JPH09324621A - 内燃機関の排気浄化方法及び装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化方法及び装置

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JPH09324621A JP8140501A JP14050196A JPH09324621A JP H09324621 A JPH09324621 A JP H09324621A JP 8140501 A JP8140501 A JP 8140501A JP 14050196 A JP14050196 A JP 14050196A JP H09324621 A JPH09324621 A JP H09324621A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、吸着材に付着した煤等の付着物を除
去する技術を提供することにより、吸着材を確実に再生
し、もって吸着材の耐久性を向上させることを課題とす
る。 【解決手段】内燃機関からの排出ガスを、触媒の下流で
分岐された第１の排気通路及び第２の排気通路の少なく
とも一方に流入させる通路切換手段と、前記第１の排気
通路に設けられて排出ガス中の未燃ガスを吸着する吸着
手段と、この吸着手段から脱離した未燃ガスを前記触媒
の上流へ環流する環流手段とを備えた内燃機関の排気浄
化装置であって、前記環流手段によって前記吸着手段か
ら脱離した未燃ガスが環流された後、吸着手段の温度を
上昇させる温度上昇手段を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排出
される排気ガスを浄化する排気浄化方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の内燃機関では、排出される排
気ガス、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（Ｎ
ＯX）、及び炭化水素（ＨＣ）等の成分が大気に放出さ
れないようにする必要がある。
【０００３】このような要求に対して、特開平５−１７
１９２９公報に記載された「内燃機関の排気浄化装置」
が知られている。この排気浄化装置は、触媒より下流の
排気管を第１の分岐通路部と第２の分岐通路部とに分岐
し、これらの分岐通路部をさらに下流において再び合流
させた排気系において、第１の分岐通路部には、炭化水
素（ＨＣ）を吸着する吸着材を設けると共に、この吸着
材の下流には排気ガスの一部を内燃機関の吸気側へ導く
排気還流通路を設けている。そして、排気浄化装置は、
内燃機関を冷間始動したときのように触媒が未活性状態
にある場合は、触媒が活性化されるまでの間、内燃機関
からの排気ガスを触媒から第１の分岐通路部へ流し、吸
着材を通してマフラーへ流すようにしている。これによ
り、排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）は、吸着材
に吸着される。
【０００４】その後、触媒が排気ガスの熱を受けて昇温
し、活性化する温度に達すると、排気浄化装置は、触媒
によって浄化された排気ガスを第１の分岐通路部と第２
の分岐通路部との両方に流し、第１の分岐通路部に流れ
込んだ排気ガスが吸着材を経て排気還流通路へ流れると
ともに、第２の分岐通路部に流れ込んだ排気ガスがマフ
ラーへ流れるようにしている。この場合、第１の分岐通
路部に流れ込んだ排気ガスは、吸着材を昇温させ、吸着
材に吸着されていた炭化水素（ＨＣ）を離脱させる。そ
して、吸着材から離脱した炭化水素（ＨＣ）は、排気ガ
スとともに排気還流通路へ流入し、内燃機関の吸気側に
再循環される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の吸着
材には、炭化水素（ＨＣ）ばかりでなく、触媒を通過し
た煤等の付着物が付着する。また、吸着材における炭化
水素（ＨＣ）の脱離が終了する前に内燃機関が停止され
ると、吸着材には炭化水素（ＨＣ）が吸着したままにな
る。そして、次のエンジン始動時において始動後直ちに
エンジン回転数が高くなると、高温の排気ガスが吸着材
を通るため、吸着材に吸着していた炭化水素（ＨＣ）の
一部が煤となって吸着材に付着する。このようにして付
着した付着物は、吸着材の吸着性能を劣化させる原因と
なるため、吸着材から除去する必要がある。しかし、上
記の排気浄化装置では、流量が少ない排気還流によって
吸着材の加熱を行っているため、煤等の付着物が吸着材
から除去される温度域まで加熱するのは困難である。
【０００６】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、吸着材に付着した煤などの付着物を
除去する技術を提供することにより、吸着材の再生率を
