(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、パージ動作時に吸着材から脱離して触媒にＨＣ等の排気ガス中に含まれる特定の成分が導入される際の、当該触媒の浄化率を良好に確保することを目的とする。【解決手段】主排気通路１８を迂回するバイパス通路２０に配置され、排気ガス中に含まれる特定の成分を吸着する吸着材３２を備える。当該吸着材３２よりも下流側の主排気通路１８に配置され、排気ガスを浄化可能な第２後段触媒２６を備える。ターボ過給機１６により過給された加圧空気を吸着材３２の上流に供給するための空気導入通路３４と、空気導入通路３４の開閉を担うＶＳＶ３６とを備える。吸着材３２からＨＣ等の特定の成分をパージさせるパージ動作を行う際に、空気導入通路３４が開放されるようにＶＳＶ３６を制御する。【選択図】図１
2010031797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる特定の成分を吸着する吸着材と、
前記吸着材よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な触媒と、
吸入空気を過給する過給機により過給された加圧空気を、前記吸着材よりも上流側の前記排気通路に供給する排気系空気供給手段とを備え、
前記排気系空気供給手段は、
吸入空気を過給する過給機よりも下流側の吸気通路と、前記吸着材よりも上流側の前記排気通路とを連通する空気導入通路と、
前記空気導入通路に設けられ、前記空気導入通路の開閉を担う開閉弁と、
前記吸着材から前記特定の成分をパージさせるパージ動作を行う際に、前記空気導入通路が開放されるように前記開閉弁を制御する開閉弁制御手段と、
を更に備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気通路は、内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、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を含み、
前記吸着材は、前記バイパス通路に配置されており、
前記触媒は、前記下流側接続部よりも下流側の前記主排気通路に配置されており、
前記空気導入通路は、前記吸着材よりも上流側の前記バイパス通路に連通されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気浄化装置は、
前記開閉弁制御手段による前記開閉弁の制御に伴って前記空気導入通路を介して前記バイパス通路に導入される空気量を取得する空気量取得手段と、
前記バイパス通路に流入する排気ガス量と、前記バイパス通路を通らずに主排気通路を流れる排気ガス量との分配比率を調整するための流路切替手段と、
前記空気量取得手段により取得される空気量に基づいて、前記流路切替手段の制御位置を設定する制御位置設定手段と、
を更に備える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。
【請求項４】
前記排気通路は、前記主排気通路との間で前記バイパス通路が内側または外側となる二重管構造で構成されており、
前記排気浄化装置は、
前記吸着材への前記特定の成分の吸着動作の完了後に、前記パージ動作が開始されるまでの間、前記バイパス通路に排気ガスが導入されないように前記流路切替手段を制御することで、前記主排気通路を流れる排気ガスの熱を前記吸着材に供給する排気熱供給手段を更に備える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。
【請求項５】
前記排気系空気供給手段は、前記パージ動作時に、前記吸着材から脱離した前記特定の成分が前記触媒に到達する前に、前記触媒に前記加圧空気を供給する触媒空気供給手段を含むことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記バイパス通路は、前記内管内に備えられており、
前記吸着材は、その後端部を前記触媒の径方向の中央部位に向けて配置されていることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、排気通路にＮＯｘ吸蔵還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この従来の排気浄化装置は、当該ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に、理論混合比付近またはややリッチな混合比の割合で空気および燃料を供給するための構成を備えている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５６８６６号公報
