(57)【要約】【課題】内燃機関の排気通路に配置された吸着材からＨＣ及びＮＯｘが流出する際に排気エミッションが悪化することを抑制する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関５０の排気通路に配置されると共に排気ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材２０と、排気通路に配置されると共に排気ガス中のＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材２０と、排気通路においてＨＣ吸着材及びＮＯｘ吸着材よりも排気流れ方向下流側に配置されると共に所定空燃比においてＨＣ及びＮＯｘを浄化する触媒２４と、排気ガスの空燃比を制御する空燃比制御部３１と、ＨＣ吸着材から脱離するＨＣの濃度を算出するＨＣ濃度算出部３２とを備える。ＨＣ吸着材におけるＨＣの脱離温度のピークと、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離温度のピークとが略同一である。空燃比制御部は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離するとき、ＨＣ脱離濃度に基づいて流入排気ガスの空燃比を所定空燃比に制御する。【選択図】図４
2020029829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されると共に排気ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材と、
前記排気通路に配置されると共に排気ガス中のＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記排気通路において前記ＨＣ吸着材及び前記ＮＯｘ吸着材よりも排気流れ方向下流側に配置されると共に所定空燃比においてＨＣ及びＮＯｘを浄化する触媒と、
排気ガスの空燃比を制御する空燃比制御部と、
前記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣの濃度を算出するＨＣ濃度算出部と
を備え、
前記ＨＣ吸着材におけるＨＣの脱離温度のピークと、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離温度のピークとが略同一であり、
前記空燃比制御部は、前記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離するとき、前記ＨＣ濃度算出部によって算出された前記ＨＣの濃度に基づいて、前記触媒に流入する流入排気ガスの空燃比を前記所定空燃比に制御する、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記ＨＣ吸着材を加熱する吸着材加熱装置と、
前記吸着材加熱装置を制御する吸着材加熱部と
を更に備え、
前記吸着材加熱部は、前記空燃比制御部が、前記ＨＣ濃度算出部によって算出された前記ＨＣの濃度に基づいて、前記排気ガスの空燃比を前記所定空燃比に制御するとき、前記吸着材加熱装置によって前記ＨＣ吸着材の温度を前記ＨＣの脱離温度近傍に維持する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記触媒よりも排気流れ方向上流側の前記排気通路に空気を供給する空気供給装置を更に備え、
前記空燃比制御部は、前記ＨＣ濃度算出部によって算出された前記ＨＣの濃度に基づいて、前記空気供給装置を用いて前記流入排気ガスの空燃比を前記所定空燃比に制御する、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記触媒は三元触媒であり、
前記空燃比制御部は、前記ＨＣ吸着材へのＨＣの吸着量が予め定められたＨＣ基準量以下であり且つ前記ＮＯｘ吸着材へのＮＯｘの吸着量が予め定められたＮＯｘ基準量よりも多い場合には、前記内燃機関の機関本体から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記触媒は三元触媒であり、
前記空燃比制御部は、前記ＨＣ吸着材へのＨＣの吸着量が予め定められたＨＣ基準量よりも多く且つ前記ＮＯｘ吸着材へのＮＯｘの吸着量が予め定められたＮＯｘ基準量以下である場合には、前記内燃機関の機関本体から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
内燃機関の排気通路に配置されると共に排気ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材と、前記排気通路に配置されると共に排気ガス中のＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、前記排気通路において前記ＨＣ吸着材及び前記ＮＯｘ吸着材よりも排気流れ方向下流側に配置されると共に所定空燃比においてＨＣ及びＮＯｘを浄化する触媒とを用いた排気浄化方法であって、
前記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離するとき、前記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣの濃度に基づいて、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比を前記所定空燃比に制御することを含み、
前記ＨＣ吸着材におけるＨＣの脱離温度のピークと、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離温度のピークとが略同一である、排気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大気中に有害物質が排出されることを抑制すべく、排気ガス中の有害物質を浄化する触媒を内燃機関の排気通路に設けることが知られている。しかしながら、内燃機関の冷間始動時のような排気ガスの温度が低いときには、触媒が未活性となり、触媒の排気浄化性能が低下する。
【０００３】
特許文献１に記載の排気ガス浄化装置では、触媒が、ＨＣを吸着するＨＣ吸着材と、ＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材とを備える。斯かる排気ガス浄化装置では、ＨＣの脱離開始温度とＮＯｘの脱離開始温度とが同じであり、還元剤であるＨＣによってＮＯｘが触媒において浄化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６３８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の排気ガス浄化装置では、ＨＣ吸着材から脱離して触媒に供給されるＨＣの量が一切考慮されていない。このため、触媒においてＨＣ及びＮＯｘが効果的に浄化されず、排気エミッションが悪化するおそれがある。
