(57)【要約】【課題】燃費を向上させつつ、排熱を可及的に有効利用すること。【解決手段】排気通路１５にＮＯｘ吸蔵触媒１８が配設されたエンジン１の排気Ｇｅ装置１０であって、排熱をエネルギーとして回収する蓄熱材搭載熱交換器３０を備える。蓄熱材搭載熱交換器３０は、液状の排熱回収用冷媒Ｗｍを排熱で加熱して気化させる加熱部３３と、加熱部３３で気化された排熱回収用冷媒Ｗｍをエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換によって凝縮させて加熱部３３に循環させる凝縮部３７と、気化した排熱回収用冷媒Ｗｍの一部と発熱反応可能に蓄熱材３６が配設された加熱促進部３５とを含む。ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限付近にある所定温度Ｔ１以下の場合には、加熱促進部３５において、蓄熱材３６が気化した排熱回収用冷媒Ｗｍとの間で発熱反応を行ってこれを加熱する。所定温度Ｔ１を越える場合には、加熱促進部３５における発熱反応を抑制し、ＮＯｘ吸蔵触媒１８を冷却する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒が配設されたエンジンの排気装置であって、
前記排気通路の前記ＮＯｘ吸蔵触媒より上流側に設けられ、排気を高温熱源とするとともにエンジン用冷媒を低温熱源として発生する熱音響自励振動を電気エネルギーに変換して出力する熱音響発電手段と、
前記排気通路に設けられ、排熱によって気化した排熱回収用冷媒を前記エンジン用冷媒で冷却して凝固させることにより、排熱をエネルギーとして回収する排熱回収手段と、
前記熱音響発電手段をバイパスするとともに前記排熱回収手段を通した後に前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排気を流通させる第１排気経路と、
前記排熱回収手段をバイパスするとともに前記熱音響発電手段を通した後に前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排気を流通させる第２排気経路と、
前記熱音響発電手段と前記排熱回収手段の双方を通した後に前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排気を流通させる第３排気経路と、
前記熱音響発電手段と前記排熱回収手段の運転制御を含み、前記各排気経路を含む複数の排気経路のうちの何れか１つに前記排気通路を切り換える運転制御手段と、
前記熱音響発電手段の発電による燃費の向上と前記排熱回収手段の回収した熱による燃費の向上とを比較する燃費改善比較手段と、
ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態を検出する触媒温度検出手段と
を備え、
前記運転制御手段は、前記触媒温度検出手段の検出値が、当該ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度以下の場合には、前記燃費改善比較手段による燃費の改善見込みが大きい方に排気が流通するように前記第１排気経路と前記第２排気経路の何れか一方に前記排気通路を切り換え、前記所定温度を超える場合には、前記第３経路に前記排気通路を切り換えるとともに、前記熱音響発電手段と前記排熱回収手段のうち、選択された排気経路に係る手段を稼動制御するものである
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの排気装置において、
車両のエンジンルームに配置されたバッテリの温度状態を検出するバッテリ温度検出手段をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度以下の場合において、前記バッテリ温度検出手段の検出に基づく前記バッテリの温度状態が所定のしきい値以下のときには、前記燃費改善比較手段の判定結果に拘わらず、前記第１排気経路に前記排気通路を切り換えるものである
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項３】
請求項２記載のエンジンの排気装置において、
車両の電気負荷の消費電力を検出する消費電力検出手段をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度以下の場合において、前記車両に搭載されている電気負荷の消費電力が、前記排熱による熱音響発電手段の発電量以上になったときには、前記燃費改善比較手段の判定結果に拘わらず、前記第１排気経路に前記排気通路を切り換えるものである
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載のエンジンの排気装置において、
エンジン用冷媒を前記エンジンから導出するエンジン用冷媒取出部をさらに備え、
前記エンジン用冷媒取出部のエンジン用冷媒が、前記熱音響発電手段で用いられるエンジン用冷媒として、且つ前記排熱回収手段で用いられるエンジン用冷媒として、共用されている
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のエンジンの排気装置において、
前記排熱回収手段は、
液状の前記排熱回収用冷媒を排熱で加熱して気化させる加熱部と、
前記加熱部で気化された前記排熱回収用冷媒を前記エンジン用冷媒との熱交換によって凝縮させて前記加熱部に循環させる凝縮部と、
前記加熱部と前記凝縮部との間の冷媒通路上に設けられ、気化した前記排熱回収用冷媒の一部と発熱反応可能に蓄熱材が配設された加熱促進部と
を含み、
前記運転制御手段は、前記第１排気経路が選択されている場合には、前記加熱促進部において、前記蓄熱材が気化した前記排熱回収用冷媒との間で発熱反応が生じるように前記加熱促進部を制御するとともに、前記第３排気経路が選択されている場合には、前記排熱回収用冷媒と前記エンジン用冷媒との熱交換を抑制するものである
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項６】
請求項５記載のエンジンの排気装置において、
前記運転制御手段は、前記第３排気経路が選択されている場合、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が高いほど前記排熱回収手段を通る前記エンジン用冷媒の流量を増加するように、前記排熱回収手段を通る前記エンジン用冷媒の流量を調節するものである
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項７】
請求項５または６記載のエンジンの排気装置において、
前記排熱回収手段は、排熱で加熱して前記蓄熱材を再生する再生モードで運転可能に構成されており、
前記蓄熱材の再生要否を判定する再生要否判定手段と、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒を通した後に前記排熱回収手段に排気を流通させる第４排気経路と
をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が前記所定温度以下且つ前記蓄熱材が前記再生を要する状態である場合には、前記燃費改善比較手段の判定結果に拘わらず、前記排気通路を優先的に前記第４排気経路に切り換えて、前記排熱回収手段を前記再生モードで運転するように制御するものである
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載のエンジンの排気装置において、
前記熱音響発電手段は前記排熱回収手段より前記排気通路の上流側に配置されている
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項９】
排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒が配設されたエンジンの排気装置であって、
前記排気通路に設けられ、排熱によって気化した排熱回収用冷媒を前記エンジン用冷媒で冷却して凝固させることにより、排熱をエネルギーとして回収する排熱回収手段と、
前記排熱回収手段の運転を制御する運転制御手段と
を備え、
前記排熱回収手段は、
液状の前記排熱回収用冷媒を排熱で加熱して気化させる加熱部と、
前記加熱部で気化された前記排熱回収用冷媒を前記エンジン用冷媒との熱交換によって凝縮させて前記加熱部に循環させる凝縮部と、
前記加熱部と前記凝縮部との間の冷媒通路上に設けられ、気化した前記排熱回収用冷媒の一部と発熱反応可能に蓄熱材が配設された加熱促進部と
を含み、
前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度以下の場合には、前記加熱促進部において、前記蓄熱材が気化した前記排熱回収用冷媒との間で発熱反応が生じるように前記加熱促進部を制御するとともに、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度を越える場合には、前記排熱回収用冷媒と前記エンジン用冷媒との熱交換を抑制するものである
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項１０】
請求項９記載のエンジンの排気装置において、
前記運転制御手段は、前記所定温度を越える場合、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が高いほど前記排熱回収手段を通る前記エンジン用冷媒の流量を増加するように、前記排熱回収手段を通る前記エンジン用冷媒の流量を調節するものである
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載のエンジンの排気装置において、
前記排熱回収手段は、排熱で加熱して前記蓄熱材を再生する再生モードで運転可能に構成されており、
前記蓄熱材の再生要否を判定する再生要否判定手段と、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒を通した後に前記排熱回収手段に排気を流通させる第４排気経路と
をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が前記所定温度以下且つ前記蓄熱材が前記再生を要する状態である場合には、前記排気通路を優先的に前記第４排気経路に切り換えて、前記排熱回収手段を前記再生モードで運転するように制御するものである
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気装置に関し、特に排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒が配設されたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば自動車等に搭載されるエンジンの燃費向上の要求が高まっている。エンジンの燃費を向上させるために有効な燃焼形態として、いわゆるリーンバーン（希薄燃焼）が知られている。これは、特に中低負荷運転領域において理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）よりもリーン（空気過剰）で混合気を燃焼させるものである。
【０００３】
一方、エンジンの排気の浄化も近年要求の高まっている課題である。従来、排気を浄化する触媒として三元触媒が知られている。しかし三元触媒は理論空燃比での燃焼時には高度な排気浄化作用を有するが、リーンバーン時にはＮＯｘ（窒素酸化物）の浄化性能が低下するという制約がある。
【０００４】
そこでそのＮＯｘを浄化するため、排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒が配設されたエンジンが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に示されるＮＯｘ吸蔵触媒は、これに流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比又はそれよりリッチのときに吸蔵されているＮＯｘを放出して還元するものである。
【０００６】
また従来、燃費を向上させる装置として、エンジンの排気の排熱を利用してエンジン用冷媒を加熱する排熱回収装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
特許文献２に示される排熱回収装置は、液状の排熱回収用冷媒を排熱で加熱して気化させる（加熱部）。そして気化した排熱回収用冷媒とエンジン用冷媒とを熱交換させ、排熱回収用冷媒を凝縮させる（凝縮部。同文献内では冷却部と称されている）。エンジン用冷媒は、主に排熱回収用冷媒が凝縮（液化）するときに放出される潜熱により昇温する。エンジン用冷媒の昇温により、エンジンの暖機を促進して燃費を向上させることができる。すなわち、未暖機状態ではオイル粘度が高い等の理由で機械抵抗が高く、温間時に比べて燃費が悪いが、その暖機時間を短縮することにより、燃費の向上を図ることができる。
【０００８】
また従来、燃費を向上させる別の装置として、エンジンの排熱を利用して音波を発生させ、その音波のエネルギーをさらに電気エネルギーとして回収する熱音響発電機が知られている（例えば特許文献３参照）。
【０００９】
特許文献３に示される熱音響発電機は、不活性ガスが封入された気柱管と、その気柱管内に設けられた蓄熱器と、気柱管の閉鎖端に設けられたトランスデューサとを備える。蓄熱器の一端には高温熱交換器が設けられて排気（高温熱源）と不活性ガスとの熱交換が行われる。一方蓄熱器の他端には低温熱交換器が設けられてエンジン用冷媒（低温熱源）と不活性ガスとの熱交換が行われる。かくして蓄熱器には、不活性ガスの温度勾配に起因する熱音響自励振動（音波）が発生する。この音波は気柱管内で共鳴し、定在波が形成される。そしてこの定在波が、トランスデューサで電気エネルギーに変換され、適宜バッテリに蓄電される等して利用される。発電による電力は、直接または蓄電して利用することができるので、燃費を向上することができる。
【特許文献１】特開２００５−１１３７６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２４４２３号公報
