JP5088012B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、内燃機関の冷間始動時に排気ガス中の未浄化成分を吸着できる吸着材を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来、例えば、特開平５−１７１９２９号公報に開示されているように、排気通路における排気浄化用の触媒の下流から分岐した分岐通路に、未燃ガスを吸着可能な吸着材を配設した内燃機関の排気浄化装置が提案されている。触媒は低温時の活性度が低く、冷間始動時には未燃ガスを十分に浄化することができない。そこで、低温時でも未燃ガスを吸着できる吸着材を備えることで、未燃ガスの大気中への排出を防止することとしている。

特開平５−１７１９２９号公報

ところで、上記従来の排気浄化装置のように、排気通路上に未燃ガス等の未浄化成分を吸着する吸着材を配設する場合、吸着材における吸着対象成分である未浄化成分の吸着能力（吸着効率）は、排気ガス中に含まれる水分を吸着することによって低下してしまう。そこで、内燃機関の燃料カット中における水分含有率の低い排気ガスを該吸着材に導入し、吸着成分の脱離動作を実行することが考えられるが、燃料カット中の排気ガスは多くの酸素を含んでいるため、吸着材が高温に昇温されている場合には多量の酸素が吸着してしまい吸着能力が低下するおそれがある。このため、該吸着材における酸化反応の影響を考慮していない上記従来の排気浄化装置においては、吸着材における吸着性能を高く維持する観点から、未だ改善の余地を残すものであった。

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、排気通路に未浄化成分の吸着材を備えた内燃機関において、吸着材における吸着効率の低下を抑制することの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。

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通するための主排気通路と、
前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において、再び前記主排気通路に合流するバイパス通路と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替える切替手段と、
前記バイパス通路に配置され、前記内燃機関の排気ガスに含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記切替手段を操作して前記吸着材に排気ガスを導入することにより、前記吸着材に吸着された未浄化成分のパージを実行するパージ実行手段と、
前記内燃機関の燃料カットが行われている期間における前記パージ実行手段の実行許否を判定するパージ実行許否判定手段と、
前記吸着材の温度を取得する温度取得手段と、を備え、
前記パージ実行許否判定手段は、前記吸着材の温度が所定値よりも大きい場合に、前記パージ実行手段の実行を禁止することを特徴とする。

第１の発明によれば、内燃機関の燃料カットが行われている期間におけるパージ処理の実行許否が判定される。燃料カット中の排気ガスは、通常の運転時に比して水分含有量が少量であるため、かかる排気ガスによりパージ処理が実行されると、吸着材に吸着された水分が効果的にパージされて吸着能力が向上する。その一方で、燃料カット中の排気ガスには酸素が多量に含まれているため、該吸着材の周囲環境によっては吸着材の酸化を促進してしまうおそれがある。本発明によれば、パージ処理の実行許否を適切に判定することができるので、吸着材の吸着能力を最大限に高めることができる。

また、第１の発明によれば、吸着された未浄化成分のパージ処理を実行する場合において、吸着材の温度が所定値よりも高温に昇温されている場合には、内燃機関の燃料カット中の排気ガスによるパージ処理が禁止される。吸着材の温度が高温に昇温されると該吸着材における酸化反応が促進されてしまう。本発明によれば、燃料カット中のパージ処理が禁止されるので、吸着材が酸化することにより吸着能力が低下する事態を効果的に抑制することができる。また、吸着材の温度が所定値よりも低温である場合には、燃料カット中のパージ処理が許可されるので、水分含有量が少ない排気ガスを用いて吸着された水分を効果的にパージすることができる。

以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１としての排気浄化装置を備える内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。図１に示すとおり、本実施の形態の排気浄化システムは、内燃機関（以下、「エンジン」とも称す）１０を備えている。エンジン１０には、筒内に空気を取り込むための吸気通路１２と、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路１４とが接続されている。排気通路１４には、上流側から順に、排気ガスを浄化するための触媒としての前段触媒（ＳＣ）１６と後段触媒（ＵＦ）１８とが直列に配置されている。

また、本実施の形態のシステムは、排気通路１４の一部を迂回するバイパス通路２０を備えている。バイパス通路２０は、前段触媒１６の下流に位置する上流側接続部２０ａにおいて排気通路１４から分岐し、当該上流側接続部２０ａの下流に位置する下流側接続部２０ｂにおいて再び排気通路１４に合流するように構成されている。上流側接続部２０ａには、排気ガスの流入先を排気通路１４とバイパス通路２０との間で切り替えるための切替バルブ２２が配置されている。切替バルブ２２は、負圧ダイアフラム２２ａに作用するエンジン吸気負圧が電磁弁（図示せず）によって制御されることにより開閉駆動される。

