(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置に関し、空燃比の変動を抑制しつつ、冷間始動時に排出されるＮＯｘを処理することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関１２の主排気管１６から分岐して設けられた分岐通路２６と、主排気管１６と分岐通路２６との間で排気ガスの流路を切り替える切替弁２８と、分岐通路２６に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材３０と、ＮＯｘ吸着材３０から脱離する脱離ＮＯｘを内燃機関１２の吸気系にパージするパージ手段と、パージ手段の実行時に、ＮＯｘ吸着材３０の温度に基づいて、ＮＯｘ吸着材３０に水分を選択的に導入する水分導入手段と、を備える。好ましくは、水分吸着材２４を通過した排気ガスをＮＯｘ吸着材３０に導入し、水分吸着材２４から脱離した水分を流通させる。【選択図】図１
2008215140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の主排気通路から分岐して設けられた分岐通路と、
前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替手段と、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記ＮＯｘ吸着材に水分を導入する水分導入手段と、を備え、
前記水分導入手段は、前記パージ手段の実行時における脱離ＮＯｘの濃度が平準化されるように、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記主排気通路における前記分岐通路よりも上流側から分岐して設けられた第２分岐通路と、
前記主排気通路と前記第２分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える第２切替手段と、
前記第２分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれる水分を吸着する水分吸着材と、を更に備え、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材に前記水分吸着材を通過した排気ガスを選択的に流通させ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ＮＯｘ吸着材の温度を取得する温度取得手段を更に備え、
前記水分導入手段は、
前記ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材に水分を導入する期間を特定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が開始された直後の所定期間に水分を導入する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】
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が完了する直前の所定期間に水分を導入することをす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】
内燃機関の主排気通路から分岐して設けられた分岐通路と、
前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替手段と、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記パージ手段の実行時に、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入する水分導入手段と、
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７】
内燃機関の主排気通路から分岐して設けられた分岐通路と、
前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替手段と、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記ＮＯｘ吸着材の温度を取得する温度取得手段と、
前記パージ手段の実行時に、前記ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入する水分導入手段と、
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８】
前記主排気通路における前記分岐通路よりも上流側から分岐して設けられた第２分岐通路と、
前記主排気通路と前記第２分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える第２切替手段と、
前記第２分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれる水分を吸着する水分吸着材と、を更に備え、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材に前記水分吸着材を通過した排気ガスを選択的に流通させ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９】