向上させ、もって吸着材の耐久性を向上させることを課
題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下のような構成を採用した。すなわち、
本発明にかかる内燃機関の排気浄化方法は、内燃機関か
らの排気ガスを、触媒の下流で分岐された二本の排気通
路の少なくとも一方に流入させ、前記一方の排気通路に
設けられた吸着手段によって前記排気ガス中の未燃ガス
を吸着し、前記吸着手段から脱離した未燃ガスを前記触
媒の上流へ還流する内燃機関の排気浄化方法であって、
前記吸着手段から脱離した未燃ガスを還流した後に、前
記吸着手段の温度を、前記未燃ガスの脱離温度よりも高
い温度に上昇させることを特徴とする。
【０００８】また、本発明にかかる内燃機関の排気浄化
装置は、内燃機関からの排気ガスを、触媒の下流で分岐
された第１の排気通路及び第２の排気通路の少なくとも
一方に流入させる通路切換手段と、前記第１の排気通路
に設けられ、排気ガス中の未燃ガスを吸着する吸着手段
と、この吸着手段から脱離した未燃ガスを前記触媒の上
流へ還流する還流手段とを備えた内燃機関の排気浄化装
置であって、前記還流手段によって前記吸着手段から脱
離した未燃ガスが還流された後、前記吸着手段の温度を
上昇させる温度上昇手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】また、温度上昇手段は、内燃機関からの排
気ガスの空燃比が理論空燃比より高いか否かを判別する
空燃比判別部と、この空燃比判別部によって排気ガスの
空燃比が理論空燃比よりも高いことが判定されたとき
に、前記通路切換手段を制御して、前記触媒からの排気
ガスを前記第１の排気通路へ流入させる制御部とを備え
るようにしてもよい。
【００１０】さらに、温度上昇手段は、内燃機関からの
排気ガスに二次空気を混合させる二次空気供給部と、前
記通路切換手段を制御して、二次空気が混合された排気
ガスを前記第１の排気通路へ流入させる制御部とを備え
るようにしてもよい。
【００１１】また、温度上昇手段は、前記吸着手段を加
熱する加熱部を備えるようにしてもよい。以下、本発明
の作用について述べる。
【００１２】本発明を適用する内燃機関の排気浄化方法
では、内燃機関を冷間始動したときのように触媒が未活
性状態にあるときは、触媒からの排気ガスを、二本の排
気通路のうち吸着手段が設けられた一方の排気通路に流
入させる。このとき、排気ガスに含まれる未燃ガスは、
吸着手段に吸着される。そして、触媒が活性化すると、
排気ガスの大部分を、吸着手段が設けられていない他方
の排気通路へ流すとともに、残りの一部の排気ガスを、
吸着手段が設けられた一方の排気通路へ流す。さらに、
前記一方の排気通路に流入した一部の排気ガスを触媒の
上流へ還流させる。この場合、前記一方の排気通路に流
入した排気ガスは、吸着手段から脱離した未燃ガスとと
もに触媒の上流へ還流される。しかし、未燃ガスの脱離
が行われるような温度域では、吸着手段に付着している
付着物を除去することができない。そこで、本発明は、
吸着手段から脱離した未燃ガスの還流が終了した後に、
吸着手段の温度を上昇させる。このとき、吸着手段に付
着していた付着物は、吸着手段の昇温にともなって加熱
される。そして、付着物は、加熱によって燃焼温度に達
し、燃焼する。
【００１３】また、本発明を適用する内燃機関の排気浄
化装置は、内燃機関を冷間始動したときのように、触媒
が未活性状態にあるときには、通路切換手段によって第
１の排気通路を開くとともに第２の排気通路を閉塞し、
触媒からの排気ガスが第１の排気通路に流入するように
する。このとき、第１の排気通路に流入した排気ガスに
含まれる未燃ガスは、吸着手段に吸着される。そして、
触媒が活性化すると、通路切換手段は、排気ガスの大部
分を第２の排気通路へ流し、残りの一部を第１の排気通
路へ流す。これと同時に、還流手段は、第１の排気通路
に流入した一部の排気ガスを触媒の上流へ還流させる。
この場合、第１の排気通路に流入した排気ガスは、吸着
手段から脱離した未燃ガスとともに触媒の上流へ還流さ
れる。しかし、未燃ガスの脱離が行われるような温度域
では、吸着手段に付着している付着物を除去することが
できない。そこで、本発明にかかる温度上昇手段は、吸
着手段から脱離した未燃ガスが還流手段によって還流さ
れたのちに、吸着手段の温度を上昇させる。このとき、
吸着手段に付着していた付着物は、吸着手段の昇温にと
もなって加熱される。そして、付着物は、加熱によって
燃焼温度に達し、燃焼する。
【００１４】また、温度上昇手段が空燃比判別部と制御
部とを備える場合は、空燃比判別部が排気ガスの空燃比
を監視する。そして、空燃比判別部は、排気ガスの空燃
比が理論空燃比よりも高い状態（リーン状態）を判定す
ると、その旨を制御部へ通知する。この通知を受けた制
御部は、通路切換手段を制御して、第１の排気通路を開