【０００６】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、内燃機関の排気通路に配置された吸着材からＨＣ及びＮＯｘが流出する際に排気エミッションが悪化することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の要旨は以下のとおりである。
【０００８】
（１）内燃機関の排気通路に配置されると共に排気ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材と、前記排気通路に配置されると共に排気ガス中のＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、前記排気通路において前記ＨＣ吸着材及び前記ＮＯｘ吸着材よりも排気流れ方向下流側に配置されると共に所定空燃比においてＨＣ及びＮＯｘを浄化する触媒と、排気ガスの空燃比を制御する空燃比制御部と、前記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣの濃度を算出するＨＣ濃度算出部とを備え、前記ＨＣ吸着材におけるＨＣの脱離温度のピークと、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離温度のピークとが略同一であり、前記空燃比制御部は、前記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離するとき、前記ＨＣ濃度算出部によって算出された前記ＨＣの濃度に基づいて、前記触媒に流入する流入排気ガスの空燃比を前記所定空燃比に制御する、内燃機関の排気浄化装置。
【０００９】
（２）前記ＨＣ吸着材を加熱する吸着材加熱装置と、前記吸着材加熱装置を制御する吸着材加熱部とを更に備え、前記吸着材加熱部は、前記空燃比制御部が、前記ＨＣ濃度算出部によって算出された前記ＨＣの濃度に基づいて、前記排気ガスの空燃比を前記所定空燃比に制御するとき、前記吸着材加熱装置によって前記ＨＣ吸着材の温度を前記ＨＣの脱離温度近傍に維持する、上記（１）に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【００１０】
（３）前記触媒よりも排気流れ方向上流側の前記排気通路に空気を供給する空気供給装置を更に備え、前記空燃比制御部は、前記ＨＣ濃度算出部によって算出された前記ＨＣの濃度に基づいて、前記空気供給装置を用いて前記流入排気ガスの空燃比を前記所定空燃比に制御する、上記（１）又は（２）に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【００１１】
（４）前記触媒は三元触媒であり、前記空燃比制御部は、前記ＨＣ吸着材へのＨＣの吸着量が予め定められたＨＣ基準量以下であり且つ前記ＮＯｘ吸着材へのＮＯｘの吸着量が予め定められたＮＯｘ基準量よりも多い場合には、前記内燃機関の機関本体から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御する、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【００１２】
（５）前記触媒は三元触媒であり、前記空燃比制御部は、前記ＨＣ吸着材へのＨＣの吸着量が予め定められたＨＣ基準量よりも多く且つ前記ＮＯｘ吸着材へのＮＯｘの吸着量が予め定められたＮＯｘ基準量以下である場合には、前記内燃機関の機関本体から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御する、上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【００１３】
（６）内燃機関の排気通路に配置されると共に排気ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着材と、前記排気通路に配置されると共に排気ガス中のＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、前記排気通路において前記ＨＣ吸着材及び前記ＮＯｘ吸着材よりも排気流れ方向下流側に配置されると共に所定空燃比においてＨＣ及びＮＯｘを浄化する触媒とを用いた排気浄化方法であって、前記ＨＣ吸着材からＨＣが脱離するとき、前記ＨＣ吸着材から脱離するＨＣの濃度に基づいて、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比を前記所定空燃比に制御することを含み、前記ＨＣ吸着材におけるＨＣの脱離温度のピークと、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離温度のピークとが略同一である、排気浄化方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置された吸着材からＨＣ及びＮＯｘが流出する際に排気エミッションが悪化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が用いられる内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】図２は、三元触媒の浄化特性を示す。
【図３】図３は、所定量のＨＣ及びＮＯｘを吸着した吸着材の温度を上昇させたときのＨＣ及びＮＯｘの脱離濃度を示すグラフである。
【図４】図４は、第一実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が用いられる内燃機関を概略的に示す図である。
【図６】図６は、第二実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が用いられる内燃機関の排気通路を概略的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の第三実施形態におけるＥＣＵの構成を概略的に示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第三実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第三実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９Ｃ】図９Ｃは、第三実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１７】
＜第一実施形態＞
最初に図１〜図４を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。
【００１８】
＜内燃機関全体の説明＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が用いられる内燃機関５０を概略的に示す図である。図１に示される内燃機関５０は火花点火式内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。内燃機関５０は車両に搭載される。
【００１９】
内燃機関５０は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド４とを含む機関本体１を備える。シリンダブロック２内には、シリンダブロック２に形成されたシリンダ内を往復動するピストン３が配置される。ピストン３とシリンダヘッド４との間には、混合気の燃焼が行われる燃焼室５が形成される。
