(57)【要約】【課題】ＮＯｘ浄化触媒やＤＰＦ等の排気ガス浄化装置の温度を、短時間で昇温させることができ、しかも、浄化性能の高い温度範囲内に維持できて、浄化機能を向上することができる排気ガス浄化装置と排気ガス浄化装置の温度管理方法を提供する。【解決手段】内燃機関の排気ガスＧを浄化する排気ガス浄化装置３において、この排気ガス浄化装置３の表面又は内部の、一部又は全体に、流体Ａが流通する中空部４を設け、この中空部４内の流体Ａの流量の調整を行う流体流量調整機構５，５ａ，６，６ａ，７，１１を設けると共に、この中空部４を密閉して内部の流体Ａの圧力の調整を行う流体圧力調整機構５ａ，６ａ，７，１１を設ける。【選択図】図１
2009174426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置において、この排気ガス浄化装置の表面又は内部の、一部又は全体に、流体が流通する中空部を設け、この中空部内の流体の流量の調整を行う流体流量調整機構を設けると共に、この中空部を密閉して内部の流体の圧力の調整を行う流体圧力調整機構を設けたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記流体流量調整機構が、前記中空部を流通する流体を排気ガスと空気に切り替える流体切り替え機構を有することを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記中空部内の流体流量と流体圧力の少なくとも一方の調整を、内燃機関の運転状態に応じて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置の温度管理方法において、この排気ガス浄化装置の表面又は内部の、一部又は全体に設けた中空部に、流体を流通させると共に、この流体の流量の調整と、前記中空部を密閉したときの流体の圧力の調整をして、この排気ガス浄化装置の熱の出入を調整することを特徴とする排気ガス浄化装置の温度管理方法。
【請求項５】
前記中空部に流通させる流体を排気ガスと空気に切り替えることを特徴とする請求項４記載の排気ガス浄化装置の温度管理方法。
【請求項６】
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記中空部内の流体流量と流体圧力の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項４又は５に記載の排気ガス浄化装置の温度管理方法。
【請求項７】
前記排気ガス浄化装置の温度が低い場合には、所定の温度範囲に達するまでは、前記中空部を真空状態にして前記中空部を経由して伝熱される熱量を減らし、
前記排気ガス浄化装置の温度が前記所定の温度範囲内にある場合、又は、前記所定の温度範囲になると予測される場合には、中空部を真空状態のまま維持し、
更に、前記排気ガス浄化装置の温度が前記所定の温度範囲を超える場合、又は、前記排気ガス浄化装置の温度が前記所定の温度範囲を超えると予測される場合には、中空部に流体を流通させることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の排気ガス浄化装置の温度管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒やＤＰＦ等の排気ガス浄化装置で排気ガス浄化を行う際に、速やかに昇温可能で、かつ、浄化性能の高い温度範囲内に温度維持が容易な排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置の温度管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中のＮＯｘ(窒素酸化物）の浄化のためにＮＯｘ浄化触媒がある。このＮＯｘ浄化触媒の一つに、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を貴金属と共に担持して、酸素過剰な排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化して硝酸塩として触媒上に吸着させて、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒がある。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気ガスが酸素濃度が高いリーン空燃比状態では、ＮＯｘを吸蔵し、酸素濃度が低いかゼロのリッチ空燃比状態では、吸蔵したＮＯｘを放出すると共に、この放出されたＮＯｘを還元雰囲気中で還元して、ＮＯｘを低減する。
