内燃機関の排気浄化装置
【課題】この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、脱離水分による触媒浄化能力の低下を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】内燃機関１０の始動後、排気切替バルブ２６の開度を第１開度とし、吸着材（吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４）に排気ガス中のＨＣ、水分及びＮＯｘを吸着させる。その後、吸着材の吸着完了を判定し、吸着完了の場合には、排気切替バルブ２６の開度を第２開度とする。その後、下流触媒１８の活性を判定し、活性の場合は、排気切替バルブ２６の開度を第３開度とし、吸着材からＨＣ、水分及びＮＯｘを脱離させる。排気切替バルブ２６の開度を第３開度とする以前に排気ガス還流通路２８を開いて、脱離したＨＣ、水分及びＮＯｘを還流する。
【解決手段】内燃機関１０の始動後、排気切替バルブ２６の開度を第１開度とし、吸着材（吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４）に排気ガス中のＨＣ、水分及びＮＯｘを吸着させる。その後、吸着材の吸着完了を判定し、吸着完了の場合には、排気切替バルブ２６の開度を第２開度とする。その後、下流触媒１８の活性を判定し、活性の場合は、排気切替バルブ２６の開度を第３開度とし、吸着材からＨＣ、水分及びＮＯｘを脱離させる。排気切替バルブ２６の開度を第３開度とする以前に排気ガス還流通路２８を開いて、脱離したＨＣ、水分及びＮＯｘを還流する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、排気通路における触媒の上流に、排気ガス中の未浄化成分を吸着するための吸着材を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、排気通路に設けられた触媒の上流側において、該排気通路の一部をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に介装された吸着材と、該排気通路に流す排気ガスと該バイパス通路に流す排気ガスとの流量比を制御する制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が開示されている。上記吸着材は、排気ガス中に含まれる未浄化成分を低温時に吸着して高温時に脱離する機能を有し、上記触媒は、高温で活性化する機能を有している。
【０００３】
内燃機関の冷間始動後など排気ガスの温度が低い場合には、排気ガス中の未浄化成分を上記触媒で浄化することが困難である。このため、特許文献１では、上記制御手段を実行し、排気ガスの流れを制御する。具体的には、バイパス通路を開き、その後、一旦バイパス通路を閉じてから再度バイパス通路を開く制御を実行する。こうすることで、未浄化成分を上記吸着材に一時的に吸着させ、その後、高温となった排気ガスで脱離できる。また、高温となった排気ガスで上記触媒を活性化できる。したがって、特許文献１によれば、冷間始動時であっても、上記触媒の活性化に併せて上記制御手段を実行することで、脱離させた未浄化成分を浄化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２００７５０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４０５０号公報
【特許文献３】特開平５−１７１９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記吸着材は、排気ガス中に含まれる未浄化成分だけでなく、排気ガス中の水分を吸着・脱離する機能を有している。このため、上記制御手段を実行すると、未浄化成分の脱離と併せて水分が脱離する。水分が脱離すると、排気ガスの温度を下げる原因となる。そして、温度が下がった排気ガスが流入することで、触媒の活性状態が低下してしまう。触媒の活性状態が低下することは、触媒の浄化能力が低下することを意味する。したがって、特許文献１の排気浄化装置を用いた場合には、脱離した未浄化成分を触媒で浄化できないおそれがあった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、脱離水分による触媒浄化能力の低下を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、
前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒の上流側において前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路と、
開度を変化させることで前記主排気通路に流す排気ガスと、前記バイパス通路に流す排気ガスとの流量比を制御する流量比制御手段と、
前記バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる未浄化成分及び水分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記吸着材の下流側において、前記バイパス通路から前記内燃機関の吸気通路に排気ガスを還流する排気ガス還流通路と、
前記排気ガス還流通路の開閉を制御する排気ガス還流制御手段と、
内燃機関の始動後、排気ガスの流入先が前記バイパス通路となるように前記流量比制御手段の開度を所定の第１開度に設定する第１開度設定手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第１開度に設定した後に、前記吸着材に対する所定の吸着完了条件の成否を判定する吸着完了条件判定手段と、
前記吸着完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記主排気通路となるように前記流量比制御手段の開度を所定の第２開度に設定する第２開度設定手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第２開度に設定した後に、前記触媒に対する所定の活性化条件の成否を判定する活性化条件判定手段と、
前記活性化条件が成立した場合に、前記バイパス通路に流す排気ガスが増量するように前記流量比制御手段の開度を所定の第３開度に設定する第３開度設定手段と、を備え、
前記第３開度設定手段による開度設定時には、排気ガス還流制御手段により前記排気ガス還流通路が開かれていることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記排気ガス還流制御手段は、前記流量比制御手段の開度を前記第２開度に設定した後であって、前記第３開度に設定する前のタイミングで開かれることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記第３開度は、前記第１開度に等しいことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３いずれか１つの発明において、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第３開度に設定した後に、前記触媒の温度に基づいて、前記主排気通路に流す排気ガスが増量するように前記流量比制御手段の開度を補正する開度補正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、流量比制御手段の開度を第３開度に設定した際には、排気ガス還流制御手段により排気ガス還流通路が開かれているため、排気ガスを吸着材に流すことにより脱離する水分を吸気通路側に還流できる。これにより、触媒側に流入する脱離水分量を少なくすることができ、脱離水分による触媒浄化能力の低下を抑制できる。