【００２０】
シリンダヘッド４には吸気ポート７及び排気ポート９が形成され、吸気ポート７及び排気ポート９は燃焼室５に連通する。また、内燃機関は、シリンダヘッド４内に配置された吸気弁６及び排気弁８を備える。吸気弁６は吸気ポート７を開閉し、排気弁８は排気ポート９を開閉する。
【００２１】
また、内燃機関５０は、シリンダヘッド４の内壁面の中央部に配置された点火プラグ１０と、シリンダヘッド４の内壁面周辺部に配置された燃料噴射弁１１とを備える。点火プラグ１０は、点火信号に応じて火花を発生させるように構成される。また、燃料噴射弁１１は、噴射信号に応じて所定量の燃料を燃焼室５内に噴射する。本実施形態では、燃料として理論空燃比が１４．６であるガソリンが用いられる。
【００２２】
また、内燃機関５０は、吸気枝管１３、サージタンク１４、吸気管１５、エアクリーナ１６及びスロットル弁１８を備える。各気筒の吸気ポート７はそれぞれ対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージタンク１４は吸気管１５を介してエアクリーナ１６に連結される。吸気ポート７、吸気枝管１３、サージタンク１４、吸気管１５等は、空気を燃焼室５に導く吸気通路を形成する。スロットル弁１８は、サージタンク１４とエアクリーナ１６との間の吸気管１５内に配置され、スロットル弁駆動アクチュエータ１７によって駆動される。スロットル弁１８は、スロットル弁駆動アクチュエータ１７によって回動せしめられることで、吸気通路の開口面積を変更することができる。
【００２３】
また、内燃機関５０は、排気マニホルド１９、排気管２２、吸着材２０及び触媒２４を備える。各気筒の排気ポート９は排気マニホルド１９に連結される。排気マニホルド１９は、各排気ポート９に連結される複数の枝部と、これら枝部が集合した集合部とを有する。排気マニホルド１９の集合部は、吸着材２０を内蔵した上流側ケーシング２１に連結される。上流側ケーシング２１は、排気管２２を介して、触媒２４を内蔵した下流側ケーシング２３に連結される。排気ポート９、排気マニホルド１９、上流側ケーシング２１、排気管２２、下流側ケーシング２３等は、燃焼室５における混合気の燃焼によって生じた排気ガスを排出する排気通路を形成する。
【００２４】
内燃機関５０の各種制御は電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０によって実行される。ＥＣＵ３０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ及びＲＡＭのようなメモリ、入力ポート、出力ポート等を含むデジタルコンピュータである。ＥＣＵ３０は内燃機関５０の各種センサの出力等に基づいて内燃機関５０の各種アクチュエータを制御する。
【００２５】
吸気管１５には、吸気管１５内を流れる空気の流量を検出するエアフロメータ３９が配置される。エアフロメータ３９はＥＣＵ３０に電気的に接続され、エアフロメータ３９の出力はＥＣＵ３０に入力される。また、吸着材２０には、吸着材２０の温度を検出する吸着材温度センサ４０が配置される。吸着材温度センサ４０はＥＣＵ３０に電気的に接続され、吸着材温度センサ４０の出力はＥＣＵ３０に入力される。
【００２６】
また、アクセルペダル４２には、アクセルペダル４２の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４３が接続される。負荷センサ４３はＥＣＵ３０に電気的に接続され、負荷センサ４３の出力はＥＣＵ３０に入力される。ＥＣＵ３０は負荷センサ４３の出力に基づいて機関負荷を算出する。
【００２７】
また、内燃機関５０にはクランク角センサ４４が設けられ、クランク角センサ４４は例えばクランクシャフトが１５度回転する毎に出力パルスを発生する。クランク角センサ４４はＥＣＵ３０に電気的に接続され、クランク角センサ４４の出力はＥＣＵ３０に入力される。ＥＣＵ３０はクランク角センサ４４の出力に基づいて機関回転数を算出する。
【００２８】
また、ＥＣＵ３０は、点火プラグ１０、燃料噴射弁１１及びスロットル弁駆動アクチュエータ１７に電気的に接続され、これらを制御する。具体的には、ＥＣＵ３０は、点火プラグ１０の点火時期、燃料噴射弁１１の噴射時期及び噴射量及びスロットル弁１８の開度を制御する。
【００２９】
なお、上述した内燃機関は、ガソリンを燃料とする無過給内燃機関であるが、内燃機関の構成は、上記構成に限定されるものではない。したがって、気筒配列、燃料の噴射態様、吸排気系の構成、動弁機構の構成、過給器の有無のような内燃機関の具体的な構成は、図１に示した構成と異なっていてもよい。例えば、燃料噴射弁１１は、吸気ポート７内に燃料を噴射するように配置されてもよい。
【００３０】
＜内燃機関の排気浄化装置＞
以下、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置（以下、単に「排気浄化装置」という）について説明する。
【００３１】
排気浄化装置は、吸着材２０及び触媒２４を備える。吸着材２０は、排気通路に配置されると共に排気ガス中のＨＣ（炭化水素）を吸着するＨＣ吸着材と、排気通路に配置されると共に排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸着するＮＯｘ吸着材とを含む。このため、吸着材２０は、排気通路を流れる排気ガス中のＨＣ及びＮＯｘを吸着する。本実施形態では、ＨＣ吸着材及びＮＯｘ吸着材は、一体的に形成され、吸着材２０として同一のケーシングに収容されている。例えば、吸着材２０は、ハニカム担体のセル壁に吸着材層が形成されたハニカム吸着体である。
【００３２】
吸着材２０は、内燃機関５０の冷間始動時のような排気ガスの温度が低いときに、ＨＣ及びＮＯｘを吸着し、ＨＣ及びＮＯｘが触媒２４に流入することを抑制する。このため、吸着材２０によってＨＣ及びＮＯｘを吸着することによって、排気ガスの温度が低いときに排気エミッションが悪化することを抑制することができる。
【００３３】
具体的には、吸着材２０は、吸着材２０の温度がＨＣの脱離温度未満であるときには、吸着材２０に流入する排気ガス中のＨＣを吸着する。一方、吸着材２０は、吸着材２０の温度がＨＣの脱離温度以上であるときには、吸着材２０に吸着したＨＣを脱離させる。なお、ＨＣの脱離温度とは、ＨＣの脱離速度が所定値以上となるときの温度である。
【００３４】
また、吸着材２０は、吸着材２０の温度がＮＯｘの脱離温度未満であるときには、吸着材２０に流入する排気ガス中のＮＯｘを吸着する。一方、吸着材２０は、吸着材２０の温度がＮＯｘの脱離温度以上であるときには、吸着材２０に吸着したＮＯｘを脱離させる。なお、ＮＯｘの脱離温度とは、ＮＯｘの脱離速度が所定値以上となるときの温度である。なお、ＨＣの脱離温度及びＮＯｘの脱離温度は予め実験的に取得される。
【００３５】
触媒２４は、排気通路において吸着材２０よりも排気流れ方向下流側に配置され、ＨＣ及びＮＯｘを浄化する。触媒２４は例えば三元触媒である。具体的には、触媒２４は、セラミックから成る担体に、触媒作用を有する貴金属（例えば、白金（Ｐｔ））及び酸素吸蔵能力を有する助触媒（例えば、セリア（ＣｅＯ2））を担持させたものである。