【０００３】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えたＮＯｘ浄化装置においては、図５に示すように、そのＮＯｘ浄化機能は触媒温度に依存する。この触媒温度がＮＯｘ浄化性能に与える影響は大きく、その浄化性能が発揮できるのは、２００℃より高い温度であり、３００℃から４００℃の温度範囲で浄化能力が最も高くなる。また、触媒温度が高くなるほどＮＯｘ中のＮＯ２(二酸化窒素）の割合が低下し、硝酸塩に変化し難いＮＯの割合が増加するというＮＯｘの化学特性があるため、触媒温度が４００℃を超える状態では、ＮＯｘ浄化割合が低下してしまう。従って、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の排気ガス浄化装置で排気ガス浄化を行う際には、触媒の性能を十分に発揮するという点で、触媒温度を約２５０℃から４００℃の温度範囲Ｒに保つことが好ましい。なお、他のＮＯｘ浄化触媒や酸化触媒等においても、適正な浄化能力を発揮できる温度範囲が限定されることが多い。
【０００４】
しかしながら、多目的に使用される自動車に搭載された内燃機関では、排気ガスの温度の範囲が広いにも係らず、ＮＯｘを浄化できる温度範囲が限定されているＮＯｘ吸蔵還元型触媒を使用する場合には、制限された温度範囲でしかＮＯｘを十分に浄化できないという問題がある。
【０００５】
例えば、エンジン始動後においては、排気ガス温度は低く、触媒温度も２５０℃以下と低い温度状態が続く。その後、エンジンの出力が増加すると排気ガス温度が高くなるが、必然的にＮＯｘ濃度も上昇する。しかしながら、触媒の担体に気孔の多いセラミックスを使用している場合には、触媒温度の上昇は、ＮＯｘ濃度や排気ガス温度の上昇に比べて遅くなる。そのため、触媒温度が触媒の浄化能力が十分に発揮できる温度範囲に入るまでは、浄化能力が十分に発揮されず、比較的高濃度のＮＯｘが大気中へ排出されてしまう。また、エンジン出力の高い状態が続くと排気ガス温度が高い状態が継続するため、触媒温度も高温となる。そのため、触媒温度が４００℃を超える状態では、ＮＯｘ浄化率が低下し、比較的高濃度のＮＯｘが大気中へ排出されてしまう。
【０００６】
また、排気ガス中のＰＭ(微粒子状物質)を捕集するＤＰＦ(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を備えた排気ガス浄化装置においては、その再生時には、ＤＰＦの温度をＰＭの燃焼温度以上に速やかに上昇してＰＭを燃焼すると共に、ＤＰＦが高温で破損しないように所定の温度範囲内にＤＰＦの温度を維持する必要がある。
【０００７】
従って、車両に搭載されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒等の触媒やＤＰＦ等を備えた排気ガス浄化装置では、運転条件によって排気ガス浄化装置の温度を短時間で所定の温度範囲まで上昇させることが重要であると共に、排気ガス温度の高くなる負荷の高いエンジン運転条件では、排気ガス浄化装置の温度を所定の温度範囲内に維持することが重要となる。
【０００８】
この排気ガス浄化装置の温度管理に関して、選択的接触還元法のＮＯｘ浄化触媒であるが、排ガスの流路の途中に、多孔質の排ガス浄化材を設置すると共に、この排ガス浄化材とこの排ガス浄化材の上流側の排ガス導管に、外層及び内管からなる二重構造の排ガス導管と冷媒循環装置とからなる冷却手段を設けて、外層又は内管のいずれかに、冷媒を循環させたり、排ガス浄化材の表面に送風したりして、排ガス浄化材の表面温度を下げる排ガス浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
この排ガス浄化装置では、冷媒には冷却水等を用いて、冷媒の熱を放熱器で放熱したり、排ガス中に空気を導入したり、排ガス導管の外表面に面積可変の放熱材を設けたりして、排ガス浄化装置を降温すると共に、その一方で、ヒータによる加熱や排ガス流量の減少で排ガス浄化装置を昇温している。
【００１０】
