排気浄化装置の異常診断装置
【課題】吸収液体を用いて排ガス中の特定成分を吸収して除去する方式の排気浄化装置について、異常の有無を診断する排気浄化装置の異常診断装置を提供する。
【解決手段】排ガス中の特定成分（例えばＮＯｘやＣＯ２）と接触するとその接触した特定成分を吸収する吸収液体を保有し、排気管１１に配置されて吸収液体を排ガスに接触させることで特定成分を吸収して除去する排気浄化装置２０，３０に適用され、吸収液体の状態を検出する状態センサ（ｐｈセンサ２２ｅ，３２ｅ）と、状態センサの検出値に基づき、排気浄化装置２０，３０による浄化機能に異常が生じているか否かを判定する。例えば、所定時間当りに燃焼室から排出されたＮＯｘの排出量に対し、状態センサの検出値に基づき算出される吸収液体でのＮＯｘ吸収量が著しく少ない場合に、上記異常であると判定する。
【解決手段】排ガス中の特定成分（例えばＮＯｘやＣＯ２）と接触するとその接触した特定成分を吸収する吸収液体を保有し、排気管１１に配置されて吸収液体を排ガスに接触させることで特定成分を吸収して除去する排気浄化装置２０，３０に適用され、吸収液体の状態を検出する状態センサ（ｐｈセンサ２２ｅ，３２ｅ）と、状態センサの検出値に基づき、排気浄化装置２０，３０による浄化機能に異常が生じているか否かを判定する。例えば、所定時間当りに燃焼室から排出されたＮＯｘの排出量に対し、状態センサの検出値に基づき算出される吸収液体でのＮＯｘ吸収量が著しく少ない場合に、上記異常であると判定する。
【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吸収液体とを接触させることで排ガス中の特定成分を吸収して除去する排気浄化装置について、浄化機能に異常が生じていないかを診断する異常診断装置に関する。
【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。
【０００４】
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、接触した排ガス中の特定成分（例えばＮＯｘ）を吸収することができる液体（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。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。このような吸収液体は常温であってもＮＯｘ等の特定成分を吸収できるので、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。
【０００５】
この種の装置は、特許文献３にも記載されており、特許文献３記載の装置は、排ガス中の特定成分を溶かし込むことができる吸収液体をタンクに貯蔵させておき、排ガスを気泡の状態にしてタンク内の吸収液体中に送り込むことで、排ガス中の有害物質を吸収液体に溶かし込んで除去する装置である。
【０００６】
しかし、特許文献３記載の装置では、吸収機能が発揮されなくなるような各種異常が生じることを想定しておらず、実際にこの種の装置を採用するには、上記異常を検出することが必要となってくる。なお、上記異常の具体例としては、他の液体を吸収液体と間違えて装置に補給した場合、吸収液体で吸収している量が吸収可能量に達した飽和状態になっている場合、吸収液体が変質している場合、装置内の液体通路が目詰まりしている場合、装置内の液体通路が損傷して液漏れしている場合等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−８２３１５号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１２９４号公報
【特許文献３】特開２０００−３３４２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、吸収液体を用いて排ガス中の特定成分を吸収して除去する方式の排気浄化装置について、異常の有無を診断する排気浄化装置の異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
請求項１記載の発明では、内燃機関の排ガス中の特定成分と接触するとその接触した特定成分を吸収する吸収液体を保有し、前記内燃機関の排気管に配置されて前記吸収液体を排ガスに接触させることで前記特定成分を吸収して除去する排気浄化装置に適用され、前記吸収液体の状態を検出する状態センサと、前記状態センサの検出値に基づき、前記排気浄化装置による浄化機能に異常が生じているか否かを判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
吸収液体を用いて排ガス中の特定成分を吸収して除去する方式の排気浄化装置については、浄化機能に異常が生じると、吸収液体の状態（例えば液体のｐｈ、流量、残量等）に異常が現れる可能性が高い。この点を鑑みた上記発明では、吸収液体の状態を検出する状態センサを備え、その検出値に基づき浄化機能に異常が生じているか否かを判定するので、浄化機能に異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記吸収液体の性質状態を検出する性状センサを前記状態センサとして備え、前記異常判定手段は、所定時間当りに前記内燃機関から排出される前記特定成分の排出量を算出する排出量算出手段と、前記性状センサによる性状検出値に基づき、前記所定時間当りに前記吸収液体で吸収した前記特定成分の吸収量を算出する吸収量算出手段と、前記排出量算出手段により算出した所定時間当りの排出量と、前記吸収量算出手段により算出した所定時間当りの吸収量との比較に基づき、浄化能力が異常に低下しているか否かを判定する能力低下異常判定手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
吸収液体の性質状態（例えば液体のｐｈ、粘性、透光度、電気伝導度、比重等）は特定成分の吸収量に応じて変化するので、上記発明の如く吸収液体の性質状態を検出すればその時の吸収量を算出でき、ひいては所定時間当りの吸収量も算出できる。また、特定成分の排出量は内燃機関の運転状態に応じて変化するので、その運転状態の履歴に基づけば、上記発明の如く所定時間当りの排出量を算出できる。或いは、特定成分の排出量を検出するセンサを用いれば所定時間当りの排出量を算出できる。
【００１４】
そして、浄化機能が正常に発揮されていれば、所定時間当りの排出量に所定の浄化率を乗算して得られる量（正常吸収量）だけ、吸収液体は特定成分を吸収している筈である。これに対し、算出した所定時間当りの吸収量が前記正常吸収量より少なくなっていれば、浄化機能が異常であると判定できる。したがって、所定時間当りの排出量及び吸収量を算出してこれらの算出結果の比較に基づき浄化能力が異常に低下しているか否かを判定する上記発明によれば、浄化機能に異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、前記排気浄化装置から漏れ出た吸収液体が収集される容器中の液量、或いは、前記吸収液体の流量又は残存量を検出する液量センサを前記状態センサとして備え、前記異常判定手段は、前記液量センサによる検出値に基づき、前記吸収液体が前記排気浄化装置から漏れ出る異常が生じているか否かを判定する液漏れ異常判定手段を有することを特徴とする。
【００１６】
例えば、排気浄化装置内の液体通路が損傷して液漏れしていなければ、液体を流通させるポンプを作動させている時の液体流量は所定流量以上になっている筈である。或いは、前記ポンプを作動させている時に流体通路の複数個所で検出した液体流量が、各々で大きく異なる値になっていれば、その検出箇所の間で液体通路が損傷している可能性が高い。このように、液体流量を検出すれば、その検出値に基づき液漏れ異常の有無を診断できる。また、液漏れ異常が生じていれば吸収液体の残存量は短時間で大きく減少する筈である。また、液漏れ異常が生じていれば漏れ出た吸収液体が収集される容器中の液量が所定量以上になる筈である。
【００１７】
したがって、吸収液体の流量又は残存量を検出する液量センサを備え、その検出値に基づき液漏れ異常が生じているか否かを診断する上記発明によれば、浄化機能に異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００１８】
請求項４記載の発明では、前記排気浄化装置は、前記内燃機関の排気管に取り付けられ、前記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、を有して構成されており、前記異常判定手段により異常判定されている場合には、前記バイパス通路へ排ガスを流すよう前記切替弁を作動させることを特徴とする。
【００１９】
仮に、排気浄化装置内の液体通路が損傷して液漏れが生じていることが原因で異常判定手段により異常判定されていた場合に、上記発明に反して排ガス接触器へ排ガスを流すと、損傷して液漏れしている箇所から排ガスが漏れ出るおそれが高い。つまり、排気管の所定箇所から大気へ放出される筈の排ガスが、前記損傷した箇所から大気へ放出されてしまうこととなる。
【００２０】
この点を鑑みた上記発明によれば、バイパス通路を備えさせ、異常判定されている場合にはバイパス通路へ排ガスを流すよう切替弁を作動させるので、損傷箇所から排ガスが大気へ放出されるといった上記不具合を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる排気浄化装置を示す図。
【図２】ＮＯｘ吸収液体（ＮａＯＨ水溶液）によるＮＯｘ吸収能力を説明する図。
【図３】吸収液体の吸収割合（Ｃ／（Ｃ＋Ｄ））および最大吸収量（Ｃ＋Ｄ）等の定義を説明する模式図。
【図４】第１実施形態において、吸収液体を入替制御する手順を示すフローチャート。
【図５】第１実施形態において、浄化装置の異常を診断する手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる排気浄化装置を示す図。
【図７】第２実施形態において、浄化装置の異常を診断する手順を示すフローチャート。
【図８】本発明の第３実施形態において、浄化装置の異常を診断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】
