内燃機関の排気浄化装置
【課題】排気中の窒素酸化物についての排気特性の悪化を好適に抑制することのできるエンジン１２の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】タンク４６内に貯蔵された吸収液体Ａを排気通路３８に供給する添加弁５０と、一対の電極６６ａ，６６ｂを備えて且つこれら電極間に電圧を印加してタンク４６内に貯蔵された吸収液体Ａの電気分解を行う還元浄化装置５４とを備えるＮＯｘ除去装置４４がある。ここでアイドリング運転が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件と、プラグイン充電が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件との論理和が真であるとの条件を安定条件とし、安定条件が成立したと判断された場合、上記電気分解を行うことで、吸収液体Ａ中の窒素酸化物を還元浄化する。
【解決手段】タンク４６内に貯蔵された吸収液体Ａを排気通路３８に供給する添加弁５０と、一対の電極６６ａ，６６ｂを備えて且つこれら電極間に電圧を印加してタンク４６内に貯蔵された吸収液体Ａの電気分解を行う還元浄化装置５４とを備えるＮＯｘ除去装置４４がある。ここでアイドリング運転が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件と、プラグイン充電が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件との論理和が真であるとの条件を安定条件とし、安定条件が成立したと判断された場合、上記電気分解を行うことで、吸収液体Ａ中の窒素酸化物を還元浄化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載内燃機関から排気通路へと排出される排気中の窒素酸化物を浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載内燃機関から排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する排気浄化装置としては例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒や、尿素選択還元型触媒が知られている。詳しくは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、未燃燃料ＨＣを還元剤として、自身に吸蔵させたＮＯｘを還元して浄化するものである。また、尿素選択還元型触媒は、尿素を還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に還元して浄化するものである。
【０００３】
しかしながら、これら装置では、内燃機関が始動され、触媒の暖機が開始されてから、触媒温度が活性温度に上昇するまでは、触媒の浄化能力が低く、排気中の窒素酸化物を適切に浄化することができない。このため、内燃機関の燃費低減効果の向上を目的として、内燃機関の熱効率を向上させる等の技術が導入される場合、触媒温度が上昇しにくくなることで、窒素酸化物の浄化度合いの低下が顕著となるおそれがある。
【０００４】
こうした問題を解決すべく、下記特許文献１に見られるような窒素酸化物の除去装置も知られている。詳しくは、この除去装置では、まず、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して易吸着性の窒素酸化物（ＮＯ２等）に改質し、その改質された窒素酸化物に噴霧装置によって水を噴霧することで、改質された窒素酸化物のイオン化を促進する。そして、イオン化された窒素酸化物を吸着材に吸着させるとともに、吸着材の一部に電界を形成することで窒素酸化物イオンを電気泳動によって濃縮する。そして、濃縮された窒素酸化物イオンを三元触媒によって還元することで、窒素酸化物を還元浄化する。これにより、排気温度によらず、排気中の窒素酸化物を浄化することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３３１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された窒素酸化物の除去装置によっても、排気中の窒素酸化物を適切に浄化することができない状況が生じ得る。こうした状況としては例えば、車両の走行に伴う振動で上記除去装置が動揺すること等に起因して、窒素酸化物イオンの電気泳動が妨げられ、吸着材の一部に窒素酸化物イオンを適切に濃縮させることができない状況がある。この場合、窒素酸化物の浄化能力が低下し、内燃機関の排気特性が悪化するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気中の窒素酸化物についての排気特性の悪化を好適に抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００９】
請求項１記載の発明は、車載内燃機関から排気通路へと排出される排気中の窒素酸化物を吸収する浄化用液体を貯蔵する貯蔵手段と、前記貯蔵された浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を低下させるべく、前記浄化用液体に電圧を印加するための対となる電極間に通電する処理である還元浄化処理を行う還元浄化手段と、前記貯蔵手段に貯蔵された前記浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断する安定判断手段と、前記安定判断手段によって前記浄化用液体の挙動が安定したと判断された場合、前記還元浄化処理を実行させる実行手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記発明では、排気中の窒素酸化物を吸収する浄化用液体を貯蔵する貯蔵手段を備えることで、排気特性の悪化を抑制している。ここで貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体中の窒素酸化物の濃度が上昇すると、浄化用液体の単位量あたりの窒素酸化物の吸収量（吸収密度）等、浄化用液体による窒素酸化物の吸収能力が低下するおそれがある。この場合、浄化用液体によって窒素酸化物を適切に吸収することができず、排気特性が悪化するおそれがある。
【００１１】
この点、上記発明では、還元浄化手段を備えることで、浄化用液体に電圧を印加するための対となる電極間に通電する処理（還元浄化処理）によって、浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を低下させる。これにより、浄化用液体による窒素酸化物の吸収能力の低下を好適に回避することができる。
【００１２】
ここで、還元浄化手段を備える場合であっても、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定していないときには、還元浄化処理によって浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を適切に低下させることができなくなるおそれがある。
【００１３】
この点、上記発明では、安定判断手段及び実行手段を備えることで、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定する状況下において、還元浄化処理によって浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を適切に低下させることができ、ひいては排気特性の悪化を好適に回避することができる。
【００１４】
なお、上記発明は、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体を排気通路に供給する供給手段と、上記供給された浄化用液体を貯蔵手段に回収して貯蔵する手段とを備えてもよい。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記安定判断手段は、当該排気浄化装置が搭載される車両が停止してから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする。
【００１６】
停車してからの時間が長いほど、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定する傾向にある。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にて貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定したか否かを適切に判断することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記内燃機関は、車載主機となるものであり、前記安定判断手段は、前記内燃機関のアイドリング運転が開始されてから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする。
【００１８】
内燃機関がアイドリング運転される期間は、内燃機関の発生トルクが車両の力行に用いられないため、浄化用液体の挙動が安定する蓋然性が高いと考えられる。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にて浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断する。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記内燃機関は、車載主機となるものであり、前記安定判断手段は、前記内燃機関が停止されてから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする。
【００２０】
内燃機関が停止されてからの時間が長いほど、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定する傾向にある。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にて貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体が安定したか否かを判断する。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記車両には、車載主機として、前記内燃機関とともに、車載蓄電池を電力供給源として駆動される回転機が備えられ、前記蓄電池は、外部電源から供給される電力によって充電可能なものであり、前記安定判断手段は、前記外部電源から供給される電力によって前記蓄電池が充電されていると判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする。
【００２２】
車載主機として、内燃機関とともに、車載蓄電池を電力供給源として駆動される回転機を備える車両（いわゆるハイブリッド車両）において、外部電源から供給される電力によって蓄電池が充電される間は、内燃機関を含む車載主機が停止されて停車される。ここで、停車してからある程度の時間が経過した時点で蓄電池の充電が開始されたり、蓄電池の充電にある程度の時間が要求されたりすることに鑑みると、蓄電池の充電中においては浄化用液体の挙動が安定している蓋然性が高いと考えられる。
【００２３】
この点に鑑み、上記発明では、外部電源から供給される電力によって蓄電池が充電されていると判断された場合、浄化用液体の挙動が安定したと判断する。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記実行手段は、前記対となる電極間に電圧を印加するための電気エネルギを前記外部電源の電力で賄うことを特徴とする。
【００２５】
上記発明では、還元浄化処理を実行するための電力供給源として外部電力を用いて、蓄電池の充電中に浄化用液体に吸収された窒素酸化物の濃度を低下させることができる。
【００２６】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記貯蔵手段に貯蔵される浄化用液体の挙動を検出する挙動検出手段を更に備え、前記安定判断手段は、前記挙動検出手段の検出値に基づき、前記浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断することを特徴とする。
【００２７】
上記発明では、挙動検出手段によって浄化用液体の挙動を直接検出することができるため、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定したか否かを的確に判断することができる。
【００２８】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記浄化用液体による窒素酸化物の吸収量又は該浄化用液体中の窒素酸化物の濃度が所定以上になると判断された場合、前記還元浄化処理を強制的に実行させる強制手段を更に備えることを特徴とする。