また、ＤＰＦやＮＯｘ還元触媒等のエンジンの排ガス処理装置と上流側の排気通路の少なくとも一方を二重構造にして、二重構造内の空気と置換ガスに置き換えて、この置換ガスをガス吸収剤で吸収することにより、この二重構造内を真空にした排ガス処理装置及び排気通路の保温構造が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
この保温構造では、二重構造の真空により対流伝熱を減少し、輻射遮熱板により放射伝熱(輻射伝熱)を減少することにより、優れた保温性を持つ装置としている。この保温性の向上により、放熱による排ガス温度の低下の減少と、フィルタ再生のための排ガス昇温時の燃費の悪化の抑制を図っている。
【００１２】
しかしながら、前者の排ガス浄化装置は放熱が中心であるので降温に適しているが、昇温が不十分であるという問題があり、後者の排ガス処理装置及び排気通路の保温構造は、保温が中心であるので、昇温に適しているが、降温には適していないという問題がある。
【特許文献１】特開平０７−２８４６３６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４９２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、ＮＯｘ浄化触媒やＤＰＦ等の排気ガス浄化装置の温度を、短時間で昇温させることができ、しかも、浄化性能の高い温度範囲内に維持できて、浄化機能を向上することができる排気ガス浄化装置と排気ガス浄化装置の温度管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するための排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置において、この排気ガス浄化装置の表面又は内部の、一部又は全体に、流体が流通する中空部を設け、この中空部内の流体の流量の調整を行う流体流量調整機構を設けると共に、この中空部を密閉して内部の流体の圧力の調整を行う流体圧力調整機構を設けて構成する。この流体流量調整機構と流体圧力調整機構は、全部の機構が兼用であっても、一部の機構が共通使用であっても、まったく別の機構であってもよい。
【００１５】
この流体の流量調整と流体の圧力調整の両方の機能を備えた構成、即ち、流体の導入とその排出が可能な構成としては、例えば、中空部の流体入口側に設けた電磁弁と、流体出口側に設けた電磁弁と、流体出口側の電磁弁の下流側に設けた真空ポンプとの組み合わせの構成があり、両方の電磁弁を開いて真空ポンプを作動させることで、流体の流量を調整できる。また、流体入口側の電磁弁を閉じて、流体出口側の電磁弁を開いて真空ポンプを作動させることで、流体の圧力を低下させて真空にすることができ、所定の真空度に達した時に、流体出口側の電磁弁を閉じて真空ポンプを止めることで、中空部を所定の真空度の状態のまま維持できる。
【００１６】
この排気ガス浄化装置の構成によれば、ＮＯｘ浄化触媒やＤＰＦ等の容器の中空部内に気体や液体等の流体を流すことにより、この流体とＮＯｘ浄化触媒やＤＰＦとの間で効率よく熱交換することができるようになると共に、この中空部内の流体の圧力を減少したり、または、流体を抜いてして、真空状態にすることにより、効率よく保温することができるようになる。
【００１７】
上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記流体流量調整機構が、前記中空部を流通する流体を排気ガスと空気に切り替える流体切り替え機構を有するように構成すると、この構成により、高温の排気ガスで中空部を介して排気ガス浄化装置を温めて、保温効果を上げることができるようになると共に、低温の空気で中空部を介して排気ガス浄化装置を冷却することができるようになる。
【００１８】
上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記中空部内の流体流量と流体圧力の少なくとも一方の調整を、内燃機関の運転状態に応じて行うように構成すると、この構成により、内燃機関から排出される排気ガスの温度に対応した放熱量と受熱量の調整制御を行うことができ、排気ガス浄化装置の温度管理をより適切に行うことができるようになる。
【００１９】
