換されてから燃焼室に再循環される。その結果、通常の排ガスをそのままＥＧＲガスとして再循環させる場合と比較して、より少量のＥＧＲガスによってピーク燃焼温度を低下できるので、より少量のＥＧＲガスでＮＯｘの発生量を減少させることができる。
【００１５】
加えて、本発明装置は、第２ＥＧＲ通路を通して通常の排ガス（相対的に高温のガス）も吸気通路に戻すことができる。従って、相対的に低温のＣＯ２富化ガスのみを再循環した場合にピーク燃焼温度が過度に低下して未燃ガス成分が増大する虞がある場合、ＣＯ２富化ガスに加えて或いはＣＯ２富化ガスに代えて、相対的に高温の通常の排ガスを再循環することができる。更に、ガス量調整部により、ＣＯ２富化ガスの量及び通常の排ガスの量を調整することができる。
【００１６】
従って、本発明装置は、燃焼室に再循環されるＥＧＲガス全体の温度が過度に低下しないようにすることができ、ピーク燃焼温度の過度の低下を回避することができる。その結果、ＣＯ２富化ガスを再循環することがもたらす利点（即ち、より少ないＥＧＲガスでＮＯｘの発生量を低減でき、よって、煤の発生量も低減できる点）を活用しつつ、ＣＯ２富化ガスを再循環することがもたらす不利な点（即ち、未燃ガスの発生量の増大）を回避することができる。
【００１７】
本発明装置の一側面において、前記ＣＯ２富化部は、前記排気通路から分岐した分岐通路を含む。この分岐通路の一端部は前記ＣＯ２富化部のガス入口部を構成する。更に、前記ＣＯ２富化モジュールは、前記分岐通路を通して流入する排ガスが透過するＣＯ２促進輸送膜を含む。
【００１８】
ＣＯ２促進輸送膜（以降、単に「促進輸送膜」と称される場合がある。）は、例えば、二酸化炭素キャリア及び水分を含む高分子化合物層を多孔質膜等の担体の表面上に形成することによって得られる膜である。一般に、このようなＣＯ２促進輸送膜は高い圧力が加わると破損する虞がある。そのため、ＣＯ２促進輸送膜を含むＣＯ２富化モジュールを排気通路に単に（直列に）配設すると、燃焼室から排出された排ガスの総てがＣＯ２富化モジュールに流入するためＣＯ２富化モジュールの内部圧力が過大になり、ＣＯ２促進輸送膜が破損する虞がある。
【００１９】
これに対し、上記構成によれば、排ガスが「排気通路から分岐した分岐通路」を通してＣＯ２富化モジュールに流入するので、ＣＯ２富化モジュールの内部圧力が過大になり難い。その結果、ＣＯ２促進輸送膜が破損する虞を低下させることができる。
【００２０】
ところで、ＣＯ２促進輸送膜は、一般に、高温のガスが接触すると劣化（変質又は破損）し、その劣化によってＣＯ２富化機能を十分に発揮することができなくなる虞がある。
【００２１】
そこで、前記ＣＯ２富化部は、前記分岐通路に配設され且つ冷媒を用いて前記ＣＯ２富化モジュールに流入する排ガスを冷却する排ガス冷却装置を含むことが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、ＣＯ２富化モジュールに流入する排ガスの温度を冷媒を用いて低下させることができるので、ＣＯ２促進輸送膜を有するＣＯ２富化モジュールの寿命を長くすることができる。
【００２３】
この場合、更に、
前記ＥＧＲ装置は、前記冷媒の温度である冷媒温度を取得し、前記取得された冷媒温度が高いほど前記第１ガス量の上限値が小さくなるように同上限値を決定し、前記第１ガス量が前記決定された上限値以下となるように前記ガス量調整部に指示を与える制御部を備える、
ことが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、ＣＯ２富化モジュールに流入する排ガスの量の上限値を排ガス冷却装置の冷媒の温度（即ち、冷媒温度）が高いほど小さくすることができる。従って、ＣＯ２富化モジュール内の温度が過度に高くならないようにすることができる。その結果、ＣＯ２富化モジュールの劣化を招かない範囲において「内燃機関のエミッションを良好にするために必要なＣＯ２富化ガスの量」に出来るだけ近い量のＣＯ２富化ガスを吸気通路に戻すことができる。
【００２５】
本発明装置の他の側面において、
前記第２ＥＧＲ通路の一端部は、前記排気通路の「前記ＣＯ２富化部の前記ガス入口部よりも上流側」の箇所にて同排気通路に接続されている。
【００２６】
これによれば、排気通路と第２ＥＧＲ通路との接続箇所が燃焼室に近いので、高い温度を有する排ガスを第２ＥＧＲ通路に流入させて吸気通路に戻すことができる。従って、ＣＯ２富化ガスの再循環に起因するピーク燃焼温度の低下を回避するのに必要な排ガスの量を少なくすることができる。その結果、燃焼室に流入するガスの酸素濃度が過度に低下し難いので煤の発生量をより確実に低減することができる。更に、排気通路とＣＯ２富化部のガス入口部との接続箇所が燃焼室から離れるので、一般にＣＯ２富化モジュールの劣化回避の観点からＣＯ２富化モジュールに好ましい相対的に低温の排ガスをＣＯ２富化モジュールに流入させることができる。従って、ＣＯ２富化モジュールの劣化を遅らせることができる。
【００２７】
本発明装置の他の側面において、前記第１ＥＧＲ通路、前記第２ＥＧＲ通路及び前記第２ＥＧＲ通路は、次のように構成される。
（１）前記第１ＥＧＲ通路は、前記ＣＯ２富化モジュールのＣＯ２富化ガス流出口と前記吸気通路とを接続（連通）する通路である。
（２）前記第２ＥＧＲ通路は、
前記排気通路の、前記排気通路を流れる排ガスの流れの向きにおいて前記ＣＯ２富化部の前記ガス入口部よりも上流側の箇所と、前記第１ＥＧＲ通路と、を接続（連通）するバイパス通路と、
前記第１ＥＧＲ通路の前記バイパス通路が接続されている箇所から前記第１ＥＧＲ通路の前記吸気通路と接続されている箇所までの前記第１ＥＧＲ通路の下流部と、
から形成される。
（３）前記ガス量調整部は、
前記第１ＥＧＲ通路と前記バイパス通路とが接続されている箇所に配置された三方弁と、前記第１ＥＧＲ通路の前記下流部に配設された流量調整弁と、を含む。
【００２８】
この構成によれば、第１ＥＧＲ通路の下流部を第２ＥＧＲ通路の一部として用いているので、第１ＥＧＲ通路及び第２ＥＧＲ通路を構成する部材の合計長を短くすることができる。更に、流量調整弁によってＥＧＲ率を調整し、三方弁によって「吸気通路に戻されるＥＧＲガスに対するＣＯ２富化ガスの割合（前記第１ガス量と前記第２ガス量との合計に対する前記第１ガス量の比であるＣＯ２富化ガス比率）」を調整することができる。
【００２９】
本発明装置の他の側面は、
前記内燃機関の負荷を取得し、前記取得された負荷が第１負荷である場合には同負荷が同第１負荷よりも高い第２負荷である場合に比べ、ＣＯ２富化ガス比率が小さくなるように前記ガス量調整部に指示を与える制御部を備える。ＣＯ２富化ガス比率は、前記第１ガス量と前記第２ガス量との合計に対する前記第１ガス量の比である。
【００３０】
この構成によれば、内燃機関の負荷が小さく筒内温度が低い（従って、ピーク燃焼温度が低い）場合、ＥＧＲガス全体に占める「相対的に高温の通常の排ガス」の割合を高くすることができる。その結果、ピーク燃焼温度が過度に低下しないようにすることができるので、未燃ガスの発生量が増大しないようにすることができる。
【００３１】
本発明装置の他の側面は、
前記内燃機関の温度と相関を有する機関相関温度を取得し、前記取得された機関相関温度が第１温度である場合には同機関相関温度が同第１温度よりも高い第２温度である場合に比べ、前記ＣＯ２富化ガス比率が小さくなるように前記ガス量調整部に指示を与える制御部を備える。
【００３２】
この構成によれば、内燃機関の温度が低く筒内温度が低い（従って、ピーク燃焼温度が低い）ほど、ＥＧＲガス全体に占める「相対的に高温の通常の排ガス」の割合を高くすることができる。その結果、ピーク燃焼温度が過度に低下しないようにすることができるので、未燃ガスの発生量が増大しないようにすることができる。
【００３３】
本発明装置の他の側面は、
前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の回転速度、及び、前記内燃機関の温度と相関を有する機関相関温度を取得し、
