内燃機関用ＮＯｘ除去システム
【課題】ＮＯｘ吸収液体を用いて排ガス中のＮＯｘを吸収して除去する方式を採用しつつ、ＮＯｘを十分に吸収できるようにした内燃機関用ＮＯｘ除去システムを提供する。
【解決手段】接触したＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収液体を保有し、内燃機関１０の排ガスとＮＯｘ吸収液体とを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去するＮＯｘ除去装置３０を備える。そして、排気管１１のうちＮＯｘ除去装置３０の上流側に、排ガス中のＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置２０を配置する。
【解決手段】接触したＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収液体を保有し、内燃機関１０の排ガスとＮＯｘ吸収液体とを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去するＮＯｘ除去装置３０を備える。そして、排気管１１のうちＮＯｘ除去装置３０の上流側に、排ガス中のＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置２０を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガスとＮＯｘ吸収液体とを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去する内燃機関用ＮＯｘ除去システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排ガス中のＮＯｘを除去する装置としては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いた装置や、尿素選択還元触媒を用いた装置が知られている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、定期的に内燃機関をリッチ燃焼させて発生させたＨＣを還元剤として、吸蔵させたＮＯｘを還元させるものである（特許文献１参照）。また、尿素選択還元触媒は、尿素を還元剤として排ガス中のＮＯｘを選択的に還元させるものである（特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、これらの装置では、触媒が活性化する温度（例えば２００℃）に上昇するまでは還元機能が発揮されないといった短所がある。しかも近年では、低温燃焼や排熱回収の技術が導入される傾向にあるため、特に内燃機関の始動時には上記短所が顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８２３１５号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明者らは、特許文献１，２の如く触媒で還元させる方式とは全く異なる方式である以下の装置を検討した。すなわち、接触したＮＯｘを吸収することができる液体（ＮＯｘ吸収液体）を保有し、その液体と排ガスとを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去する装置である。ＮＯｘ吸収液体の具体例としては、イオン液体やアルカリ性水溶液、水等が挙げられる。このようなＮＯｘ吸収液体は常温であってもＮＯｘを吸収できるので、触媒活性化温度になるまでＮＯｘを除去できないといった従来の欠点を解消できる。
【０００６】
しかしながら、ＮＯｘ吸収液体を用いた方式では次の問題が生じることを本発明者らは見出した。すなわち、ＮＯｘ吸収液体は、排ガス中のＮＯｘのみならずＣＯ２をも吸収してしまう。しかも、内燃機関の排ガス中のＮＯｘ濃度は０．１％以下であるのに対し、ＣＯ２濃度は数％〜数十％であるため、ＮＯｘ吸収液体での吸収はＣＯ２が支配的になってしまい、ＮＯｘを十分に吸収できなくなるとの問題が生じる。
【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、ＮＯｘ吸収液体を用いて排ガス中のＮＯｘを吸収して除去する方式を採用しつつ、ＮＯｘを十分に吸収できるようにした内燃機関用ＮＯｘ除去システム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記載の発明では、接触したＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収液体を保有し、内燃機関の排ガスと前記ＮＯｘ吸収液体とを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去するＮＯｘ除去装置と、排気管のうち前記ＮＯｘ除去装置の上流側に配置され、排ガス中のＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、排気管のうちＮＯｘ除去装置の上流側にＣＯ２除去装置を設けるので、ＣＯ２除去装置によりＣＯ２濃度を低下させた状態の排ガスをＮＯｘ除去装置へ送り込むことができる。よって、ＮＯｘ除去装置が保有するＮＯｘ吸収液体に吸収されてしまうＣＯ２の量を低減させることができ、ひいてはＮＯｘ吸収液体に十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、接触したＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収液体を保有し、前記内燃機関の排ガスと前記ＣＯ２吸収液体とを接触させることで排ガス中のＣＯ２を吸収して除去するものであることを特徴とする。
【００１２】
このようなＣＯ２吸収液体は常温であってもＣＯ２を吸収できるので、上記発明に反し、例えば還元剤を用いて触媒上でＣＯ２を還元させて除去する装置をＣＯ２除去装置として採用した場合には、触媒が活性化温度になるまでＣＯ２を除去できないといった問題が生じる。これに対し上記発明では、ＣＯ２吸収液体でＣＯ２を吸着させる方式のＣＯ２除去装置を採用しており、このようなＣＯ２吸収液体は常温であってもＣＯ２を吸収できるので、触媒活性化温度になるまでＣＯ２を除去できないといった上記問題を解消できる。なお、ＣＯ２吸収液体の具体例としては、イオン液体やアルカリ性水溶液、水等が挙げられる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体を循環経路に循環させる循環ポンプと、前記循環経路に接続されるとともに前記排気管に配置され、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、を有して構成されていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、車両に搭載された内燃機関の場合、排気管は車両のフロア下に配置されるのが一般的であり、このような排気管にＣＯ２除去装置の全体を搭載しようとすると、車両フロア下は搭載スペースが限られているとともに搭載レイアウトの自由度も小さいので搭載が困難である。
【００１５】
これに対し上記発明によれば、ＣＯ２吸収液体を循環ポンプで循環させる循環経路に排ガス接触器を接続するようＣＯ２除去装置を構成するので、例えばＣＯ２吸収液体を貯蔵するタンクを循環経路に接続させておけば、排気管に配置される排ガス接触器を小型化できる。よって、搭載スペースが限られている車両フロア下において小型化した排ガス接触器を排気管に接続させるよう配置することを容易に実現できるとともに、タンクや循環ポンプは車両フロア下において排ガス接触器とともに配置することに限定されることなく、その配置レイアウトの自由度を向上できる。
【００１６】
請求項４記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体の循環状態を制御する循環制御手段を有し、前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、前記循環制御手段は、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には、前記排ガス接触器への前記ＣＯ２吸収液体の循環を停止させる、或いは前記高ＮＯｘ運転領域の場合に比べて前記排ガス接触器への循環流量を少なくすることを特徴とする。
【００１７】
ここで、機関回転速度や運転負荷等、内燃機関の運転状態が変化すると排ガス中のＮＯｘ量は大きく変化するが、ＮＯｘが大量に排出される運転状態（高ＮＯｘ運転）の時に、ＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させることが重要であり、そのためには、高ＮＯｘ運転時にＣＯ２除去装置でのＣＯ２除去能力を高めさせることが望ましい。
【００１８】
この点を鑑みた上記発明では、低ＮＯｘ運転時には、排ガス接触器へのＣＯ２吸収液体の循環を停止させる或いは循環流量を少なくするので、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体量に対する吸収ＣＯ２量の割合（吸収割合）の上昇が抑制される。つまり、低ＮＯｘ運転時には、高ＮＯｘ運転時に備えて、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合を低い状態にしておくことができる。よって、高ＮＯｘ運転時におけるＣＯ２吸収量を高めることができ、ひいては高ＮＯｘ運転時にＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００１９】
ちなみに、上記「循環制御手段」の具体例としては、図１に例示する循環ポンプ２３の作動を制御する手段や、図１に例示するバルブ２２ｃ，２２ｄの作動を制御する手段等が挙げられる。
【００２０】
請求項５記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記排気管に取り付けられ、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、前記排気管から分岐して、前記排ガス接触器をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路と、前記バイパス通路及び前記排ガス接触器のいずれかに排ガスの流れを切り替える切替弁と、を有して構成され、前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、前記高ＮＯｘ運転領域の場合には前記排ガス接触器へ排ガスを流通させ、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう、前記切替弁の作動を制御することを特徴とする。
【００２１】
先述したように、高ＮＯｘ運転時には、ＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させるべくＣＯ２除去装置でのＣＯ２除去能力を高めさせることが望ましい。この点を鑑みた上記発明では、低ＮＯｘ運転時には、バイパス通路へ排ガスを流通させることにより循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合の上昇を抑制させておき、高ＮＯｘ運転時に備えて循環経路内全体についての吸収割合を低い状態にしておくことができる。そして、高ＮＯｘ運転時には排ガス接触器へ排ガスを流通させるので、高ＮＯｘ運転時におけるＣＯ２吸収量を高めることができ、ひいては高ＮＯｘ運転時にＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００２２】
請求項６記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体を貯蔵するタンクと、前記ＣＯ２吸収液体の循環状態を制御する循環制御手段と、を有し、前記循環制御手段は、前記排ガス接触器内の前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、前記排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を排出して前記タンク内のＣＯ２吸収液体に入れ替え、前記吸収割合が所定値未満である場合には、前記排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を前記循環経路へ循環させることなく保持させることを特徴とする。
【００２３】
要するに上記発明では、ＣＯ２吸収液体を断続的に循環させており、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になると、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を排出してタンク内のＣＯ２吸収液体に入れ替えるよう自動で制御されるので、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できない吸収飽和状態になってしまうことを自動で回避できる。
【００２４】
請求項７記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記排ガス接触器への前記ＣＯ２吸収液体の循環速度を制御する循環速度制御手段を備え、前記循環速度制御手段は、前記排ガス接触器へ前記ＣＯ２吸収液体を常時循環させるとともに、前記排ガス接触器内の前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、前記吸収割合が所定値未満である場合に比べて前記循環速度を上昇させることを特徴とする。
【００２５】
要するに上記発明では、ＣＯ２吸収液体を常時循環させており、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になると、循環速度を上昇させるよう自動で制御されるので、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できない吸収飽和状態になってしまうことを自動で回避できる。
【００２６】
請求項８記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体を循環経路に循環させる循環ポンプと、前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液体から分離して放出する分離放出器と、を有して構成されていることを特徴とする。
【００２７】
上記発明によれば、ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２をＣＯ２吸収液体から分離して放出させることができるので、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合を低下させることができる。よって、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体が吸収飽和状態になることを回避できるので、新しいＣＯ２吸収液体に交換する作業を不要にできる。或いは、その交換サイクルを長くできる。
【００２８】
請求項９記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記分離放出器による分離速度を制御する分離制御手段を有し、前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、前記分離制御手段は、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には、前記高ＮＯｘ運転領域の場合に比べて前記分離速度を低下させる、或いは、前記分離放出器での分離作動を停止させるよう制御することを特徴とする。
【００２９】
先述したように、高ＮＯｘ運転時には、ＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させるべくＣＯ２除去装置でのＣＯ２除去能力を高めさせることが望ましい。この点を鑑みた上記発明では、低ＮＯｘ運転時には、分離放出器での分離速度を低下或いは分離作動を停止させるので、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合の上昇が抑制される。つまり、低ＮＯｘ運転時には、高ＮＯｘ運転時に備えて、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合を低い状態にしておくことができる。よって、高ＮＯｘ運転時におけるＣＯ２吸収量を高めることができ、ひいては高ＮＯｘ運転時にＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００３０】
請求項１０記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記分離放出器による分離速度を制御する分離制御手段を有し、前記分離制御手段は、前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、所定値未満である場合に比べて前記分離速度を上昇させるよう制御することを特徴とする。
【００３１】
上記発明によれば、ＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になると分離速度を上昇させるので、ＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できない吸収飽和状態になってしまうことを自動で回避できる。換言すれば、吸収割合が所定値未満である場合には分離速度を低下させるので、分離放出器で消費される駆動電力を抑えることができる。よって、内燃機関の駆動力で発電した電力で分離放出器を駆動させる場合おいては、内燃機関による発電負荷低減を図ることができる。さらに、ＣＯ２吸収液体を加熱することでＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させる場合においては、以下の問題に対しても有効である。
【００３２】
すなわち、ＣＯ２吸収液体の種類によっては、高温であるほどＣＯ２を吸収できる量が低下してくる。また、高温になるとＣＯ２吸収液体が気化してしまいＣＯ２吸収能力を十分に発揮できなくなることが問題となる。したがって、ＣＯ２吸収液体を加熱することでＣＯ２を分離させる場合には、分離させるべく加熱することでＣＯ２吸収液体が高温になり、上記問題が懸念される。
【００３３】
この問題に対し、上記発明では、吸収割合が所定値以上であれば分離速度を上昇させる一方で、吸収割合が所定値未満であれば分離速度を低下させるので、吸収割合が低く分離の必要性が低い場合にはＣＯ２吸収液体の高温化を抑制できる。よって、ＣＯ２吸収液体が高温になることによる上記問題を抑制できる。
【００３４】
請求項１１記載の発明では、前記分離放出器は、前記ＣＯ２吸収液体を加熱することで前記ＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させるものであり、前記分離放出器内での前記ＣＯ２吸収液体の温度が上限温度を超えて高温になっている場合には、上限温度未満である場合に比べて前記分離放出器による加熱度合いを低下させることを特徴とする。
【００３５】
これによれば、ＣＯ２吸収液体が気化するほどに高温になることを回避でき、気化することによってＣＯ２吸収性能が著しく低下してしまうことを回避できる。
【００３６】
請求項１２記載の発明では、前記排気管に取り付けられて排ガスの熱を回収する熱回収器を備え、前記分離放出器は、前記熱回収器で回収した熱を利用して前記ＣＯ２吸収液体を加熱するよう構成されていることを特徴とする。
【００３７】
これによれば、排ガスの熱を利用してＣＯ２吸収液体を加熱するので、電気ヒータ等の熱源を設けて加熱する場合に比べて、ＮＯｘ除去システムで消費される電力量を低減できる。
【００３８】
