(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、短時間の運転が繰り返された場合であっても、大気中へのＮＯｘ放出を良好に抑制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。【解決手段】主排気通路１４の一部をバイパスする第１バイパス通路２０、第２バイパス通路２６及び第３バイパス通路３２には、ＨＣ吸着材２２、水吸着材２８及びＮＯｘ吸着材３４がそれぞれ設けられている。主排気通路１４と第１バイパス通路２０との分岐部、主排気通路１４と第２バイパス通路２６との分岐部及び主排気通路１４と第３バイパス通路３２との分岐部には、第１切換弁２４、第２切換弁３０及び第３切換弁３６がそれぞれ設けられている。第３切換弁３６、第２切換弁３０、第１切換弁２４をこの順に作動させて、吸着させたＮＯｘ、水、ＨＣをパージする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
前記ＨＣ吸着材、前記水吸着材又は前記ＮＯｘ吸着材に対するパージ要求の有無を判定するパージ要求判定手段と、
前記パージ要求が有ると判定された場合に、排気ガスを前記ＨＣ吸着材に流さずに前記水吸着材及び前記ＮＯｘ吸着材に流す排気流路設定手段と、
排気ガスを前記水吸着材及び前記ＮＯｘ吸着材に流した後に前記ＨＣ吸着材に流す排気流路変更手段と、
を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】
前記パージ要求が有ると判定された場合に、排気ガスを前記ＨＣ吸着材及び前記水吸着材に流さずに前記ＮＯｘ吸着材に流すＮＯｘ流路設定手段と、
排気ガスを前記ＮＯｘ吸着材に流した後に前記ＨＣ吸着材に流すＨＣ流路設定手段と、
排気ガスを前記ＨＣ吸着材に流した後に前記水吸着材に流す水流路設定手段と、
前記ＨＣ吸着材に吸着したＨＣ吸着量を取得するＨＣ吸着量取得手段と、
前記ＨＣ吸着量が予め定めた許容吸着値を超えたか否かを判定する吸着量判定手段と、
前記ＨＣ吸着量が前記許容吸着値を超えたと判定された場合に、前記排気流路設定手段を禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるエタノールを吸着する機能を有するエタノール吸着材を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記パージ要求が有ると判定された場合に、排気ガスを前記ＨＣ吸着材に流さずに前記水吸着材、前記ＮＯｘ吸着材及び前記エタノール吸着材に流す排気流路第２設定手段と、
排気ガスを前記水吸着材、前記ＮＯｘ吸着材及び前記エタノール吸着材に流した後に前記ＨＣ吸着材に流す排気流路第２変更手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
内燃機関の始動後、排気ガスを前記水吸着材、前記ＮＯｘ吸着材及び前記ＨＣ吸着材に流す始動後流路設定手段と、
前記水吸着材の下流側のエタノール濃度を検知するエタノールセンサと、
前記エタノール濃度が予め定めた設定濃度を超えたか否かを判定する濃度判定手段と、
前記エタノール濃度が前記設定濃度を超えたと判定された場合に、排気ガスを前記エタノール吸着材に流す始動後流路変更手段と、
を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
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、
前記主排気通路の一部をバイパスする第１バイパス通路と、
前記第１バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記第１バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第２バイパス通路と、
前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第３バイパス通路と、
前記第３バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第１バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第１手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第２バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第２手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第３バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第３手段と、
前記第３バイパス通路よりも下流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な下流側触媒と、
前記下流側触媒に対する所定の活性条件の成否を判定する下流触媒活性判定手段と、
前記活性条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第３バイパス通路となるように前記通路切換第３手段を制御するＮＯｘパージ実行手段と、
前記通路切換第３手段を制御して排気ガスの流入先を前記第３バイパス通路に切り換えた後に、所定のＮＯｘパージ完了条件の成否を判定するＮＯｘパージ完了判定手段と、
前記ＮＯｘパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第２バイパス通路となるように前記通路切換第２手段を制御する水パージ実行手段と、
前記通路切換第２手段を制御して排気ガスの流入先を前記第２バイパス通路に切り換えた後に、所定の水パージ完了条件の成否を判定する水パージ完了判定手段と、
前記水パージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第１バイパス通路となるように前記通路切換第１手段を制御するＨＣパージ実行手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
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、
前記主排気通路の一部をバイパスする第１バイパス通路と、
前記第１バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記第１バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第２バイパス通路と、
前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記水吸着材の下流側の前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第１バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第１手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第２バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第２手段と、
前記第２バイパス通路から前記内燃機関の吸気通路に前記ＮＯｘ吸着材を流した排気ガスを還流する排気還流通路と、
前記排気還流通路の開閉を制御する排気還流制御手段と、
前記第１バイパス通路よりも上流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な上流側触媒と、
前記第１バイパス通路よりも下流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な下流側触媒と、
前記上流側触媒に対する所定の活性条件の成否を判定する上流触媒活性判定手段と、
前記活性条件が成立した場合に、前記排気還流制御手段を制御して前記排気還流通路を開くことにより排気還流を実行する排気還流実行手段と、
前記排気還流通路を開いた後に、所定のＮＯｘパージ完了条件の成否を判定するＮＯｘパージ完了判定手段と、
前記ＮＯｘパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第２バイパス通路となるように前記通路切換第２手段を制御する水パージ実行手段と、
前記通路切換第２手段を制御して排気ガスの流入先を前記第２バイパス通路に切り換えた後に、所定の水パージ完了条件の成否を判定する水パージ完了判定手段と、
前記水パージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第１バイパス通路となるように前記通路切換第１手段を制御するＨＣパージ実行手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記下流側触媒は、前記第２バイパス通路よりも上流側の前記主排気通路に設けられることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
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、
前記主排気通路の一部をバイパスする第１バイパス通路と、
前記第１バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記第１バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第２バイパス通路と、
前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第３バイパス通路と、
前記第３バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側、かつ、前記第３バイパス通路の上流側において前記主排気通路の一部をバイパスする第４バイパス通路と、
前記第４バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるエタノールを吸着する機能を有するエタノール吸着材と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第１バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第１手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第２バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第２手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第３バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第３手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第４バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第４手段と、
