(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、吸着材への排気ガスの未浄化成分の吸着性能と、吸着材からの当該未浄化成分のパージ性能とを好適に両立することを目的とする。【解決手段】内燃機関１０から排出された排気ガスが流れる主排気通路１２を備える。主排気通路１２を迂回するバイパス通路２０を備える。バイパス通路２０に、上流側から順に、水分／ＨＣ吸着材２４およびＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６を備える。主排気通路１２とバイパス通路２０との上流側接続部２０aに、排気ガスの流入先を主排気通路１２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を備える。上流側接続部２０aから水分／HC吸着材２４までの第１通路２８の長さが、下流側接続部２０bからＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６までの第２通路３０の長さよりも長くなるように形成されている。【選択図】図１
2008169795.tif 000002
【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、
前記バイパス通路に配置され、排気ガスに含まれる未浄化成分を吸着する吸着材と、
前記バイパス通路から分岐し、吸気通路、或いは前記主排気通路に配置される触媒の上流の前記主排気通路に接続されるリターン通路と、
排気ガスの流路の形態を、そのまま主排気通路を通して大気中へ排出する通常の流路形態から他の流路形態に切り替える流路切替手段と、
前記流路切替手段を制御する制御手段とを備え、
前記流路切替手段は、前記他の流路形態として、排気ガスの少なくとも一部を前記主排気通路から前記バイパス通路における前記上流側接続部に導入し、前記吸着材を通過させた後に再び前記主排気通路に戻して大気中へ放出する第１流路形態と、排気ガスの一部を前記主排気通路から前記バイパス通路の前記下流側接続部に導入し、前記吸着材を通過させた後に前記リターン通路を介して前記吸気通路或いは前記触媒の上流の前記主排気通路に還流させる第２流路形態とを選択可能であって、
前記バイパス通路は、前記上流側接続部から前記吸着材までの第１通路の長さが、前記下流側接続部から前記吸着材までの第２通路の長さよりも長くなるように形成されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記流路切替手段は、前記上流側接続部に配置されており、
前記下方側接続部が、前記主排気通路における前記流路切替手段の直下に配置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】
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、
前記バイパス通路に配置され、排気ガスに含まれる未浄化成分を吸着する吸着材と、
前記バイパス通路から分岐し、吸気通路、或いは前記主排気通路に配置される触媒の上流の前記主排気通路に接続されるリターン通路と、
排気ガスの流路の形態を、そのまま主排気通路を通して大気中へ排出する通常の流路形態から他の流路形態に切り替える流路切替手段と、
前記流路切替手段を制御する制御手段とを備え、
前記流路切替手段は、前記他の流路形態として、排気ガスの少なくとも一部を前記主排気通路から前記バイパス通路における前記上流側接続部に導入し、前記吸着材を通過させた後に再び前記主排気通路に戻して大気中へ放出する第１流路形態と、排気ガスの一部を前記主排気通路から前記バイパス通路の前記下流側接続部に導入し、前記吸着材を通過させた後に前記リターン通路を介して前記吸気通路或いは前記触媒の上流の前記主排気通路に還流させる第２流路形態とを選択可能であって、
前記バイパス通路は、前記上流側接続部から前記吸着材までの第１通路の熱容量が、前記下流側接続部から前記吸着材までの第２通路の熱容量よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１通路の少なくとも一部を蛇腹構造としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記リターン通路の一端は、前記吸気通路に接続されており、
前記バイパス通路への前記リターン通路の接続位置が、前記第１通路において前記蛇腹構造が用いられている部位よりも、前記第２流路形態が選択された際に下流となる位置であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記触媒は、前記上流側接続部より上流の前記主排気通路に配置された第１床下触媒と、前記下流側接続部より下流の前記主排気通路に配置された第２床下触媒とを含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項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し、詳しくは、排気通路における触媒の下流に、触媒で浄化できなかった未浄化成分を吸着するための吸着材を備えた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路には、排気ガスを浄化するための触媒が設けられている。