【００２９】
上記発明では、強制手段を備えることで、浄化用液体に吸収された窒素酸化物の量が過度に多くなることに起因して、排気中の窒素酸化物の浄化能力が低下する事態の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる窒素酸化物の還元浄化が妨げられる様子を示す図。
【図３】同実施形態にかかる還元浄化処理の手順を示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態にかかるシステム構成図。
【図５】同実施形態にかかる窒素酸化物の還元浄化が妨げられる様子を示す図。
【図６】第３の実施形態にかかるシステム構成図。
【図７】同実施形態にかかる窒素酸化物の還元浄化が妨げられる様子を示す図。
【図８】第４の実施形態にかかる還元浄化処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる排気浄化装置を、車載主機としてエンジン及び回転機が搭載されたハイブリッド車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。
【００３３】
図示されるように、車両には、車載主機としての回転機（以下、モータジェネレータ１０）及びエンジン１２と、モータジェネレータ１０等の電力供給源となるバッテリ１４（例えば数百Ｖのもの）と、排気後処理装置とが備えられている。詳しくは、バッテリ１４は、車載充電装置１６及びこれに備えられるプラグＰＧを介して外部電源１８（例えば急速充電器や家庭用電源）によって充電（プラグイン充電）される。
【００３４】
モータジェネレータ１０は、これを制御するためのインバータ２０を介してバッテリ１４の電力が供給されることで駆動される。なお、モータジェネレータ１０は、車両の減速時において、車両の運動エネルギを発電エネルギに変換してバッテリ１４に充電する回生発電機能を有している。
【００３５】
エンジン１２は、圧縮点火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。エンジン１２の各気筒の燃焼室２２には、燃焼室２２に突出する電磁駆動式の燃料噴射弁２４が設けられている。燃料噴射弁２４には、図示しない蓄圧容器（コモンレール）から高圧の燃料（軽油）が供給され、燃料噴射弁２４から燃焼室２２に高圧の燃料が噴射供給される。そして、燃焼室２２に噴射供給された燃料と、吸気通路２６から燃焼室２２に導入された吸気とは、燃焼室２２の圧縮により燃焼に供される。そして、燃焼によって発生するエネルギは、エンジン１２の出力軸（クランク軸２８）の回転エネルギとして取り出される。なお、クランク軸２８付近には、クランク軸２８の回転角度を検出するクランク角度センサ３０が設けられている。
【００３６】
上記モータジェネレータ１０によって生成された駆動エネルギや、クランク軸２８の回転エネルギは、減速機構等からなる動力伝達機構３２を介して駆動輪３４へと伝達される。なお、駆動輪３４付近には、車両の走行速度を検出する車輪速センサ３６が設けられている。
【００３７】
上記燃焼室２２で燃焼に供された吸気及び燃料は、排気として排気通路３８に排出される。排気通路３８には、上記排気後処理装置として、上流側から順に、排気中に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化させる酸化触媒（ＤＯＣ４０）、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ４２）、及び排気中のＮＯｘを除去するＮＯｘ除去装置４４が備えられている。なお、ＤＯＣ４０は、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）とする機能を有する部材である。また、本実施形態において、ＮＯｘには、一酸化窒素ＮＯ、二酸化窒素ＮＯ２及び硝酸イオン等の少なくともいずれかが含まれるものとする。
【００３８】
上記ＮＯｘ除去装置４４は、タンク４６、循環ポンプ４８、添加弁５０、接触器５２、及びＮＯｘを還元浄化する機能を有する還元浄化装置５４を備えて構成されている。
【００３９】
詳しくは、タンク４６は、ＮＯｘを吸収する浄化用液体としての吸収液体Ａを貯蔵する貯蔵手段である。なお本実施形態では、吸収液体Ａとして、イオン液体や、アルカリ水溶液（例えば、ＮａＯＨ水溶液、ＮＨ３水溶液）、水（例えばエンジン冷却水）等であって且つ、化学変化を伴ってＮＯｘを吸収（化学吸着）する物質を想定している。
【００４０】
また、タンク４６には、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動を検出する挙動検出センサ５６が備えられている。ここで挙動検出センサ５６としては、具体的には例えば、吸収液体Ａ中に浸された一対の電極を有して且つ、これら電極が吸収液体Ａに浸される度合いに応じて電極間の抵抗値が変化することで出力電圧を変化させるセンサや、吸収液体Ａに浮くフロート部材を有して且つ、フロート部材の浮き位置に応じて吸収液体Ａの挙動を検出するセンサを採用すればよい。すなわち、本実施形態では、吸収液体Ａの液面高さの時間変化が所定量よりも大きい場合（すなわち、液面が揺れている）は、挙動が安定していないと見なしている。
【００４１】
タンク４６内と添加弁５０とは、循環通路５８を介して接続されており、循環通路５８上には、循環ポンプ４８が設けられている。詳しくは、循環ポンプ４８は、タンク４６内に貯蔵されている吸収液体Ａを汲み上げて添加弁５０に圧送する電動式のものである。
【００４２】
添加弁５０は、タンク４６に貯蔵された吸収液体Ａを排気通路３８に供給する供給手段である。詳しくは、添加弁５０は、吸収液体Ａを排気通路３８に噴射供給する電磁駆動式の弁体である。より具体的には、添加弁５０は、接触器５２に向かって吸収液体Ａを噴射するように設けられている。
【００４３】
接触器５２は、吸収液体Ａを保持する保持体５２ａ及び保持体５２ａを内部に収容するケース５２ｂを備えて構成されており、吸収液体Ａと排気とを接触させる機能を有する部材である。詳しくは、接触器５２は、排気通路３８のうち添加弁５０下流側に設けられている。具体的には、接触器５２が備えるケース５２ｂは、排気通路３８に接続されており、ケース５２ｂ内には排気が流通するようになっている。また、保持体５２ａは、例えば排気の流通方向に平行に延びる複数の壁を有して且つ排気が流通可能なように構成されるものであり、ケース５２ｂ内を流通する排気に晒されるように配置されている。
【００４４】
こうした構成において、添加弁５０から排気通路３８へと吸収液体Ａが噴射供給されると、吸収液体Ａと排気とが接触することで、排気中のＮＯｘが吸収液体Ａに吸収される。詳しくは、噴射供給された吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘが直接吸収される。また、噴射供給された吸収液体Ａが保持体５２ａに接触して保持され、保持体５２ａに保持されている吸収液体Ａに排気が接触することでＮＯｘが吸収される。
【００４５】
添加弁５０から噴射供給され、ＮＯｘを吸収した吸収液体Ａは、タンク４６に再び回収されて貯蔵される。詳しくは、噴射供給された後の吸収液体Ａは、ケース５２ｂの下部に移動したり、ケース５２ｂ内の排気下流側に設けられたデミスタ６０によって捕集されたりした後、ケース５２ｂ内の下部に設けられた回収通路６２を介してタンク４６内に回収される。すなわち、デミスタ６０及び回収通路６２は、排気通路３８に供給された吸収液体Ａをタンク４６に回収する手段となる。なお、デミスタ６０は、吸収液体Ａが大気へと放出されることを回避するための部材である。
【００４６】
還元浄化装置５４は、電源装置６４と、この電源装置６４と電気的に接続されて且つタンク４６内の吸収液体Ａに一部（又は全部）が浸された対となる（１対の）電極（正極６６ａ，負極６６ｂ）とを備えて構成されている。
【００４７】
タンク４６には、還元浄化装置５４によって後述する電気分解が行われた際に発生するＮ２及びＯ２を放出させるべく、排気通路３８のうちケース５２ｂの排気下流側と連通する放出通路６８が設けられている。
【００４８】
こうした構成において、電源装置６４によって両電極６６ａ，６６ｂ間に電圧が印加されると、電気分解によって吸収液体Ａ中に吸収されたＮＯｘ（例えばＮＯ２や硝酸イオン）が還元されることで、正極６６ａ付近からＯ２が発生するとともに、負極６６ｂからはＮ２が発生する。そして、これらＯ２及びＮ２は、放出通路６８を介して排気通路３８に放出される。これにより、吸収液体Ａ中のＮＯｘが還元浄化されて除去され、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を低下させることができる。
【００４９】
なお、電極６６ａ，６６ｂとしては、吸収液体Ａによって電極が腐食したり、吸収液体Ａと電極との反応によって塩が生成されたりすることで電気分解が促進されなくなる事態の発生を回避すべく、イオン化傾向が小さい金属（例えば銅、銀、白金、金）を用いることが望ましい。また、吸収液体Ａとしては、ＮＯｘの吸収能力が電気分解によって低下しない（耐電圧が高い）ものを採用することが望ましい。
【００５０】
電子制御装置（以下、ＥＣＵ７０）は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ７０には、クランク角度センサ３０や、車輪速センサ３６の出力信号等が入力される。ＥＣＵ７０は、上記各センサからの入力信号に基づき、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、燃料噴射弁２４による燃料噴射制御処理等のエンジン１２の燃焼制御処理や、インバータ２０によるモータジェネレータ１０の駆動制御処理、更にはＮＯｘの浄化制御処理を行う。
【００５１】
上記燃焼制御処理及びモータジェネレータ１０の駆動制御処理は、協調して行われる。詳しくは、車両の走行速度が所定の低速度領域（停車を含む）となる場合等、エンジン１２の熱効率が低い場合にエンジン１２を自動的に停止させ、モータジェネレータ１０のみを車両の走行動力源とすべく、エンジン１２及びモータジェネレータ１０の制御がなされる。なお、停車中であっても、バッテリ１４の蓄電量が低くて充電要求がある場合や、エンジン１２の廃熱を利用した暖房要求がある場合等には、エンジン１２をアイドリング運転させる。ここでアイドリング運転とは、エンジン１２の発生トルクを、自身の運転を維持したり、車載補機を駆動させたりするために用い、車両の力行に用いないエンジン１２の運転状態のことをいう。
【００５２】
上記ＮＯｘの浄化制御処理は、循環ポンプ４８の駆動制御や、添加弁５０による噴射制御等からなる処理である。この処理によれば、タンク４６→循環通路５８→添加弁５０→接触器５２→回収通路６２→タンク４６の経路で吸収液体Ａを循環させつつ、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを吸収することが可能となる。こうした制御によれば、例えばエンジン１２の始動時等、排気系の温度が低い運転領域において排気中のＮＯｘを適切に除去することが可能となる。
【００５３】
ここで本実施形態では、上記ＮＯｘの浄化制御処理として更に、還元浄化処理を行う。還元浄化処理は、電気分解によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを還元浄化すべく、電極６６ａ，６６ｂ間の通電状態を操作し、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を低下させるための処理である。この処理は、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを適切に吸収することができなくなることを回避するための処理である。つまり、上記経路を吸収液体Ａが循環しつつ排気中のＮＯｘを吸収する状況が継続されると、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度が上昇する。吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度が上昇すると、吸収液体Ａによる単位時間あたりのＮＯｘ吸収量（ＮＯｘ吸収速度）や、吸収液体Ａの単位量あたりのＮＯｘ吸収量（ＮＯｘ吸収密度）が低下することで、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを適切に吸収することができなくなることが懸念される。このため、還元浄化処理を行うことで、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを適切に吸収することができなくなることを回避する。
【００５４】