前記第４バイパス通路よりも下流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な下流側触媒と、
前記下流側触媒に対する所定の活性条件の成否を判定する下流触媒活性判定手段と、
前記活性条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第３バイパス通路となるように前記通路切換第３手段を制御するＮＯｘパージ実行手段と、
前記通路切換第３手段を制御して排気ガスの流入先を前記第３バイパス通路に切り換えた後に、所定のＮＯｘパージ完了条件の成否を判定するＮＯｘパージ完了判定手段と、
前記ＮＯｘパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第２バイパス通路となるように前記通路切換第２手段を制御する水パージ実行手段と、
前記通路切換第２手段を制御して排気ガスの流入先を前記第２バイパス通路に切り換えた後に、所定の水パージ完了条件の成否を判定する水パージ完了判定手段と、
前記水パージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第４バイパス通路となるように前記通路切換第４手段を制御するエタノールパージ実行手段と、
前記通路切換第４手段を制御して排気ガスの流入先を前記第４バイパス通路に切り換えた後に、所定のエタノールパージ完了条件の成否を判定するエタノールパージ完了判定手段と、
前記エタノールパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第１バイパス通路となるように前記通路切換第１手段を制御するＨＣパージ実行手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
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、
前記主排気通路の一部をバイパスする第１バイパス通路と、
前記第１バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記第１バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第２バイパス通路と、
前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第３バイパス通路と、
前記第３バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側、かつ、前記第３バイパス通路の上流側において前記主排気通路の一部をバイパスする第４バイパス通路と、
前記第４バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるエタノールを吸着する機能を有するエタノール吸着材と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第１バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第１手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第２バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第２手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第４バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第４手段と、
前記第３バイパス通路から前記内燃機関の吸気通路に前記ＮＯｘ吸着材を流した排気ガスを還流する排気還流通路と、
前記排気還流通路の開閉を制御する排気還流制御手段と、
前記第１バイパス通路よりも上流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な上流側触媒と、
前記第１バイパス通路よりも下流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な下流側触媒と、
前記上流側触媒に対する所定の活性条件の成否を判定する上流触媒活性判定手段と、
前記活性条件が成立した場合に、前記排気還流制御手段を制御して前記排気還流通路を開くことにより排気還流を実行する排気還流実行手段と、
前記排気還流通路を開いた後に、所定のＮＯｘパージ完了条件の成否を判定するＮＯｘパージ完了判定手段と、
前記ＮＯｘパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第２バイパス通路となるように前記通路切換第２手段を制御する水パージ実行手段と、
前記通路切換第２手段を制御して排気ガスの流入先を前記第２バイパス通路に切り換えた後に、所定の水パージ完了条件の成否を判定する水パージ完了判定手段と、
前記水パージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第４バイパス通路となるように前記通路切換第４手段を制御するエタノールパージ実行手段と、
前記通路切換第４手段を制御して排気ガスの流入先を前記第４バイパス通路に切り換えた後に、所定のエタノールパージ完了条件の成否を判定するエタノールパージ完了判定手段と、
前記エタノールパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第１バイパス通路となるように前記通路切換第１手段を制御するＨＣパージ実行手段と、
を備えたことを特徴とする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し、詳しくは、排気通路の一部をバイパスするバイパス通路上に、排気ガス中の特定成分を吸着するための吸着材を備えた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、内燃機関の排気通路の一部をバイパスするバイパス通路に水吸着材、ＨＣ吸着材及びＮＯｘ吸着材をこの順に設け、ＮＯｘ吸着材、ＨＣ吸着材、水吸着材の順に排気ガスを流すことでＮＯｘ、ＨＣ及び水をパージする内燃機関の排気浄化装置が開示されている。
【０００３】
上記従来の装置では、バイパス通路上の複数の部位、具体的には、水吸着材の上流側の部位、水吸着材とＨＣ吸着材との間の部位及びＨＣ吸着材とＮＯｘ吸着材との間の部位から内燃機関の吸気通路に排気ガスを還流する複数の排気還流通路を設け、この複数の排気還流通路を開放又は遮断する複数の開閉弁の開弁時期を制御することにより、上記のパージ順序を実現している。これにより、ＮＯｘ、ＨＣ、水のパージをこの順で個別に実施することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４２７００号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６７８５号公報
【特許文献３】特開２００２−２７６３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、吸着成分のパージは、エンジンの運転中に実施される。このため、エンジンが停止されればパージも停止される。特に、エンジンの運転時間が短い場合には、パージが未完了の場合もある。しかし、パージ未完了の場合でも、次回の始動時には、再び吸着動作が実施される。そして、このような短時間の運転とパージ未完了の状態が繰り返された場合、個々の吸着材が備える吸着量の限界（吸着限界）に徐々に近づくことになる。
【０００６】
上述した特許文献１では、ＮＯｘのパージが最先に実施されることから、ＮＯｘ吸着材の吸着限界に近づくことを抑制できる。しかしながら、エンジンの運転時間が短い場合、特に、ＨＣのパージ中にエンジンが停止される状態が繰り返されるような場合には、水のパージが実施されず、その結果、水吸着材がその吸着限界に近づいてしまう。
【０００７】
水吸着材がその吸着限界を超えた場合には、エンジンの再始動時に発生する水が水吸着材に吸着されずにＮＯｘ吸着材に吸着される。そうすると、ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着能力が低下してしまう。したがって、水吸着材がその吸着限界を超えた場合には、ＮＯｘが大気中に放出されるおそれがあった。
【０００８】
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、短時間の運転が繰り返された場合であっても、大気中へのＮＯｘ放出を良好に抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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れる主排気通路と、
前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
前記ＨＣ吸着材、前記水吸着材又は前記ＮＯｘ吸着材に対するパージ要求の有無を判定するパージ要求判定手段と、
前記パージ要求が有ると判定された場合に、排気ガスを前記ＨＣ吸着材に流さずに前記水吸着材及び前記ＮＯｘ吸着材に流す排気流路設定手段と、
排気ガスを前記水吸着材及び前記ＮＯｘ吸着材に流した後に前記ＨＣ吸着材に流す排気流路変更手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記パージ要求が有ると判定された場合に、排気ガスを前記ＨＣ吸着材及び前記水吸着材に流さずに前記ＮＯｘ吸着材に流すＮＯｘ流路設定手段と、
排気ガスを前記ＮＯｘ吸着材に流した後に前記ＨＣ吸着材に流すＨＣ流路設定手段と、
排気ガスを前記ＨＣ吸着材に流した後に前記水吸着材に流す水流路設定手段と、
前記ＨＣ吸着材に吸着したＨＣ吸着量を取得するＨＣ吸着量取得手段と、
前記ＨＣ吸着量が予め定めた許容吸着値を超えたか否かを判定する吸着量判定手段と、