【特許文献３】特開２００６−９７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで特許文献１に示されるようなＮＯｘ吸蔵触媒には、活性温度が比較的低いという特徴がある。触媒の材質にもよるが、約４００℃〜５００℃程度が活性温度の上限とされている。これに対してエンジンの排気温度は９００℃程度にまで達するから、その場合にＮＯｘの浄化が不充分となるおそれがあった。無論、エンジンの排気温度を種々の方法で低減することも可能ではあるが、単に、触媒の性能維持のためだけにエネルギーを廃棄することは、燃費向上やエコロジーの観点から好ましくない。
【００１１】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、広い運転領域にわたって燃費を向上させつつ、排熱を可及的に有効利用してＮＯｘ吸蔵触媒の排気浄化性能を向上することのできるエンジンの排気装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために本発明は、排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒が配設されたエンジンの排気装置であって、前記排気通路の前記ＮＯｘ吸蔵触媒より上流側に設けられ、排気を高温熱源とするとともにエンジン用冷媒を低温熱源として発生する熱音響自励振動を電気エネルギーに変換して出力する熱音響発電手段と、前記排気通路に設けられ、排熱によって気化した排熱回収用冷媒を前記エンジン用冷媒で冷却して凝固させることにより、排熱をエネルギーとして回収する排熱回収手段と、前記熱音響発電手段をバイパスするとともに前記排熱回収手段を通した後に前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排気を流通させる第１排気経路と、前記排熱回収手段をバイパスするとともに前記熱音響発電手段を通した後に前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排気を流通させる第２排気経路と、前記熱音響発電手段と前記排熱回収手段の双方を通した後に前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排気を流通させる第３排気経路と、前記熱音響発電手段と前記排熱回収手段の運転制御を含み、前記各排気経路を含む複数の排気経路のうちの何れか１つに前記排気通路を切り換える運転制御手段と、前記熱音響発電手段の発電による燃費の向上と前記排熱回収手段の回収した熱による燃費の向上とを比較する燃費改善比較手段と、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態を検出する触媒温度検出手段とを備え、前記運転制御手段は、前記触媒温度検出手段の検出値が、当該ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度以下の場合には、前記燃費改善比較手段による燃費の改善見込みが大きい方に排気が流通するように前記第１排気経路と前記第２排気経路の何れか一方に前記排気通路を切り換え、前記所定温度を超える場合には、前記第３経路に前記排気通路を切り換えるとともに、前記熱音響発電手段と前記排熱回収手段のうち、選択された排気経路に係る手段を稼動制御するものであることを特徴とするエンジンの排気装置である。
【００１３】
この態様では、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態（ＮＯｘ吸蔵触媒の温度そのものであっても代用特性であってもよい）が、当該ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度以下の場合には、排熱回収手段または熱音響発電手段によって効果的に燃費を向上することができ、所定温度を超える場合には、熱音響発電手段によって燃費を向上することができるとともに、排熱回収手段によってＮＯｘ吸蔵触媒の排気浄化性能を向上することができる。
【００１４】
すなわち、排熱回収手段によれば、排熱を利用してエンジンの暖機を促進することにより、オイル粘度を低減する等して機械抵抗を抑制し、燃費の向上を図ることができる一方、熱音響発電手段によれば、排熱を利用して電気エネルギーを発電することにより、燃費の向上を図ることができるのであるが、これらは、それぞれ燃費向上に貢献する態様が異なるため、単に組み合わせて用いるだけでは相乗的な効果を得ることができない。本発明では、熱音響発電手段の発電による燃費の向上と排熱回収手段の回収した熱による燃費の向上とを比較し、燃費改善見込みのより高い方を選択するので、熱音響発電手段と排熱回収手段とによる排熱利用の最適配分を図ることができる。
【００１５】
「燃費改善見込み」は、エンジンの始動開始からの経過時間、エンジンの冷却水の温度等をパラメータにして実験的に求められたデータマップに基づいて判定することが可能である。例えば、エンジンの冷間時においては、機械抵抗による損失がより深刻である一方、エンジンの温間時においては、熱音響自励振動による発電による燃費向上効果がより高くなる。そこで、例えば、エンジンの排気温度等をパラメータにして、冷間時と温間時の境界を切換温度として設定しておくことにより、広い運転領域にわたって最適な燃費向上を図ることが可能となるのである。
【００１６】
一方、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が所定温度を超えるときは、第３排気経路が選択され、排熱回収手段と熱音響発電手段の双方が稼動される。特に、熱音響発電手段による発電量は高温熱源と低温熱源との温度差に比例するのであり、通常、ＮＯｘ吸蔵触媒が高温であるときには排気温度も高温になっているから、この第３排気経路が選択されている場合の発電量は、第２排気経路が選択されている場合よりも多く、燃費向上効果も大きくなる。また、第３排気経路が選択されている場合、排熱回収手段においては、排熱回収用冷媒の蒸発（気化）を促進し、その気化潜熱を排気から奪うことによって排気温度を低下させるという作用を奏するので、ＮＯｘ吸蔵触媒温度を低下させることができ、排気浄化性能向上効果を得ることができる。
【００１７】
好ましい態様において、車両のエンジンルームに配置されたバッテリの温度状態を検出するバッテリ温度検出手段をさらに備え、前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度以下の場合において、前記バッテリ温度検出手段の検出に基づく前記バッテリの温度状態が所定のしきい値以下のときには、前記燃費改善比較手段の判定結果に拘わらず、前記第１排気経路に前記排気通路を切り換えるものである。この態様では、バッテリの充電可能な運転状態でのみ熱音響発電手段が運転されるので、余剰的な発電を確実に回避することができる。
【００１８】
好ましい態様において、車両の電気負荷の消費電力を検出する消費電力検出手段をさらに備え、前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度以下の場合において、前記車両に搭載されている電気負荷の消費電力が、前記排熱による熱音響発電手段の発電量以上になったときには、前記燃費改善比較手段の判定結果に拘わらず、前記第１排気経路に前記排気通路を切り換えるものである。この態様では、熱音響発電手段の発電した電力をそのまま車両の電気負荷に使用することができるので、例えば極冷間時等の条件下でバッテリへの充電が不可能な運転状態であっても、熱音響発電手段による発電によって燃費向上やバッテリの節電を図ることができる。
【００１９】
好ましい態様において、エンジン用冷媒を前記エンジンから導出するエンジン用冷媒取出部をさらに備え、前記エンジン用冷媒取出部のエンジン用冷媒が、前記熱音響発電手段で用いられるエンジン用冷媒として、且つ前記排熱回収手段で用いられるエンジン用冷媒として、共用されている。この態様では、エンジン用冷媒取出部を排熱回収手段と熱音響発電手段とで共用するので、構造を簡単にすることができる。
【００２０】
好ましい態様において、前記排熱回収手段は、液状の前記排熱回収用冷媒を排熱で加熱して気化させる加熱部と、前記加熱部で気化された前記排熱回収用冷媒を前記エンジン用冷媒との熱交換によって凝縮させて前記加熱部に循環させる凝縮部と、前記加熱部と前記凝縮部との間の冷媒通路上に設けられ、気化した前記排熱回収用冷媒の一部と発熱反応可能に蓄熱材が配設された加熱促進部とを含み、前記運転制御手段は、前記第１排気経路が選択されている場合には、前記加熱促進部において、前記蓄熱材が気化した前記排熱回収用冷媒との間で発熱反応が生じるように前記加熱促進部を制御するとともに、前記第３排気経路が選択されている場合には、前記排熱回収用冷媒と前記エンジン用冷媒との熱交換を抑制するものである。この態様では、加熱部での排熱回収用冷媒の蒸発（気化）→凝縮部での排熱回収用冷媒とエンジン用冷媒との熱交換→排熱回収用冷媒の凝縮（液化）という冷媒サイクルが行われるが、気化した排熱回収用冷媒の一部が、加熱部と凝縮部との間の冷媒通路上に設けられた加熱促進部の蓄熱材に接触することによって発熱反応を生じ、その反応熱によって、凝縮部で凝縮する残余の排熱回収用冷媒が昇温する。そのため、昇温した排熱回収用冷媒が凝縮部でエンジン用冷媒と熱交換されるので、エンジン用冷媒の昇温を促進し、エンジンの暖機に寄与することになる。従って、冷間時等、排気温度が低く第１排気経路が選択されている場合には、加熱促進部による排熱回収用冷媒の昇温によってエンジンの暖機を促進することが可能になる。他方、第３排気経路が選択されている場合は、排気温度が高く、もはや暖機の必要がなくなった運転状態にあるが、この運転状態では、排熱回収用冷媒とエンジン用冷媒との熱交換が抑制されることになるので、過度の暖機を防止することができる。このため、排気から気化潜熱を奪って排気温度を低下させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒が過度に加温されることを抑制することも可能になる。
【００２１】
加熱促進部を含んだ好ましい態様において、前記運転制御手段は、前記第３排気経路が選択されている場合、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が高いほど前記排熱回収手段を通る前記エンジン用冷媒の流量を増加するように、前記排熱回収手段を通る前記エンジン用冷媒の流量を調節するものである。この態様では、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が活性温度上限付近を越えている場合に、エンジン用冷媒の流量が増加するので、凝縮部における排熱回収用冷媒の凝縮が一層促進され、それに伴って加熱部における蒸発量も増加する。その結果、加熱促進部の蓄熱材と発熱反応しなくなる排熱回収用冷媒が相対的に増加するので、加熱促進部による発熱反応が抑制され、凝縮部における排熱回収用冷媒の凝縮が一層促進される。加えて、加熱部における蒸発量の増加に伴い、排気から奪われる気化潜熱が増加し、排気温度の低下代も増大する。このように運転制御手段は、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が高いほど排気温度の低下代を増大させることにより、排気温度が可及的にＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度域にあるように制御することができる。
【００２２】
加熱促進部を含んだ好ましい態様において、前記排熱回収手段は、排熱で加熱して前記蓄熱材を再生する再生モードで運転可能に構成されており、前記蓄熱材の再生要否を判定する再生要否判定手段と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒を通した後に前記排熱回収手段に排気を流通させる第４排気経路とをさらに備え、前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が前記所定温度以下且つ前記蓄熱材が前記再生を要する状態である場合には、前記燃費改善比較手段の判定結果に拘わらず、前記排気通路を優先的に前記第４排気経路に切り換えて、前記排熱回収手段を前記再生モードで運転するように制御するものである。この態様では、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が低い場合であっても、ＮＯｘ吸蔵触媒による排気浄化性能を可及的に維持しつつ、所定の再生処理に応えて蓄熱材の再生も可及的頻繁に行わせることができる。ここで蓄熱材の再生（再生処理ともいう）とは、発熱反応後の生成物を加熱することによって再び発熱反応前の蓄熱材に戻すことである。再生の要否は、例えば、排熱回収手段の運転時間や排気温度等をパラメータにすることによって判定することが可能である。この再生は、排気温度が充分高いとき（例えばＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が前記所定温度を超えているとき）に行うことが望ましい。しかしながら、蓄熱材が再生を要する状態になっているにも拘わらず、その機会が訪れない場合があり得る。例えば排気温度があまり上がらないような運転状態が長期間継続したような場合である。そのような運転状態で、第１排気経路を選択し、排気を優先的に排熱回収手段に通した場合には、再生時の吸熱反応によって、排気が冷却され、ＮＯｘ吸蔵触媒が活性温度よりも下がって排気浄化性能が低下してしまう事態が起こり得る。そこで本態様では、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が所定温度以下且つ蓄熱材が再生を要する状態である場合には、第４排気経路を選択することにより、排気を優先的にＮＯｘ吸蔵触媒に通すことによって排気浄化性能を優先的に確保するようにしているのである。この結果、ＮＯｘ吸蔵触媒を通ってもなお排気に蓄熱材を再生させる熱エネルギーが残存している場合に、その機会を逃すことなく可及的頻繁に再生を行わせることができるのである。なお、多くの場合、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が所定温度以下での再生要求が生じている運転状況では、比較的暖機が進み、燃費改善比較手段が熱音響発電手段による燃費改善見込みを大に判定している場合が多いので、再生運転時に蓄電運転をも並行することができ、より排熱の有効活用を図ることができる。