くとともに第２の排気通路を閉塞し、触媒からの排気ガ
スが第１の排気通路に流れるようにする。このとき、第
１の排気通路に流れる排気ガスは酸素濃度が高いガスと
なる。そして、吸着手段は、排気ガスの熱を受けて昇温
するとともに、吸着手段に付着している付着物を加熱す
る。付着物は、加熱によって燃焼温度に達すると、排気
ガス中の酸素によって燃焼を促進される。燃焼された付
着物は、排気ガスとともに吸着手段から除去される。
【００１５】さらに、温度上昇手段が二次空気供給部と
制御部とを備える場合は、未燃ガスの還流が終了した後
に、二次空気供給部が内燃機関からの排気ガスに二次空
気を供給する。このとき、排気ガスは、酸素濃度の高い
ガスになる。そして、制御部は、通路切換手段を制御し
て、第１の排気通路を開くとともに第２の排気通路を閉
塞し、触媒からの排気ガスが第１の排気通路に流れるよ
うにする。これにより、吸着手段は、排気ガスの熱を受
けて昇温するとともに、吸着手段に付着している付着物
を加熱する。付着物は、加熱によって燃焼温度に達する
と、排気ガス中の酸素によって燃焼を促進される。燃焼
された付着物は、排気ガスとともに吸着手段から除去さ
れる。
【００１６】また、温度上昇手段が加熱部を備える場合
は、未燃ガスの還流が終了した後に、加熱部が吸着手段
を加熱する。このとき、吸着手段の昇温にともなってそ
こに付着している付着物も加熱される。そして、付着物
は、加熱によって燃焼温度に達し、燃焼することにな
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の一実施態様について図面に基づいて説明
する。
【００１８】本実施の形態における内燃機関の排気浄化
装置は、自動車の排気系とそれを制御する制御系とによ
って実現される。先ず、本実施の形態における自動車の
排気系について述べる。
【００１９】図１は、本発明における内燃機関の排気浄
化装置を適用する自動車の排気系を示す概略構成図であ
る。同図に示すように、排気系は、エンジン１に接続さ
れた二本の排気管２ａ、２ｂを一旦合流させた後に再び
二本の排気管８ａ、８ｂに分割し、これら排気管８ａ、
８ｂのそれぞれを車体後方のマフラー９ａ、９ｂに接続
して構成されている。さらに、二本の排気管２ａ、２ｂ
には、それぞれ排気浄化用の触媒３ａ、３ｂが設けられ
ており、触媒３ａ、３ｂ下流の排気管２ａ、２ｂが合流
した部分には、吸着筒４が設けられている。
【００２０】吸着筒４は、内部が二本の流路に分割され
ており、一方の流路には炭化水素（ＨＣ）を吸着する吸
着材が設けられている。具体的には、吸着筒４内は、図
２に示すように、二本の流路Ａ、Ｂに分割されている。
これら流路Ａ、Ｂはそれぞれ、本発明の第１の排気通路
及び第２の排気通路に対応する。
【００２１】流路Ａには、本発明の吸着手段として吸着
材、例えば、ゼオライト系の吸着材４２が設けられてい
る。この吸着材４２は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）
を吸着する。さらに、流路Ａにおいて、吸着材４２の下
流には、一端がエンジン１の吸気管に設けられたサージ
タンク１０に接続された還流パイプ５の他端が接続され
ている。この還流パイプ５の途中には、非通電時に還流
パイプ５を閉じ、通電時に還流パイプ５を開く第１のバ
キュームスイッチングバルブＶＳＶ１が取り付けられて
いる。これら還流パイプ５と第１のバキュームスイッチ
ングバルブＶＳＶ１は、本発明の還流手段に対応する。
尚、本実施の形態では、第１のスイッチングバルブＶＳ
Ｖ１及び還流パイプ５は、公知の排気再循環装置（ＥＧ
Ｒ）の機能を兼ねるようにしてもよい。
【００２２】また、吸着筒４の出口部分Ｃには、流路Ａ
と流路Ｂとを選択的に開閉するバイパスバルブ４０が取
り付けられている。このバイパスバルブ４０は、吸着筒
４の外部に取り付けられたダイヤフラム室４１と梃子４
３を介して接続されている。この梃子４３は、支点４４
を中心に回動するものであり、ダイヤフラム室側の端部
が押し下げられると、バイパスバルブ側の端部がバイパ
スバルブ４０を引っ張り上げて、流路Ｂを開放するとと
もに流路Ａを閉塞する。一方、梃子４３は、ダイヤフラ
ム室側の端部が引っ張り上げられると、バイパスバルブ
側の端部がバイパスバルブ４０を押し下げて、流路Ａを
開放するとともに流路Ｂを閉塞する。
【００２３】ここで、上記のダイヤフラム室４１には、
図１に示すように、一端がエンジンの図示しない吸気管
に接続されたパイプ７の他端が接続されており、吸気管
内のの負圧を導入することができるようになっている。
そして、パイプ７の途中には、吸気管側からダイヤフラ
ム室側への負圧のみを許容するチェックバルブ６と、非
通電時にパイプ７を閉じ、通電時にパイプ７を開く第２
のバキュームスイッチングバルブＶＳＶ２とが取り付け
られている。第２のバキュームスイッチングバルブＶＳ
