排気浄化装置及び排気浄化システム
【課題】 燃費を悪化させることなく、触媒の暖機性能を良好とすることができる排気浄化装置及び排気浄化システムを提供する。
【解決手段】 本発明の排気浄化システム３００は、排気流路３０内が還元雰囲気になると、自身（これに含まれる酸化セリウム）が還元される排気浄化触媒１１０を備えている。さらに、エンジン１０を停止する際、排気流路３０内を還元雰囲気とした後、エンジン１０を停止する制御装置（ＥＣＵ）３５０を備えている。さらに、排気流路３０内のうち排気浄化触媒１１０よりも下流側に位置し、エンジン１０の停止直後に排気流路３０を閉じ、エンジン１０の始動時に排気流路３０を開ける第１流路開閉弁１３０を備えている。さらに、排気流路３０内のうち排気浄化触媒１１０よりも上流側に位置し、エンジン１０の始動時に、排気流路３０内に空気を供給する空気供給装置１２０を備えている。
【解決手段】 本発明の排気浄化システム３００は、排気流路３０内が還元雰囲気になると、自身（これに含まれる酸化セリウム）が還元される排気浄化触媒１１０を備えている。さらに、エンジン１０を停止する際、排気流路３０内を還元雰囲気とした後、エンジン１０を停止する制御装置（ＥＣＵ）３５０を備えている。さらに、排気流路３０内のうち排気浄化触媒１１０よりも下流側に位置し、エンジン１０の停止直後に排気流路３０を閉じ、エンジン１０の始動時に排気流路３０を開ける第１流路開閉弁１３０を備えている。さらに、排気流路３０内のうち排気浄化触媒１１０よりも上流側に位置し、エンジン１０の始動時に、排気流路３０内に空気を供給する空気供給装置１２０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置及び排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車などの内燃機関の排気を浄化することを目的として、様々な排気浄化装置及び排気浄化システムが提案されている。近年、特に、エンジン始動時に多量に発生するＨＣを効率良く浄化することを目的として、様々な排気浄化装置及び排気浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−９３８３２号公報
【特許文献２】特開平５−２９３３８４号公報
【０００４】
特許文献１に開示されている排気浄化システムでは、排気通路のうち排気浄化触媒よりも上流側の位置にＨＣ吸着材を設けている。これにより、内燃機関始動時に多量に発生するＨＣを、一時的に、ＨＣ吸着材で吸着保持できるので、排気浄化触媒が活性化するまでの間に、浄化されずに外部に排出されてしまうＨＣの排出量を低減することができる。
【０００５】
ところで、ＨＣ吸着材としては、ゼオライト、アルミノシリケート、モルデナイトなどを用いることができるが、これらは、ＨＣ吸着性に優れていると共に、吸水性にも優れている。このため、内燃機関を停止している間に、ＨＣ吸着材が、排気流路内に存在している排気中に含まれている水分を吸収してしまい、内燃機関始動時（冷間始動時）におけるＨＣ吸着性能が低下してしまう問題があった。
【０００６】
これに対し、特許文献１に開示されている排気浄化システムでは、ＨＣ吸着材の上流側と下流側とに、排気通路を遮断する遮断手段を設け、エンジン停止時には、この遮断手段により排気通路を遮断する。これにより、内燃機関を停止している間、ＨＣ吸着材への水分吸着を抑制することができ、内燃機関始動時（冷間始動時）におけるＨＣ吸着性能の低下を抑制することができると記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている排気浄化システムでは、ＨＣ吸着材がＨＣ離脱温度に達するまでに、触媒が十分に活性化しないため、ＨＣを十分に浄化することができなかった。特に、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けることにより、ＨＣ吸着材によって排気熱が奪われるため、その下流側に配置されている排気浄化触媒の暖機性が低下してしまうことが、ＨＣ浄化率低下の大きな要因であった。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている排気浄化システムでは、三元性能を有する触媒層と、ＨＣ浄化性能を有する触媒層とを設けた排ガス浄化触媒を用いている。この排気浄化システムでは、ＨＣが多量に発生するエンジン始動時に、二次空気を導入して燃料リーン側にすることにより、ＨＣを効率良く浄化できると記載されている。さらに、ＨＣが浄化されるときに発生する反応熱により、触媒の暖機特性を向上させることができると記載されている。
【０００９】
しかしながら、二次空気を導入して燃料リーン側にしたときに、ヒータ（ハニカムヒータ）により排ガス浄化触媒を加熱して、触媒を早期に活性化させなければ、ＨＣを効率良く浄化することはできなかった。従って、エンジン始動時に、ヒータ（ハニカムヒータ）により排ガス浄化触媒を加熱しなければ、ＨＣが浄化されるときに発生する反応熱により、触媒の暖機特性を向上させることも期待できなかった。すなわち、特許文献２に開示されている排気浄化システムでは、触媒の暖機性能を良好とするには、ヒータ（ハニカムヒータ）により排ガス浄化触媒を加熱することが不可欠であり、このような手法では、燃費が悪化してしまうため、好ましくなかった。
【００１０】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、燃費を悪化させることなく、触媒の暖機性能を良好とすることができる排気浄化装置及び排気浄化システム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】
【００１１】
本発明の排気浄化装置は、内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第１流路開閉手段と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、酸素含有気体を上記排気流路内に供給することが可能な気体供給手段と、を備える排気浄化装置である。
【００１２】
さらに、好ましくは、前記排気浄化触媒は、金属酸化物であって、前記排気流路内が、酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む上記の排気浄化装置であると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第２流路開閉手段を備える上記いずれかの排気浄化装置であると良い。
【００１３】
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備える上記いずれかの排気浄化装置であると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備え、前記第２流路開閉手段は、上記ＨＣ吸着材よりも上流側に位置してなる前記の排気浄化装置であると良い。
【００１４】
また、本発明の排気浄化システムは、内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、上記内燃機関を停止する際、上記排気流路内を還元雰囲気とした後、上記内燃機関を停止する内燃機関運転制御手段と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉する第１流路開閉手段であって、上記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第１流路開閉手段と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記内燃機関の始動時に、酸素含有気体を上記排気流路内に供給する気体供給手段と、を備える排気浄化システムである。
【００１５】
さらに、好ましくは、前記内燃機関運転制御手段は、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させた後、上記内燃機関を停止する上記の排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、前記内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサを有し、前記内燃機関運転制御手段は、上記内燃機関を停止するにあたり、上記空燃比センサにおいて上記内燃機関の理論空燃比よりも小さい値が検出されるまで、上記内燃機関の空燃比を上記理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させてから停止させる上記の排気浄化システムであると良い。
【００１６】
さらに、好ましくは、前記排気浄化触媒は、金属酸化物であって、前記排気流路内が酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記気体供給手段は、還元状態にある前記排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を前記排気流路内に供給する上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
【００１７】
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉する第２流路開閉手段であって、前記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第２流路開閉手段を備える上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備える上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
【００１８】
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備え、前記第２流路開閉手段は、上記排気流路内のうち上記ＨＣ吸着材よりも上流側に位置する前記の排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記ＨＣ吸着材からＨＣが離脱する時期を推定するＨＣ離脱時期推定手段を備える上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記気体供給手段は、前記ＨＣ離脱時期予測手段により推定されるＨＣ離脱時期と、還元状態にある前記排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期と、が一致するように、前記排気流路内へ酸素含有気体を供給する上記の排気浄化システムであると良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の排気浄化装置では、排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒を備えている。このため、排気流路内を還元雰囲気とした上で、内燃機関を停止させたときには、排気浄化触媒を還元状態とすることができる。なお、排気浄化触媒が還元されるとは、排気浄化触媒に含まれている物質（例えば、酸化セリウムなど）が還元されることを言う。具体的には、酸化セリウムを含む排気浄化触媒では、ＣｅＯ2がＣｅ2Ｏ3に還元されることを言う。
【００２０】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも下流側に位置し、排気流路を開閉することが可能な第１流路開閉手段を備えている。このため、内燃機関を停止させている間、第１流路開閉手段により排気流路を閉じることで、下流側から排気浄化触媒への空気（酸素）の流入を防止できるので、還元状態にある排気浄化触媒の酸化を抑制することができる。
【００２１】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、酸素含有気体を排気流路内に供給することが可能な気体供給手段を備えている。このため、内燃機関の始動時に、気体供給手段により、酸素含有気体を排気流路内に供給することで、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応を促進させることができる。このときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができるので、触媒を早期に活性化させることができる。なお、酸素含有気体とは、酸素を含む気体のことを言い、空気や酸素などを例示することができる。
【００２２】
以上より、本発明の排気浄化装置によれば、触媒の暖機性を良好とすることが可能となる。さらに、本発明の排気浄化装置によれば、ヒータ（ハニカムヒータ）を用いることなく、触媒の暖気性能を向上させることができるので、燃費が悪化してしまう虞もない。
なお、排気浄化触媒は、１つに限らず、複数個設けるようにしても良い。また、排気浄化触媒を複数個設ける場合、気体供給手段は、各排気浄化触媒の上流側の複数箇所に設けるようにすると良い。
【００２３】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気浄化触媒は、金属酸化物であって、排気流路内が酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含んでいることが好ましい。このような金属酸化物は、酸化反応の際、比較的大きな酸化反応熱が発生するため、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。なお、金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物としては、例えば、酸化セリウム、酸化プラセオジウム、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化コバルトなどが挙げられる。このうち、酸化セリウム、酸化プラセオジウムは、特に大きな酸化反応熱を生じるので好ましい。
【００２４】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、排気流路を開閉することが可能な第２流路開閉手段を備えていることが好ましい。内燃機関を停止させている間、第１流路開閉手段と共に、第２流路開閉手段により排気流路を閉じることで、上流側からも排気浄化触媒への空気（酸素）の流入を防止できるので、還元状態にある排気浄化触媒の酸化をより一層抑制することができる。これにより、内燃機関の始動時に、気体供給手段により空気（酸素）を供給すると、排気浄化触媒において、より大きな酸化反応熱を発生させることができる。
【００２５】
さらには、内燃機関を停止している間、第１，第２流路開閉手段により、排気浄化触媒の上流側と下流側とを閉じることで、排気浄化触媒への水分吸着も抑制することができる。これにより、排気浄化触媒における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができる。これにより、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。
【００２６】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備えていることが好ましい。これにより、内燃機関始動時に多量に発生するＨＣを、一時的に、ＨＣ吸着材で吸着保持できるので、排気浄化触媒が活性化するまでの間に、浄化されずに外部に排出されてしまうＨＣの排出量を低減することができる。
【００２７】
ところで、従来、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けた排気浄化装置では、ＨＣ吸着材によって排気熱が奪われることにより、その下流側に配置されている排気浄化触媒の暖機性が低下してしまう問題があった。これに対し、本発明の排気浄化装置では、前述のように、内燃機関始動時において、排気浄化触媒の酸化反応熱によって排気浄化触媒自身を加熱させ、触媒を早期に活性化させることが可能である。このため、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けたとしても、触媒の暖機性を良好とすることが可能である。
【００２８】
さらに、本発明の排気浄化装置では、第２流路開閉手段が、ＨＣ吸着材よりも上流側に位置していることが好ましい。
ＨＣ吸着材として、ゼオライト、アルミノシリケート、モルデナイトなどを用いることができるが、これらは、ＨＣ吸着性に優れていると共に、吸水性にも優れている。このため、従来、ＨＣ吸着材を備えた排気浄化装置では、内燃機関を停止している間に、ＨＣ吸着材が、排気流路内に滞留している排気中に含まれている水分を吸収してしまい、内燃機関の始動時におけるＨＣ吸着性能が低下してしまう問題があった。これに対し、排気流路内のうちＨＣ吸着材の下流側の位置（第１流路開閉手段）に加え、上流側の位置にも第３流路開閉手段を設けることにより、内燃機関が停止している間、両流路開閉手段により排気流路を閉じることで、ＨＣ吸着材への水分吸着を抑制することができる。これにより、内燃機関の始動時におけるＨＣ吸着性能の低下を抑制することができる。
【００２９】
本発明の排気浄化システムでは、排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒を備えている。さらに、内燃機関を停止する際、排気流路内を還元雰囲気とした後、内燃機関を停止する内燃機関運転制御手段を備えている。これにより、内燃機関を停止したときには、排気浄化触媒を還元状態とすることができる。
【００３０】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも下流側に位置し、内燃機関の停止直後に排気流路を閉じ、内燃機関の始動時に排気流路を開ける第１流路開閉手段を備えている。これにより、内燃機関を停止させた後から始動させるまでの間、下流側から排気浄化触媒への空気（酸素）の流入を防止できるので、排気浄化触媒の還元状態を保持することができる。
【００３１】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、内燃機関の始動時に、酸素含有気体を排気流路内に供給する気体供給手段を備えている。これにより、内燃機関を始動させると共に、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるのに必要十分な酸素含有気体（空気、酸素など）を供給することができ、排気浄化触媒の酸化反応を促進させることができる。このときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができるので、触媒を早期に活性化させることができる。
【００３２】
以上より、本発明の排気浄化システムでは、触媒の暖機性を良好とすることができる。さらに、本発明の排気浄化システムでは、ヒータ（ハニカムヒータ）を用いることなく、触媒の暖気性能を向上させることができるので、燃費が悪化してしまう虞もない。
なお、排気浄化触媒は、１つに限らず、複数個設けるようにしても良い。また、排気浄化触媒を複数個設ける場合、気体供給手段は、各排気浄化触媒の上流側に複数箇所に設けるようにしても良い。
【００３３】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして内燃機関を運転させた後、内燃機関を停止することが好ましい。内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして内燃機関を運転させることにより、適切に、排気流路内を還元雰囲気とすることができる。
【００３４】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気浄化触媒よりも下流側に、内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサを設け、内燃機関を停止するにあたり、この空燃比センサにおいて理論空燃比よりも小さい値が検出されるまで、空燃比を理論空燃比よりも小さくして内燃機関を運転させてから停止させることが好ましい。これにより、内燃機関を停止したときには、確実に、排気浄化触媒を還元状態とすることができる。なお、空燃比センサとしては、例えば、酸素センサを用いることができる。酸素センサの出力から、内燃機関の空燃比を算出（推定）することができる。
【００３５】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気浄化触媒が、金属酸化物であって、排気流路内が酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含んでいることが好ましい。このような金属酸化物は、酸化反応の際、比較的大きな酸化反応熱が発生するため、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。