請求項１３記載の発明では、前記内燃機関は、排気中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ装置）を有するとともに、捕集された粒子状物質を前記フィルタから除去するよう排気温度を上昇させる再生処理を実行する再生処理制御手段を有しており、前記再生処理を実行するタイミングで、前記分離放出器へＣＯ２吸収液体を流入させるよう前記循環ポンプの作動を制御することを特徴とする。
【００３９】
再生処理を実行するタイミングでは、熱回収器で回収できる熱量が多く、分離放出器での分離能力が高くなっているので、このようなタイミングで分離放出器へＣＯ２吸収液体を流入させる上記発明によれば、排ガスの熱を有効に利用できるとともに、分離放出器内に送り込まれてきたＣＯ２吸収液体に対し、短時間でＣＯ２を分離して放出させることができる。
【００４０】
請求項１４記載の発明では、排ガス中のＮＯを酸化させてＮＯ２にする酸化手段を、前記排気管のうち前記ＮＯｘ除去装置の上流側かつ前記ＣＯ２除去装置の下流側に配置したことを特徴とする。
【００４１】
排ガス中のＮＯｘが吸収されることなくＮＯｘ除去装置を素通りしてしまう量に対する、ＮＯｘ吸収液体での吸収量の割合を「吸収率」とした場合において、ＮＯｘ吸収液体の種類によってはＮＯ２の方がＮＯよりも吸収率が高くなる。よって、ＮＯｘ除去装置の上流側に酸化手段を配置さいた上記発明によれば、ＮＯｘ除去装置によるＮＯｘの吸収率を向上できる。
【００４２】
ただし、ＣＯ２除去装置の上流側でＮＯをＮＯ２に酸化させてしまうと、ＣＯ２吸収液体の種類によってはＮＯ２がＣＯ２吸収液体で吸収されてしまう量が増大することが懸念される。この点を鑑みた上記発明によれば、ＮＯｘ除去装置の上流側かつＯ２除去装置の下流側に酸化手段を配置するので、上記懸念を解消できる。
【００４３】
なお、酸化手段の具体例としては、酸化触媒やオゾン発生装器等が挙げられる。但し酸化触媒を採用する場合には、上記発明では排気管のうち燃焼室から遠い場所に酸化手段（酸化触媒）が配置されることとなるので、排ガスで酸化触媒を加熱して活性化させるにあたり、十分な加熱ができないことが懸念される。その場合には、バーナーや電気ヒータ等の加熱手段を酸化触媒に設けることが望ましい。
【００４４】
請求項１５記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体を冷却するクーラを有することを特徴とする。
【００４５】
これによれば、ＣＯ２吸収液体が高温になってＣＯ２吸収能力が低下する問題や、気化してしまうといった先述した問題を解消できる。特に、加熱することでＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させる分離放出器を備える場合には、クーラによりＣＯ２吸収液体を冷却する上記発明は有効である。
【００４６】
請求項１６記載の発明では、前記ＣＯ２吸収液体は、接触したＣＯ２を吸収する溶質を溶媒に溶かしこんだ溶液であり、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体の溶質濃度を制御する濃度制御手段を備えることを特徴とする。
【００４７】
ここで、溶媒（例えば水）が気化してＣＯ２吸収液体の溶質濃度が高くなったり、排ガス中の水成分がＣＯ２吸収液体に混入して溶質濃度が低くなったりする場合がある。これに対し上記発明によれば、溶質濃度が最適濃度となるように自動で制御することができるので、ＣＯ２吸収液体の吸収能力が濃度変化により低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるＮＯｘ除去システムを示す図。
【図２】ＣＯ２吸収液体（ＮａＯＨ水溶液）によるＣＯ２吸収能力を説明する図。
【図３】第１実施形態において、ＣＯ２吸収液体を断続的に循環させるよう制御する手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる内燃機関用ＮＯｘ除去システムを示す図。
【図５】図４中の液体回収器を示す図。
【図６】図４中の液体回収器の変形例を示す図。
【図７】第２実施形態において、吸収液体の濃度を制御する手順を示すフローチャート。
【図８】第２実施形態において、ＣＯ２吸収液体を断続的に循環させるよう制御する手順を示すフローチャート。
【図９】本発明の第３実施形態にかかるＮＯｘ除去システムを示す図。
【図１０】内燃機関の運転状態と、ＮＯｘ排出量及びＣＯ２排出量との関係を示す図。
【図１１】第３実施形態において、バイパス弁等の作動を制御する手順を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第４実施形態にかかるＮＯｘ除去システムを示す図。
【図１３】本発明の第５実施形態において、ＣＯ２吸収液体を連続的に循環させるよう制御する手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。なお、各実施形態にかかるＮＯｘ除去システムが適用される内燃機関は、車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、圧縮自着火式のディーゼルエンジンを想定している。
【００５０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかるＮＯｘ除去システム及び内燃機関１０を示す図である。先ず、内燃機関１０の燃焼室１０ａから排出される排ガスは、車両のフロア下に配置されている排気管１１を通じて車両後方の所定箇所から排出される。排気管１１には、排ガスに含まれているＮＯｘを酸化させる酸化触媒（ＤＯＣ１２）が取り付けられている。このＤＯＣ１２により、排ガス中のＮＯはＮＯ２に酸化される。
【００５１】
また、排気管１１のうちＤＯＣ１２の下流側には、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ１３）が取り付けられている。そして、ＤＰＦ１３により捕集されたＰＭを燃焼させるべく、排気温度を上昇させるよう燃料噴射弁１４からの噴射量及び噴射タイミングを制御（再生処理制御）することを、定期的に実施する。なお、再生処理制御するよう燃料噴射弁１４の作動を制御している時の制御装置（ＥＣＵ１５）は、特許請求の範囲に記載の「再生処理制御手段」に相当する。
【００５２】
排気管１１のうちＤＰＦ１３の下流側には、排ガス中のＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置２０が設けられ、また、排気管１１のうちＣＯ２除去装置２０の下流側には、排ガス中のＮＯｘを除去するＮＯｘ除去装置３０が設けられている。以下、各々の装置２０，３０の構成について詳細に説明する。
【００５３】
＜ＣＯ２除去装置２０について＞
ＣＯ２除去装置２０は、主に、タンク２１、排ガス接触器２２、循環ポンプ２３、分離放出器２４を有して構成されており、これらは循環配管２５により接続されている。タンク２１内にはＣＯ２吸収液体（後に詳述）が貯蔵されている。このＣＯ２吸収液体は、循環配管２５により形成された循環経路を循環ポンプ２３の作動により循環する。排ガス接触器２２は、排気管１１に取り付けられており、循環するＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させるよう機能する。
【００５４】
ＣＯ２吸収液体は、排ガス中のＣＯ２と接触することでＣＯ２を吸収する液体である。具体的には、特開２００８−２９６２１１号公報等に記載のイオン液体や、アルカリ溶液、水（例えばエンジン冷却水）等が挙げられる。また、排ガス中のＮＯｘを殆ど吸収せずにＣＯ２を選択的に吸収する液体（例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、エタノールアミン等）を用いれば、ＣＯ２吸収量を多くできるので好適である。また、ＣＯ２吸収液体は、化学変化を伴ってＣＯ２を吸収（化学吸着）する物質でもよいし、化学変化を伴わずにＣＯ２を吸収（物理吸着）する物質でもよい。また、ＣＯ２吸収液体はゲル状の物質やスラリー状の物質でもよい。
【００５５】
図２は、ＣＯ２吸収液体にＮａＯＨ水溶液を用いた場合のＣＯ２除去の効果を示す試験結果であり、ＣＯ２濃度が約６％の排ガスを排ガス接触器２２へ流入させたところ、排ガス接触器２２から流出した排ガスのＣＯ２濃度は約１％にまで低減されていることが確認された。
【００５６】
排ガス接触器２２は、ＣＯ２吸収液体を染み込ませて保持する保持体２２ａ、及び保持体２２ａを内部に収容するケース２２ｂを備えて構成されている。ケース２２ｂは排気管１１に接続されており、ケース２２ｂ内には排ガスが流通する。また、ケース２２ｂは循環配管２５に接続されており、ケース２２ｂの流入口から循環配管２５を通じてケース２２ｂ内に流入したＣＯ２吸収液体は、保持体２２ａにて保持される。保持体２２ａは、ケース２２ｂ内を流通する排ガスに晒されるように配置されている。そのため、保持体２２ａに保持されているＣＯ２吸収液体は排ガスと接触する。
【００５７】
ケース２２ｂの流入口及び流出口には流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄが備えられている。これらのバルブ２２ｃ，２２ｄは電磁駆動式のバルブであり、その開閉作動はＥＣＵ１５により制御される。よって、ＥＣＵ１５により流出バルブ２２ｄを開作動させればケース２２ｂ内のＣＯ２吸収液体を排出させることができ、ＥＣＵ１５により流入バルブ２２ｃを開作動させればケース２２ｂ内へＣＯ２吸収液体を流入させることができる。
【００５８】
なお、流入口はケース２２ｂの上部に形成され、流出口はケース２２ｂの下部に形成されている。そのため、流出バルブ２２ｄを開作動させると、循環ポンプ２３が駆動していなくても自重で排出できるよう構成されている。また、ケース２２ｂ内のＣＯ２吸収液体が排出された状態で流入バルブ２２ｃを開作動させると、循環ポンプ２３が駆動していなくても自重で流入できるよう構成されている。
【００５９】
分離放出器２４は、排ガス接触器２２から排出されたＣＯ２吸収液体を貯蔵するタンク２４ａ、及びタンク２４ａに設けられたヒータ２４ｂ（加熱手段）を有して構成されている。排ガス接触器２２から排出されてタンク２４ａ内へ流入してきたＣＯ２吸収液体をヒータ２４ｂで加熱すると、ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２がＣＯ２吸収液体から分離する。
【００６０】
ヒータ２４ｂの作動はＥＣＵ１５により制御される。よって、ＥＣＵ１５によりヒータ２４ｂを作動させるよう制御すればＣＯ２の分離が促進され、ヒータ２４ｂの作動を停止させるよう制御すればＣＯ２の分離速度が低下する。つまりＥＣＵ１５は、ヒータ２４ｂの作動を制御（加熱度合いを制御）することで分離速度を制御する分離制御手段として機能する。
【００６１】
ここで、単位量あたりのＣＯ２吸収液体によりＣＯ２を吸収できる量には限界がある。本明細書では、このような限界量を吸収したＣＯ２吸収液体の状態を吸収飽和状態と呼ぶ。また、ＣＯ２の吸収量がゼロである状態においてＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できる量（最大吸収量）に対する、ＣＯ２吸収量の割合を吸収割合と呼ぶ。つまり、吸収飽和状態での吸収割合は１００％である。そして、分離放出器２４によりＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させると、吸収割合が低下してＣＯ２吸収液体の吸収能力が上昇して復帰する。なお、分離したＣＯ２は放出口２４ｃから大気に放出される。そして、分離放出器２４によりＣＯ２が分離除去された状態のＣＯ２吸収液体は、タンク２１、ＣＯ２除去装置２０、分離放出器２４の順に循環する。
【００６２】
循環ポンプ２３の作動はＥＣＵ１５により制御される。本実施形態では、循環ポンプ２３を常時作動させるのではなく断続的に作動させている。つまり、ＣＯ２吸収液体を常時循環させるのではなく、断続的に循環させている。循環ポンプ２３やヒータ２４ｂ等の制御内容については、後に詳述する。
【００６３】
＜ＮＯｘ除去装置３０について＞
次に、ＮＯｘ除去装置３０の構成について説明する。ＮＯｘ除去装置３０は、主に、タンク３１、排ガス接触器３２、循環ポンプ３３を有して構成されており、これらは循環配管３５により接続されている。
【００６４】
タンク３１内は、排ガス接触器３２へ供給する未使用のＮＯｘ吸収液体（後に詳述）を貯蔵してする供給タンク部３１ａと、回収された使用済みのＮＯｘ吸収液体を貯蔵する回収タンク部３１ｂとに仕切られている。これにより、未使用のＮＯｘ吸収液体へ使用済みのＮＯｘ吸収液体が混入することを回避する。供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体は排ガス接触器３２へ供給される。排ガス接触器３２で使用されたＮＯｘ吸収液体は循環ポンプ３３を作動させることにより回収タンク部３１ｂへ回収される。
【００６５】
排ガス接触器３２は、排気管１１のうち、ＣＯ２除去装置２０の排ガス接触器３２の下流側に取り付けられており、ＮＯｘ吸収液体を排ガスに接触させるよう機能する。
【００６６】
ＮＯｘ吸収液体は、排ガス中のＮＯｘと接触することでＮＯｘを吸収する液体である。具体的には、特開２００８−２９６２１１号公報等に記載のイオン液体や、アルカリ溶液、水（例えばエンジン冷却水）等が挙げられる。また、排ガス中のＣＯ２を殆ど吸収せずにＮＯｘを選択的に吸収する液体（例えば、ＦｅＳＯ４、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｈ２ＳＯ４、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７等）を用いれば、ＮＯｘ吸収量を多くできるので好適である。また、ＮＯｘ吸収液体は、化学変化を伴ってＮＯｘを吸収（化学吸着）する物質でもよいし、化学変化を伴わずにＮＯｘを吸収（物理吸着）する物質でもよい。また、ＮＯｘ吸収液体はゲル状の物質やスラリー状の物質でもよい。
【００６７】
排ガス接触器３２は、ＮＯｘ吸収液体を保持する保持体３２ａ、及び保持体３２ａを内部に収容するケース３２ｂを備えて構成されている。ケース３２ｂは排気管１１に接続されており、ケース３２ｂ内には排ガスが流通する。また、ケース３２ｂは循環配管３５に接続されており、ケース３２ｂの流入口から循環配管３５を通じてケース３２ｂ内に流入したＮＯｘ吸収液体は、保持体３２ａにて保持される。保持体３２ａは、ケース３２ｂ内を流通する排ガスに晒されるように配置されている。そのため、保持体３２ａに保持されているＮＯｘ吸収液体は排ガスと接触する。
【００６８】
ケース３２ｂの流入口及び流出口には流入バルブ３２ｃ及び流出バルブ３２ｄが備えられている。これらのバルブ３２ｃ，３２ｄは電磁駆動式のバルブであり、その開閉作動はＥＣＵ１５により制御される。よって、ＥＣＵ１５により流出バルブ３２ｄを開作動させればケース３２ｂ内のＮＯｘ吸収液体を排出させることができ、ＥＣＵ１５により流入バルブ３２ｃを開作動させればケース３２ｂ内へＣＯ２吸収液体を流入させることができる。
【００６９】
なお、流入口はケース３２ｂの上部に形成され、流出口はケース３２ｂの下部に形成されている。そのため、流出バルブ３２ｄを開作動させると、循環ポンプ３３が駆動していなくても自重で排出できるよう構成されている。また、ケース３２ｂ内のＮＯｘ吸収液体が排出された状態で流入バルブ３２ｃを開作動させると、循環ポンプ３３が駆動していなくても自重で流入できるよう構成されている。
【００７０】
ここで、単位量あたりのＮＯｘ吸収液体によりＮＯｘを吸収できる量には限界がある。本明細書では、このような限界量を吸収したＮＯｘ吸収液体の状態を吸収飽和状態と呼ぶ。また、ＮＯｘの吸収量がゼロである状態においてＮＯｘ吸収液体がＮＯｘを吸収できる量（最大吸収量）に対する、ＮＯｘ吸収量の割合を吸収割合と呼ぶ。つまり、吸収飽和状態での吸収割合は１００％であり、供給タンク部３１ａに貯蔵されている未使用のＮＯｘ吸収液体の吸収割合は０％である。
【００７１】
要するに、供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体は吸収割合がゼロであり、排ガス接触器３２へ供給される。そして、排ガス接触器３２内で吸収割合が所定値以上に高くなったＮＯｘ吸収液体は、循環ポンプ３３により回収タンク部３１ｂへ回収される。回収タンク部３１ｂへ回収された使用済みのＮＯｘ吸収液体は、タンク３１から抜き出して車両外部の処理施設で排液処理する。また、供給タンク部３１ａへの新規ＮＯｘ吸収液体の供給は、車両ユーザやメンテナンス作業者により随時行われる。
【００７２】
循環ポンプ３３の作動はＥＣＵ１５により制御される。本実施形態では、循環ポンプ３３を常時作動させるのではなく断続的に作動させている。つまり、ＮＯｘ吸収液体を常時流通させるのではなく、断続的に流通させている。
【００７３】
より詳細に説明すると、ＮＯｘ除去装置３０は、ＮＯｘ吸収液体の吸収割合と相関のある物理量を検出するセンサを有する。本実施形態では前記センサとしてｐｈセンサ３２ｅを用いており、このｐｈセンサ３２ｅは排ガス接触器３２に取り付けられている。ＥＣＵ１５は、ｐｈセンサ３２ｅにより検出されたｐｈが所定値以下であれば（酸性の度合いが高ければ）、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の吸収割合が所定値以上になっているとみなして、以下に説明する入替制御を実施する。
【００７４】
上記入替制御では、先ず、流出バルブ３２ｄを開弁作動させて排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体を排出する。この時、循環ポンプ３３を駆動させることで、排出されたＮＯｘ吸収液体を回収タンク部３１ｂへ回収する。流出バルブ３２ｄの開弁が所定時間為されると、ＮＯｘ吸収液体の排出が完了したとみなして、流出バルブ３２ｄを閉弁作動させるとともに流入バルブ３２ｃを開弁作動させる。これにより、供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体が排ガス接触器３２へ流入する。流入バルブ３２ｃの開弁が所定時間為されると、ＮＯｘ吸収液体の供給入替が完了したとみなして、流入バルブ３２ｃを閉弁作動させる。
【００７５】
＜ＣＯ２吸収液体の循環制御について＞
次に、循環ポンプ２３の作動を制御することによるＣＯ２吸収液体の循環制御、及びヒータ２４ｂの作動を制御することによる分離放出器２４での分離速度制御について、その手順を説明する。
【００７６】
図３は、上記制御の手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【００７７】
先ず、図３に示すステップＳ１０において、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になっているか否かを判定する。より詳細に説明すると、ＣＯ２除去装置２０は、ＣＯ２吸収液体の吸収割合と相関のある物理量を検出するセンサを有する。本実施形態では前記センサとしてｐｈセンサ２２ｅを用いており、このｐｈセンサ２２ｅは排ガス接触器２２に取り付けられている。上記ステップＳ１０では、ｐｈセンサ２２ｅにより検出されたｐｈが所定値以下であれば（酸性の度合いが高ければ）、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上であるとみなして、次のステップＳ１１に進む。
【００７８】
ステップＳ１１（循環制御手段）では、循環ポンプ２３の作動を開始させる。この時、流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄの両バルブを開弁作動させてもよいし、流出バルブ２２ｄのみを開弁作動させてもよい。或いは、両バルブ２２ｃ，２２ｄを廃止した構成としてもよい。これにより、排ガス接触器２２からのＣＯ２吸収液体の排出が開始される。続くステップＳ１２（分離制御手段）では、ヒータ２４ｂへの通電を開始させる。これにより、分離放出器２４によるＣＯ２の分離が開始される。