ところで、車両の走行に伴いタンク４６が動揺したり、循環ポンプ４８が駆動されたりすることに起因して、タンク４６内の吸収液体Ａに流れが生じ、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が不安定となることがある。この場合、還元浄化処理によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなるおそれがある。以下、このことについて、図２を用いて詳述する。
【００５５】
図２は、還元浄化装置５４及びその付近を拡大したものである。なお、図中、放出通路６８及び挙動検出センサ５６の図示を省略している。
【００５６】
図示される例では、循環ポンプ４８が駆動され、吸収液体Ａがタンク４６から循環通路５８へと吸い込まれることに起因して、負極６６ｂ側から正極６６ａ側へと向かう（循環通路５８へと向かう）吸収液体Ａの流れが生じ、吸収液体Ａの挙動（液中・液面の挙動）が不安定になっている。この場合、吸収液体Ａ中に吸収されたＮＯｘがイオン化することによって生成された陽イオンの負極６６ｂ側へと向かう電気泳動が妨げられることに起因して、還元浄化処理によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなるおそれがある。
【００５７】
こうした問題を解決すべく、本実施形態では、タンク４６に貯蔵された吸収液体Ａの挙動が安定したと判断された場合、還元浄化処理を行うことで、吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなる事態を回避する。
【００５８】
図３に、本実施形態にかかる還元浄化処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ７０によって実行される。
【００５９】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、クランク角度センサ３０の出力値に基づくエンジン回転速度ＮＥと、燃料噴射弁２４からの燃料噴射量Ｑとから、吸収液体ＡのＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌを算出する。本実施形態では、還元浄化処理を前回実行したタイミングから現在までの吸収液体ＡによるＮＯｘ吸収量を総吸収量Ｇｔｏｔａｌとして算出する。ここで総吸収量Ｇｔｏｔａｌは、具体的には例えば、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱとＮＯｘ排出量とが関係付けられたマップを用いてエンジン１２の都度のＮＯｘ排出量を算出し、この都度のＮＯｘ排出量の積算値として算出すればよい。なお、ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌの算出に際し、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑを用いるのは、これらパラメータによればエンジン１２からのＮＯｘの排出量を推定することが可能であるためである。
【００６０】
続くステップＳ１２では、窒素酸化物の総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１以下であるか否かを判断する。この処理は、吸収液体Ａ中のＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが過度に増大しているか否かを把握するためのものである。なお、上記規定量Ｇ１は、例えば、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを適切に吸収することができなくなる程度にＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが増大したことを把握可能な値として設定すればよい。
【００６１】
続くステップＳ１４では、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が安定しているか否かを判断するための安定条件が成立したか否かを判断する。本実施形態では、安定条件を、アイドリング運転が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件と、プラグイン充電が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件との論理和が真であるとの条件とする。これら条件は、停車してからの時間が長いほど、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が安定する傾向にあることに鑑みて設定されたものである。
【００６２】
詳しくは、エンジン１２がアイドリング運転される期間は、エンジン１２の発生トルクが車両の力行に用いられず、停車される期間となる。また、プラグイン充電される期間は、エンジン１２が停止されて停車される期間となる。このため、上記安定条件によってタンク４６内の吸収液体Ａの挙動が安定したか否かを判断することが可能となる。
【００６３】
なお本実施形態では、プラグイン充電中において、電源装置６４に供給される電力を外部電源１８の電力で賄う。このため、例えばコストが低い深夜電力を利用するならば、吸収液体Ａ中のＮＯｘ浄化に要するコストを低減させることが可能となる。
【００６４】
ステップＳ１４において安定条件が成立していると判断された場合には、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が安定していると判断し、ステップＳ１６において還元浄化処理を行う。詳しくは、この処理は、電源装置６４によって両電極６６ａ，６６ｂ間に電圧を印加させて通電させる処理となる。ここで還元浄化処理を行う期間（浄化処理実行期間）は、例えば、ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌを、上記規定量Ｇ１よりも小さい閾値（例えば０近傍の値）とするのに要する時間として予め実験等によって定めればよい。なお、還元浄化処理が開始されてから浄化処理実行期間が経過する前に、エンジン１２が運転されたと判断された場合、後述する強制処理を行えばよい。
【００６５】
一方、上記ステップＳ１２においてＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１を上回ると判断された場合には、ステップＳ１８に進み、安定条件が成立しない場合であっても還元浄化処理を強制的に実行する強制処理を行う。この処理は、吸収液体Ａに吸収されたＮＯｘの量が過度に多くなることに起因して、排気中のＮＯｘの浄化能力が低下する事態の発生を回避するための処理である。ここで強制処理としては、具体的には例えば、還元浄化処理を規定時間（固定値又は可変値）だけ強制的に実行する処理とすればよい。
【００６６】
ちなみに、強制処理が行われる場合、この処理後の総吸収量Ｇｔｏｔａｌを算出する処理を行う。詳しくは、まず、還元浄化処理によるＮＯｘ総吸収量Ｇｔｏｔａｌの単位時間あたりの減少量（ＮＯｘ浄化速度Ｖｎｏｘ、Ｖｎｏｘ＞０）を予め実験等で定めておき、上記規定時間とＮＯｘ浄化速度Ｖｎｏｘとの乗算値に基づき、ＮＯｘ総吸収量Ｇｔｏｔａｌの減少量であるＮＯｘ還元浄化量（＞０）を算出する。そして、総吸収量ＧｔｏｔａｌからＮＯｘ還元浄化量を減算することで、強制処理後の総吸収量Ｇｔｏｔａｌを算出する。
【００６７】
なお、上記ステップＳ１４において否定判断された場合や、ステップＳ１６、Ｓ１８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００６９】
（１）アイドリング運転が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件と、プラグイン充電が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件との論理和が真であるとの安定条件が成立したと判断された場合、還元浄化処理を行った。これにより、還元浄化装置５４の電気分解によってＮＯｘを適切に還元浄化することができ、ひいては排気特性の悪化を好適に回避することができる。
【００７０】
（２）ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１以上になることを条件として還元浄化処理を行った。これにより、例えば還元浄化処理を常時行う制御ロジックを採用する場合と比較して、還元浄化処理の電気分解に要する単位電気エネルギあたりのＮＯｘの還元浄化量を増大させることができる等、吸収液体Ａ中のＮＯｘを効率よく還元浄化することができる。
【００７１】
（３）ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１を上回ると判断された場合、安定条件が成立しないときであっても還元浄化処理を強制的に実行する強制処理を行った。これにより、排気中のＮＯｘの浄化能力が低下する事態の発生を回避することができる。
【００７２】
（４）プラグイン充電中において、電源装置６４に供給される電力を外部電源１８の電力で賄った。これにより、例えばコストが低い深夜電力を利用する場合、吸収液体Ａ中のＮＯｘの浄化に要するコストを低減させることができる。
【００７３】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７４】
図４に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図４では、先の図１と共通である一部の構成について省略している。また、先の図１と同一の部材については、便宜上同一の番号を付している。
【００７５】
図示されるように、本実施形態にかかる還元浄化装置５４は、一対の電極７２ａ，７２ｂ及びこれら電極に高電圧を印加する高電圧発生装置７２ｃを有するプラズマ発生装置７２と、Ｎ２分離器７４とを備えて構成されている。詳しくは、一対の電極７２ａ，７２ｂのうち、接地電極７２ａは吸収液体Ａ中に浸されている。また、放電用電極７２ｂは、吸収液体Ａの静止状態において、吸収液体Ａの表面から露出している。
【００７６】
Ｎ２分離器７４は、排気通路３８のうちケース５２ｂの排気下流側と接続され、排気中のＮ２を分離してプラズマ発生装置７２に供給するためのものである。詳しくは、Ｎ２分離器７４からＮ２供給通路７６を介して放電用電極７２ｂにＮ２が供給される。
【００７７】
ＥＣＵ７０は、還元浄化処理として、高電圧発生装置７２ｃ及びＮ２分離器７４を通電操作する処理を行う。ここで本実施形態にかかる浄化還元手法について説明すると、高電圧発生装置７２ｃによって放電用電極７２ｂ及び接地電極７２ａ間に高電圧が印加されると、放電用電極７２ｂから吸収液体Ａの水面に向かってストリーマ放電が生じる。この放電が生じる状況下、Ｎ２分離器７４からプラズマ発生装置７２にＮ２が供給されると、ストリーマ放電によってＮ２が解離してＮラジカルが生成され、Ｎラジカルが吸収液体Ａの表面に吹き付けられる。これにより、吸収液体Ａ中のＮＯｘが還元浄化され、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を低下させることができる。
【００７８】
ここで本実施形態において、安定条件が成立したと判断されたことを条件として還元浄化処理を行うことのメリットについて、図５を参照しつつ説明する。
【００７９】
図５は、還元浄化装置５４及びその付近を拡大したものである。
【００８０】
図示される例では、車両の走行に伴いタンク４６が動揺したり、循環ポンプ４８が駆動されたりすることに起因して、タンク４６内の吸収液体Ａの表面が波打つことで、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が不安定となっている。この場合、図中αで示すように、放電用電極７２ｂと吸収液体Ａとの間のギャップが変化することに起因して、放電を適切に発生させることができなくなり、還元浄化処理によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなるおそれがある。
【００８１】
これに対し、安定条件が成立したと判断された場合に還元浄化処理を行う場合、放電用電極７２ｂと吸収液体Ａとの間のギャップを、放電のための適切なギャップとすることができ、吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができるというメリットがある。
【００８２】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８３】
図６に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図６では、先の図４と同一の部材については、便宜上同一の番号を付している。
【００８４】
図示されるように、本実施形態にかかる還元浄化装置５４において、プラズマ発生装置７２の放電用電極７２ｄは、その一部（又は全部）が吸収液体Ａに浸されている。