【００２２】
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排気浄化装置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。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる排気浄化装置及び内燃機関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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。これらの除去装置２０，３０の各々が「排気浄化装置」に相当する。以下、各々の装置２０，３０の構成について詳細に説明する。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
＜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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図２は、ＮＯｘ吸収液体にＮａＯＨ水溶液を用いた場合のＮＯｘ除去の効果を示す試験結果であり、ＮＯｘ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ＮＯｘ濃度は約１％にまで低減されていることが確認された。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
排気管１１にはバイパス配管４０が取り付けられており、このバイパス配管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。バイパス配管４０の流入口は排気管１１のうち排ガス接触器２２の上流側に接続され、バイパス配管４０の流出口は排ガス接触器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（切替弁）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。
【００４４】
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。
【００４５】
図３に示すように、排ガス接触器３２へ流入してくる流入ＮＯｘ量Ａが排ガス規制値を超えている場合、排ガス接触器３２でＮＯｘを吸収して、排ガス接触器３２から流出する流出ＮＯｘ量Ｂを規制値未満にする必要がある。しかし、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体が既に吸収している吸収ＮＯｘ量Ｃが増加するにしたがって、吸収可能量Ｄは少なくなっていき、吸収ＮＯｘ量Ｃが最大吸収量に達すると（吸収可能量Ｄがゼロになると）、それ以上はＮＯｘを吸収できなくなり流出ＮＯｘ量Ｂが排ガス規制値を超えることが懸念される。
【００４６】
そこで本実施形態では、排ガス接触器３２内で吸収割合（Ｃ／（Ｃ＋Ｄ））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へ回収する。そして、供給タンク部３１ａ内の吸収割合がゼロであるＮＯｘ吸収液体を排ガス接触器３２へ供給する。なお、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吸収液体の補給は、車両ユーザやメンテナンス作業者により随時行われる。
【００４７】
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、以下に説明する入替制御を実施するよう断続的に流通させている。
【００４８】
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（状態センサ）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おり吸収能力が低下しているとみなして、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体を排出して供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体を排ガス接触器３２内に供給するといったＮＯｘ吸収液体の入れ替えの制御（入替制御）を実施する。
【００４９】
図４は、上記入替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。
【００５０】
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ＮＯｘ吸収液体の吸収割合が上限割合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、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。上記ステップＳ１０では、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上限割合（例えば９５％）以上であるとみなして、以降のステップＳ１１〜Ｓ１７による入替制御を実施する。
【００５１】
すなわち、先ずステップＳ１１において循環ポンプ２３の作動を開始させる。続くステップＳ１２では流出バルブ２２ｄを開弁作動させるとともに、流入バルブ２２ｃの閉弁状態を維持させる。これにより、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の排出が開始される。続くステップＳ１３では、流出バルブ３２ｄを開弁作動させてから所定時間が経過したか否かを判定する。なお、前記所定時間は、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の全てが排出されるのに要する時間に設定されている。
【００５２】
所定時間が経過したら（Ｓ１３：ＹＥＳ）、続くステップＳ１４において、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。これにより、排ガス接触器３２内へのＮＯｘ吸収液体の供給が開始される。続くステップＳ１５では、流入バルブ２２ｃを開弁作動させてから所定時間が経過したか否かを判定する。なお、前記所定時間は、排ガス接触器３２がＮＯｘ吸収液体を保有できる量だけ供給されるのに要する時間に設定されている。
【００５３】
所定時間が経過したら（Ｓ１５：ＹＥＳ）、続くステップＳ１６にて循環ポンプ３３の作動を停止させ、続くステップＳ１７において、流出バルブ２２ｄの閉弁状態を維持させるとともに、流入バルブ２２ｃを閉弁作動させる。これにより、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の入れ替えが完了する。
【００５４】
以上が、ＮＯｘ除去装置３０においてＮＯｘ吸収液体を入れ替える入替制御の内容であるが、ＣＯ２除去装置２０のＣＯ２吸収液体についても同様の入替制御を実施する。すなわち、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が上限割合以上になった場合に入替制御を実施する。
【００５５】
当該入替制御では先ず、流出バルブ２２ｄを開弁作動させて排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体を排出する。この時、循環ポンプ２３を駆動させることで、排出されたＣＯ２吸収液体を分離放出器２４へ回収する。流出バルブ２２ｄの開弁が所定時間為されると、ＣＯ２吸収液体の排出が完了したとみなして、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。これにより、タンク２１内のＣＯ２吸収液体が排ガス接触器２２へ流入する。流入バルブ２２ｃの開弁が所定時間為されると、ＣＯ２吸収液体の供給入替が完了したとみなして、流入バルブ２２ｃを閉弁作動させる。なお、入替制御の実施期間中にはヒータ２４ｂをオン作動させて、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体を加熱してＣＯ２を分離させる。
【００５６】
次に、ＮＯｘ除去装置３０によるＮＯｘ除去機能に異常が生じているか否かを診断する手法について、説明する。なお、上記異常の具体例としては、正規のＮＯｘ吸収液体とは別の液体を間違えて供給タンク部３１ａに補給した場合、ＮＯｘ吸収液体が変質している場合、タンク３１、排ガス接触器３２、循環ポンプ３３、循環配管３５等により形成されるＮＯｘ除去装置３０内の液体通路が目詰まりしている場合、ＮＯｘ除去装置３０内の液体通路が損傷して液漏れしている場合、等が挙げられる。
【００５７】
図５は、上記異常の診断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実行される。先ずステップＳ２０（排出量算出手段）において、所定時間あたりに内燃機関１０から排出されたＮＯｘ量（ＮＯｘ排出量ｐ）を、所定時間における内燃機関１０の運転状態の推移に基づき算出する。上記所定時間の具体例としては、イグニッションスイッチを前回オン（又はオフ）操作した時点から、今回オン（又はオフ）操作した時点までの時間や、予め定められた距離を車両が走行する時間、先述した入替制御を前回実施した直後から今回実施する直前までの時間等が挙げられる。要するに、上記所定時間中には、排ガス接触器３２内への吸収液体の供給及び排出を実施させないことが望ましい。
【００５８】
続くステップＳ２１では、ｐｈセンサ３２ｅにより検出されたｐｈ検出値（性状検出値）に基づき、現在のＮＯｘ吸収量ｑｎｏｗを算出する。続くステップＳ２２（吸収量算出手段）では、ＮＯｘ吸収量ｑｎｏｗから前回算出したＮＯｘ吸収量ｑｏｌｄを減算することで、前回から現在までに吸収したＮＯｘ量（ＮＯｘ吸収量ｑ）を算出する。なお、前回から現在までの時間は、ステップＳ２０にかかる所定時間と同じ時間である。
【００５９】
ここで、ＮＯｘ除去装置３０が正常に機能してＮＯｘを除去していれば、所定時間当りのＮＯｘ排出量ｐに所定の浄化率ｒを乗算して得られる量（正常吸収量ｐ×ｒ）は最低でも吸収されている筈である。この点を鑑みて、続くステップＳ２３（能力低下異常判定手段）では、ステップＳ２２で算出したＮＯｘ吸収量ｑが正常吸収量ｐ×ｒよりも少ないか否かを判定する。
