内燃機関の排気浄化装置
【課題】上流側ＨＣ吸着触媒と下流側ＨＣ吸着触媒とを有するシステムにおいて、上流側ＨＣ吸着触媒の劣化を抑制する。
【解決手段】今回の機関冷間始動時において昇温処理を行う前までに炭化水素を上流側ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着させておき、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、排気昇温装置４０を制御する。脱離したＨＣは下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂに吸着される。上流側ＨＣ吸着触媒１４ａがＨＣ浄化温度に到達する頻度が抑制されるので、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの劣化を抑制することができる。
【解決手段】今回の機関冷間始動時において昇温処理を行う前までに炭化水素を上流側ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着させておき、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、排気昇温装置４０を制御する。脱離したＨＣは下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂに吸着される。上流側ＨＣ吸着触媒１４ａがＨＣ浄化温度に到達する頻度が抑制されるので、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの劣化を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＨＣ吸着触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に配置した排気浄化触媒を用いて、排気中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害成分を浄化する排気浄化装置が一般に知られている。排気浄化触媒は、一般に所定の活性化温度以上にならないと、排気浄化能力を発揮しないため、触媒温度が低いときには排気ガス中の有害成分が触媒を通過して大気に放出されるおそれがある。そこで、排気通路の排気浄化触媒の上流側に、低温時に排気ガス中のＨＣ成分を吸着し、高温時には吸着したＨＣ成分を放出するＨＣ吸着触媒を配置して、低温時のＨＣ成分の大気放出を防止するようにした排気浄化装置が知られている。
【０００３】
このような装置では、機関冷間始動時のように、排気ガス温度が低く排気浄化触媒が活性化温度に到達していない場合には、排気浄化触媒よりも上流側のＨＣ吸着触媒で排気ガス中のＨＣ成分を吸着し、低温時のＨＣの大気放出を防止するとともに、排気ガス温度が上昇して排気浄化触媒が活性化温度に到達した後は、排気ガス中のＨＣ成分とＨＣ吸着触媒から放出されるＨＣ成分との両方を、下流側の排気浄化触媒で浄化するようにしている。
【０００４】
さらに、ＨＣ吸着触媒を複数とする構成も提案されている。特許文献１が開示する装置では、上流側ＨＣ吸着触媒と下流側ＨＣ吸着触媒とをタンデム（すなわち直列）に設置すると共に、これらにそれぞれ酸化触媒物質を担持させて浄化機能を持たせている。上流側ＨＣ吸着触媒は急速に昇温される一方、下流側ＨＣ吸着触媒の昇温が遅延されるので、上流側ＨＣ吸着触媒が吸着段階から脱離段階及び浄化段階に至るまで、下流側ＨＣ吸着触媒が吸着段階を維持し、上流側から脱離したＨＣを下流側で吸着・浄化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６６１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上流側ＨＣ吸着触媒が浄化段階となる温度（ＨＣ浄化温度）に到達する頻度が高いため、上流側ＨＣ吸着触媒のみが早期に劣化するという問題がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上流側ＨＣ吸着触媒と下流側ＨＣ吸着触媒とを有するシステムにおいて、上流側ＨＣ吸着触媒の劣化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第１のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒よりも下流側の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第２のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒を昇温させる昇温手段と、
前記第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量を推定する吸着量推定手段と、
前記昇温手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、前記第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、前記昇温手段を制御することを特徴とすることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、制御手段が、第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、昇温手段を制御するので、第１のＨＣ吸着触媒がＨＣ浄化温度に到達する頻度が抑制される。
【００１０】
本発明の別の態様の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第１のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒よりも下流側の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第２のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒を昇温させる昇温手段と、
前記第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量を推定する下流側吸着量推定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、前記第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ浄化温度以上になるように、前記昇温手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
この態様では、第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が多いためにそのＨＣ吸着性能に余裕が少ない場合に、第１のＨＣ吸着触媒を昇温させて浄化能力を向上させることで、大気へのＨＣ放出を抑制することができる。また、第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が少ないためにそのＨＣ吸着性能に余裕がある場合には、第１のＨＣ吸着触媒の過熱による劣化の抑制を優先させることができる。この態様で昇温させる場合の第１のＨＣ吸着触媒の温度は、ＨＣ浄化温度以上かつＨＣ劣化温度以下としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上流側の第１のＨＣ吸着触媒の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の排気浄化装置を示す図である。