【特許文献２】特開平３−３７３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気通路に、排気ガス中に含まれるＨＣやＮＯｘ等の特定の成分を吸着する吸着材を備えるシステムが知られている。このような吸着材を備えるシステムでは、触媒が活性状態に達していない冷間始動時に、吸着材に上記特定の成分を吸着させるとともに、触媒が活性状態になった後に、当該吸着材から上記特定の成分を脱離させたうえで、当該触媒によって吸着材から脱離した上記特定の成分を浄化するようにしている。
【０００５】
吸着材への上記特定の成分の吸着量が増えると、その後のパージ動作時に吸着材から脱離する上記特定の成分の脱離量も増えることになる。その結果として、吸着材から一度に脱離する上記特定の成分の量が増えた場合には、上記触媒において上記特定の成分の十分な浄化率を確保することが困難となることが懸念される。
【０００６】
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、パージ動作時に吸着材から脱離して触媒にＨＣ等の排気ガス中に含まれる特定の成分が導入される際の、当該触媒の浄化率を良好に確保し得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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の排気浄化装置であって、
排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる特定の成分を吸着する吸着材と、
前記吸着材よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な触媒と、
吸入空気を過給する過給機により過給された加圧空気を、前記吸着材よりも上流側の前記排気通路に供給する排気系空気供給手段とを備え、
前記排気系空気供給手段は、
吸入空気を過給する過給機よりも下流側の吸気通路と、前記吸着材よりも上流側の前記排気通路とを連通する空気導入通路と、
前記空気導入通路に設けられ、前記空気導入通路の開閉を担う開閉弁と、
前記吸着材から前記特定の成分をパージさせるパージ動作を行う際に、前記空気導入通路が開放されるように前記開閉弁を制御する開閉弁制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記排気通路は、内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、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を含み、
前記吸着材は、前記バイパス通路に配置されており、
前記触媒は、前記下流側接続部よりも下流側の前記主排気通路に配置されており、
前記空気導入通路は、前記吸着材よりも上流側の前記バイパス通路に連通されていることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記排気浄化装置は、
前記開閉弁制御手段による前記開閉弁の制御に伴って前記空気導入通路を介して前記バイパス通路に導入される空気量を取得する空気量取得手段と、
前記バイパス通路に流入する排気ガス量と、前記バイパス通路を通らずに主排気通路を流れる排気ガス量との分配比率を調整するための流路切替手段と、
前記空気量取得手段により取得される空気量に基づいて、前記流路切替手段の制御位置を設定する制御位置設定手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第２の発明において、
前記排気通路は、前記主排気通路との間で前記バイパス通路が内側または外側となる二重管構造で構成されており、
前記排気浄化装置は、
前記吸着材への前記特定の成分の吸着動作の完了後に、前記パージ動作が開始されるまでの間、前記バイパス通路に排気ガスが導入されないように前記流路切替手段を制御することで、前記主排気通路を流れる排気ガスの熱を前記吸着材に供給する排気熱供給手段を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記排気系空気供給手段は、前記パージ動作時に、前記吸着材から脱離した前記特定の成分が前記触媒に到達する前に、前記触媒に前記加圧空気を供給する触媒空気供給手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記バイパス通路は、前記内管内に備えられており、