【００６０】
ｑ≧ｐ×ｒであると判定されれば（Ｓ２３：ＮＯ）、次のステップＳ２４において、ＮＯｘ除去装置３０が正常に機能している旨の正常判定をする。一方、ｑ＜ｐ×ｒであると判定されれば（Ｓ２３：ＹＥＳ）、次のステップＳ２５において、ＮＯｘ除去装置３０が正常に機能していない旨の異常判定をする。
【００６１】
そして、このように異常判定された場合には、ステップＳ２６において内燃機関１０の運転を制限する。例えば、クランク軸の回転速度ＮＥが所定値を超えないように制限したり、内燃機関１０の出力トルクが所定値を超えないように制限したりする。これらの制限は、燃料噴射弁１４からの燃料噴射量を制限することで実現させることが望ましい。
【００６２】
また、ステップＳ２５にて異常判定された場合には、ステップＳ２７においてＮＯｘ除去装置３０の運転を制限する。例えば、バイパス通路４０ａへ排ガスを流すようバイパス弁４１を作動させる。また、バイパス配管４０が備えられていない場合には、循環ポンプ２３，３３の作動を禁止したり、図４に示す入替制御を禁止したりすることで、ＮＯｘ除去装置３０の運転を制限する。また、ステップＳ２５にて異常判定された旨を車両運転者に報知する報知手段（例えば表示ランプ１５ａ）を備えることが望ましい。
【００６３】
次のステップＳ２８では、ステップＳ２１で算出した現在のＮＯｘ吸収量ｑｎｏｗを、前回値（ＮＯｘ吸収量ｑｏｌｄ）へ代入して更新して、図５に示す一連の異常診断処理を終了する。なお、ＣＯ２除去装置２０によるＣＯ２除去機能に異常が生じているか否かの診断についても、図５に示す手順と同じである。
【００６４】
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。
【００６５】
（１）ｐｈセンサ２２ｅ，３２ｅ（状態センサ）を用いて所定時間あたりの吸収量ｑ（ＮＯｘ吸収量ｑｎｏｗ−ｑｏｌｄ）を算出するとともに、前記所定時間あたりのＮＯｘ排出量ｐ（又はＣＯ２排出量）を算出し、吸収量ｑが排出量ｐに比べて著しく低くなっている場合（ｑ＜ｐ×ｒとなっている場合）に、除去装置２０，３０によりＮＯｘ又はＣＯ２を吸収して除去する浄化機能に異常が生じていると診断する。よって、除去装置２０，３０の浄化機能に異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００６６】
（２）吸収液体の吸収量（吸収割合）が変化すると、その変化に応じて吸収液体のｐｈにも変化が顕著に現れる。したがって、ｐｈセンサ２２ｅ，３２ｅを備え、その検出値に基づき吸収液体の吸収量を算出する本実施形態によれば、その吸収量を精度良く算出でき、ひいては上記診断の精度を向上できる。
【００６７】
（３）排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の吸収割合が上限割合よりも低い場合には、排ガス接触器２２，３２への吸収液体の供給及び排出を停止させるので、未だ吸収能力が十分にある吸収液体を排ガス接触器２２，３２から排出させてしまうことを回避できる。よって、タンク２１，３１に新規の吸収液体を補給しなければならない時期を遅くして吸収液体の使用期間を長くできる。
【００６８】
また、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の吸収割合が上限割合を超えて高くなった場合には、排ガス接触器２２，３２内の高吸収割合の吸収液体を、タンク２１，３１内の低吸収割合の吸収液体に入れ替えるので、内燃機関１０から排出されるＮＯｘ，ＣＯ２の排出量に対する、排ガス接触器２２，３２での吸収量の割合（吸収率）を、所定の吸収率以上に維持させることができ、排ガス中のＮＯｘが吸収されることなく排ガス接触器３２を素通りしてしまう量が排ガス規定値を超えて多くなることを自動で回避できる。
【００６９】
（４）入替制御を実施するにあたり、排ガス接触器２２，３２が吸収液体を保有できる量だけタンク２１，３１から供給させるので、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体を過不足無く入れ替えることができる。
【００７０】
（５）入替制御を実施するにあたり、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の全てを排出させた後に、タンク２１，３１から吸収液体を供給させるので、排ガス接触器から排出する高吸収割合の吸収液体（或いは高温吸収液体）と、タンク２１，３１から排ガス接触器２２，３２へ供給する低吸収割合の吸収液体（或いは低温吸収液体）とが混ざり合うことを抑制できる。これにより、特に分離放出器２４を備えないＮＯｘ除去装置３０においては、タンク３１に新規のＮＯｘ吸収液体を補給しなければならない時期を遅くしてＮＯｘ吸収液体の使用期間を長くできる。
【００７１】
（６）ここで、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１０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、本実施形態に反してＣＯ２除去装置２０を廃止すると、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。この問題に対し本実施形態では、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。
【００７２】
（７）本実施形態にかかるＮＯｘ除去装置３０及びＣＯ２除去装置２０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。
【００７３】
（８）ここで、本実施形態にかかるＮＯｘ除去装置３０及びＣＯ２除去装置２０では、排気管１１に取り付けられる排ガス接触器２２，３２とタンク２１，３１とを別体に構成して循環させているが、排ガス接触器２２，３２の容量をタンク２１，３１と同等にすれば、タンク２１，３１を排ガス接触器２２，３２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２２，３２が大型となり、車両のフロア下に排ガス接触器２２，３２を設置することが極めて困難となる。
【００７４】
これに対し本実施形態では、排ガス接触器２２，３２及びタンク２１，３１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２２，３２を小型化できる。よって、排ガス接触器２２，３２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、ＮＯｘ除去装置３０及び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。
【００７５】
さらに、排ガス接触器２２，３２及びタンク２１，３１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２１，３１の容量を大きくして吸収液体を排ガス接触器２２，３２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２２，３２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。
【００７６】
（９）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。
【００７７】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、異常の例として、正規以外の液体を間違えて補給した場合、吸収液体が変質している場合、除去装置２０，３０内の液体通路が目詰まりしている場合、除去装置２０，３０内の液体通路が損傷して液漏れしている場合等、種々の異常を想定しているのに対し、本実施形態では、上記異常の中でも液漏れ異常を素早く検出することを想定している。
【００７８】
図６は、本実施形態にかかる除去装置２０，３０を示しており、吸収液体の流量を検出する第１流量センサ２５ａ，３５ａ及び第２流量センサ２５ｂ，３５ｂ（液量センサ（状態センサ））を、除去装置２０，３０の各々に対して設けている。そして、第１流量センサ２５ａ，３５ａにより検出された流量と、第２流量センサ２５ｂ，３５ｂにより検出された流量とが所定量以上に異なる値となっていれば、流通経路のいずれかで液漏れが生じていると診断する。
【００７９】
或いは、タンク２１，３１内の吸収液体の残存量を検出する残量センサ２１ｆ，３１ｆ（液量センサ（状態センサ））を、除去装置２０，３０の各々に対して設ける。そして、残量センサ２１ｆ，３１ｆにより検出された残存量の減少速度が想定以上に速くなっていれば、流通経路のいずれかで液漏れ（特にタンク２１，３１の液漏れ）が生じていると診断する。
【００８０】
或いは、除去装置２０，３０の下方に、流通経路から漏れ出た吸収液体を回収する回収容器５０（図２中の一点鎖線参照）を設け、その回収容器５０内の液量を検出する液量センサ５１を備える。そして、液量センサ５１により検出された液量が所定量以上になれば、例えばタンク２１，３１や排ガス接触器２２，３２等、流通経路のいずれかで液漏れが生じていると診断する。なお、上方から見て、回収容器５０の開口部がタンク２１，３１及び排ガス接触器２２，３２を少なくとも含む範囲で開口するように、回収容器５０を設けることが望ましい。
【００８１】
図７は、上記異常の診断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実行される。先ずステップＳ３０において、第１流量センサ２５ａ，３５ａによる流量検出値と、第２流量センサ２５ｂ，３５ｂによる流量検出値との差（流量差）を取得する。この時、図５の入替制御を実施している時などのように、ポンプ２３，３３を駆動させている時の流量検出値による流量差を取得することが望ましい。或いは、ステップＳ３０において、残量センサ２１ｆ，３１ｆの検出値変化に基づく残量減少速度を取得する。或いは、ステップＳ３０において液量センサ５１により回収容器５０内の液量（回収液量）を取得する。
【００８２】