【００８５】
次に、本実施形態にかかる吸収液体Ａ中のＮＯｘの浄化還元手法について説明する。
【００８６】
高電圧発生装置７２ｃによって放電用電極７２ｄ及び接地電極７２ａ間に高電圧が印加されて放電が生じる状況下、Ｎ２分離器７４からプラズマ発生装置７２にＮ２が供給されると、放電によってＮ２が解離してＮラジカルが生成される。そして生成されたＮラジカルやＮ２は、Ｎ２供給通路７６から吸収液体Ａ中に供給される。吸収液体Ａに供給されたＮ２ラジカルやＮ２は気泡となり、気泡と吸収液体Ａとの境界面においてＮＯｘが還元浄化されることとなる。これにより、吸収液体Ａ中のＮＯｘが還元浄化され、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を低下させることができる。
【００８７】
なお、本実施形態にかかるＮＯｘの還元浄化手法によれば、上記第２の実施形態で示した手法と比較して、Ｎ２ラジカルが吸収液体Ａと接触する面積を増大させることができるため、ＮＯｘを効率よく還元浄化することが期待できる。
【００８８】
ここで本実施形態において、安定条件が成立したと判断されたことを条件として還元浄化処理を行うことのメリットについて、図７を参照しつつ説明する。
【００８９】
図７は、還元浄化装置５４及びその付近を拡大したものである。
【００９０】
図示される例では、車両の走行に伴うタンク４６の動揺等によってタンク４６内の吸収液体Ａの挙動が不安定となっている。この場合、Ｎ２供給通路７６から供給されたＮ２ラジカル等の気泡の形状が崩れることに起因して、放電を適切に発生させることができなくなり、還元浄化処理によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなるおそれがある。
【００９１】
これに対し、安定条件が成立したと判断された場合に還元浄化処理を行うとき、気泡の形状が崩れることを回避することができ、吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができるというメリットがある。
【００９２】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９３】
本実施形態では、還元浄化処理における上記安定条件を、挙動検出センサ５６の検出値に基づき吸収液体Ａの挙動が安定したとの条件とする。
【００９４】
図８に、本実施形態にかかる還元浄化処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ７０によって実行される。なお、図８において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００９５】
この一連の処理では、ステップＳ１２において肯定判断された場合には、ステップＳ１４ａに進み、安定条件が成立しているか否かを判断する。ここで挙動検出センサ５６の検出値に基づく判断手法としては、具体的には例えば、上記検出値に基づき吸収液体Ａの液面の変動量が所定以下であると判断された場合、吸収液体Ａの挙動が安定していると判断する手法を採用すればよい。
【００９６】
ステップＳ１４ａにおいて肯定判断された場合には、ステップＳ１６に進む。
【００９７】
なお、上記ステップＳ１４ａにおいて否定判断された場合や、ステップＳ１６、Ｓ１８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９８】
このように、本実施形態では、挙動検出センサ５６の検出値を用いることで、吸収液体Ａの挙動が安定したか否かを的確に判断することができる。
【００９９】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１００】
・上記第１の実施形態では、先の図３のステップＳ１２において、吸収液体Ａ中のＮＯｘの吸収量が過度に増大していないか否かを、総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１以下であるか否かで判断したがこれに限らない。例えば、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を検出するセンサ又は上記ＮＯｘの濃度を推定する手段を備え、検出又は推定されたＮＯｘの濃度Ｃｎが規定濃度β以下であるか否かで判断してもよい。ここで規定濃度βは、上記規定量Ｇ１の設定手法と同様の観点から設定すればよい。
【０１０１】
・吸収液体Ａの挙動を検出するセンサとしては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、吸収液体Ａの流速を検出する流速センサを備え、このセンサの出力値に基づき吸収液体Ａの挙動を検出してもよい。この場合、流速センサの出力値から算出される流速が規定速度以下であると判断されたときに吸収液体Ａの挙動が安定していると判断すればよい。
【０１０２】
・吸収液体Ａの挙動が安定したか否かを判断する手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、車輪速センサ３６の出力値から算出される車両の走行速度が０である（停車している）と判断されてから所定時間経過したと判断された場合、吸収液体Ａの挙動が安定していると判断してもよい。ただし、車両の走行速度が低速度となる状況における車輪速センサ３６の検出精度が低い場合には、上記各実施形態にて示した手法を採用することが望ましい。
【０１０３】
また例えば、プラグイン充電されてから所定時間経過したとの条件に代えて、プラグイン充電されているとの条件を安定条件としてもよい。これは、停車してからある程度の時間が経過した時点でプラグイン充電が開始され得ることに鑑み、プラグイン充電されているならば吸収液体Ａが安定している蓋然性が高いと考えられることによるものである。
【０１０４】
・本願発明が適用される車両としては、ハイブリッド車両に限らない。例えば、車載主機として、エンジンのみを備える車両（先の図１において、モータジェネレータ１０、バッテリ１４、充電装置１６及びインバータ２０を除いた車両）に適用してもよい。この場合、安定条件を、アイドリング運転が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件とすればよい。なお、上記車両に、停車中であるとの条件を含む所定の停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止させるアイドルストップ機能が備えられる場合、エンジンが自動停止されたと判断されてから所定時間経過したとの条件を安定条件としてもよい。
【０１０５】
また例えば、車載主機として回転機を備えて且つ、回転機の電力供給源となるバッテリと、バッテリに充電するための補機発電機と、補機発電機の動力供給源となるエンジンとを備えるシリーズハイブリッド車両（いわゆるレンジエクステンダ車両）に適用してもよい。
【０１０６】
・吸収液体Ａとしては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、イオン液体や、アルカリ水溶液、水等であって且つ化学変化を伴わずに窒素酸化物を吸収（物理吸着）する物質であってもよい。
【０１０７】
・上記各実施形態では、ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌの算出に際し、ＮＯｘ排出量の推定値を用いたがこれに限らない。例えば、排気通路３８のうち、ＤＰＦ４２と添加弁５０との間にＮＯｘを検出するＮＯｘセンサを備え、このセンサの検出値を用いてもよい。
【０１０８】
・吸収液体Ａを排気通路３８に供給するための構成としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、接触器５２のケース５２ｂ内に保持体５２ａを備えない構成としてもよい。また例えば、添加弁５０を備えず、ケース５２ｂ内の保持体５２ａに循環通路５８を介して吸収液体Ａが直接供給される構成としてもよい。この場合、鉛直上方からケース５２ｂ内に排気を流入させるべく、ケース５２ｂの入口が鉛直上方に向くようにケース５２ｂを排気通路３８に接続し、ケース５２ｂの入口に向かって鉛直上方から循環通路５８を介して吸収液体Ａを供給する構成とすることが望ましい。これにより、循環通路５８を介して供給された吸収液体Ａが保持体５２ａの水平方向に延びるように広がることで、保持体５２ａに吸収液体Ａを適切に保持させることなどが期待できる。
【０１０９】
・上記各実施形態では、排気中のＮＯｘを吸収させる役割と、吸収されたＮＯｘを還元浄化装置５４まで移動させる役割とを単一の浄化用液体（吸収液体Ａ）に担わせたがこれに限らない。例えば、浄化用液体として、吸収液体Ａに加えて、吸収液体と異種の液体であって且つＮＯｘを吸収する貯蔵液体を採用し、排気中のＮＯｘを吸収させる役割を吸収液体Ａに担わせ、吸収されたＮＯｘを還元浄化装置５４まで移動させる役割を貯蔵液体に担わせる構成を採用してもよい。この構成は、例えば、吸収液体Ａの耐電性が低い場合であっても、還元浄化処理に供される貯蔵液体として吸収液体Ａよりも耐電性の高い物質を採用してＮＯｘを還元浄化できるという点で有効な構成である。
【０１１０】
なお、上記構成について詳述すると、貯蔵手段（タンク４６）内を、吸収液体を貯蔵する吸収液体貯蔵部（第１貯蔵手段）と、貯蔵液体を貯蔵する貯蔵液体貯蔵部（第２貯蔵手段）とに仕切る透過膜を備える。ここで透過膜は、例えば有機高分子からなり、透過膜には、その厚み方向に貫通される多数の細孔が形成されている。これら細孔の直径は、吸収液体Ａに吸収されたＮＯｘの大きさ（例えば０．２２ｎｍ）よりも大きくて且つ、吸収液体Ａ及び貯蔵液体の分子の大きさよりも小さいもの（例えば０．３ｎｍ）となっている。すなわち、透過膜は、吸収液体Ａに吸収されたＮＯｘを貯蔵液体側へと選択的に透過させる機能を有する。なお、還元浄化装置５４は、貯蔵液体に還元浄化処理を施すべく、貯蔵液体に電圧を印加するために設けられる。
【０１１１】
こうした構成におけるＮＯｘの還元浄化手法について説明すると、まず、貯蔵液体中のＮＯｘが還元浄化装置５４によって還元浄化されることで、貯蔵液体中のＮＯｘの濃度が低下する。そして、吸収液体Ａと貯蔵液体との濃度差が大きくなり、吸収液体Ａ中のＮＯｘが透過膜を介して貯蔵液体側へと透過することで、貯蔵液体中にＮＯｘが拡散する。これにより、吸収液体Ａ及び貯蔵液体のＮＯｘの濃度について平衡状態となり、これら液体中のＮＯｘの濃度が略同一となる。すなわち、吸収液体ＡのＮＯｘの濃度を低下させることが可能となる。
【０１１２】
・排気通路３８に設けられる添加弁５０としては、１つに限らず、例えば複数であってもよい。
【０１１３】
・エンジン１２としては、圧縮点火式エンジンに限らず、例えば筒内直噴式の火花点火式エンジンであってもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１０…モータジェネレータ、１２…エンジン、１４…バッテリ、３８…排気通路、４４…ＮＯｘ除去装置（内燃機関の排気浄化装置の一実施形態）、４６…タンク、５０…添加弁、５４…還元浄化装置、５６…挙動検出センサ、Ａ…吸収液体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載内燃機関から排気通路へと排出される排気中の窒素酸化物を浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載内燃機関から排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する排気浄化装置としては例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒や、尿素選択還元型触媒が知られている。詳しくは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、未燃燃料ＨＣを還元剤として、自身に吸蔵させたＮＯｘを還元して浄化するものである。また、尿素選択還元型触媒は、尿素を還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に還元して浄化するものである。
【０００３】
しかしながら、これら装置では、内燃機関が始動され、触媒の暖機が開始されてから、触媒温度が活性温度に上昇するまでは、触媒の浄化能力が低く、排気中の窒素酸化物を適切に浄化することができない。このため、内燃機関の燃費低減効果の向上を目的として、内燃機関の熱効率を向上させる等の技術が導入される場合、触媒温度が上昇しにくくなることで、窒素酸化物の浄化度合いの低下が顕著となるおそれがある。
【０００４】