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度が、該ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離反応が開始されると予想される温度から所定の温度範囲にある場合に、水分を導入することを特徴とする請求項７または８記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度が、該ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離反応が完了されると予想される温度までの所定の温度範囲にある場合に、水分を導入することをすることを特徴とする請求項７乃至９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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００５−２９９６３１号公報に開示されるように、内燃機関の始動直後に排出される炭化水素（ＨＣ）、および窒素酸化物（ＮＯｘ）等を浄化するシステムが知られている。このシステムでは、より具体的には、内燃機関の排気通路から分岐して設けられた切り替え可能な迂回路に、ＨＣ吸着材とＮＯｘ吸着材とが設けられている。始動直後の排気ガスは当該迂回路に導入され、これらの吸着材においてＨＣおよびＮＯｘ等が吸着される。そして、触媒の活性が発現した後に、これらの吸着材に吸着された未浄化成分が脱離パージされ、触媒に導入されることにより浄化処理される仕組みになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９９６３１号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２７００号公報
【特許文献３】特開平１１−６２５６７号公報
【特許文献４】特開平１０−２５２４４９号公報
【特許文献５】特表２００１−５０３４９７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、ＮＯｘ吸着材から脱離するＮＯｘの脱離特性は温度に応じて変化する。このため、上記従来のシステムのように、排熱等によりＮＯｘ吸着材を加熱しＮＯｘを脱離させる構成では、脱離するＮＯｘの濃度が過渡的に変動してしまう。したがって、これらの脱離したＮＯｘが吸気系にパージされると、空燃比が急激に変動し機関の燃焼および排気エミッションに悪影響を与える可能性があった。
【０００５】
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、空燃比の変動を抑制しつつ、冷間始動時に排出されるＮＯｘを処理することの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】
【０００６】
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、
内燃機関の主排気通路から分岐して設けられた分岐通路と、
前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替手段と、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記ＮＯｘ吸着材に水分を導入する水分導入手段と、を備え、
前記水分導入手段は、前記パージ手段の実行時における脱離ＮＯｘの濃度が平準化されるように、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記主排気通路における前記分岐通路よりも上流側から分岐して設けられた第２分岐通路と、
前記主排気通路と前記第２分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える第２切替手段と、
前記第２分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれる水分を吸着する水分吸着材と、を更に備え、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材に前記水分吸着材を通過した排気ガスを選択的に流通させることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または２の発明において、
前記ＮＯｘ吸着材の温度を取得する温度取得手段を更に備え、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材に水分を導入する期間を特定することを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至３の何れか１つの発明において、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が開始された直後の所定期間に水分を導入することを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至４の何れか１つの発明において、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が完了する直前の所定期間に水分を導入することをすることを特徴とする。
【００１１】
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、
内燃機関の主排気通路から分岐して設けられた分岐通路と、
前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替手段と、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記パージ手段の実行時に、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入する水分導入手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
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、
内燃機関の主排気通路から分岐して設けられた分岐通路と、