【００３６】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、気体供給手段が、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を排気流路内に供給することが好ましい。気体供給手段により排気流路内に酸素含有気体を供給するにあたり、酸素含有気体（これに含まれる酸素）の供給量が少ない場合には、還元状態にある排気浄化触媒を十分に酸化することができない。このため、内燃機関の始動時において、酸化反応熱による触媒層の加熱が不十分となってしまう。逆に、酸素含有気体の供給量が過剰の場合には、過剰な酸素（空気）により触媒が冷却されてしまう。
【００３７】
これに対し、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を排気流路内に供給することで、上記のような問題が生じることなく、内燃機関の始動時において、酸化反応熱により、効率良く好適に、触媒層を加熱することができる。これにより、触媒の暖機性を良好とすることができる。
このような排気浄化システムとしては、例えば、気体供給手段により排気流路内に供給する酸素含有気体の供給量を測定（算出）する手段と、酸素含有気体の供給量が、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるために必要な量に達したときに、気体供給手段から排気流路内への酸素含有気体の供給を停止させる手段と、を備える排気浄化システムが挙げられる。
【００３８】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、内燃機関の停止直後に排気流路を閉じ、内燃機関の始動時に排気流路を開ける第２流路開閉手段を備えていることが好ましい。この排気浄化システムでは、第１流路開閉手段と第２流路開閉手段とにより、内燃機関を停止している間、排気流路のうち排気浄化触媒の上流側と下流側とを閉じることができる。これにより、内燃機関を停止している間、還元状態とした排気浄化触媒の酸化をより一層抑制することができる。このため、内燃機関を始動させると共に、気体供給手段により空気（酸素）を供給すると、排気浄化触媒において、より大きな酸化反応熱を発生させることができる。
【００３９】
さらには、内燃機関を停止している間、第１流路開閉手段と第２流路開閉手段とにより、排気流路のうち排気浄化触媒の上流側と下流側とを閉じることで、排気浄化触媒への水分吸着も抑制することができる。これにより、排気浄化触媒における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができるので、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。
【００４０】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気浄化触媒よりも上流側の位置に、ＨＣ吸着材を備えていることが好ましい。これにより、内燃機関始動時に多量に発生するＨＣを、一時的に、ＨＣ吸着材で吸着保持できるので、排気浄化触媒が活性化するまでの間に、浄化されずに外部に排出されてしまうＨＣの排出量を低減することができる。
ところで、前述のように、従来、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けた場合には、ＨＣ吸着材によって排気熱が奪われることにより、その下流側に配置されている排気浄化触媒の暖機性が低下してしまう問題があった。これに対し、本発明の排気浄化システムでは、前述のように、内燃機関の始動時において、排気浄化触媒の酸化反応熱によって排気浄化触媒自身を加熱させ、触媒を早期に活性化させることができるので、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けたとしても、触媒の暖機性を良好とすることができる。
【００４１】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、第２流路開閉手段が、排気流路内のうちＨＣ吸着材よりも上流側に位置していることが好ましい。ＨＣ吸着材よりも上流側の位置に第２流路開閉手段を設けることにより、ＨＣ吸着材の上流側の位置と下流側の位置とに、排気流路を開閉する流路開閉手段（第１，第２流路開閉手段）を設けることができる。従って、内燃機関が停止している間、第１，第２流路開閉手段により排気流路を閉じることで、吸水性の高いＨＣ吸着材への水分吸着を抑制することができる。これにより、内燃機関の始動時におけるＨＣ吸着性能の低下を抑制することができる。
【００４２】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、ＨＣ吸着材からＨＣが離脱する時期を推定するＨＣ離脱時期推定手段を備えていることが好ましい。前述のように、本発明の排気浄化システムでは、気体供給手段から酸素含有気体を供給することにより、還元状態にある排気浄化触媒（例えば、排気浄化触媒に含まれる酸化セリウム）の酸化反応を促進させて、このときの酸化反応熱を触媒の加熱に用いるようにしている。従って、ＨＣを効率良く浄化するためには、ＨＣ吸着材からＨＣが離脱する時期（換言すれば、ＨＣ吸着材がＨＣ離脱温度に達する時期）を見据えつつ、気体供給手段により酸素含有気体を供給して、酸化反応熱により触媒を加熱するのが好ましい。これに対し、本発明の排気浄化システムでは、ＨＣ離脱時期推定手段によりＨＣ離脱時期を推定できるので、推定されたＨＣ離脱時期を見据えて、気体供給手段により酸素含有気体を供給することにより、ＨＣを効率良く浄化することができる。
【００４３】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、ＨＣ離脱時期予測手段により推定されるＨＣ離脱時期と、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期とが一致するように、気体供給手段により排気流路内へ酸素含有気体を供給することが好ましい。
前述のように、本発明の排気浄化システムでは、気体供給手段から酸素含有気体を供給することにより、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応を促進させて、このときの酸化反応熱を触媒の加熱に用いるようにしている。従って、触媒の温度は、排気浄化触媒の酸化が進むにしたがって上昇し、還元状態にある排気浄化触媒の全量が酸化した時点で、酸素含有気体の供給による温度上昇はピークに達する。
【００４４】
これに対し、本発明の排気浄化システムでは、ＨＣ離脱時期予測手段により推定されるＨＣ離脱時期と、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期とが一致するように、気体供給手段により排気流路内へ酸素含有気体を供給するため、ＨＣ離脱時期と、酸化反応熱による触媒の温度上昇のピークとを一致させることができる。従って、本発明の排気浄化システムでは、酸化反応熱による触媒の昇温効果を最大限利用することができ、ＨＣ吸着材から離脱したＨＣを、効率良く浄化することができる。
【００４５】
（排気浄化触媒の作製）
まず、セル隔壁の厚みが７５μｍ、セル密度が６２セル／ｃｍ2（４００セル／ｉｎｃｈ2）、容量が０．９Ｌで、コージェライトからなるハニカム基材を用意した。
次いで、Ｐｔを０．３ｗｔ％の割合で担持したＣｅＯ2を１００ｇ、Ｐｔを１．２４ｗｔ％の割合で担持したγ−Ａｌ2Ｏ3（比表面積が約１３０ｍ2／ｇ）を１００ｇ、Ｒｈを０．６６ｗｔ％の割合で担持したＺｒＯ2（比表面積が約６０ｍ2／ｇ）を６０ｇ、硝酸アルミニウムを３ｇ、及び水酸化アルミニウムを固形分で３ｇ混合した。さらに、この混合物に、イオン交換水を加えて、固形分３５％の触媒スラリーを作製した。
【００４６】
次いで、この触媒スラリーを、公知の手法により、ハニカム基材にコーティングした後、余分な触媒スラリーを除去した。次いで、触媒スラリーをコーティングしたハニカム基材を、１２０℃で加熱乾燥した後、大気中において、２５０℃で１時間焼成することにより、排気浄化触媒１１０を作製した。なお、本実施例１では、触媒スラリーのコート量は、２４０ｇ／ｌであった。また、触媒の担持量は、ハニカム基材１Ｌ当たり、Ｐｔが１．５ｇ、Ｒｈが０．４ｇであった。
【実施例１】
【００４７】
本実施例１の排気浄化装置１００は、図１に示すように、排気量２．４Ｌのガソリンエンジン１０の排気流路３０に設けられており、排気浄化触媒１１０、空気供給装置１２０、第１流路開閉弁１３０を備えている。排気浄化触媒１１０は、排気流路３０内のうち、通常の実車相当の位置に設けられている。空気供給装置１２０は、排気流路３０内のうち排気浄化触媒１１０よりも上流側に設けられており、排気流路３０内に空気を供給することができる。第１流路開閉弁１３０は、排気流路３０内のうち排気浄化触媒１１０よりも下流側に設けられており、排気流路３０を開閉することができる。
【００４８】
なお、本実施例１及び後述する実施例２〜４に用いる排気浄化触媒１１０は、予め、所定の位置に装着され、エンジン１０の空燃比を理論空燃比（ストイキ）とするフィードバック制御を行いつつ、入りガス温度を８００℃として、１０時間の試運転を行ってある。また、排気流路３０のうち、第１流路開閉弁１３０の下流側の位置には、消音装置２１，２２が設けられている。
【００４９】
このような本実施例１の排気浄化装置１００について、暖機性の評価試験を行った。
具体的には、まず、第１流路開閉弁１３０を開いた状態で、空燃比をストイキの状態（Ａ／Ｆ＝１４．６）として、エンジン１０を２０００ｒｐｍで通常運転を続けた。その後、空燃比を燃料リッチ側（Ａ／Ｆ＝１４．３）にしてアイドル運転した後、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じた。その後、約１２時間、室温で放置冷却した。次いで、第１流路開閉弁１３０を開くと共に、空気供給装置１２０により、約５秒間、排気流路３０内に空気を供給した後、エンジン１０を始動させ、エンジン始動後２０秒間、アイドル状態におけるＨＣ排出量を測定した。
【実施例２】
【００５０】
本実施例２の排気浄化装置２００は、図２に示すように、実施例１の排気浄化装置１００と比較すると、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（詳細には、排気浄化触媒１１０と空気供給装置１２０との間）にも第２流路開閉弁２３０を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このような本実施例２の排気浄化装置２００についても、実施例１の排気浄化装置１００と同様にして、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本実施例２の排気浄化装置２００では、第１流路開閉弁１３０と同じタイミングで、第２流路開閉弁２３０を開閉させた。
【００５１】
（比較例１）
本比較例１の排気浄化装置は、実施例１の排気浄化装置１００と比較して、空気供給装置１２０及び第１流路開閉弁１３０を設けていない点が異なり、その他についてはほぼ同様である。本比較例１の排気浄化装置についても、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本比較例１では、実施例１と異なり、空燃比を燃料リーン側に（フューエルカットを実施）してアイドル運転を行った後、エンジン１０を停止させている。また、本比較例１では、実施例１と異なり、空気供給装置１２０及び第１流路開閉弁１３０を設けていないため、空気供給装置による排気流路３０内への空気の供給、及び第１流路開閉弁１３０による排気流路３０の開閉は行っていない。
【００５２】
次に、実施例１，２の排気浄化装置１００，２００及び比較例１の排気浄化装置の暖機性評価試験の結果を、図３に示す。なお、図３では、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を示している。図３に示すように、本発明の実施例１，２の排気浄化装置１００，２００では、共に、比較例１の排気浄化装置よりも、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、本発明の実施例１，２の排気浄化装置１００，２００では、共に、比較例１の排気浄化装置よりも早期に、触媒を活性化させることができたためと考えられる。
【００５３】
ここで、本発明の実施例１，２の排気浄化装置１００，２００が、比較例１の排気浄化装置よりも早期に、触媒を活性化させることができた理由について検討する。比較例１では、エンジン１０の空燃比を燃料リーン側に（フューエルカットを実施）してアイドル運転を行った後、エンジン１０を停止した。このため、比較例１では、エンジン１０を停止させたとき、排気浄化触媒１１０（詳細には、排気浄化触媒１１０に含まれる酸化セリウム）は酸化状態（ＣｅＯ2）になっていたと考えられる。次いで、冷却後、エンジン１０を始動させ、アイドル運転させていることから、比較例１では、排気浄化触媒１１０が、エンジン１０の排気熱のみによって加熱されたと考えられる。
【００５４】
これに対し、実施例１，２では、空燃比を燃料リッチ側（Ａ／Ｆ＝１４．３）にしてアイドル運転して、排気流路３０内を還元雰囲気にした後、エンジン１０を停止させている。これにより、実施例１，２では、エンジン１０を停止させたとき、排気浄化触媒１１０（詳細には、酸化セリウム）を還元状態（Ｃｅ2Ｏ3）にすることができたと考えられる。さらに、実施例１，２では、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じている。これにより、下流側から排気浄化触媒１１０への空気（酸素）の流入を防止でき、還元状態にある排気浄化触媒１１０（詳細には、Ｃｅ2Ｏ3）の酸化を抑制することができたと考えられる。
【００５５】
さらに、実施例１，２では、冷却後、エンジン１０の始動時に、第１流路開閉弁１３０を開くと共に、空気供給装置１２０により、約５秒間、排気流路３０内に空気を供給している。これにより、還元状態にある排気浄化触媒１１０（詳細には、Ｃｅ2Ｏ3）の酸化反応を促進させて、このときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができたと考えられる。すなわち、実施例１，２では、エンジン１０の排気熱に加えて、Ｃｅ2Ｏ3がＣｅＯ2に酸化されるときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができたと考えられる。このため、実施例１，２では、比較例１に比して、触媒を早期に活性化させることができたと考えられる。以上より、本発明の実施例１，２の排気浄化装置１００，２００は、共に、比較例１の排気浄化装置よりも、触媒の暖機性が良好であると言える。
【００５６】
次に、実施例１と実施例２との結果を比較すると、実施例２のほうが、実施例１よりもエンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、実施例２では、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（詳細には、排気浄化触媒１１０と空気供給装置１２０との間）にも第２流路開閉弁２３０を設けたためと考えられる。
【００５７】
すなわち、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０と共に、第２流路開閉弁２３０により排気流路３０を閉じることで、上流側からも排気浄化触媒１１０への空気（酸素）の流入を防止でき、還元状態にある排気浄化触媒１１０（詳細には、Ｃｅ2Ｏ3）の酸化をより一層抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例２では、実施例１に比して、エンジン１０の始動時に、排気浄化触媒１１０にＣｅ2Ｏ3（還元状態の酸化セリウム）が多く含まれることとなり、エンジン１０の始動時に空気供給装置１２０により空気を供給すると、排気浄化触媒１１０において、より大きな酸化反応熱を発生させることができたと考えられる。
【００５８】
さらには、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０と共に、第２流路開閉弁２３０により排気流路３０を閉じることで、排気浄化触媒１１０への水分吸着も抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例２では、実施例１に比して、排気浄化触媒１１０における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができたと考えられる。
以上のような理由で、実施例２の排気浄化装置２００では、実施例１の排気浄化装置１００に比して、触媒を早期に活性化させることができたと考えられる。従って、実施例２の排気浄化装置２００は、実施例１の排気浄化装置１００よりも、触媒の暖機性が良好であると言える。
【実施例３】
【００５９】
本実施例３の排気浄化システム３００は、図４に示すように、排気量２．４Ｌのガソリンエンジン１０の排気流路３０に設けられており、排気浄化触媒１１０、空気供給装置１２０、第１流路開閉弁１３０、酸素センサ３４０、及び制御装置（ＥＣＵ）３５０を備えている。具体的には、実施例１の排気浄化装置１００に対し、排気流路３０のうち排気浄化触媒１１０の下流側（詳細には、排気浄化触媒１１０と第１流路開閉弁１３０との間）の位置に酸素センサ３４０を設けると共に、空気供給装置１２０、第１流路開閉弁１３０、及び酸素センサ３４０を制御する制御装置３５０を設けることで、排気浄化システムとしている。
【００６０】
本実施例３の排気浄化システム３００では、空気供給装置１２０を制御装置３５０に接続しているため、制御装置３５０により、空気供給装置１２０から排気流路３０内へ空気を供給するタイミング、及び空気の供給量を制御することができる。さらに、第１流路開閉弁１３０を制御装置３５０に接続しているため、制御装置３５０により、第１流路開閉弁１３０が排気流路３０を開閉するタイミングを制御することができる。さらに、酸素センサ３４０を制御装置３５０に接続しているため、制御装置３５０により、酸素センサ３４０の出力を検出し、この出力値に基づいて、現在の空燃比を算出することができる。従って、算出された現在の空燃比と目標空燃比（例えば、理論空燃比）とに基づいて、エンジン１０を目標空燃比で運転させるように、空燃比制御を行うことができる。なお、本実施例３では、制御装置３５０が内燃機関制御手段を含んでいる。
【００６１】
ここで、図５に示すフローチャートを参照しつつ、本実施例３の排気浄化システム３００における空燃比制御について説明する。なお、本実施例３では、エンジン１０の運転中において、所定の時間毎（本実施例３では、１６ミリ秒毎）に、図５のフローチャートに示す一連の処理を、繰り返し行うように設定されている。
まず、ステップＳ１において、制御装置３５０により、変速ギアポジションがニュートラルであるか否かを判定する。ここで、ニュートラルである場合には、車両が停車しており、まもなくエンジン１０を停止すると判断することができる。
【００６２】
ステップＳ１で、ニュートラルである（Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ３に進み、酸素センサ３４０の出力が、予め設定した目標値Ｂ（Ｖ）以上となったか否かを判定する。なお、本実施例３では、通常、空燃比をストイキの状態（Ａ／Ｆ＝１４．６）に設定してエンジン１０を運転しており、この場合、酸素センサ３４０の出力値が約０．４２Ｖを示すことがわかっている。従って、酸素センサ３４０の出力値が０．４２Ｖ未満の場合には、排気流路３０内の排気が酸化雰囲気になっており、逆に、０．４２Ｖより大きい場合には、排気流路３０内が還元雰囲気になっていると判断することができる。
ここで、目標値Ｂの値は、任意に設定することができるが、本実施例３では、Ｂ＝０．６，０．８（Ｖ）の２種類の異なる値（いずれも、排気流路３０内が還元雰囲気であるときの値）に設定して、それぞれ、空燃比制御を行った。
【００６３】
一方、ステップＳ１において、車速が所定値Ａ以上であると判定（Ｎｏ）された場合には、ステップＳ２に進み、車速が所定値Ａ（例えば、５ｋｍ／ｈ）未満であるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２では、まもなく車両が停車するか否かを判定する。
車速が所定値Ａ未満であると判定（Ｙｅｓ）された場合には、ステップＳ３に進み、逆に、車速が所定値Ａ以上である（Ｎｏ）と判定された場合には、一連の処理を一旦終了し、所定時間経過後、再び、ステップＳ１から上記の処理を行う。
【００６４】