【００１２】
第２の発明によれば、流量比制御手段の開度を第３開度に設定する前のタイミングで排気ガス還流通路を開くことができる。したがって、水分を脱離する前に予め排気ガス還流通路を開くことができ、脱離した水分を確実に吸気通路側に還流できる。
【００１３】
第３の発明によれば、第３開度を第１開度と等しくできるので、排気ガスの流入先を前記バイパス通路に選択できる。排気ガスの流入先を前記バイパス通路に選択できれば、より多くの排気ガスを吸着材に流すことができる。したがって、吸着した未浄化成分を早期に脱離させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、流量比制御手段の開度を第３開度に設定した後に、触媒の温度に基づいて、主排気通路に流す排気ガスが増量するように流量比制御手段の開度を補正できる。これにより、触媒温度が低下した場合に、バイパス通路に流す排気ガスを減量するといった制御が可能となる。したがって、触媒温度の低下に伴う浄化能力の低下をより一層抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】実施の形態１のシステムの制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】実施の形態１のＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１７】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための図である。実施形態１のシステムは、例えば車両の駆動源として用いられる内燃機関１０を備えている。この内燃機関１０には、吸気通路１２及び主排気通路１４がそれぞれ接続されている。
【００１８】
主排気通路１４の途中には、排気ガス中に含まれる特定の物質を浄化するための触媒（例えば三元触媒）として、上流触媒１６と、この上流触媒１６より下流に位置する下流触媒１８とが設けられている。上流触媒１６は、内燃機関１０の排気マニホールドの直下などに配置されるのが好ましく、下流触媒１８は、車両の床下などに配置されるのが好ましい。
【００１９】
上流触媒１６と下流触媒１８との間には、主排気通路１４をバイパスするバイパス通路２０が設けられている。すなわち、バイパス通路２０の両端部は、それぞれ上流触媒１６の下流側及び下流触媒１８の上流側に接続されている。別の言い方をすれば、バイパス通路２０は、上流触媒１６の下流側から分岐し、下流触媒１８の上流側において再び主排気通路１４に合流する。
【００２０】
バイパス通路２０の途中には、排気ガス中のＨＣ及び水分を吸着可能な吸着ユニット２２が設けられている。吸着ユニット２２としては、例えば、活性炭やゼオライトなどを用いることができる。また、バイパス通路２０の途中の吸着ユニット２２の下流には、排気ガス中のＮＯｘを吸着可能なＮＯｘ吸着材２４が設けられている。ＮＯｘ吸着材２４としては、例えば、セリウムにパラジウムを担持したものなどを用いることができる。ここで、ＮＯｘ吸着材２４の上流に吸着ユニット２２を設けるのは、ＮＯｘ吸着材２４に対するＮＯｘ吸着の阻害要因となる水分を、ＮＯｘ吸着材２４の上流において事前に除去することを目的としている。
【００２１】
バイパス通路２０が再び主排気通路１４に合流する箇所には、排気切替バルブ２６が設置されている。この排気切替バルブ２６は、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスを流す状態と、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスを流さない状態とに切り替えが可能になっている。
【００２２】
ＮＯｘ吸着材２４よりも下流側には、バイパス通路２０を流れる排気ガスの一部を還流するための排気ガス還流通路２８の一端が接続されている。この排気ガス還流通路２８の他端は、吸気通路１２と接続されている。排気ガス還流通路２８を流れる排気ガスは、スロットルバルブ３０を経由して吸気通路１２を流れる吸入空気と混合し、内燃機関１０に流入する。排気ガス還流通路２８の途中には、開くことにより排気ガス還流を可能とするパージバルブ３２が設置されている。
【００２３】
本実施形態のシステムは、更に、内燃機関１０のエンジン水温ＴＷを検出する水温センサ３４と、内燃機関１０の吸入空気量GAを検出するエアフローメータ３６と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。ＥＣＵ５０には、上述した水温センサ３４、エアフローメータ３６等の各種センサ、排気切替バルブ２６等の各種アクチュエータがそれぞれ電気的に接続されている。
【００２４】
［実施の形態１の動作の概要］
内燃機関１０の冷間始動直後は、下流触媒１８の温度ＴＣが低いため、その活性が不十分である。このため、ＨＣやＮＯｘを下流触媒１８で十分に浄化することができない。そこで、本システムでは、冷間始動直後の排気ガスをバイパス通路２０に流すことにより、ＨＣ、水分及びＮＯｘを吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４にそれぞれ吸着させる。これにより、冷間始動直後におけるＨＣ及びＮＯｘの大気中への放出量を大幅に低減することができる。
【００２５】
また、本システムでは、吸着ユニット２２に吸着されたＨＣや、ＮＯｘ吸着材２４に吸着されたＮＯｘを浄化するために、下流触媒１８が十分に活性化した後、排気ガスをバイパス通路２０に流し、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４に吸着させたＨＣ及びＮＯｘをパージする。
【００２６】
パージしたＨＣ及びＮＯｘは、２つの経路により浄化できる。一方は、下流触媒１８に直接導入することで浄化できる。他方は、パージバルブ３２を開くことで排気ガスを吸気通路１２に還流し、ＨＣは内燃機関１０の筒内で燃焼し、内燃機関１０から排出されたＮＯｘは上流触媒１６や下流触媒１８で浄化できる。
【００２７】
ところで、このパージに際しては、吸着ユニット２２に吸着された水分もパージされる。水分がパージされると、その気化潜熱に伴って排気ガスの保有する熱エネルギーを吸収するため、排気ガスの温度が低下する。そして、温度が低下した排気ガスを下流触媒１８に導入すると、下流触媒１８の温度が下がり、その結果、活性化している下流触媒１８の触媒浄化能力が低下してしまう。
【００２８】
そこで、本システムでは、パージを実施する前にパージバルブ３２を開くことで、パージ開始後に発生する水分によって温度の低下した低温排気ガスを還流させる制御を行うこととしている。
【００２９】
図２は、本システムにおける制御の一例を示すタイミングチャートである。図２（Ａ）は、パージバルブ３２の開度ＯＤＰＧを示し、図２（Ｂ）は、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷをそれぞれ示す。また、図２（Ｃ）は、下流触媒１８の温度ＴＣを示す。
【００３０】