前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替手段と、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記ＮＯｘ吸着材の温度を取得する温度取得手段と、
前記パージ手段の実行時に、前記ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入する水分導入手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第７の発明において、
前記主排気通路における前記分岐通路よりも上流側から分岐して設けられた第２分岐通路と、
前記主排気通路と前記第２分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える第２切替手段と、
前記第２分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれる水分を吸着する水分吸着材と、を更に備え、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材に前記水分吸着材を通過した排気ガスを選択的に流通させることを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、第７または第８の発明において、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度が、該ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離反応が開始されると予想される温度から所定の温度範囲にある場合に、水分を導入することを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、第７乃至第９の何れか１つの発明において、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度が、該ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離反応が完了されると予想される温度までの所定の温度範囲にある場合に、水分を導入することをすることを特徴とする
【発明の効果】
【００１６】
ＮＯｘ吸着材は冷間始動時に排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着している。当該吸着ＮＯｘを脱離させ、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘの濃度は、該吸着材の温度に応じて過渡的に変化する。ここで、ＮＯｘ吸着材に水分が導入されると、ＮＯｘの脱離が促進されることが確認されている。第１の発明によれば、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材に選択的に水分を導入することができるので、過渡的に変化する脱離ＮＯｘの濃度を平準化させることができる。このため、本発明によれば、脱離したＮＯｘを内燃機関の吸気系或いは排気系にパージした場合に生じる空燃比の変動を効果的に抑制しつつ、冷間始動時に吸着された脱離ＮＯｘを処理することができる。
【００１７】
また、水分吸着材は冷間始動時の排気ガスに含まれる水分を吸着している。このため、内燃機関が暖機され、温度の高い排気ガスが当該水分吸着材に導入されると、吸着水分が脱離して水分濃度の高い排気ガスとなって排出される。第２の発明によれば、当該水分吸着材を通過した排気ガスを選択的にＮＯｘ吸着材に導入することができるので、所望のタイミングでＮＯｘ吸着材に水分を導入することができる。
【００１８】
また、上述したとおり、ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘの濃度は、該吸着材の温度に応じて過渡的に変化する。第３の発明によれば、ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、脱離ＮＯｘ濃度を推定することができるので、脱離ＮＯｘ濃度の低い期間を効果的に特定することができ、水分導入期間を適切に判断することができる。
【００１９】
また、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が開始された直後は、該ＮＯｘ吸着材の温度が低いため脱離ＮＯｘ濃度が低い。第４の発明によれば、かかる期間に水分が導入されるので、開始直後のＮＯｘの脱離を効果的に促進し、脱離ＮＯｘ濃度が過渡的となる期間を短縮することができる。
【００２０】
また、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が進行し脱離完了が近づくと、ＮＯｘ吸着材に残存する吸着ＮＯｘが少量となるため、脱離ＮＯｘ濃度が低下する。第５の発明によれば、かかる期間に水分が導入されるので、完了直前のＮＯｘの脱離を効果的に促進し、脱離ＮＯｘ濃度が過渡的となる期間を短縮することができる。
【００２１】
ＮＯｘ吸着材は冷間始動時に排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着している。当該吸着ＮＯｘを脱離させ、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘの濃度は、該吸着材の温度に応じて過渡的に変化する。ここで、ＮＯｘ吸着材に水分が導入されると、ＮＯｘの脱離が促進されることが確認されている。第６の発明によれば、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材に選択的に水分を導入することができるので、過渡的に変化する脱離ＮＯｘの濃度を平準化させることができる。このため、本発明によれば、脱離したＮＯｘを内燃機関の吸気系或いは排気系にパージした場合に生じる空燃比の変動を効果的に抑制しつつ、冷間始動時に吸着された脱離ＮＯｘを処理することができる。