前記ＨＣ吸着量が前記許容吸着値を超えたと判定された場合に、前記排気流路設定手段を禁止する禁止手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記主排気通路の一部をバイパスするバイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるエタノールを吸着する機能を有するエタノール吸着材を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記パージ要求が有ると判定された場合に、排気ガスを前記ＨＣ吸着材に流さずに前記水吸着材、前記ＮＯｘ吸着材及び前記エタノール吸着材に流す排気流路第２設定手段と、
排気ガスを前記水吸着材、前記ＮＯｘ吸着材及び前記エタノール吸着材に流した後に前記ＨＣ吸着材に流す排気流路第２変更手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の発明は、第３又は第４の発明において、
内燃機関の始動後、排気ガスを前記水吸着材、前記ＮＯｘ吸着材及び前記ＨＣ吸着材に流す始動後流路設定手段と、
前記水吸着材の下流側のエタノール濃度を検知するエタノールセンサと、
前記エタノール濃度が予め定めた設定濃度を超えたか否かを判定する濃度判定手段と、
前記エタノール濃度が前記設定濃度を超えたと判定された場合に、排気ガスを前記エタノール吸着材に流す始動後流路変更手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第６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れる主排気通路と、
前記主排気通路の一部をバイパスする第１バイパス通路と、
前記第１バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記第１バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第２バイパス通路と、
前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第３バイパス通路と、
前記第３バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第１バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第１手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第２バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第２手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第３バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第３手段と、
前記第３バイパス通路よりも下流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な下流側触媒と、
前記下流側触媒に対する所定の活性条件の成否を判定する下流触媒活性判定手段と、
前記活性条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第３バイパス通路となるように前記通路切換第３手段を制御するＮＯｘパージ実行手段と、
前記通路切換第３手段を制御して排気ガスの流入先を前記第３バイパス通路に切り換えた後に、所定のＮＯｘパージ完了条件の成否を判定するＮＯｘパージ完了判定手段と、
前記ＮＯｘパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第２バイパス通路となるように前記通路切換第２手段を制御する水パージ実行手段と、
前記通路切換第２手段を制御して排気ガスの流入先を前記第２バイパス通路に切り換えた後に、所定の水パージ完了条件の成否を判定する水パージ完了判定手段と、
前記水パージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第１バイパス通路となるように前記通路切換第１手段を制御するＨＣパージ実行手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、第７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れる主排気通路と、
前記主排気通路の一部をバイパスする第１バイパス通路と、
前記第１バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記第１バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第２バイパス通路と、
前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記水吸着材の下流側の前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第１バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第１手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第２バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第２手段と、
前記第２バイパス通路から前記内燃機関の吸気通路に前記ＮＯｘ吸着材を流した排気ガスを還流する排気還流通路と、
前記排気還流通路の開閉を制御する排気還流制御手段と、
前記第１バイパス通路よりも上流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な上流側触媒と、
前記第１バイパス通路よりも下流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な下流側触媒と、
前記上流側触媒に対する所定の活性条件の成否を判定する上流触媒活性判定手段と、
前記活性条件が成立した場合に、前記排気還流制御手段を制御して前記排気還流通路を開くことにより排気還流を実行する排気還流実行手段と、
前記排気還流通路を開いた後に、所定のＮＯｘパージ完了条件の成否を判定するＮＯｘパージ完了判定手段と、
前記ＮＯｘパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第２バイパス通路となるように前記通路切換第２手段を制御する水パージ実行手段と、
前記通路切換第２手段を制御して排気ガスの流入先を前記第２バイパス通路に切り換えた後に、所定の水パージ完了条件の成否を判定する水パージ完了判定手段と、
前記水パージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第１バイパス通路となるように前記通路切換第１手段を制御するＨＣパージ実行手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、第８の発明は、第７の発明において、
前記下流側触媒は、前記第２バイパス通路よりも上流側の前記主排気通路に設けられることを特徴とする。
【００１７】
また、第９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れる主排気通路と、
前記主排気通路の一部をバイパスする第１バイパス通路と、
前記第１バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記第１バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第２バイパス通路と、
前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第３バイパス通路と、
前記第３バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側、かつ、前記第３バイパス通路の上流側において前記主排気通路の一部をバイパスする第４バイパス通路と、
前記第４バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるエタノールを吸着する機能を有するエタノール吸着材と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第１バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第１手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第２バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第２手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第３バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第３手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第４バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第４手段と、
前記第４バイパス通路よりも下流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な下流側触媒と、
前記下流側触媒に対する所定の活性条件の成否を判定する下流触媒活性判定手段と、
前記活性条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第３バイパス通路となるように前記通路切換第３手段を制御するＮＯｘパージ実行手段と、
前記通路切換第３手段を制御して排気ガスの流入先を前記第３バイパス通路に切り換えた後に、所定のＮＯｘパージ完了条件の成否を判定するＮＯｘパージ完了判定手段と、
前記ＮＯｘパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第２バイパス通路となるように前記通路切換第２手段を制御する水パージ実行手段と、
前記通路切換第２手段を制御して排気ガスの流入先を前記第２バイパス通路に切り換えた後に、所定の水パージ完了条件の成否を判定する水パージ完了判定手段と、
前記水パージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第４バイパス通路となるように前記通路切換第４手段を制御するエタノールパージ実行手段と、
前記通路切換第４手段を制御して排気ガスの流入先を前記第４バイパス通路に切り換えた後に、所定のエタノールパージ完了条件の成否を判定するエタノールパージ完了判定手段と、