【図２】実施形態の排気浄化装置における機関冷間始動時の制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】上流側ＨＣ吸着触媒及び下流側ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着容量及び各基準値の相互関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は本発明を圧縮自着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【００１５】
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホールド、５は排気マニホールドをそれぞれ示す。吸気マニホールド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。
【００１６】
吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するためのインタークーラ１１が配置される。図１に示した実施形態では機関冷却水がインタークーラ１１内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００１７】
各燃料噴射弁３は、燃料供給管４１を介してコモンレール４２に連結され、このコモンレール４２は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ４３を介して燃料タンク４４に連結される。燃料タンク４４内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ４３によってコモンレール４２内に供給され、コモンレール４２内に供給された燃料は各燃料供給管４１を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１８】
排気マニホールド５は、排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結されている。排気タービン７ｂの出口は、排気管１２に連結されている。排気管１２内には、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａ、及び下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂが配置されている。上流側ＨＣ吸着触媒１４ａは、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂよりも体積、前面投影面積及び熱容量が小さい。また、図３に示されるように、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの吸着可能なＨＣ量（ＨＣ吸着容量）は、上流側ＨＣ吸着触媒よりも大である。なお、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａは、その前面投影面積がその周囲の排気管１２の断面積よりも小さくてもよく、その場合には上流側ＨＣ吸着触媒１４ａには、排気管１２を通過する排気ガスの一部が流通することになる。
【００１９】
ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂはゼオライトからなる。このゼオライトは機関冷間始動時におけるようにゼオライトの温度が低いときでも未燃ＨＣを吸着する機能を有する。そして、ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂの温度が上昇するとＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂからのＨＣ脱離作用が開始される。
【００２０】
ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂよりも上流側の排気管１２には、排気ガス中に炭化水素を供給するための燃料噴射弁１５が、その噴射口を排気管１２内部に臨ませて配置されている。燃料噴射弁１５には、燃料タンク４４内の燃料が燃料ポンプ４３を介して供給される。
【００２１】
燃料噴射弁１５よりも下流側の排気管１２内には、グロープラグ１６が設けられている。グロープラグ１６は、その先端部に燃料噴射弁１５から添加される燃料が接触するように配置されており、燃料に着火させることが可能である。グロープラグ１６には、これに給電するための直流電源及び昇圧回路（いずれも不図示）が接続されている。着火するための手段としては、グロープラグに代えてセラミックヒータを用いてもよい。燃料の微粒化を促進するために、燃料噴射弁１５から噴射された燃料を衝突させるための衝突板を、排気管１２内に配置してもよい。燃料噴射弁１５およびグロープラグ１６は、排気昇温装置４０を構成し、この排気昇温装置４０は、後述するＥＣＵ５０によって制御される。
【００２２】
下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの周囲には、この下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを昇温させるための電熱式の下流側ヒータ３３が設置されている。下流側ヒータ３３は下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを、ＨＣを下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの基材から脱離させることが可能なＨＣ脱離温度（例えば３００°Ｃ以上）、及びＨＣを触媒作用により浄化することが可能なＨＣ浄化温度（例えば４００°Ｃ以上）にまで昇温させることができる。
【００２３】
下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの下流側には、排気浄化触媒１３が連結される。排気浄化触媒１３は、ＮＨ３によりＮＯｘを選択的に還元可能な選択還元触媒である。ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂと排気浄化触媒１３との間の排気管１２には、排気浄化触媒１３にアンモニアＮＨ３を供給するためのＮＨ３供給弁６０が配置される。排気浄化触媒１３の下流側は、不図示の消音器を介して外気に開放されている。
【００２４】
排気浄化触媒１３は、例えば遷移金属を含有するゼオライトからなる。ＮＨ３供給弁６０からＮＨ３水溶液が供給されると、ＮＨ３水溶液中の大部分のＮＨ３は排気浄化触媒１３に吸着される。排気ガス中に含まれるＮＯｘは、排気浄化触媒１３上においてこれら吸着されたＮＨ３と反応して還元せしめられる。本実施形態では、排気浄化触媒１３に吸着されているＮＨ３吸着量がＮＯｘを還元するのに十分な量となるように、ＮＨ３供給弁６０からＮＨ３水溶液が供給される。しかしながら、本発明に適用可能な排気浄化触媒はこのような選択還元触媒に限られることはない。例えば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸蔵しているＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒であってもよい。
【００２５】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バスによって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポートおよび出力ポートを具備する。ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂの出口部には、ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂの温度を検出するための温度センサ３１，３２が取付けられ、これら温度センサ３１，３２の出力信号は対応するＡＤ変換器を介して入力ポートに入力される。また、アクセルペダル５１にはアクセルペダル５１の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５２が接続され、負荷センサ５２の出力電圧は対応するＡＤ変換器を介して入力ポートに入力される。更に入力ポートにはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５３が接続される。