ステップＳ３において、酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（例えば、０．６）（Ｖ）に達していない（Ｎｏ）場合には、ステップＳ４に進み、制御装置３５０により、エンジン１０の空燃比（Ａ／Ｆ）をＣ（ストイキよりもリッチ側の値、Ｃ＜１４．６）に設定して、エンジン１０を運転させる。このように、燃料リッチ側の状態でエンジン１０を運転させることにより、酸素センサ３４０の出力値を増加させ、目標値Ｂ（Ｖ）に近づけることができる。
【００６５】
一方、ステップＳ３において、酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（Ｖ）に達した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５に進み、キースイッチがＯＦＦであるか否かを判定する。キースイッチがＯＦＦでない（Ｎｏ）と判定された場合には、所定時間経過後、再び、ステップＳ１から上記の処理を行う。逆に、キースイッチがＯＦＦであると判定された場合には、ステップＳ６に進み、エンジン１０を停止させる。次いで、ステップＳ７に進み、第１流路開閉弁１３０を閉じて、一連の処理を終了する。
【００６６】
本実施例３では、上記の一連の処理を繰り返し行うことにより、酸素センサ３４０の出力値を目標値Ｂ（具体的には、０．６Ｖまたは０．８Ｖ）にした後、エンジン１０を停止させることができる。すなわち、排気流路３０内の排気を還元雰囲気にした後、エンジン１０を停止させることができる。なお、上記の一連の処理のうち、ステップＳ１〜Ｓ６が内燃機関運転制御手段に含まれる。
その後、実施例１と同様にして、それぞれ、約１２時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００６７】
（比較例２）
本比較例２の排気浄化システムは、実施例３の排気浄化システム３００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）における空燃比制御が異なり、その他についてはほぼ同様である。具体的には、本比較例２では、図１５に示すように、実施例３の空燃比制御（図５参照）と比較すると、ステップＳ３，Ｓ４の処理に代えてステップＶ３，Ｖ４の処理を行うように設定されており、その他の処理については同様である。
【００６８】
ステップＶ３では、酸素センサ３４０の出力値が目標値Ｂ（Ｖ）以下となったか否かを判定する。なお、本比較例２では、Ｂ＝０．１，０．３（Ｖ）の２種類の異なる値（いずれも、排気流路３０内の排気が酸化雰囲気であるときの値）に設定して、それぞれ、空燃比制御を行った。酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（Ｖ）よりも大きい（Ｎｏ）場合には、ステップＶ４に進み、制御装置により、エンジン１０の空燃比（Ａ／Ｆ）をＤ（ストイキよりもリーン側の値、＞１４．６）に設定して、エンジン１０を運転させる。このように、燃料リーン側の状態でエンジン１０を運転させることにより、酸素センサ３４０の出力値を低減させ、目標値Ｂ（Ｖ）に近づけることができる。
【００６９】
一方、酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（Ｖ）以下となった場合（Ｙｅｓ）には、一連の処理を終了し、エンジン１０を停止する。なお、比較例２においても、実施例１と同様に、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じるようにしている。
その後、実施例１と同様にして、それぞれ、約１２時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００７０】
次に、実施例３の排気浄化システム３００及び比較例２の排気浄化システムの暖機性評価試験の結果を、図６に示す。なお、図６では、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を示している。図６で×印で示す比較例２の排気浄化システム（目標値Ｂ＝０．１，０．３）では、積算ＨＣ排出量が１１０〜１２０ｍｇ程度であった。これに対し、●印で示す実施例３の排気浄化システム３００（目標値Ｂ＝０．６，０．８）では、積算ＨＣ排出量を７０〜８０ｍｇ程度にまで低減することができた。この結果より、実施例３の排気浄化システム３００では、比較例２の排気浄化システムよりも触媒の暖機性を良好にすることができたと言える。
【００７１】
ここで、図６のグラフを検討すると、目標値Ｂ＝０．４２（Ｖ）を境界として、０．４２（Ｖ）より小さい値に設定するとＨＣ積算量が大きく上昇し、０．４２（Ｖ）より大きな値に設定するとＨＣ積算量が大きく低下することがわかる。この結果より、目標値Ｂ＝０．４２（Ｖ）を境界として、０．４２（Ｖ）より小さい値に設定すると触媒の暖機性が大きく低下し、０．４２（Ｖ）より大きな値に設定すると触媒の暖機性が大きく上昇すると言える。従って、酸素センサ３４０の出力値Ｂが０．４２より小さくなるまで、空燃比を理論空燃比より小さい値に制御してエンジン１０を運転させた後、エンジン１０を停止させることにより、触媒の暖機性を良好にすることができると言える。
【００７２】
これは、上記のように空燃比を制御することにより、確実に、排気流路３０内の排気を還元雰囲気にさせることができ、排気浄化触媒１１０（詳細には、酸化セリウム）を確実に還元状態にすることができたためであると考えられる。これにより、酸化セリウムの酸化反応熱を利用して、触媒の暖機性を良好にすることができたと考えられる。
【実施例４】
【００７３】
本実施例４の排気浄化システム４００は、図４に示すように、実施例３の排気浄化システム３００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）４５０における制御内容が異なり、その他については、ほぼ同様である。具体的には、本実施例４の排気浄化システム４００では、制御装置４５０により、予め設定した目標供給量だけ、空気供給装置１２０から排気流路３０内へ空気が供給されるように、空気供給量を制御することが可能となっている。
【００７４】
ここで、図７に示すフローチャートを参照しつつ、本実施例４の排気浄化システム４００における空気供給量の制御について説明する。なお、本実施例４では、エンジン１０の運転中において、所定の時間毎（例えば、１６ミリ秒毎）に、図７のフローチャートに示す一連の処理を、繰り返し行うように設定されている。また、エンジン１０を始動させる前は、実施例１と同様の条件で、エンジン１０を停止させ、その後、約１２時間、室温で放置冷却している。
【００７５】
エンジン１０のキースイッチをＯＮにすると、まず、ステップＴ１において、制御装置４５０により、空気供給装置１２０の駆動条件が成立しているか否か（例えば、空気供給装置１２０が正常に作動するか否か）を確認する。駆動条件が成立している場合（Ｙｅｓ）には、ステップＴ２に進み、空気供給装置１２０から排気流路３０内に供給した積算空気供給量が、予め設定した目標供給量Ｅに達したか否かを判定する。ここで、積算空気供給量は、空気供給装置１２０から供給される単位時間あたりの空気供給量に、空気供給装置１２０の駆動時間を乗じて算出することができる。
【００７６】
ステップＴ２において、積算空気供給量が目標供給量Ｅに達していないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＴ３に進み、空気供給装置１２０を駆動させる（既に、駆動している場合には、継続して駆動させる）。次いで、ステップＴ４に進み、空気供給装置１２０の駆動時間を積算する。その後、所定の時間経過後、再び、ステップＴ１から処理を行う。
なお、ステップＴ１において、空気供給装置１２０の駆動条件が成立していないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＴ５に進み、空気供給装置１２０の駆動積算時間をリセットする。次いで、ステップＴ６に進み、空気供給装置１２０を停止させ、排気流路３０内への空気の供給を終了する。
【００７７】
一方、ステップＴ２において、積算空気供給量が目標供給量Ｅに達したと判定された場合（Ｙｅｓ）には、ステップＴ７に進み、空気供給装置１２０を停止させ、排気流路３０内への空気の供給を終了する。ここで、目標供給量Ｅは、任意の値に設定することができるが、本実施例４では、次のようにして設定した。排気浄化触媒１１０に含まれる酸化セリウムの含有量に基づいて、Ｃｅ2Ｏ3（還元状態の酸化セリウム）全量を酸化するのに必要な酸素を算出し、この酸素量を含む空気量を基準空気量とする。そして、空気供給装置１２０から供給される空気のうち、Ｃｅ2Ｏ3の酸化に用いられない空気（酸素）が２０％程度存在すると見積もって、この基準空気量に対し、１．２倍の空気量を目標供給量Ｅに設定した。
本実施例４では、上記のように目標供給量Ｅを設定して、エンジン１０の始動時に、上述のように排気流路３０内への空気の供給量を制御しつつ、実施例１と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００７８】
（比較例３）
本比較例３の排気浄化システムは、実施例４の排気浄化システム４００と比較して、空気供給装置１２０により排気流路３０内へ供給する空気の目標供給量Ｅが異なり、その他については同様である。具体的には、本比較例３では、目標供給量Ｅを基準空気量の０．５倍の値に設定した場合と、２．５倍の値に設定した場合とについて、それぞれ、実施例４と同様に、ステップＴ１〜Ｔ７の処理を行った。本比較例３においても、上述のように排気流路３０内への空気の供給量を制御しつつ、実施例１と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００７９】
次に、実施例４の排気浄化システム４００及び比較例３の排気浄化システムの暖機性評価試験の結果を、図８に示す。なお、図８では、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を示している。図８に示すように、●印で示す実施例４の排気浄化システム４００（目標供給量Ｅが基準空気量の１．２倍）では、△印と×印で示す比較例３の排気浄化システム（目標供給量Ｅが基準空気量の０．５倍及び２．５倍）と比較して、積算ＨＣ排出量を大きく低減することができた。この理由は、次のように考えられる。
【００８０】
比較例３のうち目標供給量Ｅを基準空気量の０．５倍とした場合（△印）には、還元状態にある酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）全体を酸化するのに十分な酸素を供給することができない。このため、酸化反応熱により還元状態にある排気浄化触媒１１０を十分に酸化することができず、エンジン１０の始動時において、酸化反応熱による触媒の加熱が不十分であったと考えられる。逆に、目標供給量Ｅを基準空気量の２．５倍とした場合（×印）には、過剰に供給された空気により触媒が冷却されてしまうので、やはり、エンジン１０の始動時において、触媒の加熱が不十分であったと考えられる。このように、比較例３では、エンジン１０の始動時において、触媒の加熱が不十分であったため、ＨＣを十分に浄化することができなかったと考えられる。
【００８１】
これに対し、実施例４の排気浄化システム４００では、目標供給量Ｅを基準空気量の１．２倍としている。すなわち、還元状態にある酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）全量を酸化できるように目標供給量Ｅを設定し、空気供給装置１２０により、目標供給量Ｅに達するまで、空気を排気流路３０内に供給するようにした。これにより、還元状態にある酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）全体を酸化させることができ、また、過剰な空気により触媒が冷却されてしまう虞もないので、内燃機関の始動時において、酸化反応熱により、効率良く好適に、触媒を加熱することができたと考えられる。
【実施例５】
【００８２】
本実施例５の排気浄化装置５００は、図９に示すように、実施例１の排気浄化装置１００と比較すると、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（さらには、空気供給装置１２０よりも上流側の位置）に、ＨＣ吸着材５６０を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このＨＣ吸着材５６０は、排気浄化触媒１１０のハニカム基材と同一のハニカム基材を用い、これに、ＺＳＭ−５型ゼオライトとＵＳＹ型ゼオライトとを１：１の重量比で混合したものを２００ｇ／Ｌの割合でコートすることにより作製した。
【００８３】
このような本実施例５の排気浄化装置５００について、暖機性の評価試験を行った。
具体的には、まず、実施例１と同様に、第１流路開閉弁１３０を開いた状態で、空燃比をストイキの状態（Ａ／Ｆ＝１４．６）として、エンジン１０を２０００ｒｐｍで通常運転を続けた。その後、空燃比を燃料リッチ側（Ａ／Ｆ＝１４．３）にしてアイドル運転した後、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じた。
【００８４】
その後、実施例１とは異なり、約３６時間（実施例１では、約１２時間）、室温で放置冷却した。次いで、実施例１と同様に、第１流路開閉弁１３０を開くと共に、空気供給装置１２０により、約５秒間、排気流路３０内に空気を供給した後、エンジン１０を始動させ、エンジン始動後２０秒間、アイドル状態を保持した。次いで、実施例１とは異なり、１０秒間で車速４０ｋｍ／ｈまで加速させた後、車速４０ｋｍ／ｈの状態を４０秒間保持した。この間（エンジン始動後７０秒間）におけるＨＣ排出量を測定した。このように、本実施例５では、実施例１よりもＨＣが大量に発生する条件で、暖機性の評価試験を行った。
【００８５】
なお、本実施例５及び後述する実施例６〜１０に用いる排気浄化触媒１１０及びＨＣ吸着材５６０は、上記の暖機性評価試験に用いる前に、予め、所定の位置に装着され、エンジン１０の空燃比を理論空燃比（ストイキ）とするフィードバック制御を行いつつ、入りガス温度を８００℃とする試運転が、５０時間行われている。
【実施例６】
【００８６】
本実施例６の排気浄化装置６００は、図１０に示すように、実施例５の排気浄化装置５００と比較すると、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（詳細には、排気浄化触媒１１０と空気供給装置１２０との間）にも第２流路開閉弁２３０を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このような本実施例６の排気浄化装置６００についても、実施例５の排気浄化装置５００と同様にして、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本実施例５の排気浄化装置５００では、第１流路開閉弁１３０と同じタイミングで、第２流路開閉弁２３０を開閉させた。
【実施例７】
【００８７】
本実施例７の排気浄化装置７００は、図１１に示すように、実施例５の排気浄化装置５００と比較すると、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、ＨＣ吸着材５６０よりも上流側の位置に第２流路開閉弁２３０を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このような本実施例７の排気浄化装置７００についても、実施例５の排気浄化装置５００と同様にして、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本実施例７の排気浄化装置７００では、第１流路開閉弁１３０と同じタイミングで、第２流路開閉弁２３０を開閉させた。
【００８８】
（比較例４）
本比較例４の排気浄化装置は、実施例５の排気浄化装置５００と比較して、空気供給装置１２０及び第１流路開閉弁１３０を設けていない点が異なり、その他についてはほぼ同様である。本比較例４の排気浄化装置についても、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本比較例４では、実施例５と異なり、空燃比を燃料リーン側に（フューエルカットを実施）してアイドル運転を行った後、エンジン１０を停止させている。また、本比較例１では、実施例１と異なり、空気供給装置１２０及び第１流路開閉弁１３０を設けていないため、空気供給装置による排気流路３０内への空気の供給、及び第１流路開閉弁１３０による排気流路３０の開閉は行っていない。
【００８９】
次に、実施例５〜７の排気浄化装置５００〜７００及び比較例４の排気浄化装置の暖機性評価試験の結果を、図１２に示す。なお、図１２では、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を示している。図１２に示すように、本発明の実施例５〜７の排気浄化装置５００〜７００では、いずれも、比較例４の排気浄化装置よりも、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、本発明の実施例５〜７の排気浄化装置５００〜７００では、いずれも、比較例４の排気浄化装置よりも早期に、触媒を活性化させることができたためと考えられる。この理由は、前述したように、実施例１，２と比較例１とを比較検討したときと同様に考えることができる。
【００９０】
次に、実施例５と実施例６との結果を比較すると、実施例６のほうが、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、実施例６では、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（詳細には、排気浄化触媒１１０と空気供給装置１２０との間）にも第２流路開閉弁２３０を設けているためと考えられる。
【００９１】
すなわち、実施例６では、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０と共に、第２流路開閉弁２３０により排気流路３０を閉じることで、上流側からも排気浄化触媒１１０への空気（酸素）の流入を防止でき、還元状態にある排気浄化触媒１１０（詳細には、Ｃｅ2Ｏ3）の酸化をより一層抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例６では、実施例５に比して、エンジン１０の始動時に、排気浄化触媒１１０にＣｅ2Ｏ3（還元状態の酸化セリウム）が多く含まれることとなり、エンジン１０の始動時に空気供給装置１２０により空気を供給すると、排気浄化触媒１１０において、より大きな酸化反応熱を発生させることができたと考えられる。
【００９２】
さらには、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０と共に、第２流路開閉弁２３０により排気流路３０を閉じることで、排気浄化触媒１１０への水分吸着も抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例６では、実施例５に比して、排気浄化触媒１１０における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができたと考えられる。
以上のような理由で、実施例６の排気浄化装置６００では、実施例５の排気浄化装置５００に比して、触媒を早期に活性化させることができたと考えられる。従って、実施例６の排気浄化装置６００は、実施例５の排気浄化装置５００よりも、暖機性が良好であると言える。
【００９３】
また、実施例５と実施例７との結果を比較すると、実施例７のほうが、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、実施例７では、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、ＨＣ吸着材５６０よりも上流側の位置に第２流路開閉弁２３０を設けているためと考えられる。
すなわち、実施例７では、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０とと第２流路開閉弁２３０とにより、ＨＣ吸着材５６０の上流側と下流側との位置で、排気流路３０を閉じることができたため、ＨＣ吸着材５６０への排気の流入を防止することができたと考えられる。これにより、エンジン１０を停止させている間、ＨＣ吸着材５６０への水分吸着を抑制することができたと考えられる。
【００９４】
実施例５〜７では、ＨＣ吸着材５６０として、ゼオライト（具体的には、ＺＳＭ−５とＵＳＹ）を含有させているが、ゼオライトは、ＨＣ吸着性に優れていると共に、吸水性にも優れている。このため、実施例５では、エンジン１０を停止している間に、ＨＣ吸着材５６０が、排気流路３０内に滞留している排気中に含まれている水分を吸収してしまい、エンジン１０の始動時におけるＨＣ吸着性能が低下してしまったと考えられる。