【００２２】
ＮＯｘ吸着材は冷間始動時に排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着している。当該吸着ＮＯｘを脱離させ、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘの濃度は、該吸着材の温度に応じて過渡的に変化する。ここで、ＮＯｘ吸着材に水分が導入されると、ＮＯｘの脱離が促進されることが確認されている。第７の発明によれば、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて脱離ＮＯｘ濃度の低い温度範囲を推定し、ＮＯｘ吸着材に選択的に水分を導入することができるので、過渡的に変化する脱離ＮＯｘの濃度を効果的に平準化させることができる。このため、本発明によれば、脱離したＮＯｘを内燃機関の吸気系或いは排気系にパージした場合に生じる空燃比の変動を効果的に抑制しつつ、冷間始動時に吸着された脱離ＮＯｘを処理することができる。
【００２３】
また、水分吸着材は冷間始動時の排気ガスに含まれる水分を吸着している。このため、内燃機関が暖機され、温度の高い排気ガスが当該水分吸着材に導入されると、吸着水分が脱離して水分濃度の高い排気ガスとなって排出される。第８の発明によれば、当該水分吸着材を通過した排気ガスを選択的にＮＯｘ吸着材に導入することができるので、所望のタイミングでＮＯｘ吸着材に水分を導入することができる。
【００２４】
また、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が開始された直後は、該ＮＯｘ吸着材の温度が低いため脱離ＮＯｘ濃度が低い。第９の発明によれば、該ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、かかる期間を効果的に特定して水分が導入されるので、開始直後のＮＯｘの脱離を効果的に促進し、脱離ＮＯｘ濃度が過渡的となる期間を短縮することができる。
【００２５】
また、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が進行し脱離完了が近づくと、ＮＯｘ吸着材に残存する吸着ＮＯｘが少量となるため、脱離ＮＯｘ濃度が低下する。第１０の発明によれば、該ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、かかる期間を効果的に特定して水分が導入されるので、完了直前のＮＯｘの脱離を効果的に促進し、脱離ＮＯｘ濃度が過渡的となる期間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２７】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図を示す。図１に示すとおり、本実施の形態の排気浄化システム１０は、内燃機関（以下、単に「エンジン」とも称す）１２を備えている。エンジン１２は、複数の気筒を有する多気筒エンジンとして構成されている。
【００２８】
エンジン１２の吸気側には、空気を大気中から取り込んで吸気マニホールドに導くための吸気管１４が接続されている。吸気管１４の入口には、図示しないエアクリーナが取り付けられている。また、エンジン１２の排気側には、主排気管１６が接続されている。主排気管１６の途中には、排気浄化触媒１８が配置されている。排気浄化触媒１８には、温度センサ５２が設けられている。温度センサ５２は、排気浄化触媒１８の温度TCを検知することができる。
【００２９】
また、主排気管１６における排気浄化触媒１８の下流には、分岐通路２０が接続されている。主排気管１６と分岐通路２０との接続部には、排気ガスの流入先を主排気管１６と分岐通路２０との間で切り替えるための切替弁２２が設けられている。また、分岐通路２０の途中には、排気ガスに含まれる水分を吸着するための水分吸着材２４が配置されている。水分吸着材２４にはゼオライト系の吸着材が使用される。
【００３０】
また、主排気管１６における分岐通路２０との接続部の下流には、分岐通路２６が接続されている。主排気管１６と分岐通路２６との接続部には、排気ガスの流入先を主排気管１６と分岐通路２６との間で切り替えるための切替弁２８が設けられている。また、分岐通路２６の途中には、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するためのＮＯｘ吸着材３０が配置されている。ＮＯｘ吸着材３０にはゼオライト系の吸着材が使用される。ＮＯｘ吸着材３０には、温度センサ５４が設けられている。温度センサ５４は、ＮＯｘ吸着材３０の温度TNを検知することができる。
【００３１】
また、分岐通路２６にはパージ通路３２の一端が連通している。パージ通路３２は、その他端において吸気管１４と連通している。パージ通路３２の途中には、パージ制御弁３４が配置されている。パージ制御弁３４はデューティ駆動されることにより任意のデューティ比で開閉し、その結果、実質的に任意の開度を実現する制御弁である。
【００３２】
本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の出力部には、上述した切替弁２２、２８、パージ制御弁３４の他、図示しない種々の機器が接続されている。ＥＣＵ５０の入力部には、温度センサ５２、５４等の種々のセンサ類が接続されている。ＥＣＵ５０は、入力された各種の情報に基づいて、所定のプログラムに従って各機器を駆動する。
【００３３】
［実施の形態１の動作］