しかし、触媒の温度が低下している冷間始動時には、触媒が暖機されて活性化するまでの間、未浄化成分を含んだ排気ガスが外部へ排出されてしまうことがある。このため、従来、排気通路における触媒の下流に、触媒で浄化できなかった未浄化成分を吸着する吸着材を設けることが提案されている。このような従来技術の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された従来技術は、触媒が配置された排気通路（メイン排気通路）の途中からバイパス通路を分岐させ、このバイパス通路に炭化水素を吸着する吸着材を配置している。バイパス通路の下流側の端部は再び排気通路に接続されている。メイン排気通路とバイパス通路との分岐点には、排気ガスの流路をメイン排気通路とバイパス通路とで切り替える切替バルブが設けられている。冷間始動の直後、触媒が活性化するまでの間は、切替バルブの制御によって排気ガスがバイパス通路に導入される。これにより、排気ガスが吸着材を通過する際に未浄化の炭化水素は吸着材に吸着され、排気ガスは浄化されてから外部へ排出されることになる。
【０００４】
尚、吸着材には炭化水素を吸着可能な容量があり、その容量を超えては吸着することはできない。このため、吸着材の使用時、必要とされる吸着能力を常に得られるようにするためには、吸着材の不使用時に吸着能力を回復させておくことが必要となる。吸着材に吸着されている炭化水素は、排気温度の上昇に伴って吸着材が所定温度以上の高温状態になったとき、吸着材から脱離していくようになる。特許文献１に開示された従来技術では、ＥＧＲ管を介して吸気通路の負圧を吸着材に作用させることで、吸着材からの炭化水素の脱離を促すとともに、脱離した炭化水素を内燃機関に再循環させるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３８８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載の技術のように、吸着材からの未浄化成分および水分のパージに吸気通路の負圧を利用する場合、パージが完了するまでに長時間を要してしまうという課題がある。パージ完了までの時間を短縮するためには、高温の排気ガスが吸着材に導入されるようになっていることが望ましい。しかしながら、パージ時に吸着材に高温の排気ガスを供給させるべく、吸着材を排気通路の上流側に搭載させることとすると、吸着時の排気ガス温度の上昇を招き、十分な吸着能力を確保することが困難となる。
【０００７】
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、吸着材への排気ガスの未浄化成分の吸着性能と、吸着材からの当該未浄化成分のパージ性能とを好適に両立し得る通路レイアウトを備え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】
【０００８】
第１の発明は、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、
前記バイパス通路に配置され、排気ガスに含まれる未浄化成分を吸着する吸着材と、
前記バイパス通路から分岐し、吸気通路、或いは前記主排気通路に配置される触媒の上流の前記主排気通路に接続されるリターン通路と、
排気ガスの流路の形態を、そのまま主排気通路を通して大気中へ排出する通常の流路形態から他の流路形態に切り替える流路切替手段と、
前記流路切替手段を制御する制御手段とを備え、
前記流路切替手段は、前記他の流路形態として、排気ガスの少なくとも一部を前記主排気通路から前記バイパス通路における前記上流側接続部に導入し、前記吸着材を通過させた後に再び前記主排気通路に戻して大気中へ放出する第１流路形態と、排気ガスの一部を前記主排気通路から前記バイパス通路の前記下流側接続部に導入し、前記吸着材を通過させた後に前記リターン通路を介して前記吸気通路或いは前記触媒の上流の前記主排気通路に還流させる第２流路形態とを選択可能であって、
前記バイパス通路は、前記上流側接続部から前記吸着材までの第１通路の長さが、前記下流側接続部から前記吸着材までの第２通路の長さよりも長くなるように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記流路切替手段は、前記上流側接続部に配置されており、
前記下方側接続部が、前記主排気通路における前記流路切替手段の直下に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、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、
前記バイパス通路に配置され、排気ガスに含まれる未浄化成分を吸着する吸着材と、
前記バイパス通路から分岐し、吸気通路、或いは前記主排気通路に配置される触媒の上流の前記主排気通路に接続されるリターン通路と、
排気ガスの流路の形態を、そのまま主排気通路を通して大気中へ排出する通常の流路形態から他の流路形態に切り替える流路切替手段と、