バイパス通路２０の途中には、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材２４が配置されている。そのようなＮＯｘ吸着材２４としては、例えば、Ｆｅイオン交換ゼオライト等の金属イオン交換ゼオライトを用いることができる。また、ＮＯｘ吸着材２４には、当該ＮＯｘ吸着材２４の温度を検出するための温度センサ５２が組み込まれている。

本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述した温度センサ５２の他、エンジン１０を制御するための空燃比センサ、水温センサなどの各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述した切替バルブ２２の他、エンジン１０を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、入力された各種の情報に基づいて、所定のプログラムに従って各機器を駆動する。

［実施の形態１の動作］
次に、ＥＣＵ５０によって制御されるシステムの動作について説明する。尚、ここでは、システムで実現される様々な動作のうち、ＮＯｘ吸着材２４に係る動作について説明する。

（冷間始動時における動作）
エンジン１０の冷間始動時には、筒内から排出される排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸着材２４に吸着させるための動作が行われる。具体的には、切替バルブ２２によって排気ガスの流入先がバイパス通路２０側に切り替えられる。

このような状態では、エンジン１０から排出された排気ガスの全部が、排気通路１４からバイパス通路２０に導入される。バイパス通路２０に導入された排気ガスは、ＮＯｘ吸着材２４を通過した後、再び排気通路１４に戻されて大気中に放出される。冷間始動時は前段触媒１６および後段触媒１８における活性が発現していないため、排気ガスに含まれるＮＯｘをこれら前段触媒１６および後段触媒１８で浄化することができない。しかしながら、排気ガスの全部をバイパス通路２０に導入することで、排気ガスに含まれるＮＯｘはＮＯｘ吸着材２４に吸着されて取り除かれる。これにより、前段触媒１６および後段触媒１８で浄化できないＮＯｘが大気中に放出される事態を効果的に抑制することができる。

（触媒暖機後における動作）
エンジン１０の始動後は、前段触媒１６に流れ込む排気ガスの温度が上昇することで、やがて、前段触媒１６の温度は活性温度まで上昇する。前段触媒１６が活性化することで、排気ガスに含まれるＮＯｘは他の未浄化成分とともに前段触媒１６で浄化できるようになる。そこで、前段触媒１６の温度が活性温度まで上昇したことが検出されたら、切替バルブ２２が操作されて排気ガスの流入先がバイパス通路２０から排気通路１４へ切り替えられる。これにより、前段触媒１６で浄化された排気ガスは、ＮＯｘ吸着材２４を経ることなく、そのまま排気通路１４を通って大気中に排出される。

（吸着ＮＯｘのパージ処理動作）
次に、エンジン１０の冷間始動時において、ＮＯｘ吸着材２４に吸着されたＮＯｘ（以下、「吸着ＮＯｘ」と称す）のパージ処理動作について説明する。上述したとおり、エンジン１０の冷間始動が開始されてから前段触媒１６の活性が発現するまでの期間は、排気ガスがバイパス通路２０に導入され、前段触媒１６において浄化できなかったＮＯｘがＮＯｘ吸着材２４に吸着される。これらの吸着ＮＯｘは、パージ実行条件が成立した場合にＮＯｘ吸着材２４からパージされて、後段触媒１８において浄化される。

つまり、エンジン１０の暖機運転が進行すると、やがて、エンジン１０から比較的離れた場所に配置されている後段触媒１８の温度も活性温度まで上昇し、当該後段触媒１８においてＮＯｘを浄化できるようになる。そこで、後段触媒１８の温度が活性温度まで上昇したことが検出されたら、切替バルブ２２が操作されて排気ガスの流入先が排気通路１４からバイパス通路２０へ切り替えられる。これにより、筒内から排出された排気ガスがバイパス通路２０に導入される。その結果、始動後に比較的暖まってきた排気ガスがＮＯｘ吸着材２４に導入されることで、吸着ＮＯｘが該ＮＯｘ吸着材２４から脱離し、排気通路１４の下流に配置された後段触媒１８によって浄化される。