Ｖ２に電力を供給しなければ（非通電時）、第２のバキ
ュームスイッチングバルブＶＳＶ２がパイプ７を閉じ、
ダイヤフラム室４１に対する負圧が遮断されて、ダイヤ
フラム室４１が大気開放された状態になる。このとき、
梃子４３のダイヤフラム室側端部は、ダイヤフラム自身
のバネ力によって押し下げられる。これにともなって、
梃子４３のバイパスバルブ側端部は、バイパスバルブ４
０を引っ張り上げる。このとき、バイパスバルブ４０
は、流路Ａを閉塞するとともに流路Ｂを開放する。一
方、第２のバキュームスイッチングバルブＶＳＶ２に電
力を供給すると（通電時）、第２のバキュームスイッチ
ングバルブＶＳＶ２がパイプ７を開き、吸気管内の負圧
がダイヤフラム室４１に導入される。このとき、ダイヤ
フラム室４１は、梃子４３のダイヤフラム室側端部を引
っ張り上げる。梃子４３のダイヤフラム室側端部が引っ
張り上げられると、梃子４３が支点４４を中心に回動
し、梃子４３のバイパスバルブ側端部がバイパスバルブ
４０を押し下げて流路Ａを開放するとともに流路Ｂを閉
塞する。
【００２４】上記のバイパスバルブ４０、ダイヤフラム
室４１、及び第２のバキュームスイッチングバルブＶＳ
Ｖ２は、本発明の通路切換手段を実現するものである。
次に、上記した排気系を制御する制御系について図３に
基づいて説明する。この制御系は、水温センサ１０８、
スロットル開度センサ１０９、エアフローメータ１１
０、空燃比センサ１１１、及びエンジン回転数センサ１
１２を、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）１００に接続して構成される。
【００２５】水温センサ１０８は、エンジン１の冷却水
の温度を検出する。スロットル開度センサ１０９は、エ
ンジン１の吸気管に設けられたスロットル弁の開度に比
例する電圧を出力する。
【００２６】エアフロメータ１１０は、エンジン１に吸
入される空気量に比例した電圧を出力する。空燃比セン
サ１１１は、本発明の空燃比判別部を実現するものであ
り、触媒３ａ、３ｂより上流の排気管２ａ（あるいは２
ｂ）に取り付けられて、エンジン１からの排気ガス中に
残存する酸素濃度に対応する電圧を出力する。
【００２７】エンジン回転数センサ１１２は、内燃機関
の回転数を検出するものであり、エンジン１のクランク
シャフトの単位時間当たりの回転数を検出する。ＥＣＵ
１００は、各センサからの信号に基づいて上記排気系を
制御するものであり、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、Ｒ
ＡＭ１０３、及び入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１０５を備
え、これらをバス１０４によって接続して構成される。
さらに、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１０５には、Ａ／Ｄコ
ンバータ１０６と駆動回路１０７とが接続されている。
尚、ＥＣＵ１００は、燃料噴射制御用のＥＣＵを兼用し
てもよいし、排気浄化装置専用のＥＣＵでもよい。
【００２８】上記のＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が実
行すべきアプリケーションプログラムや、種々の制御用
マップを格納する。ＲＯＭ１０２の制御用マップは、例
えば、エンジン１を始動したときのエンジン冷却水の温
度と触媒３ａ、３ｂが活性化するまでの時間（触媒活性
時間）との関係を表す関数であり、エンジン始動時のエ
ンジン冷却水の温度が特定されると、それに対応する触
媒活性時間が一意に決定されるようになっている。ま
た、別の制御用マップは、エンジン始動時の冷却水の温
度と判定用積算吸入空気量との関係を表す関数である。
ここでいう判定用積算吸入空気量とは、エンジン始動時
から吸着材４２が所定の温度（吸着材４２に吸着された
炭化水素（ＨＣ）が脱離し終わる温度）に昇温するまで
の間に、エンジン１が吸入する予定の空気量である。
【００２９】ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２のアプリケ
ーションプログラムを実行することにより、第１のバキ
ュームスイッチングバルブＶＳＶ１及び第２のバキュー
ムスイッチングバルブＶＳＶ２に対する制御信号を出力
する。
【００３０】ＲＡＭ１０３は、水温センサ１０８、スロ
ットル開度センサ１０９、エアフローメータ１１０、空
燃比センサ１１１、及びエンジン回転数センサ１１２か
らの信号や、ＣＰＵ１０１の演算結果等を格納する。ま
た、ＲＡＭ１０３は、エンジン１が始動されたか否かを
識別するフラグ（エンジン始動フラグ）を登録する領域
を有している。このエンジン始動フラグは、ＣＰＵ１０
１によってセット及びリセットされる。例えば、ＣＰＵ
１０１は、エンジン回転数センサ１１２からの出力を監