前記流路切替手段を制御する制御手段とを備え、
前記流路切替手段は、前記他の流路形態として、排気ガスの少なくとも一部を前記主排気通路から前記バイパス通路における前記上流側接続部に導入し、前記吸着材を通過させた後に再び前記主排気通路に戻して大気中へ放出する第１流路形態と、排気ガスの一部を前記主排気通路から前記バイパス通路の前記下流側接続部に導入し、前記吸着材を通過させた後に前記リターン通路を介して前記吸気通路或いは前記触媒の上流の前記主排気通路に還流させる第２流路形態とを選択可能であって、
前記バイパス通路は、前記上流側接続部から前記吸着材までの第１通路の熱容量が、前記下流側接続部から前記吸着材までの第２通路の熱容量よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記第１通路の少なくとも一部を蛇腹構造としたことを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、前記リターン通路の一端は、前記吸気通路に接続されており、
前記バイパス通路への前記リターン通路の接続位置が、前記第１通路において前記蛇腹構造が用いられている部位よりも、前記第２流路形態が選択された際に下流となる位置であることを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、前記触媒は、前記上流側接続部より上流の前記主排気通路に配置された第１床下触媒と、前記下流側接続部より下流の前記主排気通路に配置された第２床下触媒とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、第１流路形態を選択して行う吸着動作時には、第２通路に比して通路長さが長くなるように形成された第１通路から、吸着材に対して排気ガスが供給される。このため、長い吸着径路を利用して、吸着動作時に吸着材に供給される排気ガスを冷却することができ、吸着材の吸着性能を良好に維持することができる。また、本発明によれば、第２流路形態を選択して行うパージ動作時には、第１通路に比して通路長さの短い第２通路から、吸着材に対して排気ガスが供給される。このため、当該パージ動作時に、吸着材に高温の排気ガスを導入できるようになり、未浄化成分のパージを促進することができる。このように、本発明によれば、吸着材への排気ガスの未浄化成分の吸着性能と、吸着材からの未浄化成分のパージ性能とを好適に両立することが可能となる。
【００１５】
第２の発明によれば、上記パージ動作時には、流路切替手段の直下に配置された下流側接続部を介して、第２通路に高温の排気ガスを効果的に導入できるようになる。このため、吸着材からの未浄化成分のパージ性能を向上させることができる。
【００１６】
第３の発明によれば、第１流路形態を選択して行う吸着動作時には、第２通路に比して熱容量が小さくなるように構成された第１通路から、吸着材に対して排気ガスが供給される。このため、熱容量の小さな吸着径路を利用して、吸着動作時に吸着材に供給される排気ガスを冷却することができ、吸着材の吸着性能を良好に維持することができる。また、本発明によれば、第２流路形態を選択して行うパージ動作時には、第１通路に比して熱容量の大きな第２通路から、吸着材に対して排気ガスが供給される。このため、当該パージ動作時に、吸着材に高温の排気ガスを導入できるようになり、未浄化成分のパージを促進することができる。このように、本発明によれば、吸着材への排気ガスの未浄化成分の吸着性能と、吸着材からの未浄化成分のパージ性能とを好適に両立することが可能となる。
【００１７】
第４の発明によれば、第１通路の少なくとも一部を蛇腹構造としたことにより、吸着動作時に吸着材に導入される排気ガスと蛇腹構造の第１通路の壁面との熱交換が促進される。このため、吸着動作時に吸着材に導入される排気ガスをより冷却することができ、吸着材の吸着性能をより向上させることができる。
【００１８】
第５の発明によれば、第２流路形態を選択して行うパージ動作時の高温ガスを、蛇腹構造の第１通路によって冷却したうえでリターン通路に導くことができる。このため、当該パージ動作時に吸気通路に還流される排気ガスの温度が高温となるのを抑制することができる。このため、本発明によれば、吸気通路へのパージガスの影響によるノッキングの発生を抑制するうえで有効である。
【００１９】
第６の発明によれば、第２流路形態を選択してパージ動作を行った後に、排気ガスの流路形態を第１流路形態に切り替えるようにすれば、上記パージ動作後に吸着材に残留する未浄化成分を、上記パージ動作時よりも更に暖まってきた排気ガスを利用して吸着材から脱離させたうえで、当該残留未浄化成分を含む排気ガスを第２床下触媒に通すことで浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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（図示省略）と、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路とを備えている。本実施形態の排気通路は、筒内から排気ガスを排出するための主排気通路１２と、後述するバイパス通路２０とを備えている。