こうした問題を解決すべく、下記特許文献１に見られるような窒素酸化物の除去装置も知られている。詳しくは、この除去装置では、まず、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して易吸着性の窒素酸化物（ＮＯ２等）に改質し、その改質された窒素酸化物に噴霧装置によって水を噴霧することで、改質された窒素酸化物のイオン化を促進する。そして、イオン化された窒素酸化物を吸着材に吸着させるとともに、吸着材の一部に電界を形成することで窒素酸化物イオンを電気泳動によって濃縮する。そして、濃縮された窒素酸化物イオンを三元触媒によって還元することで、窒素酸化物を還元浄化する。これにより、排気温度によらず、排気中の窒素酸化物を浄化することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３３１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された窒素酸化物の除去装置によっても、排気中の窒素酸化物を適切に浄化することができない状況が生じ得る。こうした状況としては例えば、車両の走行に伴う振動で上記除去装置が動揺すること等に起因して、窒素酸化物イオンの電気泳動が妨げられ、吸着材の一部に窒素酸化物イオンを適切に濃縮させることができない状況がある。この場合、窒素酸化物の浄化能力が低下し、内燃機関の排気特性が悪化するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気中の窒素酸化物についての排気特性の悪化を好適に抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００９】
請求項１記載の発明は、車載内燃機関から排気通路へと排出される排気中の窒素酸化物を吸収する浄化用液体を貯蔵する貯蔵手段と、前記貯蔵された浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を低下させるべく、前記浄化用液体に電圧を印加するための対となる電極間に通電する処理である還元浄化処理を行う還元浄化手段と、前記貯蔵手段に貯蔵された前記浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断する安定判断手段と、前記安定判断手段によって前記浄化用液体の挙動が安定したと判断された場合、前記還元浄化処理を実行させる実行手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記発明では、排気中の窒素酸化物を吸収する浄化用液体を貯蔵する貯蔵手段を備えることで、排気特性の悪化を抑制している。ここで貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体中の窒素酸化物の濃度が上昇すると、浄化用液体の単位量あたりの窒素酸化物の吸収量（吸収密度）等、浄化用液体による窒素酸化物の吸収能力が低下するおそれがある。この場合、浄化用液体によって窒素酸化物を適切に吸収することができず、排気特性が悪化するおそれがある。
【００１１】
この点、上記発明では、還元浄化手段を備えることで、浄化用液体に電圧を印加するための対となる電極間に通電する処理（還元浄化処理）によって、浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を低下させる。これにより、浄化用液体による窒素酸化物の吸収能力の低下を好適に回避することができる。
【００１２】
ここで、還元浄化手段を備える場合であっても、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定していないときには、還元浄化処理によって浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を適切に低下させることができなくなるおそれがある。
【００１３】
この点、上記発明では、安定判断手段及び実行手段を備えることで、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定する状況下において、還元浄化処理によって浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を適切に低下させることができ、ひいては排気特性の悪化を好適に回避することができる。
【００１４】
なお、上記発明は、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体を排気通路に供給する供給手段と、上記供給された浄化用液体を貯蔵手段に回収して貯蔵する手段とを備えてもよい。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記安定判断手段は、当該排気浄化装置が搭載される車両が停止してから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする。
【００１６】
停車してからの時間が長いほど、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定する傾向にある。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にて貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定したか否かを適切に判断することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記内燃機関は、車載主機となるものであり、前記安定判断手段は、前記内燃機関のアイドリング運転が開始されてから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする。
【００１８】
内燃機関がアイドリング運転される期間は、内燃機関の発生トルクが車両の力行に用いられないため、浄化用液体の挙動が安定する蓋然性が高いと考えられる。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にて浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断する。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記内燃機関は、車載主機となるものであり、前記安定判断手段は、前記内燃機関が停止されてから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする。
【００２０】
内燃機関が停止されてからの時間が長いほど、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定する傾向にある。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にて貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体が安定したか否かを判断する。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記車両には、車載主機として、前記内燃機関とともに、車載蓄電池を電力供給源として駆動される回転機が備えられ、前記蓄電池は、外部電源から供給される電力によって充電可能なものであり、前記安定判断手段は、前記外部電源から供給される電力によって前記蓄電池が充電されていると判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする。
【００２２】
車載主機として、内燃機関とともに、車載蓄電池を電力供給源として駆動される回転機を備える車両（いわゆるハイブリッド車両）において、外部電源から供給される電力によって蓄電池が充電される間は、内燃機関を含む車載主機が停止されて停車される。ここで、停車してからある程度の時間が経過した時点で蓄電池の充電が開始されたり、蓄電池の充電にある程度の時間が要求されたりすることに鑑みると、蓄電池の充電中においては浄化用液体の挙動が安定している蓋然性が高いと考えられる。
【００２３】
この点に鑑み、上記発明では、外部電源から供給される電力によって蓄電池が充電されていると判断された場合、浄化用液体の挙動が安定したと判断する。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記実行手段は、前記対となる電極間に電圧を印加するための電気エネルギを前記外部電源の電力で賄うことを特徴とする。
【００２５】
上記発明では、還元浄化処理を実行するための電力供給源として外部電力を用いて、蓄電池の充電中に浄化用液体に吸収された窒素酸化物の濃度を低下させることができる。
【００２６】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記貯蔵手段に貯蔵される浄化用液体の挙動を検出する挙動検出手段を更に備え、前記安定判断手段は、前記挙動検出手段の検出値に基づき、前記浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断することを特徴とする。
【００２７】
上記発明では、挙動検出手段によって浄化用液体の挙動を直接検出することができるため、貯蔵手段に貯蔵された浄化用液体の挙動が安定したか否かを的確に判断することができる。
【００２８】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記浄化用液体による窒素酸化物の吸収量又は該浄化用液体中の窒素酸化物の濃度が所定以上になると判断された場合、前記還元浄化処理を強制的に実行させる強制手段を更に備えることを特徴とする。
【００２９】
上記発明では、強制手段を備えることで、浄化用液体に吸収された窒素酸化物の量が過度に多くなることに起因して、排気中の窒素酸化物の浄化能力が低下する事態の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる窒素酸化物の還元浄化が妨げられる様子を示す図。
【図３】同実施形態にかかる還元浄化処理の手順を示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態にかかるシステム構成図。
【図５】同実施形態にかかる窒素酸化物の還元浄化が妨げられる様子を示す図。
【図６】第３の実施形態にかかるシステム構成図。
【図７】同実施形態にかかる窒素酸化物の還元浄化が妨げられる様子を示す図。
【図８】第４の実施形態にかかる還元浄化処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる排気浄化装置を、車載主機としてエンジン及び回転機が搭載されたハイブリッド車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。
【００３３】
図示されるように、車両には、車載主機としての回転機（以下、モータジェネレータ１０）及びエンジン１２と、モータジェネレータ１０等の電力供給源となるバッテリ１４（例えば数百Ｖのもの）と、排気後処理装置とが備えられている。詳しくは、バッテリ１４は、車載充電装置１６及びこれに備えられるプラグＰＧを介して外部電源１８（例えば急速充電器や家庭用電源）によって充電（プラグイン充電）される。
【００３４】
モータジェネレータ１０は、これを制御するためのインバータ２０を介してバッテリ１４の電力が供給されることで駆動される。なお、モータジェネレータ１０は、車両の減速時において、車両の運動エネルギを発電エネルギに変換してバッテリ１４に充電する回生発電機能を有している。
【００３５】
エンジン１２は、圧縮点火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。エンジン１２の各気筒の燃焼室２２には、燃焼室２２に突出する電磁駆動式の燃料噴射弁２４が設けられている。燃料噴射弁２４には、図示しない蓄圧容器（コモンレール）から高圧の燃料（軽油）が供給され、燃料噴射弁２４から燃焼室２２に高圧の燃料が噴射供給される。そして、燃焼室２２に噴射供給された燃料と、吸気通路２６から燃焼室２２に導入された吸気とは、燃焼室２２の圧縮により燃焼に供される。そして、燃焼によって発生するエネルギは、エンジン１２の出力軸（クランク軸２８）の回転エネルギとして取り出される。なお、クランク軸２８付近には、クランク軸２８の回転角度を検出するクランク角度センサ３０が設けられている。
【００３６】
上記モータジェネレータ１０によって生成された駆動エネルギや、クランク軸２８の回転エネルギは、減速機構等からなる動力伝達機構３２を介して駆動輪３４へと伝達される。なお、駆動輪３４付近には、車両の走行速度を検出する車輪速センサ３６が設けられている。
【００３７】