前記吸着材は、その後端部を前記触媒の径方向の中央部位に向けて配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、過給機によって過給された加圧空気を利用して、専用のポンプ等を利用して外部から吸着材に空気を供給する場合に比して大量の空気を、吸着材に供給できるようになる。このため、パージ動作時に、吸着材から脱離したＨＣ等の成分の浄化を担う触媒を速やかに高い浄化率が得られるような良好な酸化雰囲気に調整することができる。
【００１４】
第２の発明によれば、主排気通路を迂回するバイパス通路に吸着材が設けられており、かつ、当該バイパス通路と主排気通路との下流側接続部よりも下流側の主排気通路に触媒が設けられている構成において、パージ動作時に、吸着材から脱離したＨＣ等の成分の浄化を担う触媒を速やかに高い浄化率が得られるような良好な酸化雰囲気に調整することができる。
【００１５】
第３の発明によれば、大量の空気を供給できる構成のメリットを活かして十分な量の加圧空気を吸着材に導入できるようになるので、吸着材に導入される加圧空気の量に律速されない効率的なパージ動作が可能となる。
【００１６】
第４の発明によれば、吸着動作の完了後であってパージ動作が開始される前のパージ待機中において、二重管構造を利用して吸着材が排気熱の供給を受けることによって、ＨＣ等の排気ガス中に含まれる特定の成分が吸着材から脱離して、吸着材の雰囲気に滞留するようになる。そして、パージ動作の開始時に空気導入通路が開放されることによって、吸着材に加圧空気が供給されるようになる。このように、本発明によれば、吸着材に高温の排気ガスを直接導入する必要なく、加圧空気を利用してパージ動作を行えるようになる。このため、排気ガスを直接導入する場合と比べてより多くの酸素が含まれる加圧空気を、吸着材から脱離したＨＣ等の特定の成分とともに吸着材の下流の触媒に供給できるようになる。これにより、パージ動作時に、吸着材から脱離したＨＣ等の成分の浄化を担う上記触媒の浄化率を良好に高く確保することができる。
【００１７】
第５の発明によれば、吸着材から脱離したＨＣ等の特定の成分を含むガスが吸着材の下流の上記触媒に供給される前に、当該触媒の雰囲気を脱離したＨＣ等の成分を浄化するうえで良好な酸化雰囲気にしておくことが可能となる。
【００１８】
第６の発明によれば、吸着材から流出したＨＣ等の特定の成分を含むガスを、上記触媒において最も活性の高い中央部位に供給することができ、効果的にＨＣ等の特定の成分を浄化できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。図１に示す内燃機関１０は、筒内に空気を取り込むための吸気通路１２を備えている。吸気通路１２の入口には、吸入空気を濾過するためのエアフィルター１４が取り付けられている。エアフィルター１４よりも下流側の吸気通路１２には、ターボ過給機１６のコンプレッサ１６ａが配置されている。
【００２０】
また、図１に示す内燃機関１０は、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路として、主排気通路１８とバイパス通路２０とを備えている。主排気通路１８には、ターボ過給機１６のタービン１６ｂが配置されている。
【００２１】
更に、タービン１６ｂよりも下流側の主排気通路１８には、上流側から順に、排気ガス中に含まれる未浄化成分（ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ等）をそれぞれ浄化可能な前段触媒（ＳＣ：Start Catalyst）２２、第１後段触媒（ＵＦＣ１：Underfloor Catalyst 1）２４、および、第２後段触媒（ＵＦＣ２：Underfloor Catalyst 2）が直列に配置されている。
【００２２】
上述したバイパス通路２０は、第１後段触媒２４と第２後段触媒２６との間の部位に配置されている。図２は、図１に示すバイパス通路２０の周辺部位を拡大して示す図である。図２に示すように、バイパス通路２０は、主排気通路１８を迂回する通路として、主排気通路１８との間で、バイパス通路２０が内側となる二重管構造で構成されている。
【００２３】
より具体的には、バイパス通路２０は、第１後段触媒２４の下流に位置する上流側接続部２８ａにおいて主排気通路１８から分岐し、当該上流側接続部２８ａの下流に位置する下流側接続部２８ｂにおいて再び主排気通路１８に合流するように構成されている。
【００２４】