【００３６】
図２は、三元触媒の浄化特性を示す。図２に示されるように、触媒２４による未燃ガス（ＨＣ、ＣＯ）及びＮＯｘの浄化率は、触媒２４に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍領域（図２における浄化ウィンドウＡ）にあるときに比較的高くなる。
【００３７】
また、触媒２４は助触媒によって排気ガスの空燃比に応じて酸素を吸蔵し又は放出する。具体的には、触媒２４は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、排気ガス中の過剰な酸素を吸蔵する。一方、触媒２４は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、未燃ガスを酸化させるのに不足している酸素を放出する。この結果、排気ガスの空燃比が理論空燃比から若干ずれた場合であっても、触媒２４の表面上における空燃比が理論空燃比近傍に維持され、触媒２４において未燃ガス及びＮＯｘが効果的に浄化される。
【００３８】
また、排気浄化装置は空燃比制御部３１及びＨＣ濃度算出部３２を備える。空燃比制御部３１は排気ガスの空燃比を制御する。ＨＣ濃度算出部３２は、吸着材２０から脱離するＨＣの濃度（以下、「ＨＣ脱離濃度」という）を算出する。本実施形態では、ＥＣＵ３０が空燃比制御部３１及びＨＣ濃度算出部３２として機能する。
【００３９】
例えば、空燃比制御部３１は、内燃機関５０の機関本体１から排出される排気ガス（以下、「機関排出ガス」という）の空燃比を制御する。なお、機関排出ガスの空燃比は、吸着材２０よりも排気流れ方向上流側の排気ガスの空燃比に相当する。
【００４０】
具体的には、空燃比制御部３１は、燃料噴射弁１１の燃料噴射量を制御することによって機関排出ガスの空燃比を制御する。燃料噴射量ＦＡは目標空燃比ＴＡＦ及び吸入空気量ＩＡに基づいて下記式（１）によって算出される。吸入空気量ＩＡはエアフロメータ３９によって検出される。
ＦＡ＝ＩＡ／ＴＡＦ      …（１）
【００４１】
なお、空燃比制御部３１は、吸着材２０よりも排気流れ方向上流側の排気通路に配置された空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射弁１１の燃料噴射量をフィードバック制御してもよい。この場合、空燃比制御部３１は、空燃比センサによって検出された空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁１１の燃料噴射量を制御する。
【００４２】
上述したように、吸着材２０の温度がＨＣの脱離温度以上であるときには、吸着材２０に吸着したＨＣが脱離する。一方、吸着材２０の温度がＮＯｘの脱離温度以上であるときには、吸着材２０に吸着したＮＯｘが脱離する。吸着材２０から脱離したＨＣ及びＮＯｘは排気ガスと共に触媒２４に流入する。
【００４３】
図３は、所定量のＨＣ及びＮＯｘを吸着した吸着材２０の温度を上昇させたときのＨＣ及びＮＯｘの脱離濃度を示すグラフである。図３には、ＨＣ脱離濃度が実線で示され、吸着材２０から脱離するＮＯｘの濃度（以下、「ＮＯｘ脱離濃度」という）が破線で示される。
【００４４】
本実施形態では、図３に示されるように、吸着材２０において、ＨＣの脱離温度のピークＴＨＣとＮＯｘの脱離温度のピークＴＮＯｘとが略同一である。言い換えれば、吸着材２０、すなわちＨＣ吸着材及びＮＯｘ吸着材は、ＨＣの脱離温度のピークＴＨＣとＮＯｘの脱離温度のピークＴＮＯｘとが略同一となるように構成されている。
【００４５】
なお、ＨＣの脱離温度のピークＴＨＣとは、ＨＣ脱離濃度が最大となるときの吸着材２０の温度を意味する。同様に、ＮＯｘの脱離温度のピークＴＮＯｘとは、ＮＯｘ脱離濃度が最大となるときの吸着材２０の温度を意味する。また、本明細書において、ＨＣの脱離温度のピークＴＨＣとＮＯｘの脱離温度のピークＴＮＯｘとが略同一とは、ピークの差（図３におけるＴＮＯｘ−ＴＨＣ）が２０℃以内であることを意味する。
【００４６】
このため、本実施形態では、内燃機関５０が暖機されて排気ガスの温度が上昇するとき、ＨＣ及びＮＯｘがほぼ同時に吸着材２０から脱離して触媒２４に流入する。このとき、図２から分かるように、触媒２４は理論空燃比（本実施形態では１４．６）においてＨＣ及びＮＯｘを効果的に浄化することができる。
【００４７】
しかしながら、吸着材２０からＨＣが脱離すると、機関排出ガスの空燃比が理論空燃比に制御されていたとしても、触媒に流入する排気ガス（以下、「流入排気ガス」という）の空燃比がＨＣによって理論空燃比よりもリッチになる。このとき、流入排気ガスの空燃比のリッチ度合（理論空燃比との差）はＨＣ脱離濃度に応じて変化する。
【００４８】
そこで、本実施形態では、空燃比制御部３１は、吸着材２０からＨＣが脱離するとき、ＨＣ濃度算出部３２によって算出されたＨＣ脱離濃度に基づいて、流入排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御する。このことによって、ＨＣの脱離中においても触媒２４における空燃比を理論空燃比にすることができ、ひいては吸着材２０からＨＣ及びＮＯｘが流出する際に排気エミッションが悪化することを抑制することができる。
【００４９】
＜空燃比制御＞
以下、図４のフローチャートを参照して、本実施形態においてＨＣ及びＮＯｘを浄化するための空燃比制御について説明する。図４は、第一実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。
【００５０】
最初に、ステップＳ１０１において、空燃比制御部３１は吸着材２０の温度を取得する。例えば、空燃比制御部３１は吸着材温度センサ４０の出力に基づいて吸着材２０の温度を算出する。この場合、吸着材２０の温度が吸着材温度センサ４０によって検出される。なお、吸着材温度センサ４０は、吸着材２０よりも排気流れ方向上流側の排気通路に配置され、吸着材２０に流入する排気ガスの温度を検出してもよい。また、空燃比制御部３１は内燃機関５０の運転状態（吸入空気量等）に基づいて吸着材２０の温度を算出してもよい。この場合、吸着材温度センサ４０は省略されてもよい。
【００５１】
次いで、ステップＳ１０２において、空燃比制御部３１は、吸着材２０の温度がＨＣの脱離温度近傍にあるか否かを判定する。ＨＣの脱離温度近傍は、予め定められ、例えばＨＣの脱離温度との差が所定値以内の温度領域に設定される。また、ＨＣの脱離温度近傍は、ＨＣの脱離温度とＨＣの脱離温度よりも高い所定温度との間の温度領域に設定されてもよい。
【００５２】
ステップＳ１０２において吸着材２０の温度がＨＣの脱離温度近傍にないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０３に進む。空燃比制御部３１は通常制御を実行する。具体的には、空燃比制御部３１は内燃機関５０の運転状態に応じて機関排出ガスの空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）に制御する。ステップＳ１０３の後、本制御ルーチンは終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ１０２において吸着材２０の温度がＨＣの脱離温度近傍にあると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、ＨＣ濃度算出部３２は下記式（２）によってＨＣ脱離濃度Ｄcを算出する。