【００２３】
好ましい態様において、前記熱音響発電手段は前記排熱回収手段より前記排気通路の上流側に配置されている。この態様では、効率的に排熱エネルギーを利用することができる。すなわち、熱音響発電手段は、高温熱源（すなわち排気）と低温熱源（すなわちエンジン用冷媒）との温度差が大きいほど効果（発電量および排気温度低下性能）が大きくなる。他方、第３排気経路が選択される運転状況では、排気温度は比較的高く、エンジンの暖機も終了しているので、システム全体としては、できるだけ排気温度を低減し、エンジン用冷媒やＮＯｘ吸蔵触媒の過度な昇温を抑制する必要がある。従って、熱音響発電手段が排熱回収手段より排気通路の上流側に配置されていると、第３排気経路が選択される運転状況では、高温の排気が熱音響発電手段に供給され、高温熱源と低温熱源との温度差が高くなるので、より高い発電性能や排気温度低減性能を発揮させることができるとともに、温度が低下した排気が後続する排熱回収手段を通ることによって、過度の暖機性能が規制されることになる。さらに、排熱回収手段を通ることによって、排気温度はさらに低下するので、ＮＯｘ吸蔵触媒に対する過熱も抑制され、排気浄化性能を高い状態に維持することが可能になる。
【００２４】
本発明の別の態様は、排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒が配設されたエンジンの排気装置であって、前記排気通路に設けられ、排熱によって気化した排熱回収用冷媒を前記エンジン用冷媒で冷却して凝固させることにより、排熱をエネルギーとして回収する排熱回収手段と、前記排熱回収手段の運転を制御する運転制御手段とを備え、前記排熱回収手段は、液状の前記排熱回収用冷媒を排熱で加熱して気化させる加熱部と、前記加熱部で気化された前記排熱回収用冷媒を前記エンジン用冷媒との熱交換によって凝縮させて前記加熱部に循環させる凝縮部と、前記加熱部と前記凝縮部との間の冷媒通路上に設けられ、気化した前記排熱回収用冷媒の一部と発熱反応可能に蓄熱材が配設された加熱促進部とを含み、前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度以下の場合には、前記加熱促進部において、前記蓄熱材が気化した前記排熱回収用冷媒との間で発熱反応が生じるように前記加熱促進部を制御するとともに、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限付近に設定された所定温度を越える場合には、前記排熱回収用冷媒と前記エンジン用冷媒との熱交換を抑制するものであることを特徴とするエンジンの排気装置である。この態様では、冷間時等、排気温度が低くＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限以下の場合には、加熱促進部による排熱回収用冷媒の昇温によってエンジンの暖機を促進することが可能になる。他方、ＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度上限を越える場合は、排熱回収用冷媒とエンジン用冷媒との熱交換が抑制されることになるので、過度の暖機を防止することができる。このため、排気から気化潜熱を奪って排気温度を低下させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒が過度に加温されることを抑制することも可能になり、広い運転領域で、ＮＯｘ吸蔵触媒による排気浄化性能の向上を図ることができる。
【００２５】
好ましい態様において、前記運転制御手段は、前記所定温度を越える場合、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が高いほど前記排熱回収手段を通る前記エンジン用冷媒の流量を増加するように、前記排熱回収手段を通る前記エンジン用冷媒の流量を調節するものである。この態様では、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が活性温度上限付近を越えている場合に、エンジン用冷媒の流量が増加するので、凝縮部における排熱回収用冷媒の凝縮が一層促進され、それに伴って加熱部における蒸発量も増加する。その結果、加熱促進部の蓄熱材と発熱反応しなくなる排熱回収用冷媒が相対的に増加するので、加熱促進部による発熱反応が抑制され、凝縮部における排熱回収用冷媒の凝縮が一層促進される。加えて、加熱部における蒸発量の増加に伴い、排気から奪われる気化潜熱が増加し、排気温度の低下代も増大する。このように運転制御手段は、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が高いほど排気温度の低下代を増大させることにより、排気温度が可及的にＮＯｘ吸蔵触媒の活性温度域にあるように制御することができる。
【００２６】
好ましい態様において、前記排熱回収手段は、排熱で加熱して前記蓄熱材を再生する再生モードで運転可能に構成されており、前記蓄熱材の再生要否を判定する再生要否判定手段と、前記ＮＯｘ吸蔵触媒を通した後に前記排熱回収手段に排気を流通させる第４排気経路とをさらに備え、前記運転制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が前記所定温度以下且つ前記蓄熱材が前記再生を要する状態である場合には、前記排気通路を優先的に前記第４排気経路に切り換えて、前記排熱回収手段を前記再生モードで運転するように制御するものである。この態様では、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度状態が低い場合であっても、ＮＯｘ吸蔵触媒による排気浄化性能を可及的に維持しつつ、所定の再生処理に応えて蓄熱材の再生も可及的頻繁に行わせることができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明は、広い運転領域にわたって燃費を向上させつつ、排熱を可及的に有効利用してＮＯｘ吸蔵触媒の排気浄化性能を向上することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２９】
なお、以下に説明する各実施形態において、同等の部材には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施形態に係るエンジン１の排気装置１０の概略構成図である。本実施形態のエンジン１は、特に低中負荷領域では理論空燃比よりも空気過剰な燃焼（リーンバーン）を行わせ、高負荷領域では理論空燃比ないしはそれよりリッチな燃焼を行わせるように構成されている。
【００３１】
エンジン１のシリンダヘッド２およびシリンダブロック３の内部には図略のウォータジャケットが形成されており、エンジン用冷媒Ｗｃが導かれるように構成されている。またエンジン１には、ウォータジャケット内を流通するエンジン用冷媒Ｗｃの温度Ｔｗを検出するための水温センサＳＮ１が設けられている。
【００３２】
エンジン１には、ウォータジャケット内のエンジン用冷媒（冷却水等）Ｗｃをエンジン１の外部に導出する冷却冷媒取出部１１が設けられている。冷却冷媒取出部１１は、エンジン用冷媒Ｗｃを後述の熱音響発電機２０および蓄熱材搭載熱交換器３０に導くものである。
【００３３】
またエンジン１には、当該エンジン１の燃焼室で発生した排気を排出するための排気通路１５が設けられている。排気通路１５は、その一部である排気通路１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、１５ｇを含む。このうち最上流の排気通路１５ａの下流端には三元触媒１７が設けられている。
【００３４】
三元触媒１７はよく知られているように、理論空燃比での燃焼においてはＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘに対し高い浄化性能を示すが、リーンバーンにおいては、ＮＯｘ浄化性能が急激に低下する。本実施形態のエンジン１は上述のようにリーンバーンを多用するので、三元触媒１７では浄化しきれないＮＯｘを浄化するために、後述するＮＯｘ吸蔵触媒１８が排気通路１５上に設けられている。
【００３５】
三元触媒１７の下流側では、排気通路１５は排気通路１５ｂと排気通路１５ｃとに分岐している。排気通路１５ｂ、１５ｃの上流側には、これらの通路１５ｂ、１５ｃを開閉する排気切換バルブ１６ｂ、１６ｃが設けられている。排気通路１５ｂと排気通路１５ｃとはそれら排気切換バルブ１６ｂ、１６ｃの下流端で合流し、その合流部分よりも下流側には、排気通路１５ｄと排気通路１５ｅが分岐している。
【００３６】
排気通路１５ｄには、当該排気通路１５ｄを開閉する排気切換バルブ１６ｄが設けられている。他方、排気通路１５ｅには、当該排気通路１５ｅを開閉する排気切換バルブ１６ｅが設けられている。そして排気通路１５ｄと排気通路１５ｅとは、各排気切換バルブ１６ｄ、１６ｅよりも下流側で合流し、その合流部分よりも下流側にＮＯｘ吸蔵触媒（ＬＮＴ：Lean NOx Trap）１８が設けられている。
【００３７】
ＮＯｘ吸蔵触媒１８は、従来周知の触媒であって、例えばゼオライト等のベースコートに酸化バリウム等のＮＯｘ吸蔵材と白金やパラジウム等の貴金属とを担持させて構成されており、ＮＯｘ吸蔵触媒１８に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比又はそれよりリッチのときに吸蔵されているＮＯｘを放出して還元浄化するものである。
【００３８】
一般的にＮＯｘ吸蔵触媒１８は、三元触媒１７に比べて活性温度域（浄化可能温度域）が狭い。ＮＯｘ吸蔵触媒１８の構成材料にもよるが、本実施形態のＮＯｘ吸蔵触媒１８は活性温度域が２５０℃〜４００℃となっている。
【００３９】
なおＮＯｘ吸蔵触媒１８の上流側直前の排気通路１５に、排気温度を検出する排気温度センサＳＮ２が設けられている。本実施形態では、この排気温度センサＳＮ２が検出した排気温度ＴｃｔをＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態の代用特性として用いることとしている。
【００４０】
ＮＯｘ吸蔵触媒１８より下流側の排気通路１５ｇは、図略のサイレンサ等を経て図略の排気口に接続されている。
【００４１】
次に、排気装置１０は、熱音響発電手段としての熱音響発電機２０を備える。熱音響発電機２０は、排気を高温熱源とするとともにエンジン用冷媒Ｗｃを低温熱源として発生する熱音響自励振動を電気エネルギーに変換する装置である。
【００４２】
熱音響発電機２０は、ステンレス等により円形断面を有するように形成された気柱管２１を有し、この気柱管２１の内部には、窒素、ヘリウム、アルゴン、およびヘリウムとアルゴンとの混合ガスなどの作動流体（不活性ガス）が封入されている。気柱管２１は、図１に示すように、略矩形ループ状に形成されたループ部２２と、ループ部２２の一つのコーナー部分に接続された共鳴部２３とを含んでいる。共鳴部２３は、ループ部２２の径と略同径の円形断面を有する管部２３ａと、管部２３ａの先端に接続された閉鎖端部２３ｂとを有し、共鳴器として機能する。閉鎖端部２３ｂは、管部２３ａの先端から閉鎖端に向かうにつれて徐々に拡径されており、閉鎖端部２３ｂの閉鎖端には、音波のエネルギー（音響エネルギー）を電気エネルギーに変換するトランスデューサ２４が配置されている。
【００４３】
また気柱管２１のループ部２２の内部には蓄熱器２５が配置されている。蓄熱器２５は、配置箇所における気柱管２１の軸方向と平行に延びる狭い通路を複数有する。蓄熱器２５としては、セラミック等からなるハニカム構造体、ステンレス等からなる薄いメッシュを微小間隔で配列したもの、およびステンレス等の金属製繊維を集合させた不織布等を採用することができる。この蓄熱器２５の一端側には高温熱交換部２６が配置されており、他端側には低温熱交換部２７が隣接して配置されている。すなわち蓄熱器２５は、高温熱交換部２６と低温熱交換部２７との間に挟まれた状態で配置されている。
【００４４】
高温熱交換部２６は、排気切換バルブ１６ｂの下流側であって排気通路１５ｂと排気通路１５ｃの合流部分よりも上流側のところで排気通路１５ｂと接続され、排気通路１５ｂ内の排気（高温熱源）と気柱管２１内の作動流体とが熱交換を行い得るように構成されている。また低温熱交換部２７には冷却冷媒取出部１１と接続され、冷却冷媒取出部１１内のエンジン用冷媒Ｗｃ（低温熱源）と気柱管２１内の作動流体とが熱交換を行い得るように構成されている。
【００４５】
またトランスデューサ２４にはＡＣ／ＤＣコンバータ２８を介してバッテリ２９が接続されている。トランスデューサ２４で生成された電気（交流）がＡＣ／ＤＣコンバータ２８で直流に変換され、バッテリ２９に蓄電される。このバッテリ２９は、従来車両等に搭載されているバッテリを用いることができる。図１では配線を省略しているが、エンジン１の電気負荷７０（図６参照）での消費電力が大きい場合に、バッテリ２９に蓄電することなく、発電された電気を直接その電気負荷７０に供給するように構成してもよい。なお、バッテリ２９が配置されているエンジンルームの適宜位置（例えばバッテリ２９の近傍）には、当該エンジンルーム内の外気温度Ｔｅｘを検出する外気温度センサＳＮ３が配設されている。本実施形態では、この外気温度センサＳＮ３が検出した外気温度Ｔｅｘをバッテリ２９の温度状態の代用特性として用いることとしている。
【００４６】
図２は、本発明の第１実施形態に係る蓄熱材搭載熱交換器３０およびその近傍を模式的に示す斜視図である。
【００４７】
図２を参照して、本実施形態に係る排気装置１０は、蓄熱材搭載熱交換器３０を備える。蓄熱材搭載熱交換器３０は、排熱（排熱）によって気化された排熱回収用冷媒Ｗｍとエンジン用冷媒Ｗｃとを熱交換させて凝縮させることにより、排熱を回収する排熱回収手段として機能する。なお、以下の説明では、排熱回収用冷媒Ｗｍが気化したものをＷｍ（ｇ）と表記し、液化したものをＷｍ（ｌ）と表記する。