前記取得された負荷、前記取得された回転速度及び前記取得された機関相関温度に基づいて、前記第１ガス量及び前記第２ガス量が調整されるように前記ガス量調整部に指示を与える、
制御部を更に備える。
【００３４】
ピーク燃焼温度は、前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の回転速度、及び、前記内燃機関の温度と相関を有する機関相関温度（例えば、冷却水温）と強い相関を有する。従って、上記の構成のように、これらのパラメータに基づいて前記第１ガス量（即ち、相対的に低温のＣＯ２富化ガスの量）及び前記第２ガス量（即ち、相対的に高温の通常の排ガスの量）が調整されれば、ピーク燃焼温度を機関の運転状態に応じた適切な値に設定することができる。従って、ＮＯｘ、煤及び未燃成分の発生量を効果的に低減することができる。
【００３５】
本発明装置の他の側面は、
前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の回転速度、及び、前記内燃機関の温度と相関を有する機関相関温度を取得し、
前記取得された負荷及び前記取得された回転速度に基づいて閾値機関温度を決定し、
前記取得された機関相関温度が前記閾値機関温度よりも高い場合には前記第１ガス量が前記取得された負荷及び前記取得された回転速度に応じた第１所定量に一致し且つ前記第２ガス量が０になるように前記ガス量調整部に指示を与え、
前記取得された機関相関温度が前記閾値機関温度よりも低い場合には前記第２ガス量が前記取得された負荷及び前記取得された回転速度に応じた第２所定量に一致し且つ前記第１ガス量が０になるように前記ガス量調整部に指示を与える、
制御部を更に備える。
【００３６】
この構成によれば、ピーク燃焼温度が過度に低下する虞がない場合にはＣＯ２富化ガスのみを燃焼室に再循環させることができるので、ＮＯｘ及び煤の発生量を低減できる。一方、ピーク燃焼温度が過度に低下する虞がある場合には排ガスのみを燃焼室に再循環させることができ、未燃ガスの発生量の増大を回避することができる。
【００３７】
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置（第１装置）の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示した電気制御装置が実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置（第２装置）の構成を示す概略図である。
【図４】図３に示した電気制御装置が実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図５】本発明の第３実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置（第３装置）の電気制御装置が実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図６】本発明の第４実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置（第４装置）の電気制御装置が実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図７】本発明の第１変形例に係る内燃機関のＥＧＲ装置の構成を示す概略図である。
【図８】本発明の第１変形例に係る内燃機関のＥＧＲ装置が備えるＣＯ２富化部の構成を示す概略図である。
【図９】本発明の第２変形例に係る内燃機関のＥＧＲ装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置（以降、「第１装置」と称される場合がある。）について説明する。
【００４０】
（構成）
第１装置は、図１に示した内燃機関（機関）１０に適用される。機関１０は、火花点火式多気筒ガソリンエンジンである。機関１０は、本体部２０、吸気通路３０及び排気通路４０を有する。
【００４１】
本体部２０は燃焼室２１を備える。燃焼室２１には燃料噴射弁２２から噴射された燃料を含む混合気が供給される。燃焼室２１に供給された混合気は点火プラグ２３が発生する火花により点火され燃焼する。その結果、排ガスが発生する。
【００４２】
吸気通路３０は、吸気管及び吸気ポート等により形成されるガス通路である。吸気通路３０にはスロットル弁３１が配設されている。スロットル弁３１はスロットルモータ３２により回転（駆動）される。スロットルモータ３２は、後述する電気制御装置９０からの信号に応じてスロットル弁３１の開度（スロットル弁開度）を変更する。吸気通路３０には、図示しないエアフィルタを介して大気（以下、「新気」と称される場合がある。）が導入され、その新気は燃焼室２１に前記混合気となって吸入される（図１の白抜きの太い矢印を参照。）。
【００４３】
排気通路４０は、排気ポート及び排気管等により形成されるガス通路である。燃焼室２１において発生した排ガスは排気通路４０を通流し、図示しない触媒装置を通過した後に大気中に放出される（図１のハッチングされた太い矢印を参照。）。
【００４４】
第１装置は、ＣＯ２富化部５０、第１ＥＧＲ通路６０、不要ガス排出通路６５、バイパス通路７０、ＥＧＲ制御弁８１、三方弁８２及び電気制御装置９０を備える。
【００４５】
ＣＯ２富化部５０は、分岐通路５１及びＣＯ２富化モジュール５２を備える。
分岐通路５１の一端部（第１端部）は排気通路４０の所定部位Ｐ１にて排気通路４０に接続され、分岐通路５１の他端部（第２端部）はＣＯ２富化モジュール５２の排ガス流入口５２ａに接続されている。これにより、分岐通路５１は、排気通路４０を流れる排ガスの一部をＣＯ２富化モジュール５２に流入させるようになっている。従って、所定部位Ｐ１は、ＣＯ２富化部５０のガス入口部Ｐ１でもある。
【００４６】
ＣＯ２富化モジュール５２（の筐体）は、排ガス流入口５２ａ、ＣＯ２富化ガス流出口５２ｂ及び不要ガス排出口５２ｃを有する。更に、ＣＯ２富化モジュール５２は、ＣＯ２促進輸送膜（「二酸化炭素促進輸送膜」又は「促進輸送膜」と称される場合がある。）５２ｄを有する。ＣＯ２富化ガス流出口５２ｂはＣＯ２富化部５０のＣＯ２富化ガス流出口５２ｂでもあり、不要ガス排出口５２ｃはＣＯ２富化部５０の不要ガス排出口５２ｃでもある。
【００４７】
ＣＯ２促進輸送膜５２ｄは、二酸化炭素選択透過性を有し、種々のガスが混合したガスから二酸化炭素を選択的に分離することができる膜である。ＣＯ２促進輸送膜５２ｄは、二酸化炭素キャリア及び水分を含む高分子化合物層を多孔質膜等の担体の表面上に形成することによって得られる。具体的には、ＣＯ２促進輸送膜５２ｄは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系ポリマー等の含水ゲルに炭酸塩及びアミン等から選ばれる二酸化炭素キャリアの溶液を含浸させた促進輸送膜である。本例において、ＣＯ２促進輸送膜５２ｄは、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体ゲル膜に炭酸セシウムを添加したゲル層を親水性多孔質膜に担持させることによって形成されている。なお、ＣＯ２促進輸送膜の詳細は、特開２０１３−２７８４１号にも開示されており、この特許文献の開示内容は引用により本願に組み込まれる。
【００４８】
分岐通路５１及び排ガス流入口５２ａを通してＣＯ２富化モジュール５２の内部に流入した排ガスは、ＣＯ２促進輸送膜５２ｄによってＣＯ２富化ガスとそれ以外のガス（以下、「不要ガス」と称される場合がある。）に分離される。ＣＯ２富化モジュール５２は、このようにしてＣＯ２富化ガスを生成し、そのＣＯ２富化ガスをＣＯ２富化ガス流出口５２ｂから流出させ、且つ、不要ガスを不要ガス排出口５２ｃから流出させる。
【００４９】
