JP2005098129A - Ｃｏ２吸収制御方法及びｃｏ２吸収制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＯ_２吸収放出手段のＣＯ_２吸収量の偏りを抑え、ＣＯ_２を効率的に吸収できるＣＯ_２吸収制御方法及びＣＯ_２吸収制御装置を提供する。
【解決手段】 温度の変化に応じてＣＯ_２を吸収し又は放出するＣＯ_２吸収放出材が担体に担持されたＣＯ_２吸収放出装置２２と、ＣＯ_２吸収放出装置２２の温度を調整する床温調整手段としての燃料噴射装置２４と、ＣＯ_２吸収放出装置２２の一部をＣＯ_２の吸収に適した特定温度域に保持する時期と、特定温度域に保持されている領域がＣＯ_２吸収放出装置２２上で移動するようにＣＯ_２吸収放出装置２２の温度を変化させる時期とが生じるように燃料噴射装置２４による温度調整を制御する床温制御装置としてのＥＣＵ５０とをＣＯ_２吸収制御装置に設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＣＯ_２吸収放出手段にＣＯ_２を吸収させるＣＯ_２吸収制御方法、及びＣＯ_２吸収制御装置に関する。

特定の温度域でＣＯ_２を吸収し、それより高い温度域で吸収したＣＯ_２を放出するＣＯ_２吸収放出材が知られている（特許文献１参照）。その他に本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、及び非特許文献１がある。

特開平１１−２６２６３２号公報 特開２００１−９６１２２号公報 東芝レビューＶｏｌ．５６、Ｎｏ．８（２００１）第１１〜１４頁

ＣＯ_２吸収放出材を担体に担持させた状態で高温のＣＯ_２ガスの流路内に配置した場合、ＣＯ_２吸収放出手段の上流側はガスとの熱交換で温度が比較的大きく上昇する一方、下流側では熱交換量が減少して温度上昇が緩やかになり、ＣＯ_２吸収放出手段に温度分布のばらつきが生じることがある。ＣＯ_２吸収放出材のＣＯ_２吸収速度は雰囲気温度と相関があるため、ＣＯ_２吸収放出手段の温度分布にばらつきが生じるとＣＯ_２吸収放出手段のＣＯ_２吸収量に偏りが生じて、ＣＯ_２を効率的に吸収できない。

そこで、本発明は、ＣＯ_２吸収放出手段のＣＯ_２吸収量の偏りを抑え、ＣＯ_２を効率的に吸収できるＣＯ_２吸収制御方法及びＣＯ_２吸収制御装置を提供することを目的とする。

本発明のＣＯ_２吸収制御方法は、温度の変化に応じてＣＯ_２を吸収し又は放出するＣＯ_２吸収放出材が担体に担持されたＣＯ_２吸収放出手段のＣＯ_２吸収作用を制御するＣＯ_２吸収制御方法であって、前記ＣＯ_２吸収放出手段の一部を前記ＣＯ_２の吸収に適した特定温度域に保持する工程と、前記特定温度域に保持されている領域が前記ＣＯ_２吸収放出手段上で移動するように前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させる工程とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

ＣＯ_２吸収放出手段の温度分布のばらつきに起因してその全体をＣＯ_２の吸収に適した特定温度域に保持することが困難な場合でも、ＣＯ_２吸収放出手段の一部を特定温度域に保持することは容易である。しかも、ＣＯ_２吸収放出手段の全体の温度を上昇又は下降させる操作を行えば、特定温度域に保持されている領域をＣＯ_２吸収放出手段上において適宜に移動させることができる。本発明の吸収制御方法はこの点に着目したものであり、ＣＯ_２吸収放出手段の一部をＣＯ_２の吸収に適した特定温度域に保持する工程と、ＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させる工程とを組み合わせることにより、温度変化を与えない場合と比較してより広い範囲で効率よくＣＯ_２を吸収することができる。

本発明のＣＯ_２吸収制御方法においては、前記ＣＯ_２吸収放出手段の同一部分を前記特定温度域に保持している間に吸収されたＣＯ_２の量を推定し、推定された量が所定値に達する毎に前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させてもよい（請求項２）。この場合、特定温度域に保持された領域の吸収能力に見合ったＣＯ_２の吸収量を所定値として設定しておくことにより、ＣＯ_２吸収放出手段の各部分が過不足なくＣＯ_２を吸収する毎に温度を変化させて効率よくＣＯ_２を吸収することができる。