Ｄc＝ｖdH／（ｖex＋ｖdH）…（２）
【００５４】
ここで、ｖdHはＨＣの脱離速度であり、ｖexは排気ガスの流量である。排気ガスの流量ｖexは、流量センサ、計算式又はマップを用いて公知の手法によって算出される。また、ＨＣ濃度算出部３２は例えば下記式（３）によってＨＣの脱離速度を算出する。
ｖdH＝ＡdH・ｅｘｐ（−ＥdH（１−ＣH・θ）／ＲＴ）・θ・φ…（３）
【００５５】
ここで、Ｒは気体定数であり、ＡdHは頻度因子であり、ＥdHは活性化エネルギーであり、φはサイト密度であり、ＣHは補正係数である。頻度因子ＡdH、活性化エネルギーＥdH、サイト密度φ及び補正係数ＣHは実験等によって予め定められる。また、Ｔは吸着材２０の温度である。また、θは、サイト吸着率（０〜１）であり、例えば現在の吸着量を最大吸着量で除算することによって算出される。
【００５６】
なお、ＨＣ濃度算出部３２は、予め作成されたマップを用いて、吸着材の温度Ｔ及びサイト吸着率θに基づいてＨＣの脱離速度ｖdHを算出してもよい。
【００５７】
次いで、ステップＳ１０５において、空燃比制御部３１は、ＨＣ濃度算出部３２によって算出されたＨＣ脱離濃度に基づいて、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比になるように機関排出ガスの目標空燃比を算出する。具体的には、空燃比制御部３１は下記式（４）によって機関排出ガスの目標空燃比ＴＡＦを算出する。
ＴＡＦ＝ＡＦst＋ΔＡＦ…（４）
【００５８】
ここで、ＡＦstは理論空燃比（本実施形態では１４．６）である。また、ΔＡＦは機関排出ガスの空燃比ＡＦenと流入排気ガスの空燃比ＡＦctとの差である（ΔＡＦ＝ＡＦen−ＡＦct）。空燃比は例えば下記式（５）、（６）によって算出される。
ＡＦ＝（ａ／（ＰCO＋Ｐco2＋ＰHC））・（１−ＰH2O−ｂＰCO＋ｃＰco2−ＰHC）…（５）
ＰH2O＝ｄ・ｒ・（ＰCO＋Ｐco2）／（１＋ＰCO／（ｅ・Ｐco2）＋ｄ・ｒ・（ＰCO＋Ｐco2））…（６）
【００５９】
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅは、予め定められた定数である。また、ｒは燃料中のＨ及びＣの原子数比（Ｈ／Ｃ）である。また、ＰCOは排気ガス中のＣＯ濃度であり、Ｐco2は排気ガス中のＣＯ2濃度であり、ＰHCは排気ガス中のＨＣ濃度であり、ＰH2Oは排気ガス中のＨ2Ｏ濃度である。機関排出ガス中のＣＯ濃度、ＣＯ2濃度及びＨＣ濃度は、センサ、計算式又はマップを用いて公知の手法によって算出される。また、機関排出ガス中のＨ2Ｏ濃度は上記式（６）によって算出される。
【００６０】
機関排出ガスの空燃比ＡＦenが算出される場合、上記式（５）、（６）において機関排出ガス中のＣＯ濃度、ＣＯ2濃度及びＨＣ濃度が用いられる。一方、流入排出ガスの空燃比ＡＦctが算出される場合、上記式（５）、（６）において流入排出ガス中のＣＯ濃度、ＣＯ2濃度及びＨＣ濃度が用いられる。流入排気ガス中のＣＯ濃度及びＣＯ2濃度は機関排出ガス中のＣＯ濃度及びＣＯ2濃度と同じである。しかしながら、流入排気ガスは、吸着材２０から脱離したＨＣを含む。このため、流入排気ガス中のＨＣ濃度は、ステップＳ１０４において算出されたＨＣ脱離濃度を機関排出ガス中のＨＣ濃度に加算することによって算出される（流入排気ガス中のＨＣ濃度＝機関排出ガス中のＨＣ濃度＋ＨＣ脱離濃度）。
【００６１】
次いで、ステップＳ１０６において、空燃比制御部３１は、ＨＣ及びＮＯｘを浄化するための排気浄化制御を実行する。具体的には、空燃比制御部３１は、機関排出ガスの空燃比が目標空燃比になるように、燃料噴射弁１１の燃料噴射量を制御する。ステップＳ１０６の後、本制御ルーチンは終了する。
【００６２】
＜第二実施形態＞
第二実施形態における内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態における内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６３】
図５は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が用いられる内燃機関５０’を概略的に示す図である。第二実施形態では、内燃機関５０’は、触媒２４よりも排気流れ方向上流側の排気通路に空気を供給する空気供給装置６０を更に備える。空気供給装置６０は、空気供給通路６１、エアポンプ６２、エアスイッチングバルブ６３及び逆止弁６４を含む。エアポンプ６２、エアスイッチングバルブ６３及び逆止弁６４は空気供給通路６１に配置される。
【００６４】
空気供給通路６１は吸気通路と排気通路とを接続する。具体的には、空気供給通路６１は吸気管１５と排気マニホルド１９とを接続する。エアポンプ６２は、電気モータによって駆動され、吸気通路内の空気を加圧して排気マニホルド１９に供給する。エアスイッチングバルブ６３は空気供給通路６１を開閉する。逆止弁６４は排気通路から吸気通路への空気の逆流を防止する。
【００６５】
エアポンプ６２及びエアスイッチングバルブ６３は、ＥＣＵ３０に電気的に接続され、ＥＣＵ３０によって制御される。空気供給装置６０によって空気が排気通路に供給されるとき、エアスイッチングバルブ６３が開かれ、エアポンプ６２が駆動される。この結果、エアクリーナ１６を通過した空気の一部が空気供給通路６１を通って排気通路に供給される。空気供給装置６０はいわゆる二次空気供給装置である。なお、空気の供給源は吸気通路以外であってもよい。
【００６６】
第二実施形態では、空燃比制御部３１は、ＨＣ濃度算出部３２によって算出されたＨＣ脱離濃度に基づいて、空気供給装置６０を用いて流入排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御する。このことによって、流入排気ガスの空燃比をより精度良く制御することができる。また、内燃機関５０’が停止していても、空気供給装置６０によって排気通路に空気を供給することによって流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にし、吸着材２０から脱離するＨＣ及びＮＯｘを効果的に浄化することができる。
【００６７】
＜空燃比制御＞
以下、図６のフローチャートを参照して、本実施形態においてＨＣ及びＮＯｘを浄化するための空燃比制御について説明する。図６は、第二実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。
【００６８】
ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４は、図４のステップＳ１０１〜ステップＳ１０４と同様に実行される。本制御ルーチンでは、ステップＳ２０４の後、ステップＳ２０５において、空燃比制御部３１は、ＨＣ濃度算出部３２によって算出されたＨＣ脱離濃度に基づいて、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比になるように排気通路への目標空気供給量を算出する。