内燃機関１０の始動後、すなわち、図２に示す時刻ｔ０においては、下流触媒１８の温度ＴＣは下流触媒１８が十分に活性化する温度ＴＣＡよりも低い。このため、下流触媒１８で排気ガスを浄化できない。したがって、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷは、ＯＤｓｗ１に制御される。これにより、排気切替バルブ２６が第１状態に制御され、排気ガス中のＨＣ、水分及びＮＯｘは、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４にそれぞれ吸着される。一方、パージバルブ３２の開度ＯＤＰＧは、ほぼ閉状態に近いＯＤＰＧ１に制御される。したがって、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４を通過した排気ガスは、下流触媒１８を流れて大気中へ放出される。
【００３１】
時刻ｔ０から一定時間経過後の時刻ｔ１においては、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷは、ＯＤＳＷ２に制御される。これにより、排気切替バルブ２６が第２状態に制御される。ここで、時刻ｔ１は、吸着ユニット２２への吸着が完了するタイミングを表すものである。具体的に、時刻ｔ１は、吸着ユニット２２の吸着能力が最大に達したときのタイミングを表す。このタイミングは、吸入空気量GAの積算等により推定される吸着ユニット２２の温度に基づいて設定できる。これにより、最適な吸着の完了タイミングが実現されている。なお、この時刻ｔ１は、予めＥＣＵ５０に記憶されているものとする。
【００３２】
ところで、パージバルブ３２の開度ＯＤＰＧは、ＯＤＰＧ１に制御されているが、時刻ｔ２において、ＯＤＰＧ２に制御される。これにより、パージバルブ３２が開かれるため、排気ガスの還流が可能な状態となる。ここで、時刻ｔ２は、内燃機関１０の暖機が完了するタイミングよりも遅いタイミングに設定されることが好ましく、吸着ユニット２２が水分を脱離可能な温度まで上昇するタイミングよりも遅いタイミングに設定されることがより好ましい。これにより、脱離した水分を排気ガスと共に確実に還流できる。なお、この時刻ｔ２は、予めＥＣＵ５０に記憶されているものとする。
【００３３】
また、図２に示す時刻ｔ３においては、下流触媒１８の温度ＴＣがＴＣＡに達する。ＴＣＡに達すれば、吸着ユニット２２に吸着されたＨＣや、ＮＯｘ吸着材２４に吸着されたＮＯｘを下流触媒１８で浄化できる。このため、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷがＯＤＳＷ１に制御される。これにより、排気切替バルブ２６が第１状態に制御され、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４に吸着したＨＣ、水分及びＮＯｘのパージが開始される。
【００３４】
水分のパージが始まると、上述したように、気化潜熱に伴う排気ガスの温度が低下し、これに伴い、下流触媒１８の温度ＴＣも低下してしまう。図２（Ｃ）の破線５２は、この現象を示すものであり、下流触媒１８の温度ＴＣがパージ開始後に低下することを表す。そして、下流触媒１８の温度ＴＣがパージ開始後に低下すれば、下流触媒１８の浄化能力が低下してしまうため、ＨＣ及びＮＯｘを十分に浄化できないことが想定される。
【００３５】
本システムでは、上述した時刻ｔ２において、パージバルブ３２の開度ＯＤＰＧがＯＤＰＧ２に制御される。これにより、排気ガスの還流が可能な状態となっているため、時刻ｔ３で水分のパージが始まったとしても、低温排気ガスを還流できる。低温排気ガスを還流できれば、下流触媒１８に流入する低温排気ガスの量を低減できるので、下流触媒１８の浄化能力の低下を抑制できる。
【００３６】
［実施の形態１における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、内燃機関１０の始動時に実行されるものとする。図３に示すルーチンによれば、まず、吸着条件が成立するか否かが判別される（ステップ１００）。具体的には、水温センサ３４により検出されるエンジン水温ＴＷが取得され、所定の判定値ＴＷＡと比較される。エンジン水温ＴＷが所定の判定値ＴＷＡ以上である場合には、下流触媒１８の暖機状態が十分であると判断できる。この場合には、ＨＣ、水分及びＮＯｘを吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４に吸着させる必要はない。したがって、排気切替バルブ２６が第２状態とされ（ステップ１０２）、本ルーチンは一旦終了する。
【００３７】
一方、上記ステップ１００において、エンジン水温ＴＷが上記判定値ＴＷＡ未満である場合には、排気切替バルブ２６が第１状態とされる（ステップ１０４）。これにより、排気ガスはバイパス通路２０を流れ、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４にＨＣ、水分及びＮＯｘがそれぞれ吸着される。
【００３８】
ステップ１０４に続いて、吸着時間ｔＳが取得される（ステップ１０６）。この吸着時間ｔＳは、始動後、排気切替バルブ２６が第１状態に制御されている期間である。続いて、この吸着時間ｔＳが所定値ｔＡを超えているか否かが判別される（ステップ１０８）。この所定値ｔＡは、図２の説明で述べた時刻ｔ１と時刻ｔ０との間隔に等しい。吸着時間ｔＳが所定値ｔＡを超えている場合には、吸着ユニット２２の吸着能力が最大となっているため、排気ガス中の水分をこれ以上吸着できない。したがって、排気切替バルブ２６が第２状態とされる（ステップ１１０）。一方、吸着時間ｔＳが所定値ｔＡ未満の場合には、吸着時間ｔＳが所定値ｔＡ以上となるまで排気切替バルブ２６の第１状態が維持される。
【００３９】
ステップ１１０に続いて、水温センサ３４により検出されるエンジン水温ＴＷが再び取得され（ステップ１１２）、所定の判定値ＴＷＢと比較される（ステップ１１４）。エンジン水温ＴＷが判定値ＴＷＢ以上である場合には、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４からＨＣ、水分及びＮＯｘが脱離可能な温度に達していると共に、内燃機関１０の暖機が完了していると判断できる。したがって、パージバルブ３２が開かれる（ステップ１１６）。これにより排気ガスの還流が開始される。一方、エンジン水温ＴＷが判定値ＴＷＢ未満の場合には、エンジン水温ＴＷが判定値ＴＷＢ以上となるまで排気切替バルブ２６の第２状態が維持される。
【００４０】
ステップ１１０に続いて、下流触媒１８の温度ＴＣが取得され（ステップ１１８）、所定の判定値ＴＣＡと比較される（ステップ１２０）。ここで、所定の判定値ＴＣＡは、上述したように、下流触媒１８が十分に活性化する温度ＴＣＡに等しく、吸入空気量GAの積算等により推定されるものである。下流触媒１８の温度ＴＣが判定値ＴＣＡ以上である場合には、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４から脱離したＨＣ及びＮＯｘを浄化可能であると判断できる。したがって、排気切替バルブ２６が再び第１状態とされる（ステップ１２２）。これによりパージが開始される。一方、下流触媒１８の温度ＴＣが判定値ＴＣＡ未満の場合には、温度ＴＣが判定値ＴＣＡ以上となるまで排気切替バルブ２６の第２状態が維持される。
【００４１】
以上説明したように、図３に示すルーチンの処理によれば、排気切替バルブ２６の開度を制御して排気ガス中のＨＣ、水分及びＮＯｘを吸着し、最適なタイミングでパージすることができると共に、バージ開始後に発生する水分に起因した低温排気ガスによる下流触媒１８の触媒浄化能力の低下を抑制できる。
【００４２】