前記エタノールパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第１バイパス通路となるように前記通路切換第１手段を制御するＨＣパージ実行手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、第１０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れる主排気通路と、
前記主排気通路の一部をバイパスする第１バイパス通路と、
前記第１バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを吸着する機能を有するＨＣ吸着材と、
前記第１バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第２バイパス通路と、
前記第２バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれる水を吸着する機能を有する水吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側において、前記主排気通路の一部をバイパスする第３バイパス通路と、
前記第３バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材と、
前記第２バイパス通路の下流側、かつ、前記第３バイパス通路の上流側において前記主排気通路の一部をバイパスする第４バイパス通路と、
前記第４バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるエタノールを吸着する機能を有するエタノール吸着材と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第１バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第１手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第２バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第２手段と、
排気ガスの流入先を、前記主排気通路と前記第４バイパス通路とに切り換え可能な通路切換第４手段と、
前記第３バイパス通路から前記内燃機関の吸気通路に前記ＮＯｘ吸着材を流した排気ガスを還流する排気還流通路と、
前記排気還流通路の開閉を制御する排気還流制御手段と、
前記第１バイパス通路よりも上流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な上流側触媒と、
前記第１バイパス通路よりも下流側の前記主排気通路に設けられ、排気ガスを浄化可能な下流側触媒と、
前記上流側触媒に対する所定の活性条件の成否を判定する上流触媒活性判定手段と、
前記活性条件が成立した場合に、前記排気還流制御手段を制御して前記排気還流通路を開くことにより排気還流を実行する排気還流実行手段と、
前記排気還流通路を開いた後に、所定のＮＯｘパージ完了条件の成否を判定するＮＯｘパージ完了判定手段と、
前記ＮＯｘパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第２バイパス通路となるように前記通路切換第２手段を制御する水パージ実行手段と、
前記通路切換第２手段を制御して排気ガスの流入先を前記第２バイパス通路に切り換えた後に、所定の水パージ完了条件の成否を判定する水パージ完了判定手段と、
前記水パージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第４バイパス通路となるように前記通路切換第４手段を制御するエタノールパージ実行手段と、
前記通路切換第４手段を制御して排気ガスの流入先を前記第４バイパス通路に切り換えた後に、所定のエタノールパージ完了条件の成否を判定するエタノールパージ完了判定手段と、
前記エタノールパージ完了条件が成立した場合に、排気ガスの流入先が前記第１バイパス通路となるように前記通路切換第１手段を制御するＨＣパージ実行手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１、６の発明によれば、ＮＯｘ及び水のパージを優先的に実施することができる。これにより、短時間の運転が繰り返された場合であっても、大気中へのＮＯｘの放出を良好に抑制できる。
【００２０】
第２の発明によれば、ＨＣ吸着材に吸着したＨＣ吸着量が許容吸着値を超えていない場合には、ＮＯｘ及び水のパージを優先的に実施するものの、ＨＣ吸着量が許容吸着値を超えた場合には、ＨＣのパージの実施順序を水のパージと入れ替えて実施することができる。つまり、ＨＣ吸着量が多い場合に緊急的な制御を実行できる。したがって、ＨＣ吸着量が許容吸着値を超えた場合に大気中へＨＣが放出されることを抑制できる。
【００２１】
第３の発明によれば、排気ガス中に含まれるエタノールをエタノール吸着材に吸着させることができるので、エタノールに起因したエミッションの悪化を良好に抑制できる。
【００２２】
第４、９の発明によれば、ＮＯｘ、水及びエタノールのパージを優先的に実施することができる。これにより、短時間の運転が繰り返された場合であっても、大気中へのＮＯｘの放出を良好に抑制できる。
【００２３】
水吸着材はエタノールをも吸着する機能を有している。しかし、機関始動後、水吸着材に吸着されたエタノールが一定の条件下で脱離する。このため、水吸着材よりも下流側において、エタノール濃度が急激に増加する場合がある。第５の発明によれば、このような場合に、エタノール吸着材に排気ガスを流すことができる。これにより、高濃度のエタノールを良好なタイミングで吸着できる。したがって、効率的にエタノールを吸着できる。
【００２４】
第７、１０の発明によれば、上流側触媒が活性化した場合にＮＯｘのパージを実施することができる。上流側触媒は下流側触媒に比べて早期に活性化する。したがって、下流側触媒の活性化後に実施するよりも早いタイミングでＮＯｘのパージを開始できる。これにより、ＮＯｘのパージを早期に完了することができる。
【００２５】
第８の発明によれば、上流側触媒が第１バイパス通路と第２バイパス通路との間に配置されているため、水のパージに起因した下流側触媒への影響を考慮する必要がない。したがって、水のパージに併せてＨＣのパージを実施することができる。この結果、吸着成分のパージを早期に完了できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】実施の形態１のＥＣＵ７０が実行するルーチンのフロー図である。
【図３】パージ選択制御に係るルーチンのフロー図である。
【図４】実施の形態４のシステム構成を説明するための図である。
【図５】実施の形態４のＥＣＵ７０が実行するルーチンのフロー図である。
【図６】実施の形態５のシステム構成を説明するための図である。
【図７】実施の形態５のＥＣＵ７０が実行するルーチンのフロー図である。
【図８】実施の形態５のＥＣＵ７０が実行するルーチンのフロー図である。
【図９】実施の形態６のシステム構成を説明するための図である。
【図１０】実施の形態６のＥＣＵ７０が実行するルーチンのフロー図である。
【図１１】実施の形態６の変形例のシステム構成を説明するための図である。
【図１２】内燃機関の始動後における、上流触媒出口及び下流触媒出口のエタノール濃度特性を説明するための図である。
【図１３】実施の形態６のＥＣＵ７０が実行するルーチンのフロー図である。
【図１４】実施の形態７のシステム構成を説明するための図である。
【図１５】実施の形態７のＥＣＵ７０が実行するルーチンのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２８】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための図である。実施の形態１のシステムは、例えば車両の駆動源として用いられる内燃機関１０を備えている。この内燃機関１０には、吸気通路１２及び主排気通路１４がそれぞれ接続されている。
【００２９】
主排気通路１４の途中には、排気ガス中に含まれるＮＯｘ、ＨＣ等を浄化するための触媒（例えば三元触媒）として、上流触媒１６と、この上流触媒１６より下流に位置する下流触媒１８とが設けられている。上流触媒１６は、内燃機関１０の排気マニホールドの直下などに配置されるのが好ましく、下流触媒１８は、車両の床下などに配置されるのが好ましい。
【００３０】
上流触媒１６の下流側には、主排気通路１４をバイパスする第１バイパス通路２０が設けられている。第１バイパス通路２０の途中には、排気ガス中のＨＣを吸着可能なＨＣ吸着材２２が設けられている。ＨＣ吸着材２２としては、例えば、Ｙ型、フェリエライトやＺＳＭ５などのゼオライトを用いることができる。また、ＨＣ吸着材２２には、低級ＨＣ成分の吸着に有利な銀Ａｇや白金Ｐｔ等の貴金属が担持されていてもよい。
【００３１】
主排気通路１４と第１バイパス通路２０との分岐部には、第１切換弁２４が設けられている。第１切換弁２４は、排気ガスの流入先を主排気通路１４と第１バイパス通路２０とに切り換えが可能になっている。言い換えれば、第１切換弁２４は、ＨＣ吸着材２２に排気ガスを流す状態と、ＨＣ吸着材２２に排気ガスを流さない状態とに切り換えが可能になっている。なお、第１切換弁２４は、通常時は第１バイパス通路２０の入口を閉塞しているものとする。
【００３２】
第１バイパス通路２０の下流側の主排気通路１４上には、主排気通路１４をバイパスする第２バイパス通路２６が設けられている。第２バイパス通路２６の途中には、排気ガス中の水を吸着可能な水吸着材２８が設けられている。水吸着材２８としては、例えば、Ｙ型ゼオライトを用いることができる。
【００３３】
主排気通路１４と第２バイパス通路２６との分岐部には、第２切換弁３０が設けられている。第２切換弁３０は、排気ガスの流入先を主排気通路１４と第２バイパス通路２６とに切り換えが可能になっている。言い換えれば、第２切換弁３０は、水吸着材２８に排気ガスを流す状態と、水吸着材２８に排気ガスを流さない状態とに切り換えが可能になっている。なお、第２切換弁３０は、第１切換弁２４と同様、通常時は第２バイパス通路２６の入口を閉塞しているものとする。
【００３４】
第２バイパス通路２６の下流側の主排気通路１４上には、主排気通路１４をバイパスする第３バイパス通路３２が設けられている。第３バイパス通路３２の途中には、排気ガス中のＮＯｘを吸着可能なＮＯｘ吸着材３４が設けられている。ＮＯｘ吸着材３４としては、例えば、ＺＳＭ５にＦｅをイオン交換した材料を用いることができる。
【００３５】
主排気通路１４と第３バイパス通路３２との分岐部には、第３切換弁３６が設けられている。第３切換弁３６は、排気ガスの流入先を主排気通路１４と第３バイパス通路３２とに切り換えが可能になっている。言い換えれば、第３切換弁３６は、ＮＯｘ吸着材３４に排気ガスを流す状態と、ＮＯｘ吸着材３４に排気ガスを流さない状態とに切り換えが可能になっている。なお、第３切換弁３６は、第１切換弁２４と同様、通常時は第３バイパス通路３２の入口を閉塞しているものとする。