【００２６】
一方、出力ポートは対応する駆動回路を介して燃料噴射弁３，１５、スロットル弁１０駆動用ステップモータ、下流側ヒータ３３、燃料ポンプ４３、およびＮＨ３供給弁６０などに接続される。
【００２７】
本発明の排気浄化装置では、機関冷間始動時には、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａは急速に昇温される一方、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの昇温が遅延される。その結果、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａが昇温して吸着段階から脱離段階に至るまで、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂが吸着段階を維持し、上流側から脱離したＨＣを下流側で吸着・浄化する。このような動作を支援するため、ＥＣＵ５０は排気昇温装置４０を制御して、燃料噴射弁１５からの燃料の供給とグロープラグ１６の通電とを行い、これによって上流側ＨＣ吸着触媒１４ａを昇温させることができる。
【００２８】
ところで、排気昇温装置４０によって、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａを浄化段階となる温度（ＨＣ浄化温度）にまで到達させる頻度が高いと、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのみが早期に劣化するという問題がある。
【００２９】
このため、本実施形態の排気浄化装置においては、今回の機関冷間始動時において昇温処理を行う前までに炭化水素を上流側ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着させておき、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度がＨＣ脱離温度（例えば３００°Ｃ）以上かつＨＣ浄化温度（例えば４００°Ｃ）以下になるように、排気昇温装置４０を制御する。この所定値は、吸着量がそれ未満であれば上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ浄化性能及びＣＯ浄化性能が実用上満足できるような値とするのが好適であり、予め定められた値であれば固定値でも、機関本体１の運転状態を示すパラメータに基づいて動的に定められる可変値でもよい。
【００３０】
このような本実施形態の排気浄化装置によれば、昇温処理を行う前までにＨＣ吸着触媒１４ａに所定の量のＨＣを吸着させておくことができ、また、第１のＨＣ吸着触媒がＨＣ浄化温度に到達する頻度が抑制されるので、上流側の第１のＨＣ吸着触媒の劣化を抑制することができる。
【００３１】
以下に、本実施形態の排気浄化装置における機関冷間始動時の制御について説明する。図２の処理ルーチンは、機関冷間始動時に実行される。まずステップＳ１０１において、内燃機関が始動され、別途の処理ルーチンにより燃料噴射弁１５から排気通路１２内に燃料が供給される。これによって、排気ガス中のＨＣ、及び燃料噴射弁１５から供給される燃料中のＨＣが、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着させられる。冷間始動時における燃料噴射弁１５からの燃料の供給は、通常上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度がＨＣ脱離温度（例えば３００°Ｃ）よりも十分低い値となるような供給量の範囲内で行われる。
【００３２】
次に、ＥＣＵ５０は、内燃機関本体１からのＨＣ排出量、及び上流側ＨＣ吸着触媒１４ａからのＨＣ脱離量・浄化量をそれぞれ算出する（Ｓ１０２）。内燃機関本体１からのＨＣ排出量は、例えば燃料噴射弁３からの燃料噴射量、エアフローメータ８によって検出される吸入空気量、負荷センサ５２によって検出される要求負荷、水温センサ５５によって検出されるエンジン水温などに基づいて算出される。上流側ＨＣ吸着触媒１４ａからのＨＣ脱離量・浄化量は、例えば温度センサ３１の温度、内燃機関本体１からのＨＣ排出量、及び燃料噴射弁１５からの燃料供給量に基づいて算出される。
【００３３】
次にＥＣＵ５０は、これら算出された内燃機関本体１からのＨＣ排出量、及び上流側ＨＣ吸着触媒１４ａからのＨＣ脱離量・浄化量と、前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒１４ａに吸着されたＨＣ吸着量とに基づいて、ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着されている現在のＨＣ吸着量を算出する（Ｓ１０３）。そしてＥＣＵ５０は、算出されたＨＣ吸着量が、予め定められた脱離開始基準値ｔｈ０に達したか否かを判定する（Ｓ１０４）。否定の場合には、ステップＳ１０２からＳ１０４までの処理が繰返し実行される。
【００３４】
ステップＳ１０４で肯定、すなわち上流側ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着されているＨＣ吸着量が、脱離開始基準値ｔｈ０に達したと判定されると、ＨＣ供給が後述するＨＣ供給禁止フラグによって禁止されていないことを条件に（Ｓ１０５）、ＥＣＵ５０は、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度が、ＨＣ脱離温度（例えば３００°Ｃ）以上かつＨＣ浄化温度（例えば４００°Ｃ）以下になるように、排気昇温装置４０（燃料噴射弁１５及びグロープラグ１６）を制御する（Ｓ１０６）。これによって、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａからＨＣが脱離され、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂに吸着される。
【００３５】
次にＥＣＵ５０は、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が、予め定められた浄化開始基準値ｔｈ１以上かを判断する（Ｓ１０７）。図３に示されるように、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの浄化開始基準値ｔｈ１は、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの脱離開始基準値ｔｈ０よりも通常大きい値となる。ステップＳ１０７で否定の場合には、下流側ヒータ３３が停止させられるか、停止状態が維持される（Ｓ１１２）。
【００３６】
ステップＳ１０７で肯定の場合には、次にＥＣＵ５０は、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が、予め定められた浄化禁止基準値ｔｈ２以上かを判断する（Ｓ１０８）。図３に示されるように、この浄化禁止基準値ｔｈ２は、上述した浄化開始基準値ｔｈ１よりも高い値であって、ＨＣ吸着量がそれ以上であった場合には浄化（触媒物質の作用による酸化処理）が不可能ないし実質的に不可能となるような値に設定される。否定、すなわちＨＣ吸着量が浄化禁止基準値ｔｈ２未満の場合には、ＥＣＵ５０は後述するＨＣ供給禁止フラグをリセットすることでＨＣ供給禁止を解除し（Ｓ１０９）、下流側ヒータ３３の通電を制御して、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを、浄化温度（例えば４００°Ｃ以上）に加熱する（Ｓ１１０）。これによって、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂに吸着されたＨＣが、触媒物質の作用により浄化される。
【００３７】