これに対し、実施例７では、エンジン１０を停止している間、ＨＣ吸着材５６０への水分吸着を抑制することができたため、エンジン１０の始動時におけるＨＣ吸着性能の低下を抑制することができたと考えられる。従って、エンジン１０の始動時に、浄化されずに排出されるＨＣ排出量を低減することができたと考えられる。
【実施例８】
【００９５】
本実施例８の排気浄化システム８００は、図１３に示すように、排気量２．４Ｌのガソリンエンジン１０の排気流路３０に設けられており、排気浄化触媒１１０、空気供給装置１２０、第１流路開閉弁１３０、酸素センサ３４０、ＨＣ吸着材５６０、及び制御装置（ＥＣＵ）３５０を備えている。すなわち、実施例３の排気浄化システム３００（図４参照）に、ＨＣ吸着材５６０を追加したものである。
【００９６】
本実施例８の排気浄化システム８００について、実施例３の排気浄化システム３００と同様に、図５のフローチャートに示すような空燃比制御を行い、酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（Ｖ）に達した後（具体的には、目標値Ｂ＝０．６，０．８に設定）、エンジン１０を停止させるようにした。すなわち、排気流路３０内の排気を還元雰囲気にした後、エンジン１０を停止させるようにした。なお、本実施例８においても、実施例３と同様に、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じるようにしている。その後、実施例５と同様にして、それぞれ、約３６時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００９７】
（比較例５）
本比較例５の排気浄化システムは、実施例８の排気浄化システム８００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）における空燃比制御が異なり、その他についてはほぼ同様である。具体的には、本比較例５では、図１５に示すように、実施例３の空燃比制御（図５参照）と比較すると、ステップＳ３，Ｓ４の処理に代えてステップＶ３，Ｖ４の処理を行うように設定されており、その他の処理については同様である。すなわち、前述した比較例２と同様の空燃比制御を行うように設定されている。
【００９８】
本比較例５の排気浄化システムでは、排気流路３０内の排気を酸化雰囲気にした後（具体的には、目標値Ｂ＝０．１，０．３に設定）、エンジン１０を停止させるようにした。なお、本比較例５においても、実施例８と同様に、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じるようにしている。その後、実施例５と同様にして、それぞれ、約３６時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００９９】
実施例８及び比較例５の暖機性評価試験の結果を比較すると、実施例３及び比較例２の結果と同様に、比較例５に比して、実施例８では積算ＨＣ排出量を大きく低減することができた。さらに、目標値Ｂ＝０．４２（Ｖ）を境界として、０．４２（Ｖ）より小さい値に設定すると触媒の暖機性が大きく低下し、０．４２（Ｖ）より大きな値に設定すると触媒の暖機性が大きく上昇することがわかった。この結果より、ＨＣ吸着材５６０を設けた排気浄化システムにおいても、エンジン１０を停止する際、空燃比を理論空燃比よりも小さく制御してエンジン１０を運転させて、排気流路３０内を還元雰囲気にした後、エンジン１０を停止させることにより、触媒の暖機性を良好にすることができると言える。
【実施例９】
【０１００】
本実施例９の排気浄化システム９００は、図１３に示すように、実施例８の排気浄化システム８００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）４５０における制御が異なり、その他については、ほぼ同様である。具体的には、本実施例９の排気浄化システム９００では、制御装置４５０により、予め設定した所定量（目標供給量）の空気が、空気供給装置１２０から排気流路３０内へ供給されるように制御することが可能となっている。すなわち、実施例４の排気浄化システム４００（図４参照）に、ＨＣ吸着材５６０を追加したものである。
【０１０１】
本実施例９でも、実施例４と同様に、基準空気量（理論上、排気浄化触媒１１０に含まれるＣｅ2Ｏ3全量を酸化するのに必要な酸素を含む空気量）に対し１．２倍の空気量を目標供給量Ｅに設定して、エンジン１０の始動時に、図７のフローチャートに示すような制御を行った。そして、このような制御を行いつつ、実施例８と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。なお、本実施例９においても、エンジン１０の始動前は、実施例８と同じ条件でエンジン１０を停止させ、その後、約３６時間、室温で放置冷却している。
【０１０２】
（比較例６）
本比較例６の排気浄化システムは、実施例９の排気浄化システム９００と比較して、空気供給装置１２０により排気流路３０内へ供給する空気の目標供給量Ｅが異なり、その他については同様である。具体的には、本比較例９では、目標供給量Ｅを基準空気量の０．５倍の値に設定した場合と、２．５倍の値に設定した場合とについて、それぞれ、実施例９と同様の制御を行った。そして、このような制御を行いつつ、実施例９と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。なお、本比較例６においても、エンジン１０の始動前は、実施例８と同じ条件でエンジン１０を停止させ、その後、約３６時間、室温で放置冷却している。
【０１０３】
実施例９及び比較例６の暖機性評価試験の結果を比較すると、実施例４及び比較例３の結果と同様に、実施例９では、比較例６に比して、積算ＨＣ排出量を大きく低減することができた。この結果より、ＨＣ吸着材５６０を設けた排気浄化システムにおいても、還元状態にある酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）全体を酸化するのに必要な酸素を含む空気を供給することにより、触媒の暖機性をさらに良好にすることができると言える。
【実施例１０】
【０１０４】
本実施例１０の排気浄化システム１０００は、図１３に示すように、実施例８の排気浄化システム８００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）１０５０における制御が異なり、その他については、ほぼ同様である。具体的には、本実施例１０の排気浄化システム１０００では、制御装置（ＥＣＵ）１０５０により、エンジン１０の吸入空気量の積算値に基づいて、ＨＣ吸着材５６０の温度がＨＣ離脱温度（一旦吸着したＨＣが離脱し始める温度、ＨＣ吸着材５６０の仕様から決まるＨＣ吸着材５６０に固有の温度である）に達するまでの時間ｔ１を算出することが可能となっている。詳細には、予め取得した、エンジン１０の吸入空気量とＨＣ吸着材５６０の温度との関係式に基づいて、エンジン１０の吸入空気量の積算値から、ＨＣ吸着材５６０の温度を推定することができ、この推定温度からＨＣ吸着材５６０がＨＣ離脱温度に達するまでの時間ｔ１（以下、これをＨＣ離脱温度到達時間ｔ１とも言う）を算出することができる。
【０１０５】
また、空気供給装置１２０による所定の空気供給速度（Ｌ／ｓ）に基づいて、空気供給装置１２０により空気の供給を開始してから、排気浄化触媒１１０に含まれる還元状態の酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）を酸化を完了させるまでに要する時間（以下、これを触媒酸化所要時間とも言う）を推定することができる。
【０１０６】
そこで、本実施例１０の排気浄化システム１０００では、ＨＣ離脱温度到達時間ｔ１と、触媒酸化所要時間とが一致するように（すなわち、ＨＣ離脱時期と酸化終了時期とが一致するように）、空気供給装置１２０から排気流路３０内への空気の供給を制御するようにした。これにより、ＨＣ吸着材５６０からのＨＣ離脱時期と、酸化反応熱による触媒の温度上昇のピークとを一致させることができるので、酸化反応熱による触媒の昇温効果を最大限利用することができ、ＨＣ吸着材５６０から離脱したＨＣを、効率良く浄化することが可能となる。
【０１０７】
ここで、図１４に示すフローチャートを参照しつつ、本実施例１０の排気浄化システム１０００における空気供給の制御について説明する。なお、本実施例１０では、エンジン１０の始動時において、所定の時間毎（例えば、１６ミリ秒毎）に、図１４のフローチャートに示す一連の処理を、繰り返し行うように設定されている。
【０１０８】
エンジン１０のキースイッチをＯＮにすると、まず、ステップＵ１において、制御装置１０５０により、エンジン１０の吸入空気量を積算する。次いで、ステップＵ２に進み、エンジン１０の吸入空気量の積算値からＨＣ吸着材５６０の温度を推定する。ここでは、前述のように、予め取得した、エンジン１０の吸入空気量とＨＣ吸着材５６０の温度との関係式に基づいて、ＨＣ吸着材５６０の温度を推定する。
【０１０９】
次いで、ステップＵ３に進み、空気供給装置１２０にかかる空気供給完了フラグがＯＮであるか否かを判断する。空気完了フラグがＯＮでない場合（ＮＯ）には、ステップＵ４に進み、空気供給装置１２０が駆動中であるか否かを判定する。ステップＵ４において、空気供給装置１２０が駆動していないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＵ５に進み、空気供給装置１２０の駆動時間ｔ２をリセットする。次いで、ステップＵ６に進み、ＨＣ吸着材５６０の推定温度からＨＣ離脱温度到達時間ｔ１を算出する。
【０１１０】
次いで、ステップＵ７に進み、ステップＵ６で算出したＨＣ離脱温度到達時間ｔ１が、予め取得している触媒酸化所要時間に達したか否かを判定する。ステップＵ７において、ＨＣ離脱温度到達時間ｔ１が触媒酸化所要時間より大きい（ＮＯ）と判定された場合には、一連の処理を一旦終了し、所定時間経過後、再び、ステップＵ１から処理を行う。反対に、ステップＵ７において、ＨＣ離脱温度到達時間ｔ１が触媒酸化所要時間以下となった（Ｙｅｓ）と判定された場合には、空気供給装置１２０を駆動させ、排気流路３０内へ空気の供給を開始する。
【０１１１】
その後、再び、ステップＵ１から順に処理を行い、ステップＵ４において、空気供給装置１２０が駆動していると判定された場合（Ｙｅｓ）には、ステップＵ９に進み、空気供給装置１２０の駆動時間ｔ２を積算する。次いで、ステップＵＡに進み、空気供給装置１２０の積算駆動時間ｔ２が、触媒酸化所要時間以上となったか否かを判定する。空気供給装置１２０の積算駆動時間ｔ２が、未だ触媒酸化所要時間よりも小さいと判定された場合（Ｎｏ）には、一連の処理を一旦終了し、所定時間経過後、再び、ステップＵ１から処理を行う。
【０１１２】
一方、ステップＵＡにおいて、空気供給装置１２０の積算駆動時間ｔ２が、触媒酸化所要時間以上となったと判定された場合（Ｙｅｓ）には、ステップＵＢに進み、空気供給装置１２０による排気流路３０内への空気の供給を停止させる。次いで、ステップＵＣに進み、空気供給完了フラグをＯＮにする。その後は、再び、ステップＵ１から順に処理が進み、ステップＵ３において、空気供給完了フラグがＯＮである（Ｙｅｓ）と判定される処理が繰り返し行われる。
【０１１３】
上述したように、本実施例１０では、ＨＣ離脱温度到達時間ｔ１が触媒酸化所要時間以下となると、空気供給装置１２０を駆動させ、排気流路３０内へ空気の供給を開始するように制御している。これにより、ＨＣ吸着材５６０がＨＣ離脱温度に達する時期と、Ｃｅ2Ｏ3の酸化反応熱による排気浄化触媒１１０の加熱が完了する時期とを一致させることができる。従って、ＨＣがＨＣ吸着材５６０から離脱する時期と、酸化反応熱により排気浄化触媒１１０の温度上昇がピークに達する時期とを一致させることができる。
かくして、ＨＣ吸着材５６０からＨＣが離脱したときには、排気浄化触媒１１０を、ＨＣ浄化可能な状態（触媒活性化状態）としておくことができる。あるいは、極めて短い期間の後、浄化可能な状態（触媒活性化状態）とすることができる。
【０１１４】
さらに、本実施例１０では、空気供給装置１２０の積算駆動時間ｔ２が触媒酸化所要時間に達した後、空気供給装置１２０によりそれ以上の空気が供給されないように制御している。すなわち、還元状態にある酸化セリウムを酸化させるために必要な量だけ、空気供給装置１２０により排気流路３０内へ空気を供給することができる。このため、空気供給過剰による排気浄化触媒１１０の冷却を防止することもできる。従って、本実施例１０の排気浄化システム１０００では、最も効率良く、ＨＣ吸着材５６０から離脱したＨＣを浄化することができる。なお、還元状態にある酸化セリウムを酸化させるために必要な空気量は、実施例４，９と同様に、排気浄化触媒１１０の構造、材質、空気供給装置１２０の特性、排気流路３０の構造等を考慮して、基準空気量に対し、酸化に寄与しない酸素量を考慮した空気の量（例えば、基準空気量の１．２倍）であることは言うまでもない。
【０１１５】
以上において、本発明を実施例１〜１０に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例３，４の排気浄化システム３００，４００では、排気流路３０を開閉する流路開閉手段として、排気浄化触媒１１０よりも下流側の位置に第１流路開閉弁１３０のみを設けた。しかしながら、第１流路開閉弁１３０に加えて、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置にも、第２流路開閉弁２３０を設けるようにしても良い。これにより、排気浄化触媒１１０に含まれる還元状態の酸化セリウムの酸化をさらに抑制することができる共に、排気浄化触媒１１０への水分の吸着も抑制することができるので、触媒の暖機性がさらに良好となる。
【０１１６】
また、実施例８〜１０の排気浄化システム８００〜１０００においても、排気流路３０を開閉する流路開閉手段として、排気浄化触媒１１０よりも下流側の位置に第１流路開閉弁１３０のみを設けた。しかしながら、触媒の暖機性がさらに良好とするためには、第１流路開閉弁１３０に加えて、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置にも、第２流路開閉弁２３０を設けるようにするのが好ましい。あるいは、ＨＣ吸着材５６０よりも上流側の位置に第２流路開閉弁２３０を設けるようにしても良い。これにより、エンジン停止中にＨＣ吸着材５６０への水分吸着を抑制することができるので、ＨＣ吸着材５６０のＨＣ吸着性能の低下を抑制することができる。従って、エンジン始動時におけるＨＣ排出量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施例１の排気浄化装置１００の模式図である。
【図２】実施例２の排気浄化装置２００の模式図である。
【図３】実施例１，２及び比較例１の暖機性評価試験の結果を示すグラフである。
【図４】実施例３，４の排気浄化システム３００，４００の模式図である。
【図５】実施例３の排気浄化システム３００にかかるフローチャートである。
【図６】実施例３の排気浄化システム３００にかかる暖機性評価試験の結果を示すグラフである。
【図７】実施例４の排気浄化システム４００にかかるフローチャートである。
【図８】実施例４の排気浄化システム４００にかかる暖機性評価試験の結果を示すグラフである。
【図９】実施例５の排気浄化装置５００の模式図である。
【図１０】実施例６の排気浄化装置６００の模式図である。
【図１１】実施例７の排気浄化装置７００の模式図である。
【図１２】実施例５，６，７及び比較例４の暖機性評価試験の結果を示すグラフである。
【図１３】実施例８，９，１０の排気浄化システム８００，９００，１０００の模式図である。
【図１４】実施例１０の排気浄化システム１０００にかかるフローチャートである。
【図１５】比較例２の排気浄化システムにかかるフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１８】
１００，２００，５００，６００，７００ 排気浄化装置
３００，４００，８００，９００，１０００ 排気浄化システム
１１０ 排気浄化触媒
１２０ 空気供給装置（気体供給手段）
１３０ 第１流路開閉弁（第１流路開閉手段）
２３０ 第２流路開閉弁（第２流路開閉手段）
３４０ 酸素センサ（空燃比センサ）
３５０，４５０，１０５０ 制御装置（内燃機関運転制御手段）
５６０ ＨＣ吸着材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置及び排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車などの内燃機関の排気を浄化することを目的として、様々な排気浄化装置及び排気浄化システムが提案されている。近年、特に、エンジン始動時に多量に発生するＨＣを効率良く浄化することを目的として、様々な排気浄化装置及び排気浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−９３８３２号公報
【特許文献２】特開平５−２９３３８４号公報
【０００４】
特許文献１に開示されている排気浄化システムでは、排気通路のうち排気浄化触媒よりも上流側の位置にＨＣ吸着材を設けている。これにより、内燃機関始動時に多量に発生するＨＣを、一時的に、ＨＣ吸着材で吸着保持できるので、排気浄化触媒が活性化するまでの間に、浄化されずに外部に排出されてしまうＨＣの排出量を低減することができる。
【０００５】
ところで、ＨＣ吸着材としては、ゼオライト、アルミノシリケート、モルデナイトなどを用いることができるが、これらは、ＨＣ吸着性に優れていると共に、吸水性にも優れている。このため、内燃機関を停止している間に、ＨＣ吸着材が、排気流路内に存在している排気中に含まれている水分を吸収してしまい、内燃機関始動時（冷間始動時）におけるＨＣ吸着性能が低下してしまう問題があった。
【０００６】
これに対し、特許文献１に開示されている排気浄化システムでは、ＨＣ吸着材の上流側と下流側とに、排気通路を遮断する遮断手段を設け、エンジン停止時には、この遮断手段により排気通路を遮断する。これにより、内燃機関を停止している間、ＨＣ吸着材への水分吸着を抑制することができ、内燃機関始動時（冷間始動時）におけるＨＣ吸着性能の低下を抑制することができると記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている排気浄化システムでは、ＨＣ吸着材がＨＣ離脱温度に達するまでに、触媒が十分に活性化しないため、ＨＣを十分に浄化することができなかった。特に、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けることにより、ＨＣ吸着材によって排気熱が奪われるため、その下流側に配置されている排気浄化触媒の暖機性が低下してしまうことが、ＨＣ浄化率低下の大きな要因であった。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている排気浄化システムでは、三元性能を有する触媒層と、ＨＣ浄化性能を有する触媒層とを設けた排ガス浄化触媒を用いている。この排気浄化システムでは、ＨＣが多量に発生するエンジン始動時に、二次空気を導入して燃料リーン側にすることにより、ＨＣを効率良く浄化できると記載されている。さらに、ＨＣが浄化されるときに発生する反応熱により、触媒の暖機特性を向上させることができると記載されている。
【０００９】
しかしながら、二次空気を導入して燃料リーン側にしたときに、ヒータ（ハニカムヒータ）により排ガス浄化触媒を加熱して、触媒を早期に活性化させなければ、ＨＣを効率良く浄化することはできなかった。従って、エンジン始動時に、ヒータ（ハニカムヒータ）により排ガス浄化触媒を加熱しなければ、ＨＣが浄化されるときに発生する反応熱により、触媒の暖機特性を向上させることも期待できなかった。すなわち、特許文献２に開示されている排気浄化システムでは、触媒の暖機性能を良好とするには、ヒータ（ハニカムヒータ）により排ガス浄化触媒を加熱することが不可欠であり、このような手法では、燃費が悪化してしまうため、好ましくなかった。
【００１０】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、燃費を悪化させることなく、触媒の暖機性能を良好とすることができる排気浄化装置及び排気浄化システム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】
【００１１】
本発明の排気浄化装置は、内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第１流路開閉手段と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、酸素含有気体を上記排気流路内に供給することが可能な気体供給手段と、を備える排気浄化装置である。