第１ＥＧＲ通路６０は、ＣＯ２富化モジュール５２によって生成されたＣＯ２富化ガスが吸気通路３０へ戻されるようにＣＯ２富化ガスを通流させるＥＧＲ通路である。より具体的に述べると、第１ＥＧＲ通路６０の一端部（第１端部）はＣＯ２富化ガス流出口５２ｂに接続され、第１ＥＧＲ通路６０の他端部（第２端部）は「吸気通路３０のスロットル弁３１の下流側の所定部位Ｐ２」に接続されている。即ち、第１ＥＧＲ通路６０は、ＣＯ２富化部５０のＣＯ２富化ガス流出口５２ｂと吸気通路３０（所定部位Ｐ２）とを連通している。なお、所定部位Ｐ２は「ＥＧＲガス合流部Ｐ２」と称される場合がある。
【００５０】
不要ガス排出通路６５は、ＣＯ２富化モジュール５２によって生成された不要ガスが排気通路４０へ戻されるように不要ガスを通流させる通路である。より具体的に述べると、不要ガス排出通路６５の一端部（第１端部）は不要ガス排出口５２ｃに接続され、不要ガス排出通路６５の他端部（第２端部）は、「排気通路４０の、分岐通路５１が接続された部位（即ち、ＣＯ２富化部５０のガス入口部Ｐ１）よりも下流側の所定部位Ｐ３」に接続されている。即ち、不要ガス排出通路６５は、ＣＯ２富化部５０の不要ガス排出口５２ｃと排気通路４０（所定部位Ｐ３）とを連通している。
【００５１】
バイパス通路７０は、排気通路４０を流れる排ガスがＣＯ２富化部５０をバイパスし、ＣＯ２富化ガスへと変換されることなく吸気通路３０へ戻されるように、排気通路を流れる排ガスを通流させる第２ＥＧＲ通路の一部を構成している。
【００５２】
より具体的に述べると、バイパス通路７０の一端部（第１端部）は「排気通路４０の、分岐通路５１が接続された部位（即ち、ＣＯ２富化部５０のガス入口部Ｐ１）よりも上流側の所定部位Ｐ４」に接続されている。バイパス通路７０の他端部（第２端部）は、第１ＥＧＲ通路６０の所定部位Ｐ５に接続されている。即ち、バイパス通路７０は、排気通路４０（所定部位Ｐ４）と第１ＥＧＲ通路６０（所定部位Ｐ５）とを連通している。なお、第１ＥＧＲ通路６０の、ＣＯ２富化ガス流出口５２ｂに接続されている一端部（第１端部）と所定部位Ｐ５との間は、「第１ＥＧＲ通路６０の上流部６１」と称される場合がある。更に、第１ＥＧＲ通路６０の、所定部位Ｐ５と吸気通路３０の所定部位Ｐ２（ＥＧＲガス合流部Ｐ２）との間は、「第１ＥＧＲ通路６０の下流部６２」と称される場合がある。
【００５３】
ＥＧＲ制御弁８１は、第１ＥＧＲ通路６０に配設された流量調整弁である。より具体的に述べると、ＥＧＲ制御弁８１は、第１ＥＧＲ通路６０の「他端部（第２端部、所定部位Ｐ２）と、バイパス通路７０が接続されている箇所（所定部位Ｐ５）と、の間」の部分（即ち、第１ＥＧＲ通路６０の下流部６２）に配設されている。ＥＧＲ制御弁８１は、電気制御装置９０からの信号（例えば、デューティ信号）に応答してその弁開度Ｄが変更され、それにより後述のＥＧＲ率を調整することができるようになっている。
【００５４】
三方弁（合流三方弁）８２は、第１ＥＧＲ通路６０のバイパス通路７０が接続されている箇所（所定部位Ｐ５）に配設されている。より具体的に述べると、三方弁８２は次に述べるように第１ＥＧＲ通路６０に配設されている。
（１）三方弁８２の第１ガス出入口に「ＣＯ２富化ガス流出口５２ｂから第１ＥＧＲ通路６０の上流部６１に流出されたＣＯ２富化ガス」が流入する。
（２）三方弁８２の第２ガス出入口にバイパス通路７０を通流する排ガスが流入する。
（３）三方弁８２の第３出入口から、第１ガス出入口又は第２ガス出入口から流入したガスが第１ＥＧＲ通路６０の下流部６２に（ＥＧＲ制御弁８１に向けて）流出する。
【００５５】
三方弁８２は、電気制御装置９０からの信号に応答して、第１ガス出入口を第３ガス出入口に連通する第１状態と、第２ガス出入口を第３ガス出入口に連通する第２状態と、の何れかの状態を選択的に実現することができる。従って、三方弁８２の状態が第１状態となったとき、ＣＯ２富化ガスが第１ＥＧＲ通路６０を通って吸気通路３０に戻される。三方弁８２の状態が第２状態となったとき、排気通路４０を流れる排ガスが（ＣＯ２富化部５０をバイパスしてＣＯ２富化ガスに変更されることなく）バイパス通路７０及び第１ＥＧＲ通路６０の下流部６２を通って吸気通路３０に戻される。なお、「バイパス通路７０及び第１ＥＧＲ通路６０の下流部６２」は「第２ＥＧＲ通路」を構成していると言うこともできる。
【００５６】
電気制御装置９０は、一定の時間（周期）Ｔのうちの第１時間Ｔ１だけ三方弁８２を第１状態に設定し、一定の時間Ｔのうちの残りの時間（第２時間）Ｔ２（＝Ｔ−Ｔ１）だけ第２状態に設定し、このような動作を繰り返し行う。後述するように、電気制御装置９０は第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２を機関１０の運転状態等に応じて変更することができる。
【００５７】
ここで、ＣＯ２富化ガス比率Ｒについて述べる。以下において、吸気通路３０に流入するＣＯ２富化ガス（即ち、第１ＥＧＲ通路６０の上流部６１及び下流部６２を流れるガス）の単位時間あたりの量を第１ガス量Ｇ１と称し、吸気通路３０に流入する通常の排ガス（即ち、バイパス通路７０と第１ＥＧＲ通路６０の下流部６２とから構成される第２ＥＧＲ通路を流れるガス）の単位時間あたりの量を第２ガス量Ｇ２と称する。このとき、ＣＯ２富化ガス比率Ｒは、「第１ガス量Ｇ１と第２ガス量Ｇ２との合計」に対する「第１ガス量Ｇ１」の比（Ｒ＝Ｇ１／（Ｇ１＋Ｇ２））であると定義される。
【００５８】
電気制御装置９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等を含む周知のマイクロコンピュータを備える電気回路である。電気制御装置９０は以下に述べるセンサと接続され、それらのセンサからの検出信号を受信する。
・吸入空気量（質量流量）Ｇａを検出するエアフローメータ９１。
・機関１０の回転速度（機関回転速度）ＮＥを検出する回転速度センサ９２。
・機関１０の冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出する冷却水温センサ９３。
更に、電気制御装置９０は、燃料噴射弁２２、点火プラグ２３、スロットルモータ３２、ＥＧＲ制御弁８１及び三方弁８２等を駆動するための信号をそれらに送出する。
【００５９】
（具体的作動）
電気制御装置９０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」と称する。）は、所定時間が経過する毎に図２にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図２のステップ２００から処理を開始し、以下に述べるステップ２１０乃至ステップ２６０の処理を順に行い、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００６０】
ステップ２１０：ＣＰＵは機関回転速度ＮＥを取得する。
ステップ２２０：ＣＰＵは機関負荷ＫＬを下記の（１）式に従って計算する。（１）式において、Ｍｃは検出される吸入空気量Ｇａと検出される機関回転速度ＮＥとから求められる「ある気筒の１吸気行程にてその気筒に吸入される空気量（筒内吸入空気量）」であり、ρは空気密度（単位は（ｇ／ｌ））、Ｌは機関１０の排気量（単位は（ｌ））、「４」は機関１０の気筒数である。
【００６１】
【数１】
2016118102.tif 000003
【００６２】
ステップ２３０：ＣＰＵは、ＣＯ２富化ガス比率Ｒ（目標値）を機関負荷ＫＬに基づいて決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関負荷ＫＬをブロックＢ１に示したルックアップテーブルＭａｐＲ（ＫＬ）に適用することにより、ＣＯ２富化ガス比率Ｒを決定する。テーブルＭａｐＲ（ＫＬ）は事前実験により求められたデータに基づいて作成されＲＯＭに予め格納されている。このテーブルＭａｐＲ（ＫＬ）によれば、ＣＯ２富化ガス比率Ｒは機関負荷ＫＬが大きいほど大きくなるように決定される。これは、機関負荷ＫＬが大きいほどピーク燃焼温度が高くなるので、相対的に低温のＣＯ２富化ガスをより多く再循環させても、ピーク燃焼温度が過度に低下しないからである。