【００７９】
続くステップＳ１３では、ステップＳ１１で循環ポンプ２３の作動を開始させてから所定の運転時間が経過したか否かを判定する。所定運転時間が経過したと判定されれば（Ｓ１３：ＹＥＳ）、排ガス接触器２２が保持できる量のＣＯ２吸収液体が排出されたとみなして、続くステップＳ１４（循環制御手段）にて循環ポンプ２３の作動を停止させる。循環ポンプ２３の作動開始時点から両バルブ２２ｃ，２２ｄを開弁させていた場合には、循環ポンプ２３の作動停止時点で両バルブ２２ｃ，２２ｄを閉弁作動させる。
【００８０】
一方、循環ポンプ２３の作動開始時点で流出バルブ２２ｄのみを開弁作動させていた場合には、循環ポンプ２３の作動停止時点で流出バルブ２２ｄを閉弁作動させるとともに流入バルブ２２ｃを開弁作動させる。これによれば、吸収割合が所定値以上にまで上昇している使用済みのＣＯ２吸収液体とタンク２１から供給する未使用のＣＯ２吸収液体とが混ざることを抑制できる。
【００８１】
続くステップＳ１５では、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値未満にまで低下するようＣＯ２が十分に分離放出されたか否かを判定する。具体的には、ヒータ２４ｂの運転時間が、所定温度以上で所定時間以上経過した場合に（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＯ２が十分に分離放出されたとみなして、続くステップＳ１６（分離制御手段）にてヒータ２４ｂの作動を停止させる。
【００８２】
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。
【００８３】
（１）排気管１１のうち、ＮＯｘ除去装置３０の排ガス接触器３２の上流側に、ＣＯ２除去装置２０の排ガス接触器２２を設けるので、ＣＯ２除去装置２０によりＣＯ２濃度を低下させた状態の排ガスをＮＯｘ除去装置３０へ送り込むことができる。よって、ＮＯｘ吸収液体に吸収されてしまうＣＯ２の量を低減させることができ、ひいてはＮＯｘ吸収液体に十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００８４】
（２）本実施形態にかかるＮＯｘ除去システムでは、ＮＯｘ吸収液体を排ガスに接触させることでＮＯｘを吸収するとともに、ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させることでＣＯ２を吸収するものである。よって、常温であってもＣＯ２除去装置２０及びＮＯｘ除去装置３０による除去機能を発揮させることができるので、内燃機関１０の冷間始動時であっても、内燃機関１０の始動直後から排ガス中のＮＯｘを除去することができる。
【００８５】
（３）ここで、本実施形態にかかるＣＯ２除去装置２０は、排気管１１に取り付けられる排ガス接触器２２とタンク２１とを別体に構成して循環させているが、排ガス接触器２２の容量をタンク２１と同等にするとともに、ヒータ２４ｂを排ガス接触器２２に設けるようにすれば、分離放出器２４及びタンク２１を排ガス接触器２２に一体化させることができ、上記循環を不要にできる。しかしながらこのように一体化すると、排ガス接触器２２が大型となり、車両のフロア下に排ガス接触器２２を設置することが極めて困難となる。
【００８６】
これに対し本実施形態では、排ガス接触器２２、タンク２１及び分離放出器２４を別体に構成して循環させているので、フロア下に位置する排気管１１に接続することが要求される排ガス接触器２２を小型化できる。よって、排ガス接触器２２をフロア下に設置することを容易に実現できるとともに、ＣＯ２除去装置２０を車両へ搭載するにあたり、その搭載レイアウトの自由度を向上できる。
【００８７】
さらに、排ガス接触器２２、タンク２１及び分離放出器２４を別体に構成して循環させる本実施形態によれば、排気量の大きい内燃機関１０に対しては、タンク２１の容量を大きくしてＣＯ２吸収液体を排ガス接触器２２へ供給する頻度を高くすることで対応する一方で、排ガス接触器２２については排気量の異なる内燃機関１０同士で共通化させることができる。
【００８８】
（４）排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になると、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体を排出してタンク２１内のＣＯ２吸収液体に入れ替えるよう自動で制御するので、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できない吸収飽和状態になってしまうことを自動で回避できる。
【００８９】
ここで、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体を入れ替える制御（入替制御）を実行するか否かを判定するにあたり、内燃機関１０の運転時間や車両の走行距離に基づき判定するようにすれば、ｐｈセンサ２２ｅを廃止できてコストダウンを図ることができる。但し、ｐｈセンサ２２ｅを用いてＣＯ２吸収液体のｐｈを検出することで、入替制御の実行時期を判定する本実施形態によれば、吸収割合が所定値以上にならないように精度良く管理できる。また、所定値未満であるにも拘わらず早期に入れ替えられてしまうといった不具合を解消できる。
【００９０】
（５）ここで、排ガス中のＮＯｘを排ガス接触器３２で吸収させるにあたり、ＮＯよりもＮＯ２の方が吸収率を高めることができる。そこで本実施形態では、ＮＯをＮＯ２に酸化するＤＯＣ１２を排ガス接触器３２の上流側に配置しているので、排ガス接触器３２におけるＮＯｘの吸収率を向上できる。また、ＤＰＦを排ガス接触器２２,３２の上流側に配置しているので、排ガス中のＰＭが排ガス接触器２２,３２内部に付着して目詰まりが生じることを抑制できる。
【００９１】
（第２実施形態）
図４に示す本実施形態では、上記第１実施形態にかかるＣＯ２除去装置２０に、以下に説明する熱回収器２４ｄ、クーラ２６、液体回収器２７、溶液タンク２８等の機能を追加するとともに、ＮＯｘ除去装置３０にも液体回収器３７及び溶液タンク３８の機能を追加している。以下、図４のシステム構成について、図１との違いを中心に説明する。なお、図４中、図１と同一符号部分についてはその説明を援用する。
【００９２】
熱回収器２４ｄは、排気管１１に取り付けられて排ガスの熱を回収するものであり、熱媒体として例えばエンジン冷却水を用いる。エンジン冷却水は配管２４ｅを通じて分離放出器２４のタンク２４ａに接続され、タンク２４ａ内のＣＯ２吸収液体と熱交換して加熱する。要するに、図１に示すヒータ２４ｂを廃止して、熱回収器２４ｄによりＣＯ２吸収液体を加熱してＣＯ２を分離させている。
【００９３】
エンジン冷却水を流通させる配管２４ｅにはＥＣＵ１５で制御されるポンプ２４ｆが取り付けられており、このポンプ２４ｆの作動を制御することで加熱度合い（つまり分離速度）を制御している。例えば、分離放出器２４のタンク２４ａに温度センサ２４ｇを取り付けて、タンク２４ａ内のＣＯ２吸収液体の温度を検出し、その検出温度に応じてポンプ２４ｆのオンオフを切替制御することで、加熱度合いを制御する。
【００９４】
クーラ２６は、循環配管２５のうち分離放出器２４及びタンク２１に配置され、分離放出器２４で加熱分離した直後のＣＯ２吸収液体を冷却する。クーラ２６は、周囲の空気と熱交換する空冷式でも良いし、例えば車室内空調装置が有するエバポレータを循環する冷媒等を取り込んで、その冷媒とＣＯ２吸収液体とを熱交換させる方式でも良い。
【００９５】
ＣＯ２吸収液体は温度上昇に伴いＣＯ２を吸収できる量が低下していく。特に、所定温度を超えて上昇すると、ＣＯ２を吸収できる量は急激に低下する。そのため、分離放出器２４で加熱されたＣＯ２吸収液体をクーラ２６で冷却している。
【００９６】
液体回収器２７は、排気管１１のうち排ガス接触器２２の下流側かつＮＯｘ除去装置３０の上流側に配置されている。排ガス接触器２２で接触したＣＯ２吸収液体の一部は、排ガスとともに排気管１１中へ持ち去られていくことが懸念される。液体回収器２７は、このように持ち去られてケース２２ｂの外部に流出したＣＯ２吸収液体を回収するものである。また、回収したＣＯ２吸収液体からＣＯ２を除去して吸収割合を低下させるとともに、このように処理されたＣＯ２吸収液体を、配管２７ａを通じて循環配管２５へ戻すよう機能する。
【００９７】
図５は、液体回収器２７の構成を示す図であり、液体回収器２７は、排気管１１中に配置された電極２７ｂ、及び排気管１１の内壁面に取り付けられた電気セル２７ｃを有する。電極２７ｂに直流高電圧を印加すると、排気中に流出したＣＯ２吸収液体に電子が付着してイオン化される。そして、イオン化した状態のＣＯ２吸収液体が電気セル２７ｃに付着すると、ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２イオンのみが電気セル２７ｃを通過して貯留部２７ｄへ移動して析出する。貯留部２７ｄは電気的に接地されているため、貯留部２７ｄへ移動したＣＯ２イオンの電子はグランドへ流れ込む。換言すれば、電気セル２７ｃを通過できずに残ったＣＯ２吸収液体は、ＣＯ２が除去された状態となり、吸収割合が低下されることとなる。
【００９８】
要するに、排気中のＣＯ２吸収液体を高電圧で帯電させることで電気セル２７ｃに析出させて回収する。その後、電気セル２７ｃを用いて回収したＣＯ２吸収液体からＣＯ２を除去し、吸収割合が低下したＣＯ２吸収液体は配管２７ａを通じて循環配管２５へ戻される。なお、貯留部２７ｄに溜まったＣＯ２は大気に放出すればよい。
【００９９】
図６は、図５に示す液体回収器２７の変形例を示す図であり、電気セル２７ｃを廃止している。電極２７ｂにより高電圧で帯電された排気中のＣＯ２吸収液体は、貯留槽２７ｅに回収される。貯留槽２７ｅ内では、吸収割合が高くＣＯ２を多く吸収しているＣＯ２吸収液体は貯留槽２７ｅの下部へ沈殿する。そのため、貯留槽２７ｅ内では、吸収割合の低いＣＯ２吸収液体（ＣＯ２希薄液体）と、吸収割合の高いＣＯ２濃縮液体とが分離される。そして、貯留槽２７ｅに貯留されたＣＯ２吸収液体のうち上層のＣＯ２希薄液体が配管２７ａを通じて循環配管２５へ戻される。なお、貯留槽２７ｅの下層に溜まったＣＯ２濃縮液体は、車両の修理工場等で回収して廃棄処理すればよい。
【０１００】
ここで、本実施形態にかかるＣＯ２吸収液体は、イオン液体やアルカリ溶液等のように、溶媒（例えば水）中に溶質（例えばイオン、アルカリ）を溶かし込んだ溶液を用いている。この場合、溶質濃度が所定濃度に維持させることが、所定のＣＯ２吸収機能を発揮させる上で重要となる。しかし、溶媒が蒸発することで濃度が高くなったり、排ガス中の水成分が排ガス接触器２２でＣＯ２吸収液体に混入することで濃度が低くなったりする。
【０１０１】
そこで、本実施形態では、溶液タンク２８にイオンやアルカリ等の溶質、及び水等の溶媒を貯蔵させており、濃度センサ２８ａにより検出された濃度に応じて、溶質及び溶媒をタンク２１へ補給する。濃度センサ２８ａは、循環配管２５のうちタンク２１の下流側近傍に取り付けられており、例えば液体の濃度と相関の高い粘度を検出するセンサを、濃度センサ２８ａとして採用する。
【０１０２】
溶液タンク２８とタンク２１との接続箇所には、ＥＣＵ１５により制御される電磁バルブ２８ｂが設けられている。ＥＣＵ１５は、濃度センサ２８ａの検出値に応じてバルブ２８ｂを開閉制御することで、溶質及び溶媒の補給量を制御して、タンク２１内のＣＯ２吸収液体の濃度が最適濃度範囲内となるよう制御する。
【０１０３】
ＮＯｘ除去装置３０は、ＣＯ２除去装置２０が有する液体回収器２７と同じ構成の液体回収器３７を有している。液体回収器３７は、排気管１１のうち排ガス接触器３２の下流側に配置されている。排ガス接触器３２で接触したＮＯｘ吸収液体の一部は、排ガスとともに排気管１１中へ持ち去られていくことが懸念される。液体回収器３７は、このように持ち去られてケース３２ｂの外部に流出したＮＯｘ吸収液体を回収するものである。また、回収したＮＯｘ吸収液体からＮＯｘを除去して吸収割合を低下させるとともに、このように処理されたＮＯｘ吸収液体を、配管３７ａを通じて循環配管３５へ戻すよう機能する。
【０１０４】
また、ＮＯｘ除去装置３０は、ＣＯ２除去装置２０が有する溶液タンク２８、濃度センサ２８ａ及び電磁バルブ２８ｂと同じ構成の、溶液タンク３８、濃度センサ３８ａ及び電磁バルブ３８ｂを有している。ＥＣＵ１５は、濃度センサ３８ａの検出値に応じてバルブ３８ｂを開閉制御することで、ＮＯｘ吸収液体の溶質及び溶媒の補給量を制御して、タンク３１内のＮＯｘ吸収液体の濃度が最適濃度範囲内となるよう制御する。
【０１０５】
なお、排ガス中の水分が混入して濃度が低くなる度合いは、溶質が気化して濃度が高くなる度合いに比べて低い。そのため、溶液タンク２８,３８にて溶媒を貯蔵して補給することを廃止するようにしてもよい。
【０１０６】
図７は、溶質が気化して濃度が高くなることを解消すべく、溶質の補給量を制御してＣＯ２吸収液及びＮＯｘ吸収液体の濃度を制御する手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【０１０７】
先ず、図７に示すステップＳ２０（濃度制御手段）において、濃度センサ２８ａ，３８ａにより検出された液体粘度（濃度）が所定値以上であるか否かを判定する。所定値以上であれば溶媒（例えば水）をタンク２１,３１に補給すべく、続くステップＳ２１（濃度制御手段）において電磁バルブ２８ｂ,３８ｂを開弁作動させる。一方、検出粘度（濃度）が所定値未満であれば、補給と停止させるべく、電磁バルブ２８ｂ,３８ｂを閉弁作動させる。
【０１０８】
図８は、熱回収器２４ｄのポンプ２４ｆ、及び循環配管２５の循環ポンプ２３の作動を制御する手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【０１０９】
先ず、図８に示すステップＳ３０において、ＤＰＦ１３の再生処理が実行されている最中であるか否かを判定する。上記再生処理とは、燃料噴射弁１４から燃料を噴射させるタイミングを遅角させる、或いは燃料噴射量を増大させることにより、排気温度を一時的に上昇させる処理である。これにより、ＤＰＦ１３で捕集されたＰＭを燃焼させて除去することができ、ＤＰＦ１３の再生化が図られる。
【０１１０】
ＤＰＦ１３の再生処理中であると判定された場合には、続くステップＳ３１において、熱回収器２４ｄのポンプ２４ｆを駆動させる。これにより、熱回収器２４ｄの熱媒体が分離放出器２４へ循環され、再生処理の実行に伴い温度上昇している排ガスの熱により、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体が加熱され、ＣＯ２の分離が促進される。続くステップＳ３２では、放出口２４ｃを開放させて分離放出器２４からＣＯ２を放出させる。
【０１１１】
続くステップＳ３３では、分離したＣＯ２の全てが放出されたか否かを判定する。具体的には、放出口２４ｃを開放させてから所定時間が経過した時点で放出終了と判定する。或いは、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体の温度が所定温度にまで上昇してから所定時間が経過した時点で放出終了と判定する。放出終了と判定されると、ポンプ２４ｆの作動を停止させて加熱によるＣＯ２の分離を終了させる。なお、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体が上限温度にまで上昇した場合には、ＣＯ２放出が終了していなくとも、ポンプ２４ｆの作動を停止させる。これにより、排ガス接触器２２へ供給されるＣＯ２吸収液体の温度が過剰に上昇して吸収能力が低下することの回避を図る。
【０１１２】
また、放出終了と判定されると、続くステップＳ３４において、循環配管２５の循環ポンプ２３の作動を駆動させて、タンク２１内のＣＯ２吸収液体を排ガス接触器２２へ供給する。この場合、上述した入替制御（流出バルブ３２ｄを開弁作動させて排ガス接触器２２からの液体排出が完了した後、流入バルブ３２ｃを開弁作動させて液体供給を行う制御）を実施してもよいし、両バルブ２２ｃ,２２ｄを開作動させたまま循環ポンプ２３の作動を開始してもよい。
【０１１３】
続くステップＳ３５では、保持体２２ａで保持可能な容量分の液体が、タンク２１から保持体２２ａへ供給されたか否かを判定する。具体的には、循環ポンプ２３の駆動運転時間が所定時間経過した時点で、容量分の液体が供給されて入れ替えが完了したと判定し（Ｓ３５：ＹＥＳ）、続くステップＳ３６において、循環ポンプ２３の作動を停止させて液体の循環を停止させる。
【０１１４】
以上詳述した本実施形態によれば、上記（１）〜（４）の効果が得られるとともに、以下の効果も得られるようになる。
【０１１５】
（５）熱回収器２４ｄを備えることにより、排ガスの熱を回収して分離放出器２４内の液体を加熱するので、図１のヒータ２４ｂを廃止でき、電力消費を低減できる。
【０１１６】
（６）ＤＰＦ１３の再生処理を実行するタイミングでポンプ２４ｆを駆動させて熱回収するので、液体を加熱して分離させるのに十分な熱量を確保することができる。
【０１１７】
（７）クーラ２６を備えることにより、加熱して分離させることに伴い温度上昇した液体を冷却するので、温度上昇に伴いＣＯ２吸収能力が低下した液体に対し、ＣＯ２吸収能力の復帰を図ることができる。
【０１１８】
（８）液体回収器２７,３７を備えることにより、排ガス接触器２２,３２から排気管１１中へ流出した吸収液体の一部が、排ガスとともに排出されてしまうことを抑制できる。しかも、回収した吸収液体からＣＯ２，ＮＯｘを分離して吸収割合を低下させた上で吸収液体を循環配管２５,３５へ戻すので、循環配管２５,３５内の吸収液体の吸収割合が上昇することを抑制できる。
【０１１９】
（９）溶液タンク２８,３８及び濃度センサ２８ａ,３８ａを備えることにより、吸収液体の濃度が所定濃度に維持されるので、濃度が変化することにより吸収能力が低下してしまうことを回避できる。
【０１２０】
（第３実施形態）
図９に示す本実施形態では、上記第１実施形態にかかるＮＯｘ除去システムに、バイパス配管４０及びバイパス弁４１（切替弁）を備えさせている。以下、図９のシステム構成について、図１との違いを中心に説明する。なお、図９中、図１と同一符号部分についてはその説明を援用する。
【０１２１】
バイパス配管４０は、排ガス接触器２２,３２をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路４０ａを形成する配管であり、排気管１１のうち排ガス接触器２２の上流側、及び排ガス接触器３２の下流側に接続されている。バイパス通路４０ａの入口は、バイパス弁４１により開閉される。バイパス弁４１は電動モータにより駆動し、当該モータの作動はＥＣＵ１５により制御される。
【０１２２】
なお、図４の如く熱回収器２４ｄを備えるシステムにバイパス配管４０を備えさせる場合には、熱回収器２４ｄの下流側かつ排ガス接触器２２の上流側にバイパス配管４０の入口を接続させることが望ましい。これにより、バイパス弁４１の作動状態に拘わらずに廃熱を回収して分離放出器２４内の液体を加熱することができる。また、図４の如く液体回収器３７を備えるシステムにバイパス配管４０を備えさせる場合には、排ガス接触器３２の下流側かつ液体回収器３７の上流側にバイパス配管４０の出口を接続させることが望ましい。これにより、バイパス弁４１の作動状態に拘わらずに、漏れ出たＮＯｘ吸収液体を回収できる。
【０１２３】
ここで、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、排ガス中のＮＯｘ排出量及びＣＯ２排出量は、内燃機関１０の運転状態（例えばエンジン出力軸の回転速度ＮＥや、エンジン負荷）に応じて大きく変化する。例えば、エンジン負荷が高いほどＮＯｘ排出量及びＣＯ２排出量は高くなることを図１０は示す。また、中負荷であってもエンジン回転速度ＮＥが２０００ｒｐｍ近傍であれば、ＮＯｘ排出量は少なくなることを図１０（ａ）は示す。
【０１２４】