【００６９】
次いで、ステップＳ２０６において、空燃比制御部３１は排気浄化制御を実行する。具体的には、空燃比制御部３１は、空気供給装置６０から排気通路に供給される空気の量が目標空気供給量となるように空気供給装置６０を制御する。具体的には、空燃比制御部３１はエアポンプ６２の吐出量を制御することによって空気供給量を制御する。ステップＳ２０６の後、本制御ルーチンは終了する。
【００７０】
＜第三実施形態＞
第三実施形態における内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態における内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法と同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７１】
図７は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が用いられる内燃機関の排気通路を概略的に示す図である。第三実施形態では、排気浄化装置は、吸着材２０を加熱する吸着材加熱装置２６と、触媒２４を加熱する触媒加熱装置２７とを更に備える。吸着材加熱装置２６は排気通路において吸着材２０よりも排気流れ方向上流側に配置される。触媒加熱装置２７は排気通路において吸着材２０と触媒２４との間に配置される。
【００７２】
なお、吸着材加熱装置２６は吸着材２０と一体であってもよい。例えば、吸着材加熱装置２６と吸着材２０とは同一のケーシングに収容されていてもよい。また、触媒加熱装置２７は触媒２４と一体であってもよい。例えば、触媒加熱装置２７と触媒２４とは同一のケーシングに収容されていてもよい。
【００７３】
また、吸着材２０には、吸着材２０の温度を検出する吸着材温度センサ４０が配置される。吸着材温度センサ４０はＥＣＵ３０に電気的に接続され、吸着材温度センサ４０の出力はＥＣＵ３０に入力される。また、触媒２４には、触媒２４の温度を検出する触媒温度センサ４１が配置される。触媒温度センサ４１はＥＣＵ３０に電気的に接続され、触媒温度センサ４１の出力はＥＣＵ３０に入力される。
【００７４】
なお、吸着材温度センサ４０は、吸着材加熱装置２６と吸着材２０との間の排気通路に配置され、吸着材２０に流入する排気ガスの温度を検出してもよい。また、触媒温度センサ４１は、触媒加熱装置２７と触媒２４との間の排気通路に配置され、触媒２４に流入する排気ガスの温度を検出してもよい。
【００７５】
図８は、本発明の第三実施形態におけるＥＣＵ３０’の構成を概略的に示す図である。排気浄化装置は、吸着材加熱装置２６を制御する吸着材加熱部３３と、触媒加熱装置２７を制御する触媒加熱部３４とを更に備える。第二実施形態では、ＥＣＵ３０’が、空燃比制御部３１、ＨＣ濃度算出部３２、吸着材加熱部３３及び触媒加熱部３４として機能する。
【００７６】
吸着材加熱部３３は、吸着材２０の温度が所望の温度になるように吸着材加熱装置２６を制御する。吸着材加熱装置２６は例えば電気ヒータである。この場合、吸着材加熱部３３は吸着材加熱装置２６への通電量を制御する。なお、吸着材加熱装置２６はバーナであってもよい。この場合、吸着材加熱部３３は例えば吸着材加熱装置２６への空気供給量を制御する。
【００７７】
触媒加熱部３４は、触媒２４の温度が所望の温度になるように触媒加熱装置２７を制御する。触媒加熱装置２７は例えば電気ヒータである。この場合、触媒加熱部３４は触媒加熱装置２７への通電量を制御する。吸着材２０の温度と触媒２４の温度とは互いに独立して制御される。なお、触媒加熱装置２７はバーナであってもよい。この場合、触媒加熱部３４は例えば触媒加熱装置２７への空気供給量を制御する。
【００７８】
吸着材加熱部３３は、空燃比制御部３１が、ＨＣ濃度算出部３２によって算出されたＨＣ脱離濃度に基づいて流入排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御するとき、吸着材加熱装置２６によって吸着材２０の温度をＨＣの脱離温度近傍に維持する。このことによって、ＨＣ脱離濃度の変動を抑制することができ、ＨＣ脱離濃度の算出精度の低下を抑制することができる。したがって、吸着材２０からＨＣ及びＮＯｘが脱離しているときに流入排気ガスの空燃比が理論空燃比からずれることを抑制することができる。また、所望のタイミングで吸着材２０からＨＣ及びＮＯｘを脱離させてＨＣ及びＮＯｘを浄化することができる。
【００７９】
また、ＨＣの吸着量が少なく、ＮＯｘの吸着量が多い場合、主にＮＯｘが吸着材２０から触媒２４に供給される。この場合、触媒２４は理論空燃比においてＮＯｘを効果的に浄化することができる。また、ＨＣの吸着量が少ない場合、流入排気ガスの空燃比は機関排出ガスの空燃比と同様になる。このため、空燃比制御部３１は、吸着材２０へのＨＣの吸着量が予め定められたＨＣ基準量以下であり且つ吸着材２０へのＮＯｘの吸着量が予め定められたＮＯｘ基準量よりも多い場合には、機関排出ガスの空燃比を理論空燃比に制御する。このことによって、主にＮＯｘが吸着材２０から脱離する場合に、触媒２４においてＮＯｘを効果的に浄化することができる。
【００８０】
一方、ＨＣの吸着量が多く、ＮＯｘの吸着量が少ない場合、主にＨＣが吸着材２０から触媒２４に供給される。この場合、ＨＣと反応する酸素をＨＣと共に触媒２４に供給することによってＨＣを効果的に浄化することができる。このため、空燃比制御部３１は、吸着材２０へのＨＣの吸着量が予め定められたＨＣ基準量よりも多く且つ吸着材２０へのＮＯｘの吸着量が予め定められたＮＯｘ基準量以下である場合には、機関排出ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御する。このことによって、主にＨＣが吸着材２０から脱離する場合に、触媒２４においてＨＣを効果的に浄化することができる。
【００８１】
＜空燃比制御＞
図９Ａ〜図９Ｃは、第三実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０’によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。
【００８２】
最初に、ステップＳ３０１において、空燃比制御部３１は吸着材２０へのＮＯｘの吸着量と吸着材２０へのＨＣの吸着量とを算出する。例えば、空燃比制御部３１は、下記式（７）に示されるように、吸着速度ｖaから脱離速度ｖdを減算した値を時間積分することによって吸着量Ｍを算出する。
Ｍ＝∫(ｖa−ｖd)ｄｔ…（７）
【００８３】
例えば、空燃比制御部３１は、下記式（８）によって吸着速度ｖaを算出し、下記式（９）によって脱離速度ｖdを算出する。
ｖa＝Ａa・ｅｘｐ（−Ｅa／ＲＴ）・Ｐ・（１−θ）・φ…（８）
ｖd＝Ａd・ｅｘｐ（−Ｅd（１−Ｃ・θ）／ＲＴ）・θ・φ…（９）
【００８４】