なお、上述した実施の形態１では、排気切替バルブ２６は、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスを流す状態と、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスを流さない状態との間での切り替えが可能であるが、これらの状態の中間の状態に更に切り替え可能になっていてもよい。また、この中間の状態を変化させて、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を流す排気ガスと、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を流さない排気ガスとの混合割合を調節できる構成になっていてもよい。
【００４３】
排気ガスの混合割合を調節できる場合には、主排気通路１４に一部の排気ガスを流しつつ、残りの排気ガスを吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に流してＨＣ、水分及びＮＯｘをパージするといった制御を実施できる。このため、パージ速度を変更する制御が実現できる。すなわち、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスをより多く流してパージの完了を早めるといった制御が可能となる。
【００４４】
特に、パージ実施中に吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を通過した排気ガスは、これらを通過しない排気ガスよりも相対的に低温である。パージ実施中に吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を通過した排気ガスが、低温排気ガスとなることは既述のとおりである。逆を言えば、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を通過しない排気ガスは、相対的に高温である。したがって、この高温排気ガスを下流触媒１８に導入すれば、下流触媒１８の温度ＴＣの低下を抑制できる。
【００４５】
具体的に、パージ実施中に下流触媒１８の温度ＴＣを取得し、この温度ＴＣがＴＣＡを大幅に下回るような所定の温度ＴＣＢとなった場合に、より多くの高温排気ガスが下流触媒１８に流入するように排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷを変更する。こうすることで、パージ実施中における下流触媒１８の温度ＴＣの低下を抑制することができる。
【００４６】
また、上述した実施の形態１では、吸着の完了タイミング及びパージの開始タイミングを吸入空気量GAの積算により推定しているが、それらの推定方法はこれに限定されるものではない。例えば、吸着ユニット２２に温度センサを設け、それらのセンサによって計測される温度や、吸着ユニット２２を通過した排気ガス中の水分濃度に基づいて最適な吸着終了タイミングを推定してもよい。同様に、下流触媒１８に設けた温度センサや、下流触媒１８を流れる排気ガス中の水分濃度に基づいて最適なパージ開始タイミングを推定してもよい。
【００４７】
また、上述した実施の形態１においては、下流触媒１８が前記第１の発明における「触媒」に、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４が前記第１の発明における「吸着材」に、排気切替バルブ２６が前記第１の発明における「流量比制御手段」に、パージバルブ３２が前記第１の発明における「排気ガス還流制御手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、図３のステップ１００、１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「第１開度設定手段」が、同ステップ１０６、１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸着完了条件判定手段」が、同ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「第２開度設定手段」が、同ステップ１１８、１２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「活性化条件判定手段」が、同ステップ１２２の処理を実行することにより前記第１の発明における「第３開度設定手段」が、それぞれ実現されている。
【００４８】
また、上述した実施の形態１の変形例においては、ＥＣＵ５０が、パージ実施中に下流触媒１８の温度ＴＣを取得することにより前記第４の発明における「温度取得手段」が実現されている。また、下流触媒１８の温度ＴＣがＴＣＢとなった場合に、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷを変更することにより前記第４の発明における「開度補正手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 内燃機関
１４ 主排気通路
１８ 下流触媒
２０ バイパス通路
２２ 吸着ユニット
２４ ＮＯｘ吸着材
２６ 排気切替バルブ
２８ 排気ガス還流通路
３２ パージバルブ
５０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、排気通路における触媒の上流に、排気ガス中の未浄化成分を吸着するための吸着材を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、排気通路に設けられた触媒の上流側において、該排気通路の一部をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に介装された吸着材と、該排気通路に流す排気ガスと該バイパス通路に流す排気ガスとの流量比を制御する制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が開示されている。上記吸着材は、排気ガス中に含まれる未浄化成分を低温時に吸着して高温時に脱離する機能を有し、上記触媒は、高温で活性化する機能を有している。
【０００３】
内燃機関の冷間始動後など排気ガスの温度が低い場合には、排気ガス中の未浄化成分を上記触媒で浄化することが困難である。このため、特許文献１では、上記制御手段を実行し、排気ガスの流れを制御する。具体的には、バイパス通路を開き、その後、一旦バイパス通路を閉じてから再度バイパス通路を開く制御を実行する。こうすることで、未浄化成分を上記吸着材に一時的に吸着させ、その後、高温となった排気ガスで脱離できる。また、高温となった排気ガスで上記触媒を活性化できる。したがって、特許文献１によれば、冷間始動時であっても、上記触媒の活性化に併せて上記制御手段を実行することで、脱離させた未浄化成分を浄化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２００７５０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４０５０号公報