次に、図２を参照して、本実施形態の動作について説明する。エンジン１２の冷間始動時には、不完全燃焼によるＨＣやＮＯｘが発生しやすい。また、排気浄化触媒１８が活性発現温度（３５０〜４００℃程度）に到達していないため、排気ガスに含まれるＮＯｘを十分に浄化することができず、これらのＮＯｘが大気中に放出されてしまうおそれがある。
【００３４】
そこで、排気浄化触媒１８が活性温度に達するまでの期間は、分岐通路２６に配置されたＮＯｘ吸着材３０にＮＯｘを吸着させることとしている。より具体的には、切替弁２８の開弁側が分岐通路２６側に切り替えられる。これにより、排気浄化触媒１８において浄化できなかったＮＯｘは、ＮＯｘ吸着材３０を通過する際に吸着されるため、ＮＯｘが大気中に放出されることを効果的に抑制することができる。
【００３５】
ここで、ＮＯｘ吸着材３０に使用されるゼオライト系の吸着材は、ＮＯｘだけでなく水分をも吸着する性質を有する。このため、排気ガスに多量の水分が含まれていると、当該水分が該ＮＯｘ吸着材３０に吸着されてしまい、ＮＯｘの吸着性能が低下してしまう。そこで、本実施の形態のシステムにおいては、図１に示すとおり、ＮＯｘ吸着材３０の上流側に水分吸着材２４が設けられている。水分吸着材２４は、排気ガスに含まれている水分をＮＯｘ吸着材３０の上流において吸着する。より具体的には、切替弁２２の開弁側が分岐通路２０側に切り替えられる。これにより、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘ吸着性能が低下する事態を効果的に抑制することができる。
【００３６】
一方、排気浄化触媒１８が活性温度に達した後は、当該排気浄化触媒１８においてＮＯｘを浄化することができる。このため、切替弁２２および２８の開弁側が主排気管１６側に切り替えられる。これにより、ＮＯｘが浄化された排気ガスが主排気管１６を通過して大気に放出される。
【００３７】
また、上述したＮＯｘ吸着材３０に吸着されたＮＯｘは、排気浄化触媒１８が活性温度に達した後に浄化処理される。より具体的には、吸着されたＮＯｘは、該ＮＯｘ吸着材３０の温度上昇とともに脱離する。そして、吸気管１４の負圧によりパージ通路３２を介して再び吸気系にパージされ、エンジン１２において燃焼処理される。
【００３８】
ここで、ＮＯｘ吸着材３０に吸着されたＮＯｘの脱離特性は、該ＮＯｘ吸着材３０の温度に依存している。図２（ａ）は、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘの脱離濃度と該吸着材の温度との関係を示した図である。この図に示すとおり、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘの脱離濃度は、脱離開始温度Ｔ１から上昇し始め、ピーク温度Ｔ３で最大となった後、脱離完了温度Ｔ５でゼロとなる曲線となっている。このため、かかる脱離ＮＯｘをエンジン１２の吸気系にパージすることとすると、空燃比が急激に変動し機関の燃焼および排気エミッションが悪化してしまう。
【００３９】
そこで、本実施の形態においては、ＮＯｘ吸着材３０に水分を導入することにより、脱離ＮＯｘの濃度を平準化させることとする。すなわち、ＮＯｘ吸着材３０に水分が導入されるとＮＯｘの脱離が促進されることが確認されている。このため、ＮＯｘの脱離濃度が低い期間において、該ＮＯｘ吸着材３０に水分を導入することとすれば、脱離するＮＯｘの濃度を平準化させることができる。
【００４０】
より具体的には、本実施の形態においては、ＮＯｘの脱離が開始された直後の所定期間および脱離ピーク後の所定期間に水分を導入することとする。ＮＯｘ吸着材３０へ導入される水分は、水分吸着材２４に吸着された水分が使用される。つまり、上述したＮＯｘの吸着動作において、水分吸着材２４には排気ガス中に含まれる水分が吸着されている。このため、エンジン１２の暖機完了後に排気ガスを該水分吸着材２４に導入することとすれば、該吸着材に吸着されていた水分を排気熱により脱離させ、排気ガスの水分濃度を効果的に上昇させることができる。より具体的には、パージ動作実行時に切替弁２２が分岐通路２０側に切り替えられ、水分吸着材２４に排気ガスが導入される。
【００４１】
図２（ｂ）は、ＮＯｘ吸着材３０に導入されるパージガスの水分濃度と該吸着材の温度との関係を示した図である。図中の実線は、ＮＯｘの脱離開始温度Ｔ１から脱離濃度がピーク脱離濃度の略半分まで上昇した温度Ｔ２までの期間と、脱離濃度がピーク脱離濃度の略半分まで下降した温度Ｔ４からＮＯｘの脱離完了温度Ｔ４までの期間において、上記水分吸着材２４を通過させた場合の排気ガスの水分濃度変化を示しており、図中の点線は、上記水分吸着材２４を通過させない排気ガスの水分濃度変化を示している。この図に実線で示すとおり、水分吸着材２４を通過させた排気ガスは、温度Ｔ１〜Ｔ２およびＴ３〜Ｔ４において水分濃度が上昇している。一方、この図に点線で示すとおり、水分吸着材２４を通過させない排気ガスは、水分濃度が一定となっている。
【００４２】
図２（ｃ）は、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘの脱離濃度と該吸着材の温度との関係を示した図である。より具体的には、図中の実線で示す曲線は、図２（ｂ）に実線で示すパージガスの水分濃度変化によるＮＯｘの脱離濃度変化を示しており、図中の点線は、図２（ｂ）に点線で示すパージガスの水分濃度が一定である場合のＮＯｘの脱離濃度変化を示している。
【００４３】
この図に示すとおり、パージガス中の水分濃度を変化させた場合のＮＯｘ脱離濃度は、水分濃度を変化させない場合に比して平準化されている。このように、ＮＯｘ吸着材３０への水分導入時期を効果的に制御することにより、ＮＯｘ脱離濃度をより平準化することができる。これにより、パージガスの導入による空燃比の急激な変動を抑制し、排気エミッションが悪化する事態を効果的に抑制することができる。