続くステップＳ３１（液漏れ異常判定手段）では、ステップＳ３０で取得した流量差が予め設定した閾値ＴＨ１よりも大きくなっているか否か、或いは、ステップＳ３０で取得した残量減少速度が予め設定した閾値ＴＨ２よりも速くなっているか否かを判定する。或いは、ステップＳ３０で取得した回収液量が予め設定した閾値ＴＨ２ａよりも多くなっているか否かを判定する。
【００８３】
流量差≦ＴＨ１、或いは残量減少速度≦ＴＨ２、或いは回収液量≦ＴＨ２ａであると判定されれば（Ｓ３１：ＮＯ）、次のステップＳ３４において、除去装置２０，３０が正常に機能している旨の正常判定をする。一方、流量差＞ＴＨ１、或いは残量減少速度＞ＴＨ２、或いは回収液量＞ＴＨ２ａであると判定されれば（Ｓ３１：ＹＥＳ）、次のステップＳ３５において、除去装置２０，３０が正常に機能していない旨の異常判定をする。
【００８４】
そして、このように異常判定された場合には、ステップＳ３６において内燃機関１０の運転を制限するとともに、ステップＳ２７においてＮＯｘ除去装置３０の運転を制限する。なお、これらの制限内容は、図５のステップＳ２６，２７と同じである。
【００８５】
以上により、本実施形態によれば、除去装置２０，３０に液漏れ異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００８６】
なお、図５の診断処理では、所定時間当りのＮＯｘ排出量及びＮＯｘ吸収量ｑを算出することを要するので、その所定時間が経過しなければ診断結果を得ることができない。しかも、前記所定時間は、先述したように例えば「イグニッションスイッチを前回オン操作した時点から今回オン操作した時点までの時間」といった長い時間（例えば最低でも数十分）である。これに対し本実施形態によれば、液漏れが生じると、流量差又は残量減少速度は閾値ＴＨ１，ＴＨ２を直ぐに（例えば数十秒）超えることとなるので、液漏れ異常を早期に検出できる。
【００８７】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、所定時間当りの排出量に比べて吸収量が著しく少ない場合には除去装置２０，３０の浄化機能に異常が生じていると診断している。これに対し本実施形態では、メンテナンス作業者等によりタンク２１，３１へ吸収液体を補給してから短時間のうちに吸収液体の性状が大きく変化している場合に、除去装置２０，３０の浄化機能に異常が生じていると診断する。なお、本実施形態にかかる診断手法は、分離放出器２４の如く吸収液体の吸収割合を低下させる手段を備えて吸収液体を再生循環させる除去装置（例えば図１のＣＯ２除去装置２０）の場合に有効である。
【００８８】
図８は、上記異常の診断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実行される。先ずステップＳ４０において、タンク２１，３１へ吸収液体を補給してから、内燃機関１０を所定時間（又は所定の走行距離）以上運転させたか否かを判定する。所定時間以上運転させていると判定されれば（Ｓ４０：ＹＥＳ）、異常の有無を診断することなく図８の一連の処理を終了する。所定時間以上は未だ運転させていないと判定されれば（Ｓ４０：ＮＯ）、続くステップＳ４１において、ｐｈセンサ３２ｅにより検出された吸収液体のｐｈ検出値（性状検出値）を取得する。
【００８９】
続くステップＳ４２では、ｐｈ検出値が予め設定された閾値ＴＨ３よりも低くなっているか否かを判定する。吸収液体が変質する等による異常が生じていなければ、運転時間が所定時間未満であるにも拘わらずｐｈ検出値＜ＴＨ３となる（つまり吸収可能量が所定値未満となっている）ことは有り得ない。よって、ｐｈ検出値≧ＴＨ３であると判定されれば（Ｓ４２：ＮＯ）、次のステップＳ４４において、除去装置２０，３０が正常に機能している旨の正常判定をする。
【００９０】
一方、ｐｈ検出値＜ＴＨ３であると判定されれば（Ｓ４１：ＹＥＳ）、吸収液体が変質する等により吸収可能量が少なくなっているとみなして、次のステップＳ４５において、除去装置２０，３０が正常に機能していない旨の異常判定をする。
【００９１】
そして、このように異常判定された場合には、ステップＳ３６において内燃機関１０の運転を制限するとともに、ステップＳ２７においてＮＯｘ除去装置３０の運転を制限する。なお、これらの制限内容は、図５のステップＳ２６，２７と同じである。
【００９２】
以上により、本実施形態によれば、除去装置２０，３０に液漏れ異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。また、上記第１実施形態の如くＮＯｘ排出量ｐの算出やＮＯｘ吸収量ｑの算出を不要にできるので、マイコンの演算処理負荷を小さくできる。
【００９３】
（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。
【００９４】
・上記第２実施形態では、第１流量センサ２５ａ，３５ａ及び第２流量センサ２５ｂ，３５ｂの流量差に基づき液漏れ異常有無を診断しているが、いずれか一方のセンサを用いて、ポンプ２３，３３を作動させている時に検出された流量が予め設定された閾値よりも少ない場合に、液漏れ異常が生じていると診断するようにしてもよい。
【００９５】
・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。
【００９６】
・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（入替制御）させている。これに対し、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るようにしてもよい。この場合、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することが望ましい。また、流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄを廃止することが望ましい。
【００９７】
・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。
【００９８】
・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。
【００９９】
この点を鑑みて、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を配置してもよい。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。但し、このような位置に酸化手段を配置すると、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、このような配置の酸化手段には、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。
【０１００】
・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。
【０１０１】
・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。
【０１０２】
・上記各実施形態では、ＮＯｘ除去装置３０の上流側にＣＯ２除去装置２０を設けているが、ＮＯｘ除去装置３０が、ＣＯ２を吸収しつつも十分な量のＮＯｘを吸収できる能力を有していれば、ＣＯ２除去装置２０を廃止してもよい。
【０１０３】
・上記各実施形態では、吸収液体で吸収させる排ガス中の特定成分をＮＯｘ，ＣＯ２としているが、これらの成分以外を対象として吸収除去させるようにしてもよい。例えば、着火式のガソリンエンジンに適用させた場合において、排ガス中のＨＣを吸収液体で吸収させるようにしてもよい。
【０１０４】
・上記各実施形態において、流入バルブ２２ｃ，３２ｃ及び流出バルブ２２ｄ，３２ｄを廃止した構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…内燃機関、１１…排気管、２０…ＣＯ２除去装置（排気浄化装置）、２１ｆ，３１ｆ…残量センサ（液量センサ（状態センサ））、２２，３２…排ガス接触器、２２ｅ，３２ｅ…ｐｈセンサ（性状センサ（状態センサ））、２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ…流量センサ（液量センサ（状態センサ））、３０…ＮＯｘ除去装置（排気浄化装置）、４０ａ…バイパス通路、４１…バイパス弁（切替弁）、５１…液量センサ、Ｓ２０〜Ｓ２５，Ｓ３０〜Ｓ３５，Ｓ４０〜Ｓ４５…異常判定手段、Ｓ２０…排出量算出手段、Ｓ２２…吸収量算出手段、Ｓ２３…能力低下異常判定手段、Ｓ３１…液漏れ異常判定手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガスと吸収液体とを接触させることで排ガス中の特定成分を吸収して除去する排気浄化装置について、浄化機能に異常が生じていないかを診断する異常診断装置に関する。
【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。
【０００４】
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、接触した排ガス中の特定成分（例えばＮＯｘ）を吸収することができる液体（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。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。このような吸収液体は常温であってもＮＯｘ等の特定成分を吸収できるので、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。
【０００５】
この種の装置は、特許文献３にも記載されており、特許文献３記載の装置は、排ガス中の特定成分を溶かし込むことができる吸収液体をタンクに貯蔵させておき、排ガスを気泡の状態にしてタンク内の吸収液体中に送り込むことで、排ガス中の有害物質を吸収液体に溶かし込んで除去する装置である。
【０００６】