ここで、エンジン１０においては、種々の制御要求に応じて燃料カットが行われる場合がある。燃料カット中の排気ガスは、通常運転時の排気ガスに比して水分含有量が少ない。このため、パージ実行条件が成立しパージ処理が行われている期間において、燃料カットが実行されると、ＮＯｘ吸着材２４における水分パージを効果的に実行することができる。より具体的には、上述したとおり、ＮＯｘ吸着材２４におけるＮＯｘの吸着効率は、排気ガス中に含まれる水分を吸着することによって低下してしまう。このため、燃料カット時の排気ガスを利用して水分パージを実行することにより、水分含有量の少ない排気ガスがＮＯｘ吸着材２４に導入されることとなるため、水分パージ量を効果的に増大させることができ、吸着材の吸着能力を効果的に回復させることができる。

しかしながら、一方において、燃料カット中の排気ガスは、通常運転時の排気ガスに比して酸素が多量に含まれている。このため、パージ動作が行われている期間に燃料カットが行われると、酸素を多量に含む排気ガスがＮＯｘ吸着材２４に導入されることとなり、該ＮＯｘ吸着材２４が酸化して吸着効率が低下してしまうおそれがある。

図２は、ＮＯｘ吸着材２４におけるパージ温度と、その後の吸着能力との関係を模式的に示す図である。この図に示すとおり、ＮＯｘ吸着材２４におけるパージ温度が高くなるほど酸化反応が活発に行われるため、ＮＯｘ吸着材２４におけるその後の吸着能力（吸着可能量）が低下してしまう。つまり、ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応は、該ＮＯｘ吸着材２４の温度が低い場合では問題とならないが、特に、ＮＯｘ吸着材２４の温度が高温に昇温されている状態においては、該ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が活発に行われてしまい、吸着効率が大幅に低下してしまうおそれがある。

そこで、本実施の形態のシステムにおいては、パージ実行条件が成立しパージ動作が行われている期間に燃料カットが行われた場合、ＮＯｘ吸着材２４が高温に昇温されている場合に限り、パージ動作を禁止することとする。より具体的には、吸着ＮＯｘのパージ処理が実行されている場合に、すなわち、切替バルブ２２が操作されて排気ガスの流入先が排気通路１４からバイパス通路２０とへ切り替えられている期間に、燃料カットが行われた場合において、ＮＯｘ吸着材２４の温度が所定値よりも高温に昇温されている場合に限りパージ動作が禁止される。これにより、該ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が活発に行われる事態を回避し、ＮＯｘ吸着材２４における吸着効率が低下する事態を効果的に抑制することができる。

［実施の形態１における具体的処理］
次に、図３を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図３は、ＥＣＵ５０が、吸着ＮＯｘのパージ処理期間において、当該パージ処理の禁止判定を実行するルーチンのフローチャートである。尚、図３に示すルーチンは、他のルーチンによってパージ処理の実行が判定されている期間に繰り返し実行されるものとする。

図３に示すルーチンでは、先ず、エンジン１０の燃料カットが実行されているか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、エンジン１０におけるアクチュエータ（例えば、インジェクタ）の制御信号を検出することによって判定される。その結果、エンジン１０の燃料カットが実行されていないと判定された場合には、特にパージ処理を禁止する必要がないと判断され、次のステップに移行し、パージ処理が許可される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、バイパス通路２０を連通させるべく、切替バルブ２２が操作され、排気ガスの流入先がバイパス通路２０側に切り替えられる。これにより、吸着ＮＯｘのパージ処理が実行される。また、水分含有量の少ない排気ガスがＮＯｘ吸着材２４に導入されるので、吸着されている水分の脱離（水分パージ）が促進される。

一方、上記ステップ１００において、エンジン１０の燃料カットが実行されていると判定された場合には、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材２４の温度が、酸化反応が活発に行われる温度に達しているか否かが判定される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、先ず、温度センサ５２の出力信号に基づいて、ＮＯｘ吸着材２４の温度Taが検出される。次いで、温度Taと所定値T1とが比較される。所定値T1は、ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が活発に行われる温度として規定された値が使用される。その結果、Ta＞T1の成立が認められない場合には、燃料カット中の排気ガスが導入されてもＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が許容範囲内であると判断され、上記ステップ１０２に移行し、パージ処理が許可される。

一方、上記ステップ１０４において、Ta＞T1の成立が認められた場合には、ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が許容範囲を超えると判断され、次のステップに移行し、パージ動作が禁止される (ステップ１０６)。ここでは、具体的には、バイパス通路２０を閉塞させるべく、切替バルブ２２が操作され、排気ガスの流入先が排気通路１４側に切り替えられる。