視し、その出力が閾値を超えるとエンジン始動フラグを
セットし、閾値以下になるとエンジン始動フラグをリセ
ットする。
【００３１】Ａ／Ｄコンバータ１０６は、水温センサ１
０８、スロットル開度センサ１０９、エアフロメータ１
１０、及び空燃比センサからの出力信号をアナログ信号
からデジタル信号へ変換して入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１
０５へ入力する。
【００３２】駆動回路１０７は、還流パイプ５の第１の
バキュームスイッチングバルブＶＳＶ１、及び、パイプ
７の第２のバキュームスイッチングバルブＶＳＶ２に接
続されている。そして、駆動回路１０７は、ＣＰＵ１０
１から出力される制御信号に従って、第１のバキューム
スイッチングバルブＶＳＶ１もしくは第２のバキューム
スイッチングバルブＶＳＶ２に電力を供給する。
【００３３】以下、本実施の形態の作用について述べ
る。図４は、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１が実行する排
気浄化処理ルーチンであって、一定時間（例えば１６ms
ec.）毎に繰り返し実行される。
【００３４】エンジン１が停止しているときに排気浄化
処理ルーチンが起動されると、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ
１０３へアクセスし、エンジン始動フラグがセットされ
ていないことを判定する（ステップ４０１）。そして、
ＣＰＵ１０１は、エンジン１の運転時間をリセットして
（ステップ４０７）、水温センサ１０８が検出した冷却
水の温度をＲＡＭ１０３に書き込む（ステップ４０
８）。このとき、ＣＰＵ１０１は、駆動回路１０７から
第２のバキュームスイッチングバルブＶＳＶ２への電力
供給を行わず、流路Ａを閉塞状態に保つ（ステップ４０
９）。
【００３５】エンジン１の始動後に排気浄化処理ルーチ
ンが起動されると、ＣＰＵ１０１は、ステップ４０１で
エンジン始動フラグがセットされていることを判定し、
ＲＡＭ１０３へアクセスして冷却水の温度を読み出し、
その温度が所定値未満であるか否かを判別する（ステッ
プ４０２）。
【００３６】上記ステップ４０２において、エンジン冷
却水の温度が所定値未満であれば、ＣＰＵ１０１は、Ｒ
ＯＭ１０２の制御用マップへアクセスして、エンジン冷
却水の温度に対応する触媒活性時間を読み出す（ステッ
プ４０３）。
【００３７】続いて、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２か
ら読み出した触媒活性時間と、エンジン始動時から現時
点までの運転時間とを比較する（ステップ４０４）。こ
こで、運転時間が触媒活性時間より短ければ、ＣＰＵ１
０１は、運転時間をインクリメントする（ステップ４０
５）。この運転時間は、上記の一定時間（例えば１６ms
ec.）単位にインクリメントされる。そして、ＣＰＵ１
０１は、駆動回路１０７から第２のバキュームスイッチ
ングバルブＶＳＶ２のみに電力を供給する。電力を受け
た第２のバキュームスイッチングバルブＶＳＶ２は、吸
着筒４内の流路Ａを開くとともに流路Ｂを閉塞する。一
方、第１のバキュームスイッチングバルブＶＳＶ１は、
駆動電力を受けないため、還流パイプ５を閉塞し続け
る。
【００３８】上記ステップ４０３〜４０６の処理は、エ
ンジン１が冷えた状態、すなわち、触媒３ａ、３ｂが活
性していない状態における排気浄化装置の動作を示して
いる。この結果、触媒３ａ、３ｂから排出された排気ガ
スの全ては、図５に示すように、吸着筒４内の流路Ａを
通って下流の排気管８ａ、８ｂへ排出されることになる
ので、触媒３ａ、３ｂによって酸化されなかった炭化水
素（ＨＣ）は、吸着筒４内の吸着材４２に吸着される。
【００３９】そして、ＣＰＵ１０１が図４に示すルーチ
ンを、一定時間毎に繰り返し実行していくと、エンジン
１の運転時間が触媒活性時間以上に達する。そのとき、
ＣＰＵ１０１は、ステップ４０４において、運転時間が
触媒活性時間以上に達したことを判定する。そして、Ｃ
ＰＵ１０１は、駆動回路１０７から第２のバキュームス
イッチングバルブＶＳＶ２への電力供給を停止するとと
もに、駆動回路１０７から第１のバキュームスイッチン
グバルブＶＳＶ１への電力供給を開始する。電力供給を
停止された第２のバキュームスイッチングバルブＶＳＶ
２は、流路Ａを閉塞するとともに流路Ｂを開放する（ス
テップ４１０）。また、電力供給を受けた第１のバキュ
ームスイッチングバルブＶＳＶ１は、還流パイプ５を開
放する（ステップ４１１）。このとき、活性化された触
媒３ａ、３ｂによって浄化された排気ガスは、図６に示
すように、その大部分が吸着筒４内の流路Ｂを通って下
流の排気管８ａ、８ｂへ排出され、残りの一部が流路Ａ
を通って還流パイプ５に流入する。流路Ａを通る排気ガ
スは、吸着材４２を加熱する。そして、吸着材４２の昇