しかし、特許文献３記載の装置では、吸収機能が発揮されなくなるような各種異常が生じることを想定しておらず、実際にこの種の装置を採用するには、上記異常を検出することが必要となってくる。なお、上記異常の具体例としては、他の液体を吸収液体と間違えて装置に補給した場合、吸収液体で吸収している量が吸収可能量に達した飽和状態になっている場合、吸収液体が変質している場合、装置内の液体通路が目詰まりしている場合、装置内の液体通路が損傷して液漏れしている場合等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−８２３１５号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１２９４号公報
【特許文献３】特開２０００−３３４２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、吸収液体を用いて排ガス中の特定成分を吸収して除去する方式の排気浄化装置について、異常の有無を診断する排気浄化装置の異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
請求項１記載の発明では、内燃機関の排ガス中の特定成分と接触するとその接触した特定成分を吸収する吸収液体を保有し、前記内燃機関の排気管に配置されて前記吸収液体を排ガスに接触させることで前記特定成分を吸収して除去する排気浄化装置に適用され、前記吸収液体の状態を検出する状態センサと、前記状態センサの検出値に基づき、前記排気浄化装置による浄化機能に異常が生じているか否かを判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
吸収液体を用いて排ガス中の特定成分を吸収して除去する方式の排気浄化装置については、浄化機能に異常が生じると、吸収液体の状態（例えば液体のｐｈ、流量、残量等）に異常が現れる可能性が高い。この点を鑑みた上記発明では、吸収液体の状態を検出する状態センサを備え、その検出値に基づき浄化機能に異常が生じているか否かを判定するので、浄化機能に異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記吸収液体の性質状態を検出する性状センサを前記状態センサとして備え、前記異常判定手段は、所定時間当りに前記内燃機関から排出される前記特定成分の排出量を算出する排出量算出手段と、前記性状センサによる性状検出値に基づき、前記所定時間当りに前記吸収液体で吸収した前記特定成分の吸収量を算出する吸収量算出手段と、前記排出量算出手段により算出した所定時間当りの排出量と、前記吸収量算出手段により算出した所定時間当りの吸収量との比較に基づき、浄化能力が異常に低下しているか否かを判定する能力低下異常判定手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
吸収液体の性質状態（例えば液体のｐｈ、粘性、透光度、電気伝導度、比重等）は特定成分の吸収量に応じて変化するので、上記発明の如く吸収液体の性質状態を検出すればその時の吸収量を算出でき、ひいては所定時間当りの吸収量も算出できる。また、特定成分の排出量は内燃機関の運転状態に応じて変化するので、その運転状態の履歴に基づけば、上記発明の如く所定時間当りの排出量を算出できる。或いは、特定成分の排出量を検出するセンサを用いれば所定時間当りの排出量を算出できる。
【００１４】
そして、浄化機能が正常に発揮されていれば、所定時間当りの排出量に所定の浄化率を乗算して得られる量（正常吸収量）だけ、吸収液体は特定成分を吸収している筈である。これに対し、算出した所定時間当りの吸収量が前記正常吸収量より少なくなっていれば、浄化機能が異常であると判定できる。したがって、所定時間当りの排出量及び吸収量を算出してこれらの算出結果の比較に基づき浄化能力が異常に低下しているか否かを判定する上記発明によれば、浄化機能に異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、前記排気浄化装置から漏れ出た吸収液体が収集される容器中の液量、或いは、前記吸収液体の流量又は残存量を検出する液量センサを前記状態センサとして備え、前記異常判定手段は、前記液量センサによる検出値に基づき、前記吸収液体が前記排気浄化装置から漏れ出る異常が生じているか否かを判定する液漏れ異常判定手段を有することを特徴とする。
【００１６】
例えば、排気浄化装置内の液体通路が損傷して液漏れしていなければ、液体を流通させるポンプを作動させている時の液体流量は所定流量以上になっている筈である。或いは、前記ポンプを作動させている時に流体通路の複数個所で検出した液体流量が、各々で大きく異なる値になっていれば、その検出箇所の間で液体通路が損傷している可能性が高い。このように、液体流量を検出すれば、その検出値に基づき液漏れ異常の有無を診断できる。また、液漏れ異常が生じていれば吸収液体の残存量は短時間で大きく減少する筈である。また、液漏れ異常が生じていれば漏れ出た吸収液体が収集される容器中の液量が所定量以上になる筈である。
【００１７】
したがって、吸収液体の流量又は残存量を検出する液量センサを備え、その検出値に基づき液漏れ異常が生じているか否かを診断する上記発明によれば、浄化機能に異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００１８】
請求項４記載の発明では、前記排気浄化装置は、前記内燃機関の排気管に取り付けられ、前記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、を有して構成されており、前記異常判定手段により異常判定されている場合には、前記バイパス通路へ排ガスを流すよう前記切替弁を作動させることを特徴とする。
【００１９】
仮に、排気浄化装置内の液体通路が損傷して液漏れが生じていることが原因で異常判定手段により異常判定されていた場合に、上記発明に反して排ガス接触器へ排ガスを流すと、損傷して液漏れしている箇所から排ガスが漏れ出るおそれが高い。つまり、排気管の所定箇所から大気へ放出される筈の排ガスが、前記損傷した箇所から大気へ放出されてしまうこととなる。
【００２０】
この点を鑑みた上記発明によれば、バイパス通路を備えさせ、異常判定されている場合にはバイパス通路へ排ガスを流すよう切替弁を作動させるので、損傷箇所から排ガスが大気へ放出されるといった上記不具合を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる排気浄化装置を示す図。
【図２】ＮＯｘ吸収液体（ＮａＯＨ水溶液）によるＮＯｘ吸収能力を説明する図。
【図３】吸収液体の吸収割合（Ｃ／（Ｃ＋Ｄ））および最大吸収量（Ｃ＋Ｄ）等の定義を説明する模式図。
【図４】第１実施形態において、吸収液体を入替制御する手順を示すフローチャート。
【図５】第１実施形態において、浄化装置の異常を診断する手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる排気浄化装置を示す図。
【図７】第２実施形態において、浄化装置の異常を診断する手順を示すフローチャート。
【図８】本発明の第３実施形態において、浄化装置の異常を診断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】
【００２２】
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排気浄化装置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。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる排気浄化装置及び内燃機関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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。これらの除去装置２０，３０の各々が「排気浄化装置」に相当する。以下、各々の装置２０，３０の構成について詳細に説明する。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
＜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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図２は、ＮＯｘ吸収液体にＮａＯＨ水溶液を用いた場合のＮＯｘ除去の効果を示す試験結果であり、ＮＯｘ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ＮＯｘ濃度は約１％にまで低減されていることが確認された。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
排気管１１にはバイパス配管４０が取り付けられており、このバイパス配管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。バイパス配管４０の流入口は排気管１１のうち排ガス接触器２２の上流側に接続され、バイパス配管４０の流出口は排ガス接触器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（切替弁）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。
【００４４】
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。
【００４５】
図３に示すように、排ガス接触器３２へ流入してくる流入ＮＯｘ量Ａが排ガス規制値を超えている場合、排ガス接触器３２でＮＯｘを吸収して、排ガス接触器３２から流出する流出ＮＯｘ量Ｂを規制値未満にする必要がある。しかし、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体が既に吸収している吸収ＮＯｘ量Ｃが増加するにしたがって、吸収可能量Ｄは少なくなっていき、吸収ＮＯｘ量Ｃが最大吸収量に達すると（吸収可能量Ｄがゼロになると）、それ以上はＮＯｘを吸収できなくなり流出ＮＯｘ量Ｂが排ガス規制値を超えることが懸念される。
【００４６】