【００４８】
蓄熱材搭載熱交換器３０には、冷却水入口６１と冷却水出口６３とが接続されており、これらは冷却冷媒取出部１１に接続されている。すなわち冷却冷媒取出部１１に導かれたエンジン用冷媒Ｗｃは、冷却水入口６１を経由して蓄熱材搭載熱交換器３０に導入され、冷却水出口６３を経由して冷却冷媒取出部１１に戻るように構成されている。
【００４９】
冷却冷媒取出部１１には、流量制御弁１２（図１参照）が設けられている。流量制御弁１２は、冷却冷媒取出部１１から冷却水入口６１に導く（蓄熱材搭載熱交換器３０に供給する）エンジン用冷媒Ｗｃの流量を調節する弁であり、流量制御弁１２の開度に応じた流量のエンジン用冷媒Ｗｃ冷却水入口６１に導かれ、残部が蓄熱材搭載熱交換器３０等をバイパスして冷却冷媒取出部１１に戻される。
【００５０】
図３〜図５は、本発明の第１実施形態に係る蓄熱材搭載熱交換器３０の模式図である。この模式図は、蓄熱材搭載熱交換器３０の縦断面図（排気通路１５ｃの軸方向に垂直な面での断面図）に略対応している。
【００５１】
図３〜図５を参照して、蓄熱材搭載熱交換器３０は、その内部が２室構造となっており、排気Ｇｅから排熱を受ける第１室３１と、その側方に突出する第２室３２を備える。
【００５２】
第１室３１は排気通路１５ｃ（その概略位置を二点鎖線で示す）に接続される部位であり、その内部を排気Ｇｅが通り抜けるようになっている。図３〜図５では排気Ｇｅの流れ方向は紙面に垂直な方向となる。
【００５３】
第１室３１の内部には、排気Ｇｅの排熱を効率よく受熱するためのフィン３４が多数配列されており、加熱部３３が形成されている。加熱部３３の下部（第１室３１の底部）には液状の排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）が貯溜されている。加熱部３３の下部で排気Ｇｅから排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）が受熱し、気化した排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）が上昇して、加熱部３３で排熱を受熱しつつフィン３４の隙間を通って加熱部３３の上方に抜けるように構成されている。
【００５４】
第１室３１の上部には粒状の蓄熱材３６（本実施形態では酸化マグネシウムＭｇＯを主要成分とする）を収容した加熱促進部３５が設けられている。加熱部３３と加熱促進部３５とは第１通路４１で連通されている。第１通路４１にはこれを開閉する第１通路弁５１が設けられている。本実施形態において、蓄熱材３６は、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）と接触することにより、（式１）に示す水和反応を起こす。
【００５５】
ＭｇＯ（ｓ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）→Ｍｇ（ＯＨ）２（ｓ）            （式１）
この水和反応による反応エンタルピーの減少（放熱）により、未反応の水蒸気が加熱され、エンジン用冷媒Ｗｃと交換される熱量が増量する。
【００５６】
また、（式１）で生成された水酸化マグネシウムは、高温の排気Ｇｅと接触することにより、（式２）に示す脱水反応
Ｍｇ（ＯＨ）２（ｓ）→ＭｇＯ（ｓ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）            （式２）
を生じる。（式２）の脱水反応によって、水酸化マグネシウムから酸化マグネシウムが生成されるので、加熱促進部３５が再生されることになる。なお（式２）の脱水反応は、吸熱反応であり、反応エンタルピーの増加（吸熱）によって、排気Ｇｅは、冷却されることになる。
【００５７】
第２室３２には、第１凝縮器３７ａが配設されている。第１凝縮器３７ａは、後述する第２凝縮器３７ｂとで全体として凝縮部３７を構成する。凝縮部３７は、熱交換によって排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）を凝縮させる（排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）に戻す）部位である。
【００５８】
なお第２室３２の下部は第１室３１の下部と連通しており、凝縮した排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）は再び第１室３１に循環する。
【００５９】
第１凝縮器３７ａに上述の冷却水入口６１および冷却水出口６３が配設されている。また冷却水入口６１と冷却水出口６３とは第１凝縮器３７ａの内部で熱交換通路６２を介して接続されている。従って、冷却水入口６１から導入されたエンジン用冷媒Ｗｃが熱交換通路６２を通って冷却水出口６３へ導出されるように構成されている（白抜き矢印で示す）。熱交換通路６２には、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）とエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換効率を高めるための多数のフィン３８が列設されている。
【００６０】
加熱部３３と第１凝縮器３７ａとは第２通路４２で連通されている。第２通路４２にはこれを開閉する第２通路弁５２が設けられている。
【００６１】
加熱促進部３５と第１凝縮器３７ａとは第３通路４３で連通されている。また加熱促進部３５と第２室３２の下部の排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）の貯溜部とが第２凝縮器３７ｂを介して第４通路４４で連通されている。そして第３通路４３と第４通路４４との分岐点に第３通路弁５６が設けられている。
【００６２】
第３通路弁５６は三方弁であって、図示の状態で、左側通路が閉じられて第１凝縮器３７ａと第４通路４４とが連通される状態（以下、「左×」と記す）と、右側通路が閉じられて加熱促進部３５と第１凝縮器３７ａとが連通される状態（以下、「右×」と記す）と、下側通路が閉じられて加熱促進部３５と第４通路４４とが連通される状態（以下、「下×」と記す）との３通りに切り換えられる。
【００６３】
第４通路４４は蓄熱材搭載熱交換器３０の本体側方外部を通っている。第４通路４４には、第２凝縮器３７ｂが設けられている。この第２凝縮器３７ｂは空冷の凝縮器であって、蓄熱材搭載熱交換器３０の外部空気と排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）とを熱交換させることにより、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）を凝縮させる。第４通路４４は凝縮した排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）を第２室３２の排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）の貯溜部に戻す。
【００６４】
また、第２室３２の上部と蓄熱材搭載熱交換器３０の本体外部を連通する負圧吸引通路４７が設けられている。負圧吸引通路４７は、エンジン１の吸気系の負圧発生部（図略）に連通しており、必要に応じてその負圧によって蓄熱材搭載熱交換器３０内の空気Ａｒ（図３参照）が吸い出され、減圧されるようになっている。負圧吸引通路４７には、エンジン１の吸気系の負圧発生部との流通を開閉する吸引通路弁５５が設けられている。吸引通路弁５５の上流側（第２室３２に近い側）には空冷の凝縮器４８が設けられている。凝縮器４８は蓄熱材搭載熱交換器３０の外部空気と負圧吸引される空気Ａｒとの間で熱交換を行い、その空気Ａｒ中に含まれる排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）を凝縮させる。
【００６５】
図６は、本発明の第１実施形態に係るエンジン１を含む排気装置１０の制御ブロック図である。この図では、特に本実施形態の排気装置１０に関連する部分のみを抜粋して示している。
【００６６】
制御ユニット１００は、エンジン１ないし排気装置１０を含む車両の電子制御を総合的に行う制御ユニットであり、図略のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力装置等からなり、全体として、暖機優先モード、発電優先モード、並びに併用モードの３つの運転モードで排気装置１０を運転制御する運転制御手段を構成している。
【００６７】
暖機優先モードは、蓄熱材搭載熱交換器３０のみを優先的に運転して、エンジン１の暖機を図る運転モードであり、主として冷間時に採用されるものである。
【００６８】
発電優先モードは、熱音響発電機２０のみを優先的に運転して、発電を図る運転モードであり、主として温間時に採用されるものである。
【００６９】
併用モードは、熱音響発電機２０と蓄熱材搭載熱交換器３０とを同時に運転することにより、発電を図りつつ蓄熱材搭載熱交換器３０による排気の冷却効果によってＮＯｘ吸蔵触媒１８が過度に昇温するのを抑制するものである。
【００７０】
制御ユニット１００に接続される入力要素には、水温センサＳＮ１、排気温度センサＳＮ２、外気温度センサＳＮ３が含まれており、それぞれの検出信号によって、エンジン用冷媒Ｗｃの冷媒温度Ｔｗ、排気（またはＮＯｘ吸蔵触媒１８）Ｇｅに関する温度Ｔｃｔ、並びにバッテリ２９に関する外気温度Ｔｅｘを検出することができるようになっている。
【００７１】
また制御ユニット１００に接続される出力要素には、流量制御弁１２、排気切換バルブ１６ｂ〜１６ｅ、熱音響発電機２０、蓄熱材搭載熱交換器３０が含まれている。制御ユニット１００は、入力要素の検出信号を予め記憶されたプログラムに入力し、出力要素となる各種ディバイスを制御する。また電気負荷７０には制御ユニット１００からの制御信号に基づき、バッテリ２９（又は直接ＡＣ／ＤＣコンバータ２８）から必要な電力が供給される。制御ユニット１００は、各電気負荷７０の消費電力を演算することができるように構成されている。
【００７２】
かかる機能を奏するため、運転制御手段としての制御ユニット１００は、エンジン１ないし車両の運転状態を判定する運転状態判定部１０１、燃費改善比較部１０２、燃焼制御部１０３、排気経路切換制御部１０４、熱音響発電機制御部１０５、並びに熱交換器制御部１０６を論理的に構成している。
【００７３】
運転状態判定部１０１は、エンジン１の要求負荷、消費電力等の運転状態を判定するためのモジュールである。本実施形態において、運転状態判定部１０１は、蓄熱材搭載熱交換器３０の運転時間を積算するようにプログラムされており、その値によって加熱促進部３５に設けられた蓄熱材３６の再生要否を判定することもできるようになっている。すなわち、（式１）に示される水和反応により、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）が生成されるが、熱供給ばかりでは、次第に酸化マグネシウムが消費され、ついには（式１）の水和反応を起こすことができなくなる。そこで、適宜、（式２）の脱水反応を生じさせて、水酸化マグネシウムを酸化マグネシウムに戻す、つまり再生させるために、運転状態判定部１０１によって加熱促進部３５の状態を判定するようにしているのである。
【００７４】
燃費改善比較部１０２は、熱音響発電機２０によるエンジン１の燃費改善効果と、蓄熱材搭載熱交換器３０によるエンジン１の燃費改善効果とを比較し、何れがより燃費改善効果が高いかを判定するためのモジュールである。
【００７５】
図７は、本発明の第１実施形態に係るエンジン用冷媒Ｗｃの冷媒温度Ｔｗと燃費改善見込みとの関係を示すグラフである。
【００７６】
熱音響発電機２０を採用した場合、排熱を利用して電気エネルギーを発電することにより、燃費の向上を図ることができる一方、蓄熱材搭載熱交換器３０を採用した場合には、排熱を利用してエンジン１の暖機を促進することにより、オイル粘度を低減する等して機械抵抗を抑制し、燃費の向上を図ることができるのであるが、これらは、それぞれ燃費向上に貢献する態様が異なるため、単に組み合わせて用いるだけでは相乗的な効果を得ることができない。
【００７７】
そこで、本実施形態では、図７に示すように、熱音響発電機２０の発電による燃費の向上と蓄熱材搭載熱交換器３０の回収した熱による燃費の向上とを比較し、燃費改善見込みのより高い方を選択することができるようにしている。
【００７８】
燃費改善比較部１０２は、予めマップ化された特性Ｆｅ１、Ｆｅ２を対比することにより、「燃費改善見込み」のより大なる方を所定条件下で選定するように設定されている。
【００７９】
図７の例では、エンジン１の冷間時においては、機械抵抗による損失がより深刻である一方、エンジン１の温間時においては、熱音響自励振動による発電による燃費向上効果がより高くなる。そこで、本実施形態では、排気温度センサＳＮ２が検出した冷媒温度Ｔｗが所定の切換温度Ｔｓｗ（例えば、２００℃）以下にある間は、蓄熱材搭載熱交換器３０による燃費改善見込みがより大であると判定し、この切換温度Ｔｓｗを越えて冷媒温度Ｔｗが上昇した場合には、熱音響発電機２０による燃費改善見込みがより大であると判定するように設定されている。なお、排気温度Ｔｃｔが、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限（図示の実施形態では、４００℃）付近に達した場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度制御を図る必要があることから、後述するように、この付近にしきい値となる所定温度Ｔ１を設定し、この所定温度Ｔ１を排気温度Ｔｃｔが越えた場合には、双方の装置が運転されるような判定がなされるように設定されている。
【００８０】