本発明のＣＯ_２吸収制御方法においては、前記ＣＯ_２吸収放出手段が内燃機関の排気通路に設置され、前記特定温度域に保持されている領域が前記排気通路の流れ方向に関して前記ＣＯ_２吸収放出手段の後端側から前端側へと移動するように前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させてもよい（請求項３）。排気通路に設置された場合、粒子状物質等の堆積等によって低下した機能を回復させるために燃料添加による酸化反応等を利用した再生処理が行われる。このような再生処理時には燃料の燃焼熱や酸化反応による熱の影響がＣＯ_２吸収放出手段の排気流れ方向における後端側ほど大きく現れることがあるため、それらの部分では温度制御が間に合わずに過昇温現象が生じることがある。こうした過昇温が生じやすい後端側から先にＣＯ_２を吸収しておけば、過昇温が生じるまでにＣＯ_２吸収放出手段の全体で十分にＣＯ_２を吸収できなくても、その過昇温が生じる部分に限ればＣＯ_２が十分に吸収されている可能性が高くなり、そのＣＯ_２を放出させることにより過昇温の防止又は抑制を図ることができる。

本発明のＣＯ_２吸収制御方法において、前記ＣＯ_２吸収放出手段上で既にＣＯ_２を吸収している領域の温度がＣＯ_２を放出する温度範囲に保持されないように前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度の変化に制限を設けてもよい（請求項４）。このような制限により、既に休出したＣＯ２の放出を防止して吸収効率を高めることができる。

本発明のＣＯ_２吸収制御方法は好適には前記担体としてパティキュレートフィルタが使用されたＣＯ_２吸収放出手段に対して適用することができる（請求項５）。パティキュレートフィルタにおいては堆積した粒子状物質の処理のために定期的な温度上昇操作を行う必要があり、本発明の方法によって蓄えたＣＯ_２を過昇温の防止又は抑制に活用することができる。

本発明のＣＯ_２吸収制御装置は、温度の変化に応じてＣＯ_２を吸収し又は放出するＣＯ_２吸収放出材が担体に担持されたＣＯ_２吸収放出手段と、前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を調整する床温調整手段と、前記ＣＯ_２吸収放出手段の一部を前記ＣＯ_２の吸収に適した特定温度域に保持する時期と、前記特定温度域に保持されている領域が前記ＣＯ_２吸収放出手段上で移動するように前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させる時期とが生じるように前記床温調整手段による温度調整を制御する床温制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項６）。

本発明のＣＯ_２吸収制御装置によれば、床温制御手段の制御の下で床温調整手段がＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させることにより、本発明のＣＯ_２吸収制御方法を実現して広い範囲で効率よくＣＯ_２を吸収することができる。

本発明のＣＯ_２吸収制御装置は、上述したＣＯ_２吸収制御方法の好ましい態様を実現するよう構成されてもよい。すなわち、本発明のＣＯ_２吸収制御装置において、前記ＣＯ_２吸収放出手段の同一部分を前記特定温度域に保持している間に吸収されたＣＯ_２の量を推定する吸収量推定手段を備え、前記床温制御手段は、前記吸収量推定手段の推定結果が所定値に達する毎に前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度が変更されるように前記床温調整手段による温度調整を制御してもよい（請求項７）。前記ＣＯ_２吸収放出手段が内燃機関の排気通路に設置され、前記床温制御手段は、前記特定温度域に保持されている領域が前記排気通路の流れ方向に関して前記ＣＯ_２吸収放出手段の後端側から前端側へと移動するように前記床温調整手段による温度調整を制御してもよい（請求項８）。前記ＣＯ_２吸収放出材がＣＯ_２を放出する温度範囲が吸収する温度範囲よりも高温側に偏り、前記ＣＯ_２吸収放出手段上で既にＣＯ_２を吸収している領域の温度が前記放出する温度範囲に保持されないように前記床温調整手段による温度調整を制御してもよい（請求項９）。前記担体としてパティキュレートフィルタが設けられてもよい（請求項１０）。これらの態様の技術的な意義は上述した吸収制御方法の対応する態様と同じである。