そこで本実施形態では、排ガス接触器３２内で吸収割合（Ｃ／（Ｃ＋Ｄ））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へ回収する。そして、供給タンク部３１ａ内の吸収割合がゼロであるＮＯｘ吸収液体を排ガス接触器３２へ供給する。なお、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吸収液体の補給は、車両ユーザやメンテナンス作業者により随時行われる。
【００４７】
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、以下に説明する入替制御を実施するよう断続的に流通させている。
【００４８】
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（状態センサ）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おり吸収能力が低下しているとみなして、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体を排出して供給タンク部３１ａ内のＮＯｘ吸収液体を排ガス接触器３２内に供給するといったＮＯｘ吸収液体の入れ替えの制御（入替制御）を実施する。
【００４９】
図４は、上記入替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。
【００５０】
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ＮＯｘ吸収液体の吸収割合が上限割合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、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。上記ステップＳ１０では、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上限割合（例えば９５％）以上であるとみなして、以降のステップＳ１１〜Ｓ１７による入替制御を実施する。
【００５１】
すなわち、先ずステップＳ１１において循環ポンプ２３の作動を開始させる。続くステップＳ１２では流出バルブ２２ｄを開弁作動させるとともに、流入バルブ２２ｃの閉弁状態を維持させる。これにより、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の排出が開始される。続くステップＳ１３では、流出バルブ３２ｄを開弁作動させてから所定時間が経過したか否かを判定する。なお、前記所定時間は、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の全てが排出されるのに要する時間に設定されている。
【００５２】
所定時間が経過したら（Ｓ１３：ＹＥＳ）、続くステップＳ１４において、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。これにより、排ガス接触器３２内へのＮＯｘ吸収液体の供給が開始される。続くステップＳ１５では、流入バルブ２２ｃを開弁作動させてから所定時間が経過したか否かを判定する。なお、前記所定時間は、排ガス接触器３２がＮＯｘ吸収液体を保有できる量だけ供給されるのに要する時間に設定されている。
【００５３】
所定時間が経過したら（Ｓ１５：ＹＥＳ）、続くステップＳ１６にて循環ポンプ３３の作動を停止させ、続くステップＳ１７において、流出バルブ２２ｄの閉弁状態を維持させるとともに、流入バルブ２２ｃを閉弁作動させる。これにより、排ガス接触器３２内のＮＯｘ吸収液体の入れ替えが完了する。
【００５４】
以上が、ＮＯｘ除去装置３０においてＮＯｘ吸収液体を入れ替える入替制御の内容であるが、ＣＯ２除去装置２０のＣＯ２吸収液体についても同様の入替制御を実施する。すなわち、排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体の吸収割合が上限割合以上になった場合に入替制御を実施する。
【００５５】
当該入替制御では先ず、流出バルブ２２ｄを開弁作動させて排ガス接触器２２内のＣＯ２吸収液体を排出する。この時、循環ポンプ２３を駆動させることで、排出されたＣＯ２吸収液体を分離放出器２４へ回収する。流出バルブ２２ｄの開弁が所定時間為されると、ＣＯ２吸収液体の排出が完了したとみなして、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。これにより、タンク２１内のＣＯ２吸収液体が排ガス接触器２２へ流入する。流入バルブ２２ｃの開弁が所定時間為されると、ＣＯ２吸収液体の供給入替が完了したとみなして、流入バルブ２２ｃを閉弁作動させる。なお、入替制御の実施期間中にはヒータ２４ｂをオン作動させて、分離放出器２４内のＣＯ２吸収液体を加熱してＣＯ２を分離させる。
【００５６】
次に、ＮＯｘ除去装置３０によるＮＯｘ除去機能に異常が生じているか否かを診断する手法について、説明する。なお、上記異常の具体例としては、正規のＮＯｘ吸収液体とは別の液体を間違えて供給タンク部３１ａに補給した場合、ＮＯｘ吸収液体が変質している場合、タンク３１、排ガス接触器３２、循環ポンプ３３、循環配管３５等により形成されるＮＯｘ除去装置３０内の液体通路が目詰まりしている場合、ＮＯｘ除去装置３０内の液体通路が損傷して液漏れしている場合、等が挙げられる。
【００５７】
図５は、上記異常の診断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実行される。先ずステップＳ２０（排出量算出手段）において、所定時間あたりに内燃機関１０から排出されたＮＯｘ量（ＮＯｘ排出量ｐ）を、所定時間における内燃機関１０の運転状態の推移に基づき算出する。上記所定時間の具体例としては、イグニッションスイッチを前回オン（又はオフ）操作した時点から、今回オン（又はオフ）操作した時点までの時間や、予め定められた距離を車両が走行する時間、先述した入替制御を前回実施した直後から今回実施する直前までの時間等が挙げられる。要するに、上記所定時間中には、排ガス接触器３２内への吸収液体の供給及び排出を実施させないことが望ましい。
【００５８】
続くステップＳ２１では、ｐｈセンサ３２ｅにより検出されたｐｈ検出値（性状検出値）に基づき、現在のＮＯｘ吸収量ｑｎｏｗを算出する。続くステップＳ２２（吸収量算出手段）では、ＮＯｘ吸収量ｑｎｏｗから前回算出したＮＯｘ吸収量ｑｏｌｄを減算することで、前回から現在までに吸収したＮＯｘ量（ＮＯｘ吸収量ｑ）を算出する。なお、前回から現在までの時間は、ステップＳ２０にかかる所定時間と同じ時間である。
【００５９】
ここで、ＮＯｘ除去装置３０が正常に機能してＮＯｘを除去していれば、所定時間当りのＮＯｘ排出量ｐに所定の浄化率ｒを乗算して得られる量（正常吸収量ｐ×ｒ）は最低でも吸収されている筈である。この点を鑑みて、続くステップＳ２３（能力低下異常判定手段）では、ステップＳ２２で算出したＮＯｘ吸収量ｑが正常吸収量ｐ×ｒよりも少ないか否かを判定する。
【００６０】
ｑ≧ｐ×ｒであると判定されれば（Ｓ２３：ＮＯ）、次のステップＳ２４において、ＮＯｘ除去装置３０が正常に機能している旨の正常判定をする。一方、ｑ＜ｐ×ｒであると判定されれば（Ｓ２３：ＹＥＳ）、次のステップＳ２５において、ＮＯｘ除去装置３０が正常に機能していない旨の異常判定をする。
【００６１】
そして、このように異常判定された場合には、ステップＳ２６において内燃機関１０の運転を制限する。例えば、クランク軸の回転速度ＮＥが所定値を超えないように制限したり、内燃機関１０の出力トルクが所定値を超えないように制限したりする。これらの制限は、燃料噴射弁１４からの燃料噴射量を制限することで実現させることが望ましい。
【００６２】
また、ステップＳ２５にて異常判定された場合には、ステップＳ２７においてＮＯｘ除去装置３０の運転を制限する。例えば、バイパス通路４０ａへ排ガスを流すようバイパス弁４１を作動させる。また、バイパス配管４０が備えられていない場合には、循環ポンプ２３，３３の作動を禁止したり、図４に示す入替制御を禁止したりすることで、ＮＯｘ除去装置３０の運転を制限する。また、ステップＳ２５にて異常判定された旨を車両運転者に報知する報知手段（例えば表示ランプ１５ａ）を備えることが望ましい。
【００６３】
次のステップＳ２８では、ステップＳ２１で算出した現在のＮＯｘ吸収量ｑｎｏｗを、前回値（ＮＯｘ吸収量ｑｏｌｄ）へ代入して更新して、図５に示す一連の異常診断処理を終了する。なお、ＣＯ２除去装置２０によるＣＯ２除去機能に異常が生じているか否かの診断についても、図５に示す手順と同じである。
【００６４】
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。
【００６５】
（１）ｐｈセンサ２２ｅ，３２ｅ（状態センサ）を用いて所定時間あたりの吸収量ｑ（ＮＯｘ吸収量ｑｎｏｗ−ｑｏｌｄ）を算出するとともに、前記所定時間あたりのＮＯｘ排出量ｐ（又はＣＯ２排出量）を算出し、吸収量ｑが排出量ｐに比べて著しく低くなっている場合（ｑ＜ｐ×ｒとなっている場合）に、除去装置２０，３０によりＮＯｘ又はＣＯ２を吸収して除去する浄化機能に異常が生じていると診断する。よって、除去装置２０，３０の浄化機能に異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００６６】
（２）吸収液体の吸収量（吸収割合）が変化すると、その変化に応じて吸収液体のｐｈにも変化が顕著に現れる。したがって、ｐｈセンサ２２ｅ，３２ｅを備え、その検出値に基づき吸収液体の吸収量を算出する本実施形態によれば、その吸収量を精度良く算出でき、ひいては上記診断の精度を向上できる。
【００６７】
（３）排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の吸収割合が上限割合よりも低い場合には、排ガス接触器２２，３２への吸収液体の供給及び排出を停止させるので、未だ吸収能力が十分にある吸収液体を排ガス接触器２２，３２から排出させてしまうことを回避できる。よって、タンク２１，３１に新規の吸収液体を補給しなければならない時期を遅くして吸収液体の使用期間を長くできる。
【００６８】