【００６３】
ステップ２４０：ＣＰＵは、決定されたＣＯ２富化ガス比率Ｒに基づいて、上述した第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２を決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、決定されたＣＯ２富化ガス比率ＲをルックアップテーブルＭａｐＴ１（Ｒ）に適用することにより時間Ｔ１を決定し、決定されたＣＯ２富化ガス比率ＲをルックアップテーブルＭａｐＴ２（Ｒ）に適用することにより時間Ｔ２を決定する。テーブルＭａｐＴ１（Ｒ）及びテーブルＭａｐＴ２（Ｒ）は事前実験により求められたデータに基づいて作成されＲＯＭに予め格納されている。なお、ＣＰＵは第１時間Ｔ１を下記の（２）式により求め、第２時間Ｔ２を下記の（３）式により求めてもよい。
【００６４】
【数２】
2016118102.tif 000004
【００６５】
ステップ２５０：ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいてＥＧＲ制御弁８１の開度Ｄ（目標値）を決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬをブロックＢ２に示したルックアップテーブルＭａｐＤ（ＮＥ，ＫＬ）に適用することにより、開度Ｄを決定する。テーブルＭａｐＤ（ＮＥ，ＫＬ）は事前実験により求められたデータに基づいて作成されＲＯＭに予め格納されている。
【００６６】
ステップ２６０：ＣＰＵは、第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２に応じて三方弁８２の状態を制御する。更に、ＣＰＵは、ＥＧＲ制御弁８１の実際の開度がステップ２５０にて決定された開度Ｄに一致するようにＥＧＲ制御弁８１を駆動する。
【００６７】
以上、説明したように、第１装置は、ＣＯ２富化モジュール５２を含むＣＯ２富化部５０を有する。ＣＯ２富化部５０は、内燃機関１０の排気通路４０を流れる排ガス（即ち、燃焼室２１から排出された通常の排ガス）を排気通路４０に接続されたガス入口部Ｐ１から取り入れる。ＣＯ２富化部５０は、この取り入れた排ガスを「ＣＯ２富化モジュール５２」を用いて「排気通路４０を流れる排ガスに比べて二酸化炭素の濃度が高められたＣＯ２富化ガス」へと変換する。
【００６８】
更に、第１装置は、
前記変換されたＣＯ２富化ガスが吸気通路３０へ戻されるように同ＣＯ２富化ガスを通流させる第１ＥＧＲ通路６０と、
前記排気通路４０を流れる排ガスが前記ＣＯ２富化部５０をバイパスし、前記ＣＯ２富化ガスへと変換されることなく前記吸気通路３０へ戻されるように同排気通路４０を流れる排ガスを通流させる第２ＥＧＲ通路（７０及び６２）と、
前記第１ＥＧＲ通路６０を通って前記吸気通路３０へ戻される前記ＣＯ２富化ガスの量である第１ガス量及び前記第２ＥＧＲ通路（７０及び６２）を通過して前記吸気通路３０される前記排ガスの量である第２ガス量を調整するガス量調整部（８１及び８２）と、
を備える。
【００６９】
よって、第１装置によれば、「二酸化炭素の濃度が高められることにより通常の排ガスに比べて比熱比が小さいＣＯ２富化ガス」が第１ＥＧＲ通路６０を通して吸気通路３０にＥＧＲガスとして戻される。その結果、通常の排ガスをそのままＥＧＲガスとして再循環させる場合と比較して、より少量のＥＧＲガスによってピーク燃焼温度を低下できるので、より少量のＥＧＲガスでＮＯｘの発生量を減少させることができ、更に、燃焼室２１内の酸素濃度が過度に低下しないので煤の発生量を低減することができる。
【００７０】
加えて、第１装置は、第２ＥＧＲ通路（７０、６２）を通して通常の排ガス（相対的に高温のガス）も吸気通路３０にＥＧＲガスとして戻すことができる。従って、相対的に低温のＣＯ２富化ガスに加えて相対的に高温の通常の排ガスを再循環することができる。更に、ガス量調整部（８１、８２）により、再循環されるＣＯ２富化ガスの量及び再循環される通常の排ガスの量を調整することができる。従って、燃焼室２１に再循環されるＥＧＲガス全体の温度が過度に低下しないようにすることができ、ピーク燃焼温度の過度の低下を回避することができる。その結果、未燃ガスの発生量の増大を回避することができる。
【００７１】
前記ＣＯ２富化部５０は、前記排気通路４０から分岐した分岐通路５１を含み、
前記ＣＯ２富化モジュール５２は、前記分岐通路５１を通して流入する排ガスが透過するＣＯ２促進輸送膜５２ｄを含む。
【００７２】
従って、第１装置においては、排ガスが「排気通路４０から分岐した分岐通路５１」を通してＣＯ２富化モジュール５２に流入するので、ＣＯ２富化モジュール５２が排気通路４０に配設された場合に比べ、ＣＯ２富化モジュール５２に流入する排ガスの量を小さくできる。その結果、ＣＯ２富化モジュール５２の内部圧力が過大になり難いので、ＣＯ２促進輸送膜５２ｄが破損する虞を低下させることができる。
【００７３】
更に、前記第２ＥＧＲ通路（７０、６２）の一端部であるバイパス通路７０の一端部（第１端部）は、前記排気通路４０の「前記ＣＯ２富化部５０のガス入口部Ｐ１よりも上流側」の箇所（所定部位Ｐ４）にて同排気通路４０に接続されている。所定部位Ｐ４における排ガスの温度は、ガス入口部Ｐ１の排ガスの温度よりも当然に高い。
【００７４】
従って、第１装置は、相対的に高温の排ガスを吸気通路３０に戻すことができるから、ＣＯ２富化ガスの再循環に起因するピーク燃焼温度の低下を回避するのに必要な「再循環させる排ガス」の量を少なくすることができる。その結果、燃焼室２１に流入するガスの酸素濃度が過度に低下し難いので煤の発生量をより確実に低減することができる。
【００７５】
更に、第１装置は次の特徴を備えている。
（１）前記第１ＥＧＲ通路６０は、前記ＣＯ２富化部５０のＣＯ２富化ガス流出口５２ｂと前記吸気通路３０とを連通する通路である。
（２）前記第２ＥＧＲ通路（６２、７０）は、
前記排気通路４０の、前記排気通路４０を流れる排ガスの流れの向きにおいて前記ＣＯ２富化部５０のガス入口部Ｐ１よりも上流側の箇所（所定部位Ｐ４）と、前記第１ＥＧＲ通路６０と、を連通するバイパス通路７０と、
前記第１ＥＧＲ通路６０の前記バイパス通路７０が接続されている箇所（所定部位Ｐ５）から前記第１ＥＧＲ通路６０の前記吸気通路３０と接続されている箇所（所定部位Ｐ２）までの前記第１ＥＧＲ通路の下流部６２と、
から形成される。
（３）前記ガス量調整部は、
前記第１ＥＧＲ通路６０と前記バイパス通路７０とが接続されている箇所（所定部位Ｐ５）に配置された三方弁８２と、前記第１ＥＧＲ通路６０の前記下流部６２に配設された流量調整弁（ＥＧＲ制御弁８１）と、を含む。
【００７６】
従って、第１装置は、第１ＥＧＲ通路６０の下流部６２を第２ＥＧＲ通路（６２、７０）の一部として用いているので、第１ＥＧＲ通路及び第２ＥＧＲ通路を構成する部材の合計長を短くすることができる。更に、流量調整弁であるＥＧＲ制御弁８１によってＥＧＲ率を調整し、三方弁８２によってＣＯ２富化ガス比率を調整することができる。なお、本例におけるＥＧＲ率は、燃焼室２１に流入するガスの量（即ち、第１ガス量Ｇ１と第２ガス量Ｇ２と単位時間あたりに吸入される新気の量との総和）に対する「第１ガス量Ｇ１と第２ガス量との和」の比である。
【００７７】
更に、第１装置は、前記内燃機関１０の負荷ＫＬを取得し、前記取得された負荷ＫＬが低いほど、ＣＯ２富化ガス比率Ｒが小さくなるように前記ガス量調整部（三方弁８２）に指示を与える制御部（電気制御装置９０、図２のステップ２３０及びブロックＢ１を参照。）を備える。即ち、第１装置によれば、取得された負荷ＫＬが第１負荷である場合には同負荷ＫＬが同第１負荷よりも高い第２負荷である場合に比べ、ＣＯ２富化ガス比率が小さくなる。
【００７８】