そして、ステップＳ１０８で肯定、すなわちＨＣ吸着量が浄化禁止基準値ｔｈ２以上の場合には、ＥＣＵ５０はそのＲＡＭの所定の記憶領域に設けられた供給禁止フラグをセットすることで、燃料噴射弁１５からの燃料供給を禁止し（Ｓ１１１）、かつ、下流側ヒータ３３を停止させるか、あるいは停止状態を維持させる（Ｓ１１２）。したがって、下流側ヒータ３３による加熱は行われない。
【００３８】
以上の処理の結果、本実施形態では、ＥＣＵ５０が、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ吸着量が脱離開始基準値ｔｈ０以上の場合に（Ｓ１０４）、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、排気昇温装置４０を制御するので（Ｓ１０６）、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａがＨＣ浄化温度に到達する頻度が抑制される。したがって、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの劣化を抑制することができる。
【００３９】
また上流側ＨＣ吸着触媒１４ａ及び下流側ＨＣ吸着触媒１４ａの触媒物質によるＨＣ浄化性能及びＣＯ浄化性能は、いずれもＨＣ吸着量が多いほど低下するものであるところ、本実施形態では、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が、予め定められた浄化開始基準値ｔｈ１以上である場合に（Ｓ１０７）、下流側ヒータ３３によって下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを、ＨＣ浄化温度に加熱する（Ｓ１１０）。したがって、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂに吸着されたＨＣを触媒作用により浄化させ、そのＨＣ吸着性能を維持することができると共に、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂからのＨＣの脱離に起因するその後段の排気浄化触媒１３（選択還元触媒）のＨＣ被毒、及びこれに伴う浄化性能の低下を回避ないし抑制することができる。
【００４０】
また本実施形態では、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が、予め定められた浄化禁止基準値ｔｈ２以上である場合には（Ｓ１０８）、ＥＣＵ５０は所定の供給禁止フラグをセットすることで、燃料噴射弁１５からの燃料供給を禁止し（Ｓ１１１）、かつ下流側ヒータ３３を停止させるか、あるいは停止状態を維持させる（Ｓ１１２）。したがって、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂからのＨＣの脱離が回避ないし抑制され、その後段の排気浄化触媒１３（選択還元触媒）のＨＣ被毒、及びそれに伴う浄化性能の低下を回避ないし抑制することができる。
【００４１】
本発明をある程度の具体性をもって説明したが、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。上記実施形態及び各変形例に示された種々の技術手段は、可能な限り互いに組み合わせることができ、また可能な限り個別に用いることもできる。
【００４２】
上記実施形態において、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの検出又は推定されるＨＣ吸着量が所定の基準値以上である場合に、排気昇温装置４０によって上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度を、ＨＣ浄化温度以上（かつ、好ましくは下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの劣化のおそれが顕著になる劣化温度以下）になるように制御してもよい。ここで用いられる所定の基準値は、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着性能に余裕が少なくなることを示すもの、例えば浄化開始基準値ｔｈ１よりも高い値が好適である。この態様では、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が多いためにそのＨＣ吸着性能に余裕が少ない場合に、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａを昇温させて浄化能力を向上させることで、大気へのＨＣ放出を抑制することができる。また、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が少ないためにそのＨＣ吸着性能に余裕がある場合には、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの過熱による劣化の抑制を優先させることができる。この場合には更に、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａと同時に下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを昇温させてもよく、その温度は上流側ＨＣ吸着触媒１４ａと同様にＨＣ浄化温度以上かつＨＣ劣化温度以下としてもよい。なお、この態様では上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ吸着量の推定は必ずしも必須でない。
【００４３】
上記実施形態では、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａ及び下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂにおける推定されるＨＣ吸着量を用いて装置の動作を制御したが、ＨＣ脱離量を例えばＡ／Ｆセンサ及び／又はＮＯｘセンサで検出するか或いは運転状態から推定し、これに基づいて排気昇温装置４０及び／又は下流側ヒータ３３を制御することとしてもよい。本発明はターボチャージャを有しない内燃機関にも適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１２ 排気通路
１３ 排気浄化触媒
１４ａ 上流側ＨＣ吸着触媒
１４ｂ 下流側ＨＣ吸着触媒
１５ 燃料噴射弁
１６ グロープラグ
３１，３２ 温度センサ
３３ 下流側ヒータ
５０ 電子制御ユニット
６０ ＮＨ３供給弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＨＣ吸着触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に配置した排気浄化触媒を用いて、排気中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害成分を浄化する排気浄化装置が一般に知られている。排気浄化触媒は、一般に所定の活性化温度以上にならないと、排気浄化能力を発揮しないため、触媒温度が低いときには排気ガス中の有害成分が触媒を通過して大気に放出されるおそれがある。そこで、排気通路の排気浄化触媒の上流側に、低温時に排気ガス中のＨＣ成分を吸着し、高温時には吸着したＨＣ成分を放出するＨＣ吸着触媒を配置して、低温時のＨＣ成分の大気放出を防止するようにした排気浄化装置が知られている。
【０００３】
このような装置では、機関冷間始動時のように、排気ガス温度が低く排気浄化触媒が活性化温度に到達していない場合には、排気浄化触媒よりも上流側のＨＣ吸着触媒で排気ガス中のＨＣ成分を吸着し、低温時のＨＣの大気放出を防止するとともに、排気ガス温度が上昇して排気浄化触媒が活性化温度に到達した後は、排気ガス中のＨＣ成分とＨＣ吸着触媒から放出されるＨＣ成分との両方を、下流側の排気浄化触媒で浄化するようにしている。
【０００４】