【００１２】
さらに、好ましくは、前記排気浄化触媒は、金属酸化物であって、前記排気流路内が、酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む上記の排気浄化装置であると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第２流路開閉手段を備える上記いずれかの排気浄化装置であると良い。
【００１３】
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備える上記いずれかの排気浄化装置であると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備え、前記第２流路開閉手段は、上記ＨＣ吸着材よりも上流側に位置してなる前記の排気浄化装置であると良い。
【００１４】
また、本発明の排気浄化システムは、内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、上記内燃機関を停止する際、上記排気流路内を還元雰囲気とした後、上記内燃機関を停止する内燃機関運転制御手段と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉する第１流路開閉手段であって、上記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第１流路開閉手段と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記内燃機関の始動時に、酸素含有気体を上記排気流路内に供給する気体供給手段と、を備える排気浄化システムである。
【００１５】
さらに、好ましくは、前記内燃機関運転制御手段は、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させた後、上記内燃機関を停止する上記の排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、前記内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサを有し、前記内燃機関運転制御手段は、上記内燃機関を停止するにあたり、上記空燃比センサにおいて上記内燃機関の理論空燃比よりも小さい値が検出されるまで、上記内燃機関の空燃比を上記理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させてから停止させる上記の排気浄化システムであると良い。
【００１６】
さらに、好ましくは、前記排気浄化触媒は、金属酸化物であって、前記排気流路内が酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記気体供給手段は、還元状態にある前記排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を前記排気流路内に供給する上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
【００１７】
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉する第２流路開閉手段であって、前記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第２流路開閉手段を備える上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備える上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
【００１８】
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備え、前記第２流路開閉手段は、上記排気流路内のうち上記ＨＣ吸着材よりも上流側に位置する前記の排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記ＨＣ吸着材からＨＣが離脱する時期を推定するＨＣ離脱時期推定手段を備える上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記気体供給手段は、前記ＨＣ離脱時期予測手段により推定されるＨＣ離脱時期と、還元状態にある前記排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期と、が一致するように、前記排気流路内へ酸素含有気体を供給する上記の排気浄化システムであると良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の排気浄化装置では、排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒を備えている。このため、排気流路内を還元雰囲気とした上で、内燃機関を停止させたときには、排気浄化触媒を還元状態とすることができる。なお、排気浄化触媒が還元されるとは、排気浄化触媒に含まれている物質（例えば、酸化セリウムなど）が還元されることを言う。具体的には、酸化セリウムを含む排気浄化触媒では、ＣｅＯ2がＣｅ2Ｏ3に還元されることを言う。
【００２０】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも下流側に位置し、排気流路を開閉することが可能な第１流路開閉手段を備えている。このため、内燃機関を停止させている間、第１流路開閉手段により排気流路を閉じることで、下流側から排気浄化触媒への空気（酸素）の流入を防止できるので、還元状態にある排気浄化触媒の酸化を抑制することができる。
【００２１】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、酸素含有気体を排気流路内に供給することが可能な気体供給手段を備えている。このため、内燃機関の始動時に、気体供給手段により、酸素含有気体を排気流路内に供給することで、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応を促進させることができる。このときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができるので、触媒を早期に活性化させることができる。なお、酸素含有気体とは、酸素を含む気体のことを言い、空気や酸素などを例示することができる。
【００２２】
以上より、本発明の排気浄化装置によれば、触媒の暖機性を良好とすることが可能となる。さらに、本発明の排気浄化装置によれば、ヒータ（ハニカムヒータ）を用いることなく、触媒の暖気性能を向上させることができるので、燃費が悪化してしまう虞もない。
なお、排気浄化触媒は、１つに限らず、複数個設けるようにしても良い。また、排気浄化触媒を複数個設ける場合、気体供給手段は、各排気浄化触媒の上流側の複数箇所に設けるようにすると良い。
【００２３】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気浄化触媒は、金属酸化物であって、排気流路内が酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含んでいることが好ましい。このような金属酸化物は、酸化反応の際、比較的大きな酸化反応熱が発生するため、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。なお、金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物としては、例えば、酸化セリウム、酸化プラセオジウム、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化コバルトなどが挙げられる。このうち、酸化セリウム、酸化プラセオジウムは、特に大きな酸化反応熱を生じるので好ましい。
【００２４】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、排気流路を開閉することが可能な第２流路開閉手段を備えていることが好ましい。内燃機関を停止させている間、第１流路開閉手段と共に、第２流路開閉手段により排気流路を閉じることで、上流側からも排気浄化触媒への空気（酸素）の流入を防止できるので、還元状態にある排気浄化触媒の酸化をより一層抑制することができる。これにより、内燃機関の始動時に、気体供給手段により空気（酸素）を供給すると、排気浄化触媒において、より大きな酸化反応熱を発生させることができる。
【００２５】
さらには、内燃機関を停止している間、第１，第２流路開閉手段により、排気浄化触媒の上流側と下流側とを閉じることで、排気浄化触媒への水分吸着も抑制することができる。これにより、排気浄化触媒における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができる。これにより、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。
【００２６】
さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備えていることが好ましい。これにより、内燃機関始動時に多量に発生するＨＣを、一時的に、ＨＣ吸着材で吸着保持できるので、排気浄化触媒が活性化するまでの間に、浄化されずに外部に排出されてしまうＨＣの排出量を低減することができる。
【００２７】
ところで、従来、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けた排気浄化装置では、ＨＣ吸着材によって排気熱が奪われることにより、その下流側に配置されている排気浄化触媒の暖機性が低下してしまう問題があった。これに対し、本発明の排気浄化装置では、前述のように、内燃機関始動時において、排気浄化触媒の酸化反応熱によって排気浄化触媒自身を加熱させ、触媒を早期に活性化させることが可能である。このため、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けたとしても、触媒の暖機性を良好とすることが可能である。
【００２８】
さらに、本発明の排気浄化装置では、第２流路開閉手段が、ＨＣ吸着材よりも上流側に位置していることが好ましい。
ＨＣ吸着材として、ゼオライト、アルミノシリケート、モルデナイトなどを用いることができるが、これらは、ＨＣ吸着性に優れていると共に、吸水性にも優れている。このため、従来、ＨＣ吸着材を備えた排気浄化装置では、内燃機関を停止している間に、ＨＣ吸着材が、排気流路内に滞留している排気中に含まれている水分を吸収してしまい、内燃機関の始動時におけるＨＣ吸着性能が低下してしまう問題があった。これに対し、排気流路内のうちＨＣ吸着材の下流側の位置（第１流路開閉手段）に加え、上流側の位置にも第３流路開閉手段を設けることにより、内燃機関が停止している間、両流路開閉手段により排気流路を閉じることで、ＨＣ吸着材への水分吸着を抑制することができる。これにより、内燃機関の始動時におけるＨＣ吸着性能の低下を抑制することができる。
【００２９】
本発明の排気浄化システムでは、排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒を備えている。さらに、内燃機関を停止する際、排気流路内を還元雰囲気とした後、内燃機関を停止する内燃機関運転制御手段を備えている。これにより、内燃機関を停止したときには、排気浄化触媒を還元状態とすることができる。
【００３０】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも下流側に位置し、内燃機関の停止直後に排気流路を閉じ、内燃機関の始動時に排気流路を開ける第１流路開閉手段を備えている。これにより、内燃機関を停止させた後から始動させるまでの間、下流側から排気浄化触媒への空気（酸素）の流入を防止できるので、排気浄化触媒の還元状態を保持することができる。
【００３１】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、内燃機関の始動時に、酸素含有気体を排気流路内に供給する気体供給手段を備えている。これにより、内燃機関を始動させると共に、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるのに必要十分な酸素含有気体（空気、酸素など）を供給することができ、排気浄化触媒の酸化反応を促進させることができる。このときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができるので、触媒を早期に活性化させることができる。
【００３２】
以上より、本発明の排気浄化システムでは、触媒の暖機性を良好とすることができる。さらに、本発明の排気浄化システムでは、ヒータ（ハニカムヒータ）を用いることなく、触媒の暖気性能を向上させることができるので、燃費が悪化してしまう虞もない。
なお、排気浄化触媒は、１つに限らず、複数個設けるようにしても良い。また、排気浄化触媒を複数個設ける場合、気体供給手段は、各排気浄化触媒の上流側に複数箇所に設けるようにしても良い。
【００３３】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして内燃機関を運転させた後、内燃機関を停止することが好ましい。内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして内燃機関を運転させることにより、適切に、排気流路内を還元雰囲気とすることができる。
【００３４】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気浄化触媒よりも下流側に、内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサを設け、内燃機関を停止するにあたり、この空燃比センサにおいて理論空燃比よりも小さい値が検出されるまで、空燃比を理論空燃比よりも小さくして内燃機関を運転させてから停止させることが好ましい。これにより、内燃機関を停止したときには、確実に、排気浄化触媒を還元状態とすることができる。なお、空燃比センサとしては、例えば、酸素センサを用いることができる。酸素センサの出力から、内燃機関の空燃比を算出（推定）することができる。
【００３５】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気浄化触媒が、金属酸化物であって、排気流路内が酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含んでいることが好ましい。このような金属酸化物は、酸化反応の際、比較的大きな酸化反応熱が発生するため、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。
【００３６】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、気体供給手段が、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を排気流路内に供給することが好ましい。気体供給手段により排気流路内に酸素含有気体を供給するにあたり、酸素含有気体（これに含まれる酸素）の供給量が少ない場合には、還元状態にある排気浄化触媒を十分に酸化することができない。このため、内燃機関の始動時において、酸化反応熱による触媒層の加熱が不十分となってしまう。逆に、酸素含有気体の供給量が過剰の場合には、過剰な酸素（空気）により触媒が冷却されてしまう。
【００３７】
これに対し、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を排気流路内に供給することで、上記のような問題が生じることなく、内燃機関の始動時において、酸化反応熱により、効率良く好適に、触媒層を加熱することができる。これにより、触媒の暖機性を良好とすることができる。
このような排気浄化システムとしては、例えば、気体供給手段により排気流路内に供給する酸素含有気体の供給量を測定（算出）する手段と、酸素含有気体の供給量が、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるために必要な量に達したときに、気体供給手段から排気流路内への酸素含有気体の供給を停止させる手段と、を備える排気浄化システムが挙げられる。
【００３８】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、内燃機関の停止直後に排気流路を閉じ、内燃機関の始動時に排気流路を開ける第２流路開閉手段を備えていることが好ましい。この排気浄化システムでは、第１流路開閉手段と第２流路開閉手段とにより、内燃機関を停止している間、排気流路のうち排気浄化触媒の上流側と下流側とを閉じることができる。これにより、内燃機関を停止している間、還元状態とした排気浄化触媒の酸化をより一層抑制することができる。このため、内燃機関を始動させると共に、気体供給手段により空気（酸素）を供給すると、排気浄化触媒において、より大きな酸化反応熱を発生させることができる。
【００３９】
さらには、内燃機関を停止している間、第１流路開閉手段と第２流路開閉手段とにより、排気流路のうち排気浄化触媒の上流側と下流側とを閉じることで、排気浄化触媒への水分吸着も抑制することができる。これにより、排気浄化触媒における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができるので、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。
【００４０】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気浄化触媒よりも上流側の位置に、ＨＣ吸着材を備えていることが好ましい。これにより、内燃機関始動時に多量に発生するＨＣを、一時的に、ＨＣ吸着材で吸着保持できるので、排気浄化触媒が活性化するまでの間に、浄化されずに外部に排出されてしまうＨＣの排出量を低減することができる。
ところで、前述のように、従来、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けた場合には、ＨＣ吸着材によって排気熱が奪われることにより、その下流側に配置されている排気浄化触媒の暖機性が低下してしまう問題があった。これに対し、本発明の排気浄化システムでは、前述のように、内燃機関の始動時において、排気浄化触媒の酸化反応熱によって排気浄化触媒自身を加熱させ、触媒を早期に活性化させることができるので、排気浄化触媒よりも上流側にＨＣ吸着材を設けたとしても、触媒の暖機性を良好とすることができる。
【００４１】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、第２流路開閉手段が、排気流路内のうちＨＣ吸着材よりも上流側に位置していることが好ましい。ＨＣ吸着材よりも上流側の位置に第２流路開閉手段を設けることにより、ＨＣ吸着材の上流側の位置と下流側の位置とに、排気流路を開閉する流路開閉手段（第１，第２流路開閉手段）を設けることができる。従って、内燃機関が停止している間、第１，第２流路開閉手段により排気流路を閉じることで、吸水性の高いＨＣ吸着材への水分吸着を抑制することができる。これにより、内燃機関の始動時におけるＨＣ吸着性能の低下を抑制することができる。
【００４２】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、ＨＣ吸着材からＨＣが離脱する時期を推定するＨＣ離脱時期推定手段を備えていることが好ましい。前述のように、本発明の排気浄化システムでは、気体供給手段から酸素含有気体を供給することにより、還元状態にある排気浄化触媒（例えば、排気浄化触媒に含まれる酸化セリウム）の酸化反応を促進させて、このときの酸化反応熱を触媒の加熱に用いるようにしている。従って、ＨＣを効率良く浄化するためには、ＨＣ吸着材からＨＣが離脱する時期（換言すれば、ＨＣ吸着材がＨＣ離脱温度に達する時期）を見据えつつ、気体供給手段により酸素含有気体を供給して、酸化反応熱により触媒を加熱するのが好ましい。これに対し、本発明の排気浄化システムでは、ＨＣ離脱時期推定手段によりＨＣ離脱時期を推定できるので、推定されたＨＣ離脱時期を見据えて、気体供給手段により酸素含有気体を供給することにより、ＨＣを効率良く浄化することができる。
【００４３】
さらに、本発明の排気浄化システムでは、ＨＣ離脱時期予測手段により推定されるＨＣ離脱時期と、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期とが一致するように、気体供給手段により排気流路内へ酸素含有気体を供給することが好ましい。