従って、第１装置は、機関負荷ＫＬが小さく筒内温度が低い（従って、ピーク燃焼温度が低い）場合、ＥＧＲガス（吸気通路３０に還流されるガス）全体に占める「相対的に高温の通常の排ガス」の割合を高くすることができる。その結果、ピーク燃焼温度が過度に低下しないようにすることができるので、未燃ガスの発生量が増大しないようにすることができる。
【００７９】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置（以降、「第２装置」と称される場合がある。）について説明する。
【００８０】
（構成）
第２装置は、図３に示したように、ＣＯ２富化部５０が排ガス冷却装置５３を備える点と、電気制御装置９０のＣＰＵが図２に代わる図４にフローチャートにより示したルーチンを実行する点のみにおいて、第１装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
【００８１】
排ガス冷却装置５３は、分岐通路５１に配設されている。排ガス冷却装置５３は、冷媒として冷却水ＷＴを使用して分岐通路５１を冷却し、それにより分岐通路５１内を通流する排ガスを冷却するようになっている。即ち、排ガス冷却装置５３は、ＣＯ２富化モジュール５２に流入する排ガスを冷却するようになっている。排ガス冷却装置５３には図示しない熱交換器から低温の冷却水ＷＴが供給されるとともに、排ガス冷却装置５３において高温となった冷却水ＷＴ’は熱交換器に戻され、その熱交換器において再び低温の冷却水ＷＴとなる。
【００８２】
第２装置は、この排ガス冷却装置５３に供給される冷媒（即ち、冷却水）の温度を検出する冷媒温度センサ９４を備えている。電気制御装置９０は、この冷媒温度センサ９４が検出する冷媒温度を冷媒温度Ｔｅｍｐ１として受信（取得）するようになっている。
【００８３】
第２装置のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図４に示したルーチンを実行するようになっている。なお、図４において図２に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図２のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。それらのステップについての説明は適宜省略される。
【００８４】
所定のタイミングになると、ＣＰＵは図４のステップ４００から処理を開始し、上述した「ステップ２１０及びステップ２２０」の処理を順に行う。以上により、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬが取得される。次いで、ＣＰＵは以下に述べるステップ４０５乃至ステップ４２５の処理を順に行い、ステップ４３０に進む。
【００８５】
ステップ４０５：ＣＰＵは、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて暫定第１ガス量Ｇ１ｚを決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥを、ルックアップテーブルＭａｐＧ１ｚ（ＫＬ，ＮＥ）に適用することにより暫定第１ガス量Ｇ１ｚを決定する。暫定第１ガス量Ｇ１ｚは、上記第１ガス量Ｇ１の暫定的な量である。
【００８６】
ステップ４１０：ＣＰＵは、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて暫定第２ガス量Ｇ２ｚを決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥを、ルックアップテーブルＭａｐＧ２ｚ（ＫＬ，ＮＥ）に適用することにより暫定第２ガス量Ｇ２ｚを決定する。暫定第２ガス量Ｇ２ｚは、上記第２ガス量Ｇ２の暫定的な量である。
【００８７】
なお、テーブルＭａｐＧ１ｚ（ＫＬ，ＮＥ）及びテーブルＭａｐＧ２ｚ（ＫＬ，ＮＥ）は、任意の「機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥ」において、ＮＯｘ排出量が所望の値以下となり、且つ、「ＣＯ２富化ガスが燃焼室２１に流入することに起因してピーク燃焼温度が過度に低下し、以て未燃成分が所定値以上発生する」ことがないように事前実験により第１ガス量Ｇ１及び第２ガス量Ｇ２を定め、そのデータに基づいて作成されたテーブルである。これらのテーブルは、ＲＯＭに予め格納されている。
【００８８】
ステップ４１５：ＣＰＵは、排ガス冷却装置５３の冷媒温度Ｔｅｍｐ１を取得する。
【００８９】
ステップ４２０：ＣＰＵは、ＣＯ２富化モジュール５２に流入する排ガスの量の上限値Ｇｍａｘを、取得した冷媒温度Ｔｅｍｐ１に基づいて決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、冷媒温度Ｔｅｍｐ１を図４のブロックＢ３に示したルックアップテーブルＭａｐＧｍａｘ（Ｔｅｍｐ１）に適用することにより上限値Ｇｍａｘを決定する。
【００９０】
テーブルＭａｐＧｍａｘ（Ｔｅｍｐ１）によれば、上限値Ｇｍａｘは冷媒温度Ｔｅｍｐ１が高いほど小さくなるように決定される。テーブルＭａｐＧｍａｘ（Ｔｅｍｐ１）は事前実験により次のようにして求められた値Ｇｍａｘに基づいて予め作成され、ＲＯＭに格納されている。即ち、排ガス冷却装置５３の冷媒温度が温度Ｔｅｍｐ１であるときに、ＣＯ２富化モジュール５２内の温度が所定値Ｔｕｐ以上にならないような「ＣＯ２富化モジュール５２に流入する排ガスの量」をＧｍａｘとして求める。
【００９１】
ステップ４２５：ＣＰＵは、上限値ＧｍａｘをルックアップテーブルＭａｐＧ１ｍａｘ（Ｇｍａｘ）に適用することにより、上限値Ｇｍａｘに対応する第１ガス量の上限値Ｇ１ｍａｘを取得する。即ち、ＣＰＵは、上限値Ｇｍａｘの排ガスがＣＯ２富化モジュール５２に流入した場合に得られるＣＯ２富化ガス量を上限値Ｇ１ｍａｘとして求める。テーブルＭａｐＧ１ｍａｘ（Ｇｍａｘ）は、事前実験により求められたデータに基づいて作成されＲＯＭに予め格納されている。このテーブルＭａｐＧ１ｍａｘ（Ｇｍａｘ）によれば、第１ガス量の上限値Ｇ１ｍａｘは、上限値Ｇｍａｘが大きいほど大きくなる値として求められる。尚、ＣＰＵは、機関負荷ＫＬ、機関回転速度ＮＥ及び上限値ＧｍａｘをルックアップテーブルＭａｐＧ１ｍａｘ（ＫＬ，ＮＥ，Ｇｍａｘ）に適用することにより、第１ガス量の上限値Ｇ１ｍａｘを取得してもよい。
【００９２】
次に、ＣＰＵはステップ４３０に進み、ステップ４０５にて決定された暫定第１ガス量Ｇ１ｚがステップ４２５にて決定された上限値Ｇ１ｍａｘ以上であるか否かを判定する。暫定第１ガス量Ｇ１ｚが上限値Ｇ１ｍａｘ以上であるとき、ＣＰＵはステップ４３０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ４３５及びステップ４４０の処理を順に行い、その後ステップ４５５に進む。
【００９３】
ステップ４３５：ＣＰＵは、最終的な第１ガス量Ｇ１として上限値Ｇ１ｍａｘを採用する。即ち、ＣＰＵは、第１ガス量Ｇ１が上限値Ｇ１ｍａｘ以上とならないように第１ガス量Ｇ１を上限値Ｇ１ｍａｘに設定する。
【００９４】
ステップ４４０：ＣＰＵは、下記の（４）式に従って最終的な第２ガス量Ｇ２を算出する。即ち、ＣＰＵは、第１ガス量Ｇ１が上限値Ｇ１ｍａｘに設定された結果、暫定第１ガス量Ｇｚを供給した場合に比べて減少する第１ガス量（Ｇ１ｚ−Ｇ１ｍａｘ）分を第２ガス量により補償するように暫定第２ガス量Ｇ２ｚを補正し、その補正した値を第２ガス量Ｇ２として採用する。（４）式においてｋは所定の定数である。
【００９５】
【数３】
2016118102.tif 000005
【００９６】
これに対し、暫定第１ガス量Ｇ１ｚが上限値Ｇ１ｍａｘ未満であるとき、ＣＰＵはステップ４３０にて「Ｎｏ」と判定し、以下に述べるステップ４４５及びステップ４５０の処理を順に行い、その後ステップ４５５に進む。
【００９７】