さらに、ＨＣ吸着触媒を複数とする構成も提案されている。特許文献１が開示する装置では、上流側ＨＣ吸着触媒と下流側ＨＣ吸着触媒とをタンデム（すなわち直列）に設置すると共に、これらにそれぞれ酸化触媒物質を担持させて浄化機能を持たせている。上流側ＨＣ吸着触媒は急速に昇温される一方、下流側ＨＣ吸着触媒の昇温が遅延されるので、上流側ＨＣ吸着触媒が吸着段階から脱離段階及び浄化段階に至るまで、下流側ＨＣ吸着触媒が吸着段階を維持し、上流側から脱離したＨＣを下流側で吸着・浄化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６６１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上流側ＨＣ吸着触媒が浄化段階となる温度（ＨＣ浄化温度）に到達する頻度が高いため、上流側ＨＣ吸着触媒のみが早期に劣化するという問題がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上流側ＨＣ吸着触媒と下流側ＨＣ吸着触媒とを有するシステムにおいて、上流側ＨＣ吸着触媒の劣化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第１のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒よりも下流側の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第２のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒を昇温させる昇温手段と、
前記第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量を推定する吸着量推定手段と、
前記昇温手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、前記第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、前記昇温手段を制御することを特徴とすることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、制御手段が、第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、昇温手段を制御するので、第１のＨＣ吸着触媒がＨＣ浄化温度に到達する頻度が抑制される。
【００１０】
本発明の別の態様の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第１のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒よりも下流側の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第２のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒を昇温させる昇温手段と、
前記第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量を推定する下流側吸着量推定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、前記第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ浄化温度以上になるように、前記昇温手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
この態様では、第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が多いためにそのＨＣ吸着性能に余裕が少ない場合に、第１のＨＣ吸着触媒を昇温させて浄化能力を向上させることで、大気へのＨＣ放出を抑制することができる。また、第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が少ないためにそのＨＣ吸着性能に余裕がある場合には、第１のＨＣ吸着触媒の過熱による劣化の抑制を優先させることができる。この態様で昇温させる場合の第１のＨＣ吸着触媒の温度は、ＨＣ浄化温度以上かつＨＣ劣化温度以下としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上流側の第１のＨＣ吸着触媒の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の排気浄化装置を示す図である。
【図２】実施形態の排気浄化装置における機関冷間始動時の制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】上流側ＨＣ吸着触媒及び下流側ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着容量及び各基準値の相互関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は本発明を圧縮自着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【００１５】
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホールド、５は排気マニホールドをそれぞれ示す。吸気マニホールド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。
【００１６】
吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するためのインタークーラ１１が配置される。図１に示した実施形態では機関冷却水がインタークーラ１１内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００１７】
各燃料噴射弁３は、燃料供給管４１を介してコモンレール４２に連結され、このコモンレール４２は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ４３を介して燃料タンク４４に連結される。燃料タンク４４内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ４３によってコモンレール４２内に供給され、コモンレール４２内に供給された燃料は各燃料供給管４１を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１８】
排気マニホールド５は、排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結されている。排気タービン７ｂの出口は、排気管１２に連結されている。排気管１２内には、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａ、及び下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂが配置されている。上流側ＨＣ吸着触媒１４ａは、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂよりも体積、前面投影面積及び熱容量が小さい。また、図３に示されるように、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの吸着可能なＨＣ量（ＨＣ吸着容量）は、上流側ＨＣ吸着触媒よりも大である。なお、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａは、その前面投影面積がその周囲の排気管１２の断面積よりも小さくてもよく、その場合には上流側ＨＣ吸着触媒１４ａには、排気管１２を通過する排気ガスの一部が流通することになる。
【００１９】
ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂはゼオライトからなる。このゼオライトは機関冷間始動時におけるようにゼオライトの温度が低いときでも未燃ＨＣを吸着する機能を有する。そして、ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂの温度が上昇するとＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂからのＨＣ脱離作用が開始される。
【００２０】
ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂよりも上流側の排気管１２には、排気ガス中に炭化水素を供給するための燃料噴射弁１５が、その噴射口を排気管１２内部に臨ませて配置されている。燃料噴射弁１５には、燃料タンク４４内の燃料が燃料ポンプ４３を介して供給される。
【００２１】
燃料噴射弁１５よりも下流側の排気管１２内には、グロープラグ１６が設けられている。グロープラグ１６は、その先端部に燃料噴射弁１５から添加される燃料が接触するように配置されており、燃料に着火させることが可能である。グロープラグ１６には、これに給電するための直流電源及び昇圧回路（いずれも不図示）が接続されている。着火するための手段としては、グロープラグに代えてセラミックヒータを用いてもよい。燃料の微粒化を促進するために、燃料噴射弁１５から噴射された燃料を衝突させるための衝突板を、排気管１２内に配置してもよい。燃料噴射弁１５およびグロープラグ１６は、排気昇温装置４０を構成し、この排気昇温装置４０は、後述するＥＣＵ５０によって制御される。
【００２２】
下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの周囲には、この下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを昇温させるための電熱式の下流側ヒータ３３が設置されている。下流側ヒータ３３は下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを、ＨＣを下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの基材から脱離させることが可能なＨＣ脱離温度（例えば３００°Ｃ以上）、及びＨＣを触媒作用により浄化することが可能なＨＣ浄化温度（例えば４００°Ｃ以上）にまで昇温させることができる。
【００２３】
下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの下流側には、排気浄化触媒１３が連結される。排気浄化触媒１３は、ＮＨ３によりＮＯｘを選択的に還元可能な選択還元触媒である。ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂと排気浄化触媒１３との間の排気管１２には、排気浄化触媒１３にアンモニアＮＨ３を供給するためのＮＨ３供給弁６０が配置される。排気浄化触媒１３の下流側は、不図示の消音器を介して外気に開放されている。
【００２４】
排気浄化触媒１３は、例えば遷移金属を含有するゼオライトからなる。ＮＨ３供給弁６０からＮＨ３水溶液が供給されると、ＮＨ３水溶液中の大部分のＮＨ３は排気浄化触媒１３に吸着される。排気ガス中に含まれるＮＯｘは、排気浄化触媒１３上においてこれら吸着されたＮＨ３と反応して還元せしめられる。本実施形態では、排気浄化触媒１３に吸着されているＮＨ３吸着量がＮＯｘを還元するのに十分な量となるように、ＮＨ３供給弁６０からＮＨ３水溶液が供給される。しかしながら、本発明に適用可能な排気浄化触媒はこのような選択還元触媒に限られることはない。例えば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸蔵しているＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒であってもよい。
【００２５】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バスによって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポートおよび出力ポートを具備する。ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂの出口部には、ＨＣ吸着触媒１４ａ，１４ｂの温度を検出するための温度センサ３１，３２が取付けられ、これら温度センサ３１，３２の出力信号は対応するＡＤ変換器を介して入力ポートに入力される。また、アクセルペダル５１にはアクセルペダル５１の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５２が接続され、負荷センサ５２の出力電圧は対応するＡＤ変換器を介して入力ポートに入力される。更に入力ポートにはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５３が接続される。
【００２６】
一方、出力ポートは対応する駆動回路を介して燃料噴射弁３，１５、スロットル弁１０駆動用ステップモータ、下流側ヒータ３３、燃料ポンプ４３、およびＮＨ３供給弁６０などに接続される。
【００２７】
本発明の排気浄化装置では、機関冷間始動時には、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａは急速に昇温される一方、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの昇温が遅延される。その結果、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａが昇温して吸着段階から脱離段階に至るまで、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂが吸着段階を維持し、上流側から脱離したＨＣを下流側で吸着・浄化する。このような動作を支援するため、ＥＣＵ５０は排気昇温装置４０を制御して、燃料噴射弁１５からの燃料の供給とグロープラグ１６の通電とを行い、これによって上流側ＨＣ吸着触媒１４ａを昇温させることができる。
【００２８】
ところで、排気昇温装置４０によって、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａを浄化段階となる温度（ＨＣ浄化温度）にまで到達させる頻度が高いと、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのみが早期に劣化するという問題がある。
【００２９】
このため、本実施形態の排気浄化装置においては、今回の機関冷間始動時において昇温処理を行う前までに炭化水素を上流側ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着させておき、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度がＨＣ脱離温度（例えば３００°Ｃ）以上かつＨＣ浄化温度（例えば４００°Ｃ）以下になるように、排気昇温装置４０を制御する。この所定値は、吸着量がそれ未満であれば上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ浄化性能及びＣＯ浄化性能が実用上満足できるような値とするのが好適であり、予め定められた値であれば固定値でも、機関本体１の運転状態を示すパラメータに基づいて動的に定められる可変値でもよい。
【００３０】
このような本実施形態の排気浄化装置によれば、昇温処理を行う前までにＨＣ吸着触媒１４ａに所定の量のＨＣを吸着させておくことができ、また、第１のＨＣ吸着触媒がＨＣ浄化温度に到達する頻度が抑制されるので、上流側の第１のＨＣ吸着触媒の劣化を抑制することができる。
【００３１】