上記燃焼室２２で燃焼に供された吸気及び燃料は、排気として排気通路３８に排出される。排気通路３８には、上記排気後処理装置として、上流側から順に、排気中に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化させる酸化触媒（ＤＯＣ４０）、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ４２）、及び排気中のＮＯｘを除去するＮＯｘ除去装置４４が備えられている。なお、ＤＯＣ４０は、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）とする機能を有する部材である。また、本実施形態において、ＮＯｘには、一酸化窒素ＮＯ、二酸化窒素ＮＯ２及び硝酸イオン等の少なくともいずれかが含まれるものとする。
【００３８】
上記ＮＯｘ除去装置４４は、タンク４６、循環ポンプ４８、添加弁５０、接触器５２、及びＮＯｘを還元浄化する機能を有する還元浄化装置５４を備えて構成されている。
【００３９】
詳しくは、タンク４６は、ＮＯｘを吸収する浄化用液体としての吸収液体Ａを貯蔵する貯蔵手段である。なお本実施形態では、吸収液体Ａとして、イオン液体や、アルカリ水溶液（例えば、ＮａＯＨ水溶液、ＮＨ３水溶液）、水（例えばエンジン冷却水）等であって且つ、化学変化を伴ってＮＯｘを吸収（化学吸着）する物質を想定している。
【００４０】
また、タンク４６には、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動を検出する挙動検出センサ５６が備えられている。ここで挙動検出センサ５６としては、具体的には例えば、吸収液体Ａ中に浸された一対の電極を有して且つ、これら電極が吸収液体Ａに浸される度合いに応じて電極間の抵抗値が変化することで出力電圧を変化させるセンサや、吸収液体Ａに浮くフロート部材を有して且つ、フロート部材の浮き位置に応じて吸収液体Ａの挙動を検出するセンサを採用すればよい。すなわち、本実施形態では、吸収液体Ａの液面高さの時間変化が所定量よりも大きい場合（すなわち、液面が揺れている）は、挙動が安定していないと見なしている。
【００４１】
タンク４６内と添加弁５０とは、循環通路５８を介して接続されており、循環通路５８上には、循環ポンプ４８が設けられている。詳しくは、循環ポンプ４８は、タンク４６内に貯蔵されている吸収液体Ａを汲み上げて添加弁５０に圧送する電動式のものである。
【００４２】
添加弁５０は、タンク４６に貯蔵された吸収液体Ａを排気通路３８に供給する供給手段である。詳しくは、添加弁５０は、吸収液体Ａを排気通路３８に噴射供給する電磁駆動式の弁体である。より具体的には、添加弁５０は、接触器５２に向かって吸収液体Ａを噴射するように設けられている。
【００４３】
接触器５２は、吸収液体Ａを保持する保持体５２ａ及び保持体５２ａを内部に収容するケース５２ｂを備えて構成されており、吸収液体Ａと排気とを接触させる機能を有する部材である。詳しくは、接触器５２は、排気通路３８のうち添加弁５０下流側に設けられている。具体的には、接触器５２が備えるケース５２ｂは、排気通路３８に接続されており、ケース５２ｂ内には排気が流通するようになっている。また、保持体５２ａは、例えば排気の流通方向に平行に延びる複数の壁を有して且つ排気が流通可能なように構成されるものであり、ケース５２ｂ内を流通する排気に晒されるように配置されている。
【００４４】
こうした構成において、添加弁５０から排気通路３８へと吸収液体Ａが噴射供給されると、吸収液体Ａと排気とが接触することで、排気中のＮＯｘが吸収液体Ａに吸収される。詳しくは、噴射供給された吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘが直接吸収される。また、噴射供給された吸収液体Ａが保持体５２ａに接触して保持され、保持体５２ａに保持されている吸収液体Ａに排気が接触することでＮＯｘが吸収される。
【００４５】
添加弁５０から噴射供給され、ＮＯｘを吸収した吸収液体Ａは、タンク４６に再び回収されて貯蔵される。詳しくは、噴射供給された後の吸収液体Ａは、ケース５２ｂの下部に移動したり、ケース５２ｂ内の排気下流側に設けられたデミスタ６０によって捕集されたりした後、ケース５２ｂ内の下部に設けられた回収通路６２を介してタンク４６内に回収される。すなわち、デミスタ６０及び回収通路６２は、排気通路３８に供給された吸収液体Ａをタンク４６に回収する手段となる。なお、デミスタ６０は、吸収液体Ａが大気へと放出されることを回避するための部材である。
【００４６】
還元浄化装置５４は、電源装置６４と、この電源装置６４と電気的に接続されて且つタンク４６内の吸収液体Ａに一部（又は全部）が浸された対となる（１対の）電極（正極６６ａ，負極６６ｂ）とを備えて構成されている。
【００４７】
タンク４６には、還元浄化装置５４によって後述する電気分解が行われた際に発生するＮ２及びＯ２を放出させるべく、排気通路３８のうちケース５２ｂの排気下流側と連通する放出通路６８が設けられている。
【００４８】
こうした構成において、電源装置６４によって両電極６６ａ，６６ｂ間に電圧が印加されると、電気分解によって吸収液体Ａ中に吸収されたＮＯｘ（例えばＮＯ２や硝酸イオン）が還元されることで、正極６６ａ付近からＯ２が発生するとともに、負極６６ｂからはＮ２が発生する。そして、これらＯ２及びＮ２は、放出通路６８を介して排気通路３８に放出される。これにより、吸収液体Ａ中のＮＯｘが還元浄化されて除去され、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を低下させることができる。
【００４９】
なお、電極６６ａ，６６ｂとしては、吸収液体Ａによって電極が腐食したり、吸収液体Ａと電極との反応によって塩が生成されたりすることで電気分解が促進されなくなる事態の発生を回避すべく、イオン化傾向が小さい金属（例えば銅、銀、白金、金）を用いることが望ましい。また、吸収液体Ａとしては、ＮＯｘの吸収能力が電気分解によって低下しない（耐電圧が高い）ものを採用することが望ましい。
【００５０】
電子制御装置（以下、ＥＣＵ７０）は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ７０には、クランク角度センサ３０や、車輪速センサ３６の出力信号等が入力される。ＥＣＵ７０は、上記各センサからの入力信号に基づき、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、燃料噴射弁２４による燃料噴射制御処理等のエンジン１２の燃焼制御処理や、インバータ２０によるモータジェネレータ１０の駆動制御処理、更にはＮＯｘの浄化制御処理を行う。
【００５１】
上記燃焼制御処理及びモータジェネレータ１０の駆動制御処理は、協調して行われる。詳しくは、車両の走行速度が所定の低速度領域（停車を含む）となる場合等、エンジン１２の熱効率が低い場合にエンジン１２を自動的に停止させ、モータジェネレータ１０のみを車両の走行動力源とすべく、エンジン１２及びモータジェネレータ１０の制御がなされる。なお、停車中であっても、バッテリ１４の蓄電量が低くて充電要求がある場合や、エンジン１２の廃熱を利用した暖房要求がある場合等には、エンジン１２をアイドリング運転させる。ここでアイドリング運転とは、エンジン１２の発生トルクを、自身の運転を維持したり、車載補機を駆動させたりするために用い、車両の力行に用いないエンジン１２の運転状態のことをいう。
【００５２】
上記ＮＯｘの浄化制御処理は、循環ポンプ４８の駆動制御や、添加弁５０による噴射制御等からなる処理である。この処理によれば、タンク４６→循環通路５８→添加弁５０→接触器５２→回収通路６２→タンク４６の経路で吸収液体Ａを循環させつつ、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを吸収することが可能となる。こうした制御によれば、例えばエンジン１２の始動時等、排気系の温度が低い運転領域において排気中のＮＯｘを適切に除去することが可能となる。
【００５３】
ここで本実施形態では、上記ＮＯｘの浄化制御処理として更に、還元浄化処理を行う。還元浄化処理は、電気分解によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを還元浄化すべく、電極６６ａ，６６ｂ間の通電状態を操作し、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を低下させるための処理である。この処理は、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを適切に吸収することができなくなることを回避するための処理である。つまり、上記経路を吸収液体Ａが循環しつつ排気中のＮＯｘを吸収する状況が継続されると、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度が上昇する。吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度が上昇すると、吸収液体Ａによる単位時間あたりのＮＯｘ吸収量（ＮＯｘ吸収速度）や、吸収液体Ａの単位量あたりのＮＯｘ吸収量（ＮＯｘ吸収密度）が低下することで、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを適切に吸収することができなくなることが懸念される。このため、還元浄化処理を行うことで、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを適切に吸収することができなくなることを回避する。
【００５４】
ところで、車両の走行に伴いタンク４６が動揺したり、循環ポンプ４８が駆動されたりすることに起因して、タンク４６内の吸収液体Ａに流れが生じ、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が不安定となることがある。この場合、還元浄化処理によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなるおそれがある。以下、このことについて、図２を用いて詳述する。
【００５５】
図２は、還元浄化装置５４及びその付近を拡大したものである。なお、図中、放出通路６８及び挙動検出センサ５６の図示を省略している。
【００５６】
図示される例では、循環ポンプ４８が駆動され、吸収液体Ａがタンク４６から循環通路５８へと吸い込まれることに起因して、負極６６ｂ側から正極６６ａ側へと向かう（循環通路５８へと向かう）吸収液体Ａの流れが生じ、吸収液体Ａの挙動（液中・液面の挙動）が不安定になっている。この場合、吸収液体Ａ中に吸収されたＮＯｘがイオン化することによって生成された陽イオンの負極６６ｂ側へと向かう電気泳動が妨げられることに起因して、還元浄化処理によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなるおそれがある。
【００５７】
こうした問題を解決すべく、本実施形態では、タンク４６に貯蔵された吸収液体Ａの挙動が安定したと判断された場合、還元浄化処理を行うことで、吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなる事態を回避する。
【００５８】
図３に、本実施形態にかかる還元浄化処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ７０によって実行される。
【００５９】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、クランク角度センサ３０の出力値に基づくエンジン回転速度ＮＥと、燃料噴射弁２４からの燃料噴射量Ｑとから、吸収液体ＡのＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌを算出する。本実施形態では、還元浄化処理を前回実行したタイミングから現在までの吸収液体ＡによるＮＯｘ吸収量を総吸収量Ｇｔｏｔａｌとして算出する。ここで総吸収量Ｇｔｏｔａｌは、具体的には例えば、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱとＮＯｘ排出量とが関係付けられたマップを用いてエンジン１２の都度のＮＯｘ排出量を算出し、この都度のＮＯｘ排出量の積算値として算出すればよい。なお、ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌの算出に際し、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑを用いるのは、これらパラメータによればエンジン１２からのＮＯｘの排出量を推定することが可能であるためである。
【００６０】
続くステップＳ１２では、窒素酸化物の総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１以下であるか否かを判断する。この処理は、吸収液体Ａ中のＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが過度に増大しているか否かを把握するためのものである。なお、上記規定量Ｇ１は、例えば、吸収液体Ａによって排気中のＮＯｘを適切に吸収することができなくなる程度にＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが増大したことを把握可能な値として設定すればよい。