温によって、そこに吸着していた炭化水素（ＨＣ）が脱
離する。脱離した炭化水素（ＨＣ）は、流路Ａを通る排
気ガスとともに還流パイプ５へ流入し、エンジン１の吸
気管へ再循環される。
【００４０】また、ＣＰＵ１０１は、エアフロメータ１
１０の出力信号を積算し、エンジン始動時から現時点ま
でにエンジン１が吸入した空気量、つまり積算吸入空気
量を算出している。但し、ＣＰＵ１０１は、エンジン１
の始動時に、ＲＯＭ１０２の制御用マップにアクセスし
てエンジン冷却水の温度に対応する判定用積算吸入空気
量を読み出し、この判定用積算吸入空気量をＲＡＭ１０
３に書き込んでおくものとする。そして、ＣＰＵ１０１
は、前述のステップ４１１の処理を終了すると、積算吸
入空気量と、ＲＡＭ１０３に登録されている判定用積算
吸入空気量とを比較して、吸着材の温度が所定の温度に
達したか否かを判別する（ステップ４１２）。還流を開
始した直後は、吸着材の温度が所定値に達していない
（積算吸入空気量＜判定用積算吸入空気量）ので、ＣＰ
Ｕ１０１は、前述のステップ４０９と同様の処理を行
い、流路Ａの閉塞状態を維持する。
【００４１】そして、ＣＰＵ１０１が図４に示すルーチ
ンを、繰り返し実行していくと、積算吸入空気量が判定
用積算吸入空気量以上に達する。そのとき、ＣＰＵ１０
１は、ステップ４１２において、積算吸入空気量が判定
用積算吸入空気量以上に達したこと、すなわち吸着材の
温度が所定値（吸着された炭化水素（ＨＣ）が脱離し終
わる温度）に達したことを判定する。そして、ＣＰＵ１
０１は、駆動回路１０７から第１のバキュームスイッチ
ングバルブＶＳＶ１への電力供給を停止して、還流パイ
プ５を閉塞する（ステップ４１３）。この結果、活性化
された触媒３ａ、３ｂによって浄化された排気ガスは、
図７に示すように、吸着筒４内の流路Ｂを通って下流の
排気管８ａ、８ｂへ排出されることになる。
【００４２】還流パイプ５を閉塞した後に、ＣＰＵ１０
１は、エンジン１に対する燃料供給が停止されているか
否かを判別する（ステップ４１４）。ここで、ＣＰＵ１
０１は、燃料供給が停止されていることを判定すると、
前述のステップ４０６と同様の処理を行い、流路Ａを開
放（流路Ｂを閉塞）するとともに、還流パイプ５の閉塞
状態を維持する。この場合、触媒３ａ、３ｂから排出さ
れた排気ガスの全ては、前述の図５と同様に、流路Ａを
通ることになる。これにより、吸着筒４内の吸着材４２
は、触媒３ａ、３ｂから排出される大量の排気ガスによ
って加熱されるため、短時間で高い温度まで昇温する。
また、燃料供給停止状態のエンジン１から排出される排
気ガスは、酸素濃度が高く、触媒３ａ、３ｂを通った後
でも未反応酸素を多分に含んでいる。従って、吸着材４
２の昇温によって、吸着材４２に付着した煤等の付着物
と排気ガス中の未反応酸素との反応が促進され、吸着材
４２に付着している付着物が除去される。
【００４３】また、前述のステップ４１４において、Ｃ
ＰＵ１０１は、エンジン１が燃料供給状態にあることを
判定すると、ステップ４１５へ進み、減速中であるか否
かを判別する（ステップ４１５）。減速状態の判定方法
としは、スロットル開度センサ１０９の出力信号から単
位時間あたりのスロットル開度の変化量を求め、その変
化量の正負によって減速状態を判定する方法を例示する
ことができる。
【００４４】ＣＰＵ１０１は、上記ステップ４１５にお
いて減速状態を判定すると、ステップ４１６へ進み、空
燃比センサ１１１の出力信号を参照して排気ガスの空燃
比（Ａ／Ｆ）がリーン状態であるか否かを判別する。Ｃ
ＰＵ１０１は、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン状
態であることを判定すると、前述のステップ４０７と同
様の処理を実行し、吸着筒４内の流路Ａを開く（流路Ｂ
を閉塞する）とともに、還流パイプ５を閉塞する。この
場合、吸着筒４内に流入した排気ガスは、前述の図５と
同様に、流路Ａを通って下流の排気管８ａ、８ｂへ排出
されることになる。これにより、吸着筒４内の吸着材４
２は、排気還流のような少量の排気ガスではなく、触媒
３ａ、３ｂから排出される大量の排気ガスによって加熱
されることになり、短時間で高い温度まで昇温する。ま
た、減速時に排出されたリーン状態の排気ガスは、酸素
濃度が高く、触媒３ａ、３ｂを通った後でも未反応酸素
を多分に含んでいる。従って、吸着材４２の昇温によっ
てそこに付着した煤等の付着物と排気ガス中の未反応酸
素との反応が促進され、吸着材４２に付着している付着
物が除去される。
【００４５】前述のステップ４１５において減速状態で
はないことが判定された場合、あるいは前述のステップ
４１６において排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）がリッチ状
態にあることが判定された場合は、ＣＰＵ１０１は、ス