図６に戻って、燃焼制御部１０３は、運転状態判定部１０１の判定に基づいて、スロットル開度の調整による吸気量制御、燃料噴射量や吸排気弁の開閉タイミング、並びに燃料噴射タイミング等を制御し、エンジン１の燃焼状態を制御するためのモジュールである。本実施形態では、特に低中負荷領域では理論空燃比よりも空気過剰な燃焼（リーンバーン）を行わせ、高負荷領域では理論空燃比ないしはそれよりリッチな燃焼を行わせるように燃焼制御部１０３が設定されている。また、いわゆる燃料消費量のさらなる低減を図るために、車両が停止したときには、アイドリング状態にあるエンジン１を自動的に停止し、エンジン１が自動停止した後に車両の発進要求があった場合には、エンジン１を自動的に再始動するアイドルストップ制御も実行するように設定されている。
【００８１】
排気経路切換制御部１０４は、運転状態判定部１０１並びに燃費改善比較部１０２の判定に基づいて、排気通路１５の経路を以下に説明する第１排気経路Ａ〜第３排気経路Ｃの何れかの排気経路を選択し、予め記憶されている動作パターンに基づいて各排気切換バルブ１６の開閉制御を行うためのモジュールである。
【００８２】
図８は、本発明の第１実施形態に係る排気装置１０の排気経路の切換状態を示す構成図であって、（Ａ）は第１排気経路Ａが選択されている状態、（Ｂ）は第２排気経路Ｂが選択されている状態、（Ｃ）は第３排気経路Ｃが選択されている状態をそれぞれ示す。
【００８３】
図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、第１実施形態に係る排気装置１０は、排気経路切換制御部１０４の制御に基づく各排気切換バルブ１６ｂ〜１６ｅの切換によって、表１に示すように、３通りの排気経路（第１排気経路Ａ、第２排気経路Ｂ、第３排気経路Ｃ）のうちの何れかを選択できるように構成されている。
【００８４】
【表１】
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【００８５】
表１には、第１排気経路Ａ、第２排気経路Ｂ、第３排気経路Ｃのそれぞれについて、予め設定された各排気切換バルブ１６の動作パターンが示されている。「○」は開弁、「×」は閉弁を示す。
【００８６】
第１排気経路Ａは、主として暖機優先モードのときに採用されることにより、三元触媒１７を経由したエンジン１からの排気Ｇｅを蓄熱材搭載熱交換器３０のみを経由させて、ＮＯｘ吸蔵触媒１８に流通させ、エンジン１の暖機を図る排気経路である。この第１排気経路Ａが選択されているとき、各排気切換バルブ１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは順に閉、開、開、閉となっている。従って図８（Ａ）に示すように第１排気経路Ａでは、エンジン１の排気Ｇｅの流れ（太線で示す）は、三元触媒１７から熱音響発電機２０をバイパスして蓄熱材搭載熱交換器３０に導かれ、その後、ＮＯｘ吸蔵触媒１８を流通する。
【００８７】
第２排気経路Ｂは、主として発電優先モードのときに採用されることにより、三元触媒１７を経由したエンジン１からの排気Ｇｅを熱音響発電機２０のみを経由させて、ＮＯｘ吸蔵触媒１８に流通させて、蓄電を図る排気経路である。この第２排気経路Ｂが選択されているとき、各排気切換バルブ１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは表１に示すように順に開、閉、閉、開となっている。従って図８（Ｂ）に示すように第２排気経路Ｂでは、エンジン１の排気Ｇｅの流れは、三元触媒１７から熱音響発電機２０を経由し、蓄熱材搭載熱交換器３０をバイパスしてＮＯｘ吸蔵触媒１８を流通する。
【００８８】
第３排気経路Ｃは、主として併用モードのときに採用されることにより、三元触媒１７を経由したエンジン１からの排気Ｇｅを熱音響発電機２０と蓄熱材搭載熱交換器３０の双方に流通させて、暖機後の排熱を発電に利用しつつ、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度を制御するための排気経路である。この第３排気経路Ｃが選択されているとき、各排気切換バルブ１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは表１に示すように順に開、閉、開、閉となっている。従って図８（Ｃ）に示すように第３排気経路Ｃでは、エンジン１の排気Ｇｅの流れは、三元触媒１７から熱音響発電機２０、蓄熱材搭載熱交換器３０をこの順で経由し、ＮＯｘ吸蔵触媒１８を流通する。
【００８９】
図６に戻って、熱音響発電機制御部１０５は、運転状態判定部１０１や燃費改善比較部１０２の判定結果に基づき、熱音響発電機２０（具体的にはトランスデューサ２４）を制御するためのモジュールである。
【００９０】
熱交換器制御部１０６は、運転状態判定部１０１や燃費改善比較部１０２の判定結果に基づき、第１通路弁５１、第２通路弁５２、第３通路弁５６および吸引通路弁５５の動作パターンを変更して蓄熱材搭載熱交換器３０を制御するためのモジュールである。
【００９１】
表２は、第１通路弁５１、第２通路弁５２、第３通路弁５６および吸引通路弁５５の動作パターンを示す表である。本実施形態においては、表２に示すように、減圧モード、初期モード、熱供給モード、再生モード、排気冷却モード、休止モードの６つのモードで熱交換器制御部１０６が蓄熱材搭載熱交換器３０を運転制御するように構成されている。
【００９２】
【表２】
2009216044.tif 000004
【００９３】
表２において、「○」は開弁、「×」は閉弁を示し、「右×」、「左×」、「下×」は、それぞれ３方弁のうち、表記されているポートが閉じていることを示す。
【００９４】
減圧モードは、蓄熱材搭載熱交換器３０内の空気Ａｒを負圧吸引通路４７から真空引きし、装置内気圧を減圧するモードである。減圧モードは、蓄熱材搭載熱交換器３０の動作開始直後に所定期間実行される。この所定期間は、予め設定された時間でもよいし、別途圧力センサ等を設けて所定の気圧まで減圧された時点まで行うようにしてもよい。
【００９５】
減圧モードでは、表２に示すように吸引通路弁５５が開弁される。これにより、蓄熱材搭載熱交換器３０内がエンジン吸気系の負圧部と連通され、真空引きされる。その際、表２に示すように第１、第２通路弁５１、５２が開弁され、第３通路弁５６が（左×）とされるので、蓄熱材搭載熱交換器３０内の各部から速やかに空気Ａｒ（図３参照）が抜かれる（加熱促進部３５内の空気Ａｒは、加熱部３３内の空気Ａｒと一緒に第２通路４２から第２室３２に導かれ、そこから負圧吸引通路４７に導かれる）。減圧モードでは、蓄熱材搭載熱交換器３０内の気圧が約２６０ｍｍＨｇ（≒３４７ｈＰａ）程度に減圧される。なお、真空引きされる空気Ａｒは凝縮器４８を通るので、空気Ａｒ中に含まれる排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）が凝縮器４８によって凝縮され、蓄熱材搭載熱交換器３０内に戻される。従って排熱回収用冷媒Ｗｍが蓄熱材搭載熱交換器３０の外部に漏出することが抑制される。吸引通路弁５５は、この減圧モードのみで開弁され、他のモードでは閉弁される。
【００９６】
初期モードは、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）を必要な部位に早期に充満させるモードであり、通常、減圧モードに引き続いて実行される。初期モードでは、表２に示すように第１、第２通路弁５１、５２が開弁され、第３通路弁５６が（右×）とされ、吸引通路弁５５が閉弁される。
【００９７】
加熱部３３が排気Ｇｅの排熱を受け始めると、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）が蒸発して多量の排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）が発生する。蓄熱材搭載熱交換器３０を安定的に作動させるためには、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）を装置内に早期に充満させることが望ましい。一方、動作初期においては、第２凝縮器３７ｂは殆ど必要とされないので、第４通路４４は無駄容積となっている。そこで、第３通路弁５６を（右×）として第４通路４４を遮断することにより、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）の充満容積を低減し、早期充満が図られる。初期モードの実行時間は比較的短時間であり、必要に応じて実行される（場合によってはこれを省略してもよい）。
【００９８】
熱供給モードは、加熱促進部３５によって排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）の温度を一層上昇させるモードである。図３はこの熱供給モードの状態を示している。熱供給モードは、エンジン用冷媒Ｗｃの加熱要求があるとき（エンジンの暖機要求があるとき）に、前記減圧モードまたは初期モードに引き続いて実行される。熱供給モードでは、表２に示すように第１通路弁５１が開弁されるとともに第２通路弁５２と吸引通路弁５５とが閉弁され、第３通路弁５６が（右×）とされる。
【００９９】
また熱供給モードでは流量制御弁１２（図１）が開弁される。従って、冷却水入口６１から熱交換通路６２を経由して冷却水出口６３に抜けるエンジン用冷媒Ｗｃの流れが起こっている（白抜き矢印で示す）。なお、熱供給モードより前の減圧モードや初期モードから熱交換通路６２にエンジン用冷媒Ｗｃを流しておいてもよい。詳しくは後述するように、熱供給モードにおいて、流量制御弁１２は、冷媒温度Ｔｗが上昇するにつれて開度が小さくなるように制御される。
【０１００】
図３には、熱供給モードにおける排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）の流れを矢印で示す。熱供給モードでは、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）が加熱部３３から加熱促進部３５を経由して第１凝縮器３７ａへ導かれる第１経路４０が形成されている。詳しくは、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）から気化し、加熱部３３を上昇する間に排気Ｇｅの排熱を受熱し、ある程度温度上昇した排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）（約７０〜８０℃が好適）が第１通路４１を経由して加熱促進部３５に導かれる。そして加熱促進部３５に収容された蓄熱材３６の主要成分である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と（式１）に示した水和反応を起こす。この水和反応は発熱反応であって、その熱が加熱促進部３５を通る反応残部の排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）を加熱し、その温度を１５０〜２３０℃に上昇させる。温度上昇した排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）は第３通路４３を通って第１凝縮器３７ａに導かれ、熱交換通路６２を流れるエンジン用冷媒Ｗｃと熱交換して凝縮する。一方、熱交換通路６２で高温の排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）と熱交換し、凝縮熱を含む熱で加熱されたエンジン用冷媒Ｗｃは、温度上昇して冷却水出口６３を経て冷却冷媒取出部１１に戻される。これにより、エンジン１の温度上昇をさらに促進し、暖機性能を向上させることができる。
【０１０１】
再生モードは、蓄熱材３６に（式２）の脱水反応を起こさせるモードである。この再生モードでは、表２に示すように第１、第２通路弁５１、５２および吸引通路弁５５が閉弁され、第３通路弁５６が（下×）とされる。また再生モードでは、流量制御弁１２が閉弁される。従って冷却水入口６１から熱交換通路６２を経由して冷却水出口６３に抜けるエンジン用冷媒Ｗｃの流れは起こらない。
【０１０２】
図４に、再生モードにおける排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）の流れを矢印で示す。加熱促進部３５では、第１通路弁５１が閉じられて排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）の供給が停止されるとともに高温の排熱を受けるので、熱供給モードで生成した水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）は（式２）に示した脱水反応を生じる。この脱水反応により、例えば、１５０℃程度の排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）が発生する。その排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）は第４通路４４に導かれ、第２凝縮器３７ｂで凝縮されて排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）の貯溜部に戻される。一方、熱交換通路６２での熱交換が抑制されるので、エンジン用冷媒Ｗｃの徒な温度上昇が抑制される。
【０１０３】
以上の熱供給モードおよび再生モードにおける蓄熱材３６の作用を見ると、蓄熱材３６は、あたかも再生モードにおいて高温の排気Ｇｅの排熱を蓄熱し、排気温度が低い熱供給モードにおいて蓄熱した熱を放出するかのように振舞う。また再生モードにおける高温の排熱は、従来はそのまま棄てられていた熱であるところ、その熱が本実施形態では貯留され、エンジン用冷媒Ｗｃの加熱要求のある熱供給モードにおいて取出されて有効利用されているともいえる。
【０１０４】
排気冷却モードは、排気Ｇｅの温度を低下（上昇抑制を含む）させたいという要求のあるときに実行されるモードである。排気冷却モードでは、表２に示すように第１通路弁５１と吸引通路弁５５とが閉弁されるとともに第２通路弁５２が開弁され、第３通路弁５６が（下×）とされる。また熱供給モードでは熱供給モードと同様、流量制御弁１２が開弁され、熱交換通路６２にエンジン用冷媒Ｗｃが通される。但し、詳しくは後述するように、排気冷却モードでの流量制御弁１２の制御は、排気温度Ｔｃｔに基づいて制御され、排気温度が高くなるほど、流量制御弁１２の開度は大きくなるように設定されている。
【０１０５】