また、上流側接続部２８ａには、バイパス通路２０に流入する排気ガス量と、バイパス通路２０を通らずに主排気通路１８を流れる排気ガス量との分配比率を調整するための切替バルブ３０が配置されている。より具体的には、当該切替バルブ３０は、モータ、或いは、吸気負圧を利用した多段式アクチュエータにより駆動されるようになっている。そして、切替バルブ３０は、主排気通路１８を閉塞するように制御された状態、および、バイパス通路２０を閉塞するように制御された状態に加え、所定数の中間開度で停止できるように構成されている。
【００２５】
上記のように、切替バルブ３０の開度を制御することで、排気ガスの全部を主排気通路１８に流す状態、および、排気ガスの全部をバイパス通路２０に流す状態に切り替えることができるとともに、主排気通路１８およびバイパス通路２０への排気ガスの分配比率を調整することができる。
【００２６】
また、バイパス通路２０の途中には、排気ガス中に含まれる特定の吸着対象成分（ＨＣ、ＮＯｘ）および水分（吸着材３２への上記吸着対象成分の吸着を阻害する成分）を吸着する機能を有する吸着材３２が配置されている。この吸着材３２は、図１に示すように、その後端部を第２後段触媒２６の径方向の中央部位に向けて配置されている。
【００２７】
水分やＨＣの吸着に適した吸着材としては、例えば、ゼオライト系の素材を用いることができ、ＮＯｘの吸着に適した吸着材としては、例えば、ゼオライトに鉄Ｆｅを担持した素材を用いることができる。更に、低級ＨＣの吸着に適した吸着材としては、例えば、フェリエライトに銀Ａｇを担持した素材を用いることができる。
【００２８】
また、図１に示すシステムは、コンプレッサ１６ａよりも下流側（かつ、図示省略するスロットルバルブの上流側）の吸気通路１２（吸気マニホールド）と、吸着材３２よりも排気ガスの流れの上流側のバイパス通路２０とを連通する空気導入通路３４が設けられている。この空気導入通路３４の途中には、当該空気導入通路３４の開閉を担うＶＳＶ（電磁弁）３６が設けられている。ＶＳＶ３６は、所望のＤＵＴＹ比で開閉時間の比率が制御されるものであってもよいし、或いは、その開度が２段階（開と閉）もしくは多段階に制御されるものであってもよい。
【００２９】
また、コンプレッサ１６ａよりも下流側の吸気通路１２（吸気マニホールド）には、吸気マニホールド内の圧力を検出するための過給圧センサ３８が取り付けられている。更に、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０には、内燃機関１０を制御するための各種センサや上記過給圧センサ３８等が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、内燃機関１０を制御するための各種アクチュエータや上記切替バルブ３０およびＶＳＶ３６等が接続されている。
【００３０】
［実施の形態１のシステム動作］
（通常運転時の動作）
以上のように構成された本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０の通常運転時には、バイパス通路２０が閉塞されるように切替バルブ３０を制御することによって、排気ガスの全部がバイパス通路２０を介さずにそのまま主排気通路１８を通って流れるようにすることができる。
【００３１】
（吸着時の動作）
また、本実施形態のシステムによれば、冷間始動時に排気ガス中の吸着対象成分を吸着材３２に吸着させる際には、主排気通路１８が閉塞されるように切替バルブ３０を制御することによって、内燃機関１０から排出された排気ガスの全部をバイパス通路２０の吸着材３２に導入することができる。これにより、上記吸着対象成分や水分を吸着材３２に吸着させて取り除くことができ、前段触媒２２等が未だ活性化していない冷間始動時に、排気ガス中に含まれる未浄化成分（上記吸着対象成分）が大気中に放出されるのを抑制することができる。
【００３２】
（パージ時の動作）
本実施形態のシステムは、特にパージ時の動作に特徴を有している。
パージ動作自体は、前段触媒２２等が活性化した後において、バイパス通路２０が開放されるように切替バルブ３０を制御することによって、高温の排気ガスを吸着材３２に導入することにより行うことができる。
【００３３】
吸着材３２への上記特定の成分の吸着量が増えると、その後のパージ動作時に吸着材３２から脱離する上記特定の成分の脱離量も増えることになる。その結果として、吸着材３２から一度に脱離する上記特定の成分の量が増えた場合には、吸着材３２の下流の第２後段触媒２６において上記特定の成分の十分な浄化率を確保することが困難となることが懸念される。
【００３４】