【００３６】
本実施形態のシステムは、更に、内燃機関１０の吸入空気量Gaを検出するエアフローメータ３８と、内燃機関１０のエンジン水温を検出する水温センサ４０と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)７０とを備えている。ＥＣＵ７０には、上述したエアフローメータ３８、水温センサ４０等の各種センサ、第１切換弁２４等の各種アクチュエータがそれぞれ電気的に接続されている。
【００３７】
［吸着動作の概要］
内燃機関１０の冷間始動直後は、上流触媒１６や下流触媒１８の温度が低いため、その活性が不十分である。このため、ＨＣやＮＯｘを上流触媒１６や下流触媒１８で十分に浄化することができない。そこで、主排気通路１４が第１バイパス通路２０、第２バイパス通路２６及び第３バイパス通路３２と連通するように第１切換弁２４、第２切換弁３０、第３切換弁３６を切り換える。こうすることで、冷間始動直後の排気ガスを第１バイパス通路２０、第２バイパス通路２６、第３バイパス通路３２に流し、排気ガス中のＨＣ、水及びＮＯｘを、ＨＣ吸着材２２、水吸着材２８、ＮＯｘ吸着材３４にそれぞれ吸着させることができる。これにより、冷間始動直後に発生するＨＣ及びＮＯｘの大気中への放出を抑制している。
【００３８】
［システムの特徴の説明］
下流触媒１８が十分に活性化した後、吸着させたＨＣ、水及びＮＯｘをパージする。しかし、内燃機関１０の運転時間が短い場合には、ＨＣ、水及びＮＯｘのパージが完了しない場合もある。なぜなら、これらの吸着成分のパージは、内燃機関１０の運転中に実施されるため、内燃機関１０の運転が停止されるとパージも停止されるからである。しかし、パージが未完了の状態であっても、次回の冷間始動直後にＨＣ、水及びＮＯｘが排出される。このため、これらを吸着するべく上述した吸着動作が行われる。そして、このような短時間の運転と、パージ未完了状態での吸着動作とが繰り返された場合には、個々の吸着材がその吸着限界に近づく。そして、仮に吸着限界を超過した場合には、冷間始動直後のＨＣ、水及びＮＯｘが大気中に排出される可能性がある。
【００３９】
ここで、等容量のＨＣ吸着材、水吸着材、ＮＯｘ吸着材に排気ガスを個別に流した場合、次の傾向を示す。すなわち、排気ガス中の成分の構成割合や吸着材の本来有する性質にもよるが、ＨＣ吸着材の吸着限界は水、ＮＯｘ吸着材に比べて高いという傾向を示す。
【００４０】
そこで、本システムでは、上記の傾向に鑑み、ＮＯｘ吸着材３４、水吸着材２８、ＨＣ吸着材２２の順にパージを実施することとした。これにより、吸着限界に近づく傾向のあるＮＯｘ及び水のパージの頻度を高めることができる。パージの頻度を高めることができれば、吸着限界に達する状況を回避できる。したがって、次回の冷間始動直後のＮＯｘ及び水を吸着でき、その結果、ＮＯｘの大気中への放出を良好に抑制できる。
【００４１】
また、水吸着材２８がその吸着限界を超えた場合には、水が吸着されずにＮＯｘ吸着材３４に流入してしまい、ＮＯｘの吸着を阻害する要因となってしまう。本システムでは、特に、水のパージをＨＣのパージに優先して実施する。このため、次回の冷間始動直後の水によるＮＯｘ吸着阻害を抑制でき、結果として、ＮＯｘの大気中への放出をより良好に抑制できる。
【００４２】
［実施の形態１における具体的処理］
図２は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンによれば、まず、下流触媒１８に対する所定の活性化条件の成否が判別される（ステップ１００）。所定の活性化条件の成否は、具体的に、下流触媒１８が所定の判定温度以上であるか否かで判別される。下流触媒１８の温度は、例えば、内燃機関１０の始動開始後に下流触媒１８に流入するガス量をエアフローメータ３８から検出した吸入空気量Gaに基づき推定し、その吸入空気量Gaとガス流通時間との関係に基づいて予め定められたマップにより取得することができる。一方、判定温度は、予めＥＣＵ７０に記憶されているものとする。
【００４３】
下流触媒１８の温度が上記判定温度よりも高い場合には、活性化条件が成立していると判断できる。このため、主排気通路１４が第３バイパス通路３２と連通するように第３切換弁３６を切り換える（ステップ１０２）。この結果、ＮＯｘ吸着材３４に対するパージ動作が開始される。一方、下流触媒１８の温度が上記判定温度よりも低い場合は、活性化条件が成立していないと判断できる。このため、ステップ１００に戻って、下流触媒１８の温度が再度取得される。
【００４４】
ステップ１０２に続いて、ＮＯｘのパージが完了したか否かが判別される（ステップ１０４）。パージの完了は、例えば、ＮＯｘ吸着材３４からパージしたＮＯｘパージ量を取得し、所定の判定量よりも少ないか否かで判別される。このパージ量は、例えば、上記ステップ１０２における第３切換弁３６の切り換え後の経過時間とパージガス温度との関係に基づいて推定することができる。一方、所定の判定量は、予めＥＣＵ７０に記憶されているものとする。
【００４５】
パージ量が判定量よりも少ない場合には、ＮＯｘのパージが完了したと判断できる。このため、第３切換弁３６を通常時の状態に切り換える（ステップ１０６）。この結果、ＮＯｘ吸着材３４に対するパージ動作が終了する。一方、パージ量が判定量よりも多い場合には、ＮＯｘのパージが未完了と判断できる。このため、ステップ１０４に戻って、ＮＯｘのパージ量が再度取得される。
【００４６】
ステップ１０６に続いて、主排気通路１４が第２バイパス通路２６と連通するように第２切換弁３０を切り換える（ステップ１０８）。この結果、水吸着材２８に対するパージ動作が開始される。
【００４７】
ステップ１０８に続いて、水のパージが完了したか否かが判別される（ステップ１１０）。パージの完了は、上述したステップ１０４と同様に、水のパージ量が所定の判定量よりも少ないか否かで判別される。そして、水のパージが完了したと判断された場合には、第２切換弁３０を通常時の状態に切り換える（ステップ１１２）。この結果、水吸着材２８に対するパージ動作が終了する。一方、水のパージが未完了であると判断された場合には、ステップ１１０に戻って、水のパージ量が再度取得される。
【００４８】
ステップ１１２に続いて、主排気通路１４が第１バイパス通路２０と連通するように第１切換弁２４を切り換える（ステップ１１４）。この結果、ＨＣ吸着材２２に対するパージ動作が開始される。
【００４９】
ステップ１１４に続いて、ＨＣのパージが完了したか否かが判別される（ステップ１１６）。パージの完了は、上述したステップ１０４と同様に、ＨＣのパージ量が所定の判定量よりも少ないか否かで判別される。そして、ＨＣのパージが完了したと判断された場合には、第１切換弁２４を通常時の状態に切り換える（ステップ１１８）。この結果、ＨＣ吸着材２２に対するパージ動作が終了する。一方、ＨＣのパージが未完了と判断された場合には、ステップ１１６に戻って、ＨＣのパージ量が再度取得される。
【００５０】
以上説明した図２のルーチンによれば、ＮＯｘのパージを水のパージよりも優先的に実施できる。また、水のパージをＨＣのパージよりも優先的に実施できる。したがって、運転時間が短い場合であっても、次回の冷間始動直後にＮＯｘが大気中へ放出されることを抑制できる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態１においては、ＨＣ吸着材２２が第１バイパス通路２０の途中に設けられ、水吸着材２８が第２バイパス通路２６の途中に設けられたが、水吸着材２８が第１バイパス通路２０の途中に設けられ、ＨＣ吸着材２２が第２バイパス通路２６の途中に設けられていてもよい。なお、本変形例は、後述する実施の形態２、５〜７においても同様に適用が可能である。
【００５２】
なお、上述した実施の形態１においては、第１切換弁２４が前記第６の発明における「通路切換第１手段」に、第２切換弁３０が前記第６の発明における「通路切換第２手段」に、第３切換弁３６が前記第６の発明における「通路切換第３手段」に、下流触媒１８が前記第６の発明における「下流側触媒」に、それぞれ相当する。また、ＥＣＵ７０が、図２のステップ１００の処理を実行することにより前記第６の発明における「下流触媒活性判定手段」が、同ステップ１０２の処理を実行することにより前記第６の発明における「ＮＯｘパージ実行手段」が、同ステップ１０４の処理を実行することにより前記第６の発明における「ＮＯｘパージ完了判定手段」が、同ステップ１０８の処理を実行することにより前記第６の発明における「水パージ実行手段」が、同ステップ１１０の処理を実行することにより前記第６の発明における「水パージ完了判定手段」が、同ステップ１１４の処理を実行することにより前記第６の発明における「ＨＣパージ実行手段」が、それぞれ実現されている。
【００５３】
実施の形態２．
［システムの特徴の説明］
実施の形態２のシステムは、実施の形態１の構成を用い、ＨＣ吸着材２２がその吸着限界に近い場合には、実施の形態１で説明した第１パージ制御から後述する第２パージ制御に切り換えることをその特徴とする。
【００５４】
実施の形態１では、ＮＯｘ、水及びＨＣのパージがこの順に個別に実施される。この理由は、パージを同時に実施すると、下流側に配置した吸着材にパージ成分が吸着してしまうからである。具体的には、ある成分（例えばＨＣ）のパージと同時に他の成分（例えば水）のパージを実施すると、上流側にあるＨＣ吸着材２２からパージしたＨＣが水吸着材２８に吸着する場合があり、パージしたＨＣを下流触媒１８で浄化できないときがある。
【００５５】
一方、パージの個別実施が短時間の運転時にされると、次のような問題が生じる。すなわち、個々のパージが完了するまでに時間を要し、その間にパージが停止された場合には、パージの開始時期が遅い吸着材ほどパージ未完了や未実施となってしまう。特に、ＨＣのパージはＮＯｘ及び水のパージに比べてパージ開始時期が遅いため、ＨＣのパージが不十分の状態となることがある。そして、このような状態が繰り返されれば、吸着量に余裕があるとはいえ、ＨＣ吸着材２２がその吸着限界に近づいてしまう。
【００５６】
そこで、本システムでは、ＨＣ吸着材２２のＨＣ吸着量を取得し、ＨＣ吸着量が別途設定した許容吸着値を超える場合には、例外的なパージ制御としての第２パージ制御を実施することとした。第２パージ制御は、ＨＣのパージの順序を水のパージと入れ替えた制御である。第２パージ制御を実施することで、次回の冷間始動直後のＮＯｘ及びＨＣの大気中への放出を良好に抑制できる。
【００５７】