以上に説明したように、本発明によれば、ＣＯ_２吸収放出手段の一部をＣＯ_２の吸収に適した特定温度域に保持すること、及びＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させることを組み合わせることにより、ＣＯ_２吸収放出手段に対して広い範囲で効率よくＣＯ_２を吸収させることができる。

（第１の形態）
図１は本発明のＣＯ_２吸収制御装置が組み込まれたディーゼルエンジンの要部を示している。エンジン１のシリンダ２には吸気通路３及び排気通路４が接続され、吸気通路３には吸気濾過用のエアフィルタ５、排気エネルギを利用して吸気圧を高める過給機６のコンプレッサ６ａ、吸気量調節用の絞り弁７が、排気通路４には過給機６のタービン６ｂがそれぞれ設けられている。排気通路４と吸気通路３とを接続する通路には、ＥＧＲクーラ１４及びＥＧＲバルブ１５が設けられている。また、各シリンダ２には、シリンダ２内に燃料を噴射するインジェクタ１１がそれぞれに設けられ、各インジェクタ１１は加圧された燃料を蓄えるコモンレール１２に接続されている。

排気通路４のタービン６ｂより下流側には、排気浄化装置２０が設けられている。排気浄化装置２０には、ケーシング２１と、そのケーシング２１に内蔵されたＣＯ_２吸収放出手段としてのＣＯ_２吸収放出装置２２と、ＣＯ_２吸収放出装置２２の温度（以下、床温と呼ぶことがある。）を検出する温度センサ２３とが設けられている。排気浄化装置２０よりも上流側の排気通路４には、床温調整手段としての燃料供給装置２４が設けられている。

ＣＯ_２吸収放出装置２２は、隔壁にて仕切られた多数のセルを有するセラミック製のパティキュレートフィルタにＣＯ_２吸収放出材を担持させて形成されている。さらに、パティキュレートフィルタの隔壁には、酸化触媒物質として白金（Ｐｔ）が担持されている。

ＣＯ_２吸収放出材は、例えばリチウムシリケート（Ｌｉ_４ＳｉＯ_４）等のリチウムの複合酸化物を主体として構成され、第１の温度域でＣＯ_２を吸収し、第１の温度域よりも高温側に偏った第２の温度域でＣＯ_２を放出する特性を備えた公知のものである。ＣＯ_２吸収放出材のＣＯ_２吸収速度は温度に伴って変化し、第１の温度域に含まれる特定温度域において最も大きくなる。この温度とＣＯ_２吸収速度との相関関係はＣＯ_２吸収放出材の素材により異なるが、例えばリチウムシリケートでは、５００°Ｃ〜５５０°ＣでＣＯ_２吸収速度が最も大きくなる。

エンジン１の運転状態は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０により制御される。ＥＣＵ５０は、回転センサ、水温センサ等からの出力信号を参照し、ＲＯＭに記録されたプログラムに従って各インジェクタ１１の動作等を制御するコンピュータとして設けられているが、ここでは後述する図５のＣＯ_２吸収制御ルーチンを一定周期で繰り返し実行することにより、燃料供給装置２４からの燃料供給量を制御する床温制御手段としても機能する。

以下に、ＥＣＵ５０による床温制御の概要を図２〜図４を参照して説明する。図２はＣＯ_２吸収放出装置２２の温度分布を、図３はＣＯ_２吸収放出装置２２の温度と経過時間との関係の一例を、図４はＣＯ_２吸収放出装置２２のＣＯ_２吸収速度と経過時間との関係の一例を、それぞれ示している。