そこで、本実施形態では、パージ動作を行う際に、ターボ過給機１６により過給された加圧空気（内燃機関１０の吸入空気）を、空気導入通路３４を介して吸着材３２に供給するようにした。尚、ここでは、排気通路（より具体的には、吸着材３２よりも上流側のバイパス通路２０）に、加圧された吸入空気を供給することを、「ＡＩ（Air Injection）」と称することがある。
【００３５】
更に、本実施形態では、パージ動作時に吸着材３２に供給される加圧空気の量（ＡＩ量）に応じて、パージ動作時における切替バルブ３０の中間開度を決定し、これにより、パージ動作時にバイパス通路２０に流入する排気ガス量と、バイパス通路２０を通らずに主排気通路１８を流れる排気ガス量との分配比率を調整するようにした。
【００３６】
（実施の形態１における具体的処理）
図３は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、内燃機関１０の冷間始動時に起動されるものとする。
【００３７】
図３に示すルーチンでは、先ず、吸着待機状態にあるか否かが判別される（ステップ１００）。より具体的には、本ステップ１００では、吸着材３２からの上記特定の成分のパージが十分になされているか否かが、ＥＣＵ４０のメモリ内のパージ完了履歴を参照することによって判断される。
【００３８】
上記ステップ１００において、前回の内燃機関１０の運転時にパージが十分になされており、吸着待機状態にあると判定された場合には、バイパス通路２０が開放されるように（主排気通路１８が閉塞されるように）切替バルブ３０が制御される（ステップ１０２）。これにより、吸着材３２の吸着動作が開始され、排気ガス中に含まれるＨＣ等の吸着対象成分などが吸着材３２に吸着されて取り除かれたうえで大気中に排出される。
【００３９】
次に、上記ステップ１０２における吸着動作の開始時点から所定時間が経過したか否かが判別される（ステップ１０４）。その結果、所定時間の経過が確認された場合には、吸着動作を完了すべく、バイパス通路２０が閉塞されるように切替バルブ３０が制御される（ステップ１０６）。これにより、システムは、吸着材３２の吸着動作が完了してから吸着材３２からの吸着対象成分等のパージ動作（脱離動作）を行う前の段階の段階、すなわち、パージ待機状態とされる。
【００４０】
次に、前段触媒２２等の暖気が完了したか等の所定の条件に基づいて、パージ開始タイミングが到来したか否かが判別される（ステップ１０８）。その結果、パージ開始タイミングが到来したと判定された場合には、次いで、所定のＡＩ実行条件が成立しているか否かが判別される（ステップ１１０）。
【００４１】
より具体的には、本ステップ１１０では、当該ＡＩ実行条件として、過給圧がＡＩを実行できる程度の圧力になっているか否か、およびその他の実行条件が成立しているか否かが判断される。ここでいうその他の実行条件とは、例えば、ターボラグの発生を避けるために加速時でないことや、減速時であること等である。
【００４２】
上記ステップ１１０において、ＡＩ実行条件が成立していると判定された場合には、過給圧センサ３８により検出される現在の過給圧に応じて、適切なＶＳＶ３６の開度（もしくはＤＵＴＹ比）が決定されるとともに、そのような過給圧およびＶＳＶ３６の開度の条件下でのＡＩ量が算出される（ステップ１１２）。ＥＣＵ４０は、過給圧とＶＳＶ３６の開度との関係でＡＩ量を定めたマップ（図示省略）を記憶しており、そのようなマップの関係を参照して、ＡＩ量が算出される。
【００４３】
次に、上記ステップ１１２において算出されたＡＩ量に応じて、切替バルブ３０の中間開度が設定される（ステップ１１４）。ＥＣＵ４０は、パージ動作時に吸着材３２に供給されるＡＩ量に見合った量の排気ガスがバイパス通路２０に分配されて供給されるように、ＡＩ量との関係で切替バルブ３０の中間開度を定めたマップ（図示省略）を記憶している。より具体的には、ＡＩ量が多いほど、バイパス通路２０に供給される排気ガス量の割合が増えるように、切替バルブ３０の中間開度が制御される。
【００４４】
排気ガスの空燃比は、前段触媒２２等での未浄化成分の浄化を良好に図るために理論空燃比近傍の値に制御されているので、排気ガス中は、酸素が少ない状況となっている。このため、高温の排気ガスによって吸着材３２に吸着されていたＨＣ、ＣＯ等の成分を脱離させるようにすると、脱離したＨＣ等の成分を高濃度で含むが含有酸素量の少ないガスが第２後段触媒２６に供給されることになる。その結果、吸着材３２からのＨＣ等の成分の脱離量が多くなると、第２後段触媒２６でのＨＣやＣＯの浄化率を高く確保しにくくなる。
【００４５】