以下に、本実施形態の排気浄化装置における機関冷間始動時の制御について説明する。図２の処理ルーチンは、機関冷間始動時に実行される。まずステップＳ１０１において、内燃機関が始動され、別途の処理ルーチンにより燃料噴射弁１５から排気通路１２内に燃料が供給される。これによって、排気ガス中のＨＣ、及び燃料噴射弁１５から供給される燃料中のＨＣが、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着させられる。冷間始動時における燃料噴射弁１５からの燃料の供給は、通常上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度がＨＣ脱離温度（例えば３００°Ｃ）よりも十分低い値となるような供給量の範囲内で行われる。
【００３２】
次に、ＥＣＵ５０は、内燃機関本体１からのＨＣ排出量、及び上流側ＨＣ吸着触媒１４ａからのＨＣ脱離量・浄化量をそれぞれ算出する（Ｓ１０２）。内燃機関本体１からのＨＣ排出量は、例えば燃料噴射弁３からの燃料噴射量、エアフローメータ８によって検出される吸入空気量、負荷センサ５２によって検出される要求負荷、水温センサ５５によって検出されるエンジン水温などに基づいて算出される。上流側ＨＣ吸着触媒１４ａからのＨＣ脱離量・浄化量は、例えば温度センサ３１の温度、内燃機関本体１からのＨＣ排出量、及び燃料噴射弁１５からの燃料供給量に基づいて算出される。
【００３３】
次にＥＣＵ５０は、これら算出された内燃機関本体１からのＨＣ排出量、及び上流側ＨＣ吸着触媒１４ａからのＨＣ脱離量・浄化量と、前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒１４ａに吸着されたＨＣ吸着量とに基づいて、ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着されている現在のＨＣ吸着量を算出する（Ｓ１０３）。そしてＥＣＵ５０は、算出されたＨＣ吸着量が、予め定められた脱離開始基準値ｔｈ０に達したか否かを判定する（Ｓ１０４）。否定の場合には、ステップＳ１０２からＳ１０４までの処理が繰返し実行される。
【００３４】
ステップＳ１０４で肯定、すなわち上流側ＨＣ吸着触媒１４ａに吸着されているＨＣ吸着量が、脱離開始基準値ｔｈ０に達したと判定されると、ＨＣ供給が後述するＨＣ供給禁止フラグによって禁止されていないことを条件に（Ｓ１０５）、ＥＣＵ５０は、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度が、ＨＣ脱離温度（例えば３００°Ｃ）以上かつＨＣ浄化温度（例えば４００°Ｃ）以下になるように、排気昇温装置４０（燃料噴射弁１５及びグロープラグ１６）を制御する（Ｓ１０６）。これによって、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａからＨＣが脱離され、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂに吸着される。
【００３５】
次にＥＣＵ５０は、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が、予め定められた浄化開始基準値ｔｈ１以上かを判断する（Ｓ１０７）。図３に示されるように、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの浄化開始基準値ｔｈ１は、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの脱離開始基準値ｔｈ０よりも通常大きい値となる。ステップＳ１０７で否定の場合には、下流側ヒータ３３が停止させられるか、停止状態が維持される（Ｓ１１２）。
【００３６】
ステップＳ１０７で肯定の場合には、次にＥＣＵ５０は、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が、予め定められた浄化禁止基準値ｔｈ２以上かを判断する（Ｓ１０８）。図３に示されるように、この浄化禁止基準値ｔｈ２は、上述した浄化開始基準値ｔｈ１よりも高い値であって、ＨＣ吸着量がそれ以上であった場合には浄化（触媒物質の作用による酸化処理）が不可能ないし実質的に不可能となるような値に設定される。否定、すなわちＨＣ吸着量が浄化禁止基準値ｔｈ２未満の場合には、ＥＣＵ５０は後述するＨＣ供給禁止フラグをリセットすることでＨＣ供給禁止を解除し（Ｓ１０９）、下流側ヒータ３３の通電を制御して、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを、浄化温度（例えば４００°Ｃ以上）に加熱する（Ｓ１１０）。これによって、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂに吸着されたＨＣが、触媒物質の作用により浄化される。
【００３７】
そして、ステップＳ１０８で肯定、すなわちＨＣ吸着量が浄化禁止基準値ｔｈ２以上の場合には、ＥＣＵ５０はそのＲＡＭの所定の記憶領域に設けられた供給禁止フラグをセットすることで、燃料噴射弁１５からの燃料供給を禁止し（Ｓ１１１）、かつ、下流側ヒータ３３を停止させるか、あるいは停止状態を維持させる（Ｓ１１２）。したがって、下流側ヒータ３３による加熱は行われない。
【００３８】
以上の処理の結果、本実施形態では、ＥＣＵ５０が、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ吸着量が脱離開始基準値ｔｈ０以上の場合に（Ｓ１０４）、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、排気昇温装置４０を制御するので（Ｓ１０６）、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａがＨＣ浄化温度に到達する頻度が抑制される。したがって、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの劣化を抑制することができる。
【００３９】
また上流側ＨＣ吸着触媒１４ａ及び下流側ＨＣ吸着触媒１４ａの触媒物質によるＨＣ浄化性能及びＣＯ浄化性能は、いずれもＨＣ吸着量が多いほど低下するものであるところ、本実施形態では、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が、予め定められた浄化開始基準値ｔｈ１以上である場合に（Ｓ１０７）、下流側ヒータ３３によって下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを、ＨＣ浄化温度に加熱する（Ｓ１１０）。したがって、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂに吸着されたＨＣを触媒作用により浄化させ、そのＨＣ吸着性能を維持することができると共に、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂからのＨＣの脱離に起因するその後段の排気浄化触媒１３（選択還元触媒）のＨＣ被毒、及びこれに伴う浄化性能の低下を回避ないし抑制することができる。
【００４０】
また本実施形態では、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が、予め定められた浄化禁止基準値ｔｈ２以上である場合には（Ｓ１０８）、ＥＣＵ５０は所定の供給禁止フラグをセットすることで、燃料噴射弁１５からの燃料供給を禁止し（Ｓ１１１）、かつ下流側ヒータ３３を停止させるか、あるいは停止状態を維持させる（Ｓ１１２）。したがって、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂからのＨＣの脱離が回避ないし抑制され、その後段の排気浄化触媒１３（選択還元触媒）のＨＣ被毒、及びそれに伴う浄化性能の低下を回避ないし抑制することができる。
【００４１】
本発明をある程度の具体性をもって説明したが、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。上記実施形態及び各変形例に示された種々の技術手段は、可能な限り互いに組み合わせることができ、また可能な限り個別に用いることもできる。