図２に示すように、ＣＯ_２吸収放出装置２２に矢印ＥＸ方向の排気ガスを流すと、ＣＯ_２吸収放出装置２２に温度勾配が生じて、上流側（図２の左側）の温度が下流側（図２の右側）よりも高くなる。このため、上流側の領域Ａ１を特定温度域に保持すると、領域Ａ１より下流側の領域Ａ２、Ａ３は特定温度域よりも低温となる一方、下流側の領域Ａ３を特定温度域に保持すると、領域Ａ３より上流側の領域Ａ１、Ａ２は特定温度域よりも高温となる。図３に示したように床温を△Ｔずつ段階的に上昇させると、時刻ｔ１〜ｔ２では領域Ａ１が、時刻ｔ３〜ｔ４では領域Ａ２が、時刻ｔ５〜ｔ６では領域Ａ３が、それぞれ特定温度域に保持される。これに伴って、図４に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２では領域Ａ１で、時刻ｔ３〜ｔ４では領域Ａ２で、時刻ｔ５〜ｔ６では領域Ａ３で、それぞれのＣＯ_２吸収速度が最も大きくなり、ＣＯ_２吸収放出装置２２上では主として各時間帯でのＣＯ_２吸収速度の大きい領域がＣＯ_２を吸収する。その結果、ＣＯ_２吸収放出装置２２は、各領域Ａ１〜Ａ３で偏りなく、効率的にＣＯ_２を吸収できる。

上述のような床温制御に基づいてＣＯ_２吸収放出装置２２にＣＯ_２を吸収させるために、ＥＣＵ５０は、図５に示すＣＯ_２吸収制御ルーチンを一定周期で繰り返し実行する。図５は、制御時間に基づいて床温を切り替えてＣＯ_２吸収制御を実行するためのＣＯ_２吸収制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンにおいて、ＥＣＵ５０はまずステップＳ１１でＣＯ_２吸収放出材のＣＯ_２吸収条件が成立したか否かを判定する。このＣＯ_２吸収条件には種々の条件を設定してよい。例えば、領域Ａ１の床温が特定温度域に達したことを条件として設定してもよい。領域Ａ１の床温は、例えば、ＣＯ_２吸収放出装置２２の領域Ａ３の床温を温度センサ２３によって検出し、予め実験的に求めておいた温度分布のばらつきから推定してもよい。ＣＯ_２吸収条件が成立していないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。

ＣＯ_２吸収条件が成立したと判定した場合は、続くステップＳ１２で、床温の制御中か否かを判別するための床温制御フラグがＯＮ状態であるか否かを判定する。床温制御フラグがＯＮ状態であればステップＳ１３の処理をスキップしてステップＳ１４に進む。床温制御フラグがＯＮ状態でなければ、ステップＳ１３へ進み、床温目標値を設定するとともに床温制御フラグをＯＮ状態とし、床温制御を開始する。この床温の制御は、燃料供給装置２４から酸化触媒に添加した燃料の燃焼熱を利用することにより実行される。

続くステップＳ１４では、ＣＯ_２吸収放出装置２２の最高床温がＣＯ_２の放出温度域（第２の温度域）に到達したか否かを判定する。最高床温は例えば温度センサ２３の検出値から推定することができる。なお、ステップＳ１４の判断は、最高床温が放出温度域に保持されないことを保証するものであればよく、例えば最高床温よりも低温側に緩衝範囲を設定し、最高床温がその緩衝範囲に達した時点でステップＳ１４が肯定判断されるようにしてもよい。あるいは、最高床温が放出温度域に一定時間以上継続して入っていることを条件としてステップＳ１４が肯定判断されるようにしてもよい。ステップＳ１４が肯定判断された場合にはステップＳ１５〜Ｓ１７の処理をスキップしてステップＳ１８に進む。最高床温が放出温度域に到達するおそれがないと判定した場合はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、床温の保持時間が一定時間△ｔａに達したか否かを判定する。この一定時間△ｔａは、ＣＯ_２吸収放出装置２２上で、特定温度域に保持された領域を切り替えるための閾値として予め定められる値であり、特定温度域に保持された領域に過不足なくＣＯ_２を吸収させるために必要な時間に設定される。一定時間△ｔａに達していないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。一定時間△ｔａが経過したと判定した場合は、ステップＳ１６に進んで、ステップＳ１３にて設定した床温目標値を△Ｔ上昇させる。続くステップＳ１７では、最低床温が特定温度域に到達したか否かを判定する。最低床温が特定温度域に到達していないと判定した場合は今回のルーチンを終了する。最低床温が特定温度域に到達した場合はステップＳ１８に進んで、床温制御フラグをＯＦＦ状態として床温制御を終え、ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１７では最低床温が特定温度域を超えるおそれがあるか否かを判断し、超えるおそれがあるときにステップＳ１７を肯定判断してもよい。