前述のように、本発明の排気浄化システムでは、気体供給手段から酸素含有気体を供給することにより、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応を促進させて、このときの酸化反応熱を触媒の加熱に用いるようにしている。従って、触媒の温度は、排気浄化触媒の酸化が進むにしたがって上昇し、還元状態にある排気浄化触媒の全量が酸化した時点で、酸素含有気体の供給による温度上昇はピークに達する。
【００４４】
これに対し、本発明の排気浄化システムでは、ＨＣ離脱時期予測手段により推定されるＨＣ離脱時期と、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期とが一致するように、気体供給手段により排気流路内へ酸素含有気体を供給するため、ＨＣ離脱時期と、酸化反応熱による触媒の温度上昇のピークとを一致させることができる。従って、本発明の排気浄化システムでは、酸化反応熱による触媒の昇温効果を最大限利用することができ、ＨＣ吸着材から離脱したＨＣを、効率良く浄化することができる。
【００４５】
（排気浄化触媒の作製）
まず、セル隔壁の厚みが７５μｍ、セル密度が６２セル／ｃｍ2（４００セル／ｉｎｃｈ2）、容量が０．９Ｌで、コージェライトからなるハニカム基材を用意した。
次いで、Ｐｔを０．３ｗｔ％の割合で担持したＣｅＯ2を１００ｇ、Ｐｔを１．２４ｗｔ％の割合で担持したγ−Ａｌ2Ｏ3（比表面積が約１３０ｍ2／ｇ）を１００ｇ、Ｒｈを０．６６ｗｔ％の割合で担持したＺｒＯ2（比表面積が約６０ｍ2／ｇ）を６０ｇ、硝酸アルミニウムを３ｇ、及び水酸化アルミニウムを固形分で３ｇ混合した。さらに、この混合物に、イオン交換水を加えて、固形分３５％の触媒スラリーを作製した。
【００４６】
次いで、この触媒スラリーを、公知の手法により、ハニカム基材にコーティングした後、余分な触媒スラリーを除去した。次いで、触媒スラリーをコーティングしたハニカム基材を、１２０℃で加熱乾燥した後、大気中において、２５０℃で１時間焼成することにより、排気浄化触媒１１０を作製した。なお、本実施例１では、触媒スラリーのコート量は、２４０ｇ／ｌであった。また、触媒の担持量は、ハニカム基材１Ｌ当たり、Ｐｔが１．５ｇ、Ｒｈが０．４ｇであった。
【実施例１】
【００４７】
本実施例１の排気浄化装置１００は、図１に示すように、排気量２．４Ｌのガソリンエンジン１０の排気流路３０に設けられており、排気浄化触媒１１０、空気供給装置１２０、第１流路開閉弁１３０を備えている。排気浄化触媒１１０は、排気流路３０内のうち、通常の実車相当の位置に設けられている。空気供給装置１２０は、排気流路３０内のうち排気浄化触媒１１０よりも上流側に設けられており、排気流路３０内に空気を供給することができる。第１流路開閉弁１３０は、排気流路３０内のうち排気浄化触媒１１０よりも下流側に設けられており、排気流路３０を開閉することができる。
【００４８】
なお、本実施例１及び後述する実施例２〜４に用いる排気浄化触媒１１０は、予め、所定の位置に装着され、エンジン１０の空燃比を理論空燃比（ストイキ）とするフィードバック制御を行いつつ、入りガス温度を８００℃として、１０時間の試運転を行ってある。また、排気流路３０のうち、第１流路開閉弁１３０の下流側の位置には、消音装置２１，２２が設けられている。
【００４９】
このような本実施例１の排気浄化装置１００について、暖機性の評価試験を行った。
具体的には、まず、第１流路開閉弁１３０を開いた状態で、空燃比をストイキの状態（Ａ／Ｆ＝１４．６）として、エンジン１０を２０００ｒｐｍで通常運転を続けた。その後、空燃比を燃料リッチ側（Ａ／Ｆ＝１４．３）にしてアイドル運転した後、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じた。その後、約１２時間、室温で放置冷却した。次いで、第１流路開閉弁１３０を開くと共に、空気供給装置１２０により、約５秒間、排気流路３０内に空気を供給した後、エンジン１０を始動させ、エンジン始動後２０秒間、アイドル状態におけるＨＣ排出量を測定した。
【実施例２】
【００５０】
本実施例２の排気浄化装置２００は、図２に示すように、実施例１の排気浄化装置１００と比較すると、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（詳細には、排気浄化触媒１１０と空気供給装置１２０との間）にも第２流路開閉弁２３０を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このような本実施例２の排気浄化装置２００についても、実施例１の排気浄化装置１００と同様にして、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本実施例２の排気浄化装置２００では、第１流路開閉弁１３０と同じタイミングで、第２流路開閉弁２３０を開閉させた。
【００５１】
（比較例１）
本比較例１の排気浄化装置は、実施例１の排気浄化装置１００と比較して、空気供給装置１２０及び第１流路開閉弁１３０を設けていない点が異なり、その他についてはほぼ同様である。本比較例１の排気浄化装置についても、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本比較例１では、実施例１と異なり、空燃比を燃料リーン側に（フューエルカットを実施）してアイドル運転を行った後、エンジン１０を停止させている。また、本比較例１では、実施例１と異なり、空気供給装置１２０及び第１流路開閉弁１３０を設けていないため、空気供給装置による排気流路３０内への空気の供給、及び第１流路開閉弁１３０による排気流路３０の開閉は行っていない。
【００５２】
次に、実施例１，２の排気浄化装置１００，２００及び比較例１の排気浄化装置の暖機性評価試験の結果を、図３に示す。なお、図３では、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を示している。図３に示すように、本発明の実施例１，２の排気浄化装置１００，２００では、共に、比較例１の排気浄化装置よりも、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、本発明の実施例１，２の排気浄化装置１００，２００では、共に、比較例１の排気浄化装置よりも早期に、触媒を活性化させることができたためと考えられる。
【００５３】
ここで、本発明の実施例１，２の排気浄化装置１００，２００が、比較例１の排気浄化装置よりも早期に、触媒を活性化させることができた理由について検討する。比較例１では、エンジン１０の空燃比を燃料リーン側に（フューエルカットを実施）してアイドル運転を行った後、エンジン１０を停止した。このため、比較例１では、エンジン１０を停止させたとき、排気浄化触媒１１０（詳細には、排気浄化触媒１１０に含まれる酸化セリウム）は酸化状態（ＣｅＯ2）になっていたと考えられる。次いで、冷却後、エンジン１０を始動させ、アイドル運転させていることから、比較例１では、排気浄化触媒１１０が、エンジン１０の排気熱のみによって加熱されたと考えられる。
【００５４】
これに対し、実施例１，２では、空燃比を燃料リッチ側（Ａ／Ｆ＝１４．３）にしてアイドル運転して、排気流路３０内を還元雰囲気にした後、エンジン１０を停止させている。これにより、実施例１，２では、エンジン１０を停止させたとき、排気浄化触媒１１０（詳細には、酸化セリウム）を還元状態（Ｃｅ2Ｏ3）にすることができたと考えられる。さらに、実施例１，２では、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じている。これにより、下流側から排気浄化触媒１１０への空気（酸素）の流入を防止でき、還元状態にある排気浄化触媒１１０（詳細には、Ｃｅ2Ｏ3）の酸化を抑制することができたと考えられる。
【００５５】
さらに、実施例１，２では、冷却後、エンジン１０の始動時に、第１流路開閉弁１３０を開くと共に、空気供給装置１２０により、約５秒間、排気流路３０内に空気を供給している。これにより、還元状態にある排気浄化触媒１１０（詳細には、Ｃｅ2Ｏ3）の酸化反応を促進させて、このときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができたと考えられる。すなわち、実施例１，２では、エンジン１０の排気熱に加えて、Ｃｅ2Ｏ3がＣｅＯ2に酸化されるときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができたと考えられる。このため、実施例１，２では、比較例１に比して、触媒を早期に活性化させることができたと考えられる。以上より、本発明の実施例１，２の排気浄化装置１００，２００は、共に、比較例１の排気浄化装置よりも、触媒の暖機性が良好であると言える。
【００５６】
次に、実施例１と実施例２との結果を比較すると、実施例２のほうが、実施例１よりもエンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、実施例２では、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（詳細には、排気浄化触媒１１０と空気供給装置１２０との間）にも第２流路開閉弁２３０を設けたためと考えられる。
【００５７】
すなわち、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０と共に、第２流路開閉弁２３０により排気流路３０を閉じることで、上流側からも排気浄化触媒１１０への空気（酸素）の流入を防止でき、還元状態にある排気浄化触媒１１０（詳細には、Ｃｅ2Ｏ3）の酸化をより一層抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例２では、実施例１に比して、エンジン１０の始動時に、排気浄化触媒１１０にＣｅ2Ｏ3（還元状態の酸化セリウム）が多く含まれることとなり、エンジン１０の始動時に空気供給装置１２０により空気を供給すると、排気浄化触媒１１０において、より大きな酸化反応熱を発生させることができたと考えられる。
【００５８】
さらには、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０と共に、第２流路開閉弁２３０により排気流路３０を閉じることで、排気浄化触媒１１０への水分吸着も抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例２では、実施例１に比して、排気浄化触媒１１０における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができたと考えられる。
以上のような理由で、実施例２の排気浄化装置２００では、実施例１の排気浄化装置１００に比して、触媒を早期に活性化させることができたと考えられる。従って、実施例２の排気浄化装置２００は、実施例１の排気浄化装置１００よりも、触媒の暖機性が良好であると言える。
【実施例３】
【００５９】
本実施例３の排気浄化システム３００は、図４に示すように、排気量２．４Ｌのガソリンエンジン１０の排気流路３０に設けられており、排気浄化触媒１１０、空気供給装置１２０、第１流路開閉弁１３０、酸素センサ３４０、及び制御装置（ＥＣＵ）３５０を備えている。具体的には、実施例１の排気浄化装置１００に対し、排気流路３０のうち排気浄化触媒１１０の下流側（詳細には、排気浄化触媒１１０と第１流路開閉弁１３０との間）の位置に酸素センサ３４０を設けると共に、空気供給装置１２０、第１流路開閉弁１３０、及び酸素センサ３４０を制御する制御装置３５０を設けることで、排気浄化システムとしている。
【００６０】
本実施例３の排気浄化システム３００では、空気供給装置１２０を制御装置３５０に接続しているため、制御装置３５０により、空気供給装置１２０から排気流路３０内へ空気を供給するタイミング、及び空気の供給量を制御することができる。さらに、第１流路開閉弁１３０を制御装置３５０に接続しているため、制御装置３５０により、第１流路開閉弁１３０が排気流路３０を開閉するタイミングを制御することができる。さらに、酸素センサ３４０を制御装置３５０に接続しているため、制御装置３５０により、酸素センサ３４０の出力を検出し、この出力値に基づいて、現在の空燃比を算出することができる。従って、算出された現在の空燃比と目標空燃比（例えば、理論空燃比）とに基づいて、エンジン１０を目標空燃比で運転させるように、空燃比制御を行うことができる。なお、本実施例３では、制御装置３５０が内燃機関制御手段を含んでいる。
【００６１】
ここで、図５に示すフローチャートを参照しつつ、本実施例３の排気浄化システム３００における空燃比制御について説明する。なお、本実施例３では、エンジン１０の運転中において、所定の時間毎（本実施例３では、１６ミリ秒毎）に、図５のフローチャートに示す一連の処理を、繰り返し行うように設定されている。
まず、ステップＳ１において、制御装置３５０により、変速ギアポジションがニュートラルであるか否かを判定する。ここで、ニュートラルである場合には、車両が停車しており、まもなくエンジン１０を停止すると判断することができる。
【００６２】
ステップＳ１で、ニュートラルである（Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ３に進み、酸素センサ３４０の出力が、予め設定した目標値Ｂ（Ｖ）以上となったか否かを判定する。なお、本実施例３では、通常、空燃比をストイキの状態（Ａ／Ｆ＝１４．６）に設定してエンジン１０を運転しており、この場合、酸素センサ３４０の出力値が約０．４２Ｖを示すことがわかっている。従って、酸素センサ３４０の出力値が０．４２Ｖ未満の場合には、排気流路３０内の排気が酸化雰囲気になっており、逆に、０．４２Ｖより大きい場合には、排気流路３０内が還元雰囲気になっていると判断することができる。
ここで、目標値Ｂの値は、任意に設定することができるが、本実施例３では、Ｂ＝０．６，０．８（Ｖ）の２種類の異なる値（いずれも、排気流路３０内が還元雰囲気であるときの値）に設定して、それぞれ、空燃比制御を行った。
【００６３】
一方、ステップＳ１において、車速が所定値Ａ以上であると判定（Ｎｏ）された場合には、ステップＳ２に進み、車速が所定値Ａ（例えば、５ｋｍ／ｈ）未満であるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２では、まもなく車両が停車するか否かを判定する。
車速が所定値Ａ未満であると判定（Ｙｅｓ）された場合には、ステップＳ３に進み、逆に、車速が所定値Ａ以上である（Ｎｏ）と判定された場合には、一連の処理を一旦終了し、所定時間経過後、再び、ステップＳ１から上記の処理を行う。
【００６４】
ステップＳ３において、酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（例えば、０．６）（Ｖ）に達していない（Ｎｏ）場合には、ステップＳ４に進み、制御装置３５０により、エンジン１０の空燃比（Ａ／Ｆ）をＣ（ストイキよりもリッチ側の値、Ｃ＜１４．６）に設定して、エンジン１０を運転させる。このように、燃料リッチ側の状態でエンジン１０を運転させることにより、酸素センサ３４０の出力値を増加させ、目標値Ｂ（Ｖ）に近づけることができる。
【００６５】
一方、ステップＳ３において、酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（Ｖ）に達した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５に進み、キースイッチがＯＦＦであるか否かを判定する。キースイッチがＯＦＦでない（Ｎｏ）と判定された場合には、所定時間経過後、再び、ステップＳ１から上記の処理を行う。逆に、キースイッチがＯＦＦであると判定された場合には、ステップＳ６に進み、エンジン１０を停止させる。次いで、ステップＳ７に進み、第１流路開閉弁１３０を閉じて、一連の処理を終了する。
【００６６】
本実施例３では、上記の一連の処理を繰り返し行うことにより、酸素センサ３４０の出力値を目標値Ｂ（具体的には、０．６Ｖまたは０．８Ｖ）にした後、エンジン１０を停止させることができる。すなわち、排気流路３０内の排気を還元雰囲気にした後、エンジン１０を停止させることができる。なお、上記の一連の処理のうち、ステップＳ１〜Ｓ６が内燃機関運転制御手段に含まれる。
その後、実施例１と同様にして、それぞれ、約１２時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００６７】
（比較例２）
本比較例２の排気浄化システムは、実施例３の排気浄化システム３００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）における空燃比制御が異なり、その他についてはほぼ同様である。具体的には、本比較例２では、図１５に示すように、実施例３の空燃比制御（図５参照）と比較すると、ステップＳ３，Ｓ４の処理に代えてステップＶ３，Ｖ４の処理を行うように設定されており、その他の処理については同様である。
【００６８】
ステップＶ３では、酸素センサ３４０の出力値が目標値Ｂ（Ｖ）以下となったか否かを判定する。なお、本比較例２では、Ｂ＝０．１，０．３（Ｖ）の２種類の異なる値（いずれも、排気流路３０内の排気が酸化雰囲気であるときの値）に設定して、それぞれ、空燃比制御を行った。酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（Ｖ）よりも大きい（Ｎｏ）場合には、ステップＶ４に進み、制御装置により、エンジン１０の空燃比（Ａ／Ｆ）をＤ（ストイキよりもリーン側の値、＞１４．６）に設定して、エンジン１０を運転させる。このように、燃料リーン側の状態でエンジン１０を運転させることにより、酸素センサ３４０の出力値を低減させ、目標値Ｂ（Ｖ）に近づけることができる。
【００６９】
一方、酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（Ｖ）以下となった場合（Ｙｅｓ）には、一連の処理を終了し、エンジン１０を停止する。なお、比較例２においても、実施例１と同様に、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じるようにしている。
その後、実施例１と同様にして、それぞれ、約１２時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００７０】
次に、実施例３の排気浄化システム３００及び比較例２の排気浄化システムの暖機性評価試験の結果を、図６に示す。なお、図６では、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を示している。図６で×印で示す比較例２の排気浄化システム（目標値Ｂ＝０．１，０．３）では、積算ＨＣ排出量が１１０〜１２０ｍｇ程度であった。これに対し、●印で示す実施例３の排気浄化システム３００（目標値Ｂ＝０．６，０．８）では、積算ＨＣ排出量を７０〜８０ｍｇ程度にまで低減することができた。この結果より、実施例３の排気浄化システム３００では、比較例２の排気浄化システムよりも触媒の暖機性を良好にすることができたと言える。
【００７１】
ここで、図６のグラフを検討すると、目標値Ｂ＝０．４２（Ｖ）を境界として、０．４２（Ｖ）より小さい値に設定するとＨＣ積算量が大きく上昇し、０．４２（Ｖ）より大きな値に設定するとＨＣ積算量が大きく低下することがわかる。この結果より、目標値Ｂ＝０．４２（Ｖ）を境界として、０．４２（Ｖ）より小さい値に設定すると触媒の暖機性が大きく低下し、０．４２（Ｖ）より大きな値に設定すると触媒の暖機性が大きく上昇すると言える。従って、酸素センサ３４０の出力値Ｂが０．４２より小さくなるまで、空燃比を理論空燃比より小さい値に制御してエンジン１０を運転させた後、エンジン１０を停止させることにより、触媒の暖機性を良好にすることができると言える。
【００７２】
これは、上記のように空燃比を制御することにより、確実に、排気流路３０内の排気を還元雰囲気にさせることができ、排気浄化触媒１１０（詳細には、酸化セリウム）を確実に還元状態にすることができたためであると考えられる。これにより、酸化セリウムの酸化反応熱を利用して、触媒の暖機性を良好にすることができたと考えられる。
【実施例４】
【００７３】
本実施例４の排気浄化システム４００は、図４に示すように、実施例３の排気浄化システム３００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）４５０における制御内容が異なり、その他については、ほぼ同様である。具体的には、本実施例４の排気浄化システム４００では、制御装置４５０により、予め設定した目標供給量だけ、空気供給装置１２０から排気流路３０内へ空気が供給されるように、空気供給量を制御することが可能となっている。