【特許文献３】特開平５−１７１９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記吸着材は、排気ガス中に含まれる未浄化成分だけでなく、排気ガス中の水分を吸着・脱離する機能を有している。このため、上記制御手段を実行すると、未浄化成分の脱離と併せて水分が脱離する。水分が脱離すると、排気ガスの温度を下げる原因となる。そして、温度が下がった排気ガスが流入することで、触媒の活性状態が低下してしまう。触媒の活性状態が低下することは、触媒の浄化能力が低下することを意味する。したがって、特許文献１の排気浄化装置を用いた場合には、脱離した未浄化成分を触媒で浄化できないおそれがあった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、脱離水分による触媒浄化能力の低下を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、
前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒の上流側において前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路と、
開度を変化させることで前記主排気通路に流す排気ガスと、前記バイパス通路に流す排気ガスとの流量比を制御する流量比制御手段と、
前記バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる未浄化成分及び水分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記吸着材の下流側において、前記バイパス通路から前記内燃機関の吸気通路に排気ガスを還流する排気ガス還流通路と、
前記排気ガス還流通路の開閉を制御する排気ガス還流制御手段と、
内燃機関の始動後、排気ガスの流入先が前記バイパス通路となるように前記流量比制御手段の開度を所定の第１開度に設定する第１開度設定手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第１開度に設定した後に、前記吸着材に対する所定の吸着完了条件の成否を判定する吸着完了条件判定手段と、
前記吸着完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記主排気通路となるように前記流量比制御手段の開度を所定の第２開度に設定する第２開度設定手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第２開度に設定した後に、前記触媒に対する所定の活性化条件の成否を判定する活性化条件判定手段と、
前記活性化条件が成立した場合に、前記バイパス通路に流す排気ガスが増量するように前記流量比制御手段の開度を所定の第３開度に設定する第３開度設定手段と、を備え、
前記第３開度設定手段による開度設定時には、排気ガス還流制御手段により前記排気ガス還流通路が開かれていることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記排気ガス還流制御手段は、前記流量比制御手段の開度を前記第２開度に設定した後であって、前記第３開度に設定する前のタイミングで開かれることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記第３開度は、前記第１開度に等しいことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３いずれか１つの発明において、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第３開度に設定した後に、前記触媒の温度に基づいて、前記主排気通路に流す排気ガスが増量するように前記流量比制御手段の開度を補正する開度補正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、流量比制御手段の開度を第３開度に設定した際には、排気ガス還流制御手段により排気ガス還流通路が開かれているため、排気ガスを吸着材に流すことにより脱離する水分を吸気通路側に還流できる。これにより、触媒側に流入する脱離水分量を少なくすることができ、脱離水分による触媒浄化能力の低下を抑制できる。
【００１２】
第２の発明によれば、流量比制御手段の開度を第３開度に設定する前のタイミングで排気ガス還流通路を開くことができる。したがって、水分を脱離する前に予め排気ガス還流通路を開くことができ、脱離した水分を確実に吸気通路側に還流できる。
【００１３】
第３の発明によれば、第３開度を第１開度と等しくできるので、排気ガスの流入先を前記バイパス通路に選択できる。排気ガスの流入先を前記バイパス通路に選択できれば、より多くの排気ガスを吸着材に流すことができる。したがって、吸着した未浄化成分を早期に脱離させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、流量比制御手段の開度を第３開度に設定した後に、触媒の温度に基づいて、主排気通路に流す排気ガスが増量するように流量比制御手段の開度を補正できる。これにより、触媒温度が低下した場合に、バイパス通路に流す排気ガスを減量するといった制御が可能となる。したがって、触媒温度の低下に伴う浄化能力の低下をより一層抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】実施の形態１のシステムの制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】実施の形態１のＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１７】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための図である。実施形態１のシステムは、例えば車両の駆動源として用いられる内燃機関１０を備えている。この内燃機関１０には、吸気通路１２及び主排気通路１４がそれぞれ接続されている。
【００１８】
主排気通路１４の途中には、排気ガス中に含まれる特定の物質を浄化するための触媒（例えば三元触媒）として、上流触媒１６と、この上流触媒１６より下流に位置する下流触媒１８とが設けられている。上流触媒１６は、内燃機関１０の排気マニホールドの直下などに配置されるのが好ましく、下流触媒１８は、車両の床下などに配置されるのが好ましい。
【００１９】
上流触媒１６と下流触媒１８との間には、主排気通路１４をバイパスするバイパス通路２０が設けられている。すなわち、バイパス通路２０の両端部は、それぞれ上流触媒１６の下流側及び下流触媒１８の上流側に接続されている。別の言い方をすれば、バイパス通路２０は、上流触媒１６の下流側から分岐し、下流触媒１８の上流側において再び主排気通路１４に合流する。
【００２０】
バイパス通路２０の途中には、排気ガス中のＨＣ及び水分を吸着可能な吸着ユニット２２が設けられている。吸着ユニット２２としては、例えば、活性炭やゼオライトなどを用いることができる。また、バイパス通路２０の途中の吸着ユニット２２の下流には、排気ガス中のＮＯｘを吸着可能なＮＯｘ吸着材２４が設けられている。ＮＯｘ吸着材２４としては、例えば、セリウムにパラジウムを担持したものなどを用いることができる。ここで、ＮＯｘ吸着材２４の上流に吸着ユニット２２を設けるのは、ＮＯｘ吸着材２４に対するＮＯｘ吸着の阻害要因となる水分を、ＮＯｘ吸着材２４の上流において事前に除去することを目的としている。
【００２１】
バイパス通路２０が再び主排気通路１４に合流する箇所には、排気切替バルブ２６が設置されている。この排気切替バルブ２６は、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスを流す状態と、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスを流さない状態とに切り替えが可能になっている。