【００４４】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図３を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図３は、ＥＣＵ５０が、ＮＯｘ吸着材３０に吸着されたＮＯｘを浄化するための処理を実行するルーチンのフローチャートである。
【００４５】
図３に示すルーチンでは、先ず、パージ条件が成立しているか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、温度センサ５２の出力信号に基づいて、排気浄化触媒１８の温度TCが検知される。次に、排気浄化触媒１８の温度TCが所定の活性発現温度αに達しているか否かが判定される。所定値αは、排気浄化触媒１８が活性状態となったか否かを判定するための温度として、予め設定された値が使用される。その結果、TC≧αの成立が認められない場合には、排気浄化触媒１８の活性が未だ発現しておらず、排気浄化触媒１８の下流に排出されているＮＯｘをＮＯｘ吸着材３０に吸着する必要があると判定され、本ルーチンは速やかに終了し、他のルーチンにおいてＮＯｘの吸着処理が実行される。
【００４６】
一方、上記ステップ１００において、TC≧αの成立が認められた場合には、既に排気浄化触媒１８の活性が発現しており、パージ処理を実行する条件が成立していると判定され、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材３０の温度（以下、「ＮＯｘ吸着材温度」と称す）TNが取得される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、温度センサ５４の出力信号に基づいてＮＯｘ吸着材温度TNが検知される。次に、ＮＯｘ吸着材温度TNが所定値Ｔ１より小さいか否かが判定される（ステップ１０４）。所定値Ｔ１は、ＮＯｘ吸着材３０に吸着されていたＮＯｘが脱離を開始する温度である。ＥＣＵ５０は、上述したＮＯｘ吸着材３０における吸着ＮＯｘの脱離特性（図２（ａ）に示す特性）を記憶している。ここでは、具体的には、かかる脱離特性に基づいて所定値Ｔ１が特定される。
【００４７】
上記ステップ１０４において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ１の成立が認められた場合には、未だＮＯｘの脱離温度に達していないと判定され、次のステップに移行し、水分濃度の低いパージガスを該ＮＯｘ吸着材３０に導入する処理が実行される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、切替弁２２および切替弁２８の開弁側が主排気管１６に設定され、パージ制御弁３４が開弁制御される。排気浄化触媒１８を通過した排気ガスは、吸気管１４の負圧により分岐通路２６からＮＯｘ吸着材３０に導入される。これにより、ＮＯｘ吸着材３０は排熱により加熱される。ＮＯｘ吸着材３０を通過したパージガスは、パージ通路３２を介して吸気管１４にパージされる。
【００４８】
一方、上記ステップ１０４において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ１の成立が認められない場合、すなわちＮＯｘ吸着材温度TNがＮＯｘの脱離開始温度Ｔ１に達している場合には、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材温度TNが所定値Ｔ２よりも小さいか否かが判定される（ステップ１０８）。所定値Ｔ２は、ＮＯｘ吸着材３０における吸着ＮＯｘの脱離濃度がピーク時の略半分となる温度である。ここでは、具体的には、上述した吸着ＮＯｘの脱離特性に基づいて所定値Ｔ２が特定される。
【００４９】
上記ステップ１０６において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ２の成立が認められた場合には、吸着ＮＯｘの脱離が開始されたと判定され、次のステップに移行し、水分濃度の高いパージガスを該ＮＯｘ吸着材３０に導入する処理が実行される（ステップ１１０）。ここでは、具体的には、切替弁２２の開弁側が水分吸着材２４側に、切替弁２８の開弁側が主排気管１６にそれぞれ設定され、パージ制御弁３４が開弁制御される。排気浄化触媒１８を通過した排気ガスは、先ず、水分吸着材２４に導入され、排気ガスの排熱により吸着水分が脱離する。次いで、多量の水分を含んだ排気ガスが、吸気管１４の負圧により分岐通路２６からＮＯｘ吸着材３０に導入される。これにより、ＮＯｘ吸着材３０において吸着ＮＯｘの脱離が促進され、脱離濃度が上昇する。ＮＯｘ吸着材３０を通過したパージガスは、パージ通路３２を介して吸気管１４にパージされる。
【００５０】
一方、上記ステップ１０８において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ２の成立が認められない場合には、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材温度TNが所定値Ｔ３よりも小さいか否かが判定される（ステップ１１２）。所定値Ｔ３は、ＮＯｘ吸着材３０における吸着ＮＯｘの脱離濃度がピークとなる温度である。ここでは、具体的には、上述した吸着ＮＯｘの脱離特性に基づいて所定値Ｔ３が特定される。
【００５１】
上記ステップ１０８において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ３の成立が認められた場合には、ＮＯｘの脱離を促進する必要がないと判断され、上述したステップ１０６に移行し、水分濃度の低いパージガスを該ＮＯｘ吸着材３０に導入する処理が実行される。これにより、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘの脱離が、水分濃度が高いパージガスに比して抑制される。ＮＯｘ吸着材３０を通過したパージガスは、パージ通路３２を介して吸気管１４にパージされる。