ステップ４４５：ＣＰＵは、最終的な第１ガス量Ｇ１として暫定第１ガス量Ｇ１ｚを採用する。
ステップ４５０：ＣＰＵは、最終的な第２ガス量Ｇ２として暫定第２ガス量Ｇ２ｚを採用する。
【００９８】
次いで、ＣＰＵは、以下に述べるステップ４５５乃至ステップ４６５の処理を順に行い、ステップ４９５に進む。
【００９９】
ステップ４５５：ＣＰＵは、最終的な第１ガス量Ｇ１及び最終的な第２ガス量Ｇ２に基づいて前述した三方弁の制御用時間（第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２）を決定する。例えば、ＣＰＵは、値Ｔ・Ｇ１／（Ｇ１＋Ｇ２）を第１時間Ｔ１として設定し、値Ｔ・Ｇ２／（Ｇ１＋Ｇ２）を第２時間Ｔ２として設定する。
【０１００】
ステップ４６０：ＣＰＵは、最終的な第１ガス量Ｇ１、最終的な第２ガス量Ｇ２、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて、ＥＧＲ制御弁８１の開度Ｄ（目標値）を決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、最終的な第１ガス量Ｇ１と最終的な第２ガス量Ｇ２との和Ｇａｌｌ、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥを、図示しないルックアップテーブルＭａｐＤ（ＫＬ，ＮＥ，Ｇａｌｌ）に適用することにより、開度Ｄを決定する。テーブルＭａｐＤ（ＫＬ，ＮＥ，Ｇａｌｌ）は、任意の「機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥ」においてＥＧＲ合計ガス量Ｇａｌｌが吸気通路３０に流入するように開度Ｄを事前実験により求め、その求められたデータに基づいて作成されたテーブルである。このテーブルは、ＲＯＭに予め格納されている。
【０１０１】
ステップ４６５：ＣＰＵは、第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２に応じて三方弁８２の状態を制御する。更に、ＣＰＵは、ＥＧＲ制御弁８１の実際の開度がステップ４６０にて決定された開度Ｄに一致するようにＥＧＲ制御弁８１を駆動する。
【０１０２】
以上の処理の結果、第１ガス量Ｇ１は上限値Ｇ１ｍａｘ以下の値に維持されるので、ＣＯ２富化モジュール５２に流入する排ガスの量も上限値Ｇｍａｘ以下の値に維持される。
【０１０３】
以上、説明したように、第２装置は、第１装置と同様な構成を有するとともに、前記ＣＯ２富化部５０は、前記分岐通路５１に配設された排ガス冷却装置５３を含む。この排ガス冷却装置５３は、ＣＯ２富化モジュール５２に流入する排ガスを、冷媒（冷却水）を用いて冷却する。従って、第２装置は、ＣＯ２促進輸送膜５２ｄを備えるＣＯ２富化モジュール５２に流入する排ガスの温度を低下させることができるので、ＣＯ２富化モジュール５２の寿命を長くすることができる。
【０１０４】
更に、第２装置は、冷媒温度Ｔｅｍｐ１を取得し、前記取得された冷媒温度Ｔｅｍｐ１が高いほど前記第１ガス量Ｇ１の上限値Ｇ１ｍａｘが小さくなるように同上限値Ｇ１ｍａｘを決定し、前記第１ガス量Ｇ１が前記決定された上限値Ｇ１ｍａｘ以下となるように前記ガス量調整部（８１、８２）に指示を与える制御部を備えている（図４のステップ４１５乃至ステップ４３５、ステップ４５５乃至ステップ４６５、及び、ブロックＢ３を参照。）。
【０１０５】
従って、第２装置は、ＣＯ２富化モジュール５２に流入する排ガスの量も「冷媒温度Ｔｅｍｐ１に応じて定まる上限値Ｇｍａｘ」以下に設定することができるので、ＣＯ２富化モジュール５２内の温度が過度に高くならないようにすることができる。その結果、ＣＯ２富化モジュール５２の劣化（ＣＯ２促進輸送膜５２ｄの劣化）を招かない範囲において「機関１０のエミッションを良好にするために必要なＣＯ２富化ガスの量」に出来るだけ近い量のＣＯ２富化ガスを吸気通路３０に戻すことができる。
【０１０６】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置（以降、「第３装置」と称される場合がある。）について説明する。第３装置は、電気制御装置９０のＣＰＵが所定時間の経過毎に「図２に代わる図５」にフローチャートにより示したルーチンを実行する点のみにおいて、第１装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。なお、図５において既に説明したステップと同一の処理を行うためのステップには、そのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。それらのステップについての説明は適宜省略される。
【０１０７】
所定のタイミングになると、ＣＰＵは図５のステップ５００から処理を開始し、上述した「ステップ２１０及びステップ２２０」の処理を順に行う。以上により、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬが取得される。次いで、ＣＰＵは以下に述べるステップ５１０乃至ステップ５３０の処理を順に行い、ステップ４５５に進む。
【０１０８】
ステップ５１０：ＣＰＵは、機関１０の冷却水温ＴＨＷを機関相関温度Ｔｅｍｐ２として取得する。
【０１０９】
ステップ５２０：ＣＰＵは、第１ガス量Ｇ１を、取得した機関相関温度Ｔｅｍｐ２に基づいて決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関相関温度Ｔｅｍｐ２を図５のブロックＢ４に示したルックアップテーブルＭａｐＧ１（ＫＬ，ＮＥ，Ｔｅｍｐ２）に適用することにより第１ガス量Ｇ１を決定する。テーブルＭａｐＧ１（ＫＬ，ＮＥ，Ｔｅｍｐ２）によれば、第１ガス量Ｇ１は、機関負荷ＫＬが特定負荷ＫＬｘであり且つ機関回転速度ＮＥが特定回転速度ＮＥｘであるとき、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が高いほど大きくなるように決定される。
【０１１０】
ステップ５３０：ＣＰＵは、第２ガス量Ｇ２を、取得した機関相関温度Ｔｅｍｐ２に基づいて決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関相関温度Ｔｅｍｐ２を図５のブロックＢ５に示したルックアップテーブルＭａｐＧ２（ＫＬ，ＮＥ，Ｔｅｍｐ２）に適用することにより第２ガス量Ｇ２を決定する。テーブルＭａｐＧ２（ＫＬ，ＮＥ，Ｔｅｍｐ２）によれば、第２ガス量Ｇ２は、機関負荷ＫＬが特定負荷ＫＬｘであり且つ機関回転速度ＮＥが特定回転速度ＮＥｘであるとき、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が高いほど小さくなるように決定される。
【０１１１】
この結果、ＣＯ２富化ガス比率Ｒ（＝Ｇ１／（Ｇ１＋Ｇ２））は機関相関温度Ｔｅｍｐ２が高いほど大きくなる。
【０１１２】
その後、ＣＰＵは、上述した「ステップ４５５乃至ステップ４６５」の処理を行い、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１３】
以上、説明したように、第３装置は、内燃機関１０の温度と相関を有する機関相関温度Ｔｅｍｐ２を取得し、前記取得された機関相関温度Ｔｅｍｐ２が低いほど、ＣＯ２富化ガス比率Ｒが小さくなるように前記ガス量調整部に指示を与える制御部を更に備える（図５のステップ５１０乃至ステップ５３０、ブロックＢ４及びブロックＢ５、ステップ４５５乃至ステップ４６５を参照。）。即ち、第３装置によれば、取得された機関相関温度Ｔｅｍｐ２が第１温度である場合には同機関相関温度Ｔｅｍｐ２が同第１温度よりも高い第２温度である場合に比べ、ＣＯ２富化ガス比率が小さくなる。
【０１１４】
従って、第３装置は、機関１０の温度が低く筒内温度が低い（従って、ピーク燃焼温度が低い）ほど、ＥＧＲガス全体に占める「相対的に高温の通常の排ガス」の割合を高くすることができる。その結果、ピーク燃焼温度が過度に低下しないようにすることができるので、未燃ガスの発生量が増大しないようにすることができる。