【００６１】
続くステップＳ１４では、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が安定しているか否かを判断するための安定条件が成立したか否かを判断する。本実施形態では、安定条件を、アイドリング運転が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件と、プラグイン充電が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件との論理和が真であるとの条件とする。これら条件は、停車してからの時間が長いほど、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が安定する傾向にあることに鑑みて設定されたものである。
【００６２】
詳しくは、エンジン１２がアイドリング運転される期間は、エンジン１２の発生トルクが車両の力行に用いられず、停車される期間となる。また、プラグイン充電される期間は、エンジン１２が停止されて停車される期間となる。このため、上記安定条件によってタンク４６内の吸収液体Ａの挙動が安定したか否かを判断することが可能となる。
【００６３】
なお本実施形態では、プラグイン充電中において、電源装置６４に供給される電力を外部電源１８の電力で賄う。このため、例えばコストが低い深夜電力を利用するならば、吸収液体Ａ中のＮＯｘ浄化に要するコストを低減させることが可能となる。
【００６４】
ステップＳ１４において安定条件が成立していると判断された場合には、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が安定していると判断し、ステップＳ１６において還元浄化処理を行う。詳しくは、この処理は、電源装置６４によって両電極６６ａ，６６ｂ間に電圧を印加させて通電させる処理となる。ここで還元浄化処理を行う期間（浄化処理実行期間）は、例えば、ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌを、上記規定量Ｇ１よりも小さい閾値（例えば０近傍の値）とするのに要する時間として予め実験等によって定めればよい。なお、還元浄化処理が開始されてから浄化処理実行期間が経過する前に、エンジン１２が運転されたと判断された場合、後述する強制処理を行えばよい。
【００６５】
一方、上記ステップＳ１２においてＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１を上回ると判断された場合には、ステップＳ１８に進み、安定条件が成立しない場合であっても還元浄化処理を強制的に実行する強制処理を行う。この処理は、吸収液体Ａに吸収されたＮＯｘの量が過度に多くなることに起因して、排気中のＮＯｘの浄化能力が低下する事態の発生を回避するための処理である。ここで強制処理としては、具体的には例えば、還元浄化処理を規定時間（固定値又は可変値）だけ強制的に実行する処理とすればよい。
【００６６】
ちなみに、強制処理が行われる場合、この処理後の総吸収量Ｇｔｏｔａｌを算出する処理を行う。詳しくは、まず、還元浄化処理によるＮＯｘ総吸収量Ｇｔｏｔａｌの単位時間あたりの減少量（ＮＯｘ浄化速度Ｖｎｏｘ、Ｖｎｏｘ＞０）を予め実験等で定めておき、上記規定時間とＮＯｘ浄化速度Ｖｎｏｘとの乗算値に基づき、ＮＯｘ総吸収量Ｇｔｏｔａｌの減少量であるＮＯｘ還元浄化量（＞０）を算出する。そして、総吸収量ＧｔｏｔａｌからＮＯｘ還元浄化量を減算することで、強制処理後の総吸収量Ｇｔｏｔａｌを算出する。
【００６７】
なお、上記ステップＳ１４において否定判断された場合や、ステップＳ１６、Ｓ１８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００６９】
（１）アイドリング運転が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件と、プラグイン充電が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件との論理和が真であるとの安定条件が成立したと判断された場合、還元浄化処理を行った。これにより、還元浄化装置５４の電気分解によってＮＯｘを適切に還元浄化することができ、ひいては排気特性の悪化を好適に回避することができる。
【００７０】
（２）ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１以上になることを条件として還元浄化処理を行った。これにより、例えば還元浄化処理を常時行う制御ロジックを採用する場合と比較して、還元浄化処理の電気分解に要する単位電気エネルギあたりのＮＯｘの還元浄化量を増大させることができる等、吸収液体Ａ中のＮＯｘを効率よく還元浄化することができる。
【００７１】
（３）ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１を上回ると判断された場合、安定条件が成立しないときであっても還元浄化処理を強制的に実行する強制処理を行った。これにより、排気中のＮＯｘの浄化能力が低下する事態の発生を回避することができる。
【００７２】
（４）プラグイン充電中において、電源装置６４に供給される電力を外部電源１８の電力で賄った。これにより、例えばコストが低い深夜電力を利用する場合、吸収液体Ａ中のＮＯｘの浄化に要するコストを低減させることができる。
【００７３】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７４】
図４に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図４では、先の図１と共通である一部の構成について省略している。また、先の図１と同一の部材については、便宜上同一の番号を付している。
【００７５】
図示されるように、本実施形態にかかる還元浄化装置５４は、一対の電極７２ａ，７２ｂ及びこれら電極に高電圧を印加する高電圧発生装置７２ｃを有するプラズマ発生装置７２と、Ｎ２分離器７４とを備えて構成されている。詳しくは、一対の電極７２ａ，７２ｂのうち、接地電極７２ａは吸収液体Ａ中に浸されている。また、放電用電極７２ｂは、吸収液体Ａの静止状態において、吸収液体Ａの表面から露出している。
【００７６】
Ｎ２分離器７４は、排気通路３８のうちケース５２ｂの排気下流側と接続され、排気中のＮ２を分離してプラズマ発生装置７２に供給するためのものである。詳しくは、Ｎ２分離器７４からＮ２供給通路７６を介して放電用電極７２ｂにＮ２が供給される。
【００７７】
ＥＣＵ７０は、還元浄化処理として、高電圧発生装置７２ｃ及びＮ２分離器７４を通電操作する処理を行う。ここで本実施形態にかかる浄化還元手法について説明すると、高電圧発生装置７２ｃによって放電用電極７２ｂ及び接地電極７２ａ間に高電圧が印加されると、放電用電極７２ｂから吸収液体Ａの水面に向かってストリーマ放電が生じる。この放電が生じる状況下、Ｎ２分離器７４からプラズマ発生装置７２にＮ２が供給されると、ストリーマ放電によってＮ２が解離してＮラジカルが生成され、Ｎラジカルが吸収液体Ａの表面に吹き付けられる。これにより、吸収液体Ａ中のＮＯｘが還元浄化され、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を低下させることができる。
【００７８】
ここで本実施形態において、安定条件が成立したと判断されたことを条件として還元浄化処理を行うことのメリットについて、図５を参照しつつ説明する。
【００７９】
図５は、還元浄化装置５４及びその付近を拡大したものである。
【００８０】
図示される例では、車両の走行に伴いタンク４６が動揺したり、循環ポンプ４８が駆動されたりすることに起因して、タンク４６内の吸収液体Ａの表面が波打つことで、タンク４６内の吸収液体Ａの挙動が不安定となっている。この場合、図中αで示すように、放電用電極７２ｂと吸収液体Ａとの間のギャップが変化することに起因して、放電を適切に発生させることができなくなり、還元浄化処理によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなるおそれがある。
【００８１】
これに対し、安定条件が成立したと判断された場合に還元浄化処理を行う場合、放電用電極７２ｂと吸収液体Ａとの間のギャップを、放電のための適切なギャップとすることができ、吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができるというメリットがある。
【００８２】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８３】
図６に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図６では、先の図４と同一の部材については、便宜上同一の番号を付している。
【００８４】
図示されるように、本実施形態にかかる還元浄化装置５４において、プラズマ発生装置７２の放電用電極７２ｄは、その一部（又は全部）が吸収液体Ａに浸されている。
【００８５】
次に、本実施形態にかかる吸収液体Ａ中のＮＯｘの浄化還元手法について説明する。
【００８６】
高電圧発生装置７２ｃによって放電用電極７２ｄ及び接地電極７２ａ間に高電圧が印加されて放電が生じる状況下、Ｎ２分離器７４からプラズマ発生装置７２にＮ２が供給されると、放電によってＮ２が解離してＮラジカルが生成される。そして生成されたＮラジカルやＮ２は、Ｎ２供給通路７６から吸収液体Ａ中に供給される。吸収液体Ａに供給されたＮ２ラジカルやＮ２は気泡となり、気泡と吸収液体Ａとの境界面においてＮＯｘが還元浄化されることとなる。これにより、吸収液体Ａ中のＮＯｘが還元浄化され、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を低下させることができる。
【００８７】
なお、本実施形態にかかるＮＯｘの還元浄化手法によれば、上記第２の実施形態で示した手法と比較して、Ｎ２ラジカルが吸収液体Ａと接触する面積を増大させることができるため、ＮＯｘを効率よく還元浄化することが期待できる。
【００８８】
ここで本実施形態において、安定条件が成立したと判断されたことを条件として還元浄化処理を行うことのメリットについて、図７を参照しつつ説明する。
【００８９】
図７は、還元浄化装置５４及びその付近を拡大したものである。
【００９０】
図示される例では、車両の走行に伴うタンク４６の動揺等によってタンク４６内の吸収液体Ａの挙動が不安定となっている。この場合、Ｎ２供給通路７６から供給されたＮ２ラジカル等の気泡の形状が崩れることに起因して、放電を適切に発生させることができなくなり、還元浄化処理によって吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができなくなるおそれがある。
【００９１】
これに対し、安定条件が成立したと判断された場合に還元浄化処理を行うとき、気泡の形状が崩れることを回避することができ、吸収液体Ａ中のＮＯｘを適切に還元浄化することができるというメリットがある。
【００９２】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９３】
本実施形態では、還元浄化処理における上記安定条件を、挙動検出センサ５６の検出値に基づき吸収液体Ａの挙動が安定したとの条件とする。
【００９４】
図８に、本実施形態にかかる還元浄化処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ７０によって実行される。なお、図８において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００９５】
この一連の処理では、ステップＳ１２において肯定判断された場合には、ステップＳ１４ａに進み、安定条件が成立しているか否かを判断する。ここで挙動検出センサ５６の検出値に基づく判断手法としては、具体的には例えば、上記検出値に基づき吸収液体Ａの液面の変動量が所定以下であると判断された場合、吸収液体Ａの挙動が安定していると判断する手法を採用すればよい。
【００９６】
ステップＳ１４ａにおいて肯定判断された場合には、ステップＳ１６に進む。
【００９７】
なお、上記ステップＳ１４ａにおいて否定判断された場合や、ステップＳ１６、Ｓ１８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９８】
このように、本実施形態では、挙動検出センサ５６の検出値を用いることで、吸収液体Ａの挙動が安定したか否かを的確に判断することができる。
【００９９】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１００】