［実施の形態２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ＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンによれば、まず、下流触媒１８に対する所定の活性化条件の成否が判別される（ステップ１２０）。本ステップの処理は、図２のステップ１００の処理と同一であるため説明を省略する。下流触媒１８の温度が上記判定温度よりも高い場合には、ステップ１２２に進む。一方、下流触媒１８の温度が上記判定温度よりも低い場合は、ステップ１２０に戻る。
【００５８】
ステップ１２２では、ＨＣ吸着材２２のＨＣ吸着量が取得される。ＨＣ吸着量は、既知の推定方法によって求めることができる。続いて、求めたＨＣ吸着量が所定の判定値を超えたか否かが判別される（ステップ１２４）。ここで、所定の判定値は、上述した許容吸着値であり、ＨＣ吸着材２２の吸着限界に応じて自由に設定できる。なお、この判定値はＥＣＵ７０に記憶されているものとする。
【００５９】
ＨＣ吸着量が許容吸着値を超えていない場合には、ＨＣ吸着材２２のＨＣ吸着能力に余裕があると判断できる。このため、ＮＯｘ及び水のパージが優先的に実施される（ステップ１２６）。ＮＯｘ及び水のパージを優先的に実施する制御については、実施の形態１で既述したとおりである。一方、ＨＣ吸着量が許容吸着値を超える場合には、ＨＣ吸着材２２がその吸着限界に近づいていると判断できる。このため、ＨＣのパージを優先する（ステップ１２８）。
【００６０】
以上説明した図３のルーチンによれば、ＨＣ吸着材２２のＨＣ吸着量が許容吸着値を超える場合には、ＨＣのパージを優先して実施できる。このため、ＨＣ吸着材２２がその吸着限界に達する状況を回避できる。したがって、次回の冷間始動直後のＮＯｘ及びＨＣの大気中への放出を良好に抑制できる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ７０が図３のステップ１２０の処理を実行することにより前記第２の発明における「ＨＣ吸着量取得手段」が、同ステップ１２２の処理を実行することにより前記第２の発明における「吸着量判定手段」が、それぞれが実現されている。
【００６２】
実施の形態３．
［システム構成の説明］
図４は、本発明の実施の形態３のシステムの構成を説明するための図である。本システムは、実施の形態１のシステム構成と一部異なり、第２バイパス通路２６の途中に、水吸着材２８及びＮＯｘ吸着材３４がこの順に設けられている。
【００６３】
また、水吸着材２８よりも上流側には、第２バイパス通路２６を流れる排気ガスの一部を還流するための排気還流通路４２の一端が接続されている。この排気還流通路４２の他端は、吸気通路１２に接続されている。排気還流通路４２の途中には、開くことにより排気還流を可能とするパージ弁４４が設けられている。
【００６４】
［吸着動作の概要］
実施の形態３の吸着動作は、実施の形態１と同様である。すなわち、内燃機関１０の冷間始動時に、主排気通路１４が第１バイパス通路２０、第２バイパス通路２６と連通するように第１切換弁２４、第２切換弁３０を切り換える。こうすることで、冷間始動直後の排気ガスを第１バイパス通路２０、第２バイパス通路２６に流し、ＨＣ、水及びＮＯｘをＨＣ吸着材２２、水吸着材２８、ＮＯｘ吸着材３４にそれぞれ吸着させる。
【００６５】
［システムの特徴の説明］
吸着させた上記成分のうち、ＮＯｘは、上流触媒１６の活性時期の到来に併せてパージされる。具体的には、上流触媒１６が十分に活性した後、排気ガスを第２バイパス通路２６に流す。これにより、ＮＯｘ吸着材３４に吸着させたＮＯｘをパージする。パージに際しては、第２切換弁３０が通常時の状態に制御され、パージ弁４４が開かれる。したがって、排気ガスは、第２バイパス通路２６が主排気通路１４に再合流する箇所から流入し、ＮＯｘ吸着材３４、水吸着材２８を通過した後に排気還流通路４２を流れて吸気通路１２に還流する。
【００６６】
また、水のパージは、ＮＯｘのパージの完了を待って実施される。水のパージに際しては、パージ弁４４を閉じ、主排気通路１４が第２バイパス通路２６と連通するように第２切換弁３０を切り換える。これにより、パージされた水は主排気通路１４を流れ、大気中に放出される。
【００６７】
ＨＣのパージは、下流触媒１８が十分に活性化した後、排気ガスを第１バイパス通路２０に流すことでパージされる。このパージの方法については、実施の形態１と同様である。ただし、ＨＣのパージは、水のパージの完了を待って実施される。こうすることで、ＮＯｘ、水、ＨＣの順にパージを実施することができる。これにより、ＮＯｘ及び水のパージの頻度を高めることができるので、ＮＯｘ吸着材３４及び水吸着材２８がその吸着限界に達する状況を回避できる。したがって、次回の冷間始動直後のＮＯｘ及び水を吸着でき、その結果、ＮＯｘの大気中への放出を良好に抑制できる。
【００６８】
本システムでは、実施の形態１と同様、水のパージをＨＣのパージに優先して実施する。したがって、次回の冷間始動直後の水によるＮＯｘ吸着阻害を抑制でき、結果として、ＮＯｘの大気中への放出をより良好に抑制できる。
【００６９】
また、本システムでは、上流触媒１６が活性化したタイミングでＮＯｘのパージを実施することができる。上流触媒１６は下流触媒１８よりも上流に設けられているため、早期に活性化できる。したがって、ＮＯｘのパージをより早いタイミングで開始できる。これにより、ＮＯｘのパージを早期に完了することができる。
【００７０】
［実施の形態３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ＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンによれば、まず、上流触媒１６に対する所定の活性化条件の成否が判定される（ステップ１３０）。所定の活性化条件の成否は、具体的に、上流触媒１６が所定の判定温度以上であるか否かで判別される。なお、この判別方法は、上述した図２のステップ１００と同様の処理であるため説明を省略する。
【００７１】
上流触媒１６の温度が上記判定温度よりも高い場合には、活性化条件が成立していると判断できる。このため、パージバルブを開く（ステップ１３２）。この結果、ＮＯｘ３４に対するパージ動作が開始される。一方、上流触媒１６の温度が上記判定温度よりも低い場合は、活性化条件が成立していないと判断できる。このため、ステップ１３０に戻って、上流触媒１６の温度が再度取得される。
【００７２】
ステップ１３２に続いて、ＮＯｘのパージが完了したか否かが判別される（ステップ１３４）。本ステップの処理については、上述した図２のステップ１０４と同様であるため説明を省略する。ＮＯｘのパージが完了したと判断された場合には、パージ弁４４を閉じる（ステップ１３６）。この結果、ＮＯｘ吸着材３４に対するパージ動作が終了する。一方、ＮＯｘのパージが未完了と判断された場合には、ステップ１３４に戻る。
【００７３】
ステップ１３６に続いて、主排気通路１４が第２バイパス通路２６と連通するように第２切換弁３０を切り換える（ステップ１３８）。この結果、水吸着材２８に対するパージ動作が開始される。
【００７４】
ステップ１３８に続いて、水のパージが完了したか否かが判別される（ステップ１４０）。本ステップの処理については、上述した図２のステップ１１０と同様である。水のパージが完了したと判断された場合には、第２切換弁３０を通常時の状態に切り換える（ステップ１４２）。この結果、水吸着材２８に対するパージ動作が終了する。一方、水のパージが未完了であると判断された場合には、ステップ１４０に戻る。
【００７５】
ステップ１４２に続いて、下流触媒１８に対する所定の活性化条件の成否が判別される（ステップ１４４）。本ステップの処理については、上述した図２のステップ１００と同様である。
【００７６】
ステップ１４４に続いて、主排気通路１４が第１バイパス通路２０と連通するように第１切換弁２４を切り換える（ステップ１４６）。この結果、ＨＣ吸着材２２に対するパージ動作が開始される。
【００７７】
ステップ１４６に続いて、ＨＣのパージが完了したか否かが判別される（ステップ１４８）。本ステップの処理については、上述した図２のステップ１１６と同様である。そして、ＨＣのパージが完了したと判断された場合には、第１切換弁２４を通常時の状態に切り換える（ステップ１５０）。この結果、ＨＣ吸着材２２に対するパージ動作が終了する。一方、ＨＣのパージが未完了と判断された場合には、ステップ１４８に戻る。
【００７８】
以上説明した図５のルーチンによれば、ＮＯｘのパージを水のパージよりも優先的に実施できる。また、水のパージをＨＣのパージよりも優先的に実施できる。したがって、運転時間が短い場合であっても、次回の冷間始動直後にＮＯｘが大気中へ放出されることを抑制できる。
【００７９】
また、図５のルーチンによれば、上流触媒１６が活性化したタイミングでパージ弁４４が開かれるため、ＮＯｘのパージをより早いタイミングで開始できる。したがって、ＮＯｘのパージを早期に完了することができる。
【００８０】
なお、上述した実施の形態３においては、図５のルーチンを基本的なパージとしつつ、実施の形態２と同様に、ＨＣ吸着材２２のＨＣ吸着量に応じてＨＣの優先パージを実施してもよい。こうすることで、ＨＣ吸着材２２がその吸着限界に達してしまう状況を回避でき、次回の冷間始動直後のＮＯｘ及びＨＣの大気中への放出を良好に抑制できる。
【００８１】
なお、上述した実施の形態３においては、パージ弁４４が前記第７の発明における「排気還流制御手段」に、上流触媒１６が前記第７の発明における「上流側触媒」に、下流触媒１８が前記第７の発明における「下流側触媒」に、それぞれ相当する。また、ＥＣＵ７０が、図５のステップ１３０の処理を実行することにより前記第７の発明における「上流触媒活性判定手段」が、同ステップ１３２の処理を実行することにより前記第７の発明における「排気還流実行手段」が、同ステップ１３４の処理を実行することにより前記第７の発明における「ＮＯｘパージ完了判定手段」が、同ステップ１３８の処理を実行することにより前記第７の発明における「水パージ実行手段」が、同ステップ１４０の処理を実行することにより前記第７の発明における「水パージ完了判定手段」が、同ステップ１４６の処理を実行することにより前記第７の発明における「ＨＣパージ実行手段」が、それぞれ実現されている。
【００８２】
実施の形態４．
［システム構成の説明］
図６は、本発明の実施の形態４のシステムの構成を説明するための図である。本システムは、実施の形態３のシステム構成と一部異なり、第１バイパス通路２０と第２バイパス通路２６の間に下流触媒１８が設けられている。
なお、実施の形態４の吸着動作は、実施の形態３と同様である。
【００８３】
［システムの特徴の説明］