そしてＥＣＵ１５は、ＮＯｘ排出量が所定の閾値ＴＨ未満となるようなエンジン運転状態の時にバイパス弁４１を開弁作動させ、閾値ＴＨ以上となる時にバイパス弁４１を閉弁作動させる。なお、バイパス弁４１の開弁時には循環ポンプ２３,３３の作動を停止させ、バイパス弁４１の閉弁時には循環ポンプ２３,３３を作動させるよう制御する。
【０１２５】
図１１は、バイパス弁４１の作動を制御する手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【０１２６】
先ず、図１１に示すステップＳ４０において、エンジン負荷及び回転速度ＮＥが、予め作成しておいたマップ中の所定範囲（低ＮＯｘ運転領域）内であるか否かを判定する。当該マップは、エンジン負荷及び回転速度ＮＥと、ＮＯｘ排出量との関係を予め試験して作成されたものである。そして、エンジン負荷及び回転速度ＮＥによる領域が、ＮＯｘ排出量が閾値ＴＨ未満となる領域を低ＮＯｘ運転領域として設定している。
【０１２７】
低ＮＯｘ運転領域であると判定された場合には（Ｓ４０：ＹＥＳ）、続くステップＳ４１において、バイパス弁４１を開弁作動させる。これにより、排ガスは、バイパス通路４０ａを流れて排ガス接触器２２,３２をバイパスすることとなる。続くステップＳ４２（循環制御手段）では循環ポンプ２３,３３の作動をオフさせて循環配管２５,３５での液体の循環を停止させ、続くステップＳ４３（分離制御手段）ではヒータ２４ｂの作動をオフさせてＣＯ２の分離を停止させる。
【０１２８】
一方、エンジン負荷及び回転速度ＮＥが、マップ中の低ＮＯｘ運転領域でない高ＮＯｘ運転領域であると判定された場合には（Ｓ４０：ＮＯ）、続くステップＳ４４（分離制御手段）において、ヒータ２４ｂの作動をオンさせてＣＯ２の分離を開始させる。続くステップＳ４５（循環制御手段）では、循環ポンプ２３,３３の作動をオンさせて循環配管２５,３５内の液体を循環させる。続くステップＳ４６では、バイパス弁４１を閉弁作動させる。これにより、排ガスは、排ガス接触器２２,３２を流通することとなる。
【０１２９】
以上詳述した本実施形態によれば、上記（１）〜（４）の効果が得られるとともに、以下の効果も得られるようになる。
【０１３０】
（１０）高ＮＯｘ運転時には、ＮＯｘ除去装置３０で十分な量のＮＯｘを吸収させるべくＣＯ２除去装置２０でのＣＯ２除去能力を高めさせておくことが望ましい。そこで本実施形態では、低ＮＯｘ運転時には、バイパス通路４０ａへ排ガスを流通させることにより循環配管２５で循環させるＣＯ２吸収液体全体についての吸収割合の上昇を抑制させておき、高ＮＯｘ運転時に備えて吸収割合を低い状態にしておくことができる。そして、高ＮＯｘ運転時には排ガス接触器２２,３２へ排ガスを流通させるので、高ＮＯｘ運転時におけるＣＯ２吸収量を高めることができ、ひいては高ＮＯｘ運転時にＮＯｘ除去装置３０で十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【０１３１】
同様にして、低ＮＯｘ運転時には、循環配管３５で循環させるＮＯｘ吸収液体全体についての吸収割合の上昇を抑制させておき、高ＮＯｘ運転時に備えて吸収割合を低い状態にしておくことができる。
【０１３２】
また、車両用の内燃機関１０は、エンジン負荷や回転速度ＮＥが短時間で急激に変化するものである。これに対し本実施形態では、低ＮＯｘ運転時に、ＣＯ２吸収液体及びＮＯｘ吸収液体の吸収割合を低い状態にしておくので、短時間で大量のＮＯｘが排出されてきたとしても、そのＮＯｘを十分に吸収させることができる。
【０１３３】
（１１）低ＮＯｘ運転時には、ヒータ２４ｂの作動を停止させるので、ヒータ２４ｂでの消費電力を抑制できる。よって、バッテリの消費を抑制でき、ひいては、内燃機関１０による発電量を抑制して燃費向上を図ることができる。
【０１３４】
（第４実施形態）
上記第１実施形態では、図１に示すように、排ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化するＤＯＣ１２（酸化手段）を排ガス接触器２２の上流側に配置している。これは酸化触媒を活性化させるために内燃機関１０の排気ポートにできるだけ近い位置にＤＯＣ１２を配置することで、高温排気によりＤＯＣ１２の温度上昇を短時間で実現させる点で有利である。しかしながら、ＮＯをＮＯ２に酸化すると、排ガス接触器３２でのＮＯｘ吸収率を向上できると同時に、排ガス接触器２２内においてＣＯ２吸収液体によりＮＯｘが吸収されやすくなってしまう。
【０１３５】
この点を鑑みた本実施形態では、図１２に示すように、排気管１１のうち、ＣＯ２除去装置２０の排ガス接触器２２の下流側、かつ、ＮＯｘ除去装置３０の排ガス接触器３２の上流側に酸化手段１２ａを配置している。これによれば、ＣＯ２吸収液体がＮＯｘを吸収することを抑制できるとともに、ＮＯｘ吸収液体がＮＯｘを吸収することを向上できる。
【０１３６】
但し、このような位置に酸化手段１２ａを配置すると、排気ポートから遠い位置になるので、高温排気により酸化触媒を短時間で活性化することが困難となる。よって、本実施形態にかかる酸化手段１２ａには、酸化触媒を用いたＤＯＣに替えて、オゾン発生器やラジカル発生器を採用することが望ましい。或いは、酸化触媒（ＤＯＣ）を用いた場合には、ＤＯＣを加熱する電気ヒータやバーナーを備えさせることが望ましい。
【０１３７】
（第５実施形態）
上記第１実施形態では、ＣＯ２除去装置２０の循環ポンプ２３を断続的に作動させて、循環配管２５内のＣＯ２吸収液体を断続的に循環させている。これに対し本実施形態では、ＣＯ２除去装置２０の循環ポンプ２３を常時作動させて、循環配管２５内のＣＯ２吸収液体を常時循環させている。但し、ＥＣＵ１５は循環ポンプ２３の作動を制御するにあたり、ＣＯ２吸収液体の吸収割合に応じてその循環速度を可変制御している。なお、本実施形態では図１に示す流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄを廃止している。
【０１３８】
図１３は、上記制御の手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【０１３９】
先ず、図１３に示すステップＳ５０において、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定範囲内になっているか否かを判定する。所定範囲内であると判定されれば（Ｓ５０：ＯＫ）、分離放出器２４のヒータ２４ｂの出力及び循環ポンプ２３の出力を現状の出力に維持させる。これにより、分離放出器２４での分離速度及びＣＯ２吸収液体の循環速度を維持させる。なお、吸収割合の検出は、第１実施形態と同様にしてｐｈセンサ２２ｅにより検出すればよい。
【０１４０】
ｐｈセンサ２２ｅによるｐｈ値が所定範囲内以下であると判定されれば（Ｓ５０：以下）、ＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定範囲以上であるとみなして、続くステップＳ５１（循環速度制御手段）,Ｓ５２（分離制御手段）において、ヒータ２４ｂ及び循環ポンプ２３の出力を上昇させる。これにより、分離放出器２４での分離速度及びＣＯ２吸収液体の循環速度が上昇するので、排ガス接触器２２により単位時間当たりに吸収できるＣＯ２の量が上昇する。
【０１４１】
一方、ｐｈセンサ２２ｅによるｐｈ値が所定範囲内以上であると判定されれば（Ｓ５０：以上）、ＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定範囲以下であるとみなして、続くステップＳ５３（循環速度制御手段）,Ｓ５４（分離制御手段）において、ヒータ２４ｂ及び循環ポンプ２３の出力を低下させる。これにより、分離放出器２４での分離速度及びＣＯ２吸収液体の循環速度が低下するので、排ガス接触器２２により単位時間当たりに吸収できるＣＯ２の量が低下する。
【０１４２】
続くステップＳ５５では、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体の温度が所定の上限温度以上であるか否かを判定する。上限温度以上であると判定されれば（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ステップＳ５０の判定結果に拘わらず、分離放出器２４のヒータ２４ｂの作動をオフさせる。
【０１４３】
以上により、本実施形態によれば、ステップＳ５０〜Ｓ５４の処理により、排ガス中のＮＯｘが吸収されることなくＮＯｘ除去装置を素通りしてしまう量を一定に保つことができる。また、ステップＳ５５,Ｓ５６の処理により、ＣＯ２吸収液体の温度が上限温度を超えてＣＯ２吸収性能が著しく低下してしまうことを回避できる。
【０１４４】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【０１４５】
・ＣＯ２吸収液体及びＮＯｘ吸収液体は、分子構造の変化を伴わずにＣＯ２やＮＯｘを吸収（物理的吸収）させるものでもよいし、分子構造の変化を伴いながらＣＯ２やＮＯｘを吸収（化学的吸収）させるものでもよい。
【０１４６】
・上記各実施形態では、タンク２１,３１と排ガス接触器２２,３２とを分離して構成し、吸収液体を循環ポンプ２３,３３で循環させることにより排ガス接触器２２,３２の小型化を図っているが、排ガス接触器２２,３２を大型化させてタンク２１,３１を廃止する構成にしてもよい。この場合、循環ポンプ２３,３３を廃止して循環させないようにしてもよいし、排ガス接触器２２,３２の内部でポンプを用いて吸収液体を循環させるようにしてもよい。
【０１４７】
・上記各実施形態では、吸収液体を染み込ませて保持する保持体２２ａ,３２ａを排ガス中に晒すことで排ガスと吸収液体とを接触させているが、例えば、吸収液体を排ガス中へ霧状に噴射することで接触させるよう構成してもよい。或いは、吸収液体を蓄えたタンク中に排ガスを吹き込むことで、吸収液体と排ガスとを接触させるよう構成してもよい。
【０１４８】
・上記第１実施形態にかかる分離放出器２４は、ＣＯ２吸収液体を加熱するヒータ２４ｂ（加熱手段）によりＣＯ２を分離させているが、ヒータ２４ｂに替えてＣＯ２吸収液体を減圧する減圧手段を設け、ＣＯ２吸収液体を減圧することでＣＯ２を分離させるように構成してもよい。
【０１４９】
・上記第１実施形態では、ｐｈセンサ２２ｅ,３２ｅを用いて吸収液体の吸収割合を検出しているが、液体の粘性、透光度、電気伝導度、比重についても吸収割合と相関が高いので、これらの物理量を検出するセンサをｐｈセンサ２２ｅ,３２ｅに替えて用いるようにしてもよい。また、吸収液体がイオン液体である場合には、吸収液体中のカチオン（プラスイオン）とアニオン（マイナスイオン）の比率を検出するセンサを用いて吸収割合を検出することもできる。
【０１５０】
・上記第１実施形態では、ＮＯｘ除去装置３０の循環ポンプ３３を断続的に作動させて、循環配管３５内のＮＯｘ吸収液体を断続的に循環させている。これに対し、ＮＯｘ除去装置３０の循環ポンプ３３を常時作動させて、循環配管３５内のＮＯｘ吸収液体を常時循環させるようにしてもよい。この場合ＥＣＵ１５は、循環ポンプ３３の作動を制御するにあたり、ＮＯｘ吸収液体の吸収割合に応じてその循環速度を、図１３のステップＳ５０,Ｓ５１,Ｓ５３と同様に可変制御してもよい、また、この場合には図１に示す流入バルブ３２ｃ及び流出バルブ３２ｄを廃止することが望ましい。また、この場合には、タンク３１内を供給タンク部３１ａと回収タンク部３１ｂとに仕切る仕切り板を廃止させることが必要となる。
【符号の説明】
【０１５１】
１０…内燃機関、１１…排気管、１２，１２ａ…ＤＯＣ（酸化手段）、１３…ＤＰＦ（フィルタ）、１５…ＥＣＵ（再生処理制御手段）、２０…ＣＯ２除去装置、２２…ＣＯ２除去装置の排ガス接触器、２３…ＣＯ２除去装置の循環ポンプ、２４…分離放出器、２４ｄ…熱回収器、２６…クーラ、３０…ＮＯｘ除去装置、４０ａ…バイパス通路、４１…バイパス弁（切替弁）、Ｓ１１,Ｓ１４,Ｓ４２,Ｓ４５…循環制御手段、Ｓ１２，Ｓ１６，Ｓ４３,Ｓ４４,Ｓ５２,Ｓ５４…分離制御手段、Ｓ２０，Ｓ２１…濃度制御手段、Ｓ５１,Ｓ５３…循環速度制御手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガスとＮＯｘ吸収液体とを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去する内燃機関用ＮＯｘ除去システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排ガス中のＮＯｘを除去する装置としては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いた装置や、尿素選択還元触媒を用いた装置が知られている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、定期的に内燃機関をリッチ燃焼させて発生させたＨＣを還元剤として、吸蔵させたＮＯｘを還元させるものである（特許文献１参照）。また、尿素選択還元触媒は、尿素を還元剤として排ガス中のＮＯｘを選択的に還元させるものである（特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、これらの装置では、触媒が活性化する温度（例えば２００℃）に上昇するまでは還元機能が発揮されないといった短所がある。しかも近年では、低温燃焼や排熱回収の技術が導入される傾向にあるため、特に内燃機関の始動時には上記短所が顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８２３１５号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明者らは、特許文献１，２の如く触媒で還元させる方式とは全く異なる方式である以下の装置を検討した。すなわち、接触したＮＯｘを吸収することができる液体（ＮＯｘ吸収液体）を保有し、その液体と排ガスとを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去する装置である。ＮＯｘ吸収液体の具体例としては、イオン液体やアルカリ性水溶液、水等が挙げられる。このようなＮＯｘ吸収液体は常温であってもＮＯｘを吸収できるので、触媒活性化温度になるまでＮＯｘを除去できないといった従来の欠点を解消できる。
【０００６】
しかしながら、ＮＯｘ吸収液体を用いた方式では次の問題が生じることを本発明者らは見出した。すなわち、ＮＯｘ吸収液体は、排ガス中のＮＯｘのみならずＣＯ２をも吸収してしまう。しかも、内燃機関の排ガス中のＮＯｘ濃度は０．１％以下であるのに対し、ＣＯ２濃度は数％〜数十％であるため、ＮＯｘ吸収液体での吸収はＣＯ２が支配的になってしまい、ＮＯｘを十分に吸収できなくなるとの問題が生じる。
【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、ＮＯｘ吸収液体を用いて排ガス中のＮＯｘを吸収して除去する方式を採用しつつ、ＮＯｘを十分に吸収できるようにした内燃機関用ＮＯｘ除去システム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記載の発明では、接触したＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収液体を保有し、内燃機関の排ガスと前記ＮＯｘ吸収液体とを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去するＮＯｘ除去装置と、排気管のうち前記ＮＯｘ除去装置の上流側に配置され、排ガス中のＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、排気管のうちＮＯｘ除去装置の上流側にＣＯ２除去装置を設けるので、ＣＯ２除去装置によりＣＯ２濃度を低下させた状態の排ガスをＮＯｘ除去装置へ送り込むことができる。よって、ＮＯｘ除去装置が保有するＮＯｘ吸収液体に吸収されてしまうＣＯ２の量を低減させることができ、ひいてはＮＯｘ吸収液体に十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、接触したＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収液体を保有し、前記内燃機関の排ガスと前記ＣＯ２吸収液体とを接触させることで排ガス中のＣＯ２を吸収して除去するものであることを特徴とする。
【００１２】
このようなＣＯ２吸収液体は常温であってもＣＯ２を吸収できるので、上記発明に反し、例えば還元剤を用いて触媒上でＣＯ２を還元させて除去する装置をＣＯ２除去装置として採用した場合には、触媒が活性化温度になるまでＣＯ２を除去できないといった問題が生じる。これに対し上記発明では、ＣＯ２吸収液体でＣＯ２を吸着させる方式のＣＯ２除去装置を採用しており、このようなＣＯ２吸収液体は常温であってもＣＯ２を吸収できるので、触媒活性化温度になるまでＣＯ２を除去できないといった上記問題を解消できる。なお、ＣＯ２吸収液体の具体例としては、イオン液体やアルカリ性水溶液、水等が挙げられる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体を循環経路に循環させる循環ポンプと、前記循環経路に接続されるとともに前記排気管に配置され、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、を有して構成されていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、車両に搭載された内燃機関の場合、排気管は車両のフロア下に配置されるのが一般的であり、このような排気管にＣＯ２除去装置の全体を搭載しようとすると、車両フロア下は搭載スペースが限られているとともに搭載レイアウトの自由度も小さいので搭載が困難である。
【００１５】
これに対し上記発明によれば、ＣＯ２吸収液体を循環ポンプで循環させる循環経路に排ガス接触器を接続するようＣＯ２除去装置を構成するので、例えばＣＯ２吸収液体を貯蔵するタンクを循環経路に接続させておけば、排気管に配置される排ガス接触器を小型化できる。よって、搭載スペースが限られている車両フロア下において小型化した排ガス接触器を排気管に接続させるよう配置することを容易に実現できるとともに、タンクや循環ポンプは車両フロア下において排ガス接触器とともに配置することに限定されることなく、その配置レイアウトの自由度を向上できる。
【００１６】
請求項４記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体の循環状態を制御する循環制御手段を有し、前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、前記循環制御手段は、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には、前記排ガス接触器への前記ＣＯ２吸収液体の循環を停止させる、或いは前記高ＮＯｘ運転領域の場合に比べて前記排ガス接触器への循環流量を少なくすることを特徴とする。
【００１７】
ここで、機関回転速度や運転負荷等、内燃機関の運転状態が変化すると排ガス中のＮＯｘ量は大きく変化するが、ＮＯｘが大量に排出される運転状態（高ＮＯｘ運転）の時に、ＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させることが重要であり、そのためには、高ＮＯｘ運転時にＣＯ２除去装置でのＣＯ２除去能力を高めさせることが望ましい。
【００１８】
この点を鑑みた上記発明では、低ＮＯｘ運転時には、排ガス接触器へのＣＯ２吸収液体の循環を停止させる或いは循環流量を少なくするので、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体量に対する吸収ＣＯ２量の割合（吸収割合）の上昇が抑制される。つまり、低ＮＯｘ運転時には、高ＮＯｘ運転時に備えて、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合を低い状態にしておくことができる。よって、高ＮＯｘ運転時におけるＣＯ２吸収量を高めることができ、ひいては高ＮＯｘ運転時にＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００１９】