テップ４０９へ進み、流路Ａを閉じたまま（流路Ｂを開
いたまま）にする。
【００４６】エンジン１が停止されると、ＣＰＵ１０１
は、前述のステップ４０１において、ＲＡＭ１０３のエ
ンジン始動フラグがリセットされたことを判定し、エン
ジン１の運転時間をリセットする（ステップ４０８）。
そして、ＣＰＵ１０１は、上記のステップ４０９と同様
の処理を行い、流路Ａを閉塞する（流路Ｂを開放す
る）。
【００４７】ここで、吸着材４２の特性を図８に示す。
図中、縦軸は温度を示し、横軸は時間を示している。エ
ンジン１が冷間始動された場合は、吸着材は、未活性状
態の触媒から排出される排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）
を吸着する。このとき、吸着材は、排気ガスによって加
熱されるが、炭化水素（ＨＣ）の脱離が始まる温度（約
１００Ｃ°）に昇温するまでは、炭化水素（ＨＣ）を吸
着し続ける。そして、炭化水素（ＨＣ）の脱離が始まる
と、吸着材は、排気還流用の少量の排気ガスによって穏
やかに加熱され、炭化水素（ＨＣ）の脱離が終了する温
度（３００Ｃ°〜４００Ｃ°）まで昇温する。従来の技
術では、ここで排気還流を終了するため、吸着材に排気
ガスが流れず、吸着材の温度上昇が略停止する。これに
対し、本実施の形態では、炭化水素（ＨＣ）の脱離が終
了した後であって、所定の条件（排気ガスの酸素濃度が
高いとき、例えば、燃料供給停止状態のとき、もしく
は、減速状態且つ空燃比がリーン状態のとき）を満たす
ときに、吸着材に大量の排気ガスを流すことによって、
吸着材の温度を上昇させる。そして、吸着材がおよそ４
５０Ｃ°以上まで昇温すると、吸着材に付着していた煤
等の付着物は、燃焼温度に達する。このとき、付着物
は、排気ガス中の未反応酸素によって燃焼を促進され
る。
【００４８】このように本実施の形態に示した排気浄化
装置によれば、排気還流を利用した脱離処理では除去し
きれなかった煤などの付着物を燃焼させることにより、
吸着剤から確実に除去することができ、吸着材の吸着能
力の低下を抑制することができる。
【００４９】さらに、本実施の形態に示した排気浄化装
置によれば、排気還流を行った後の必要なとき（吸着材
に付着した煤等を取り除くとき）のみ、吸着材を排気ガ
スにさらす構成を採用しているので、排気ガスによる吸
着材の劣化を最小限に抑えることができる。また、エン
ジン出力を要求されないとき、例えば、燃料カット時
や、減速時且つ空燃比がリーン状態のときのみ、排気ガ
スを吸着材に流す構成を採用しているので、エンジン出
力が必要なときには、吸着材が排気ガスの抵抗とならな
いようになっている。
【００５０】尚、本実施の形態では、エンジンの吸気側
に排気ガスを再循環させる構成を例に挙げたが、触媒の
上流に再循環させる構成でも構わないことは当然であ
る。また、吸着材４２の温度を積算吸入空気量によって
特定しているが、エンジン始動時からの運転時間によっ
て特定するようにしてもよく、もしくは、吸着材４２に
温度センサを取り付け、吸着材４２の温度を直接検出す
るようにしても良い。
【００５１】〈他の実施の形態〉前述の実施の形態で
は、吸着材４２に付着している煤などの付着物を酸化さ
せるために、燃料供給停止時、あるいは、減速時且つ排
気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）がリーンの時の排気ガスを利
用する例について説明したが、吸着材４２の上流に二次
空気を導入し、強制的に排気ガス中の酸素濃度を高くす
るようにしても良い。この場合、炭化水素（ＨＣ）の脱
離処理が終了した後に、吸着材４２の上流に二次空気を
導入するとともに、第２のバキュームスイッチングバル
ブＶＳＶ２を制御して吸着筒４内の流路Ａを開くように
すればよい。これにより、機関の運転状態に左右される
ことなく、吸着材４２の酸素濃度を高くすることができ
る。従って、酸素濃度を高くする時期及び回数を任意に
設定することができるため、吸着材４２の再生処理を早
期に終了させることができる。
【００５２】また、前述の実施の形態では、吸着材を加
熱する手段として排気ガスを利用する構成について説明
したが、図９に示すように、通電により発熱するヒータ
４５を吸着筒４の近傍に設け、強制的に吸着材４２を加
熱するようにしてもよい。この場合、炭化水素（ＨＣ）
の脱離処理が終了した後であって、燃料供給停止時、あ
るいは減速時且つ排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン
の時に吸着筒４内の流路Ａを開くとともに、ヒータ４５
に通電するするようにすればよい。これにより、吸着材
全体を均一且つ確実に加熱することができる。
【００５３】さらに、二次空気導入とヒータとを併用し
て、任意のときに吸着材４２に付着した付着物を酸化す
るようにしてもよい。また、加熱手段としてのヒータ