以上説明したとおり、本実施の形態の排気浄化システムによれば、吸着ＮＯｘのパージ処理を実行している期間に燃料カットが実行された場合、ＮＯｘ吸着材２４の温度が所定値よりも高温に昇温されている場合に限りパージ動作が禁止される。これにより、該ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が活発に行われる事態を回避し、ＮＯｘ吸着材２４における吸着効率が低下する事態を効果的に抑制することができる。また、ＮＯｘ吸着材２４の温度が所定値よりも低温である場合、すなわち、ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が活発に行われない範囲では、パージ動作を許可することで、ＮＯｘ吸着材２４の水分パージを効果的に実行することができ、水分の吸着により低下した吸着能力を回復させることができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するためのＮＯｘ吸着材２４を用いて、エンジン１０の冷間始動時に排出される未浄化成分としてのＮＯｘを効果的に吸着することとしているが、未浄化成分を吸着するために使用される吸着材はこれに限られない。すなわち、排気ガスに含まれる未浄化成分としての炭化水素（ＨＣ）を吸着するためのＨＣ吸着材を使用する構成としてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、吸着ＮＯｘのパージ動作において、ＮＯｘ吸着材２４の下流に配設された後段触媒１８において脱離ＮＯｘをパージ処理することとしているが、パージ動作を実行するための構成はこれに限られない。すなわち、以下に説明するとおり、脱離ＮＯｘを吸気通路１２へ還流させる構成としてもよい。

図４は、本発明の実施の形態１の変形例としての排気浄化装置を備える内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。尚、図４に示すシステムにおいて、図１に示すシステムと共通する要素には同一の符号を付して、それらに関する説明を省略あるいは簡略するものとする。

図４に示すとおり、バイパス通路２０の途中には、上流側接続部２０ａとＮＯｘ吸着材２４との間の部位において、リターン通路３０が連通している。リターン通路３０は、その途中にパージ制御バルブ３２を備え、その端部において吸気通路１２に連通している。

このような構成によれば、所定のパージ開始条件が成立した時点でパージ制御バルブ３２が開かれる。これにより、筒内から排出された排気ガスの一部が、エンジン１０の吸気通路１２に生じている負圧を利用して、排気通路１４から下流側接続部２０ｂを通過してバイパス通路２０に導入される。脱離ＮＯｘや脱離水分は、リターン通路３０を介して吸気通路１２に導入される。吸気通路１２に戻された脱離ＮＯｘは、再び燃焼に付された後に活性状態にある前段触媒１６によって浄化される。脱離水分は、そのまま排気通路１４を通って大気中へ放出される。これにより、脱離ＮＯｘおよび脱離水分を効果的に処理することができる。

尚、上述した実施の形態１においては、排気通路１４が前記第１の発明における「主排気通路」に、切替バルブ２２が前記第１の発明における「切替手段」に、ＮＯｘ吸着材２４が前記第１の発明における「吸着材」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「パージ実行手段」が、上記ステップ１００または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「パージ実行許否判定手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、温度センサ５２が前記第１の発明における「温度取得手段」に相当している。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

本実施の形態２においては、上述した実施の形態１におけるパージ動作の禁止に代えて、燃料カットの禁止を実行する点に特徴がある。つまり、上述した実施の形態１においては、ＮＯｘ吸着材２４の温度が所定値よりも高温に昇温されている場合には、吸着ＮＯｘの燃料カット実行中におけるパージ動作の実行を禁止することで、該ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応の進行を抑制することとしている。一方、本実施の形態２においては、吸着ＮＯｘのパージ処理を実行中における燃料カットの実行を禁止することで、該ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応の進行を抑制することとする。これにより、パージ処理を継続しつつ、該ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応を効果的に抑制することができる。

［実施の形態２における具体的処理］
次に、図５を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図５は、ＥＣＵ５０が、吸着ＮＯｘのパージ処理期間において、燃料カットの禁止判定を実行するルーチンのフローチャートである。尚、図５に示すルーチンは、他のルーチンによってパージ処理の実行が判定されている期間に繰り返し実行されるものとする。

図５に示すルーチンでは、先ず、エンジン１０における燃料カットの実行要求が出されたか否かが判定される（ステップ２００）。その結果、燃料カットの実行要求が出されていないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、上記ステップ２００において、燃料カットの実行要求が出されたと判定された場合には、次のステップに移行し、パージ処理が実行されているか、すなわち、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスが導入されているか否かが判定される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、切替バルブ２２におけるバイパス通路２０側が開弁されているか否かが判定される。その結果、ＮＯｘ吸着材２４に排気ガスが導入されてないと判定された場合には、ＮＯｘ吸着材２４におけるパージ処理が実行されていないため、燃料カットの実行が許可される（ステップ２０４）。