ちなみに、上記「循環制御手段」の具体例としては、図１に例示する循環ポンプ２３の作動を制御する手段や、図１に例示するバルブ２２ｃ，２２ｄの作動を制御する手段等が挙げられる。
【００２０】
請求項５記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記排気管に取り付けられ、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、前記排気管から分岐して、前記排ガス接触器をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路と、前記バイパス通路及び前記排ガス接触器のいずれかに排ガスの流れを切り替える切替弁と、を有して構成され、前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、前記高ＮＯｘ運転領域の場合には前記排ガス接触器へ排ガスを流通させ、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう、前記切替弁の作動を制御することを特徴とする。
【００２１】
先述したように、高ＮＯｘ運転時には、ＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させるべくＣＯ２除去装置でのＣＯ２除去能力を高めさせることが望ましい。この点を鑑みた上記発明では、低ＮＯｘ運転時には、バイパス通路へ排ガスを流通させることにより循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合の上昇を抑制させておき、高ＮＯｘ運転時に備えて循環経路内全体についての吸収割合を低い状態にしておくことができる。そして、高ＮＯｘ運転時には排ガス接触器へ排ガスを流通させるので、高ＮＯｘ運転時におけるＣＯ２吸収量を高めることができ、ひいては高ＮＯｘ運転時にＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００２２】
請求項６記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体を貯蔵するタンクと、前記ＣＯ２吸収液体の循環状態を制御する循環制御手段と、を有し、前記循環制御手段は、前記排ガス接触器内の前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、前記排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を排出して前記タンク内のＣＯ２吸収液体に入れ替え、前記吸収割合が所定値未満である場合には、前記排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を前記循環経路へ循環させることなく保持させることを特徴とする。
【００２３】
要するに上記発明では、ＣＯ２吸収液体を断続的に循環させており、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になると、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を排出してタンク内のＣＯ２吸収液体に入れ替えるよう自動で制御されるので、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できない吸収飽和状態になってしまうことを自動で回避できる。
【００２４】
請求項７記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記排ガス接触器への前記ＣＯ２吸収液体の循環速度を制御する循環速度制御手段を備え、前記循環速度制御手段は、前記排ガス接触器へ前記ＣＯ２吸収液体を常時循環させるとともに、前記排ガス接触器内の前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、前記吸収割合が所定値未満である場合に比べて前記循環速度を上昇させることを特徴とする。
【００２５】
要するに上記発明では、ＣＯ２吸収液体を常時循環させており、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になると、循環速度を上昇させるよう自動で制御されるので、排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できない吸収飽和状態になってしまうことを自動で回避できる。
【００２６】
請求項８記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体を循環経路に循環させる循環ポンプと、前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液体から分離して放出する分離放出器と、を有して構成されていることを特徴とする。
【００２７】
上記発明によれば、ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２をＣＯ２吸収液体から分離して放出させることができるので、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合を低下させることができる。よって、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体が吸収飽和状態になることを回避できるので、新しいＣＯ２吸収液体に交換する作業を不要にできる。或いは、その交換サイクルを長くできる。
【００２８】
請求項９記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記分離放出器による分離速度を制御する分離制御手段を有し、前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、前記分離制御手段は、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には、前記高ＮＯｘ運転領域の場合に比べて前記分離速度を低下させる、或いは、前記分離放出器での分離作動を停止させるよう制御することを特徴とする。
【００２９】
先述したように、高ＮＯｘ運転時には、ＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させるべくＣＯ２除去装置でのＣＯ２除去能力を高めさせることが望ましい。この点を鑑みた上記発明では、低ＮＯｘ運転時には、分離放出器での分離速度を低下或いは分離作動を停止させるので、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合の上昇が抑制される。つまり、低ＮＯｘ運転時には、高ＮＯｘ運転時に備えて、循環経路内全体についてのＣＯ２吸収液体の吸収割合を低い状態にしておくことができる。よって、高ＮＯｘ運転時におけるＣＯ２吸収量を高めることができ、ひいては高ＮＯｘ運転時にＮＯｘ除去装置で十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００３０】
請求項１０記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記分離放出器による分離速度を制御する分離制御手段を有し、前記分離制御手段は、前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、所定値未満である場合に比べて前記分離速度を上昇させるよう制御することを特徴とする。
【００３１】
上記発明によれば、ＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になると分離速度を上昇させるので、ＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できない吸収飽和状態になってしまうことを自動で回避できる。換言すれば、吸収割合が所定値未満である場合には分離速度を低下させるので、分離放出器で消費される駆動電力を抑えることができる。よって、内燃機関の駆動力で発電した電力で分離放出器を駆動させる場合おいては、内燃機関による発電負荷低減を図ることができる。さらに、ＣＯ２吸収液体を加熱することでＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させる場合においては、以下の問題に対しても有効である。
【００３２】
すなわち、ＣＯ２吸収液体の種類によっては、高温であるほどＣＯ２を吸収できる量が低下してくる。また、高温になるとＣＯ２吸収液体が気化してしまいＣＯ２吸収能力を十分に発揮できなくなることが問題となる。したがって、ＣＯ２吸収液体を加熱することでＣＯ２を分離させる場合には、分離させるべく加熱することでＣＯ２吸収液体が高温になり、上記問題が懸念される。
【００３３】
この問題に対し、上記発明では、吸収割合が所定値以上であれば分離速度を上昇させる一方で、吸収割合が所定値未満であれば分離速度を低下させるので、吸収割合が低く分離の必要性が低い場合にはＣＯ２吸収液体の高温化を抑制できる。よって、ＣＯ２吸収液体が高温になることによる上記問題を抑制できる。
【００３４】
請求項１１記載の発明では、前記分離放出器は、前記ＣＯ２吸収液体を加熱することで前記ＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させるものであり、前記分離放出器内での前記ＣＯ２吸収液体の温度が上限温度を超えて高温になっている場合には、上限温度未満である場合に比べて前記分離放出器による加熱度合いを低下させることを特徴とする。
【００３５】
これによれば、ＣＯ２吸収液体が気化するほどに高温になることを回避でき、気化することによってＣＯ２吸収性能が著しく低下してしまうことを回避できる。
【００３６】
請求項１２記載の発明では、前記排気管に取り付けられて排ガスの熱を回収する熱回収器を備え、前記分離放出器は、前記熱回収器で回収した熱を利用して前記ＣＯ２吸収液体を加熱するよう構成されていることを特徴とする。
【００３７】
これによれば、排ガスの熱を利用してＣＯ２吸収液体を加熱するので、電気ヒータ等の熱源を設けて加熱する場合に比べて、ＮＯｘ除去システムで消費される電力量を低減できる。
【００３８】
請求項１３記載の発明では、前記内燃機関は、排気中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ装置）を有するとともに、捕集された粒子状物質を前記フィルタから除去するよう排気温度を上昇させる再生処理を実行する再生処理制御手段を有しており、前記再生処理を実行するタイミングで、前記分離放出器へＣＯ２吸収液体を流入させるよう前記循環ポンプの作動を制御することを特徴とする。
【００３９】
再生処理を実行するタイミングでは、熱回収器で回収できる熱量が多く、分離放出器での分離能力が高くなっているので、このようなタイミングで分離放出器へＣＯ２吸収液体を流入させる上記発明によれば、排ガスの熱を有効に利用できるとともに、分離放出器内に送り込まれてきたＣＯ２吸収液体に対し、短時間でＣＯ２を分離して放出させることができる。
【００４０】
請求項１４記載の発明では、排ガス中のＮＯを酸化させてＮＯ２にする酸化手段を、前記排気管のうち前記ＮＯｘ除去装置の上流側かつ前記ＣＯ２除去装置の下流側に配置したことを特徴とする。
【００４１】
排ガス中のＮＯｘが吸収されることなくＮＯｘ除去装置を素通りしてしまう量に対する、ＮＯｘ吸収液体での吸収量の割合を「吸収率」とした場合において、ＮＯｘ吸収液体の種類によってはＮＯ２の方がＮＯよりも吸収率が高くなる。よって、ＮＯｘ除去装置の上流側に酸化手段を配置さいた上記発明によれば、ＮＯｘ除去装置によるＮＯｘの吸収率を向上できる。
【００４２】
ただし、ＣＯ２除去装置の上流側でＮＯをＮＯ２に酸化させてしまうと、ＣＯ２吸収液体の種類によってはＮＯ２がＣＯ２吸収液体で吸収されてしまう量が増大することが懸念される。この点を鑑みた上記発明によれば、ＮＯｘ除去装置の上流側かつＯ２除去装置の下流側に酸化手段を配置するので、上記懸念を解消できる。
【００４３】
なお、酸化手段の具体例としては、酸化触媒やオゾン発生装器等が挙げられる。但し酸化触媒を採用する場合には、上記発明では排気管のうち燃焼室から遠い場所に酸化手段（酸化触媒）が配置されることとなるので、排ガスで酸化触媒を加熱して活性化させるにあたり、十分な加熱ができないことが懸念される。その場合には、バーナーや電気ヒータ等の加熱手段を酸化触媒に設けることが望ましい。
【００４４】
請求項１５記載の発明では、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体を冷却するクーラを有することを特徴とする。
【００４５】
これによれば、ＣＯ２吸収液体が高温になってＣＯ２吸収能力が低下する問題や、気化してしまうといった先述した問題を解消できる。特に、加熱することでＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させる分離放出器を備える場合には、クーラによりＣＯ２吸収液体を冷却する上記発明は有効である。
【００４６】
請求項１６記載の発明では、前記ＣＯ２吸収液体は、接触したＣＯ２を吸収する溶質を溶媒に溶かしこんだ溶液であり、前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体の溶質濃度を制御する濃度制御手段を備えることを特徴とする。
【００４７】
ここで、溶媒（例えば水）が気化してＣＯ２吸収液体の溶質濃度が高くなったり、排ガス中の水成分がＣＯ２吸収液体に混入して溶質濃度が低くなったりする場合がある。これに対し上記発明によれば、溶質濃度が最適濃度となるように自動で制御することができるので、ＣＯ２吸収液体の吸収能力が濃度変化により低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるＮＯｘ除去システムを示す図。
【図２】ＣＯ２吸収液体（ＮａＯＨ水溶液）によるＣＯ２吸収能力を説明する図。
【図３】第１実施形態において、ＣＯ２吸収液体を断続的に循環させるよう制御する手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる内燃機関用ＮＯｘ除去システムを示す図。
【図５】図４中の液体回収器を示す図。
【図６】図４中の液体回収器の変形例を示す図。
【図７】第２実施形態において、吸収液体の濃度を制御する手順を示すフローチャート。
【図８】第２実施形態において、ＣＯ２吸収液体を断続的に循環させるよう制御する手順を示すフローチャート。
【図９】本発明の第３実施形態にかかるＮＯｘ除去システムを示す図。
【図１０】内燃機関の運転状態と、ＮＯｘ排出量及びＣＯ２排出量との関係を示す図。
【図１１】第３実施形態において、バイパス弁等の作動を制御する手順を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第４実施形態にかかるＮＯｘ除去システムを示す図。
【図１３】本発明の第５実施形態において、ＣＯ２吸収液体を連続的に循環させるよう制御する手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。なお、各実施形態にかかるＮＯｘ除去システムが適用される内燃機関は、車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、圧縮自着火式のディーゼルエンジンを想定している。
【００５０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかるＮＯｘ除去システム及び内燃機関１０を示す図である。先ず、内燃機関１０の燃焼室１０ａから排出される排ガスは、車両のフロア下に配置されている排気管１１を通じて車両後方の所定箇所から排出される。排気管１１には、排ガスに含まれているＮＯｘを酸化させる酸化触媒（ＤＯＣ１２）が取り付けられている。このＤＯＣ１２により、排ガス中のＮＯはＮＯ２に酸化される。
【００５１】
また、排気管１１のうちＤＯＣ１２の下流側には、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ１３）が取り付けられている。そして、ＤＰＦ１３により捕集されたＰＭを燃焼させるべく、排気温度を上昇させるよう燃料噴射弁１４からの噴射量及び噴射タイミングを制御（再生処理制御）することを、定期的に実施する。なお、再生処理制御するよう燃料噴射弁１４の作動を制御している時の制御装置（ＥＣＵ１５）は、特許請求の範囲に記載の「再生処理制御手段」に相当する。
【００５２】
排気管１１のうちＤＰＦ１３の下流側には、排ガス中のＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置２０が設けられ、また、排気管１１のうちＣＯ２除去装置２０の下流側には、排ガス中のＮＯｘを除去するＮＯｘ除去装置３０が設けられている。以下、各々の装置２０，３０の構成について詳細に説明する。
【００５３】
＜ＣＯ２除去装置２０について＞
ＣＯ２除去装置２０は、主に、タンク２１、排ガス接触器２２、循環ポンプ２３、分離放出器２４を有して構成されており、これらは循環配管２５により接続されている。タンク２１内にはＣＯ２吸収液体（後に詳述）が貯蔵されている。このＣＯ２吸収液体は、循環配管２５により形成された循環経路を循環ポンプ２３の作動により循環する。排ガス接触器２２は、排気管１１に取り付けられており、循環するＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させるよう機能する。
【００５４】
ＣＯ２吸収液体は、排ガス中のＣＯ２と接触することでＣＯ２を吸収する液体である。具体的には、特開２００８−２９６２１１号公報等に記載のイオン液体や、アルカリ溶液、水（例えばエンジン冷却水）等が挙げられる。また、排ガス中のＮＯｘを殆ど吸収せずにＣＯ２を選択的に吸収する液体（例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、エタノールアミン等）を用いれば、ＣＯ２吸収量を多くできるので好適である。また、ＣＯ２吸収液体は、化学変化を伴ってＣＯ２を吸収（化学吸着）する物質でもよいし、化学変化を伴わずにＣＯ２を吸収（物理吸着）する物質でもよい。また、ＣＯ２吸収液体はゲル状の物質やスラリー状の物質でもよい。
【００５５】
図２は、ＣＯ２吸収液体にＮａＯＨ水溶液を用いた場合のＣＯ２除去の効果を示す試験結果であり、ＣＯ２濃度が約６％の排ガスを排ガス接触器２２へ流入させたところ、排ガス接触器２２から流出した排ガスのＣＯ２濃度は約１％にまで低減されていることが確認された。
【００５６】
排ガス接触器２２は、ＣＯ２吸収液体を染み込ませて保持する保持体２２ａ、及び保持体２２ａを内部に収容するケース２２ｂを備えて構成されている。ケース２２ｂは排気管１１に接続されており、ケース２２ｂ内には排ガスが流通する。また、ケース２２ｂは循環配管２５に接続されており、ケース２２ｂの流入口から循環配管２５を通じてケース２２ｂ内に流入したＣＯ２吸収液体は、保持体２２ａにて保持される。保持体２２ａは、ケース２２ｂ内を流通する排ガスに晒されるように配置されている。そのため、保持体２２ａに保持されているＣＯ２吸収液体は排ガスと接触する。
【００５７】
ケース２２ｂの流入口及び流出口には流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄが備えられている。これらのバルブ２２ｃ，２２ｄは電磁駆動式のバルブであり、その開閉作動はＥＣＵ１５により制御される。よって、ＥＣＵ１５により流出バルブ２２ｄを開作動させればケース２２ｂ内のＣＯ２吸収液体を排出させることができ、ＥＣＵ１５により流入バルブ２２ｃを開作動させればケース２２ｂ内へＣＯ２吸収液体を流入させることができる。
【００５８】