は、吸着材と直列に配置するようにしても良く、あるい
は吸着材内に公知のヒータ付触媒（ＥＨＣ）を設ける構
成としてもよい
【００５４】。
【発明の効果】本発明によれば、吸着手段から脱離した
未燃ガスの還流処理が終了した後に、吸着手段の温度を
上昇させることにより、吸着手段に付着している付着物
がその燃焼温度まで加熱されて燃焼する。このとき、酸
素濃度の高い排気ガスを吸着手段に流せば、燃焼が促進
される。
【００５５】このように、本発明の内燃機関の排気浄化
装置によれば、吸着手段に吸着された未燃ガスのみなら
ず、そこに付着した付着物も取り除くことができるた
め、吸着手段を確実に再生し、吸着手段の耐久性を向上
させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における内燃機関の排気浄化装置を適用
する自動車の排気系を示す概略構成図
【図２】吸着筒の内部構成を示す断面図
【図３】本発明における内燃機関の排気浄化装置を適用
する自動車の制御系の構成を示す概略構成図
【図４】排気浄化処理ルーチンの一例を示すフローチャ
ート
【図５】吸着筒内の排気ガスの流れを示す図（１）
【図６】吸着筒内の排気ガスの流れを示す図（２）
【図７】吸着筒内の排気ガスの流れを示す図（３）
【図８】吸着材の特性を示す図
【図９】吸着筒の他の実施態様を示す図
【符号の説明】
１・・エンジン ２ａ・・排気管 ２ｂ・・排気管 ３ａ・・触媒 ３ｂ・・触媒 ４・・吸着筒 ５・・還流パイプ ６・・チェックバルブ ７・・パイプ ８ａ・・排気管 ８ｂ・・排気管 ９ａ・・マフラー ９ｂ・・マフラー １０・・サージタンク ４０・・バイパスバルブ ４１・・ダイヤフラム室 ４２・・吸着材 ４５・・ヒータ １００・・ＥＣＵ １０１・・ＣＰＵ １０２・・ＲＯＭ １０３・・ＲＡＭ １０４・・バス １０５・・入出力ポート（Ｉ／Ｏ） １０６・・Ａ／Ｄコンバータ １０７・・駆動回路 １０８・・水温センサ １０９・・スロットル開度センサ １１０・・エアフローメータ １１１・・空燃比センサ １１２・・エンジン回転数センサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関からの排気ガスを、触媒の下流
    で分岐された二本の排気通路の少なくとも一方に流入さ
    せ、前記一方の排気通路に設けられた吸着手段によって
    前記排気ガス中の未燃ガスを吸着し、前記吸着手段から
    脱離した未燃ガスを前記触媒の上流へ還流する内燃機関
    の排気浄化方法であって、 前記吸着手段から脱離した未燃ガスを還流した後に、前
    記吸着手段の温度を、前記未燃ガスの脱離温度よりも高
    い温度に上昇させることを特徴とする内燃機関の排気浄
    化方法。
  2. 【請求項２】 内燃機関からの排気ガスを、触媒の下流
    で分岐された第１の排気通路及び第２の排気通路の少な
    くとも一方に流入させる通路切換手段と、 前記第１の排気通路に設けられ、排気ガス中の未燃ガス
    を吸着する吸着手段と、 前記吸着手段から脱離した未燃ガスを前記触媒の上流へ
    還流する還流手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置で
    あって、 前記還流手段によって前記吸着手段から脱離した未燃ガ
    スが還流された後、前記吸着手段の温度を上昇させる温
    度上昇手段を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄
    化装置。
  3. 【請求項３】 前記温度上昇手段は、 内燃機関からの排気ガスの空燃比が理論空燃比より高い
    か否かを判別する空燃比判別部と、 前記空燃比判別部によって排気ガスの空燃比が理論空燃
    比よりも高いことが判定されると、前記通路切換手段を
    制御して、前記触媒からの排気ガスを前記第１の排気通
    路へ流入させる制御部とを備えたことを特徴とする請求
    項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 前記温度上昇手段は、 内燃機関からの排気ガスに二次空気を混合させる二次空
    気供給部と、 前記通路切換手段を制御して、二次空気が混合された排
    気ガスを前記第１の排気通路へ流入させる制御部とを備
    えたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄
    化装置。
  5. 【請求項５】 前記温度上昇手段は、 前記吸着手段を加熱する加熱部を備えたことを特徴とす
    る請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
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