【００４２】
上記実施形態において、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの検出又は推定されるＨＣ吸着量が所定の基準値以上である場合に、排気昇温装置４０によって上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの温度を、ＨＣ浄化温度以上（かつ、好ましくは下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂの劣化のおそれが顕著になる劣化温度以下）になるように制御してもよい。ここで用いられる所定の基準値は、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着性能に余裕が少なくなることを示すもの、例えば浄化開始基準値ｔｈ１よりも高い値が好適である。この態様では、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が多いためにそのＨＣ吸着性能に余裕が少ない場合に、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａを昇温させて浄化能力を向上させることで、大気へのＨＣ放出を抑制することができる。また、下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂのＨＣ吸着量が少ないためにそのＨＣ吸着性能に余裕がある場合には、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａの過熱による劣化の抑制を優先させることができる。この場合には更に、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａと同時に下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂを昇温させてもよく、その温度は上流側ＨＣ吸着触媒１４ａと同様にＨＣ浄化温度以上かつＨＣ劣化温度以下としてもよい。なお、この態様では上流側ＨＣ吸着触媒１４ａのＨＣ吸着量の推定は必ずしも必須でない。
【００４３】
上記実施形態では、上流側ＨＣ吸着触媒１４ａ及び下流側ＨＣ吸着触媒１４ｂにおける推定されるＨＣ吸着量を用いて装置の動作を制御したが、ＨＣ脱離量を例えばＡ／Ｆセンサ及び／又はＮＯｘセンサで検出するか或いは運転状態から推定し、これに基づいて排気昇温装置４０及び／又は下流側ヒータ３３を制御することとしてもよい。本発明はターボチャージャを有しない内燃機関にも適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１２ 排気通路
１３ 排気浄化触媒
１４ａ 上流側ＨＣ吸着触媒
１４ｂ 下流側ＨＣ吸着触媒
１５ 燃料噴射弁
１６ グロープラグ
３１，３２ 温度センサ
３３ 下流側ヒータ
５０ 電子制御ユニット
６０ ＮＨ３供給弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第１のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒よりも下流側の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第２のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒を昇温させる昇温手段と、
前記第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量を推定する上流側吸着量推定手段と、
前記昇温手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、前記第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、前記昇温手段を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第１のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒よりも下流側の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第２のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒を昇温させる昇温手段と、
前記第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量を推定する下流側吸着量推定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、前記第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ浄化温度以上になるように、前記昇温手段を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第１のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒よりも下流側の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第２のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒を昇温させる昇温手段と、
前記第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量を推定する上流側吸着量推定手段と、
前記昇温手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、前記第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離温度以上かつＨＣ浄化温度以下になるように、前記昇温手段を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第１のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒よりも下流側の排気通路に設置され炭化水素を吸着及び浄化する第２のＨＣ吸着触媒と、
前記第１のＨＣ吸着触媒を昇温させる昇温手段と、
前記第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量を推定する下流側吸着量推定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第２のＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が所定値以上の場合に、前記第１のＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ浄化温度以上になるように、前記昇温手段を制御することを特徴とする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２０１２−２０７６３０（Ｐ２０１２−２０７６３０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５３２１（Ｐ２０１１−７５３２１）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【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２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【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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