一方、パージ動作時に吸着材３２に供給するガス中にＡＩによって空気を含めるようにすると、吸着材３２から脱離したＨＣ等の成分を第２後段触媒２６において高い浄化率で浄化できるように、第２後段触媒２６を酸化雰囲気に調整することができる。ただし、吸着材３２に供給するＡＩ量を高めると、排気ガスに比して温度の低い吸入空気によって、吸着材３２の温度が低下することになるので、過剰なＡＩ量の供給は、脱離に関して温度的には不利な方向となる。
【００４６】
このため、本ステップ１１４では、ターボ過給機１６により過給された加圧空気を利用して大量の空気を吸着材３２に供給できる本実施形態の構成のメリットを活かして、パージ動作時の吸着材３２の温度低下の懸念なしに、より多くの量のＡＩ（二次空気）を導入できる条件となるように、切替バルブ３０の中間開度が制御され、適切な量の排気ガスがバイパス通路２０に導入されるようになっている。
【００４７】
次に、上記ステップ１１２において算出されたＡＩ量が得られるようなＶＳＶ３６に制御されることによって、ＡＩが実行される（ステップ１１６）。これらのステップ１１４および１１６の処理により、空気導入通路３４からの空気と、高温の排気ガスとが適切な割合で吸着材３２に供給されるようになる。
【００４８】
次に、パージ完了条件が成立したか否かが判別される（ステップ１１８）。より具体的には、本ステップ１１８では、例えば、パージ実行時間が所定時間に達したか否かが判別される。その結果、パージ完了条件が成立したと判定された場合には、ＶＳＶ３６が閉じられることによってＡＩが停止される（ステップ１２０）とともに、バイパス通路２０が閉塞されるように切替バルブ３０が制御される（ステップ１２２）。これにより、パージ動作が終了される。
【００４９】
以上説明した図３に示すルーチンによれば、パージ動作時には、高温の排気ガスが吸着材３２に供給されることによって、ＨＣ等の成分を吸着材３２から脱離（パージ）させることができるとともに、排気ガスと同時にバイパス通路２０に吸入空気が供給されることによって、第２後段触媒２６に供給されるガス中の酸素濃度を高めることができる。このため、吸着材３２から脱離したＨＣ等の成分を第２後段触媒２６で浄化する際の浄化率を十分に高く確保できるようになる。
【００５０】
また、上記ルーチンによれば、ターボ過給機１６によって過給された加圧空気をパージ動作時に吸着材３２に供給するようにしているので、専用のポンプ等を利用して外部から吸着材に空気を供給する場合に比して、大量の空気を排気系に供給できるようになる。このため、パージ動作時に、吸着材３２から脱離したＨＣ等の成分の浄化を担う第２後段触媒２６を速やかに高い浄化率が得られるような良好な酸化雰囲気に調整することができる。
【００５１】
また、上記ルーチンによれば、パージ動作時に切替バルブ３０の中間開度を決定する際に、ＡＩ量を優先して当該中間開度が決定されることになる。これに対し、上述したように、専用のポンプ等を用いて吸着材に空気を供給する場合には、そのようなポンプ等によって供給可能な少ないＡＩ量によって、パージ動作時に吸着材から脱離させるＨＣ等の成分の脱離可能量が制約を受けてしまう。
【００５２】
より具体的には、パージ動作時に一気に吸着材の温度を高めてＨＣ等の成分の脱離量を増やすと、吸着材下流の触媒で脱離したＨＣ等の成分を浄化しきれなくなるので、吸着材の温度を徐々に高めるようにして、吸着材からのＨＣ等の成分の脱離量を制限する必要があった。これに対し、上記ルーチンによれば、大量の空気を供給できる構成のメリットを活かして十分なＡＩ量が得られるので、ＡＩ量に律速されない効率的なパージ動作が可能となる。
【００５３】
ところで、上述した実施の形態１においては、主排気通路１８との間でバイパス通路２０が内側となる二重管構造を用いて、吸着材３２が配置されるバイパス通路２０を構成するようにしている。しかしながら、本発明において吸着材が配置されるバイパス通路は、このような構成に限定されるものではない。すなわち、例えば、吸着材が配置されるバイパス通路は、主排気通路から二股状に分岐した後に、排気ガスの流れの下流側において再び主排気通路に合流するような通路であってもよい。
【００５４】
尚、上述した実施の形態１においては、第２後段触媒２６が前記第１の発明における「触媒」に、ＶＳＶ３６が前記第１の発明における「開閉弁」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０８の判定が成立した場合に上記ステップ１１６の処理を実行することにより前記第１の発明における「開閉弁制御手段」が実現されている。