図５に、排気冷却モードにおける排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）の流れを矢印で、エンジン用冷媒Ｗｃの流れを白抜き矢印で、それぞれ示す。排気冷却モードでは、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）が加熱部３３から加熱促進部３５をバイパスして第１凝縮器３７ａへ導かれる第２経路５０が形成されている。詳しくは、排気Ｇｅから気化潜熱を奪って排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）から気化し、加熱部３３を上昇した排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）が第２通路４２を経由して（加熱促進部３５を通らずに）第１凝縮器３７ａに導かれる。そして第１凝縮器３７ａで凝縮されて排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）の貯溜部に戻される。そして排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）に気化潜熱を奪われた排気Ｇｅの温度が低下する。
【０１０６】
なお第１凝縮器３７ａにおいて排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）とエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換が行われるから、冷却冷媒取出部１１に戻されるエンジン用冷媒Ｗｃの温度は上昇する。しかし通常、排気冷却モードが実行されるときには暖機が完了しており、図略のサーモスタット（従来エンジンに一般的に設けられている）が開いている。従ってエンジン用冷媒Ｗｃは冷却冷媒取出部１１に戻された後、図略のラジエータで冷却されるので、エンジン１においてエンジン用冷媒Ｗｃが必要以上に温度上昇する虞はない。
【０１０７】
休止モードは、蓄熱材搭載熱交換器３０に排気Ｇｅが流通されないとき、すなわち図８（Ｂ）に示す第２排気経路Ｂが選択されているときに実行されるモードである。休止モードでは、表２に示すように第１、第２通路弁５１、５２および吸引通路弁５５が閉弁されるとともに第３通路弁５６が（下×）とされる。また休止モードでは流量制御弁１２が閉弁され、熱交換通路６２にエンジン用冷媒Ｗｃが流通しない。休止モードでは、排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）の加熱も排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）の凝縮も積極的には行われず、自然蒸発による排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）が加熱部３３内に封じ込められた状態となっている。
【０１０８】
本実施形態においては、蓄熱材搭載熱交換器３０の制御に伴い、流量制御弁１２の開度制御も熱交換器制御部１０６が司るように設定されている。
【０１０９】
減圧、初期モードから熱供給モードにかけて、熱交換制御部１０６は、流量制御弁１２を開き、熱供給モードにおいては、流量制御弁１２の開度をエンジン用冷媒Ｗｃの冷媒温度Ｔｗに基づいて制御する。詳しくは後述するフローチャートに示すように、熱供給モードは、冷媒温度Ｔｗが比較的低い運転状態のときにエンジン１の暖機促進のために採用されるモードであることから、熱供給モードが採用されている間は、流量制御弁１２の開度をまず全開にし、冷媒温度Ｔｗが上昇するにつれて流量制御弁１２の開度を低減するように設定されている。
【０１１０】
他方、排気冷却モードが採用されている場合において、熱交換器制御部１０６は、流量制御弁１２を開き、その開度を排気温度Ｔｃｔに基づいて制御する。排気冷却モードは、暖機が終了し、排気温度Ｔｃｔの過度な上昇を抑制するために採用されるモードであることから、排気冷却モードが採用されている間は、排気温度Ｔｃｔが上昇するにつれて流量制御弁１２の開度を増加し、増加したエンジン用冷媒Ｗｃと熱交換され、凝固する排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）を増加させて、排気Ｇｅから熱を奪う排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）を増加させ、排気Ｇｅの冷却を図るようにしているのである。
【０１１１】
本実施形態において、熱交換器制御部１０６は、再生モードおよび休止モードにおいては、流量制御弁１２が全閉になるように制御する。
【０１１２】
次に、本実施形態に係る制御ユニット１００による排気装置１０の制御例について説明する。
【０１１３】
図９および図１０は、本実施形態に係る排気装置１０の制御例を示すフローチャートである。
【０１１４】
まず、図９を参照して、同図に示す制御例において、制御ユニット１００の運転状態判定部１０１は、各入力要素からの検出信号に基づいて、エンジン１、熱音響発電機２０、並びに蓄熱材搭載熱交換器３０を含む車両全体の運転状態を検出する（ステップＳ１）。
【０１１５】
ついで、運転状態判定部１０１は、蓄熱材搭載熱交換器３０に設けられた蓄熱材３６の再生の要否を判定する（ステップＳ２）。
【０１１６】
仮に蓄熱材３６の再生が不要である場合、燃費改善比較部１０２は、排気温度Ｔｃｔが所定温度Ｔ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【０１１７】
仮に排気温度Ｔｃｔが所定温度Ｔ１以下である場合、燃費改善比較部１０２は、冷媒温度Ｔｗが図７のグラフに示した切換温度Ｔｓｗ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。仮に切換温度Ｔｓｗ以下である場合には、蓄熱材搭載熱交換器３０による燃費改善見込みがより大であると判定されるので、制御ユニット１００は、暖機優先モードで排気装置１０を運転制御する（ステップＳ５）。
【０１１８】
この暖機優先モードでは、排気通路１５が図８（Ａ）に示した第１排気経路Ａに切り換えられ、熱音響発電機２０は、運転が停止されて、専ら、蓄熱材搭載熱交換器３０のみが減圧モード、初期モード、熱供給モードの順を経て稼動される。次いで、熱交換器制御部１０６は、流量制御弁１２を全開にし、エンジン用冷媒Ｗｃの冷媒温度Ｔｗが上昇するにつれて流量制御弁１２の開度を低減するように制御する（ステップＳ６）。この制御により、暖機開始直後では、蓄熱材搭載熱交換器３０の排熱回収用冷媒Ｗｍとの熱交換によってエンジン用冷媒Ｗｃの昇温が促進され、暖機が進行するにつれて、熱交換されるエンジン用冷媒Ｗｃの流量が低減されるので、過度な昇温を回避しつつ暖機を終了することができる。ステップＳ５、Ｓ６が実行された後、制御は、ステップＳ１に移行する。
【０１１９】
他方、ステップＳ４において、排気温度Ｔｃｔが切換温度Ｔｓｗを越えている場合、運転状態判定部１０１は、外気温度Ｔｅｘが０℃を越えているか否かを判定する（ステップＳ７）。
【０１２０】
ステップＳ７の判定がＹＥＳの場合、制御ユニット１００は、発電優先モードを実行する（ステップＳ８）。
【０１２１】
この発電優先モードでは、排気通路１５が図８（Ｂ）に示した第２排気経路Ｂに切り換えられ、熱音響発電機２０が稼動される一方、蓄熱材搭載熱交換器３０は、休止モードに切り換えられて停止し（ステップＳ９）、ステップＳ１に移行する。従って、排気Ｇｅの排熱は、専ら熱音響発電機２０による発電に供されることになる。
【０１２２】
他方、ステップＳ７の判定がＮＯの場合、外気温度Ｔｅｘが低い場合には、バッテリ２９に充電することができないので、原則的には、ステップＳ５に移行し、暖機優先モードを実行する。但し、バッテリ２９に充電できない場合であっても、電気負荷７０の消費電力Ｗｃｐが大きい場合や、エンジン１がアイドルストップ制御により自動的に始動される場合には、充電できないような冷間時であっても、熱音響発電機２０が発電した電力を有効利用することが可能である。そこで、本実施形態では、外気温度Ｔｅｘが０℃以下の場合（ステップＳ７の判定がＮＯの場合）であっても、運転状態判定部１０１が各電気負荷７０の消費電力Ｗｃｐを演算し（ステップＳ１０）、消費電力Ｗｃｐが熱音響発電機２０による発電量Ｗｇ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１１）、消費電力Ｗｃｐが小さい場合（ステップＳ１１の判定がＹＥＳの場合）には、暖機優先モードを実行する一方、消費電力Ｗｃｐが発電量Ｗｇ以上である場合（ステップＳ１１の判定がＮＯの場合）には、バッテリ２９に充電できない運転状態であっても、上述した発電優先モードに移行するようにしている。
【０１２３】
さらに、ステップＳ３において、排気温度Ｔｃｔが所定温度Ｔ１を越える場合には、直ちに併用モードが実行される（ステップＳ１２）。
【０１２４】
この併用モードでは、排気通路１５が図８（Ｃ）に示した第３排気経路Ｃに切り換えられ、熱音響発電機２０が稼動される一方、蓄熱材搭載熱交換器３０は、図５に示した排気冷却モードに切り換えられて稼動する（ステップＳ１４）。この結果、加熱促進部３５による加熱ないし熱交換が抑制された状態で、排気Ｇｅが蓄熱材搭載熱交換器３０の熱交換サイクルによって冷却される。
【０１２５】
この冷却効果をより確実にし、排気温度Ｔｃｔの過度な上昇を抑制するために、本実施形態では、排気冷却モードに蓄熱材搭載熱交換器３０が運転制御されている状態において、熱交換器制御部１０６は、流量制御弁１２を全閉の状態から、排気温度Ｔｃｔの上昇につれて開度が増加するように制御する（ステップＳ１４）。これにより、排気温度Ｔｃｔの上昇につれて排気Ｇｅから熱を奪う排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）が増加し、排気Ｇｅの冷却が促進される。
【０１２６】
次に、図１０を参照して、蓄熱材搭載熱交換器３０の蓄熱材３６の再生が必要と判定した場合（図９のステップＳ２において、ＮＯの場合）、運転状態判定部１０１は、排気温度Ｔｃｔが所定温度Ｔ１以下であるか否かを判定し（ステップＳ２０）、所定温度Ｔ１以下の場合には、燃費改善比較部１０２は、冷媒温度Ｔｗが切換温度Ｔｓｗ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。仮に切換温度Ｔｓｗ以下である場合には、排気温度Ｔｃｔが低い運転状態であるので、排気経路切換制御部１０４は、排気通路１５の経路を第１排気経路Ａに切換制御し（ステップＳ２２）、排気Ｇｅが三元触媒１７から排出された後、直ちに蓄熱材搭載熱交換器３０に導入されるようにする。その後、熱交換器制御部１０６が蓄熱材搭載熱交換器３０の運転モードを再生モードに設定して（ステップＳ２３）、再生モードに移行してステップＳ１に復帰する。
【０１２７】
一方、ステップＳ２０の判定において、排気温度Ｔｃｔが所定温度Ｔ１を越える場合には、排気通路１５を図８（Ｃ）に示す第３排気経路Ｂに切り換え（ステップＳ２４）、その後、蓄熱材搭載熱交換器３０の運転モードを再生モードに設定して（ステップＳ２３）、ステップＳ１に復帰する。さらに、再生時の制御フローにおいても、冷媒温度Ｔｗの判定において切換温度を超えていると判定された場合には、図９のステップＳ７と同様に運転状態判定部１０１は、外気温度Ｔｅｘが０℃を越えているか否かを判定し（ステップＳ２５）この判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ２４に移行する。他方、ステップＳ２５の判定がＮＯの場合には、各電気負荷７０の消費電力Ｗｃｐを演算して消費電力Ｗｃｐが熱音響発電機２０による発電量Ｗｇ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２６、ステップＳ２７）、消費電力Ｗｃｐが小さい場合（ステップＳ２７の判定がＹＥＳの場合）には、ステップＳ２２以下に移行する一方、消費電力Ｗｃｐが発電量Ｗｇ以上である場合（ステップＳ２８の判定がＮＯの場合）には、バッテリ２９に充電できない運転状態であっても、ステップＳ２４以下に移行するようにしている。
【０１２８】
これにより、排気温度Ｔｃｔが低い運転状態では、排気Ｇｅの熱を蓄熱材３６の再生に優先的に利用することができるとともに、排気温度Ｔｃｔが高い運転状態では、余剰的な排熱を発電にも供しつつ、蓄熱材３６の再生を実行することができる。
【０１２９】
上述の制御をまとめると、表３の通りになる。
【０１３０】
【表３】
2009216044.tif 000005
【０１３１】
以上説明したように本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が、当該ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限（図示の実施形態では４００℃）付近に設定された所定温度Ｔ１以下の場合には、熱音響発電機２０と蓄熱材搭載熱交換器３０とによる排熱利用の最適配分を図り、蓄熱材搭載熱交換器３０または熱音響発電機２０によって効果的に燃費を向上することができ、所定温度Ｔ１を超える場合には、熱音響発電機２０によって燃費を向上することができるとともに、蓄熱材搭載熱交換器３０によってＮＯｘ吸蔵触媒１８の排気浄化性能を向上することができる。
【０１３２】
すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が所定温度Ｔ１を超えるときは、第３排気経路Ｃが選択され、蓄熱材搭載熱交換器３０と熱音響発電機２０の双方が稼動される。この際、蓄熱材搭載熱交換器３０においても排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｌ）の蒸発（気化）を促進し、その気化潜熱を排気Ｇｅから奪うことによって排気温度Ｔｃｔを低下させるという作用を奏するので、ＮＯｘ吸蔵触媒１８温度を低下させることができ、排気浄化性能向上効果を得ることができるのである。
【０１３３】