【００２２】
ＮＯｘ吸着材２４よりも下流側には、バイパス通路２０を流れる排気ガスの一部を還流するための排気ガス還流通路２８の一端が接続されている。この排気ガス還流通路２８の他端は、吸気通路１２と接続されている。排気ガス還流通路２８を流れる排気ガスは、スロットルバルブ３０を経由して吸気通路１２を流れる吸入空気と混合し、内燃機関１０に流入する。排気ガス還流通路２８の途中には、開くことにより排気ガス還流を可能とするパージバルブ３２が設置されている。
【００２３】
本実施形態のシステムは、更に、内燃機関１０のエンジン水温ＴＷを検出する水温センサ３４と、内燃機関１０の吸入空気量GAを検出するエアフローメータ３６と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。ＥＣＵ５０には、上述した水温センサ３４、エアフローメータ３６等の各種センサ、排気切替バルブ２６等の各種アクチュエータがそれぞれ電気的に接続されている。
【００２４】
［実施の形態１の動作の概要］
内燃機関１０の冷間始動直後は、下流触媒１８の温度ＴＣが低いため、その活性が不十分である。このため、ＨＣやＮＯｘを下流触媒１８で十分に浄化することができない。そこで、本システムでは、冷間始動直後の排気ガスをバイパス通路２０に流すことにより、ＨＣ、水分及びＮＯｘを吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４にそれぞれ吸着させる。これにより、冷間始動直後におけるＨＣ及びＮＯｘの大気中への放出量を大幅に低減することができる。
【００２５】
また、本システムでは、吸着ユニット２２に吸着されたＨＣや、ＮＯｘ吸着材２４に吸着されたＮＯｘを浄化するために、下流触媒１８が十分に活性化した後、排気ガスをバイパス通路２０に流し、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４に吸着させたＨＣ及びＮＯｘをパージする。
【００２６】
パージしたＨＣ及びＮＯｘは、２つの経路により浄化できる。一方は、下流触媒１８に直接導入することで浄化できる。他方は、パージバルブ３２を開くことで排気ガスを吸気通路１２に還流し、ＨＣは内燃機関１０の筒内で燃焼し、内燃機関１０から排出されたＮＯｘは上流触媒１６や下流触媒１８で浄化できる。
【００２７】
ところで、このパージに際しては、吸着ユニット２２に吸着された水分もパージされる。水分がパージされると、その気化潜熱に伴って排気ガスの保有する熱エネルギーを吸収するため、排気ガスの温度が低下する。そして、温度が低下した排気ガスを下流触媒１８に導入すると、下流触媒１８の温度が下がり、その結果、活性化している下流触媒１８の触媒浄化能力が低下してしまう。
【００２８】
そこで、本システムでは、パージを実施する前にパージバルブ３２を開くことで、パージ開始後に発生する水分によって温度の低下した低温排気ガスを還流させる制御を行うこととしている。
【００２９】
図２は、本システムにおける制御の一例を示すタイミングチャートである。図２（Ａ）は、パージバルブ３２の開度ＯＤＰＧを示し、図２（Ｂ）は、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷをそれぞれ示す。また、図２（Ｃ）は、下流触媒１８の温度ＴＣを示す。
【００３０】
内燃機関１０の始動後、すなわち、図２に示す時刻ｔ０においては、下流触媒１８の温度ＴＣは下流触媒１８が十分に活性化する温度ＴＣＡよりも低い。このため、下流触媒１８で排気ガスを浄化できない。したがって、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷは、ＯＤｓｗ１に制御される。これにより、排気切替バルブ２６が第１状態に制御され、排気ガス中のＨＣ、水分及びＮＯｘは、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４にそれぞれ吸着される。一方、パージバルブ３２の開度ＯＤＰＧは、ほぼ閉状態に近いＯＤＰＧ１に制御される。したがって、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４を通過した排気ガスは、下流触媒１８を流れて大気中へ放出される。
【００３１】
時刻ｔ０から一定時間経過後の時刻ｔ１においては、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷは、ＯＤＳＷ２に制御される。これにより、排気切替バルブ２６が第２状態に制御される。ここで、時刻ｔ１は、吸着ユニット２２への吸着が完了するタイミングを表すものである。具体的に、時刻ｔ１は、吸着ユニット２２の吸着能力が最大に達したときのタイミングを表す。このタイミングは、吸入空気量GAの積算等により推定される吸着ユニット２２の温度に基づいて設定できる。これにより、最適な吸着の完了タイミングが実現されている。なお、この時刻ｔ１は、予めＥＣＵ５０に記憶されているものとする。
【００３２】
ところで、パージバルブ３２の開度ＯＤＰＧは、ＯＤＰＧ１に制御されているが、時刻ｔ２において、ＯＤＰＧ２に制御される。これにより、パージバルブ３２が開かれるため、排気ガスの還流が可能な状態となる。ここで、時刻ｔ２は、内燃機関１０の暖機が完了するタイミングよりも遅いタイミングに設定されることが好ましく、吸着ユニット２２が水分を脱離可能な温度まで上昇するタイミングよりも遅いタイミングに設定されることがより好ましい。これにより、脱離した水分を排気ガスと共に確実に還流できる。なお、この時刻ｔ２は、予めＥＣＵ５０に記憶されているものとする。
【００３３】
また、図２に示す時刻ｔ３においては、下流触媒１８の温度ＴＣがＴＣＡに達する。ＴＣＡに達すれば、吸着ユニット２２に吸着されたＨＣや、ＮＯｘ吸着材２４に吸着されたＮＯｘを下流触媒１８で浄化できる。このため、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷがＯＤＳＷ１に制御される。これにより、排気切替バルブ２６が第１状態に制御され、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４に吸着したＨＣ、水分及びＮＯｘのパージが開始される。
【００３４】
水分のパージが始まると、上述したように、気化潜熱に伴う排気ガスの温度が低下し、これに伴い、下流触媒１８の温度ＴＣも低下してしまう。図２（Ｃ）の破線５２は、この現象を示すものであり、下流触媒１８の温度ＴＣがパージ開始後に低下することを表す。そして、下流触媒１８の温度ＴＣがパージ開始後に低下すれば、下流触媒１８の浄化能力が低下してしまうため、ＨＣ及びＮＯｘを十分に浄化できないことが想定される。
【００３５】
本システムでは、上述した時刻ｔ２において、パージバルブ３２の開度ＯＤＰＧがＯＤＰＧ２に制御される。これにより、排気ガスの還流が可能な状態となっているため、時刻ｔ３で水分のパージが始まったとしても、低温排気ガスを還流できる。低温排気ガスを還流できれば、下流触媒１８に流入する低温排気ガスの量を低減できるので、下流触媒１８の浄化能力の低下を抑制できる。
【００３６】