【００５２】
一方、上記ステップ１１２において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ３の成立が認められない場合には、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材温度TNが所定値Ｔ４よりも小さいか否かが判定される（ステップ１１２）。所定値Ｔ４は、ＮＯｘ吸着材３０における吸着ＮＯｘの脱離濃度がピーク時の略半分まで下降した場合の温度である。ここでは、具体的には、上述した吸着ＮＯｘの脱離特性に基づいて所定値Ｔ４が特定される。
【００５３】
上記ステップ１１４において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ４の成立が認められた場合には、吸着ＮＯｘの脱離を促進させる必要があると判定され、上記ステップ１１０に移行し、水分濃度が高いパージガスを該ＮＯｘ吸着材３０に導入する処理が実行される。これにより、ＮＯｘ吸着材３０において吸着ＮＯｘの脱離が促進され、脱離濃度が上昇する。ＮＯｘ吸着材３０を通過したパージガスは、パージ通路３２を介して吸気管１４にパージされる。
【００５４】
一方、上記ステップ１１４において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ４の成立が認められない場合には、吸着ＮＯｘの脱離完了する程度まで温度が上昇していると考えられるので、本ルーチンは速やかに終了される。
【００５５】
以上説明したとおり、本実施の形態の排気浄化システム１０によれば、吸着ＮＯｘの脱離濃度が低くなる期間において、水分濃度の高いパージガスがＮＯｘ吸着材３０に導入される。これにより、脱離するＮＯｘの濃度を平準化することができ、かかるパージガスを吸気系統にパージした場合のエミッションの悪化を抑制することができる。
【００５６】
ところで、上述した実施の形態１においては、パージ制御を実施する場合にパージガスを吸気管１４にパージする構成としているが、パージ先は吸気系に限らない。すなわち、ＮＯｘ吸着材３０から脱離したＮＯｘを浄化することができるのであれば、排気浄化触媒１８等の排気系に設けられた触媒の上流にパージする構成でもよい。
【００５７】
また、上述した実施の形態１においては、ＮＯｘ吸着材３０の温度TNに基づいて脱離ＮＯｘの濃度を推定し、当該濃度の低い期間に水分濃度の高いパージガスの導入することとしているが、判定に使用される値は温度TNに限らない。すなわち、分岐通路２６にＮＯｘセンサを設けて脱離ＮＯｘの濃度を直接検出し、脱離ＮＯｘの濃度が平準化されるように水分導入時期を制御することとしてもよい。
【００５８】
また、上述した実施の形態１においては、ＮＯｘ吸着材３０の温度TNがＴ１〜Ｔ２、およびＴ３〜Ｔ４の範囲にある場合に、水分濃度の高いパージガスを導入することとしているが、水分導入時期はこれらの範囲に限られない。すなわち、水分濃度が高い雰囲気下において、吸着ＮＯｘの脱離が促進される特性を利用するのであれば、水分導入時期は特にこれに限定せず、脱離ＮＯｘ濃度が平準化されるように、より詳細に導入時期を制御することとしてもよい。
【００５９】
また、上述した実施の形態１においては、ＮＯｘ吸着材３０に水分を導入するために、水分吸着材２４に吸着された水分を排気ガスを媒体として該ＮＯｘ吸着材３０に導入することとしているが、水分の導入手法はこれに限られない。すなわち、ＮＯｘ吸着材３０に所望のタイミングで水分を供給できるのであれば、ＮＯｘ吸着材３０に水分供給装置を設ける構成としてもよいし、他の公知の手法によりＮＯｘ吸着材３０に水分を供給することとしてもよい。
【００６０】
尚、上述した実施の形態１においては、主排気管１６が前記第１、第６、または第７の発明における「主排気通路」に、分岐通路２６が前記第１、第６、または第７の発明における「分岐通路」に、切替弁２８が前記第１、第６、または第７の発明における「切替手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０６または１１０の処理を実行することにより、前記第１、第６、または第７の発明における「パージ手段」が、上記ステップ１０６または１１０の処理を実行することにより、前記第１、第６、または第７の発明における「水分導入手段」が、それぞれ実現されている。
【００６１】
また、上述した実施の形態１においては、分岐通路２０が前記第２または第８の発明における「第２分岐通路」に、切替弁２２が前記第２または第８の発明における「第２切替手段」に、それぞれ相当している。
【００６２】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第３または第７の発明における「温度取得手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】ＮＯｘ吸着材に吸着された吸着ＮＯｘの脱離特性について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。
【符号の説明】
【００６４】
１０  排気浄化システム
１２  内燃機関（エンジン）
１４  吸気管
１６  排気管
１８  排気浄化触媒
２０  分岐通路
２２  切替弁
２４  水分吸着材
２６  分岐通路
２８、切替弁
３０  ＮＯｘ吸着材
３２  パージ通路
３６  パージ制御弁
５０  ECU(Electronic Control Unit)
５２、５４  温度センサ
TC  排気浄化触媒温度
TN  ＮＯｘ吸着材温度  
【図１】
2008215140.tif 000003
【図２】
2008215140.tif 000004
【図３】
2008215140.tif 000005