ここで、Ｒは気体定数であり、Ａa及びＡdは頻度因子であり、Ｅa及びＥdは活性化エネルギーであり、φはサイト密度であり、Ｃは補正係数である。頻度因子Ａa、Ａd、活性化エネルギーＥa、Ｅd、サイト密度φ及び補正係数ＣはＨＣ及びＮＯｘのそれぞれについて実験等によって予め定められる。また、Ｔは吸着材２０の温度である。また、θは、サイト吸着率（０〜１）であり、例えば現在の吸着量を最大吸着量で除算することによって算出される。
【００８５】
また、Ｐは、排気ガス中の被吸着物質（ＮＯｘ又はＨＣ）の濃度であり、ＮＯｘ濃度センサ、ＨＣ濃度センサ、空燃比センサ、計算式又はマップを用いて公知の手法によって算出される。ＮＯｘの吸着量が算出されるときには、ＮＯｘの吸着速度を算出するために排気ガス中のＮＯｘ濃度が上記式（８）のＰに代入される。一方、ＨＣの吸着量が算出されるときには、ＨＣの吸着速度を算出するために排気ガス中のＨＣ濃度が上記式（８）のＰに代入される。
【００８６】
なお、空燃比制御部３１は、予め作成されたマップを用いて、吸着材の温度Ｔ、サイト吸着率θ及び排気ガス中の被吸着物質の濃度Ｐに基づいて吸着速度ｖaを算出してもよい。同様に、空燃比制御部３１は、予め作成されたマップを用いて、吸着材の温度Ｔ及びサイト吸着率θに基づいて脱離速度ｖdを算出してもよい。
【００８７】
次いで、ステップＳ３０２において、空燃比制御部３１は、ＮＯｘの吸着量が第１ＮＯｘ基準量ＡＮ１以上であり又はＨＣの吸着量が第１ＨＣ基準量ＡＨ１以上であるか否かを判定する。第１ＮＯｘ基準量ＡＮ１は、予め定められ、吸着材２０におけるＮＯｘの最大吸着量未満の値に設定される。第１ＨＣ基準量ＡＨ１は、予め定められ、吸着材２０におけるＨＣの最大吸着量未満の値に設定される。
【００８８】
ステップＳ３０２においてＮＯｘの吸着量が第１ＮＯｘ基準量ＡＮ１未満であり且つＨＣの吸着量が第１ＨＣ基準量ＡＨ１未満であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ２０２においてＮＯｘの吸着量が第１ＮＯｘ基準量ＡＮ１以上であり又はＨＣの吸着量が第１ＨＣ基準量ＡＨ１以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０３に進む。
【００８９】
ステップＳ３０３では、空燃比制御部３１は、ＮＯｘの吸着量が第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２以下であるか否かを判定する。第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２は、予め定められ、第１ＮＯｘ基準量ＡＮ１未満の値に設定される。例えば、第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２は、吸着材２０におけるＮＯｘの最大吸着量の１／５以下の値に設定される。ステップＳ３０３においてＮＯｘの吸着量が第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２よりも多いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０４に進む。
【００９０】
ステップＳ３０４では、空燃比制御部３１は、ＨＣの吸着量が第２ＨＣ基準量ＡＨ２以下であるか否かを判定する。第２ＨＣ基準量ＡＨ２は、予め定められ、第１ＨＣ基準量ＡＨ１未満の値に設定される。例えば、第２ＨＣ基準量ＡＨ２は、吸着材２０におけるＨＣの最大吸着量の１／５以下の値に設定される。ステップＳ３０４においてＨＣの吸着量が第２ＨＣ基準量ＡＨ２よりも多いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０５に進む。
【００９１】
ステップＳ３０５では、触媒加熱部３４は触媒加熱装置２７を制御することによって触媒２４の温度を活性温度以上にする。活性温度は予め定められる。具体的には、触媒加熱部３４は、触媒温度センサ４１によって検出された触媒２４の温度が活性温度以上になるように触媒加熱装置２７をフィードバック制御する。なお、触媒加熱部３４は、内燃機関５０の運転状態（吸入空気量等）、触媒加熱装置２７への通電量等に基づいて触媒２４の温度を算出し、算出した触媒２４の温度が活性温度以上になるように触媒加熱装置２７をフィードバック制御してもよい。この場合、触媒温度センサ４１は省略されてもよい。
【００９２】
次いで、ステップＳ３０６では、吸着材加熱部３３は吸着材加熱装置２６を制御することによって吸着材２０の温度をＨＣの脱離温度近傍にする。具体的には、吸着材加熱部３３は、吸着材温度センサ４０によって検出された吸着材２０の温度がＨＣの脱離温度近傍になるように吸着材加熱装置２６をフィードバック制御する。なお、吸着材加熱部３３は、内燃機関５０の運転状態（吸入空気量等）、吸着材２０への通電量等に基づいて吸着材２０の温度を算出し、算出した吸着材２０の温度がＨＣの脱離温度近傍になるように吸着材加熱装置２６をフィードバック制御してもよい。この場合、吸着材温度センサ４０は省略されてもよい。
【００９３】
次いで、ステップＳ３０７〜ステップＳ３０９が図４のステップＳ１０４〜ステップＳ１０６と同様に実行され、ＨＣ及びＮＯｘが浄化される。
【００９４】
本制御ルーチンは、ステップＳ３０９の後、ステップＳ３０３に戻る。ＮＯｘの吸着量が低下して第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２に達するまで、又はＨＣの吸着量が低下して第２ＨＣ基準量ＡＨ２に達するまで、ステップＳ３０３〜ステップＳ３０９が繰り返し実行される。なお、ＮＯｘの吸着量及びＨＣの吸着量は上記式（７）によって更新される。
【００９５】
ステップＳ３０３においてＮＯｘの吸着量が第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、空燃比制御部３１は、ＨＣの吸着量が第２ＨＣ基準量ＡＨ２以下であるか否かを判定する。ＨＣの吸着量が第２ＨＣ基準量ＡＨ２よりも多いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３１１に進む。
【００９６】
ステップＳ３１１では、ステップＳ３０５と同様に、触媒加熱部３４は触媒加熱装置２７を制御することによって触媒２４の温度を活性温度以上にする。次いで、ステップＳ３１２では、ステップＳ３０６と同様に、吸着材加熱部３３は吸着材加熱装置２６を制御することによって吸着材２０の温度をＨＣの脱離温度近傍にする。
【００９７】
次いで、ステップＳ３１３において、空燃比制御部３１はＨＣ浄化制御を実行する。具体的には、空燃比制御部３１は機関排出ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンにする。
【００９８】
例えば、空燃比制御部３１は、内燃機関５０の燃焼室５への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行することによって機関排出ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンにする。燃料カット制御が実行されると、機関排出ガスが空気となり、空気が触媒２４に流入する。このため、ＮＯｘを排出することなく空気中の酸素によってＨＣを効果的に浄化することができる。