【００２１】
主排気通路１２には、上流側から順に、排気ガスを浄化可能な前段触媒（ＳＣ）１４、第１床下触媒（ＵＦ）１６、および第２床下触媒（ＵＦ）が直列に配置されている。より具体的には、前段触媒１４は、主排気通路１２におけるエキゾーストマニホールド（図示省略）の直下に配置される触媒であり、また、第１および第２床下触媒１６、１８は、車両の床下に配置される触媒である。
【００２２】
本実施形態のシステムは、主排気通路１２を迂回する通路として、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１４と第１床下触媒１６との間に位置する上流側接続部２０aにおいて、主排気通路１２から分岐し、当該上流側接続部２０aの下流かつ第２床下触媒１８の上流の下流側接続部２０bにおいて再び主排気通路１２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主排気通路１２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。より具体的には、主排気通路１２へのバイパス通路２０の下流側接続部２０bは、当該下流側接続部２０bの位置が極力主排気通路１２の上流側となるようにすべく、切替バルブ２２の直下に近接して配置されている。
【００２３】
また、バイパス通路の途中には、２つの吸着材が配置されている。具体的には、主排気通路１２の上流側に、すなわち、切替バルブ２２に近い側に、排気ガスに含まれる水分と未浄化成分である炭化水素（ＨＣ）を吸着する機能を有する水分／ＨＣ吸着材２４が配置されている。そのような水分／ＨＣ吸着材２４としては、例えば、ゼオライト系の素材を用いた吸着材を用いることができる。
【００２４】
また、バイパス通路２０には、水分／ＨＣ吸着材２４の下流側に、すなわち、切替バルブ２２から遠い側に、上記ＨＣと排気ガスに含まれる未浄化成分であるＮＯｘを吸着する機能を有するＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６が配置されている。そのようなＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６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。
【００２５】
本実施形態の構成は、バイパス通路２０のレイアウトに特徴を有している。ここで、バイパス通路２０における切替バルブ２２から水分／ＨＣ吸着材２４までの部位を、「第１通路２８」と称し、また、バイパス通路２０におけるＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６から下流側接続部２０bまでの部位を、「第２通路３０」と称することとする。
【００２６】
図１に示すように、第１通路２８は、第２通路３０に比して、通路長さが長くなるように形成されている。本実施形態では、このような通路長さへの配慮がなされることによって、第１通路２８の熱容量が第２通路３０の熱容量に比して小さくなるように構成されている。また、図１に示すように、第１通路２８の一部は、蛇腹状に形成された蛇腹管２８aで構成されている。
【００２７】
また、バイパス通路２０には、上流側接続部２０aと水分／ＨＣ吸着材２４との間の部位において、リターン通路３２が連通している。より具体的には、リターン通路３２は、上流側接続部２０aと蛇腹管２８aとの間の部位において、第１通路２８に連通している。リターン通路３２は、その途中にパージ制御バルブ３４を備え、その端部において吸気通路に連通している。更に、水分／ＨＣ吸着材２４には、吸着材の温度を検出するための温度センサ３６が組み込まれており。また、更に、バイパス通路２０における切替バルブ２２と水分／ＨＣ吸着材２４との間の部位には、バイパス通路２０に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサ３８が組み込まれている。尚、第２床下触媒１８の下流の主排気通路１２には、上流側から順に、サブマフラ４０およびメインマフラ４２が直列に配置されている。
【００２８】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０には、内燃機関１０を制御するための各種センサや上記温度センサ３６等とともに、エンジン冷却水温度を検出するための水温センサ５２が接続されている。また、ＥＣＵ５０には、上述した切替バルブ２２やパージ制御バルブ３４等の各種アクチュエータが接続されている。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態１のシステム動作を説明するための図である。
［吸着時の動作］
先ず、図２（Ａ）を参照して、内燃機関１０の冷間始動時に筒内から排出される排気ガスの未浄化成分（ＨＣとＮＯｘ）および水分を上記吸着材２４、２６に吸着させるために行われる動作について説明する。
【００３０】
吸着動作は、図２（Ａ）に示すように、内燃機関１０の冷間始動時に、切替バルブ２２が主排気通路１２を閉塞させる状態にして開始される。また、この吸着動作時には、パージ制御バルブ３４についても、閉弁状態に制御される。