また、切替バルブ３０が前記第３の発明における「流路切替手段」に相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより前記第３の発明における「空気量取得手段」が、上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記第３の発明における「制御位置設定手段」が、それぞれ実現されている。
【００５５】
実施の形態２．
次に、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
［実施の形態２のシステム構成］
図４は、本発明の実施の形態２におけるシステムの特徴的な構成を説明するための図である。尚、図４において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５６】
本実施形態のシステムは、排気系へのＡＩの供給手法に主な特徴を有している。図４に示すように、本実施形態においても、バイパス通路２０は、主排気通路１８の内部に二重管構造で設けられているとともに、吸着材３２は、その後端部を第２後段触媒２６の径方向の中央部位に向けて配置されている。
【００５７】
更に、本実施形態では、ターボ過給機１６により過給された加圧空気を排気系に供給するための空気導入通路５０は、吸着材３２と第２後段触媒２６との間の部位において、主排気通路１８に挿入されたうえで、吸着材３２の中央部位を貫通し、その端部（開口端）がバイパス通路２０における吸着材３２の上流部位に至るように構成されている。
【００５８】
また、この空気導入通路５０には、図４に示すように、第２後段触媒２６の中央部位に近い位置において、空気を排出するための排出穴５２が形成されている。尚、図４においては、その図示を省略しているが、本実施形態においても、空気導入通路５０の途中には、ＶＳＶ３６が配置されているものとする。
【００５９】
［実施の形態２のシステム動作］
本実施形態では、以上のような構成を用いて、吸着材３２のＨＣ等の成分の脱離に必要な熱量を、パージ待機中に二重管の外側の主排気通路１８を流れる排気ガスの熱の伝達によって供給するようにした。そして、吸着材３２の温度が、吸着材３２に吸着されていたＨＣ等の成分が脱離したと判断される所定の温度にまで達した後に、ＡＩを実行するようにして、パージ動作を行うようにした。
【００６０】
（実施の形態２における具体的処理）
図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図５において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００６１】
図５に示すルーチンでは、ステップ１０６においてバイパス通路２０が閉塞されるように切替バルブ３０が制御されると、吸着材３２への排気ガスの供給が停止され、システムは、パージ待機状態とされる。このパージ待機中には、二重管構造であるバイパス通路２０の外周を流れる排気ガスの熱が吸着材３２に伝達されるようになる。
【００６２】
このように吸着材３２に排気ガスの熱が伝達されていくことによって、吸着材３２からＨＣ等の成分を脱離させるために必要な熱が吸着材３２に供給されるようになる。その結果、ＨＣ等の成分は、吸着材３２から脱離し、吸着材３２の雰囲気に高濃度でガス化した状態で滞留することになる。
【００６３】
次に、前段触媒２２等の暖気が完了したか等の所定の条件とともに、吸着材３２の温度が、吸着材３２に吸着されていたＨＣ等の成分が脱離したと判断される所定の温度にまで達したか否かに基づいて、パージ開始タイミングが到来したか否かが判別される（ステップ２００）。
【００６４】
その結果、パージ開始タイミングが到来したと判定された場合において、次いで、ステップ１１０において既述したＡＩ実行条件が成立していると判定された場合には、バイパス通路２０が閉塞されるように切替バルブ３０が制御された状態が維持されたままで、ＶＳＶ３６が所定の開度（またはＤＵＴＹ比）に制御されることによって、ＡＩが実行される（ステップ２０２）。
【００６５】
次に、ステップ１１８において、パージ完了条件が成立したと判定された場合には、ＶＳＶ３６が閉じられることによってＡＩが停止される（ステップ１２０）。これにより、パージ動作が終了される。
【００６６】
以上説明した図５に示すルーチンによれば、パージ待機中に二重管構造を利用して吸着材３２が排気熱の供給を受けることによって、吸着材３２の雰囲気に吸着材３２から脱離したＨＣ等の成分が滞留している状況下において、パージ実行条件の成立を受けて、ＡＩが実行されるようになる。
【００６７】
その結果、切替バルブ３０によって排気ガスの供給を受けないように遮断された状態にあるバイパス通路２０における吸着材３２の上流側の部位に、空気が導入されるようになる。これにより、導入された空気によって、吸着材３２からＨＣ等の脱離成分が押し出されて、第２後段触媒２６に送り込まれるようになる。