また本実施形態では、車両のエンジンルームに配置されたバッテリ２９の温度状態を検出する外気温度センサＳＮ３をさらに備え、排気経路切換制御部１０４は、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限付近に設定された所定温度Ｔ１以下の場合において、外気温度センサＳＮ３の検出に基づくバッテリ２９の温度状態が所定のしきい値（本実施形態では０℃）以下のときには、燃費改善比較部１０２の判定結果に拘わらず、第１排気経路Ａに排気通路１５を切り換えるものである。このため本実施形態では、バッテリ２９の充電可能な運転状態でのみ熱音響発電機２０が運転されるので、余剰的な発電を確実に回避することができる。
【０１３４】
また本実施形態では、運転状態判定部１０１が車両の電気負荷７０の消費電力を検出する消費電力検出手段としても機能し、排気経路切換制御部１０４は、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限付近に設定された所定温度Ｔ１以下の場合において、車両に搭載されている電気負荷７０の消費電力が、排熱による熱音響発電機２０の発電量以上になったときには、燃費改善比較部１０２の判定結果に拘わらず、第１排気経路Ａに排気通路１５を切り換えるものである。このため本実施形態では、熱音響発電機２０の発電した電力をそのまま車両の電気負荷７０に使用することができるので、例えば極冷間時等の条件下でバッテリ２９への充電が不可能な運転状態であっても、熱音響発電機２０による発電によって燃費向上やバッテリ２９の節電を図ることができる。
【０１３５】
また本実施形態では、エンジン用冷媒Ｗｃをエンジン１から導出する冷却冷媒取出部１１をさらに備え、冷却冷媒取出部１１のエンジン用冷媒Ｗｃが、熱音響発電機２０で用いられるエンジン用冷媒Ｗｃとして、且つ蓄熱材搭載熱交換器３０で用いられるエンジン用冷媒Ｗｃとして、共用されている。このため本実施形態では、冷却冷媒取出部１１を蓄熱材搭載熱交換器３０と熱音響発電機２０とで共用するので、構造を簡単にすることができる。
【０１３６】
また本実施形態では、蓄熱材搭載熱交換器３０は、液状の排熱回収用冷媒Ｗｍを排熱で加熱して気化させる加熱部３３と、加熱部３３で気化された排熱回収用冷媒Ｗｍをエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換によって凝縮させて加熱部３３に循環させる凝縮部３７と、加熱部３３と凝縮部３７との間の冷媒通路上に設けられ、気化した排熱回収用冷媒Ｗｍの一部と発熱反応可能に蓄熱材３６が配設された加熱促進部３５とを備え、運転制御手段としての制御ユニット１００が、第１排気経路Ａが選択されている場合には、加熱促進部３５において、蓄熱材３６が気化した排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）との間で発熱反応が生じるように加熱促進部３５を制御するとともに、第３排気経路Ｃが選択されている場合には、排熱回収用冷媒Ｗｍとエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換を抑制する熱交換器制御部１０６とを含んでいる。このため本実施形態では、加熱部３３での排熱回収用冷媒Ｗｍの蒸発（気化）→凝縮部３７での排熱回収用冷媒Ｗｍとエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換→排熱回収用冷媒Ｗｍの凝縮（液化）という冷媒サイクルが行われるが、気化した排熱回収用冷媒Ｗｍ（ｇ）の一部が、加熱部３３と凝縮部３７との間の冷媒通路上に設けられた加熱促進部３５の蓄熱材３６に接触することによって発熱反応を生じ、その反応熱によって、凝縮部３７で凝縮する残余の排熱回収用冷媒Ｗｍが昇温する。そのため、昇温した排熱回収用冷媒Ｗｍが凝縮部３７でエンジン用冷媒Ｗｃと熱交換されるので、エンジン用冷媒Ｗｃの昇温を促進し、エンジン１の暖機に寄与することになる。従って、冷間時等、排気温度Ｔｃｔが低く第１排気経路Ａが選択されている場合には、加熱促進部３５による排熱回収用冷媒Ｗｍの昇温によってエンジン１の暖機を促進することが可能になる。他方、第３排気経路Ｃが選択されている場合は、排気温度Ｔｃｔが高く、もはや暖機の必要がなくなった運転状態にあるが、この運転状態では、排熱回収用冷媒Ｗｍとエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換が抑制されることになるので、過度の暖機を防止することができる。このため、排気Ｇｅから気化潜熱を奪って排気温度Ｔｃｔを低下させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒１８が過度に加温されることを抑制することも可能になる。
【０１３７】
また本実施形態では、熱交換器制御部１０６は、第３排気経路Ｃが選択されている場合、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が高いほど蓄熱材搭載熱交換器３０を通るエンジン用冷媒Ｗｃの流量を増加するように、蓄熱材搭載熱交換器３０を通るエンジン用冷媒Ｗｃの流量を調節するものである。このため本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が活性温度上限付近を越えている場合に、エンジン用冷媒Ｗｃの流量が増加するので、凝縮部３７における排熱回収用冷媒Ｗｍの凝縮が一層促進され、それに伴って加熱部３３における蒸発量も増加する。その結果、加熱促進部３５の蓄熱材３６と発熱反応しなくなる排熱回収用冷媒Ｗｍが相対的に増加するので、加熱促進部３５による発熱反応が抑制され、凝縮部３７における排熱回収用冷媒Ｗｍの凝縮が一層促進される。加えて、加熱部３３における蒸発量の増加に伴い、排気Ｇｅから奪われる気化潜熱が増加し、排気温度Ｔｃｔの低下代も増大する。このように熱交換器制御部１０６は、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が高いほど排気温度Ｔｃｔの低下代を増大させることにより、排気温度Ｔｃｔが可及的にＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度域にあるように制御することができる。
【０１３８】
また本実施形態では、熱音響発電機２０は蓄熱材搭載熱交換器３０より排気通路１５の上流側に配置されている。このため本実施形態では、効率的に排熱エネルギーを利用することができる。すなわち、熱音響発電機２０は、高温熱源（すなわち排気Ｇｅ）と低温熱源（すなわちエンジン用冷媒Ｗｃ）との温度差が大きいほど効果（発電量および排気温度低下性能）が大きくなる。他方、第３排気経路Ｃが選択される運転状況では、排気温度Ｔｃｔは比較的高く、エンジン１の暖機も終了しているので、システム全体としては、できるだけ排気温度Ｔｃｔを低減し、エンジン用冷媒ＷｃやＮＯｘ吸蔵触媒１８の過度な昇温を抑制する必要がある。従って、熱音響発電機２０が蓄熱材搭載熱交換器３０より排気通路１５の上流側に配置されていると、第３排気経路Ｃが選択される運転状況では、高温の排気Ｇｅが熱音響発電機２０に供給され、高温熱源と低温熱源との温度差が高くなるので、より高い発電性能や排気温度低下性能を発揮させることができるとともに、温度が低下した排気Ｇｅが後続する蓄熱材搭載熱交換器３０を通ることによって、過度の暖機性能が規制されることになる。さらに、蓄熱材搭載熱交換器３０を通ることによって、排気温度Ｔｃｔはさらに低下するので、ＮＯｘ吸蔵触媒１８に対する過熱も抑制され、排気Ｇｅ性能を高い状態に維持することが可能になる。
【０１３９】
また、別の観点において、本実施形態は、排気通路１５にＮＯｘ吸蔵触媒１８が配設されたエンジン１の排気装置１０であって、排気通路１５に設けられ、排熱によって気化した排熱回収用冷媒Ｗｍをエンジン用冷媒Ｗｃで冷却して凝固させることにより、排熱をエネルギーとして回収する蓄熱材搭載熱交換器３０と、蓄熱材搭載熱交換器３０の運転を制御する制御ユニット１００とを備え、蓄熱材搭載熱交換器３０は、液状の排熱回収用冷媒Ｗｍを排熱で加熱して気化させる加熱部３３と、加熱部３３で気化された排熱回収用冷媒Ｗｍをエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換によって凝縮させて加熱部３３に循環させる凝縮部３７と、加熱部３３と凝縮部３７との間の冷媒通路上に設けられ、気化した排熱回収用冷媒Ｗｍの一部と発熱反応可能に蓄熱材３６が配設された加熱促進部３５とを含み、制御ユニット１００の熱交換制御部１０６は、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限付近に設定された所定温度Ｔ１以下の場合には、加熱促進部３５において、蓄熱材３６が気化した排熱回収用冷媒Ｗｍとの間で発熱反応が生じるように加熱促進部３５を制御するとともに、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限付近に設定された所定温度Ｔ１を越える場合には、排熱回収用冷媒Ｗｍとエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換を抑制するものである。このため本実施形態では、冷間時等、排気温度Ｔｃｔが低くＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限以下の場合には、加熱促進部３５による排熱回収用冷媒Ｗｍの昇温によってエンジン１の暖機を促進することが可能になる。他方、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限を越える場合は、加熱促進部３５による発熱反応が抑制されることになるので、過度の暖機を防止することができる。このため、排気Ｇｅから気化潜熱を奪って排気温度Ｔｃｔを低下させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒１８が過度に加温されることを抑制することも可能になり、広い運転領域で、ＮＯｘ吸蔵触媒１８による排気Ｇｅ性能の向上を図ることができる。
【０１４０】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、前記実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【０１４１】
例えば、図１１および図１２に示す第２実施形態を採用することが可能である。図１１は、本発明の第２実施形態に係る排気装置１０の排気経路の切換状態を示す構成図であり、図１２は、図１１に係る再生時のフローチャートである。
【０１４２】
図１１を参照して、第２実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒１８を通した後に蓄熱材搭載熱交換器３０に排気Ｇｅを流通させる第４排気経路（冷間時排気経路の一例）Ｄを構成し、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が所定温度Ｔ１以下且つ蓄熱材３６が再生を要する状態である場合には、構成されている。
【０１４３】
第４排気経路Ｄを用いる利点は、蓄熱材３６の再生時に過度にＮＯｘ吸蔵触媒１８が低温になることを防止する点にある。すなわち、蓄熱材３６の再生は、排気温度Ｔｃｔが充分高いとき（例えばＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が所定温度Ｔ１を超えているとき）に行うことが望ましい。しかしながら、蓄熱材３６が再生を要する状態になっているにも拘わらず、その機会が訪れない場合があり得る。例えば排気温度Ｔｃｔがあまり上がらないような運転状態が長期間継続したような場合である。そのような運転状態で、第１排気経路Ａを選択し、排気Ｇｅを優先的に蓄熱材搭載熱交換器３０に通した場合には、再生時の吸熱反応によって、排気Ｇｅが冷却され、ＮＯｘ吸蔵触媒１８が活性温度よりも下がって排気浄化性能が低下してしまう事態が起こり得る。また、第２排気経路Ｂが採用されるような運転状況（エンジン用冷媒Ｗｃの冷媒温度Ｔｗが比較的高温になった場合）であっても、熱音響発電機２０が作動し、さらに蓄熱材搭載熱交換器３０が再生モードで作動した場合には、排気温度ＴｃｔがＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度下限を下回ることもあり得る。
【０１４４】
そこで本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が所定温度Ｔ１以下且つ蓄熱材３６が再生を要する状態である場合には、第４排気経路Ｄを選択することにより、排気Ｇｅを優先的にＮＯｘ吸蔵触媒１８に通すことによって排気浄化性能を優先的に確保するようにしているのである。この結果、ＮＯｘ吸蔵触媒１８を通ってもなお排気Ｇｅに蓄熱材３６を再生させる熱エネルギーが残存している場合に、その機会を逃すことなく可及的頻繁に再生を行わせることができるのである。なお、多くの場合、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が所定温度Ｔ１以下での再生要求が生じている運転状況では、比較的暖機が進み、燃費改善比較部１０２が熱音響発電機２０による燃費改善見込みを大に判定している場合が多いので、再生運転時に蓄電運転をも並行することができ、より排熱の有効活用を図ることができる。
【０１４５】
具体的には、排気切換バルブ１６ｄと蓄熱材搭載熱交換器３０との間に設けられ、ＮＯｘ吸蔵触媒１８を経由した排気Ｇｅを還流させる還流通路１５ｈと、蓄熱材搭載熱交換器３０の下流側に設けられ、ＮＯｘ吸蔵触媒１８をバイパスするバイパス通路１５ｉとを設け、これらの通路１５ｈ、１５ｉの開閉を切り換えるための排気切換バルブ１６ｇ〜１６ｉを設けている。
【０１４６】
排気切換バルブ１６ｇは、排気Ｇｅの流れを還流通路１５ｈと排気通路１５ｇとに択一的に切り換えて還流通路１５ｈへの排気Ｇｅの流通を制御するために、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の下流側に配設されている。また、排気切換バルブ１６ｈは、還流通路１５ｈ中に設けられている。さらに、排気切換バルブ１６ｉは、バイパス通路１５ｉ注に設けられている。バイパス通路１５ｉの下流端は、排気切換バルブ１６ｇをバイパスしたところで排気通路１５ｇに接続されている。