【００３１】
上記のような状態では、内燃機関１０から排出された排気ガスの全部が、主排気通路１２から第１通路２８に導入される。第１通路２８側から第２バイパス通路２０に導入された排気ガスは、水分／ＨＣ吸着材２４およびＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６を順に通過し、その後再び主排気通路１２に戻された後に大気中に放出される。
【００３２】
上記の吸着動作によれば、排気ガスに含まれる水分およびＨＣが水分／ＨＣ吸着材２４に吸着されることで取り除かれる。そして、排気ガスに含まれるＮＯｘと水分／ＨＣ吸着材２４によって取り除くことができなかったＨＣとがＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６に吸着されることで取り除かれる。これにより、前段触媒１４が未だ活性化していない冷間始動時に、ＨＣとＮＯｘが大気中に放出されるのを抑制することができる。また、ＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６の上流において、水分が予め水分／ＨＣ吸着材２４によって取り除かれるため、乾いた排気ガスをＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６に導入することができ、ＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６によるＨＣとＮＯｘの吸着性能を高く維持することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、吸着動作時には、第２通路３０に比して通路長さが長くなるように形成された第１通路２８から、吸着材２４等に対して排気ガスが供給される。このため、長い吸着径路を利用して、吸着動作時に吸着材２４等に供給される排気ガスを冷却することができ、吸着材２４等の吸着性能を良好に維持することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、吸着動作時にバイパス通路２０に排気ガスを供給する際の入口側となる第１通路２８の大部分を蛇腹管２８aで構成している。このような蛇腹管２８aによれば、吸着動作時に吸着材２４等に導入される排気ガスと蛇腹管２８aの壁面との熱交換が促進される。このため、蛇腹管２８aを用いたことによっても、吸着動作時に吸着材２４等に導入される排気ガスをより冷却することができ、吸着材２４等の吸着性能をより向上させることができる。また、このような蛇腹管２８aによれば、排気ガスの導入時にバイパス通路２０に熱膨張に起因して生ずる力学的ストレスを吸収することができ、バイパス通路２０にクラック等が発生するのを防止することが可能となる。
【００３５】
［パージ時の動作］
図２（Ｂ）および（Ｃ）は、ＥＧＲパージ動作と触媒浄化パージ動作を有する本実施形態のパージ動作を説明するための図である。
先ず、図２（Ｂ）を参照して、冷間時に水分／ＨＣ吸着材２４およびＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６にそれぞれ吸着された水分、ＨＣ、およびＮＯｘをそれらの吸着材２４等からパージ（脱離）させるためのＥＧＲパージ動作について説明する。尚、ここでは、吸着材２４等に吸着されたＨＣやＮＯｘを、リターン通路３２を介して吸気通路に還流させる手法により行うパージ動作を「ＥＧＲパージ動作」と称している。
【００３６】
（ＥＧＲパージ動作）
ＥＧＲパージ動作は、前段触媒１４が活性化した後のタイミング等に、図２（Ｂ）に示すように、バイパス通路２０を閉塞する状態に切替バルブ２２を制御し、かつ、パージ制御バルブ３４を開くことにより開始される。このようなＥＧＲパージ動作によれば、筒内から排出された排気ガスの一部が、内燃機関１０の吸気通路に生じている負圧を利用して、主排気通路１２から下流側接続部２０bを通過して第２通路３０に導入される。
【００３７】
その結果、始動後に比較的暖まってきた排気ガスが吸着材２４等に供給されることで、ＨＣやＮＯｘがＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６から脱離し、リターン通路３２を介して吸気通路にパージされる。吸気通路に戻されたＨＣやＮＯｘは、再び燃焼に付された後に活性状態にある前段触媒１４や床下触媒１６等によって浄化される。
【００３８】
また、上述したバイパス通路２０の構成によれば、ＥＧＲパージ動作時には、切替バルブ２２の直下に配置された下流側接続部２０bを介して、かつ、第１通路２８に比して通路長さの短い第２通路３０から、第１床下触媒１６を通過した直後の高温ガスが吸着材２６等に導入されることになる。このような構成によれば、ＥＧＲパージ動作時に、吸着材２６等に高温の排気ガスを導入できるようになる。このため、吸着材２４等の吸着性能を良好に維持させつつ、ＨＣやＮＯｘのパージを促進することが可能となる。
【００３９】