（第２の形態）
次に、図６及び図７を参照して本発明を実施するための第２の形態を説明する。第２の形態においては、第１の形態と比較して、各領域Ａ１〜Ａ３が特定温度域に保持されている間に吸収したＣＯ_２の量を推定し、その推定値に基づいて床温を制御する点が相違している。従って、第２の形態においては第１の形態と相違する部分のみ説明し、重複する部分の説明を省略する。なお、図６及び図７において図３〜図５との共通部分には同一の参照符号を付してある。

図６は、ＣＯ_２吸収速度と経過時間との相互関係を示しており、ここでは、一例として領域Ａ３におけるＣＯ_２吸収速度を示している。なお、図６のＣＯ_２吸収速度は、ＣＯ_２吸収放出材の単位体積、単位時間あたりのＣＯ_２吸収量である。

ＣＯ_２吸収放出装置２２の温度が段階的に上昇して、領域Ａ３のＣＯ_２吸収速度が図６のように変化した場合、この間に領域Ａ３にて吸収されるＣＯ_２吸収量は、図６で縦線を施した領域の面積ＡＲと領域Ａ３に含まれるＣＯ_２吸収放出材の体積Ｖとの積として求められる。このうち、領域Ａ３が特定温度域に保持されている時刻ｔ５〜ｔ６の間に、領域Ａ３が吸収したＣＯ_２の量の推定値ＣＯ_２strgは、ＣＯ_２吸収速度Ｗ、領域Ａ３に含まれるＣＯ_２吸収放出材の体積Ｖ、及び領域Ａ３が特定温度域に到達した時刻ｔ５以降の累積保持時間△ｔから以下の式によって算出される。

領域Ａ１、Ａ２が特定温度域に保持されている間にそれぞれの領域Ａ１、Ａ２で吸収したＣＯ_２の量も同様の方法で推定できる。このようにして求められる各領域Ａ１〜Ａ３におけるＣＯ_２吸収量の推定値ＣＯ_２strgが、各領域Ａ１〜Ａ３のＣＯ_２吸収能力に見合った必要吸収量に達する毎に、床温が切り替えられる。

上述のような床温制御をＥＣＵ５０に実行させるためのＣＯ_２吸収制御ルーチンを図７に示す。このルーチンにおいて、ＥＣＵ５０はまずステップＳ１１でＣＯ_２吸収放出材のＣＯ_２吸収条件が成立したか否かを判定する。ＣＯ_２吸収条件が成立していないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。ＣＯ_２吸収条件が成立したと判定した場合は、続くステップＳ１２で、床温制御フラグがＯＮ状態であるか否かを判定する。床温制御フラグがＯＮ状態であればステップＳ１３の処理をスキップしてステップＳ２１に進む。床温制御フラグがＯＮ状態でなければ、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、ＥＣＵ５０は床温目標値を設定するとともに床温制御フラグをＯＮ状態とし、床温制御を開始する。この床温制御は、第１の形態と同様でよい。

続くステップＳ２１において、特定温度域に保持されたＣＯ_２吸収対象領域のＣＯ_２吸収推定値ＣＯ_２strgを上式に従って算出する。なお、ＣＯ_２吸収速度Ｗは、例えば、これと相関関係を有するＣＯ_２の分圧及び床温に対応づけられたマップをＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶しておき、そのマップを参照することで求めることができる。ステップＳ２２では、ステップＳ２１にて算出したＣＯ_２吸収推定値ＣＯ_２strgが必要ＣＯ_２吸収量に到達したか否かを判定する。必要ＣＯ_２吸収量に到達していないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。必要ＣＯ_２吸収量に到達したと判定した場合は、ステップＳ２３に進んで、ステップＳ１３にて設定した床温目標値を△Ｔ上昇させて、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、最低床温領域でＣＯ_２吸収が終了したか否かを判定する。最低床温領域でＣＯ_２吸収が終了していないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。最低床温領域でＣＯ_２吸収が終了したと判定した場合はステップＳ１８に進んで、床温制御フラグをＯＦＦ状態にして床温制御を終え、ルーチンを終了する。