そして、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化装置の温度管理方法は、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置の温度管理方法において、この排気ガス浄化装置の表面又は内部の、一部又は全体に設けた中空部に、流体を流通させると共に、この流体の流量の調整と、前記中空部を密閉したときの流体の圧力の調整をして、この排気ガス浄化装置の熱の出入を調整することを特徴とする温度管理方法である。
【００２０】
この方法によれば、ＮＯｘ浄化触媒やＤＰＦ等の排気ガス浄化装置の容器の中空部内に流体を流して、この流体とＮＯｘ浄化触媒やＤＰＦとの間で熱交換することができると共に、この中空部内の流体の圧力を減少して又は流体を抜いて真空状態にして保温することができる。
【００２１】
上記の排気ガス浄化装置の温度管理方法において、前記中空部に流通させる流体を排気ガスと空気に切り替えると、この方法により、高温の排気ガスで中空部を介して排気ガス浄化装置を温めて、保温効果を上げることができると共に、低温の空気で中空部を介して排気ガス浄化装置を冷却することができる。
【００２２】
上記の排気ガス浄化装置の温度管理方法において、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記中空部内の流体流量と流体圧力の少なくとも一方を調整すると、この方法により、内燃機関から排出される排気ガスの温度に対応した放熱量と受熱量の調整制御を行うことができ、排気ガス浄化装置の温度管理をより適切に行うことができる。
【００２３】
上記の排気ガス浄化装置の温度管理方法において、前記排気ガス浄化装置の温度が低い場合には、所定の温度範囲に達するまでは、前記中空部を真空状態にして前記中空部を経由して伝熱される熱量を減らし、前記排気ガス浄化装置の温度が前記所定の温度範囲内にある場合、又は、前記所定の温度範囲になると予測される場合には、中空部を真空状態のまま維持し、更に、前記排気ガス浄化装置の温度が前記所定の温度範囲を超える場合、又は、前記排気ガス浄化装置の温度が前記所定の温度範囲を超えると予測される場合には、中空部に流体を流通させる。
【００２４】
この制御によれば、排気ガス浄化装置の温度が低い場合には、中空部を真空状態にして放熱量を小さくして、所定の温度範囲に達するまでの時間を減らすことができる。また、排気ガス浄化装置の温度が所定の温度範囲内にある場合、又は、排気ガス浄化装置の温度が所定の温度範囲内にあると予測される場合も、中空部を真空状態のまま維持して、排気ガス浄化装置の温度を所定の温度範囲内に維持することができる。更に、排気ガス浄化装置の温度が所定の温度範囲を超える場合、又は、排気ガス浄化装置の温度が所定の温度範囲内に超えると予測される場合には、中空部の対流伝熱等により、排気ガス浄化装置から熱を奪って、排気ガス浄化装置を冷却することができる。なお、この冷却度合いの調整は流体の流量調整により、対流伝熱量に大きく影響する中空部内の流体の流速を調整することでできる。従って、ＮＯｘ浄化触媒やＤＰＦ等の排気ガス浄化装置の温度を、容易に昇温、調整及び管理することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置の温度管理方法によれば、排気ガス浄化装置から放熱される熱量を、中空部を流れる流体の流量によって調整できる上に、中空部の流体の圧力低下状態により、言い換えれば、真空状態により放熱量を著しく低減できるので、この放熱量の調整機能により排気ガス浄化装置の温度管理が容易にできるようになる。
【００２６】
従って、排気ガス浄化装置の温度を、短時間で浄化性能の高い温度範囲内に昇温させることが効率よくできると共に、浄化性能の高い温度範囲内に維持することが容易にできるので、排気ガス浄化装置の浄化機能を向上させることができる。また、この浄化能力の向上により、浄化に必要な排気ガス浄化装置の容積を減らすことができるので、小型化でき、この小型化による車両への搭載性も向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化法について、図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、流体として気体について説明するが、流体として冷却水等の液体を使用することもできる。また、ここで用いる「真空」「真空状態」とは、絶対気圧ゼロである必要はなく、大気圧よりも低く、中空部において断熱効果があればよい。この真空状態は、中空部を密閉して真空ポンプ（バキュームポンプ）で吸引することによって容易に実施できる。また、真空度合いは、中空部の構造的強度や密閉用の弁や真空ポンプの性能によって決まるが、これらは、中空部における断熱要求と効果等とのバランスで決まる。