［実施の形態１における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、内燃機関１０の始動時に実行されるものとする。図３に示すルーチンによれば、まず、吸着条件が成立するか否かが判別される（ステップ１００）。具体的には、水温センサ３４により検出されるエンジン水温ＴＷが取得され、所定の判定値ＴＷＡと比較される。エンジン水温ＴＷが所定の判定値ＴＷＡ以上である場合には、下流触媒１８の暖機状態が十分であると判断できる。この場合には、ＨＣ、水分及びＮＯｘを吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４に吸着させる必要はない。したがって、排気切替バルブ２６が第２状態とされ（ステップ１０２）、本ルーチンは一旦終了する。
【００３７】
一方、上記ステップ１００において、エンジン水温ＴＷが上記判定値ＴＷＡ未満である場合には、排気切替バルブ２６が第１状態とされる（ステップ１０４）。これにより、排気ガスはバイパス通路２０を流れ、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４にＨＣ、水分及びＮＯｘがそれぞれ吸着される。
【００３８】
ステップ１０４に続いて、吸着時間ｔＳが取得される（ステップ１０６）。この吸着時間ｔＳは、始動後、排気切替バルブ２６が第１状態に制御されている期間である。続いて、この吸着時間ｔＳが所定値ｔＡを超えているか否かが判別される（ステップ１０８）。この所定値ｔＡは、図２の説明で述べた時刻ｔ１と時刻ｔ０との間隔に等しい。吸着時間ｔＳが所定値ｔＡを超えている場合には、吸着ユニット２２の吸着能力が最大となっているため、排気ガス中の水分をこれ以上吸着できない。したがって、排気切替バルブ２６が第２状態とされる（ステップ１１０）。一方、吸着時間ｔＳが所定値ｔＡ未満の場合には、吸着時間ｔＳが所定値ｔＡ以上となるまで排気切替バルブ２６の第１状態が維持される。
【００３９】
ステップ１１０に続いて、水温センサ３４により検出されるエンジン水温ＴＷが再び取得され（ステップ１１２）、所定の判定値ＴＷＢと比較される（ステップ１１４）。エンジン水温ＴＷが判定値ＴＷＢ以上である場合には、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４からＨＣ、水分及びＮＯｘが脱離可能な温度に達していると共に、内燃機関１０の暖機が完了していると判断できる。したがって、パージバルブ３２が開かれる（ステップ１１６）。これにより排気ガスの還流が開始される。一方、エンジン水温ＴＷが判定値ＴＷＢ未満の場合には、エンジン水温ＴＷが判定値ＴＷＢ以上となるまで排気切替バルブ２６の第２状態が維持される。
【００４０】
ステップ１１０に続いて、下流触媒１８の温度ＴＣが取得され（ステップ１１８）、所定の判定値ＴＣＡと比較される（ステップ１２０）。ここで、所定の判定値ＴＣＡは、上述したように、下流触媒１８が十分に活性化する温度ＴＣＡに等しく、吸入空気量GAの積算等により推定されるものである。下流触媒１８の温度ＴＣが判定値ＴＣＡ以上である場合には、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４から脱離したＨＣ及びＮＯｘを浄化可能であると判断できる。したがって、排気切替バルブ２６が再び第１状態とされる（ステップ１２２）。これによりパージが開始される。一方、下流触媒１８の温度ＴＣが判定値ＴＣＡ未満の場合には、温度ＴＣが判定値ＴＣＡ以上となるまで排気切替バルブ２６の第２状態が維持される。
【００４１】
以上説明したように、図３に示すルーチンの処理によれば、排気切替バルブ２６の開度を制御して排気ガス中のＨＣ、水分及びＮＯｘを吸着し、最適なタイミングでパージすることができると共に、バージ開始後に発生する水分に起因した低温排気ガスによる下流触媒１８の触媒浄化能力の低下を抑制できる。
【００４２】
なお、上述した実施の形態１では、排気切替バルブ２６は、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスを流す状態と、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスを流さない状態との間での切り替えが可能であるが、これらの状態の中間の状態に更に切り替え可能になっていてもよい。また、この中間の状態を変化させて、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を流す排気ガスと、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を流さない排気ガスとの混合割合を調節できる構成になっていてもよい。
【００４３】
排気ガスの混合割合を調節できる場合には、主排気通路１４に一部の排気ガスを流しつつ、残りの排気ガスを吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に流してＨＣ、水分及びＮＯｘをパージするといった制御を実施できる。このため、パージ速度を変更する制御が実現できる。すなわち、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスをより多く流してパージの完了を早めるといった制御が可能となる。
【００４４】
特に、パージ実施中に吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を通過した排気ガスは、これらを通過しない排気ガスよりも相対的に低温である。パージ実施中に吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を通過した排気ガスが、低温排気ガスとなることは既述のとおりである。逆を言えば、吸着ユニット２２、ＮＯｘ吸着材２４を通過しない排気ガスは、相対的に高温である。したがって、この高温排気ガスを下流触媒１８に導入すれば、下流触媒１８の温度ＴＣの低下を抑制できる。
【００４５】
具体的に、パージ実施中に下流触媒１８の温度ＴＣを取得し、この温度ＴＣがＴＣＡを大幅に下回るような所定の温度ＴＣＢとなった場合に、より多くの高温排気ガスが下流触媒１８に流入するように排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷを変更する。こうすることで、パージ実施中における下流触媒１８の温度ＴＣの低下を抑制することができる。
【００４６】
また、上述した実施の形態１では、吸着の完了タイミング及びパージの開始タイミングを吸入空気量GAの積算により推定しているが、それらの推定方法はこれに限定されるものではない。例えば、吸着ユニット２２に温度センサを設け、それらのセンサによって計測される温度や、吸着ユニット２２を通過した排気ガス中の水分濃度に基づいて最適な吸着終了タイミングを推定してもよい。同様に、下流触媒１８に設けた温度センサや、下流触媒１８を流れる排気ガス中の水分濃度に基づいて最適なパージ開始タイミングを推定してもよい。
【００４７】
また、上述した実施の形態１においては、下流触媒１８が前記第１の発明における「触媒」に、吸着ユニット２２及びＮＯｘ吸着材２４が前記第１の発明における「吸着材」に、排気切替バルブ２６が前記第１の発明における「流量比制御手段」に、パージバルブ３２が前記第１の発明における「排気ガス還流制御手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、図３のステップ１００、１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「第１開度設定手段」が、同ステップ１０６、１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸着完了条件判定手段」が、同ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「第２開度設定手段」が、同ステップ１１８、１２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「活性化条件判定手段」が、同ステップ１２２の処理を実行することにより前記第１の発明における「第３開度設定手段」が、それぞれ実現されている。