（第３の形態）
次に、図８及び図９を参照して、本発明を実施するための第３の形態を説明する。第３の形態においては、第２の形態と比較して、床温が段階的に下降するように床温制御する点が相違している。従って、第３の形態においては第２の形態と相違する部分のみ説明し、重複する部分の説明を省略する。なお、図８及び図９において図６及び図７との共通部分には同一の参照符号を付してある。

図８は、ＣＯ_２吸収放出装置２２の温度と経過時間との関係の一例を示している。図８に示したように床温を△Ｔずつ段階的に下降させると、時刻ｔ７〜ｔ８では領域Ａ３が、時刻ｔ９〜ｔ１０では領域Ａ２が、時刻ｔ１１〜ｔ１２では領域Ａ１が、それぞれ特定温度域に保持される。これに伴って、時刻ｔ７〜ｔ８では領域Ａ３で、時刻ｔ９〜ｔ１０では領域Ａ２で、時刻ｔ１１〜ｔ１２では領域Ａ１で、それぞれのＣＯ_２吸収速度が大きくなり、ＣＯ_２吸収放出装置２２上では主として各時間帯でのＣＯ_２吸収速度の大きい領域がＣＯ_２を吸収する。その結果、ＣＯ_２吸収放出装置２２は、各領域Ａ１〜Ａ３で偏りなく、効率的にＣＯ_２を吸収できる。また、領域Ａ２によるＣＯ_２の吸収中には領域Ａ３の床温が、領域Ａ１によるＣＯ_２の吸収中には領域Ａ２、Ａ３の床温が、それぞれ特定温度域より低温側にあるので、一部の領域でＣＯ_２を吸収中に既にＣＯ_２を吸収した他の領域が放出温度域に到達してＣＯ_２を放出するおそれがない。これにより、効率的にＣＯ_２を吸収できる。さらに、パティキュレートフィルタを再生する際には排気の流れ方向後端側ほど床温が上がり易いが、これに合わせて後端側の領域Ａ３から順に特定温度域に保持することにより、温度の上がり易い部分から優先してＣＯ_２を吸収させ、それにより、すべての領域Ａ１、Ａ２、Ａ３がＣＯ_２の吸収を完了する前に領域Ａ３で過昇温現象が発生し又はその発生のおそれが生じても、その領域Ａ３に吸収されたＣＯ_２が吸収しているＣＯ_２を不活性ガスとして放出することにより、温度上昇を抑えて過昇温を抑制し、又は防止することができる。

上述のような床温制御をＥＣＵ５０に実行させるためのＣＯ_２吸収制御ルーチンを図９に示す。このルーチンにおいて、ＥＣＵ５０はまずステップＳ１１でＣＯ_２吸収放出材のＣＯ_２吸収条件が成立したか否かを判定する。ＣＯ_２吸収を実行中でないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。ＣＯ_２吸収条件が成立していないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。

ＣＯ_２吸収条件が成立したと判定した場合は、続くステップＳ１２で、床温制御フラグがＯＮ状態であるか否かを判定する。床温制御フラグがＯＮ状態であればステップＳ３１及びステップＳ１３の処理をスキップしてステップＳ２１に進む。一方、床温制御フラグがＯＮ状態でなければ、ステップＳ３１へ進む。ステップＳ３１では、床温が過上昇しやすい部位をＣＯ_２吸収対象領域として設定する。続くステップＳ１３では、ＥＣＵ５０は床温目標値を設定するとともに床温制御フラグをＯＮ状態とし、床温制御を開始する。この床温制御は、第２の形態と同様でよい。