【００２８】
図１に、本発明の実施の形態の排気ガス浄化装置を用いた排気ガス浄化システム１の構成を示し、図２に排気ガス浄化装置の横断面図を示す。この排気ガス浄化システム１は、エンジンの排気通路２に、酸化触媒（ＤＯＣ）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ）、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の一つ又は幾つかの組み合わせで形成される排気ガス浄化装置３を配置して構成される。なお、ここでは、この排気ガス浄化装置３はＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えて構成されているものとして説明する。
【００２９】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を貴金属と共に担持して形成され、酸素過剰な排気ガス中のＮＯを酸化して硝酸塩として触媒上に吸着させて、ＮＯｘを浄化する。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気ガスが酸素濃度の高いリーン空燃比状態ではＮＯｘを吸蔵し、酸素濃度が低いかゼロのリッチ空燃比状態では、吸蔵したＮＯｘを放出すると共に、この放出されたＮＯｘを還元雰囲気中で還元して、ＮＯｘを低減する。
【００３０】
この排気ガス浄化装置３の表面の一部又は全体に、排気ガスＧ又は空気（外気）Ｂの流体（ここでは気体）Ａが流通する中空部４を設ける。この中空部４は、通常は排気ガス浄化装置３の外周部に設けるが、排気ガス浄化装置３に内部通路がある場合などでは内部に設けてもよい。この中空部は、排気ガス浄化装置３の排気ガスＧの入口側に設けると、この排気ガスＧに対する温度管理効果を発揮でき、排気ガスＧの出口側に設けると、排気ガス浄化装置３の後端部に対する温度管理効果を発揮できる。また、この中空部４を排気ガス浄化装置３の上流側の排気通路２にも設けると、排気ガス浄化装置３に流入する排気ガスＧに対する温度管理効果をより大きくすることができる。
【００３１】
この中空部４には、流体Ａの供給部としての入口側配管５と、流体Ａの排出部としての出口側配管６とを接続して設け、この入口側配管５に入口側電磁弁５ａを、この出口側配管６に出口側電磁弁６ａを設ける。更に、出口側電磁弁６ａの下流側に真空ポンプ７を設ける。また、入口側配管５は、排気ガス浄化装置３の排気ガスＧに関して下流側に設け、出口側配管６は上流側に設ける。これらにより、中空部４内の流体Ａの流量の調整を行う流体流量調整機構と、この中空部４を密閉して内部の流体Ａの圧力の調整を行う流体圧力調整機構を構成する。
【００３２】
この入口側配管５の上流側は、排気ガスＧと空気Ｂとを選択して導入できるように構成する。つまり、入口側配管５の上流側を２つに分岐して、一方の入口側配管５ｂを大気中に開放し、他方の入口側配管５ｃを排気ガス浄化装置３の下流側の排気通路２に接続する。それと共に、この分岐部位に切り替え弁８を設ける。この構成により、流体流量調整機構が、中空部４を流通する流体Ａを排気ガスＧと空気Ｂに切り替える流体切り替え機構を有するようになる。この構成により、高温の排気ガスＧで中空部４を介して排気ガス浄化装置３を効率よく温めて、保温効果を上げることができると共に、低温の空気である流体Ａで中空部４を介して排気ガス浄化装置３を効率よく冷却することができるようになる。
【００３３】
また、排気ガス浄化装置３の温度Ｔｍを測定する温度センサ９を排気ガス浄化装置３の内部に設ける。なお、温度センサ９を内部に設けるのが難しい場合には、排気ガス浄化装置３の上流側に排気ガスＧの温度Ｔｇを測定する温度センサ９ａを設けて、この温度センサの検出温度Ｔｇａを温度Ｔｍの代用とする。更に、中空部４の圧力Ｐｍを計測する圧力センサ１０を設ける。また、必要に応じて、排気ガス浄化装置３の下流側に排気ガスＧの温度Ｔｇｂを測定する温度センサ９ｂを設けて、排気ガスＧによる排気ガス浄化装置３の暖機の可否の判断に用いる。