【００４８】
また、上述した実施の形態１の変形例においては、ＥＣＵ５０が、パージ実施中に下流触媒１８の温度ＴＣを取得することにより前記第４の発明における「温度取得手段」が実現されている。また、下流触媒１８の温度ＴＣがＴＣＢとなった場合に、排気切替バルブ２６の開度ＯＤＳＷを変更することにより前記第４の発明における「開度補正手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 内燃機関
１４ 主排気通路
１８ 下流触媒
２０ バイパス通路
２２ 吸着ユニット
２４ ＮＯｘ吸着材
２６ 排気切替バルブ
２８ 排気ガス還流通路
３２ パージバルブ
５０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、
前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒の上流側において前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路と、
開度を変化させることで前記主排気通路に流す排気ガスと、前記バイパス通路に流す排気ガスとの流量比を制御する流量比制御手段と、
前記バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる未浄化成分及び水分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記吸着材の下流側において、前記バイパス通路から前記内燃機関の吸気通路に排気ガスを還流する排気ガス還流通路と、
前記排気ガス還流通路の開閉を制御する排気ガス還流制御手段と、
内燃機関の始動後、排気ガスの流入先が前記バイパス通路となるように前記流量比制御手段の開度を所定の第１開度に設定する第１開度設定手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第１開度に設定した後に、前記吸着材に対する所定の吸着完了条件の成否を判定する吸着完了条件判定手段と、
前記吸着完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記主排気通路となるように前記流量比制御手段の開度を所定の第２開度に設定する第２開度設定手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第２開度に設定した後に、前記触媒に対する所定の活性化条件の成否を判定する活性化条件判定手段と、
前記活性化条件が成立した場合に、前記バイパス通路に流す排気ガスが増量するように前記流量比制御手段の開度を所定の第３開度に設定する第３開度設定手段と、を備え、
前記第３開度設定手段による開度設定時には、排気ガス還流制御手段により前記排気ガス還流通路が開かれていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気ガス還流制御手段は、前記流量比制御手段の開度を前記第３開度に設定する前のタイミングで開かれることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第３開度は、前記第１開度に等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第３開度に設定した後に、前記触媒の温度に基づいて、前記主排気通路に流す排気ガスが増量するように前記流量比制御手段の開度を補正する開度補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、
前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒の上流側において前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路と、
開度を変化させることで前記主排気通路に流す排気ガスと、前記バイパス通路に流す排気ガスとの流量比を制御する流量比制御手段と、
前記バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる未浄化成分及び水分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記吸着材の下流側において、前記バイパス通路から前記内燃機関の吸気通路に排気ガスを還流する排気ガス還流通路と、
前記排気ガス還流通路の開閉を制御する排気ガス還流制御手段と、
内燃機関の始動後、排気ガスの流入先が前記バイパス通路となるように前記流量比制御手段の開度を所定の第１開度に設定する第１開度設定手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第１開度に設定した後に、前記吸着材に対する所定の吸着完了条件の成否を判定する吸着完了条件判定手段と、
前記吸着完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記主排気通路となるように前記流量比制御手段の開度を所定の第２開度に設定する第２開度設定手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第２開度に設定した後に、前記触媒に対する所定の活性化条件の成否を判定する活性化条件判定手段と、
前記活性化条件が成立した場合に、前記バイパス通路に流す排気ガスが増量するように前記流量比制御手段の開度を所定の第３開度に設定する第３開度設定手段と、を備え、
前記第３開度設定手段による開度設定時には、排気ガス還流制御手段により前記排気ガス還流通路が開かれていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気ガス還流制御手段は、前記流量比制御手段の開度を前記第３開度に設定する前のタイミングで開かれることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第３開度は、前記第１開度に等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記流量比制御手段の開度を前記第３開度に設定した後に、前記触媒の温度に基づいて、前記主排気通路に流す排気ガスが増量するように前記流量比制御手段の開度を補正する開度補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１６９０２６（Ｐ２０１０−１６９０２６Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３１９７（Ｐ２００９−１３１９７）
【出願日】平成２１年１月２３日（２００９．１．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２３日（２００９．１．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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