また、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の吸収割合が上限割合を超えて高くなった場合には、排ガス接触器２２，３２内の高吸収割合の吸収液体を、タンク２１，３１内の低吸収割合の吸収液体に入れ替えるので、内燃機関１０から排出されるＮＯｘ，ＣＯ２の排出量に対する、排ガス接触器２２，３２での吸収量の割合（吸収率）を、所定の吸収率以上に維持させることができ、排ガス中のＮＯｘが吸収されることなく排ガス接触器３２を素通りしてしまう量が排ガス規定値を超えて多くなることを自動で回避できる。
【００６９】
（４）入替制御を実施するにあたり、排ガス接触器２２，３２が吸収液体を保有できる量だけタンク２１，３１から供給させるので、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体を過不足無く入れ替えることができる。
【００７０】
（５）入替制御を実施するにあたり、排ガス接触器２２，３２内の吸収液体の全てを排出させた後に、タンク２１，３１から吸収液体を供給させるので、排ガス接触器から排出する高吸収割合の吸収液体（或いは高温吸収液体）と、タンク２１，３１から排ガス接触器２２，３２へ供給する低吸収割合の吸収液体（或いは低温吸収液体）とが混ざり合うことを抑制できる。これにより、特に分離放出器２４を備えないＮＯｘ除去装置３０においては、タンク３１に新規のＮＯｘ吸収液体を補給しなければならない時期を遅くしてＮＯｘ吸収液体の使用期間を長くできる。
【００７１】
（６）ここで、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１０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、本実施形態に反してＣＯ２除去装置２０を廃止すると、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。この問題に対し本実施形態では、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。
【００７２】
（７）本実施形態にかかるＮＯｘ除去装置３０及びＣＯ２除去装置２０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。
【００７３】
（８）ここで、本実施形態にかかるＮＯｘ除去装置３０及びＣＯ２除去装置２０では、排気管１１に取り付けられる排ガス接触器２２，３２とタンク２１，３１とを別体に構成して循環させているが、排ガス接触器２２，３２の容量をタンク２１，３１と同等にすれば、タンク２１，３１を排ガス接触器２２，３２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２２，３２が大型となり、車両のフロア下に排ガス接触器２２，３２を設置することが極めて困難となる。
【００７４】
これに対し本実施形態では、排ガス接触器２２，３２及びタンク２１，３１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２２，３２を小型化できる。よって、排ガス接触器２２，３２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、ＮＯｘ除去装置３０及び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。
【００７５】
さらに、排ガス接触器２２，３２及びタンク２１，３１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２１，３１の容量を大きくして吸収液体を排ガス接触器２２，３２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２２，３２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。
【００７６】
（９）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。
【００７７】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、異常の例として、正規以外の液体を間違えて補給した場合、吸収液体が変質している場合、除去装置２０，３０内の液体通路が目詰まりしている場合、除去装置２０，３０内の液体通路が損傷して液漏れしている場合等、種々の異常を想定しているのに対し、本実施形態では、上記異常の中でも液漏れ異常を素早く検出することを想定している。
【００７８】
図６は、本実施形態にかかる除去装置２０，３０を示しており、吸収液体の流量を検出する第１流量センサ２５ａ，３５ａ及び第２流量センサ２５ｂ，３５ｂ（液量センサ（状態センサ））を、除去装置２０，３０の各々に対して設けている。そして、第１流量センサ２５ａ，３５ａにより検出された流量と、第２流量センサ２５ｂ，３５ｂにより検出された流量とが所定量以上に異なる値となっていれば、流通経路のいずれかで液漏れが生じていると診断する。
【００７９】
或いは、タンク２１，３１内の吸収液体の残存量を検出する残量センサ２１ｆ，３１ｆ（液量センサ（状態センサ））を、除去装置２０，３０の各々に対して設ける。そして、残量センサ２１ｆ，３１ｆにより検出された残存量の減少速度が想定以上に速くなっていれば、流通経路のいずれかで液漏れ（特にタンク２１，３１の液漏れ）が生じていると診断する。
【００８０】
或いは、除去装置２０，３０の下方に、流通経路から漏れ出た吸収液体を回収する回収容器５０（図２中の一点鎖線参照）を設け、その回収容器５０内の液量を検出する液量センサ５１を備える。そして、液量センサ５１により検出された液量が所定量以上になれば、例えばタンク２１，３１や排ガス接触器２２，３２等、流通経路のいずれかで液漏れが生じていると診断する。なお、上方から見て、回収容器５０の開口部がタンク２１，３１及び排ガス接触器２２，３２を少なくとも含む範囲で開口するように、回収容器５０を設けることが望ましい。
【００８１】
図７は、上記異常の診断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実行される。先ずステップＳ３０において、第１流量センサ２５ａ，３５ａによる流量検出値と、第２流量センサ２５ｂ，３５ｂによる流量検出値との差（流量差）を取得する。この時、図５の入替制御を実施している時などのように、ポンプ２３，３３を駆動させている時の流量検出値による流量差を取得することが望ましい。或いは、ステップＳ３０において、残量センサ２１ｆ，３１ｆの検出値変化に基づく残量減少速度を取得する。或いは、ステップＳ３０において液量センサ５１により回収容器５０内の液量（回収液量）を取得する。
【００８２】
続くステップＳ３１（液漏れ異常判定手段）では、ステップＳ３０で取得した流量差が予め設定した閾値ＴＨ１よりも大きくなっているか否か、或いは、ステップＳ３０で取得した残量減少速度が予め設定した閾値ＴＨ２よりも速くなっているか否かを判定する。或いは、ステップＳ３０で取得した回収液量が予め設定した閾値ＴＨ２ａよりも多くなっているか否かを判定する。
【００８３】
流量差≦ＴＨ１、或いは残量減少速度≦ＴＨ２、或いは回収液量≦ＴＨ２ａであると判定されれば（Ｓ３１：ＮＯ）、次のステップＳ３４において、除去装置２０，３０が正常に機能している旨の正常判定をする。一方、流量差＞ＴＨ１、或いは残量減少速度＞ＴＨ２、或いは回収液量＞ＴＨ２ａであると判定されれば（Ｓ３１：ＹＥＳ）、次のステップＳ３５において、除去装置２０，３０が正常に機能していない旨の異常判定をする。
【００８４】
そして、このように異常判定された場合には、ステップＳ３６において内燃機関１０の運転を制限するとともに、ステップＳ２７においてＮＯｘ除去装置３０の運転を制限する。なお、これらの制限内容は、図５のステップＳ２６，２７と同じである。
【００８５】
以上により、本実施形態によれば、除去装置２０，３０に液漏れ異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。
【００８６】
なお、図５の診断処理では、所定時間当りのＮＯｘ排出量及びＮＯｘ吸収量ｑを算出することを要するので、その所定時間が経過しなければ診断結果を得ることができない。しかも、前記所定時間は、先述したように例えば「イグニッションスイッチを前回オン操作した時点から今回オン操作した時点までの時間」といった長い時間（例えば最低でも数十分）である。これに対し本実施形態によれば、液漏れが生じると、流量差又は残量減少速度は閾値ＴＨ１，ＴＨ２を直ぐに（例えば数十秒）超えることとなるので、液漏れ異常を早期に検出できる。
【００８７】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、所定時間当りの排出量に比べて吸収量が著しく少ない場合には除去装置２０，３０の浄化機能に異常が生じていると診断している。これに対し本実施形態では、メンテナンス作業者等によりタンク２１，３１へ吸収液体を補給してから短時間のうちに吸収液体の性状が大きく変化している場合に、除去装置２０，３０の浄化機能に異常が生じていると診断する。なお、本実施形態にかかる診断手法は、分離放出器２４の如く吸収液体の吸収割合を低下させる手段を備えて吸収液体を再生循環させる除去装置（例えば図１のＣＯ２除去装置２０）の場合に有効である。
【００８８】
図８は、上記異常の診断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実行される。先ずステップＳ４０において、タンク２１，３１へ吸収液体を補給してから、内燃機関１０を所定時間（又は所定の走行距離）以上運転させたか否かを判定する。所定時間以上運転させていると判定されれば（Ｓ４０：ＹＥＳ）、異常の有無を診断することなく図８の一連の処理を終了する。所定時間以上は未だ運転させていないと判定されれば（Ｓ４０：ＮＯ）、続くステップＳ４１において、ｐｈセンサ３２ｅにより検出された吸収液体のｐｈ検出値（性状検出値）を取得する。
【００８９】