【００７４】
ここで、図７に示すフローチャートを参照しつつ、本実施例４の排気浄化システム４００における空気供給量の制御について説明する。なお、本実施例４では、エンジン１０の運転中において、所定の時間毎（例えば、１６ミリ秒毎）に、図７のフローチャートに示す一連の処理を、繰り返し行うように設定されている。また、エンジン１０を始動させる前は、実施例１と同様の条件で、エンジン１０を停止させ、その後、約１２時間、室温で放置冷却している。
【００７５】
エンジン１０のキースイッチをＯＮにすると、まず、ステップＴ１において、制御装置４５０により、空気供給装置１２０の駆動条件が成立しているか否か（例えば、空気供給装置１２０が正常に作動するか否か）を確認する。駆動条件が成立している場合（Ｙｅｓ）には、ステップＴ２に進み、空気供給装置１２０から排気流路３０内に供給した積算空気供給量が、予め設定した目標供給量Ｅに達したか否かを判定する。ここで、積算空気供給量は、空気供給装置１２０から供給される単位時間あたりの空気供給量に、空気供給装置１２０の駆動時間を乗じて算出することができる。
【００７６】
ステップＴ２において、積算空気供給量が目標供給量Ｅに達していないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＴ３に進み、空気供給装置１２０を駆動させる（既に、駆動している場合には、継続して駆動させる）。次いで、ステップＴ４に進み、空気供給装置１２０の駆動時間を積算する。その後、所定の時間経過後、再び、ステップＴ１から処理を行う。
なお、ステップＴ１において、空気供給装置１２０の駆動条件が成立していないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＴ５に進み、空気供給装置１２０の駆動積算時間をリセットする。次いで、ステップＴ６に進み、空気供給装置１２０を停止させ、排気流路３０内への空気の供給を終了する。
【００７７】
一方、ステップＴ２において、積算空気供給量が目標供給量Ｅに達したと判定された場合（Ｙｅｓ）には、ステップＴ７に進み、空気供給装置１２０を停止させ、排気流路３０内への空気の供給を終了する。ここで、目標供給量Ｅは、任意の値に設定することができるが、本実施例４では、次のようにして設定した。排気浄化触媒１１０に含まれる酸化セリウムの含有量に基づいて、Ｃｅ2Ｏ3（還元状態の酸化セリウム）全量を酸化するのに必要な酸素を算出し、この酸素量を含む空気量を基準空気量とする。そして、空気供給装置１２０から供給される空気のうち、Ｃｅ2Ｏ3の酸化に用いられない空気（酸素）が２０％程度存在すると見積もって、この基準空気量に対し、１．２倍の空気量を目標供給量Ｅに設定した。
本実施例４では、上記のように目標供給量Ｅを設定して、エンジン１０の始動時に、上述のように排気流路３０内への空気の供給量を制御しつつ、実施例１と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００７８】
（比較例３）
本比較例３の排気浄化システムは、実施例４の排気浄化システム４００と比較して、空気供給装置１２０により排気流路３０内へ供給する空気の目標供給量Ｅが異なり、その他については同様である。具体的には、本比較例３では、目標供給量Ｅを基準空気量の０．５倍の値に設定した場合と、２．５倍の値に設定した場合とについて、それぞれ、実施例４と同様に、ステップＴ１〜Ｔ７の処理を行った。本比較例３においても、上述のように排気流路３０内への空気の供給量を制御しつつ、実施例１と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００７９】
次に、実施例４の排気浄化システム４００及び比較例３の排気浄化システムの暖機性評価試験の結果を、図８に示す。なお、図８では、エンジン始動後２０秒間の積算ＨＣ排出量を示している。図８に示すように、●印で示す実施例４の排気浄化システム４００（目標供給量Ｅが基準空気量の１．２倍）では、△印と×印で示す比較例３の排気浄化システム（目標供給量Ｅが基準空気量の０．５倍及び２．５倍）と比較して、積算ＨＣ排出量を大きく低減することができた。この理由は、次のように考えられる。
【００８０】
比較例３のうち目標供給量Ｅを基準空気量の０．５倍とした場合（△印）には、還元状態にある酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）全体を酸化するのに十分な酸素を供給することができない。このため、酸化反応熱により還元状態にある排気浄化触媒１１０を十分に酸化することができず、エンジン１０の始動時において、酸化反応熱による触媒の加熱が不十分であったと考えられる。逆に、目標供給量Ｅを基準空気量の２．５倍とした場合（×印）には、過剰に供給された空気により触媒が冷却されてしまうので、やはり、エンジン１０の始動時において、触媒の加熱が不十分であったと考えられる。このように、比較例３では、エンジン１０の始動時において、触媒の加熱が不十分であったため、ＨＣを十分に浄化することができなかったと考えられる。
【００８１】
これに対し、実施例４の排気浄化システム４００では、目標供給量Ｅを基準空気量の１．２倍としている。すなわち、還元状態にある酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）全量を酸化できるように目標供給量Ｅを設定し、空気供給装置１２０により、目標供給量Ｅに達するまで、空気を排気流路３０内に供給するようにした。これにより、還元状態にある酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）全体を酸化させることができ、また、過剰な空気により触媒が冷却されてしまう虞もないので、内燃機関の始動時において、酸化反応熱により、効率良く好適に、触媒を加熱することができたと考えられる。
【実施例５】
【００８２】
本実施例５の排気浄化装置５００は、図９に示すように、実施例１の排気浄化装置１００と比較すると、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（さらには、空気供給装置１２０よりも上流側の位置）に、ＨＣ吸着材５６０を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このＨＣ吸着材５６０は、排気浄化触媒１１０のハニカム基材と同一のハニカム基材を用い、これに、ＺＳＭ−５型ゼオライトとＵＳＹ型ゼオライトとを１：１の重量比で混合したものを２００ｇ／Ｌの割合でコートすることにより作製した。
【００８３】
このような本実施例５の排気浄化装置５００について、暖機性の評価試験を行った。
具体的には、まず、実施例１と同様に、第１流路開閉弁１３０を開いた状態で、空燃比をストイキの状態（Ａ／Ｆ＝１４．６）として、エンジン１０を２０００ｒｐｍで通常運転を続けた。その後、空燃比を燃料リッチ側（Ａ／Ｆ＝１４．３）にしてアイドル運転した後、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じた。
【００８４】
その後、実施例１とは異なり、約３６時間（実施例１では、約１２時間）、室温で放置冷却した。次いで、実施例１と同様に、第１流路開閉弁１３０を開くと共に、空気供給装置１２０により、約５秒間、排気流路３０内に空気を供給した後、エンジン１０を始動させ、エンジン始動後２０秒間、アイドル状態を保持した。次いで、実施例１とは異なり、１０秒間で車速４０ｋｍ／ｈまで加速させた後、車速４０ｋｍ／ｈの状態を４０秒間保持した。この間（エンジン始動後７０秒間）におけるＨＣ排出量を測定した。このように、本実施例５では、実施例１よりもＨＣが大量に発生する条件で、暖機性の評価試験を行った。
【００８５】
なお、本実施例５及び後述する実施例６〜１０に用いる排気浄化触媒１１０及びＨＣ吸着材５６０は、上記の暖機性評価試験に用いる前に、予め、所定の位置に装着され、エンジン１０の空燃比を理論空燃比（ストイキ）とするフィードバック制御を行いつつ、入りガス温度を８００℃とする試運転が、５０時間行われている。
【実施例６】
【００８６】
本実施例６の排気浄化装置６００は、図１０に示すように、実施例５の排気浄化装置５００と比較すると、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（詳細には、排気浄化触媒１１０と空気供給装置１２０との間）にも第２流路開閉弁２３０を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このような本実施例６の排気浄化装置６００についても、実施例５の排気浄化装置５００と同様にして、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本実施例５の排気浄化装置５００では、第１流路開閉弁１３０と同じタイミングで、第２流路開閉弁２３０を開閉させた。
【実施例７】
【００８７】
本実施例７の排気浄化装置７００は、図１１に示すように、実施例５の排気浄化装置５００と比較すると、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、ＨＣ吸着材５６０よりも上流側の位置に第２流路開閉弁２３０を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このような本実施例７の排気浄化装置７００についても、実施例５の排気浄化装置５００と同様にして、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本実施例７の排気浄化装置７００では、第１流路開閉弁１３０と同じタイミングで、第２流路開閉弁２３０を開閉させた。
【００８８】
（比較例４）
本比較例４の排気浄化装置は、実施例５の排気浄化装置５００と比較して、空気供給装置１２０及び第１流路開閉弁１３０を設けていない点が異なり、その他についてはほぼ同様である。本比較例４の排気浄化装置についても、暖機性の評価試験を行い、ＨＣ排出量を測定した。なお、本比較例４では、実施例５と異なり、空燃比を燃料リーン側に（フューエルカットを実施）してアイドル運転を行った後、エンジン１０を停止させている。また、本比較例１では、実施例１と異なり、空気供給装置１２０及び第１流路開閉弁１３０を設けていないため、空気供給装置による排気流路３０内への空気の供給、及び第１流路開閉弁１３０による排気流路３０の開閉は行っていない。
【００８９】
次に、実施例５〜７の排気浄化装置５００〜７００及び比較例４の排気浄化装置の暖機性評価試験の結果を、図１２に示す。なお、図１２では、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を示している。図１２に示すように、本発明の実施例５〜７の排気浄化装置５００〜７００では、いずれも、比較例４の排気浄化装置よりも、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、本発明の実施例５〜７の排気浄化装置５００〜７００では、いずれも、比較例４の排気浄化装置よりも早期に、触媒を活性化させることができたためと考えられる。この理由は、前述したように、実施例１，２と比較例１とを比較検討したときと同様に考えることができる。
【００９０】
次に、実施例５と実施例６との結果を比較すると、実施例６のほうが、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、実施例６では、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置（詳細には、排気浄化触媒１１０と空気供給装置１２０との間）にも第２流路開閉弁２３０を設けているためと考えられる。
【００９１】
すなわち、実施例６では、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０と共に、第２流路開閉弁２３０により排気流路３０を閉じることで、上流側からも排気浄化触媒１１０への空気（酸素）の流入を防止でき、還元状態にある排気浄化触媒１１０（詳細には、Ｃｅ2Ｏ3）の酸化をより一層抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例６では、実施例５に比して、エンジン１０の始動時に、排気浄化触媒１１０にＣｅ2Ｏ3（還元状態の酸化セリウム）が多く含まれることとなり、エンジン１０の始動時に空気供給装置１２０により空気を供給すると、排気浄化触媒１１０において、より大きな酸化反応熱を発生させることができたと考えられる。
【００９２】
さらには、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０と共に、第２流路開閉弁２３０により排気流路３０を閉じることで、排気浄化触媒１１０への水分吸着も抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例６では、実施例５に比して、排気浄化触媒１１０における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができたと考えられる。
以上のような理由で、実施例６の排気浄化装置６００では、実施例５の排気浄化装置５００に比して、触媒を早期に活性化させることができたと考えられる。従って、実施例６の排気浄化装置６００は、実施例５の排気浄化装置５００よりも、暖機性が良好であると言える。
【００９３】
また、実施例５と実施例７との結果を比較すると、実施例７のほうが、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量が少なかった。これは、実施例７では、排気浄化触媒１１０の下流側に位置する第１流路開閉弁１３０に加え、ＨＣ吸着材５６０よりも上流側の位置に第２流路開閉弁２３０を設けているためと考えられる。
すなわち、実施例７では、エンジン１０を停止させている間、第１流路開閉弁１３０とと第２流路開閉弁２３０とにより、ＨＣ吸着材５６０の上流側と下流側との位置で、排気流路３０を閉じることができたため、ＨＣ吸着材５６０への排気の流入を防止することができたと考えられる。これにより、エンジン１０を停止させている間、ＨＣ吸着材５６０への水分吸着を抑制することができたと考えられる。
【００９４】
実施例５〜７では、ＨＣ吸着材５６０として、ゼオライト（具体的には、ＺＳＭ−５とＵＳＹ）を含有させているが、ゼオライトは、ＨＣ吸着性に優れていると共に、吸水性にも優れている。このため、実施例５では、エンジン１０を停止している間に、ＨＣ吸着材５６０が、排気流路３０内に滞留している排気中に含まれている水分を吸収してしまい、エンジン１０の始動時におけるＨＣ吸着性能が低下してしまったと考えられる。
これに対し、実施例７では、エンジン１０を停止している間、ＨＣ吸着材５６０への水分吸着を抑制することができたため、エンジン１０の始動時におけるＨＣ吸着性能の低下を抑制することができたと考えられる。従って、エンジン１０の始動時に、浄化されずに排出されるＨＣ排出量を低減することができたと考えられる。
【実施例８】
【００９５】
本実施例８の排気浄化システム８００は、図１３に示すように、排気量２．４Ｌのガソリンエンジン１０の排気流路３０に設けられており、排気浄化触媒１１０、空気供給装置１２０、第１流路開閉弁１３０、酸素センサ３４０、ＨＣ吸着材５６０、及び制御装置（ＥＣＵ）３５０を備えている。すなわち、実施例３の排気浄化システム３００（図４参照）に、ＨＣ吸着材５６０を追加したものである。
【００９６】
本実施例８の排気浄化システム８００について、実施例３の排気浄化システム３００と同様に、図５のフローチャートに示すような空燃比制御を行い、酸素センサ３４０の出力が目標値Ｂ（Ｖ）に達した後（具体的には、目標値Ｂ＝０．６，０．８に設定）、エンジン１０を停止させるようにした。すなわち、排気流路３０内の排気を還元雰囲気にした後、エンジン１０を停止させるようにした。なお、本実施例８においても、実施例３と同様に、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じるようにしている。その後、実施例５と同様にして、それぞれ、約３６時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００９７】
（比較例５）
本比較例５の排気浄化システムは、実施例８の排気浄化システム８００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）における空燃比制御が異なり、その他についてはほぼ同様である。具体的には、本比較例５では、図１５に示すように、実施例３の空燃比制御（図５参照）と比較すると、ステップＳ３，Ｓ４の処理に代えてステップＶ３，Ｖ４の処理を行うように設定されており、その他の処理については同様である。すなわち、前述した比較例２と同様の空燃比制御を行うように設定されている。
【００９８】
本比較例５の排気浄化システムでは、排気流路３０内の排気を酸化雰囲気にした後（具体的には、目標値Ｂ＝０．１，０．３に設定）、エンジン１０を停止させるようにした。なお、本比較例５においても、実施例８と同様に、エンジン１０を停止させると共に、第１流路開閉弁１３０を閉じるようにしている。その後、実施例５と同様にして、それぞれ、約３６時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。
【００９９】
実施例８及び比較例５の暖機性評価試験の結果を比較すると、実施例３及び比較例２の結果と同様に、比較例５に比して、実施例８では積算ＨＣ排出量を大きく低減することができた。さらに、目標値Ｂ＝０．４２（Ｖ）を境界として、０．４２（Ｖ）より小さい値に設定すると触媒の暖機性が大きく低下し、０．４２（Ｖ）より大きな値に設定すると触媒の暖機性が大きく上昇することがわかった。この結果より、ＨＣ吸着材５６０を設けた排気浄化システムにおいても、エンジン１０を停止する際、空燃比を理論空燃比よりも小さく制御してエンジン１０を運転させて、排気流路３０内を還元雰囲気にした後、エンジン１０を停止させることにより、触媒の暖機性を良好にすることができると言える。
【実施例９】
【０１００】
本実施例９の排気浄化システム９００は、図１３に示すように、実施例８の排気浄化システム８００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）４５０における制御が異なり、その他については、ほぼ同様である。具体的には、本実施例９の排気浄化システム９００では、制御装置４５０により、予め設定した所定量（目標供給量）の空気が、空気供給装置１２０から排気流路３０内へ供給されるように制御することが可能となっている。すなわち、実施例４の排気浄化システム４００（図４参照）に、ＨＣ吸着材５６０を追加したものである。
【０１０１】
本実施例９でも、実施例４と同様に、基準空気量（理論上、排気浄化触媒１１０に含まれるＣｅ2Ｏ3全量を酸化するのに必要な酸素を含む空気量）に対し１．２倍の空気量を目標供給量Ｅに設定して、エンジン１０の始動時に、図７のフローチャートに示すような制御を行った。そして、このような制御を行いつつ、実施例８と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。なお、本実施例９においても、エンジン１０の始動前は、実施例８と同じ条件でエンジン１０を停止させ、その後、約３６時間、室温で放置冷却している。
【０１０２】
（比較例６）
本比較例６の排気浄化システムは、実施例９の排気浄化システム９００と比較して、空気供給装置１２０により排気流路３０内へ供給する空気の目標供給量Ｅが異なり、その他については同様である。具体的には、本比較例９では、目標供給量Ｅを基準空気量の０．５倍の値に設定した場合と、２．５倍の値に設定した場合とについて、それぞれ、実施例９と同様の制御を行った。そして、このような制御を行いつつ、実施例９と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後７０秒間の積算ＨＣ排出量を測定した。なお、本比較例６においても、エンジン１０の始動前は、実施例８と同じ条件でエンジン１０を停止させ、その後、約３６時間、室温で放置冷却している。
【０１０３】
実施例９及び比較例６の暖機性評価試験の結果を比較すると、実施例４及び比較例３の結果と同様に、実施例９では、比較例６に比して、積算ＨＣ排出量を大きく低減することができた。この結果より、ＨＣ吸着材５６０を設けた排気浄化システムにおいても、還元状態にある酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）全体を酸化するのに必要な酸素を含む空気を供給することにより、触媒の暖機性をさらに良好にすることができると言える。
【実施例１０】
【０１０４】