ステップＳ２１では、特定温度域に保持されたＣＯ_２吸収対象領域のＣＯ_２吸収推定値ＣＯ_２strgを算出する。このＣＯ_２吸収推定値ＣＯ_２strgの算出方法は、第２の形態と同様でよい。続くステップＳ２２では、ステップＳ２１にて算出したＣＯ_２吸収推定値ＣＯ_２strgが必要ＣＯ_２吸収量に到達したか否かを判定する。必要ＣＯ_２吸収量に到達していないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。必要ＣＯ_２吸収量に到達したと判定した場合は、ステップＳ３２に進んで、ステップＳ１３にて設定した床温目標値を△Ｔだけ下降させて、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３では、ＣＯ_２吸収放出装置２２の全域でＣＯ_２の吸収が終了したか否かを判定する。ＣＯ_２吸収放出装置２２の全域でＣＯ_２の吸収が終了していないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。吸収が終了したと判定した場合はステップＳ１８に進んで、床温制御フラグをＯＦＦ状態として床温制御を終え、ルーチンを終了する。

上述した第２の形態、及び第３の形態では、図７及び図９のＣＯ_２吸収制御ルーチンのうち、ＥＣＵ５０がステップＳ２１を実行することにより吸収量推定手段として機能する。

本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、エンジン１はディーゼルエンジンに限られず、ガソリンエンジンであってもよい。また、床温及びＣＯ_２の分圧は、各種のセンサにより検出して取得するものに限られず、演算によって取得してもよい。例えば、燃料供給装置２４により供給された燃料量及び排気流量から算出される熱量とＣＯ_２吸収放出装置２２の熱交換率とから熱交換量を求め、これとＣＯ_２吸収放出装置２２の熱容量とから演算によって床温を取得してもよい。

ＣＯ_２吸収放出材はパティキュレートフィルタに担持されることに限られず、ＮＯｘを吸蔵還元する触媒等に担持されてもよい。パティキュレートフィルタや触媒等とは異なる別の担体にＣＯ_２吸収放出材が担持されてもよい。床温調整手段は、床温を上昇又は下降できるものであればその形態は問わない。例えば、エンジン１の膨張行程の終期に燃焼室へ燃料を噴射する、いわゆるポスト噴射を実施して排気通路４にて未燃燃料を燃焼させることにより床温を制御してもよい。また、電熱ヒータ等の発熱装置をＣＯ_２吸収放出装置２２に隣接して設けて、床温を制御してもよい。

上記の形態ではＣＯ_２吸収放出装置２２を三つの領域Ａ１〜Ａ３に区分して温度を変化させているが、その領域数はＣＯ_２吸収放出装置２２の温度分布のばらつきによって適宜に変化する。すなわち、ＣＯ_２吸収放出装置２２の前端から後端まで（又は後端から前端まで）をＣＯ_２の吸収に適した特定温度域に順次保持することが可能な領域の区分数の最小値はＣＯ_２吸収放出装置の吸収特性や温度分布特性等によって定まり、吸収に適した特定温度域が広いか又は温度勾配が小さいほど最小区分数は減少し、特定温度域が狭いか又は温度勾配が大きいほど最小区分数は増加する。その最小区分数以上の段数で温度を変化させることにより本発明のＣＯ_２吸収制御方法を実現することができる。なお、ＣＯ_２吸収放出装置２２には、排気ガスの流れ方向ＥＸに関する温度勾配の他、排気ガスの流れ方向ＥＸに垂直な面内の半径方向に関して、中心側から外側へかけて漸次温度が低下するような温度勾配も生じる。従って、このような半径方向の温度勾配を考慮して、ＣＯ_２吸収放出装置２２上に同心円状の複数の領域を設定してもよい。

図５のフローチャートにおいて、ＣＯ_２吸収放出装置２２の最低床温領域が特定温度域に到達する前に最高床温が第２の温度域に到達するおそれがない場合には、ステップＳ１４を省略してもよい。また、図７のフローチャートにおいて、ステップ２２より前にステップＳ１４を追加してもよい。図５、図７、及び図９のステップＳ１３では、領域Ａ３の床温を管理したが、他の領域の床温を管理して床温制御を実施してもよい。