【０１１５】
＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置（以降、「第４装置」と称される場合がある。）について説明する。第４装置は、電気制御装置９０のＣＰＵが所定時間の経過毎に「図２に代わる図６」にフローチャートにより示したルーチンを実行する点のみにおいて、第１装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。なお、図６において既に説明したステップと同一の処理を行うためのステップには、そのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。それらのステップについての説明は適宜省略される。
【０１１６】
所定のタイミングになると、ＣＰＵは図６のステップ６００から処理を開始し、上述した「ステップ２１０及びステップ２２０」とステップ５１０との処理を順に行う。以上により、機関回転速度ＮＥ、機関負荷ＫＬ及び機関相関温度Ｔｅｍｐ２（＝冷却水温ＴＨＷ）が取得される。
【０１１７】
次いで、ＣＰＵはステップ６１０に進み、閾値機関温度（閾値冷却水温）Ｔｔｈを、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥを図６のブロックＢ６に示したルックアップテーブルＭａｐＴｔｈ（ＫＬ，ＮＥ）に適用することにより閾値機関温度Ｔｔｈを決定する。テーブルＭａｐＴｔｈ（ＫＬ，ＮＥ）によれば、閾値機関温度Ｔｔｈは、機関負荷ＫＬが高いほど低くなり、且つ、機関回転速度ＮＥが高いほど低くなるように決定される。例えば、ブロックＢ６に示した例においては、ＫＬ＝ＫＬ１であり且つＮＥ＝ＮＥ１であるとき、閾値機関温度Ｔｔｈは７０℃であると特定される。
【０１１８】
次に、ＣＰＵはステップ６２０に進み、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が閾値機関温度Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する。機関相関温度Ｔｅｍｐ２が閾値機関温度Ｔｔｈ以上であると、ＣＰＵは以下に述べるステップ６３０及びステップ６４０の処理を順に行い、ステップ４６５に進む。
【０１１９】
ステップ６３０：ＣＰＵは、第１時間Ｔ１を上述した周期Ｔに設定し、第２時間Ｔ２を「０」に設定する。即ち、ＣＰＵは、三方弁８２が第１状態となって、常にＣＯ２富化ガスが第１ＥＧＲ通路６０を通って吸気通路３０に戻される状態となるように、第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２を設定する。
【０１２０】
ステップ６４０：ＣＰＵは、ＣＯ２富化ガスのみがＥＧＲガスとして燃焼室２１に流入するとの前提の下で機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいてＥＧＲ制御弁８１の開度Ｄ（目標値）を決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬをルックアップテーブルＭａｐＤＣＯ２（ＮＥ，ＫＬ）に適用することにより、開度Ｄを決定する。テーブルＭａｐＤＣＯ２（ＮＥ，ＫＬ）は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに対し、ＣＯ２富化ガスのみがＥＧＲガスとして燃焼室２１に流入する場合にＮＯｘ及び未燃ガスの両者の排出量が所望の量となるように開度Ｄを求め、その求められたデータに基づいて作成される。このテーブルはＲＯＭに予め格納されている。
【０１２１】
これに対し、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が閾値機関温度Ｔｔｈ未満であると、ＣＰＵは以下に述べるステップ６５０及びステップ６６０の処理を順に行い、ステップ４６５に進む。
【０１２２】
ステップ６５０：ＣＰＵは、第１時間Ｔ１を「０」に設定し、第２時間Ｔ２を上述した周期Ｔに設定する。即ち、ＣＰＵは、三方弁８２が第２状態となって、常に通常の排ガスが第２ＥＧＲ通路（７０、６２）を通って吸気通路３０に戻される状態となるように、第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２を設定する。
【０１２３】
ステップ６６０：ＣＰＵは、通常の排ガスのみがＥＧＲガスとして燃焼室２１に流入するとの前提の下で機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいてＥＧＲ制御弁８１の開度Ｄ（目標値）を決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬをルックアップテーブルＭａｐＤＥＸＨ（ＮＥ，ＫＬ）に適用することにより、開度Ｄを決定する。テーブルＭａｐＤＥＸＨ（ＮＥ，ＫＬ）は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに対し、排ガスのみがＥＧＲガスとして燃焼室２１に流入する場合にＮＯｘ及び未燃ガスの両者の排出量が所望の量となるように開度Ｄを求め、その求められたデータに基づいて作成される。このテーブルはＲＯＭに予め格納されている。
【０１２４】
その後、ＣＰＵはステップ４６５に進み、第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２に応じて三方弁８２の状態を制御し、且つ、ＥＧＲ制御弁８１の実際の開度がステップ２５０にて決定された開度Ｄに一致するようにＥＧＲ制御弁８１を駆動する。
【０１２５】
以上、説明したように、第４装置は、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が「機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいて決定される閾値機関温度Ｔｔｈ」よりも高い場合、即ち、ＣＯ２富化ガスのみがＥＧＲガスとして燃焼室２１に流入してもピーク燃焼温度が過度に低下しない場合（未燃ガスの発生量が増大しない場合）、ＣＯ２富化ガスのみをＥＧＲガスとして燃焼室２１に流入させる。
【０１２６】
これに対し、第４装置は、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が「機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいて決定される閾値機関温度Ｔｔｈ」よりも低い場合、即ち、ＣＯ２富化ガスのみがＥＧＲガスとして燃焼室２１に流入するとピーク燃焼温度が過度に低下する場合（未燃ガスの発生量が増大する場合）、排ガスのみをＥＧＲガスとして燃焼室２１に流入させる。
【０１２７】
従って、ＣＯ２富化ガスを活用して煤の発生量が増大することを回避するとともに、排ガスを活用して未燃ガスの発生量が増大することを回避することができる。
【０１２８】
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係るＥＧＲ装置は、ＣＯ２富化ガスと通常の排気ガスとを適切に再循環させることによって、ＣＯ２富化ガスを再循環することによる利点（即ち、より少ないＥＧＲガスでＮＯｘの発生量を低減でき、よって、煤の発生量も低減できる点）を活用しつつ、ＣＯ２富化ガスを再循環することによる不利な点（即ち、未燃ガスの発生量の増大）を回避することができる。
【０１２９】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。以下、変形例について簡単に説明する。
【０１３０】
＜第１変形例＞