また、上述したバイパス通路２０では、ＥＧＲパージ動作時に吸着材２６等から脱離したＨＣ等を含む排気ガスが流れる側の通路となる第１通路２８に、蛇腹管２８aが設けられている。そして、上述した図１に示す構成では、ＥＧＲパージ動作時に吸着材２６等を通過した排気ガスが蛇腹管２８aを通過した後にリターン通路３２に導入されるように、蛇腹管２８aに対するリターン通路３２の接続位置への配慮がなされている。このため、ＥＧＲパージ動作時の高温ガスを蛇腹管２８aによって冷却することができ、リターン通路３２を通って吸気通路に吸引されるＥＧＲガスの温度が高温となるのを抑制することができる。ＥＧＲガスの温度を抑えることは、ノッキングの発生を抑制するうえで有効である。
【００４０】
（触媒浄化パージ動作）
ここでは、図２（Ｃ）に示すように、吸着材２４等から脱離したＨＣ等を含むパージガスを第２床下触媒１８に導入することによって、当該パージガスの浄化を行う動作を、「触媒浄化パージ動作」と称している。
【００４１】
触媒浄化パージ動作は、水分／ＨＣ吸着材２４の温度が所定のパージ温度（例えば、200℃以上）に達したことが温度センサ３６で検知された時点で開始される。より具体的には、触媒浄化パージ動作は、図２（Ｃ）に示すように、バイパス通路２０が開放される状態に切替バルブ２２を制御し、かつ、パージ制御バルブ３４を閉じた状態で開始される。
【００４２】
上記の触媒浄化パージ動作によれば、図２（Ａ）に示す吸着動作時と同方向で排気ガスが導入されることになる。その結果、ＥＧＲパージ動作に取り除くことができずに、水分／ＨＣ吸着材２４やＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６に残留する吸着成分（ＨＣやＮＯｘ）を、ＥＧＲパージ動作時よりも更に暖まってきた排気ガスを利用して吸着材２４等から脱離させたうえで、当該残留吸着成分を含む排気ガスを第２床下触媒１８に通すことで浄化することができる。
【００４３】
また、上記図１に示す構成によれば、触媒浄化パージ動作時における排気ガスの流れの方向の上流側に水分／ＨＣ吸着材２４が配置されるようにしているため、水分／ＨＣ吸着材２４からパージされた水分（水蒸気）を利用して下流のＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６に吸着されているＮＯｘやＨＣのパージを促進することができる。
【００４４】
図３は、図２に示す吸着動作、ＥＧＲパージ動作、および触媒浄化パージ動作を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ５０が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、内燃機関１０の始動直後に起動されるものとする。
【００４５】
図３に示すルーチンでは、先ず、エンジン冷却水温度が設定温度以下であるか否かが判別される（ステップ１００）。その結果、エンジン冷却水温度が設定温度よりも高いと判定された場合、すなわち、暖機が完了している場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了される。
【００４６】
上記ステップ１００において、エンジン冷却水温度が設定温度以下であると判定された場合、すなわち、冷間始動時であると認められた場合には、切替バルブ２２が開弁されるとともに、パージ制御バルブ３４が閉弁される（ステップ１０２）。切替バルブ２２は、通常時は、バイパス通路２０の入口を閉塞しているが、本ステップ１０２において、冷間始動時と認められた場合には、主排気通路１２とバイパス通路２０とが連通状態となるように切り替えられる。
【００４７】
次に、前段触媒１４の活性判定が実行される（ステップ１０４）。具体的には、前段触媒１４の温度が所定の設定温度以上であるか否かが判別される。前段触媒１４の温度は、例えば、内燃機関１０の始動開始後に前段触媒１４に流入するガス量を吸入空気量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。
【００４８】
上記ステップ１０４において、前段触媒１４の温度が上記設定温度以上であると判定された場合、すなわち、前段触媒１４が活性状態にあると判断できる場合には、切替バルブ２２が閉弁される（すなわち、バイパス通路２０への排気ガスの流入が遮断される）とともに、パージ制御バルブ３４が開弁される（ステップ１０６）。これにより、吸着動作が終了され、ＥＧＲパージ動作が開始されることになる。
【００４９】
一方、上記ステップ１０４において、前段触媒１４の温度が上記設定温度に達していないと判定された場合には、吸着材２４等に流入するガス温度判定が実行される（ステップ１０８）。具体的には、温度センサ３８により検出される当該流入ガスの温度が所定の設定温度以上であるか否かが判別される。その結果、当該流入ガス温度が上記設定温度を下回る間は、排気ガスをバイパス通路２０に流入させる制御が継続される。その一方で、当該流入ガス温度が上記設定温度以上であると判定された場合には、前段触媒１４が未だ活性状態になっていなくても、切替バルブ２２が閉弁される（ステップ１０６）。このような制御によれば、バイパス通路２０に流入する排気ガスの温度が上昇した場合に、ＨＣやＮＯｘが吸着材２６等からパージされ、大気中に放出されるのを防止することができる。
【００５０】