一方、上記ステップ２０２においてＮＯｘ吸着材２４に排気ガスが導入されていると判定された場合には、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材２４の温度が、酸化反応が活発に行われる温度に達しているか否かが判定される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、図４に示すステップ１０４と同様の処理が実行される。その結果、Ta＞T1の成立が認められない場合には、燃料カット中の排気ガスが導入されてもＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が許容範囲内であると判断され、上記ステップ２０４に移行し、燃料カットの実行が許可される。

一方、上記ステップ２０６において、Ta＞T1の成立が認められた場合には、ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が許容範囲を超えると判断され、次のステップに移行し、燃料カットの実行が禁止される (ステップ２０８)。

以上説明したとおり、本実施の形態の排気浄化システムによれば、吸着ＮＯｘのパージ処理を実行している期間に燃料カットの要求が出された場合において、ＮＯｘ吸着材２４の温度が所定値よりも高温に昇温されている場合には燃料カットの実行が禁止される。これにより、ＮＯｘ吸着材２４におけるパージ動作を継続しつつ、該ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が活発に行われる事態を効果的に回避することができる。

ところで、上述した実施の形態２においては、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するためのＮＯｘ吸着材２４を用いて、エンジン１０の冷間始動時に排出される未浄化成分としてのＮＯｘを効果的に吸着することとしているが、未浄化成分を吸着するために使用される吸着材はこれに限られない。すなわち、排気ガスに含まれる未浄化成分としての炭化水素（ＨＣ）を吸着するためのＨＣ吸着材を使用する構成としてもよい。

また、上述した実施の形態２においては、吸着ＮＯｘのパージ動作において、ＮＯｘ吸着材２４の下流に配設された後段触媒１８において脱離ＮＯｘをパージ処理することとしているが、パージ動作を実行するための構成はこれに限られない。すなわち、図４に示すハードウェア構成を用いて、脱離ＮＯｘを吸気通路１２へ還流させる構成としてもよい。

実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

本実施の形態３においては、ＮＯｘ吸着材２４における大部分の領域が既に酸化されている場合に、該ＮＯｘ吸着材２４における水分パージを吸着ＮＯｘのパージに比して優先して実行する点に特徴がある。つまり、ＮＯｘ吸着材２４が既にその大部分において酸化されている場合には、該ＮＯｘ吸着材２４が酸化雰囲気に晒されたとしてもこれ以上に酸化されない。このため、かかる場合においては、ＮＯｘ吸着材２４の温度が高温に昇温されている場合であっても、燃料カット時を禁止せずに水分含有率の低い排気ガスを該ＮＯｘ吸着材２４に導入することで、該ＮＯｘ吸着材２４における水分パージを効果的に実行することができる。これにより、該ＮＯｘ吸着材２４が酸化されてしまった状態でのＮＯｘ吸着能力を最大限に高めることができる。

［実施の形態３における具体的処理］
次に、図６を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図６は、ＥＣＵ５０が、吸着ＮＯｘのパージ処理期間において、当該パージ処理の禁止判定を実行するルーチンのフローチャートである。尚、図６に示すルーチンは、他のルーチンによってパージ処理の実行が判定されている期間に繰り返し実行されるものとする。

図６に示すルーチンでは、先ず、エンジン１０の燃料カットが実行されているか否かが判定される（ステップ３００）。ここでは、具体的には、図３に示すステップ１００と同様の処理が実行される。その結果、エンジン１０の燃料カットが実行されていないと判定された場合には、特にパージ処理を禁止する必要がないと判断され、次のステップに移行し、パージ処理が許可される（ステップ３０２）。ここでは、具体的には、図３に示すステップ１０２と同様の処理が実行される。これにより、吸着ＮＯｘおよび吸着水分のパージ処理が実行される。

一方、上記ステップ３００において、エンジン１０の燃料カットが実行されていると判定された場合には、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材２４の温度が、酸化反応が活発に行われる温度に達しているか否かが判定される（ステップ３０４）。ここでは、具体的には、図３に示すステップ１０４と同様の処理が実行される。その結果、Ta＞T1の成立が認められない場合には、燃料カット中の排気ガスが導入されてもＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が許容範囲内であると判断され、上記ステップ３０２に移行し、パージ処理が許可されて、吸着ＮＯｘおよび吸着水分のパージ処理が実行される。