実施の形態３では、下流触媒１８が第２バイパス通路２６の下流側に設けられていた。このため、ＨＣのパージが完了するまでに時間を要するという問題があった。これは、水のパージを実施すると水の気化潜熱に伴い排気ガスの温度が低下してしまうことに起因する。温度が低下した状態の排気ガスが下流触媒１８を流れることで下流触媒１８の温度が低下し、その結果、下流触媒１８の活性が低下する。この結果、ＨＣのパージが完了するまでに時間を要してしまう。
【００８４】
そこで、本システムでは、下流触媒１８を第１バイパス通路２０の直後の主排気通路１４上に設けることとした。これにより、水による下流触媒１８の活性低下を回避し、より早期にＨＣのパージを完了することができる。
【００８５】
また、本システムによれば、実施の形態３と同様、ＮＯｘのパージは、上流触媒１６の活性時期の到来に併せて実施される。また、水のパージは、実施の形態３と同様、ＮＯｘのパージの完了を待って実施される。一方、ＨＣのパージは、下流触媒１８の活性時期の到来に併せて実施され、必ずしも水のパージの完了を待つわけではない。したがって、水のパージとＨＣのパージとを同時に実施でき、結果としてＮＯｘ、水、ＨＣのパージをより早期に完了できる。
【００８６】
［実施の形態４における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、図５のステップ１３０〜１４２と同一の処理である。各ステップの処理内容については既述したとおりである。
【００８７】
同様に、図８は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、図５のステップ１４４〜１５０と同一の処理である。各ステップの処理内容については既述したとおりである。
【００８８】
以上説明した図７のルーチンによれば、上流触媒１６が活性化したタイミングでパージ弁４４が開かれるため、ＮＯｘのパージをより早いタイミングで開始できる。したがって、ＮＯｘのパージを早期に完了することができる。また、図８のルーチンによれば、水のパージの完了を待つことなくＨＣのパージを実施できるため、ＨＣのパージをより早期に完了することができる。そして、図７のルーチンと図８のルーチンとを個別に実施することで、結果としてＮＯｘ、水、ＨＣのパージをより早期に完了できる。
【００８９】
実施の形態５．
［システム構成の説明］
図９は、本発明の実施の形態５のシステムの構成を説明するための図である。本システムは、ガソリン燃料とエタノールの何れによっても内燃機関１０の運転が可能なシステムであるものとする。すなわち、本システムには、ガソリン、エタノール、もしくは所定の割合のエタノールが含有された混合ガソリン燃料が用いられるものとする。
【００９０】
図９に示すように、本システムは、実施の形態１のシステム構成と一部異なり、第２バイパス通路２６と第３バイパス通路３２の途中に、主排気通路１４をバイパスする第４バイパス通路４６が設けられている。
【００９１】
第４バイパス通路４６の途中には、排気ガス中のエタノールを吸着可能なエタノール吸着材４８が設けられている。排気ガス中のエタノールは、下流触媒１８を流れる際に付着し、下流触媒１８の活性化を阻害する要因となりうる。このため、エタノール吸着材４８は、下流触媒１８よりも上流側に設けられる。また、排気ガス中のエタノールは、水と同様、ＮＯｘ吸着材３４のＮＯｘ吸着能力を低下させる要因となりうる。このため、エタノール吸着材４８は、ＮＯｘ吸着材３４よりも上流側に設けられる。エタノール吸着材４８としては、例えば、Ｙ型ゼオライトを用いることができる。
【００９２】
主排気通路１４と第４バイパス通路４６との分岐部には、第４切換弁５０が設けられている。第４切換弁５０は、排気ガスの流入先を主排気通路１４と第４バイパス通路４６とに切り換えが可能になっている。言い換えれば、第４切換弁５０は、エタノール吸着材４８に排気ガスを流す状態と、エタノール吸着材４８に排気ガスを流さない状態とに切り換えが可能になっている。なお、第４切換弁５０は、第１切換弁２４と同様、通常時は第４バイパス通路４６の入口を閉塞しているものとする。
【００９３】
本実施形態のシステムは、更に、エタノールの濃度を検出するエタノールセンサ５２を備えている。エタノールセンサ５２は、ＥＣＵ７０に電気的に接続されている。
【００９４】
［吸着動作の概要］
本システムの吸着動作は、実施の形態１とほぼ同様である。すなわち、内燃機関１０の冷間始動時に、主排気通路１４が第１バイパス通路２０、第２バイパス通路２６、第３バイパス通路３２、第４バイパス通路４６と連通するように、第１切換弁２４、第２切換弁３０、第３切換弁３６、第４切換弁５０を切り換える。こうすることで、冷間始動直後の排気ガスを第１バイパス通路２０、第２バイパス通路２６、第３バイパス通路３２、第４バイパス通路４６に流し、ＨＣ、水、エタノール及びＮＯｘをＨＣ吸着材２２、水吸着材２８、エタノール吸着材４８及びＮＯｘ吸着材３４にそれぞれ吸着させる。
【００９５】
［システムの特徴の説明］
本システムは、実施の形態１の構成に、エタノールを吸着するための構成を加えたものである。このため、エタノールのパージの処理を実行することになるが、この処理を実行すれば、システム全体のパージ処理に時間を要する。こうした状況下においても、実施の形態１と同様、冷間始動直後のＨＣ、水、エタノール及びＮＯｘを吸着できなくなるという問題がある。
【００９６】
ここで、等容量のＨＣ吸着材、エタノール吸着材に排気ガスを個別に流した場合、次の傾向を示す。すなわち、排気ガス中の成分の構成割合や吸着材の本来有する性質にもよるが、ＨＣ吸着材の吸着限界はエタノール吸着材に比べて高いという傾向を示す。
【００９７】
そこで、本システムでは、実施の形態１と同様に、上記の傾向に鑑み、ＮＯｘ吸着材３４、水吸着材２８、エタノール吸着材４８、ＨＣ吸着材２２の順にパージを実施することとした。これにより、吸着限界に近づく傾向のあるＮＯｘ、水及びエタノールのパージの頻度を高めることができる。パージの頻度を高めることができれば、吸着限界に達する状況を回避できる。したがって、次回の冷間始動直後のＮＯｘ、水及びエタノールを吸着でき、その結果、ＮＯｘの大気中への放出を良好に抑制できる。
【００９８】
また、水吸着材２８がその吸着限界を超えた場合には、ＮＯｘの吸着を阻害する要因となることについては実施の形態１で既述した。同様に、エタノール吸着材４８がその吸着限界を超えた場合にも同様にＮＯｘの吸着を阻害する要因となってしまう。そこで、本システムでは、特に、水及びエタノールのパージをＨＣのパージに優先して実施する。このため、次回の冷間始動直後の水又はエタノールによるＮＯｘ吸着阻害を抑制でき、結果として、ＮＯｘの大気中への放出をより良好に抑制できる。
【００９９】
［実施の形態５における具体的処理］
図１０は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンによれば、まず、図２のルーチンのステップ１００〜１１２と同一の処理がされる。
【０１００】
ステップ１１２に続いて、主排気通路１４が第４バイパス通路４６と連通するように第４切換弁５０を切り換える（ステップ１５２）。この結果、エタノール吸着材４８に対するパージ動作が開始される。
【０１０１】
ステップ１５２に続いて、エタノールのパージが完了したか否かが判断される（ステップ１５４）。パージの完了の判断方法は、他の吸着材のパージ完了判断と同様、エタノールのパージ量が所定の判定量よりも少ないか否かで判別される。そして、エタノールのパージが完了したと判断された場合には、第４切換弁５０を通常時の状態に切り換える（ステップ１５６）。この結果、エタノール吸着材４８に対するパージ動作が終了する。一方、エタノールのパージが未完了であると判断された場合には、ステップ１５４に戻る。
【０１０２】
ステップ１５６以降は、図２のルーチンのステップ１１４〜１１８と同一の処理が実行される。
【０１０３】
以上説明した第７パージ制御によれば、ＮＯｘのパージを水のパージよりも優先的に実施できる。また、水のパージをエタノールのパージよりも優先的に実施できる。さらに、エタノールのパージをＨＣのパージよりも優先的に実施できる。したがって、運転時間が短い場合であっても、次回の冷間始動直後にＮＯｘが大気中へ放出されることを抑制できる。
【０１０４】
なお、上述した実施の形態５においては、エタノール吸着材４８を独立した第４バイパス通路４６の途中に設ける構成としたが、エタノール吸着材４８は、必ずしも独立した第４バイパス通路４６に設けなくともよい。この理由は、独立したバイパス通路内にエタノール吸着材４８を設けなくても排気ガス中のエタノールを吸着できるからである。
【０１０５】
本変形例を具体的に示すと図１１のとおりである。すなわち、上流触媒１６と下流触媒１８との間に、主排気通路１４の一部をバイパスする第１バイパス通路２０を設け、第１バイパス通路２０の途中に、上流側から順に、ＨＣ吸着材２２、水吸着材２８、エタノール吸着材４８、ＮＯｘ吸着材３４を設けてもよい。
【０１０６】
なお、上述した実施の形態５においては、水のパージをエタノールのパージよりも優先的に実施したが、エタノールのパージを水のパージよりも優先的に実施してもよい。すなわち、図６のステップ１５２〜１５６の処理と、ステップ１１４〜１１８の処理とを入れ替えて実施してもよい。なお、本変形例は、後述する実施の形態７においても同様に適用が可能である。
【０１０７】
なお、上述した実施の形態５においては、第４切換弁５０が前記第９の発明における「通路切換第４手段」に、下流触媒１８が前記第９の発明における「下流側触媒」に、それぞれ相当する。また、ＥＣＵ７０が、図１０のステップ１００の処理を実行することにより前記第９の発明における「下流触媒活性判定手段」が、同ステップ１０２の処理を実行することにより前記第９の発明における「ＮＯｘパージ実行手段」が、同ステップ１０４の処理を実行することにより前記第９の発明における「ＮＯｘパージ完了判定手段」が、同ステップ１０８の処理を実行することにより前記第９の発明における「水パージ実行手段」が、同ステップ１１０の処理を実行することにより前記第９の発明における「水パージ完了判定手段」が、同ステップ１５２の処理を実行することにより前記第９の発明における「エタノールパージ実行手段」が、同ステップ１５４の処理を実行することにより前記第９の発明における「エタノールパージ完了判定手段」が、同ステップ１１４の処理を実行することにより前記第９の発明における「ＨＣパージ実行手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０８】
実施の形態６．
［システムの特徴の説明］
実施の形態６のシステムは、実施の形態５のシステム構成を用い、エタノールセンサ５２から検出されたエタノール濃度が所定の判定濃度を超えた場合に第４切換弁５０を切り換えてエタノールの吸着を実施することをその特徴とする。
【０１０９】