【０１４７】
図１１に示す第２実施形態では、第４排気経路Ｄが第１排気経路Ａまたは第３排気経路Ｃと組み合わされることにより、表４に示す５通りの排気経路が択一的に選択されるように構成されている。
【０１４８】
【表４】
2009216044.tif 000006
【０１４９】
第４経路Ｄが採用されない場合（第１経路Ａまたは第３経路Ｃのみの場合、或いは第２経路Ｂが採用された場合）には、表４に示すように、排気切換バルブ１６ｈ、１６ｉは、何れも閉じた状態に制御される。従って、還流通路１５ｈ、バイパス通路１５ｉは、何れも使用されず、排気Ｇｅは、第１実施形態と同様の経路を辿って排出される。
【０１５０】
これに対し、蓄熱材搭載熱交換器３０の再生モード運転時に第４経路Ｄが採用される場合、冷間時においては、排気Ｇｅが熱音響発電機２０をバイパスする発電停止ルート（Ａ＋Ｄ）が採用され、温間時排気Ｇｅが熱音響発電機２０を経由する発電ルート（Ｂ＋Ｄ）が採用される。
【０１５１】
発電停止ルートの場合、表４に示すように、排気切換バルブ１６ｂが閉じて排気切換バルブ１６ｅが開くことにより、排気Ｇｅは、熱音響発電機２０をバイパスする。熱音響発電機２０をバイパスした排気Ｇｅは、排気切換バルブ１６ｄが閉じ、排気切換バルブ１６ｅが開くことにより、蓄熱材搭載熱交換器３０をも一旦バイパスした後、まず、ＮＯｘ吸蔵触媒１８に供給される。ＮＯｘ吸蔵触媒１８を通過した排気Ｇｅは、排気切換バルブ１６ｇが閉じ、排気切換バルブ１６ｈが開くことにより、還流通路１５ｈを流通して蓄熱材搭載熱交換器３０に還流される。そして、蓄熱材搭載熱交換器３０の蓄熱材３６を再生した後、バイパス通路１５ｉを経由して排気通路１５ｇに排出される。
【０１５２】
発電ルートの場合には、排気切換バルブ１６ｂが開いて排気切換バルブ１６ｅが閉じることにより、排気Ｇｅは、熱音響発電機２０を通過する。熱音響発電機２０を通過した排気Ｇｅは、排気切換バルブ１６ｄが閉じ、排気切換バルブ１６ｅが開くことにより、蓄熱材搭載熱交換器３０を一旦バイパスした後、ＮＯｘ吸蔵触媒１８に供給される。ＮＯｘ吸蔵触媒１８を通過した排気Ｇｅは、排気切換バルブ１６ｇが閉じ、排気切換バルブ１６ｈが開くことにより、還流通路１５ｈを流通して蓄熱材搭載熱交換器３０に還流される。そして、蓄熱材搭載熱交換器３０の蓄熱材３６を再生した後、バイパス通路１５ｉを経由して排気通路１５ｇに排出される。
【０１５３】
図１２を参照して、同図に示す再生時の制御フローでは、ステップＳ２１の判定において、冷媒温度Ｔｗが切換温度Ｔｓｗ以下である場合、排気経路切換制御部１０４は、排気通路１５の経路を表４のＡ＋Ｄに切り換える（ステップＳ３０）。冷媒温度Ｔｗが切換温度Ｔｓｗ以下である場合、エンジン１の暖機が必要であり、排気温度Ｔｃｔも相当低いことが予想されるので、その場合には、排気通路１５の経路を表４のＡ＋Ｄに切り換えて、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の過度な温度低下が生じるのを回避しているのである。なお、ステップＳ２１の判定の次に、改めて、排気温度Ｔｃｔを検出し、その検出値に基づいて、排気通路１５の経路を表４のＡ＋Ｄ（低温の場合）またはＡ（高温の場合）に切り換えるようにしてもよい。
【０１５４】
また、図１２に示す第２実施形態では、熱音響発電機２０が併用される運転状態（ステップＳ２５でＹＥＳの場合またはステップＳ２７でＮＯの場合）においても、改めて排気温度Ｔｃｔが所定の下限温度Ｔ２以上であるか否かが判定され（ステップＳ３１）、下限温度以下の場合には、排気通路１５の経路を表４のＢ＋Ｄに切り換えるように設定されている（ステップＳ３２）。この結果、熱音響発電機２０の稼動が可能な運転状態であっても、排気温度Ｔｃｔによっては、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度低下を抑制して蓄熱材３６の再生処理を実行することが可能になる。
【０１５５】
このように第２実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が低い場合であっても、ＮＯｘ吸蔵触媒１８による排気浄化性能を可及的に維持しつつ、所定の再生処理に応えて蓄熱材３６の再生も可及的頻繁に行わせることができる。ここで蓄熱材３６の再生（再生処理ともいう）とは、発熱反応後の生成物を加熱することによって再び発熱反応前の蓄熱材３６に戻すことである。再生の要否は、例えば、蓄熱材搭載熱交換器３０の運転時間や排気温度Ｔｃｔ等をパラメータにすることによって判定することが可能である。
【０１５６】
また本実施形態では、第４排気経路Ｄは、熱音響発電機２０をバイパスするものである。このため本実施形態では、比較的冷間時に蓄熱材３６の再生要求が生じている場合であっても、熱音響発電機２０による排気温度Ｔｃｔの低下を抑制し、排気浄化性能を優先的に確保しつつ可及的頻繁に再生を行わせることができる。
【０１５７】
次に、第３実施形態について説明する。図１３は、本発明の第３実施形態を示す構成図である。
【０１５８】
図１３に示すように、本実施形態は、第１、第２実施形態に示した熱音響発電機２０を省略し、図略の制御ユニットによって、図９で示した制御フローと同様に、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限付近に設定された所定温度Ｔ１以下の場合には、加熱促進部３５において、蓄熱材３６が気化した排熱回収用冷媒Ｗｍとの間で発熱反応が生じるように加熱促進部３５を制御するとともに、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限付近に設定された所定温度Ｔ１を越える場合には、排熱回収用冷媒Ｗｍとエンジン用冷媒Ｗｃとの熱交換を抑制するように構成されている。
【０１５９】
第３実施形態では、冷間時等、排気温度Ｔｃｔが低くＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限以下の場合には、加熱促進部３５による排熱回収用冷媒Ｗｍの昇温によってエンジン１の暖機を促進することが可能になる。他方、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度上限を越える場合は、加熱促進部３５による発熱反応が抑制されることになるので、過度の暖機を防止することができる。このため、排気Ｇｅから気化潜熱を奪って排気温度Ｔｃｔを低下させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒１８が過度に加温されることを抑制することも可能になり、広い運転領域で、ＮＯｘ吸蔵触媒１８による排気Ｇｅ性能の向上を図ることができる。
【０１６０】
また第３実施形態においても、熱交換器制御部１０６は、所定温度Ｔ１を越える場合、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が高いほど蓄熱材搭載熱交換器３０を通るエンジン用冷媒Ｗｃの流量を増加するように、蓄熱材搭載熱交換器３０を通るエンジン用冷媒Ｗｃの流量を調節するように構成してもよい。その場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が活性温度上限付近を越えている場合に、エンジン用冷媒Ｗｃの流量が増加するので、凝縮部３７における排熱回収用冷媒Ｗｍの凝縮が一層促進され、それに伴って加熱部３３における蒸発量も増加する。その結果、加熱促進部３５の蓄熱材３６と発熱反応しなくなる排熱回収用冷媒Ｗｍが相対的に増加するので、加熱促進部３５による発熱反応が抑制され、凝縮部３７における排熱回収用冷媒Ｗｍの凝縮が一層促進される。加えて、加熱部３３における蒸発量の増加に伴い、排気Ｇｅから奪われる気化潜熱が増加し、排気温度Ｔｃｔの低下代も増大する。このように熱交換器制御部１０６は、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が高いほど排気温度Ｔｃｔの低下代を増大させることにより、排気温度Ｔｃｔが可及的にＮＯｘ吸蔵触媒１８の活性温度域にあるように制御することができる。
【０１６１】
また第３実施形態においても、蓄熱材搭載熱交換器３０は、蓄熱材３６を排熱で加熱することによる再生が可能に構成されており、ＮＯｘ吸蔵触媒１８を通した後に蓄熱材搭載熱交換器３０に排気Ｇｅを流通させる冷間時排気経路と、蓄熱材３６の再生要否を判定する運転状態判定部１０１と、運転状態判定部１０１の判定に基づいて蓄熱材３６の再生制御を実行する再生制御手段とをさらに備え、再生制御手段は、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が所定温度Ｔ１以下且つ蓄熱材３６が再生を要する状態である場合には、排気通路１５を優先的に冷間時排気経路に切り換えるように、排気経路切換制御部１０４を制御するようにしてもよい。その場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒１８の温度状態（排気温度Ｔｃｔ）が低い場合であっても、ＮＯｘ吸蔵触媒１８による排気浄化性能を可及的に維持しつつ、所定の再生処理に応えて蓄熱材３６の再生も可及的頻繁に行わせることができる。
【０１６２】
上述した各実施の形態は、本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【０１６３】
例えば、上述した各実施形態では、蓄熱材３６の主成分として酸化マグネシウムＭｇＯを挙げたが、この他に同様の蓄熱作用を有する材質、例えばゼオライト等を用いてもよい。また冷媒は必ずしも水でなくてもよい。
【０１６４】
また、前記各実施形態では被加熱液体がエンジン用冷媒Ｗｃであるとしたが、これをエンジンオイルや自動変速機用オイル（ＡＴＦ）としてもよい。
【０１６５】
冷媒ガスの経路やバルブの種類や配置等は適宜設定してよく、前記各実施形態以外のものであってもよい。
【０１６６】
また、（式２）の脱水反応によって生じる反応エンタルピーを利用して、排気Ｇｅを冷却するように制御してもよい。
【０１６７】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンの排気装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る蓄熱材搭載熱交換器およびその近傍を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る蓄熱材搭載熱交換器の熱供給モードの状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る蓄熱材搭載熱交換器の再生モードの状態を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る蓄熱材搭載熱交換器の排気冷却モードの状態を示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るエンジンを含む排気装置の制御ブロック図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るエンジン用冷媒の冷媒温度と燃費改善見込みとの関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第１実施形態に係る排気装置の排気経路の切換状態を示す構成図であって、（Ａ）は第１排気経路が選択されている状態、（Ｂ）は第２排気経路が選択されている状態、（Ｃ）は第３排気経路が選択されている状態をそれぞれ示す。
【図９】本実施形態に係る排気装置の制御例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態に係る排気装置の再生時の制御例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る排気装置の排気経路の切換状態を示す構成図である。
【図１２】図１１に係る再生時のフローチャートである。
【図１３】本発明の第３実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１  エンジン
１０  排気装置
１１  冷却冷媒取出部
１２  流量制御弁
１５  排気通路
１５ｈ  還流通路
１５ｉ  バイパス通路
１８  吸蔵触媒
２０  熱音響発電機（熱音響発電手段の一例）
３０  蓄熱材搭載熱交換器（排熱回収手段の一例）
３３  加熱部
３５  加熱促進部
３６  蓄熱材
３７  凝縮部
１００  制御ユニット（運転制御手段の一例）
１０１  運転状態判定部
１０２  燃費改善比較部
１０３  燃焼制御部
１０４  排気経路切換制御部
１０５  熱音響発電機制御部
１０６  熱交換器制御部
Ａ  第１排気経路
Ｂ  第２排気経路
Ｃ  第３排気経路
Ｄ  第４排気経路（冷間時排気経路の一例）
Ｇｅ  排気
ＳＮ１  水温センサ
ＳＮ２  排気温度センサ（触媒温度検出手段の一例）
ＳＮ３  外気温度センサ（バッテリ温度検出手段の一例）
Ｔ１  所定温度
Ｔ２  下限温度
Ｔｃｔ  排気温度
Ｔｅｘ  外気温度
Ｔｓｗ  切換温度
Ｔｗ  冷媒温度
Ｗｃ  エンジン用冷媒
Ｗｃｐ  消費電力
Ｗｇ  発電量
Ｗｍ  排熱回収用冷媒
【図１】
2009216044.tif 000007
【図２】
2009216044.tif 000008
【図３】
2009216044.tif 000009
【図４】
2009216044.tif 000010
【図５】
2009216044.tif 000011
【図６】
2009216044.tif 000012
【図７】
2009216044.tif 000013
【図８】
2009216044.tif 000014
【図９】
2009216044.tif 000015
【図１０】
2009216044.tif 000016
【図１１】
2009216044.tif 000017
【図１２】
2009216044.tif 000018
【図１３】
2009216044.tif 000019