一方、上記ステップ３０４において、Ta＞T1の成立が認められた場合には、ＮＯｘ吸着材２４における酸化反応が許容範囲を超えると判断され、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材２４が既に酸化されているか否かが判定される（ステップ３０６）。ここでは、具体的には、ＮＯｘ吸着材２４に設けられた温度センサやＮＯｘセンサの検出信号に基づいて酸化状態が判定される。その結果、ＮＯｘ吸着材２４が既にその大部分において酸化されていると判定された場合には、燃料カット時の排気ガスによりパージ処理が実行されたとしても、酸化反応がこれ以上に進行するおそれがないと判断され、上記ステップ３０２に移行し、パージ動作が許可される。

一方、上記ステップ３０６において、ＮＯｘ吸着材２４が未だその大部分において酸化されていないと判定された場合には、燃料カット時の排気ガスによりパージ処理が実行されると酸化反応が進行してしまうと判断され、次のステップに移行し、パージ動作が禁止される (ステップ３０８)。ここでは、具体的には、図３に示すステップ１０６と同様の処理が実行される。

以上説明したとおり、本実施の形態の排気浄化システムによれば、吸着ＮＯｘのパージ処理を実行している期間に燃料カットが実行された場合であっても、ＮＯｘ吸着材２４がすでに酸化されている場合にはパージ動作が許可される。これにより、該ＮＯｘ吸着材２４における水分パージを効果的に実行することができ、ＮＯｘ吸着材２４が酸化されている状態におけるＮＯｘ吸着能力を最大限に高めることができる。

ところで、上述した実施の形態３においては、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するためのＮＯｘ吸着材２４を用いて、エンジン１０の冷間始動時に排出される未浄化成分としてのＮＯｘを効果的に吸着することとしているが、未浄化成分を吸着するために使用される吸着材はこれに限られない。すなわち、排気ガスに含まれる未浄化成分としての炭化水素（ＨＣ）を吸着するためのＨＣ吸着材を使用する構成としてもよい。

また、上述した実施の形態３においては、吸着ＮＯｘのパージ動作において、ＮＯｘ吸着材２４の下流に配設された後段触媒１８において脱離ＮＯｘをパージ処理することとしているが、パージ動作を実行するための構成はこれに限られない。すなわち、図４に示すハードウェア構成を用いて、脱離ＮＯｘを吸気通路１２へ還流させる構成としてもよい。

また、上述した実施の形態３においては、実施の形態１に示すパージ禁止制御において、パージ処理が禁止される状態であっても、ＮＯｘ吸着材２４が既に酸化されている場合においては、パージ処理を許可することとし、水分パージによるＮＯｘ吸着材２４の吸着能力向上を図ることとしているが、本発明が実行される制御はパージ禁止制御に限られない。すなわち、実施の形態２に示す燃料カット禁止制御において燃料カットが禁止される状態であっても、ＮＯｘ吸着材２４が既に酸化されている場合においては、燃料カットを許可して水分パージを効果的に実行することとしてもよい。

本発明の実施形態１としての排気浄化装置を備える内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。 吸着材パージ温度と吸着能力との関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートであ 本発明の実施形態１の変形例としての排気浄化装置を備える内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関（エンジン）
１２ 吸気通路
１４ 排気通路
１６ 前段触媒（ＳＣ）
１８ 後段触媒（ＵＦ）
２０ バイパス通路
２２ 切替バルブ
２４ ＮＯｘ吸着材
３０ リターン通路
３２ パージ制御バルブ
５０ ECU(Electronic Control Unit)
５２ 温度センサ

Claims (1)

1. 内燃機関から排出された排気ガスが流通するための主排気通路と、
   前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において、再び前記主排気通路に合流するバイパス通路と、
   排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替える切替手段と、
   前記バイパス通路に配置され、前記内燃機関の排気ガスに含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する吸着材と、
   前記切替手段を操作して前記吸着材に排気ガスを導入することにより、前記吸着材に吸着された未浄化成分のパージを実行するパージ実行手段と、
   前記内燃機関の燃料カットが行われている期間における前記パージ実行手段の実行許否を判定するパージ実行許否判定手段と、
   前記吸着材の温度を取得する温度取得手段と、を備え、
   前記パージ実行許否判定手段は、前記吸着材の温度が所定値よりも大きい場合に、前記パージ実行手段の実行を禁止することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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