【００９９】
なお、燃料カット制御は、所定の実行条件が成立しているときに実行される。所定の実行条件は、例えば、アクセルペダル４２の踏込み量がゼロ又はほぼゼロ（すなわち、機関負荷がゼロ又はほぼゼロ）であり且つ機関回転数がアイドリング時の回転数よりも高い所定の回転数以上であるときに成立する。ステップＳ３１３において所定の実行条件が成立していないときには、空燃比制御部３１は、吸入空気量に対する燃料の量を少なくすることによって機関排出ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンにしてもよい。
【０１００】
本制御ルーチンは、ステップＳ３１３の後、ステップＳ３１０に戻る。その後、ＨＣの吸着量が低下して第２ＨＣ基準量ＡＨ２に達するまで、ステップＳ３１０〜ステップＳ３１３が繰り返し実行される。なお、ＨＣの吸着量は上記式（７）によって更新される。ステップＳ３１０においてＨＣの吸着量が第２ＨＣ基準量ＡＨ２以下であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。
【０１０１】
また、ステップＳ３０４においてＨＣの吸着量が第２ＨＣ基準量ＡＨ２以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３１４に進む。ステップＳ３１４では、空燃比制御部３１は、ＮＯｘの吸着量が第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２以下であるか否かを判定する。ＮＯｘの吸着量が第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２よりも多いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３１５に進む。
【０１０２】
ステップＳ３１５では、ステップＳ３０５と同様に、触媒加熱部３４は触媒加熱装置２７を制御することによって触媒２４の温度を活性温度以上にする。次いで、ステップＳ３１６では、吸着材加熱部３３は吸着材加熱装置２６を制御することによって吸着材２０の温度をＮＯｘの脱離温度近傍にする。
【０１０３】
ＮＯｘの脱離温度近傍は、予め定められ、例えばＮＯｘの脱離温度との差が所定値以内の温度領域に設定される。また、ＮＯｘの脱離温度近傍は、ＮＯｘの脱離温度とＮＯｘの脱離温度よりも高い所定温度との間の温度領域に設定されてもよい。また、本実施形態では、吸着材２０においてＨＣの脱離温度のピークＴＨＣとＮＯｘの脱離温度のピークＴＮＯｘとが略同一であるため、ＮＯｘの脱離温度近傍は、ＨＣの脱離温度近傍と同一の温度領域に設定されてもよい。
【０１０４】
次いで、ステップＳ３１７おいて、空燃比制御部３１はＮＯｘ浄化制御を実行する。具体的には、空燃比制御部３１は機関排出ガスの空燃比を理論空燃比にする。
【０１０５】
本制御ルーチンは、ステップＳ３１７の後、ステップＳ３１４に戻る。その後、ＮＯｘの吸着量が低下して第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２に達するまで、ステップＳ３１４〜ステップＳ３１７が繰り返し実行される。なお、ＮＯｘの吸着量は上記式（７）によって更新される。ステップＳ３１４においてＮＯｘの吸着量が第２ＮＯｘ基準量ＡＮ２以下であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。
【０１０６】
なお、ステップＳ３０５及びステップＳ３１１は省略されてもよい。
【０１０７】
また、内燃機関５０が設けられた車両がハイブリッド車両であり、内燃機関５０が電動機によって回転駆動される場合、空燃比制御部３１は、電動機によって内燃機関５０を回転駆動させることによって機関排出ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンにしてもよい。すなわち、空燃比制御部３１は、いわゆるモータリングによって機関排出ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンにしてもよい。
【０１０８】
モータリングが実施されると機関排出ガスが空気となり、空気が触媒２４に流入する。このため、ＮＯｘを排出することなく空気中の酸素によってＨＣを効果的に浄化することができる。また、このとき、ハイブリッド車両では電動機によって走行用の動力が出力されるため、車両が走行中であってもモータリングによってＨＣを効果的に浄化することができる。さらに、車両の停止中にもモータリングによってＨＣを効果的に浄化することができる。
【０１０９】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、ＨＣ吸着材及びＮＯｘ吸着材の温度差が小さければ、ＨＣ吸着材とＮＯｘ吸着材とは、別体であってもよい。例えば、ＨＣ吸着材とＮＯｘ吸着材とは別個のケーシングに収容されていてもよい。この場合、第二実施形態において、ＨＣ吸着材を加熱するＨＣ吸着材加熱装置と、ＮＯｘ吸着材を加熱するＮＯｘ吸着材加熱装置とが別個に設けられてもよい。
【０１１０】
また、触媒２４が所定空燃比においてＨＣ及びＮＯｘを浄化し、空燃比制御部３１は、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離するとき、ＨＣ濃度算出部３２によって算出されたＨＣ脱離濃度に基づいて、流入排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に制御してもよい。すなわち、触媒２４は三元触媒以外の触媒であってもよい。
【０１１１】
この場合、図４のステップＳ１０５及び図９ＡのステップＳ３０８において、空燃比制御部３１は、ＨＣ濃度算出部３２によって算出されたＨＣ脱離濃度に基づいて、流入排気ガスの空燃比が上記所定空燃比になるように機関排出ガスの目標空燃比を算出する。また、図６のステップＳ２０５において、空燃比制御部３１は、ＨＣ濃度算出部３２によって算出されたＨＣ脱離濃度に基づいて、流入排気ガスの空燃比が上記空燃比になるように排気通路への目標空気供給量を算出する。
【０１１２】
また、内燃機関５０はディーゼルエンジンであってもよい。また、吸着材２０は触媒２４と一体であってもよい。例えば、吸着材２０と触媒２４とは同一のケーシングに収容されていてもよい。
【０１１３】
また、上述した実施形態は、任意に組み合わせて実施可能である。例えば、第二実施形態と第三実施形態とが組み合わされ、図９ＡのステップＳ３０８及びステップＳ３０９の代わりに、図６のステップＳ２０５及びステップＳ２０６が実行されてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
２０    吸着材
２４    触媒
３０    ＥＣＵ
３１    空燃比制御部
３２    ＨＣ濃度算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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