なお、流入口はケース２２ｂの上部に形成され、流出口はケース２２ｂの下部に形成されている。そのため、流出バルブ２２ｄを開作動させると、循環ポンプ２３が駆動していなくても自重で排出できるよう構成されている。また、ケース２２ｂ内のＣＯ２吸収液体が排出された状態で流入バルブ２２ｃを開作動させると、循環ポンプ２３が駆動していなくても自重で流入できるよう構成されている。
【００５９】
分離放出器２４は、排ガス接触器２２から排出されたＣＯ２吸収液体を貯蔵するタンク２４ａ、及びタンク２４ａに設けられたヒータ２４ｂ（加熱手段）を有して構成されている。排ガス接触器２２から排出されてタンク２４ａ内へ流入してきたＣＯ２吸収液体をヒータ２４ｂで加熱すると、ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２がＣＯ２吸収液体から分離する。
【００６０】
ヒータ２４ｂの作動はＥＣＵ１５により制御される。よって、ＥＣＵ１５によりヒータ２４ｂを作動させるよう制御すればＣＯ２の分離が促進され、ヒータ２４ｂの作動を停止させるよう制御すればＣＯ２の分離速度が低下する。つまりＥＣＵ１５は、ヒータ２４ｂの作動を制御（加熱度合いを制御）することで分離速度を制御する分離制御手段として機能する。
【００６１】
ここで、単位量あたりのＣＯ２吸収液体によりＣＯ２を吸収できる量には限界がある。本明細書では、このような限界量を吸収したＣＯ２吸収液体の状態を吸収飽和状態と呼ぶ。また、ＣＯ２の吸収量がゼロである状態においてＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できる量（最大吸収量）に対する、ＣＯ２吸収量の割合を吸収割合と呼ぶ。つまり、吸収飽和状態での吸収割合は１００％である。そして、分離放出器２４によりＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させると、吸収割合が低下してＣＯ２吸収液体の吸収能力が上昇して復帰する。なお、分離したＣＯ２は放出口２４ｃから大気に放出される。そして、分離放出器２４によりＣＯ２が分離除去された状態のＣＯ２吸収液体は、タンク２１、ＣＯ２除去装置２０、分離放出器２４の順に循環する。
【００６２】
循環ポンプ２３の作動はＥＣＵ１５により制御される。本実施形態では、循環ポンプ２３を常時作動させるのではなく断続的に作動させている。つまり、ＣＯ２吸収液体を常時循環させるのではなく、断続的に循環させている。循環ポンプ２３やヒータ２４ｂ等の制御内容については、後に詳述する。
【００６３】
＜ＮＯｘ除去装置３０について＞
次に、ＮＯｘ除去装置３０の構成について説明する。ＮＯｘ除去装置３０は、主に、タンク３１、排ガス接触器３２、循環ポンプ３３を有して構成されており、これらは循環配管３５により接続されている。
【００６４】
タンク３１内は、排ガス接触器３２へ供給する未使用のＮＯｘ吸収液体（後に詳述）を貯蔵してする供給タンク部３１ａと、回収された使用済みのＮＯｘ吸収液体を貯蔵する回収タンク部３１ｂとに仕切られている。これにより、未使用のＮＯｘ吸収液体へ使用済みのＮＯｘ吸収液体が混入することを回避する。供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体は排ガス接触器３２へ供給される。排ガス接触器３２で使用されたＮＯｘ吸収液体は循環ポンプ３３を作動させることにより回収タンク部３１ｂへ回収される。
【００６５】
排ガス接触器３２は、排気管１１のうち、ＣＯ２除去装置２０の排ガス接触器３２の下流側に取り付けられており、ＮＯｘ吸収液体を排ガスに接触させるよう機能する。
【００６６】
ＮＯｘ吸収液体は、排ガス中のＮＯｘと接触することでＮＯｘを吸収する液体である。具体的には、特開２００８−２９６２１１号公報等に記載のイオン液体や、アルカリ溶液、水（例えばエンジン冷却水）等が挙げられる。また、排ガス中のＣＯ２を殆ど吸収せずにＮＯｘを選択的に吸収する液体（例えば、ＦｅＳＯ４、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｈ２ＳＯ４、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７等）を用いれば、ＮＯｘ吸収量を多くできるので好適である。また、ＮＯｘ吸収液体は、化学変化を伴ってＮＯｘを吸収（化学吸着）する物質でもよいし、化学変化を伴わずにＮＯｘを吸収（物理吸着）する物質でもよい。また、ＮＯｘ吸収液体はゲル状の物質やスラリー状の物質でもよい。
【００６７】
排ガス接触器３２は、ＮＯｘ吸収液体を保持する保持体３２ａ、及び保持体３２ａを内部に収容するケース３２ｂを備えて構成されている。ケース３２ｂは排気管１１に接続されており、ケース３２ｂ内には排ガスが流通する。また、ケース３２ｂは循環配管３５に接続されており、ケース３２ｂの流入口から循環配管３５を通じてケース３２ｂ内に流入したＮＯｘ吸収液体は、保持体３２ａにて保持される。保持体３２ａは、ケース３２ｂ内を流通する排ガスに晒されるように配置されている。そのため、保持体３２ａに保持されているＮＯｘ吸収液体は排ガスと接触する。
【００６８】
ケース３２ｂの流入口及び流出口には流入バルブ３２ｃ及び流出バルブ３２ｄが備えられている。これらのバルブ３２ｃ，３２ｄは電磁駆動式のバルブであり、その開閉作動はＥＣＵ１５により制御される。よって、ＥＣＵ１５により流出バルブ３２ｄを開作動させればケース３２ｂ内のＮＯｘ吸収液体を排出させることができ、ＥＣＵ１５により流入バルブ３２ｃを開作動させればケース３２ｂ内へＣＯ２吸収液体を流入させることができる。
【００６９】
なお、流入口はケース３２ｂの上部に形成され、流出口はケース３２ｂの下部に形成されている。そのため、流出バルブ３２ｄを開作動させると、循環ポンプ３３が駆動していなくても自重で排出できるよう構成されている。また、ケース３２ｂ内のＮＯｘ吸収液体が排出された状態で流入バルブ３２ｃを開作動させると、循環ポンプ３３が駆動していなくても自重で流入できるよう構成されている。
【００７０】
ここで、単位量あたりのＮＯｘ吸収液体によりＮＯｘを吸収できる量には限界がある。本明細書では、このような限界量を吸収したＮＯｘ吸収液体の状態を吸収飽和状態と呼ぶ。また、ＮＯｘの吸収量がゼロである状態においてＮＯｘ吸収液体がＮＯｘを吸収できる量（最大吸収量）に対する、ＮＯｘ吸収量の割合を吸収割合と呼ぶ。つまり、吸収飽和状態での吸収割合は１００％であり、供給タンク部３１ａに貯蔵されている未使用のＮＯｘ吸収液体の吸収割合は０％である。
【００７１】
要するに、供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体は吸収割合がゼロであり、排ガス接触器３２へ供給される。そして、排ガス接触器３２内で吸収割合が所定値以上に高くなったＮＯｘ吸収液体は、循環ポンプ３３により回収タンク部３１ｂへ回収される。回収タンク部３１ｂへ回収された使用済みのＮＯｘ吸収液体は、タンク３１から抜き出して車両外部の処理施設で排液処理する。また、供給タンク部３１ａへの新規ＮＯｘ吸収液体の供給は、車両ユーザやメンテナンス作業者により随時行われる。
【００７２】
循環ポンプ３３の作動はＥＣＵ１５により制御される。本実施形態では、循環ポンプ３３を常時作動させるのではなく断続的に作動させている。つまり、ＮＯｘ吸収液体を常時流通させるのではなく、断続的に流通させている。
【００７３】
より詳細に説明すると、ＮＯｘ除去装置３０は、ＮＯｘ吸収液体の吸収割合と相関のある物理量を検出するセンサを有する。本実施形態では前記センサとしてｐｈセンサ３２ｅを用いており、このｐｈセンサ３２ｅは排ガス接触器３２に取り付けられている。ＥＣＵ１５は、ｐｈセンサ３２ｅにより検出されたｐｈが所定値以下であれば（酸性の度合いが高ければ）、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の吸収割合が所定値以上になっているとみなして、以下に説明する入替制御を実施する。
【００７４】
上記入替制御では、先ず、流出バルブ３２ｄを開弁作動させて排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体を排出する。この時、循環ポンプ３３を駆動させることで、排出されたＮＯｘ吸収液体を回収タンク部３１ｂへ回収する。流出バルブ３２ｄの開弁が所定時間為されると、ＮＯｘ吸収液体の排出が完了したとみなして、流出バルブ３２ｄを閉弁作動させるとともに流入バルブ３２ｃを開弁作動させる。これにより、供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体が排ガス接触器３２へ流入する。流入バルブ３２ｃの開弁が所定時間為されると、ＮＯｘ吸収液体の供給入替が完了したとみなして、流入バルブ３２ｃを閉弁作動させる。
【００７５】
＜ＣＯ２吸収液体の循環制御について＞
次に、循環ポンプ２３の作動を制御することによるＣＯ２吸収液体の循環制御、及びヒータ２４ｂの作動を制御することによる分離放出器２４での分離速度制御について、その手順を説明する。
【００７６】
図３は、上記制御の手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【００７７】
先ず、図３に示すステップＳ１０において、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になっているか否かを判定する。より詳細に説明すると、ＣＯ２除去装置２０は、ＣＯ２吸収液体の吸収割合と相関のある物理量を検出するセンサを有する。本実施形態では前記センサとしてｐｈセンサ２２ｅを用いており、このｐｈセンサ２２ｅは排ガス接触器２２に取り付けられている。上記ステップＳ１０では、ｐｈセンサ２２ｅにより検出されたｐｈが所定値以下であれば（酸性の度合いが高ければ）、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上であるとみなして、次のステップＳ１１に進む。
【００７８】
ステップＳ１１（循環制御手段）では、循環ポンプ２３の作動を開始させる。この時、流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄの両バルブを開弁作動させてもよいし、流出バルブ２２ｄのみを開弁作動させてもよい。或いは、両バルブ２２ｃ，２２ｄを廃止した構成としてもよい。これにより、排ガス接触器２２からのＣＯ２吸収液体の排出が開始される。続くステップＳ１２（分離制御手段）では、ヒータ２４ｂへの通電を開始させる。これにより、分離放出器２４によるＣＯ２の分離が開始される。
【００７９】
続くステップＳ１３では、ステップＳ１１で循環ポンプ２３の作動を開始させてから所定の運転時間が経過したか否かを判定する。所定運転時間が経過したと判定されれば（Ｓ１３：ＹＥＳ）、排ガス接触器２２が保持できる量のＣＯ２吸収液体が排出されたとみなして、続くステップＳ１４（循環制御手段）にて循環ポンプ２３の作動を停止させる。循環ポンプ２３の作動開始時点から両バルブ２２ｃ，２２ｄを開弁させていた場合には、循環ポンプ２３の作動停止時点で両バルブ２２ｃ，２２ｄを閉弁作動させる。
【００８０】
一方、循環ポンプ２３の作動開始時点で流出バルブ２２ｄのみを開弁作動させていた場合には、循環ポンプ２３の作動停止時点で流出バルブ２２ｄを閉弁作動させるとともに流入バルブ２２ｃを開弁作動させる。これによれば、吸収割合が所定値以上にまで上昇している使用済みのＣＯ２吸収液体とタンク２１から供給する未使用のＣＯ２吸収液体とが混ざることを抑制できる。
【００８１】
続くステップＳ１５では、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値未満にまで低下するようＣＯ２が十分に分離放出されたか否かを判定する。具体的には、ヒータ２４ｂの運転時間が、所定温度以上で所定時間以上経過した場合に（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＯ２が十分に分離放出されたとみなして、続くステップＳ１６（分離制御手段）にてヒータ２４ｂの作動を停止させる。
【００８２】
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。
【００８３】
（１）排気管１１のうち、ＮＯｘ除去装置３０の排ガス接触器３２の上流側に、ＣＯ２除去装置２０の排ガス接触器２２を設けるので、ＣＯ２除去装置２０によりＣＯ２濃度を低下させた状態の排ガスをＮＯｘ除去装置３０へ送り込むことができる。よって、ＮＯｘ吸収液体に吸収されてしまうＣＯ２の量を低減させることができ、ひいてはＮＯｘ吸収液体に十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【００８４】
（２）本実施形態にかかるＮＯｘ除去システムでは、ＮＯｘ吸収液体を排ガスに接触させることでＮＯｘを吸収するとともに、ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させることでＣＯ２を吸収するものである。よって、常温であってもＣＯ２除去装置２０及びＮＯｘ除去装置３０による除去機能を発揮させることができるので、内燃機関１０の冷間始動時であっても、内燃機関１０の始動直後から排ガス中のＮＯｘを除去することができる。
【００８５】
（３）ここで、本実施形態にかかるＣＯ２除去装置２０は、排気管１１に取り付けられる排ガス接触器２２とタンク２１とを別体に構成して循環させているが、排ガス接触器２２の容量をタンク２１と同等にするとともに、ヒータ２４ｂを排ガス接触器２２に設けるようにすれば、分離放出器２４及びタンク２１を排ガス接触器２２に一体化させることができ、上記循環を不要にできる。しかしながらこのように一体化すると、排ガス接触器２２が大型となり、車両のフロア下に排ガス接触器２２を設置することが極めて困難となる。
【００８６】
これに対し本実施形態では、排ガス接触器２２、タンク２１及び分離放出器２４を別体に構成して循環させているので、フロア下に位置する排気管１１に接続することが要求される排ガス接触器２２を小型化できる。よって、排ガス接触器２２をフロア下に設置することを容易に実現できるとともに、ＣＯ２除去装置２０を車両へ搭載するにあたり、その搭載レイアウトの自由度を向上できる。
【００８７】
さらに、排ガス接触器２２、タンク２１及び分離放出器２４を別体に構成して循環させる本実施形態によれば、排気量の大きい内燃機関１０に対しては、タンク２１の容量を大きくしてＣＯ２吸収液体を排ガス接触器２２へ供給する頻度を高くすることで対応する一方で、排ガス接触器２２については排気量の異なる内燃機関１０同士で共通化させることができる。
【００８８】
（４）排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定値以上になると、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体を排出してタンク２１内のＣＯ２吸収液体に入れ替えるよう自動で制御するので、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体がＣＯ２を吸収できない吸収飽和状態になってしまうことを自動で回避できる。
【００８９】
ここで、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体を入れ替える制御（入替制御）を実行するか否かを判定するにあたり、内燃機関１０の運転時間や車両の走行距離に基づき判定するようにすれば、ｐｈセンサ２２ｅを廃止できてコストダウンを図ることができる。但し、ｐｈセンサ２２ｅを用いてＣＯ２吸収液体のｐｈを検出することで、入替制御の実行時期を判定する本実施形態によれば、吸収割合が所定値以上にならないように精度良く管理できる。また、所定値未満であるにも拘わらず早期に入れ替えられてしまうといった不具合を解消できる。
【００９０】
（５）ここで、排ガス中のＮＯｘを排ガス接触器３２で吸収させるにあたり、ＮＯよりもＮＯ２の方が吸収率を高めることができる。そこで本実施形態では、ＮＯをＮＯ２に酸化するＤＯＣ１２を排ガス接触器３２の上流側に配置しているので、排ガス接触器３２におけるＮＯｘの吸収率を向上できる。また、ＤＰＦを排ガス接触器２２,３２の上流側に配置しているので、排ガス中のＰＭが排ガス接触器２２,３２内部に付着して目詰まりが生じることを抑制できる。
【００９１】
（第２実施形態）
図４に示す本実施形態では、上記第１実施形態にかかるＣＯ２除去装置２０に、以下に説明する熱回収器２４ｄ、クーラ２６、液体回収器２７、溶液タンク２８等の機能を追加するとともに、ＮＯｘ除去装置３０にも液体回収器３７及び溶液タンク３８の機能を追加している。以下、図４のシステム構成について、図１との違いを中心に説明する。なお、図４中、図１と同一符号部分についてはその説明を援用する。
【００９２】
熱回収器２４ｄは、排気管１１に取り付けられて排ガスの熱を回収するものであり、熱媒体として例えばエンジン冷却水を用いる。エンジン冷却水は配管２４ｅを通じて分離放出器２４のタンク２４ａに接続され、タンク２４ａ内のＣＯ２吸収液体と熱交換して加熱する。要するに、図１に示すヒータ２４ｂを廃止して、熱回収器２４ｄによりＣＯ２吸収液体を加熱してＣＯ２を分離させている。
【００９３】
エンジン冷却水を流通させる配管２４ｅにはＥＣＵ１５で制御されるポンプ２４ｆが取り付けられており、このポンプ２４ｆの作動を制御することで加熱度合い（つまり分離速度）を制御している。例えば、分離放出器２４のタンク２４ａに温度センサ２４ｇを取り付けて、タンク２４ａ内のＣＯ２吸収液体の温度を検出し、その検出温度に応じてポンプ２４ｆのオンオフを切替制御することで、加熱度合いを制御する。
【００９４】
クーラ２６は、循環配管２５のうち分離放出器２４及びタンク２１に配置され、分離放出器２４で加熱分離した直後のＣＯ２吸収液体を冷却する。クーラ２６は、周囲の空気と熱交換する空冷式でも良いし、例えば車室内空調装置が有するエバポレータを循環する冷媒等を取り込んで、その冷媒とＣＯ２吸収液体とを熱交換させる方式でも良い。
【００９５】
ＣＯ２吸収液体は温度上昇に伴いＣＯ２を吸収できる量が低下していく。特に、所定温度を超えて上昇すると、ＣＯ２を吸収できる量は急激に低下する。そのため、分離放出器２４で加熱されたＣＯ２吸収液体をクーラ２６で冷却している。
【００９６】
液体回収器２７は、排気管１１のうち排ガス接触器２２の下流側かつＮＯｘ除去装置３０の上流側に配置されている。排ガス接触器２２で接触したＣＯ２吸収液体の一部は、排ガスとともに排気管１１中へ持ち去られていくことが懸念される。液体回収器２７は、このように持ち去られてケース２２ｂの外部に流出したＣＯ２吸収液体を回収するものである。また、回収したＣＯ２吸収液体からＣＯ２を除去して吸収割合を低下させるとともに、このように処理されたＣＯ２吸収液体を、配管２７ａを通じて循環配管２５へ戻すよう機能する。
【００９７】
図５は、液体回収器２７の構成を示す図であり、液体回収器２７は、排気管１１中に配置された電極２７ｂ、及び排気管１１の内壁面に取り付けられた電気セル２７ｃを有する。電極２７ｂに直流高電圧を印加すると、排気中に流出したＣＯ２吸収液体に電子が付着してイオン化される。そして、イオン化した状態のＣＯ２吸収液体が電気セル２７ｃに付着すると、ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２イオンのみが電気セル２７ｃを通過して貯留部２７ｄへ移動して析出する。貯留部２７ｄは電気的に接地されているため、貯留部２７ｄへ移動したＣＯ２イオンの電子はグランドへ流れ込む。換言すれば、電気セル２７ｃを通過できずに残ったＣＯ２吸収液体は、ＣＯ２が除去された状態となり、吸収割合が低下されることとなる。
【００９８】
要するに、排気中のＣＯ２吸収液体を高電圧で帯電させることで電気セル２７ｃに析出させて回収する。その後、電気セル２７ｃを用いて回収したＣＯ２吸収液体からＣＯ２を除去し、吸収割合が低下したＣＯ２吸収液体は配管２７ａを通じて循環配管２５へ戻される。なお、貯留部２７ｄに溜まったＣＯ２は大気に放出すればよい。
【００９９】