【００６８】
また、上記ＡＩの実行時には、空気導入通路５０に設けられた排出穴５２から、吸着材３２の上流部よりも速いタイミングで、第２後段触媒２６に対して空気が導入されるようになる。これにより、吸着材３２から脱離したＨＣ等の成分を含むガスが第２後段触媒２６に供給される前に、第２後段触媒２６の雰囲気を脱離したＨＣ等の成分を浄化するうえで良好な酸化雰囲気にしておくことが可能となる。
【００６９】
これにより、十分な酸素共存状態下で第２後段触媒２６の浄化率を高く確保したうえで、吸着材３２からのＨＣ等の成分の脱離量の多寡によらず、吸着材３２から脱離したＨＣ等の成分を確実に浄化できるようになる。
【００７０】
また、本実施形態の構成によれば、吸着材３２の後端部が第２後段触媒２６の径方向の中央部位に向けて配置されているため、吸着材３２から流出したＨＣ等の脱離成分を含むガスを、第２後段触媒２６において最も活性の高い中央部位に供給することができ、効果的にＨＣ等の脱離成分を浄化できるようになる。
【００７１】
また、二重管構造のバイパス通路２０が用いられていることで、上述したように、パージ待機中にＨＣ等の成分を排気熱によって吸着材３２の雰囲気に脱離させておいたうえで、ＡＩにより添加される空気のみによって、パージ動作を行えるようになる。このため、排気ガスとともにＡＩにより空気を吸着材３２に導入してパージする場合に比して、ＡＩの実行に伴う吸着材３２の温度低下が脱離に影響を与えることなく、パージ動作を実行できるようになる。
【００７２】
つまり、二重管構造のバイパス通路２０を用いたことで、そのような構造が用いられていない場合（例えば、主排気通路から二股状に分岐した通路を吸着材を備えるバイパス通路としている場合など）と比べ、パージ動作時に、より多くのＡＩ量を添加することが可能となる。
【００７３】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０６および２００の処理を実行することにより前記第４の発明における「排気熱供給手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ４０が上記ステップ２０２の処理を実行することにより前記第５の発明における「触媒空気供給手段」が実現されている。
【００７４】
ところで、上述した実施の形態１および２においては、主排気通路１８との関係で内側がバイパス通路２０となる二重管構造を有する排気通路を備えるようにしている。しかしながら、本発明において、二重管構造を有する場合の排気通路は、このような構成に限定されるものではない。すなわち、本発明の二重管構造は、主排気通路との間でバイパス通路が外側となるように構成されたものであってもよい。
【００７５】
また、上述した実施の形態１および２においては、ターボ過給機１６により過給された加圧空気を排気系に導入するようにしているが、本発明の対象となる過給機は、ターボ過給機に限らず、例えば、内燃機関の軸出力を利用する機械式過給機や、モータにより駆動される電気式の過給機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すバイパス通路の周辺部位を拡大して示す図である。
【図３】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る。
【図４】本発明の実施の形態２におけるシステムの特徴的な構成を説明するための図である。
【図５】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。
【符号の説明】
【００７７】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１６  ターボ過給機
１６ａ  コンプレッサ
１６ｂ  タービン
１８  主排気通路
２０  バイパス通路
２２  前段触媒（ＳＣ）
２４  第１後段触媒（ＵＦＣ１）
２６  第２後段触媒（ＵＦＣ２）
２８ａ  上流側接続部
２８ｂ  下流側接続部
３０  切替バルブ
３２  吸着材
３４、５０  空気導入通路
３６  ＶＳＶ
３８  過給圧センサ
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２  排出穴
【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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