【００３４】
この温度センサ９（９ａ）、９ｂの検出値Ｔｍ（Ｔｇａ）、Ｔｇｂと圧力センサ１０の検出値Ｐｍは、排気ガス浄化装置３の制御装置１１に入力される。この制御装置１１には、エンジンの運転状態を示すエンジン回転数Ｎｅと負荷(又は燃料噴射量)Ｑも入力され、入口側電磁弁５ａと出口側電磁弁６ａと真空ポンプ７と切り替え弁８を制御する。通常、この制御装置１１はエンジンの運転を制御するＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）又はＥＣＵ(エンジンコントロールユニット）と呼ばれるエンジン制御装置２０に組込まれて構成される。
【００３５】
両方の電磁弁５ａ，６ａを開いて真空ポンプ７を作動させれば、真空ポンプ７の調整により流体Ａの流量を調整でき、また、流体入口側の電磁弁５ａを閉じて、流体出口側の電磁弁６ａを開いて真空ポンプ７を作動させれば、流体Ａの圧力を低下させて真空にすることができ、所定の真空度に達したら、真空ポンプ７を止める。この真空状態を圧力センサ１０で常時検知し、所定の真空度（所定の圧力）よりも上昇したら再び真空ポンプ７を作動させる。言い換えれば、所定の圧力値以下であることが圧力センサ１０で検知されるまでは真空ポンプ７を止めておく。これにより、中空部４を真空状態のまま維持することができる。これらの制御を、エンジンの運転状態に応じて行う。
【００３６】
次に、上記の排気ガス浄化装置の温度管理方法について、第１の実施の形態について図３の制御フローを参照しながら説明する。この図３の制御フローはエンジンの運転開始と共にスタートし、エンジンの運転制御と並行して実施され、エンジンの運転終了と共にリターンして終了するものとして示してある。
【００３７】
この図３の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１で、触媒温度Ｔｍが所定の温度範囲の下限（例えば、２５０℃）Ｔｃ１より低いか（ＹＥＳ）、否か（ＮＯ）を判定する。ステップＳ１１の判定で低い場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１２に行く。このステップＳ１２では、真空化に先立って、中空部４の圧力Ｐｍが所定の圧力Ｐｃより低いか（ＹＥＳ）、否か（ＮＯ）を判定する。低い場合（ＹＥＳ）には、既に真空化されているとして、ステップＳ１１に戻る。低くない場合（ＮＯ）は、ステップＳ１３に行き、真空化を行う。この真空化は、入口側電磁弁５ａを閉じて、出口側電磁弁６ａを開き、真空ポンプ７を作動させることにより、所定の時間（圧力Ｐｍの判定のインターバルに関係する時間）の間行う。
【００３８】
この真空化の後は、ステップＳ１４で、再度、中空部４の圧力Ｐｍが所定の圧力Ｐｃより低いか（ＹＥＳ）、否か（ＮＯ）を判定する。低い場合（ＹＥＳ）はステップＳ１５に行き、真空ポンプ７の作動を停止して真空化を停止し、ステップＳ１１に戻る。低くない場合（ＮＯ）は、ステップＳ１３に戻り、中空部４の圧力Ｐｍが所定の圧力Ｐｃより低くなるまで、ステップＳ１３の真空化を継続する。この中空部４の真空化により、中空部４の断熱効果が高められ、排気ガス浄化装置３の昇温を効率よく行えるようになる。
【００３９】
ステップＳ１１の判定で、触媒温度Ｔｍが、所定の温度範囲の下限Ｔｃ１より低くない場合（ＮＯ）は、ステップＳ１６で、触媒温度Ｔｍが所定の温度範囲の上限(例えば、４００℃）Ｔｃ２より高いか（ＹＥＳ）、否か（ＮＯ）を判定する。高くない場合（ＮＯ）は、ステップＳ１２に行き、中空部４を真空にするか、真空状態を維持する。高い場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１７に行き、中空部４に流体Ａを流通させる。この流通は、入口側電磁弁５ａと出口側電磁弁６ａの両方を開き、真空ポンプ７を作動させることにより、の所定の時間（触媒温度の判定のインターバルに関係する時間）の間行う。ここでは、冷却のためであるので、切り替え弁８を切り替えて空気Ｂを流通させる。
【００４０】
また、エンジンの運転が終了した時には、制御途中であっても割り込みが発生して、リターンし、エンジンの運転の終了と共に、この制御フローも終了する。