図６は、図５に示す液体回収器２７の変形例を示す図であり、電気セル２７ｃを廃止している。電極２７ｂにより高電圧で帯電された排気中のＣＯ２吸収液体は、貯留槽２７ｅに回収される。貯留槽２７ｅ内では、吸収割合が高くＣＯ２を多く吸収しているＣＯ２吸収液体は貯留槽２７ｅの下部へ沈殿する。そのため、貯留槽２７ｅ内では、吸収割合の低いＣＯ２吸収液体（ＣＯ２希薄液体）と、吸収割合の高いＣＯ２濃縮液体とが分離される。そして、貯留槽２７ｅに貯留されたＣＯ２吸収液体のうち上層のＣＯ２希薄液体が配管２７ａを通じて循環配管２５へ戻される。なお、貯留槽２７ｅの下層に溜まったＣＯ２濃縮液体は、車両の修理工場等で回収して廃棄処理すればよい。
【０１００】
ここで、本実施形態にかかるＣＯ２吸収液体は、イオン液体やアルカリ溶液等のように、溶媒（例えば水）中に溶質（例えばイオン、アルカリ）を溶かし込んだ溶液を用いている。この場合、溶質濃度が所定濃度に維持させることが、所定のＣＯ２吸収機能を発揮させる上で重要となる。しかし、溶媒が蒸発することで濃度が高くなったり、排ガス中の水成分が排ガス接触器２２でＣＯ２吸収液体に混入することで濃度が低くなったりする。
【０１０１】
そこで、本実施形態では、溶液タンク２８にイオンやアルカリ等の溶質、及び水等の溶媒を貯蔵させており、濃度センサ２８ａにより検出された濃度に応じて、溶質及び溶媒をタンク２１へ補給する。濃度センサ２８ａは、循環配管２５のうちタンク２１の下流側近傍に取り付けられており、例えば液体の濃度と相関の高い粘度を検出するセンサを、濃度センサ２８ａとして採用する。
【０１０２】
溶液タンク２８とタンク２１との接続箇所には、ＥＣＵ１５により制御される電磁バルブ２８ｂが設けられている。ＥＣＵ１５は、濃度センサ２８ａの検出値に応じてバルブ２８ｂを開閉制御することで、溶質及び溶媒の補給量を制御して、タンク２１内のＣＯ２吸収液体の濃度が最適濃度範囲内となるよう制御する。
【０１０３】
ＮＯｘ除去装置３０は、ＣＯ２除去装置２０が有する液体回収器２７と同じ構成の液体回収器３７を有している。液体回収器３７は、排気管１１のうち排ガス接触器３２の下流側に配置されている。排ガス接触器３２で接触したＮＯｘ吸収液体の一部は、排ガスとともに排気管１１中へ持ち去られていくことが懸念される。液体回収器３７は、このように持ち去られてケース３２ｂの外部に流出したＮＯｘ吸収液体を回収するものである。また、回収したＮＯｘ吸収液体からＮＯｘを除去して吸収割合を低下させるとともに、このように処理されたＮＯｘ吸収液体を、配管３７ａを通じて循環配管３５へ戻すよう機能する。
【０１０４】
また、ＮＯｘ除去装置３０は、ＣＯ２除去装置２０が有する溶液タンク２８、濃度センサ２８ａ及び電磁バルブ２８ｂと同じ構成の、溶液タンク３８、濃度センサ３８ａ及び電磁バルブ３８ｂを有している。ＥＣＵ１５は、濃度センサ３８ａの検出値に応じてバルブ３８ｂを開閉制御することで、ＮＯｘ吸収液体の溶質及び溶媒の補給量を制御して、タンク３１内のＮＯｘ吸収液体の濃度が最適濃度範囲内となるよう制御する。
【０１０５】
なお、排ガス中の水分が混入して濃度が低くなる度合いは、溶質が気化して濃度が高くなる度合いに比べて低い。そのため、溶液タンク２８,３８にて溶媒を貯蔵して補給することを廃止するようにしてもよい。
【０１０６】
図７は、溶質が気化して濃度が高くなることを解消すべく、溶質の補給量を制御してＣＯ２吸収液及びＮＯｘ吸収液体の濃度を制御する手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【０１０７】
先ず、図７に示すステップＳ２０（濃度制御手段）において、濃度センサ２８ａ，３８ａにより検出された液体粘度（濃度）が所定値以上であるか否かを判定する。所定値以上であれば溶媒（例えば水）をタンク２１,３１に補給すべく、続くステップＳ２１（濃度制御手段）において電磁バルブ２８ｂ,３８ｂを開弁作動させる。一方、検出粘度（濃度）が所定値未満であれば、補給と停止させるべく、電磁バルブ２８ｂ,３８ｂを閉弁作動させる。
【０１０８】
図８は、熱回収器２４ｄのポンプ２４ｆ、及び循環配管２５の循環ポンプ２３の作動を制御する手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【０１０９】
先ず、図８に示すステップＳ３０において、ＤＰＦ１３の再生処理が実行されている最中であるか否かを判定する。上記再生処理とは、燃料噴射弁１４から燃料を噴射させるタイミングを遅角させる、或いは燃料噴射量を増大させることにより、排気温度を一時的に上昇させる処理である。これにより、ＤＰＦ１３で捕集されたＰＭを燃焼させて除去することができ、ＤＰＦ１３の再生化が図られる。
【０１１０】
ＤＰＦ１３の再生処理中であると判定された場合には、続くステップＳ３１において、熱回収器２４ｄのポンプ２４ｆを駆動させる。これにより、熱回収器２４ｄの熱媒体が分離放出器２４へ循環され、再生処理の実行に伴い温度上昇している排ガスの熱により、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体が加熱され、ＣＯ２の分離が促進される。続くステップＳ３２では、放出口２４ｃを開放させて分離放出器２４からＣＯ２を放出させる。
【０１１１】
続くステップＳ３３では、分離したＣＯ２の全てが放出されたか否かを判定する。具体的には、放出口２４ｃを開放させてから所定時間が経過した時点で放出終了と判定する。或いは、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体の温度が所定温度にまで上昇してから所定時間が経過した時点で放出終了と判定する。放出終了と判定されると、ポンプ２４ｆの作動を停止させて加熱によるＣＯ２の分離を終了させる。なお、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体が上限温度にまで上昇した場合には、ＣＯ２放出が終了していなくとも、ポンプ２４ｆの作動を停止させる。これにより、排ガス接触器２２へ供給されるＣＯ２吸収液体の温度が過剰に上昇して吸収能力が低下することの回避を図る。
【０１１２】
また、放出終了と判定されると、続くステップＳ３４において、循環配管２５の循環ポンプ２３の作動を駆動させて、タンク２１内のＣＯ２吸収液体を排ガス接触器２２へ供給する。この場合、上述した入替制御（流出バルブ３２ｄを開弁作動させて排ガス接触器２２からの液体排出が完了した後、流入バルブ３２ｃを開弁作動させて液体供給を行う制御）を実施してもよいし、両バルブ２２ｃ,２２ｄを開作動させたまま循環ポンプ２３の作動を開始してもよい。
【０１１３】
続くステップＳ３５では、保持体２２ａで保持可能な容量分の液体が、タンク２１から保持体２２ａへ供給されたか否かを判定する。具体的には、循環ポンプ２３の駆動運転時間が所定時間経過した時点で、容量分の液体が供給されて入れ替えが完了したと判定し（Ｓ３５：ＹＥＳ）、続くステップＳ３６において、循環ポンプ２３の作動を停止させて液体の循環を停止させる。
【０１１４】
以上詳述した本実施形態によれば、上記（１）〜（４）の効果が得られるとともに、以下の効果も得られるようになる。
【０１１５】
（５）熱回収器２４ｄを備えることにより、排ガスの熱を回収して分離放出器２４内の液体を加熱するので、図１のヒータ２４ｂを廃止でき、電力消費を低減できる。
【０１１６】
（６）ＤＰＦ１３の再生処理を実行するタイミングでポンプ２４ｆを駆動させて熱回収するので、液体を加熱して分離させるのに十分な熱量を確保することができる。
【０１１７】
（７）クーラ２６を備えることにより、加熱して分離させることに伴い温度上昇した液体を冷却するので、温度上昇に伴いＣＯ２吸収能力が低下した液体に対し、ＣＯ２吸収能力の復帰を図ることができる。
【０１１８】
（８）液体回収器２７,３７を備えることにより、排ガス接触器２２,３２から排気管１１中へ流出した吸収液体の一部が、排ガスとともに排出されてしまうことを抑制できる。しかも、回収した吸収液体からＣＯ２，ＮＯｘを分離して吸収割合を低下させた上で吸収液体を循環配管２５,３５へ戻すので、循環配管２５,３５内の吸収液体の吸収割合が上昇することを抑制できる。
【０１１９】
（９）溶液タンク２８,３８及び濃度センサ２８ａ,３８ａを備えることにより、吸収液体の濃度が所定濃度に維持されるので、濃度が変化することにより吸収能力が低下してしまうことを回避できる。
【０１２０】
（第３実施形態）
図９に示す本実施形態では、上記第１実施形態にかかるＮＯｘ除去システムに、バイパス配管４０及びバイパス弁４１（切替弁）を備えさせている。以下、図９のシステム構成について、図１との違いを中心に説明する。なお、図９中、図１と同一符号部分についてはその説明を援用する。
【０１２１】
バイパス配管４０は、排ガス接触器２２,３２をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路４０ａを形成する配管であり、排気管１１のうち排ガス接触器２２の上流側、及び排ガス接触器３２の下流側に接続されている。バイパス通路４０ａの入口は、バイパス弁４１により開閉される。バイパス弁４１は電動モータにより駆動し、当該モータの作動はＥＣＵ１５により制御される。
【０１２２】
なお、図４の如く熱回収器２４ｄを備えるシステムにバイパス配管４０を備えさせる場合には、熱回収器２４ｄの下流側かつ排ガス接触器２２の上流側にバイパス配管４０の入口を接続させることが望ましい。これにより、バイパス弁４１の作動状態に拘わらずに廃熱を回収して分離放出器２４内の液体を加熱することができる。また、図４の如く液体回収器３７を備えるシステムにバイパス配管４０を備えさせる場合には、排ガス接触器３２の下流側かつ液体回収器３７の上流側にバイパス配管４０の出口を接続させることが望ましい。これにより、バイパス弁４１の作動状態に拘わらずに、漏れ出たＮＯｘ吸収液体を回収できる。
【０１２３】
ここで、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、排ガス中のＮＯｘ排出量及びＣＯ２排出量は、内燃機関１０の運転状態（例えばエンジン出力軸の回転速度ＮＥや、エンジン負荷）に応じて大きく変化する。例えば、エンジン負荷が高いほどＮＯｘ排出量及びＣＯ２排出量は高くなることを図１０は示す。また、中負荷であってもエンジン回転速度ＮＥが２０００ｒｐｍ近傍であれば、ＮＯｘ排出量は少なくなることを図１０（ａ）は示す。
【０１２４】
そしてＥＣＵ１５は、ＮＯｘ排出量が所定の閾値ＴＨ未満となるようなエンジン運転状態の時にバイパス弁４１を開弁作動させ、閾値ＴＨ以上となる時にバイパス弁４１を閉弁作動させる。なお、バイパス弁４１の開弁時には循環ポンプ２３,３３の作動を停止させ、バイパス弁４１の閉弁時には循環ポンプ２３,３３を作動させるよう制御する。
【０１２５】
図１１は、バイパス弁４１の作動を制御する手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【０１２６】
先ず、図１１に示すステップＳ４０において、エンジン負荷及び回転速度ＮＥが、予め作成しておいたマップ中の所定範囲（低ＮＯｘ運転領域）内であるか否かを判定する。当該マップは、エンジン負荷及び回転速度ＮＥと、ＮＯｘ排出量との関係を予め試験して作成されたものである。そして、エンジン負荷及び回転速度ＮＥによる領域が、ＮＯｘ排出量が閾値ＴＨ未満となる領域を低ＮＯｘ運転領域として設定している。
【０１２７】
低ＮＯｘ運転領域であると判定された場合には（Ｓ４０：ＹＥＳ）、続くステップＳ４１において、バイパス弁４１を開弁作動させる。これにより、排ガスは、バイパス通路４０ａを流れて排ガス接触器２２,３２をバイパスすることとなる。続くステップＳ４２（循環制御手段）では循環ポンプ２３,３３の作動をオフさせて循環配管２５,３５での液体の循環を停止させ、続くステップＳ４３（分離制御手段）ではヒータ２４ｂの作動をオフさせてＣＯ２の分離を停止させる。
【０１２８】
一方、エンジン負荷及び回転速度ＮＥが、マップ中の低ＮＯｘ運転領域でない高ＮＯｘ運転領域であると判定された場合には（Ｓ４０：ＮＯ）、続くステップＳ４４（分離制御手段）において、ヒータ２４ｂの作動をオンさせてＣＯ２の分離を開始させる。続くステップＳ４５（循環制御手段）では、循環ポンプ２３,３３の作動をオンさせて循環配管２５,３５内の液体を循環させる。続くステップＳ４６では、バイパス弁４１を閉弁作動させる。これにより、排ガスは、排ガス接触器２２,３２を流通することとなる。
【０１２９】
以上詳述した本実施形態によれば、上記（１）〜（４）の効果が得られるとともに、以下の効果も得られるようになる。
【０１３０】
（１０）高ＮＯｘ運転時には、ＮＯｘ除去装置３０で十分な量のＮＯｘを吸収させるべくＣＯ２除去装置２０でのＣＯ２除去能力を高めさせておくことが望ましい。そこで本実施形態では、低ＮＯｘ運転時には、バイパス通路４０ａへ排ガスを流通させることにより循環配管２５で循環させるＣＯ２吸収液体全体についての吸収割合の上昇を抑制させておき、高ＮＯｘ運転時に備えて吸収割合を低い状態にしておくことができる。そして、高ＮＯｘ運転時には排ガス接触器２２,３２へ排ガスを流通させるので、高ＮＯｘ運転時におけるＣＯ２吸収量を高めることができ、ひいては高ＮＯｘ運転時にＮＯｘ除去装置３０で十分な量のＮＯｘを吸収させることができる。
【０１３１】
同様にして、低ＮＯｘ運転時には、循環配管３５で循環させるＮＯｘ吸収液体全体についての吸収割合の上昇を抑制させておき、高ＮＯｘ運転時に備えて吸収割合を低い状態にしておくことができる。
【０１３２】
また、車両用の内燃機関１０は、エンジン負荷や回転速度ＮＥが短時間で急激に変化するものである。これに対し本実施形態では、低ＮＯｘ運転時に、ＣＯ２吸収液体及びＮＯｘ吸収液体の吸収割合を低い状態にしておくので、短時間で大量のＮＯｘが排出されてきたとしても、そのＮＯｘを十分に吸収させることができる。
【０１３３】
（１１）低ＮＯｘ運転時には、ヒータ２４ｂの作動を停止させるので、ヒータ２４ｂでの消費電力を抑制できる。よって、バッテリの消費を抑制でき、ひいては、内燃機関１０による発電量を抑制して燃費向上を図ることができる。
【０１３４】
（第４実施形態）
上記第１実施形態では、図１に示すように、排ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化するＤＯＣ１２（酸化手段）を排ガス接触器２２の上流側に配置している。これは酸化触媒を活性化させるために内燃機関１０の排気ポートにできるだけ近い位置にＤＯＣ１２を配置することで、高温排気によりＤＯＣ１２の温度上昇を短時間で実現させる点で有利である。しかしながら、ＮＯをＮＯ２に酸化すると、排ガス接触器３２でのＮＯｘ吸収率を向上できると同時に、排ガス接触器２２内においてＣＯ２吸収液体によりＮＯｘが吸収されやすくなってしまう。
【０１３５】
この点を鑑みた本実施形態では、図１２に示すように、排気管１１のうち、ＣＯ２除去装置２０の排ガス接触器２２の下流側、かつ、ＮＯｘ除去装置３０の排ガス接触器３２の上流側に酸化手段１２ａを配置している。これによれば、ＣＯ２吸収液体がＮＯｘを吸収することを抑制できるとともに、ＮＯｘ吸収液体がＮＯｘを吸収することを向上できる。
【０１３６】
但し、このような位置に酸化手段１２ａを配置すると、排気ポートから遠い位置になるので、高温排気により酸化触媒を短時間で活性化することが困難となる。よって、本実施形態にかかる酸化手段１２ａには、酸化触媒を用いたＤＯＣに替えて、オゾン発生器やラジカル発生器を採用することが望ましい。或いは、酸化触媒（ＤＯＣ）を用いた場合には、ＤＯＣを加熱する電気ヒータやバーナーを備えさせることが望ましい。
【０１３７】
（第５実施形態）
上記第１実施形態では、ＣＯ２除去装置２０の循環ポンプ２３を断続的に作動させて、循環配管２５内のＣＯ２吸収液体を断続的に循環させている。これに対し本実施形態では、ＣＯ２除去装置２０の循環ポンプ２３を常時作動させて、循環配管２５内のＣＯ２吸収液体を常時循環させている。但し、ＥＣＵ１５は循環ポンプ２３の作動を制御するにあたり、ＣＯ２吸収液体の吸収割合に応じてその循環速度を可変制御している。なお、本実施形態では図１に示す流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄを廃止している。
【０１３８】
図１３は、上記制御の手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１５が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えばマイコンの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【０１３９】
先ず、図１３に示すステップＳ５０において、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定範囲内になっているか否かを判定する。所定範囲内であると判定されれば（Ｓ５０：ＯＫ）、分離放出器２４のヒータ２４ｂの出力及び循環ポンプ２３の出力を現状の出力に維持させる。これにより、分離放出器２４での分離速度及びＣＯ２吸収液体の循環速度を維持させる。なお、吸収割合の検出は、第１実施形態と同様にしてｐｈセンサ２２ｅにより検出すればよい。
【０１４０】
ｐｈセンサ２２ｅによるｐｈ値が所定範囲内以下であると判定されれば（Ｓ５０：以下）、ＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定範囲以上であるとみなして、続くステップＳ５１（循環速度制御手段）,Ｓ５２（分離制御手段）において、ヒータ２４ｂ及び循環ポンプ２３の出力を上昇させる。これにより、分離放出器２４での分離速度及びＣＯ２吸収液体の循環速度が上昇するので、排ガス接触器２２により単位時間当たりに吸収できるＣＯ２の量が上昇する。
【０１４１】
一方、ｐｈセンサ２２ｅによるｐｈ値が所定範囲内以上であると判定されれば（Ｓ５０：以上）、ＣＯ２吸収液体の吸収割合が所定範囲以下であるとみなして、続くステップＳ５３（循環速度制御手段）,Ｓ５４（分離制御手段）において、ヒータ２４ｂ及び循環ポンプ２３の出力を低下させる。これにより、分離放出器２４での分離速度及びＣＯ２吸収液体の循環速度が低下するので、排ガス接触器２２により単位時間当たりに吸収できるＣＯ２の量が低下する。
【０１４２】
続くステップＳ５５では、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体の温度が所定の上限温度以上であるか否かを判定する。上限温度以上であると判定されれば（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ステップＳ５０の判定結果に拘わらず、分離放出器２４のヒータ２４ｂの作動をオフさせる。
【０１４３】
以上により、本実施形態によれば、ステップＳ５０〜Ｓ５４の処理により、排ガス中のＮＯｘが吸収されることなくＮＯｘ除去装置を素通りしてしまう量を一定に保つことができる。また、ステップＳ５５,Ｓ５６の処理により、ＣＯ２吸収液体の温度が上限温度を超えてＣＯ２吸収性能が著しく低下してしまうことを回避できる。
【０１４４】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【０１４５】
・ＣＯ２吸収液体及びＮＯｘ吸収液体は、分子構造の変化を伴わずにＣＯ２やＮＯｘを吸収（物理的吸収）させるものでもよいし、分子構造の変化を伴いながらＣＯ２やＮＯｘを吸収（化学的吸収）させるものでもよい。
【０１４６】
・上記各実施形態では、タンク２１,３１と排ガス接触器２２,３２とを分離して構成し、吸収液体を循環ポンプ２３,３３で循環させることにより排ガス接触器２２,３２の小型化を図っているが、排ガス接触器２２,３２を大型化させてタンク２１,３１を廃止する構成にしてもよい。この場合、循環ポンプ２３,３３を廃止して循環させないようにしてもよいし、排ガス接触器２２,３２の内部でポンプを用いて吸収液体を循環させるようにしてもよい。
【０１４７】