図１２は、内燃機関１０の始動後における、上流触媒１６出口及び下流触媒１８出口のエタノール濃度特性を説明するため図である。図１２に示すように、始動後は、内燃機関１０から未燃のエタノールが排出され、主排気通路１４を流れる。このため上流触媒１６出口のエタノール濃度は急激に上昇する。しかし、この間、排気ガスによって上流触媒１６が徐々に活性化しエタノールを分解できるようになる。そして、図１２に示す時刻ｔ１以降は、上流触媒１６出口のエタノール濃度が減少に転じる。
【０１１０】
上流触媒１６は、時刻ｔ１以降も徐々に活性化する。しかし、排出されるエタノールを全て分解可能となるまでに時間を要する。このため、上流触媒１６出口のエタノール濃度は緩やかに減少していく。
【０１１１】
一方、下流触媒１８出口のエタノール濃度は、始動後暫くの間、ほぼ検出されない。これは、吸着動作により主排気通路１４が第２バイパス通路２６と連通するように第２切換弁３０が切り換えられ、エタノールが水吸着材２８に吸着されるからである。ところが、時刻ｔ２以降、下流触媒１８出口のエタノール濃度が急激に上昇する。この理由は次のとおりである。すなわち、水吸着材２８は、エタノールを同時に吸着可能であるが、水が水吸着材２８に流入するにつれて、このエタノールが脱離してしまう。そして、この脱離現象は特に、水吸着材２８の吸着限界を超えた場合に起こる。
【０１１２】
そこで、本システムでは、エタノールセンサ５２を水吸着材２８よりも下流側に設け、上記脱離現象の発生に対応させて第４切換弁５０を切り換える。これにより、エタノール吸着材４８に脱離エタノールを流すことができる。したがって、エタノールを効率的に吸着できる。なお、排気ガスによって下流触媒１８も徐々に活性化するため、時刻ｔ３以降は、下流触媒１８出口のエタノール濃度も減少に転じることになる。
【０１１３】
［実施の形態６における具体的処理］
図１３は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンによれば、まず、主排気通路１４が第１バイパス通路２０、第２バイパス通路２６、第３バイパス通路３２と連通するように、第１切換弁２４、第２切換弁３０、第３切換弁３６を切り換える（ステップ１５８）。これにより、ＨＣ吸着材２２、水吸着材２８、ＮＯｘ吸着材３４に対する吸着動作が開始される。
【０１１４】
ステップ１５８に続いて、エタノールセンサ５２の出力が取得される（ステップ１６０）。そして、この出力値が所定の判定濃度を超えたか否かが判別される（ステップ１６２）。所定の判定濃度は、上述した時刻ｔ２における濃度であり、エタノール吸着要求の程度に応じて自由に設定できる。なお、この判定濃度は、予めＥＣＵ７０に記憶されているものとする。
【０１１５】
出力値が判定濃度を超えた場合には、水吸着材２８からエタノールが脱離し始めたと判断できるので、主排気通路１４が第４バイパス通路４６と連通するように第４切換弁５０を切り換える（ステップ１６４）。この結果、エタノール吸着材４８に対する吸着動作が開始される。一方、出力値が判定濃度未満である場合には、水吸着材２８にエタノールが吸着していると判断できるので、ステップ１６０に戻ってエタノールセンサ５２の出力が再度取得される。
【０１１６】
以上説明したルーチンによれば、エタノール濃度が急激に上昇した場合に、エタノール吸着材４８に吸着させることができるので、効率的にエタノールを吸着できる。
【０１１７】
なお、上述した実施の形態６では、エタノールセンサ５２の出力値を所定の判定濃度と比較することでエタノール吸着開始のタイミングを判別したが、他の公知の判別手法、例えば前回出力値と今回出力値との間の変化量や、複数の出力値の標準偏差等をエタノール濃度として用いてもよい。
【０１１８】
なお、上述した実施の形態６においては、ＥＣＵ７０が、図１３のステップ１６２の処理を実行することにより前記第５の発明における「濃度判定手段」が実現されている。
【０１１９】
実施の形態７．
［システム構成の説明］
図１４は、本発明の実施の形態７のシステムの構成を説明するための図である。実施の形態７のシステムは、実施の形態５のシステム構成と一部異なり、下流触媒１８が第４バイパス通路４６と第３バイパス通路３２との間の主排気通路１４上に設けられている。
【０１２０】
また、ＮＯｘ吸着材３４よりも上流側には、第３バイパス通路３２を流れる排気ガスの一部を還流するための排気還流通路４２の一端が接続されている。この排気還流通路４２の他端は、吸気通路１２に接続されている。排気還流通路４２の途中には、開くことにより排気還流を可能とするパージ弁４４が設けられている。
なお、実施の形態７の吸着動作は、実施の形態５と同様である。また、吸着動作の際には、実施の形態６と同様、エタノールセンサ５２から検出されたエタノール濃度に基づいて、エタノールの吸着を実施してもよい。
【０１２１】
［システムの特徴の説明］
吸着させた上記成分のうち、ＮＯｘは、上流触媒１６の活性時期の到来に併せてパージされる。具体的には、上流触媒１６が十分に活性した後、排気ガスを第３バイパス通路３２に流す。これにより、ＮＯｘ吸着材３４に吸着させたＮＯｘをパージする。パージに際しては、第３切換弁３６が通常時の状態に制御され、パージ弁４４が開かれる。したがって、排気ガスは、第３バイパス通路３２が主排気通路１４に再合流する箇所から流入し、ＮＯｘ吸着材３４を通過した後に排気還流通路４２を流れて吸気通路１２に還流する。
【０１２２】
また、水のパージは、ＮＯｘのパージの完了を待って実施される。このパージの方法については、実施の形態５と同様である。また、エタノールのパージは、水のパージの完了を待って実施される。このパージの方法についても実施の形態５と同様である。
【０１２３】
ＨＣのパージは、下流触媒１８が十分に活性化した後、排気ガスを第１バイパス通路２０に流すことでパージされる。このパージの方法については、実施の形態１と同様である。ただし、ＨＣのパージは、エタノールのパージの完了を待って実施される。こうすることで、ＮＯｘ、水、エタノール、ＨＣの順にパージを実施することができる。これにより、ＮＯｘ、水及びエタノールのパージの頻度を高めることができるので、ＮＯｘ吸着材３４、水吸着材２８及びエタノール吸着材４８がその吸着限界に達する状況を回避できる。したがって、次回の冷間始動直後のＮＯｘ、水及びエタノールを吸着でき、その結果、ＮＯｘの大気中への放出を良好に抑制できる。
【０１２４】
また、本システムでは、上流触媒１６が活性化したタイミングでＮＯｘのパージを実施することができる。上流触媒１６は下流触媒１８よりも上流に設けられているため、早期に活性化できる。したがって、ＮＯｘのパージをより早いタイミングで開始できる。これにより、ＮＯｘのパージを早期に完了することができる。
【０１２５】
［実施の形態７における具体的処理］
図１５は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンによれば、まず、図５のルーチンのステップ１３０〜１４２と同一の処理が実行される。
【０１２６】
ステップ１４２に続いて、主排気通路１４が第４バイパス通路４６と連通するように第４切換弁５０を切り換える（ステップ１６６）。続いて、エタノールのパージが完了したか否かが判別される（ステップ１６８）。そして、エタノールのパージが完了したと判断された場合には、第４切換弁５０を通常時の状態に切り換える（ステップ１７０）。この結果、エタノール吸着材４８に対するパージ動作が終了する。一方、エタノールのパージが未完了であると判断された場合には、ステップ１６６に戻る。なお、これらステップ１６６〜１７０の一連の処理については、図１０のステップ１５２〜１５６と同一である。
【０１２７】
ステップ１７０以降は、図５のルーチンのステップ１４４〜１５０と同一の処理が実行される。
【０１２８】
以上説明した第９パージ制御によれば、ＮＯｘのパージを水のパージよりも優先的に実施できる。また、水のパージをエタノールのパージよりも優先的に実施できる。さらに、エタノールのパージをＨＣのパージよりも優先的に実施できる。したがって、運転時間が短い場合であっても、次回の冷間始動直後にＮＯｘが大気中へ放出されることを抑制できる。
【０１２９】
また、第９パージ制御によれば、上流触媒１６が活性化したタイミングでパージ弁４４が開かれるため、ＮＯｘのパージをより早いタイミングで開始できる。したがって、ＮＯｘのパージを早期に完了することができる。
【０１３０】
なお、上述した実施の形態７においては、図１５のルーチンを基本的なパージとしつつ、実施の形態２と同様に、ＨＣ吸着材２２のＨＣ吸着量に応じてＨＣの優先パージを実施してもよい。こうすることで、ＨＣ吸着材２２がその吸着限界に達してしまう状況を回避でき、次回の冷間始動直後のＮＯｘ及びＨＣの大気中への放出を良好に抑制できる。
【０１３１】
なお、上述した実施の形態７においては、パージ弁４４が前記第１０の発明における「排気還流制御手段」に、上流触媒１６が前記第１０の発明における「上流側触媒」に、下流触媒１８が前記第１０の発明における「下流側触媒」に、それぞれ相当する。また、ＥＣＵ７０が、図１５のステップ１３０の処理を実行することにより前記第１０の発明における「上流触媒活性判定手段」が、同ステップ１３２の処理を実行することにより前記第１０の発明における「排気還流実行手段」が、同ステップ１３４の処理を実行することにより前記第１０の発明における「ＮＯｘパージ完了判定手段」が、同ステップ１３８の処理を実行することにより前記第１０の発明における「水パージ実行手段」が、同ステップ１４０の処理を実行することにより前記第１０の発明における「水パージ完了判定手段」が、同ステップ１６６の処理を実行することにより前記第１０の発明における「エタノールパージ実行手段」が、同ステップ１６８の処理を実行することにより前記第１０の発明における「エタノールパージ完了判定手段」が、同ステップ１４６の処理を実行することにより前記第１０の発明における「ＨＣパージ実行手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【０１３２】
１０    内燃機関
１４    主排気通路
１６    上流触媒
１８    下流触媒
２０    第１バイパス通路
２２    ＨＣ吸着材
２４    第１切換弁
２６    第２バイパス通路
２８    水吸着材
３０    第２切換弁
３２    第３バイパス通路
３４    ＮＯｘ吸着材
３６    第３切換弁
４２    排気還流通路
４４    パージ弁
４６    第４バイパス通路
４８    エタノール吸着材
５０    第４切換弁
５２    エタノールセンサ
７０    ＥＣＵ
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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