【００４１】
この第１の実施の形態の排気ガス浄化装置の温度管理方法によれば、排気ガス浄化装置３の温度Ｔｍが低い場合には、所定の温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）に達するまでは、中空部４を真空状態にして中空部４を経由しては熱される熱量を減らし、排気ガス浄化装置の温度Ｔｍが所定の温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）内にある場合には、中空部４を真空状態のまま維持し、更に、排気ガス浄化装置３の温度Ｔｍが所定の温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）を超える場合には、中空部４に流体Ａ(空気Ｂ）を流通させる。
【００４２】
なお、制御の判定を温度Ｔｍと所定の温度範囲の下限Ｔｃ１と上限Ｔｃ２で行っているが、温度Ｔｍの増減速度を加味した判定にすることで、温度Ｔｍの変化を予測できるので、温度Ｔｍが所定の温度範囲になると予測される場合や、温度Ｔｍが所定の温度範囲を超えると予測される場合にも容易に拡張できる。また、エンジンから排出される排気ガスＧの温度Ｔｇａに密接な関係を持つ、エンジン回転数Ｎｅや燃料噴射量Ｑを基に排気ガスの温度を予測すれば、あるいは、エンジン回転数Ｎｅや燃料噴射量Ｑを判定の基準に用いれば、排気ガス温度Ｔｇａが変化するのに先立って、排気ガス浄化装置３からの放熱と保温の制御を行うことができ、これらの制御の時間遅れを減らすことができる。
【００４３】
従って、この温度管理方法によれば、排気ガス浄化装置３の温度Ｔｍが低い場合には、中空部４を真空状態にして放熱量を小さくして、所定の温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）に達するまでの時間を減らすことができる。また、排気ガス浄化装置３の温度Ｔｍが所定の温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）内にある場合や所定の温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）内になると予測される場合も、中空部４を真空状態のまま維持して、排気ガス浄化装置３の温度Ｔｍを所定の温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）内に維持することができる。更に、排気ガス浄化装置３の温度Ｔｍが所定の温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）を超える場合や超えると予測される場合には、中空部４の対流伝熱等により、排気ガス浄化装置３から熱を奪って、排気ガス浄化装置３を冷却することができる。なお、この冷却度合いは流体Ａの流量調整で調整することができる。従って、ＮＯｘ浄化触媒やＤＰＦ等の排気ガス浄化装置３の温度Ｔｍを、容易に調整及び管理することができる。
【００４４】
次に、第２の実施の形態の排気ガス浄化装置の温度管理方法について、図４の制御フローを参照しながら説明する。この図４の制御フローは、図３の制御フローにステップＳ２１とステップＳ２２を加えたものである。
【００４５】
この図４の制御フローでは、ステップＳ１１で触媒温度Ｔｍが所定の温度範囲の下限Ｔｃ１より低い時に、ステップＳ２１で、排気ガス浄化装置３の下流側の排気ガスＧの温度Ｔｇｂが所定の判定温度Ｔｃ３より高いか（ＹＥＳ）、否か（ＮＯ）を判定し、高い場合（ＹＥＳ）のみ、ステップＳ２２に行って、比較的温度が高い排気ガスＧを中空部４に流通させて、排気ガス浄化装置３を暖める。
【００４６】
この流通は、入口側電磁弁５ａと出口側電磁弁６ａの両方を開き、真空ポンプ７を作動させることにより行うが、ここでは、暖機のためであるので、切り替え弁８を切り替えて排気ガスＧを流通させる。この排気ガスＧの流量、流速の調整を真空ポンプ７の調整で行うことにより、暖機の度合いを調整することができる。
【００４７】
この所定の判定温度Ｔｃ３は、効率よく排気ガス浄化装置３を暖めることができる温度とする。この所定の判定温度Ｔｃ３には、触媒温度Ｔｍによって変化する値（例えば、触媒温度Ｔｍに一定の温度を加えた値）を用いることもできる。
【００４８】