・上記各実施形態では、吸収液体を染み込ませて保持する保持体２２ａ,３２ａを排ガス中に晒すことで排ガスと吸収液体とを接触させているが、例えば、吸収液体を排ガス中へ霧状に噴射することで接触させるよう構成してもよい。或いは、吸収液体を蓄えたタンク中に排ガスを吹き込むことで、吸収液体と排ガスとを接触させるよう構成してもよい。
【０１４８】
・上記第１実施形態にかかる分離放出器２４は、ＣＯ２吸収液体を加熱するヒータ２４ｂ（加熱手段）によりＣＯ２を分離させているが、ヒータ２４ｂに替えてＣＯ２吸収液体を減圧する減圧手段を設け、ＣＯ２吸収液体を減圧することでＣＯ２を分離させるように構成してもよい。
【０１４９】
・上記第１実施形態では、ｐｈセンサ２２ｅ,３２ｅを用いて吸収液体の吸収割合を検出しているが、液体の粘性、透光度、電気伝導度、比重についても吸収割合と相関が高いので、これらの物理量を検出するセンサをｐｈセンサ２２ｅ,３２ｅに替えて用いるようにしてもよい。また、吸収液体がイオン液体である場合には、吸収液体中のカチオン（プラスイオン）とアニオン（マイナスイオン）の比率を検出するセンサを用いて吸収割合を検出することもできる。
【０１５０】
・上記第１実施形態では、ＮＯｘ除去装置３０の循環ポンプ３３を断続的に作動させて、循環配管３５内のＮＯｘ吸収液体を断続的に循環させている。これに対し、ＮＯｘ除去装置３０の循環ポンプ３３を常時作動させて、循環配管３５内のＮＯｘ吸収液体を常時循環させるようにしてもよい。この場合ＥＣＵ１５は、循環ポンプ３３の作動を制御するにあたり、ＮＯｘ吸収液体の吸収割合に応じてその循環速度を、図１３のステップＳ５０,Ｓ５１,Ｓ５３と同様に可変制御してもよい、また、この場合には図１に示す流入バルブ３２ｃ及び流出バルブ３２ｄを廃止することが望ましい。また、この場合には、タンク３１内を供給タンク部３１ａと回収タンク部３１ｂとに仕切る仕切り板を廃止させることが必要となる。
【符号の説明】
【０１５１】
１０…内燃機関、１１…排気管、１２，１２ａ…ＤＯＣ（酸化手段）、１３…ＤＰＦ（フィルタ）、１５…ＥＣＵ（再生処理制御手段）、２０…ＣＯ２除去装置、２２…ＣＯ２除去装置の排ガス接触器、２３…ＣＯ２除去装置の循環ポンプ、２４…分離放出器、２４ｄ…熱回収器、２６…クーラ、３０…ＮＯｘ除去装置、４０ａ…バイパス通路、４１…バイパス弁（切替弁）、Ｓ１１,Ｓ１４,Ｓ４２,Ｓ４５…循環制御手段、Ｓ１２，Ｓ１６，Ｓ４３,Ｓ４４,Ｓ５２,Ｓ５４…分離制御手段、Ｓ２０，Ｓ２１…濃度制御手段、Ｓ５１,Ｓ５３…循環速度制御手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触したＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収液体を保有し、内燃機関の排ガスと前記ＮＯｘ吸収液体とを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去するＮＯｘ除去装置と、
排気管のうち前記ＮＯｘ除去装置の上流側に配置され、排ガス中のＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項２】
前記ＣＯ２除去装置は、接触したＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収液体を保有し、前記内燃機関の排ガスと前記ＣＯ２吸収液体とを接触させることで排ガス中のＣＯ２を吸収して除去するものであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項３】
前記ＣＯ２除去装置は、
前記ＣＯ２吸収液体を循環経路に循環させる循環ポンプと、
前記循環経路に接続されるとともに前記排気管に配置され、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、
を有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項４】
前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体の循環状態を制御する循環制御手段を有し、
前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、
前記循環制御手段は、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には、前記排ガス接触器への前記ＣＯ２吸収液体の循環を停止させる、或いは前記高ＮＯｘ運転領域の場合に比べて前記排ガス接触器への循環流量を少なくすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項５】
前記ＣＯ２除去装置は、
前記排気管に取り付けられ、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、
前記排気管から分岐して、前記排ガス接触器をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路と、
前記バイパス通路及び前記排ガス接触器のいずれかに排ガスの流れを切り替える切替弁と、
を有して構成され、
前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、
前記高ＮＯｘ運転領域の場合には前記排ガス接触器へ排ガスを流通させ、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう、前記切替弁の作動を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項６】
前記ＣＯ２除去装置は、
前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体を貯蔵するタンクと、
前記ＣＯ２吸収液体の循環状態を制御する循環制御手段と、
を有し、
前記循環制御手段は、
前記排ガス接触器内の前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、前記排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を排出して前記タンク内のＣＯ２吸収液体に入れ替え、
前記吸収割合が所定値未満である場合には、前記排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を前記循環経路へ循環させることなく保持させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項７】
前記ＣＯ２除去装置は、前記排ガス接触器への前記ＣＯ２吸収液体の循環速度を制御する循環速度制御手段を備え、
前記循環速度制御手段は、前記排ガス接触器へ前記ＣＯ２吸収液体を常時循環させるとともに、前記排ガス接触器内の前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、前記吸収割合が所定値未満である場合に比べて前記循環速度を上昇させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項８】
前記ＣＯ２除去装置は、
前記ＣＯ２吸収液体を循環経路に循環させる循環ポンプと、
前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、
前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液体から分離して放出する分離放出器と、
を有して構成されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項９】
前記ＣＯ２除去装置は、前記分離放出器による分離速度を制御する分離制御手段を有し、
前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、
前記分離制御手段は、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には、前記高ＮＯｘ運転領域の場合に比べて前記分離速度を低下させる、或いは、前記分離放出器での分離作動を停止させるよう制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１０】
前記ＣＯ２除去装置は、前記分離放出器による分離速度を制御する分離制御手段を有し、
前記分離制御手段は、前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、所定値未満である場合に比べて前記分離速度を上昇させるよう制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１１】
前記分離放出器は、前記ＣＯ２吸収液体を加熱することで前記ＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させるものであり、
前記分離放出器内での前記ＣＯ２吸収液体の温度が上限温度を超えて高温になっている場合には、上限温度未満である場合に比べて前記分離放出器による加熱度合いを低下させることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１２】
前記排気管に取り付けられて排ガスの熱を回収する熱回収器を備え、
前記分離放出器は、前記熱回収器で回収した熱を利用して前記ＣＯ２吸収液体を加熱するよう構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１３】
前記内燃機関は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを有するとともに、捕集された粒子状物質を前記フィルタから除去するよう排気温度を上昇させる再生処理を実行する再生処理制御手段を有しており、
前記再生処理を実行するタイミングで、前記分離放出器へＣＯ２吸収液体を流入させるよう前記循環ポンプの作動を制御することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１４】
排ガス中のＮＯを酸化させてＮＯ２にする酸化手段を、前記排気管のうち前記ＮＯｘ除去装置の上流側かつ前記ＣＯ２除去装置の下流側に配置したことを特徴とする請求項２〜１３のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１５】
前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体を冷却するクーラを有することを特徴とする請求項２〜１４のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１６】
前記ＣＯ２吸収液体は、接触したＣＯ２を吸収する溶質を溶媒に溶かしこんだ溶液であり、
前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体の溶質濃度を制御する濃度制御手段を備えることを特徴とする請求項２〜１５のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１】
接触したＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収液体を保有し、内燃機関の排ガスと前記ＮＯｘ吸収液体とを接触させることで排ガス中のＮＯｘを吸収して除去するＮＯｘ除去装置と、
排気管のうち前記ＮＯｘ除去装置の上流側に配置され、排ガス中のＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項２】
前記ＣＯ２除去装置は、接触したＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収液体を保有し、前記内燃機関の排ガスと前記ＣＯ２吸収液体とを接触させることで排ガス中のＣＯ２を吸収して除去するものであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項３】
前記ＣＯ２除去装置は、
前記ＣＯ２吸収液体を循環経路に循環させる循環ポンプと、
前記循環経路に接続されるとともに前記排気管に配置され、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、
を有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項４】
前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体の循環状態を制御する循環制御手段を有し、
前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、
前記循環制御手段は、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には、前記排ガス接触器への前記ＣＯ２吸収液体の循環を停止させる、或いは前記高ＮＯｘ運転領域の場合に比べて前記排ガス接触器への循環流量を少なくすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項５】
前記ＣＯ２除去装置は、
前記排気管に取り付けられ、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、
前記排気管から分岐して、前記排ガス接触器をバイパスして排ガスを流通させるバイパス通路と、
前記バイパス通路及び前記排ガス接触器のいずれかに排ガスの流れを切り替える切替弁と、
を有して構成され、
前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、
前記高ＮＯｘ運転領域の場合には前記排ガス接触器へ排ガスを流通させ、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には前記バイパス通路へ排ガスを流通させるよう、前記切替弁の作動を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項６】
前記ＣＯ２除去装置は、
前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体を貯蔵するタンクと、
前記ＣＯ２吸収液体の循環状態を制御する循環制御手段と、
を有し、
前記循環制御手段は、
前記排ガス接触器内の前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、前記排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を排出して前記タンク内のＣＯ２吸収液体に入れ替え、
前記吸収割合が所定値未満である場合には、前記排ガス接触器内のＣＯ２吸収液体を前記循環経路へ循環させることなく保持させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項７】
前記ＣＯ２除去装置は、前記排ガス接触器への前記ＣＯ２吸収液体の循環速度を制御する循環速度制御手段を備え、
前記循環速度制御手段は、前記排ガス接触器へ前記ＣＯ２吸収液体を常時循環させるとともに、前記排ガス接触器内の前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、前記吸収割合が所定値未満である場合に比べて前記循環速度を上昇させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項８】
前記ＣＯ２除去装置は、
前記ＣＯ２吸収液体を循環経路に循環させる循環ポンプと、
前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体を排ガスに接触させる排ガス接触器と、
前記循環経路に接続され、前記ＣＯ２吸収液体に吸収されているＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液体から分離して放出する分離放出器と、
を有して構成されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項９】
前記ＣＯ２除去装置は、前記分離放出器による分離速度を制御する分離制御手段を有し、
前記内燃機関の運転状態のうち、排ガス中のＮＯｘ排出量が所定量以上となる運転領域を高ＮＯｘ運転領域、所定量未満となる運転領域を低ＮＯｘ運転領域とした場合において、
前記分離制御手段は、前記低ＮＯｘ運転領域の場合には、前記高ＮＯｘ運転領域の場合に比べて前記分離速度を低下させる、或いは、前記分離放出器での分離作動を停止させるよう制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１０】
前記ＣＯ２除去装置は、前記分離放出器による分離速度を制御する分離制御手段を有し、
前記分離制御手段は、前記ＣＯ２吸収液体に対するＣＯ２の吸収割合が所定値以上である場合には、所定値未満である場合に比べて前記分離速度を上昇させるよう制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１１】
前記分離放出器は、前記ＣＯ２吸収液体を加熱することで前記ＣＯ２吸収液体からＣＯ２を分離させるものであり、
前記分離放出器内での前記ＣＯ２吸収液体の温度が上限温度を超えて高温になっている場合には、上限温度未満である場合に比べて前記分離放出器による加熱度合いを低下させることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１２】
前記排気管に取り付けられて排ガスの熱を回収する熱回収器を備え、
前記分離放出器は、前記熱回収器で回収した熱を利用して前記ＣＯ２吸収液体を加熱するよう構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１３】
前記内燃機関は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを有するとともに、捕集された粒子状物質を前記フィルタから除去するよう排気温度を上昇させる再生処理を実行する再生処理制御手段を有しており、
前記再生処理を実行するタイミングで、前記分離放出器へＣＯ２吸収液体を流入させるよう前記循環ポンプの作動を制御することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１４】
排ガス中のＮＯを酸化させてＮＯ２にする酸化手段を、前記排気管のうち前記ＮＯｘ除去装置の上流側かつ前記ＣＯ２除去装置の下流側に配置したことを特徴とする請求項２〜１３のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１５】
前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体を冷却するクーラを有することを特徴とする請求項２〜１４のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【請求項１６】
前記ＣＯ２吸収液体は、接触したＣＯ２を吸収する溶質を溶媒に溶かしこんだ溶液であり、
前記ＣＯ２除去装置は、前記ＣＯ２吸収液体の溶質濃度を制御する濃度制御手段を備えることを特徴とする請求項２〜１５のいずれか１つに記載の内燃機関用ＮＯｘ除去システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１７９３３８（Ｐ２０１１−１７９３３８Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４１７５１（Ｐ２０１０−４１７５１）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【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２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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