続くステップＳ４２では、ｐｈ検出値が予め設定された閾値ＴＨ３よりも低くなっているか否かを判定する。吸収液体が変質する等による異常が生じていなければ、運転時間が所定時間未満であるにも拘わらずｐｈ検出値＜ＴＨ３となる（つまり吸収可能量が所定値未満となっている）ことは有り得ない。よって、ｐｈ検出値≧ＴＨ３であると判定されれば（Ｓ４２：ＮＯ）、次のステップＳ４４において、除去装置２０，３０が正常に機能している旨の正常判定をする。
【００９０】
一方、ｐｈ検出値＜ＴＨ３であると判定されれば（Ｓ４１：ＹＥＳ）、吸収液体が変質する等により吸収可能量が少なくなっているとみなして、次のステップＳ４５において、除去装置２０，３０が正常に機能していない旨の異常判定をする。
【００９１】
そして、このように異常判定された場合には、ステップＳ３６において内燃機関１０の運転を制限するとともに、ステップＳ２７においてＮＯｘ除去装置３０の運転を制限する。なお、これらの制限内容は、図５のステップＳ２６，２７と同じである。
【００９２】
以上により、本実施形態によれば、除去装置２０，３０に液漏れ異常が生じているか否かを診断することを容易に実現できる。また、上記第１実施形態の如くＮＯｘ排出量ｐの算出やＮＯｘ吸収量ｑの算出を不要にできるので、マイコンの演算処理負荷を小さくできる。
【００９３】
（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。
【００９４】
・上記第２実施形態では、第１流量センサ２５ａ，３５ａ及び第２流量センサ２５ｂ，３５ｂの流量差に基づき液漏れ異常有無を診断しているが、いずれか一方のセンサを用いて、ポンプ２３，３３を作動させている時に検出された流量が予め設定された閾値よりも少ない場合に、液漏れ異常が生じていると診断するようにしてもよい。
【００９５】
・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。
【００９６】
・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（入替制御）させている。これに対し、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るようにしてもよい。この場合、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することが望ましい。また、流入バルブ２２ｃ及び流出バルブ２２ｄを廃止することが望ましい。
【００９７】
・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。
【００９８】
・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。
【００９９】
この点を鑑みて、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を配置してもよい。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。但し、このような位置に酸化手段を配置すると、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、このような配置の酸化手段には、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。
【０１００】
・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。
【０１０１】
・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。
【０１０２】
・上記各実施形態では、ＮＯｘ除去装置３０の上流側にＣＯ２除去装置２０を設けているが、ＮＯｘ除去装置３０が、ＣＯ２を吸収しつつも十分な量のＮＯｘを吸収できる能力を有していれば、ＣＯ２除去装置２０を廃止してもよい。
【０１０３】
・上記各実施形態では、吸収液体で吸収させる排ガス中の特定成分をＮＯｘ，ＣＯ２としているが、これらの成分以外を対象として吸収除去させるようにしてもよい。例えば、着火式のガソリンエンジンに適用させた場合において、排ガス中のＨＣを吸収液体で吸収させるようにしてもよい。
【０１０４】
・上記各実施形態において、流入バルブ２２ｃ，３２ｃ及び流出バルブ２２ｄ，３２ｄを廃止した構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…内燃機関、１１…排気管、２０…ＣＯ２除去装置（排気浄化装置）、２１ｆ，３１ｆ…残量センサ（液量センサ（状態センサ））、２２，３２…排ガス接触器、２２ｅ，３２ｅ…ｐｈセンサ（性状センサ（状態センサ））、２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ…流量センサ（液量センサ（状態センサ））、３０…ＮＯｘ除去装置（排気浄化装置）、４０ａ…バイパス通路、４１…バイパス弁（切替弁）、５１…液量センサ、Ｓ２０〜Ｓ２５，Ｓ３０〜Ｓ３５，Ｓ４０〜Ｓ４５…異常判定手段、Ｓ２０…排出量算出手段、Ｓ２２…吸収量算出手段、Ｓ２３…能力低下異常判定手段、Ｓ３１…液漏れ異常判定手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガス中の特定成分と接触するとその接触した特定成分を吸収する吸収液体を保有し、前記内燃機関の排気管に配置されて前記吸収液体を排ガスに接触させることで前記特定成分を吸収して除去する排気浄化装置に適用され、
前記吸収液体の状態を検出する状態センサと、
前記状態センサの検出値に基づき、前記排気浄化装置による浄化機能に異常が生じているか否かを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置の異常診断装置。
【請求項２】
前記吸収液体の性質状態を検出する性状センサを前記状態センサとして備え、
前記異常判定手段は、
所定時間当りに前記内燃機関から排出される前記特定成分の排出量を算出する排出量算出手段と、
前記性状センサによる性状検出値に基づき、前記所定時間当りに前記吸収液体で吸収した前記特定成分の吸収量を算出する吸収量算出手段と、
前記排出量算出手段により算出した所定時間当りの排出量と、前記吸収量算出手段により算出した所定時間当りの吸収量との比較に基づき、浄化能力が異常に低下しているか否かを判定する能力低下異常判定手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置の異常診断装置。
【請求項３】
前記排気浄化装置から漏れ出た吸収液体が収集される容器中の液量、或いは、前記吸収液体の流量又は残存量を検出する液量センサを前記状態センサとして備え、
前記異常判定手段は、前記液量センサによる検出値に基づき、前記吸収液体が前記排気浄化装置から漏れ出る異常が生じているか否かを判定する液漏れ異常判定手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置の異常診断装置。
【請求項４】
前記排気浄化装置は、
前記内燃機関の排気管に取り付けられ、前記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、
を有して構成されており、
前記異常判定手段により異常判定されている場合には、前記バイパス通路へ排ガスを流すよう前記切替弁を作動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気浄化装置の異常診断装置。
【請求項１】
内燃機関の排ガス中の特定成分と接触するとその接触した特定成分を吸収する吸収液体を保有し、前記内燃機関の排気管に配置されて前記吸収液体を排ガスに接触させることで前記特定成分を吸収して除去する排気浄化装置に適用され、
前記吸収液体の状態を検出する状態センサと、
前記状態センサの検出値に基づき、前記排気浄化装置による浄化機能に異常が生じているか否かを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置の異常診断装置。
【請求項２】
前記吸収液体の性質状態を検出する性状センサを前記状態センサとして備え、
前記異常判定手段は、
所定時間当りに前記内燃機関から排出される前記特定成分の排出量を算出する排出量算出手段と、
前記性状センサによる性状検出値に基づき、前記所定時間当りに前記吸収液体で吸収した前記特定成分の吸収量を算出する吸収量算出手段と、
前記排出量算出手段により算出した所定時間当りの排出量と、前記吸収量算出手段により算出した所定時間当りの吸収量との比較に基づき、浄化能力が異常に低下しているか否かを判定する能力低下異常判定手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置の異常診断装置。
【請求項３】
前記排気浄化装置から漏れ出た吸収液体が収集される容器中の液量、或いは、前記吸収液体の流量又は残存量を検出する液量センサを前記状態センサとして備え、
前記異常判定手段は、前記液量センサによる検出値に基づき、前記吸収液体が前記排気浄化装置から漏れ出る異常が生じているか否かを判定する液漏れ異常判定手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置の異常診断装置。
【請求項４】
前記排気浄化装置は、
前記内燃機関の排気管に取り付けられ、前記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、
を有して構成されており、
前記異常判定手段により異常判定されている場合には、前記バイパス通路へ排ガスを流すよう前記切替弁を作動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気浄化装置の異常診断装置。
【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２０１１−１７９３４０（Ｐ２０１１−１７９３４０Ａ）
【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２０１０−４１７５３（Ｐ２０１０−４１７５３）
【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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