また、ステップＳ２１の判定で、排気ガスＧの温度Ｔｇｂが所定の判定温度Ｔｃ３より高くない場合（ＮＯ）は、ステップＳ１２に行く。その他は、図３の制御フローと同様な制御が行われる。
【００４９】
この第２の実施の形態の温度管理方法によれば、第１の実施の形態の温度管理方法の作用効果に加えて、触媒温度Ｔｍが所定の温度範囲の下限Ｔｃ１より低い場合に、排気ガスＧの温度Ｔａｂが高い時には、中空部４に排気ガスＧを流通させて暖機することができるようになる。
【００５０】
上記の排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置の温度管理方法によれば、排気ガス浄化装置３から放熱される熱量を、中空部４を流れる流体Ａの流量によって調整できる上に、中空部４の流体Ａの圧力低下状態により、言い換えれば、真空状態により放熱量を著しく低減できるので、この放熱量の調整機能により排気ガス浄化装置３の温度管理が容易にできるようになる。
【００５１】
従って、排気ガス浄化装置３の温度Ｔｍを、短時間で浄化性能の高い温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）内に昇温させることが効率よくできると共に、浄化性能の高い温度範（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）囲内に維持することが容易にでき、排気ガス浄化装置３の浄化機能を向上させることができる。
【００５２】
その結果、触媒機能に必要な温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）に対して触媒温度Ｔｍが低い場合に、排気ガス温度Ｔｇａの上昇に対する触媒温度Ｔｍの時間遅れを減少できるので、エンジンからのＮＯｘ排出量の更なる抑制が可能となる。また、触媒温度Ｔｍが触媒機能発現に必要な温度範囲（Ｔｃ１〜Ｔｃ２）に対して高い場合に、触媒からの放熱を増やして冷却を促進することでエンジンからのＮＯｘ排出量の抑制が可能となる。
【００５３】
更に、放熱と保温の制御をエンジン排気ガス温度が変化するのに先立って対応させると、制御時間遅れを減らすことができ、更に、触媒の浄化効率が向上するので、ＮＯｘ排出量の更なる抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態の排気ガス浄化装置を用いた排気ガス浄化システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の排気ガス浄化装置の横断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の排気ガス浄化装置の温度管理方法の制御フローの一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の排気ガス浄化装置の温度管理方法の制御フローの一例を示す図である。
【図５】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒温度と浄化性能の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    排気ガス浄化システム
２    エンジンの排気通路
３    排気ガス浄化装置
４    中空部
５    入口側配管
５ａ  入口側電磁弁
５ｂ  一方の入口側配管
５ｃ  他方の入口側配管
６ａ  出口側電磁弁
６    出口側配管
７    真空ポンプ
８    切り替え弁
９，９ａ，９ｂ  温度センサ
１０    圧力センサ
１１    制御装置
２０    エンジン制御装置
Ａ    流体
Ｂ    空気（大気）
Ｇ    排気ガス
Ｎｅ    エンジン回転数
Ｑ      負荷(又は燃料噴射量)
Ｔｃ１  所定の温度範囲の下限
Ｔｃ２  所定の温度範囲の上限
Ｔｃ３  所定の判定温度
Ｔｇａ  排気ガス浄化装置の上流側の排気ガスの温度
Ｔｇｂ  排気ガス浄化装置の下流側の排気ガスの温度
Ｔｍ    排気ガス浄化装置の温度（触媒温度）
【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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