・上記第１の実施形態では、先の図３のステップＳ１２において、吸収液体Ａ中のＮＯｘの吸収量が過度に増大していないか否かを、総吸収量Ｇｔｏｔａｌが規定量Ｇ１以下であるか否かで判断したがこれに限らない。例えば、吸収液体Ａ中のＮＯｘの濃度を検出するセンサ又は上記ＮＯｘの濃度を推定する手段を備え、検出又は推定されたＮＯｘの濃度Ｃｎが規定濃度β以下であるか否かで判断してもよい。ここで規定濃度βは、上記規定量Ｇ１の設定手法と同様の観点から設定すればよい。
【０１０１】
・吸収液体Ａの挙動を検出するセンサとしては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、吸収液体Ａの流速を検出する流速センサを備え、このセンサの出力値に基づき吸収液体Ａの挙動を検出してもよい。この場合、流速センサの出力値から算出される流速が規定速度以下であると判断されたときに吸収液体Ａの挙動が安定していると判断すればよい。
【０１０２】
・吸収液体Ａの挙動が安定したか否かを判断する手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、車輪速センサ３６の出力値から算出される車両の走行速度が０である（停車している）と判断されてから所定時間経過したと判断された場合、吸収液体Ａの挙動が安定していると判断してもよい。ただし、車両の走行速度が低速度となる状況における車輪速センサ３６の検出精度が低い場合には、上記各実施形態にて示した手法を採用することが望ましい。
【０１０３】
また例えば、プラグイン充電されてから所定時間経過したとの条件に代えて、プラグイン充電されているとの条件を安定条件としてもよい。これは、停車してからある程度の時間が経過した時点でプラグイン充電が開始され得ることに鑑み、プラグイン充電されているならば吸収液体Ａが安定している蓋然性が高いと考えられることによるものである。
【０１０４】
・本願発明が適用される車両としては、ハイブリッド車両に限らない。例えば、車載主機として、エンジンのみを備える車両（先の図１において、モータジェネレータ１０、バッテリ１４、充電装置１６及びインバータ２０を除いた車両）に適用してもよい。この場合、安定条件を、アイドリング運転が開始されたと判断されてから所定時間経過したとの条件とすればよい。なお、上記車両に、停車中であるとの条件を含む所定の停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止させるアイドルストップ機能が備えられる場合、エンジンが自動停止されたと判断されてから所定時間経過したとの条件を安定条件としてもよい。
【０１０５】
また例えば、車載主機として回転機を備えて且つ、回転機の電力供給源となるバッテリと、バッテリに充電するための補機発電機と、補機発電機の動力供給源となるエンジンとを備えるシリーズハイブリッド車両（いわゆるレンジエクステンダ車両）に適用してもよい。
【０１０６】
・吸収液体Ａとしては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、イオン液体や、アルカリ水溶液、水等であって且つ化学変化を伴わずに窒素酸化物を吸収（物理吸着）する物質であってもよい。
【０１０７】
・上記各実施形態では、ＮＯｘの総吸収量Ｇｔｏｔａｌの算出に際し、ＮＯｘ排出量の推定値を用いたがこれに限らない。例えば、排気通路３８のうち、ＤＰＦ４２と添加弁５０との間にＮＯｘを検出するＮＯｘセンサを備え、このセンサの検出値を用いてもよい。
【０１０８】
・吸収液体Ａを排気通路３８に供給するための構成としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、接触器５２のケース５２ｂ内に保持体５２ａを備えない構成としてもよい。また例えば、添加弁５０を備えず、ケース５２ｂ内の保持体５２ａに循環通路５８を介して吸収液体Ａが直接供給される構成としてもよい。この場合、鉛直上方からケース５２ｂ内に排気を流入させるべく、ケース５２ｂの入口が鉛直上方に向くようにケース５２ｂを排気通路３８に接続し、ケース５２ｂの入口に向かって鉛直上方から循環通路５８を介して吸収液体Ａを供給する構成とすることが望ましい。これにより、循環通路５８を介して供給された吸収液体Ａが保持体５２ａの水平方向に延びるように広がることで、保持体５２ａに吸収液体Ａを適切に保持させることなどが期待できる。
【０１０９】
・上記各実施形態では、排気中のＮＯｘを吸収させる役割と、吸収されたＮＯｘを還元浄化装置５４まで移動させる役割とを単一の浄化用液体（吸収液体Ａ）に担わせたがこれに限らない。例えば、浄化用液体として、吸収液体Ａに加えて、吸収液体と異種の液体であって且つＮＯｘを吸収する貯蔵液体を採用し、排気中のＮＯｘを吸収させる役割を吸収液体Ａに担わせ、吸収されたＮＯｘを還元浄化装置５４まで移動させる役割を貯蔵液体に担わせる構成を採用してもよい。この構成は、例えば、吸収液体Ａの耐電性が低い場合であっても、還元浄化処理に供される貯蔵液体として吸収液体Ａよりも耐電性の高い物質を採用してＮＯｘを還元浄化できるという点で有効な構成である。
【０１１０】
なお、上記構成について詳述すると、貯蔵手段（タンク４６）内を、吸収液体を貯蔵する吸収液体貯蔵部（第１貯蔵手段）と、貯蔵液体を貯蔵する貯蔵液体貯蔵部（第２貯蔵手段）とに仕切る透過膜を備える。ここで透過膜は、例えば有機高分子からなり、透過膜には、その厚み方向に貫通される多数の細孔が形成されている。これら細孔の直径は、吸収液体Ａに吸収されたＮＯｘの大きさ（例えば０．２２ｎｍ）よりも大きくて且つ、吸収液体Ａ及び貯蔵液体の分子の大きさよりも小さいもの（例えば０．３ｎｍ）となっている。すなわち、透過膜は、吸収液体Ａに吸収されたＮＯｘを貯蔵液体側へと選択的に透過させる機能を有する。なお、還元浄化装置５４は、貯蔵液体に還元浄化処理を施すべく、貯蔵液体に電圧を印加するために設けられる。
【０１１１】
こうした構成におけるＮＯｘの還元浄化手法について説明すると、まず、貯蔵液体中のＮＯｘが還元浄化装置５４によって還元浄化されることで、貯蔵液体中のＮＯｘの濃度が低下する。そして、吸収液体Ａと貯蔵液体との濃度差が大きくなり、吸収液体Ａ中のＮＯｘが透過膜を介して貯蔵液体側へと透過することで、貯蔵液体中にＮＯｘが拡散する。これにより、吸収液体Ａ及び貯蔵液体のＮＯｘの濃度について平衡状態となり、これら液体中のＮＯｘの濃度が略同一となる。すなわち、吸収液体ＡのＮＯｘの濃度を低下させることが可能となる。
【０１１２】
・排気通路３８に設けられる添加弁５０としては、１つに限らず、例えば複数であってもよい。
【０１１３】
・エンジン１２としては、圧縮点火式エンジンに限らず、例えば筒内直噴式の火花点火式エンジンであってもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１０…モータジェネレータ、１２…エンジン、１４…バッテリ、３８…排気通路、４４…ＮＯｘ除去装置（内燃機関の排気浄化装置の一実施形態）、４６…タンク、５０…添加弁、５４…還元浄化装置、５６…挙動検出センサ、Ａ…吸収液体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載内燃機関から排気通路へと排出される排気中の窒素酸化物を吸収する浄化用液体を貯蔵する貯蔵手段と、
前記貯蔵された浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を低下させるべく、前記浄化用液体に電圧を印加するための対となる電極間に通電する処理である還元浄化処理を行う還元浄化手段と、
前記貯蔵手段に貯蔵された前記浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断する安定判断手段と、
前記安定判断手段によって前記浄化用液体の挙動が安定したと判断された場合、前記還元浄化処理を実行させる実行手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記安定判断手段は、当該排気浄化装置が搭載される車両が停止してから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、車載主機となるものであり、
前記安定判断手段は、前記内燃機関のアイドリング運転が開始されてから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、車載主機となるものであり、
前記安定判断手段は、前記内燃機関が停止されてから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記車両には、車載主機として、前記内燃機関とともに、車載蓄電池を電力供給源として駆動される回転機が備えられ、
前記蓄電池は、外部電源から供給される電力によって充電可能なものであり、
前記安定判断手段は、前記外部電源から供給される電力によって前記蓄電池が充電されていると判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記実行手段は、前記対となる電極間に電圧を印加するための電気エネルギを前記外部電源の電力で賄うことを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記貯蔵手段に貯蔵される浄化用液体の挙動を検出する挙動検出手段を更に備え、
前記安定判断手段は、前記挙動検出手段の検出値に基づき、前記浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記浄化用液体による窒素酸化物の吸収量又は該浄化用液体中の窒素酸化物の濃度が所定以上になると判断された場合、前記還元浄化処理を強制的に実行させる強制手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
車載内燃機関から排気通路へと排出される排気中の窒素酸化物を吸収する浄化用液体を貯蔵する貯蔵手段と、
前記貯蔵された浄化用液体中の窒素酸化物の濃度を低下させるべく、前記浄化用液体に電圧を印加するための対となる電極間に通電する処理である還元浄化処理を行う還元浄化手段と、
前記貯蔵手段に貯蔵された前記浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断する安定判断手段と、
前記安定判断手段によって前記浄化用液体の挙動が安定したと判断された場合、前記還元浄化処理を実行させる実行手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記安定判断手段は、当該排気浄化装置が搭載される車両が停止してから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、車載主機となるものであり、
前記安定判断手段は、前記内燃機関のアイドリング運転が開始されてから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、車載主機となるものであり、
前記安定判断手段は、前記内燃機関が停止されてから所定時間経過したと判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記車両には、車載主機として、前記内燃機関とともに、車載蓄電池を電力供給源として駆動される回転機が備えられ、
前記蓄電池は、外部電源から供給される電力によって充電可能なものであり、
前記安定判断手段は、前記外部電源から供給される電力によって前記蓄電池が充電されていると判断された場合、前記浄化用液体の挙動が安定したと判断することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記実行手段は、前記対となる電極間に電圧を印加するための電気エネルギを前記外部電源の電力で賄うことを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記貯蔵手段に貯蔵される浄化用液体の挙動を検出する挙動検出手段を更に備え、
前記安定判断手段は、前記挙動検出手段の検出値に基づき、前記浄化用液体の挙動が安定したか否かを判断することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記浄化用液体による窒素酸化物の吸収量又は該浄化用液体中の窒素酸化物の濃度が所定以上になると判断された場合、前記還元浄化処理を強制的に実行させる強制手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５９０４０（Ｐ２０１２−１５９０４０Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４０７（Ｐ２０１１−１９４０７）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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