本発明の第１変形例に係る内燃機関のＥＧＲ装置は、図７に示したように、ＣＯ２富化部５０Ａが排気通路４０上に配設されている点において第１装置と相違している。即ち、ＣＯ２富化部５０Ａは、そのガス入口部Ｐ１及び不要ガス排出部Ｐ７が排気通路４０に直結されている。従って、燃焼室２１から排出された排ガスの総てがＣＯ２富化部５０Ａに流入し、不要ガスの総てが不要ガス排出部Ｐ７から排気通路４０に排出される。ＣＯ２富化ガスは、富化ガス流出部Ｐ６を介して第１ＥＧＲ通路６０の上流部６１へと供給される。
【０１３１】
上記のようなＣＯ２富化部５０Ａが備えるＣＯ２富化モジュールとしては、ＣＯ２促進輸送現象を利用するモジュールよりも、二酸化炭素を吸着する吸着剤を用いるモジュール等の方が好ましい。このような吸着剤の例としては、例えばゼオライト、活性炭及びアルミナ等の吸着剤を挙げることができる。このような吸着剤を用いて二酸化炭素を富化させる方法の例としては、所定の圧力において二酸化炭素を選択吸着させた後、圧力を変化させて二酸化炭素を分離・回収するＰＳＡ法等を挙げることができる。
【０１３２】
ここで、吸着剤を用いるＣＯ２富化モジュールを備えるＣＯ２富化部５０Ａの具体的な動作について詳しく説明する。図８に示したＣＯ２富化部５０Ａは（例えば特定のアルミニウムケイ酸塩からなる）吸着剤を有する第１吸着器５０１及び第２吸着器５０２を備える。更に、ＣＯ２富化部５０Ａは、ガス入口部Ｐ１から流入する排ガスの供給先を第１吸着器５０１と第２吸着器５０２との間で切り替える切換バルブ５０３と、富化ガス流出口５２ｂ（富化ガス流出部Ｐ６）から流出する排ガスの供給源を第１吸着器５０１と第２吸着器５０２との間で切り替える切換バルブ５０４と、不要ガス排出口５２ｃ（不要ガス排出部Ｐ７）から排出する不要ガスの供給源を第１吸着器５０１と第２吸着器５０２との間で切り替える切換バルブ５０５と、を備える。ＣＯ２富化部５０Ａは、以下に説明する第１モードと第２モードとを繰り返し行うことにより、ＣＯ２富化ガスを吸気通路３０に戻す。
【０１３３】
第１モードにおいては、実線の矢印によって示したように切換バルブ５０３を切り換えて、排気通路４０からガス入口部Ｐ１を介して流入した排ガスを第１吸着器５０１内へ流通し、排ガス中の二酸化炭素を吸着器５０１内の吸着剤に吸着させる。加えて、実線の矢印によって示したように切換バルブ５０５を切り換えて、吸着器５０１内の吸着剤に吸着されなかった不要ガスを不要ガス排出部Ｐ７から排出する。一方、実線の矢印によって示したように切換バルブ５０４を切り換えて、吸着器５０２内の吸着剤から脱離した二酸化炭素を、富化ガス流出部Ｐ６を介して第１ＥＧＲ通路６０の上流部６１へと供給する。
【０１３４】
第２モードにおいては、点線の矢印によって示したように切換バルブ５０３を切り換えて、排気通路４０からガス入口部Ｐ１を介して流入した排ガスを第２吸着器５０２内へ流通し、排ガス中の二酸化炭素を吸着器５０２内の吸着剤に吸着させる。加えて、点線の矢印によって示したように切換バルブ５０５を切り換えて、吸着器５０２内の吸着剤に吸着されなかった不要ガスを不要ガス排出部Ｐ７から排出する。一方、点線の矢印によって示したように切換バルブ５０４を切り換えて、吸着器５０１内の吸着剤から脱離した二酸化炭素を、所定部位Ｐ６を介して第１ＥＧＲ通路６０の上流部６１へと排出する。
【０１３５】
＜第２変形例＞
本発明の第２変形例に係る内燃機関のＥＧＲ装置は、図９に示したように、以下に列挙する点において第１装置と相違している。
バイパス通路７０に代わるバイパス通路７０Ａの他端部（第２端部）が、吸気通路３０の「第１ＥＧＲ通路６０の他端部（第２端部）が接続されているスロットル弁３１よりも下流側の所定部位Ｐ２」よりも下流側の所定部位Ｐ８に接続されている。
第１ガス量調整弁８３が、第１ＥＧＲ通路６０の「ＣＯ２富化部５０の富化ガス流出口５２ｂと所定部位Ｐ２との間」の部分に配設されている。
第２ガス量調整弁８４が、バイパス通路７０Ａの「所定部位Ｐ４と所定部位Ｐ８との間」の部分に配設されている。
【０１３６】
更に、第１ガス量調整弁８３は、電気制御装置９０からの信号（例えば、デューティ信号）に応答してその弁開度Ｄ１が変更され、それにより第１ガス量を調整することができるようになっている。加えて、第２ガス量調整弁８４は、電気制御装置９０からの信号（例えば、デューティ信号）に応答してその弁開度Ｄ２が変更され、それにより第２ガス量を調整することができるようになっている。
【０１３７】
即ち、本発明の第２変形例に係る内燃機関のＥＧＲ装置は、第１ガス量Ｇ１と第２ガス量Ｇ２とをそれぞれ個別に調整することができる。更に、このようにして第１ガス量Ｇ１及び第２ガス量Ｇ２を調整することにより、ＥＧＲ率及びＣＯ２富化ガス比率Ｒを調整することができる。
【０１３８】
＜その他＞
尚、上述した本発明の各種実施形態においては、火花点火式多気筒ガソリンエンジンに本発明に係るＥＧＲ装置を適用する場合について説明した。しかしながら、本発明に係るＥＧＲ装置が適用されるエンジンは、ディーゼルエンジンであってもよい。更に、例えばエンジンの気筒の数及び配置、燃料の噴射方式、過給器の有無等のエンジンの構成もまた、特に限定されない。
【０１３９】
加えて、分岐通路に配設されて分岐通路を通流してＣＯ２富化モジュールに流入する排ガスを冷却する排ガス冷却装置の冷媒もまた、上述した水（冷却水ＷＴ）に限定されず、例えば油を冷媒として使用してもよい。更には、排ガス冷却装置は、例えば分岐通路の外側に配設されたフィンによって放熱を行う空冷式冷却装置であってもよい。
【０１４０】
上述した第２装置においては、分岐通路５１を流れてＣＯ２富化モジュール５２に流入する排ガスの量をセンサによって直接測定し、このようにして測定される排ガスの量が「冷媒温度Ｔｅｍｐ１に応じて定まる上限値Ｇｍａｘ」以下になるようにしてもよい。
【０１４１】
ところで、上述した第４装置においては、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が閾値機関温度Ｔｔｈ以上である場合は、第１時間Ｔ１を上述した周期Ｔに設定し、第２時間Ｔ２を「０」に設定する。一方、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が閾値機関温度Ｔｔｈ未満である場合は、第１時間Ｔ１を「０」に設定し、第２時間Ｔ２を上述した周期Ｔに設定する。
【０１４２】
しかしながら、第４装置の変形例において、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が閾値機関温度Ｔｔｈ以上である場合は、第１時間Ｔ１が徐々に増大し且つ第２時間Ｔ２が徐々に減少するように三方弁８２の状態を制御してＣＯ２富化ガス比率Ｒ（＝Ｇ１／（Ｇ１＋Ｇ２））を増大させてもよい。一方、機関相関温度Ｔｅｍｐ２が閾値機関温度Ｔｔｈ未満である場合は、第１時間Ｔ１が徐々に減少し且つ第２時間Ｔ２が徐々に増大するように三方弁８２の状態を制御してＣＯ２富化ガス比率Ｒ（＝Ｇ１／（Ｇ１＋Ｇ２））を減少させてもよい。
【０１４３】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【０１４４】
１０…内燃機関、３０…吸気通路、４０…排気通路、５０…ＣＯ２富化部、５２…ＣＯ２富化モジュール、６０…第１ＥＧＲ通路、６２…第１ＥＧＲ通路の下流部、７０…バイパス通路、８２…ガス量調整部（三方弁）。
【図１】
2016118102.tif 000006
【図２】
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【図３】
2016118102.tif 000008
【図４】
2016118102.tif 000009
【図５】
2016118102.tif 000010
【図６】
2016118102.tif 000011
【図７】
2016118102.tif 000012
【図８】
2016118102.tif 000013
【図９】
2016118102.tif 000014