本発明に係るＣＯ_２吸収制御装置を組み込んだエンジンの要部を示す図。 ＣＯ_２吸収放出装置の温度分布のばらつきを示す図。 ＣＯ_２吸収放出装置の各領域の温度と経過時間との対応関係の一例を示す図。 ＣＯ_２吸収放出装置の各領域のＣＯ_２吸収速度と経過時間との対応関係の一例を示す図。 第１の形態においてＥＣＵが実行するＣＯ_２吸収制御ルーチンを示すフローチャート。 ＣＯ_２吸収対象領域のＣＯ_２吸収速度と経過時間との相互関係の一例を示す図。 第２の形態においてＥＣＵが実行するＣＯ_２吸収制御ルーチンを示すフローチャート。 ＣＯ_２吸収放出装置の各領域の温度と経過時間との対応関係の一例を示す図。 第３の形態においてＥＣＵが実行するＣＯ_２吸収制御ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１ エンジン
４ 排気通路
２０ 排気浄化装置
２２ ＣＯ_２吸収放出装置（ＣＯ_２吸収放出手段）
２３ 温度センサ
２４ 燃料供給装置（床温調整手段）
５０ ＥＣＵ（床温制御手段、吸収量推定手段）

Claims (10)

1. 温度の変化に応じてＣＯ_２を吸収し又は放出するＣＯ_２吸収放出材が担体に担持されたＣＯ_２吸収放出手段のＣＯ_２吸収作用を制御するＣＯ_２吸収制御方法であって、
   前記ＣＯ_２吸収放出手段の一部を前記ＣＯ_２の吸収に適した特定温度域に保持する工程と、前記特定温度域に保持されている領域が前記ＣＯ_２吸収放出手段上で移動するように前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させる工程とを備えたことを特徴とするＣＯ_２吸収制御方法。
2. 前記ＣＯ_２吸収放出手段の同一部分を前記特定温度域に保持している間に吸収されたＣＯ_２の量を推定し、推定された量が所定値に達する毎に前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ_２吸収制御方法。
3. 前記ＣＯ_２吸収放出手段が内燃機関の排気通路に設置され、前記特定温度域に保持されている領域が前記排気通路の流れ方向に関して前記ＣＯ_２吸収放出手段の後端側から前端側へと移動するように前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＯ_２吸収制御方法。
4. 前記ＣＯ_２吸収放出手段上で既にＣＯ_２を吸収している領域の温度がＣＯ_２を放出する温度範囲に保持されないように前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度の変化に制限を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＣＯ_２吸収制御方法。
5. 前記担体としてパティキュレートフィルタが使用されたＣＯ_２吸収放出手段に対して適用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のＣＯ_２吸収制御方法。
6. 温度の変化に応じてＣＯ_２を吸収し又は放出するＣＯ_２吸収放出材が担体に担持されたＣＯ_２吸収放出手段と、
   前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を調整する床温調整手段と、
   前記ＣＯ_２吸収放出手段の一部を前記ＣＯ_２の吸収に適した特定温度域に保持する時期と、前記特定温度域に保持されている領域が前記ＣＯ_２吸収放出手段上で移動するように前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度を変化させる時期とが生じるように前記床温調整手段による温度調整を制御する床温制御手段と、を備えたことを特徴とするＣＯ_２吸収制御装置。
7. 前記ＣＯ_２吸収放出手段の同一部分を前記特定温度域に保持している間に吸収されたＣＯ_２の量を推定する吸収量推定手段を備え、前記床温制御手段は、前記吸収量推定手段の推定結果が所定値に達する毎に前記ＣＯ_２吸収放出手段の温度が変更されるように前記床温調整手段による温度調整を制御することを特徴とする請求項６に記載のＣＯ_２吸収制御装置。
8. 前記ＣＯ_２吸収放出手段が内燃機関の排気通路に設置され、前記床温制御手段は、前記特定温度域に保持されている領域が前記排気通路の流れ方向に関して前記ＣＯ_２吸収放出手段の後端側から前端側へと移動するように前記床温調整手段による温度調整を制御することを特徴とする請求項６又は７に記載のＣＯ_２吸収制御装置。
9. 前記ＣＯ_２吸収放出材がＣＯ_２を放出する温度範囲が吸収する温度範囲よりも高温側に偏り、前記ＣＯ_２吸収放出手段上で既にＣＯ_２を吸収している領域の温度が前記放出する温度範囲に保持されないように前記床温調整手段による温度調整を制御することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載のＣＯ_２吸収制御装置。
10. 前記担体としてパティキュレートフィルタが設けられたことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載のＣＯ_２吸収制御装置。

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