また、図３に示すルーチンでは、ＥＧＲパージ動作の実行中には、温度センサ３６により検出される水分／ＨＣ吸着材２４の温度が所定のパージ温度（例えば、200℃）に達したか否かが判別される（ステップ１１０）。その結果、水分／ＨＣ吸着材２４の温度が上記所定の温度に達したと判定された場合には、切替バルブ２２が開弁されるとともに、パージ制御バルブ３４が閉弁される（ステップ１１２）。これにより、ＥＧＲパージ動作が終了され、次いで、触媒浄化パージ動作が開始される。
【００５１】
次に、温度センサ３６により検出される水分／ＨＣ吸着材２４の温度に基づいて、水分／ＨＣ吸着材２４の温度が所定の温度（例えば、吸着材２４の残留吸着成分が脱離する温度）に達したか否かが判別される（ステップ１１４）。その結果、水分／ＨＣ吸着材２４の温度が上記所定の温度に達したと判断できる場合には、切替バルブ２２が閉弁されるとともに、パージ制御バルブ３４が閉弁される（ステップ１１６）。これにより、触媒浄化パージ動作が終了される。
【００５２】
ところで、上述した実施の形態１においては、バイパス通路２０における上流側接続部２０aと水分／ＨＣ吸着材２４との間の部位（すなわち、第１通路２８）の長さが、バイパス通路２０におけるＨＣ／ＮＯｘ吸着材２６と下流側接続部２０bとの間の部位（すなわち、第２通路３０）の長さよりも長くなるような構成を採用することとしている。しかしながら、本発明において第１通路の熱容量が第２通路の熱容量よりも小さくなるようにするための構成は、通路長さに差を設ける手法に限定されるものではない。すなわち、例えば、分岐側通路と合流側通路の材質、厚さ、表面積、または、同一材質であれば重量を異ならせることで、第１通路の熱容量の方が小さくなるようにしてもよい。
【００５３】
また、上述した実施の形態１においては、車両の床下に配置される床下触媒を２つ備え、主排気通路１２におけるそれらの床下触媒１６、１８の間に、バイパス通路２０の上流側接続部２０aおよび下流側接続部２０bを接続するようにしている。このような構成によれば、上述したように、高温ガスの導入による上記ＥＧＲパージ動作を行った後に吸着材２４等のパージが完全に完了しないような場合であっても、バイパス通路２０よりも下流側の主排気通路１２に少量の第２床下触媒１８を配置することで、ＥＧＲパージ動作の終了時に吸着材２６等に残留するＨＣやＮＯｘを浄化することが可能となる。
【００５４】
しかしながら、車両の床下に配置される床下触媒の配置は、上記図１に示す例に限定されるものではなく、例えば、以下の図４または図５に示すものであってもよい。尚、図４および図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。
【００５５】
図４は、本発明の実施の形態１における第１変形例を示す図である。図４に示すように、床下触媒６０は、例えば、下流側接続部２０bより下流側の主排気通路６２に配置されるものであってもよい。
【００５６】
また、図５は、本発明の実施の形態１における第２変形例を示す図である。図５に示すように、床下触媒７０は、例えば、主排気通路７２における前段触媒１４と切替バルブ２２との間の部位に配置されるものであってもよい。
【００５７】
また、上述した実施の形態１においては、リターン通路３２の接続先は、何れかの触媒１４等の上流の通路であれば、吸気通路でなくてもよく、例えば、主排気通路１２であってもよい。
【００５８】
尚、上述した実施の形態１においては、切替バルブ２２およびパージ制御バルブ３４が前記第１の発明における「流路切替手段」に相当しているとともに、ＥＣＵ５０が上記図３に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１の発明における「制御手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【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】本発明の実施の形態１のシステム動作を説明するための図である。
【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１における第１変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における第２変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  内燃機関
１２、６２、７２  主排気通路
１４  前段触媒
１６  第１床下触媒
１８  第２床下触媒
２０  バイパス通路
２０a  上流側接続部
２０b  下流側接続部
２２  切替バルブ
２４  水分／HC吸着材
２６  HC／NOx吸着材
２８  第１通路
２８a  蛇腹管
３０  第２通路
３２  リターン通路
３４  パージ制御バルブ
５０  ECU(Electronic Control Unit)
６０、７０  床下触媒
【図１】
2008169795.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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