本実施例１０の排気浄化システム１０００は、図１３に示すように、実施例８の排気浄化システム８００と比較して、制御装置（ＥＣＵ）１０５０における制御が異なり、その他については、ほぼ同様である。具体的には、本実施例１０の排気浄化システム１０００では、制御装置（ＥＣＵ）１０５０により、エンジン１０の吸入空気量の積算値に基づいて、ＨＣ吸着材５６０の温度がＨＣ離脱温度（一旦吸着したＨＣが離脱し始める温度、ＨＣ吸着材５６０の仕様から決まるＨＣ吸着材５６０に固有の温度である）に達するまでの時間ｔ１を算出することが可能となっている。詳細には、予め取得した、エンジン１０の吸入空気量とＨＣ吸着材５６０の温度との関係式に基づいて、エンジン１０の吸入空気量の積算値から、ＨＣ吸着材５６０の温度を推定することができ、この推定温度からＨＣ吸着材５６０がＨＣ離脱温度に達するまでの時間ｔ１（以下、これをＨＣ離脱温度到達時間ｔ１とも言う）を算出することができる。
【０１０５】
また、空気供給装置１２０による所定の空気供給速度（Ｌ／ｓ）に基づいて、空気供給装置１２０により空気の供給を開始してから、排気浄化触媒１１０に含まれる還元状態の酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）を酸化を完了させるまでに要する時間（以下、これを触媒酸化所要時間とも言う）を推定することができる。
【０１０６】
そこで、本実施例１０の排気浄化システム１０００では、ＨＣ離脱温度到達時間ｔ１と、触媒酸化所要時間とが一致するように（すなわち、ＨＣ離脱時期と酸化終了時期とが一致するように）、空気供給装置１２０から排気流路３０内への空気の供給を制御するようにした。これにより、ＨＣ吸着材５６０からのＨＣ離脱時期と、酸化反応熱による触媒の温度上昇のピークとを一致させることができるので、酸化反応熱による触媒の昇温効果を最大限利用することができ、ＨＣ吸着材５６０から離脱したＨＣを、効率良く浄化することが可能となる。
【０１０７】
ここで、図１４に示すフローチャートを参照しつつ、本実施例１０の排気浄化システム１０００における空気供給の制御について説明する。なお、本実施例１０では、エンジン１０の始動時において、所定の時間毎（例えば、１６ミリ秒毎）に、図１４のフローチャートに示す一連の処理を、繰り返し行うように設定されている。
【０１０８】
エンジン１０のキースイッチをＯＮにすると、まず、ステップＵ１において、制御装置１０５０により、エンジン１０の吸入空気量を積算する。次いで、ステップＵ２に進み、エンジン１０の吸入空気量の積算値からＨＣ吸着材５６０の温度を推定する。ここでは、前述のように、予め取得した、エンジン１０の吸入空気量とＨＣ吸着材５６０の温度との関係式に基づいて、ＨＣ吸着材５６０の温度を推定する。
【０１０９】
次いで、ステップＵ３に進み、空気供給装置１２０にかかる空気供給完了フラグがＯＮであるか否かを判断する。空気完了フラグがＯＮでない場合（ＮＯ）には、ステップＵ４に進み、空気供給装置１２０が駆動中であるか否かを判定する。ステップＵ４において、空気供給装置１２０が駆動していないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＵ５に進み、空気供給装置１２０の駆動時間ｔ２をリセットする。次いで、ステップＵ６に進み、ＨＣ吸着材５６０の推定温度からＨＣ離脱温度到達時間ｔ１を算出する。
【０１１０】
次いで、ステップＵ７に進み、ステップＵ６で算出したＨＣ離脱温度到達時間ｔ１が、予め取得している触媒酸化所要時間に達したか否かを判定する。ステップＵ７において、ＨＣ離脱温度到達時間ｔ１が触媒酸化所要時間より大きい（ＮＯ）と判定された場合には、一連の処理を一旦終了し、所定時間経過後、再び、ステップＵ１から処理を行う。反対に、ステップＵ７において、ＨＣ離脱温度到達時間ｔ１が触媒酸化所要時間以下となった（Ｙｅｓ）と判定された場合には、空気供給装置１２０を駆動させ、排気流路３０内へ空気の供給を開始する。
【０１１１】
その後、再び、ステップＵ１から順に処理を行い、ステップＵ４において、空気供給装置１２０が駆動していると判定された場合（Ｙｅｓ）には、ステップＵ９に進み、空気供給装置１２０の駆動時間ｔ２を積算する。次いで、ステップＵＡに進み、空気供給装置１２０の積算駆動時間ｔ２が、触媒酸化所要時間以上となったか否かを判定する。空気供給装置１２０の積算駆動時間ｔ２が、未だ触媒酸化所要時間よりも小さいと判定された場合（Ｎｏ）には、一連の処理を一旦終了し、所定時間経過後、再び、ステップＵ１から処理を行う。
【０１１２】
一方、ステップＵＡにおいて、空気供給装置１２０の積算駆動時間ｔ２が、触媒酸化所要時間以上となったと判定された場合（Ｙｅｓ）には、ステップＵＢに進み、空気供給装置１２０による排気流路３０内への空気の供給を停止させる。次いで、ステップＵＣに進み、空気供給完了フラグをＯＮにする。その後は、再び、ステップＵ１から順に処理が進み、ステップＵ３において、空気供給完了フラグがＯＮである（Ｙｅｓ）と判定される処理が繰り返し行われる。
【０１１３】
上述したように、本実施例１０では、ＨＣ離脱温度到達時間ｔ１が触媒酸化所要時間以下となると、空気供給装置１２０を駆動させ、排気流路３０内へ空気の供給を開始するように制御している。これにより、ＨＣ吸着材５６０がＨＣ離脱温度に達する時期と、Ｃｅ2Ｏ3の酸化反応熱による排気浄化触媒１１０の加熱が完了する時期とを一致させることができる。従って、ＨＣがＨＣ吸着材５６０から離脱する時期と、酸化反応熱により排気浄化触媒１１０の温度上昇がピークに達する時期とを一致させることができる。
かくして、ＨＣ吸着材５６０からＨＣが離脱したときには、排気浄化触媒１１０を、ＨＣ浄化可能な状態（触媒活性化状態）としておくことができる。あるいは、極めて短い期間の後、浄化可能な状態（触媒活性化状態）とすることができる。
【０１１４】
さらに、本実施例１０では、空気供給装置１２０の積算駆動時間ｔ２が触媒酸化所要時間に達した後、空気供給装置１２０によりそれ以上の空気が供給されないように制御している。すなわち、還元状態にある酸化セリウムを酸化させるために必要な量だけ、空気供給装置１２０により排気流路３０内へ空気を供給することができる。このため、空気供給過剰による排気浄化触媒１１０の冷却を防止することもできる。従って、本実施例１０の排気浄化システム１０００では、最も効率良く、ＨＣ吸着材５６０から離脱したＨＣを浄化することができる。なお、還元状態にある酸化セリウムを酸化させるために必要な空気量は、実施例４，９と同様に、排気浄化触媒１１０の構造、材質、空気供給装置１２０の特性、排気流路３０の構造等を考慮して、基準空気量に対し、酸化に寄与しない酸素量を考慮した空気の量（例えば、基準空気量の１．２倍）であることは言うまでもない。
【０１１５】
以上において、本発明を実施例１〜１０に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例３，４の排気浄化システム３００，４００では、排気流路３０を開閉する流路開閉手段として、排気浄化触媒１１０よりも下流側の位置に第１流路開閉弁１３０のみを設けた。しかしながら、第１流路開閉弁１３０に加えて、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置にも、第２流路開閉弁２３０を設けるようにしても良い。これにより、排気浄化触媒１１０に含まれる還元状態の酸化セリウムの酸化をさらに抑制することができる共に、排気浄化触媒１１０への水分の吸着も抑制することができるので、触媒の暖機性がさらに良好となる。
【０１１６】
また、実施例８〜１０の排気浄化システム８００〜１０００においても、排気流路３０を開閉する流路開閉手段として、排気浄化触媒１１０よりも下流側の位置に第１流路開閉弁１３０のみを設けた。しかしながら、触媒の暖機性がさらに良好とするためには、第１流路開閉弁１３０に加えて、排気浄化触媒１１０よりも上流側の位置にも、第２流路開閉弁２３０を設けるようにするのが好ましい。あるいは、ＨＣ吸着材５６０よりも上流側の位置に第２流路開閉弁２３０を設けるようにしても良い。これにより、エンジン停止中にＨＣ吸着材５６０への水分吸着を抑制することができるので、ＨＣ吸着材５６０のＨＣ吸着性能の低下を抑制することができる。従って、エンジン始動時におけるＨＣ排出量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施例１の排気浄化装置１００の模式図である。
【図２】実施例２の排気浄化装置２００の模式図である。
【図３】実施例１，２及び比較例１の暖機性評価試験の結果を示すグラフである。
【図４】実施例３，４の排気浄化システム３００，４００の模式図である。
【図５】実施例３の排気浄化システム３００にかかるフローチャートである。
【図６】実施例３の排気浄化システム３００にかかる暖機性評価試験の結果を示すグラフである。
【図７】実施例４の排気浄化システム４００にかかるフローチャートである。
【図８】実施例４の排気浄化システム４００にかかる暖機性評価試験の結果を示すグラフである。
【図９】実施例５の排気浄化装置５００の模式図である。
【図１０】実施例６の排気浄化装置６００の模式図である。
【図１１】実施例７の排気浄化装置７００の模式図である。
【図１２】実施例５，６，７及び比較例４の暖機性評価試験の結果を示すグラフである。
【図１３】実施例８，９，１０の排気浄化システム８００，９００，１０００の模式図である。
【図１４】実施例１０の排気浄化システム１０００にかかるフローチャートである。
【図１５】比較例２の排気浄化システムにかかるフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１８】
１００，２００，５００，６００，７００ 排気浄化装置
３００，４００，８００，９００，１０００ 排気浄化システム
１１０ 排気浄化触媒
１２０ 空気供給装置（気体供給手段）
１３０ 第１流路開閉弁（第１流路開閉手段）
２３０ 第２流路開閉弁（第２流路開閉手段）
３４０ 酸素センサ（空燃比センサ）
３５０，４５０，１０５０ 制御装置（内燃機関運転制御手段）
５６０ ＨＣ吸着材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第１流路開閉手段と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、酸素含有気体を上記排気流路内に供給することが可能な気体供給手段と、を備える
排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気浄化触媒は、
金属酸化物であって、
前記排気流路内が、酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第２流路開閉手段を備える
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備える
請求項１乃至請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備え、
前記第２流路開閉手段は、上記ＨＣ吸着材よりも上流側に位置してなる
請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、
上記内燃機関を停止する際、上記排気流路内を還元雰囲気とした後、上記内燃機関を停止する内燃機関運転制御手段と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉する第１流路開閉手段であって、上記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第１流路開閉手段と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記内燃機関の始動時に、酸素含有気体を上記排気流路内に供給する気体供給手段と、を備える
排気浄化システム。
【請求項７】
前記内燃機関運転制御手段は、
前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させた後、上記内燃機関を停止する
請求項６に記載の排気浄化システム。
【請求項８】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、前記内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサを有し、
前記内燃機関運転制御手段は、
上記内燃機関を停止するにあたり、上記空燃比センサにおいて上記内燃機関の理論空燃比よりも小さい値が検出されるまで、上記内燃機関の空燃比を上記理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させてから停止させる
請求項７に記載の排気浄化システム。
【請求項９】
前記排気浄化触媒は、
金属酸化物であって、
前記排気流路内が、酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む
請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記気体供給手段は、還元状態にある前記排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を前記排気流路内に供給する
請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
【請求項１１】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉する第２流路開閉手段であって、前記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第２流路開閉手段を備える
請求項６乃至請求項１０に記載の排気浄化システム。
【請求項１２】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備える
請求項６乃至請求項１１のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
【請求項１３】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備え、
前記第２流路開閉手段は、上記排気流路内のうち上記ＨＣ吸着材よりも上流側に位置する
請求項１１に記載の排気浄化システム。
【請求項１４】
前記ＨＣ吸着材からＨＣが離脱する時期を推定するＨＣ離脱時期推定手段を備える
請求項１２または請求項１３に記載の排気浄化システム。
【請求項１５】
前記気体供給手段は、
前記ＨＣ離脱時期予測手段により推定されるＨＣ離脱時期と、
還元状態にある前記排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期と、
が一致するように、前記排気流路内へ酸素含有気体を供給する
請求項１４に記載の排気浄化システム。
【請求項１】
内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第１流路開閉手段と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、酸素含有気体を上記排気流路内に供給することが可能な気体供給手段と、を備える
排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気浄化触媒は、
金属酸化物であって、
前記排気流路内が、酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第２流路開閉手段を備える
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備える
請求項１乃至請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備え、
前記第２流路開閉手段は、上記ＨＣ吸着材よりも上流側に位置してなる
請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、
上記内燃機関を停止する際、上記排気流路内を還元雰囲気とした後、上記内燃機関を停止する内燃機関運転制御手段と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉する第１流路開閉手段であって、上記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第１流路開閉手段と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記内燃機関の始動時に、酸素含有気体を上記排気流路内に供給する気体供給手段と、を備える
排気浄化システム。
【請求項７】
前記内燃機関運転制御手段は、
前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させた後、上記内燃機関を停止する
請求項６に記載の排気浄化システム。
【請求項８】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、前記内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサを有し、
前記内燃機関運転制御手段は、
上記内燃機関を停止するにあたり、上記空燃比センサにおいて上記内燃機関の理論空燃比よりも小さい値が検出されるまで、上記内燃機関の空燃比を上記理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させてから停止させる
請求項７に記載の排気浄化システム。
【請求項９】
前記排気浄化触媒は、
金属酸化物であって、
前記排気流路内が、酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む
請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記気体供給手段は、還元状態にある前記排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を前記排気流路内に供給する
請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
【請求項１１】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉する第２流路開閉手段であって、前記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第２流路開閉手段を備える
請求項６乃至請求項１０に記載の排気浄化システム。
【請求項１２】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備える
請求項６乃至請求項１１のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
【請求項１３】
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材を備え、
前記第２流路開閉手段は、上記排気流路内のうち上記ＨＣ吸着材よりも上流側に位置する
請求項１１に記載の排気浄化システム。
【請求項１４】
前記ＨＣ吸着材からＨＣが離脱する時期を推定するＨＣ離脱時期推定手段を備える
請求項１２または請求項１３に記載の排気浄化システム。
【請求項１５】
前記気体供給手段は、
前記ＨＣ離脱時期予測手段により推定されるＨＣ離脱時期と、
還元状態にある前記排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期と、
が一致するように、前記排気流路内へ酸素含有気体を供給する
請求項１４に記載の排気浄化システム。
【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１４】
【図１５】
【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１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−２９２１６（Ｐ２００６−２９２１６Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０９４７２（Ｐ２００４−２０９４７２）
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【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１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【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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