(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置に関し、内燃機関の排気通路上にＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材を複数備える内燃機関において、ＮＯｘ吸着材の性能を良好に引き出すことのできる吸着材の配置を実現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１４を備える。主排気通路１４を迂回するバイパス通路２０を備える。バイパス通路に、ゼオライトに鉄Ｆｅを担持した第１ＮＯｘ吸着材２４、セリウム酸化物ＣｅＯ２にパラジウムＰｄを担持した第２ＮＯｘ吸着材２６を備える。第２ＮＯｘ吸着材２６を、第１ＮＯｘ吸着材２４に対して、大気に開放される側に配置する。【選択図】図１
2008190359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に、ＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材を少なくとも２つ備え、
前記ＮＯｘ吸着材の少なくとも１つは、酸素吸蔵能を有しない第１ＮＯｘ吸着材であり、
前記ＮＯｘ吸着材の他の少なくとも１つは、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材であり、
前記第２ＮＯｘ吸着材の少なくとも１つが、前記排気通路において大気に開放される側に配置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】
内燃機関の排気通路に、ＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材を２つ備え、
前記２つのＮＯｘ吸着材の一方は、金属を担持した第１ＮＯｘ吸着材であり、
前記２つのＮＯｘ吸着材の他方は、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材であり、
前記第２ＮＯｘ吸着材は、前記第１ＮＯｘ吸着材に対して、前記排気通路において大気に開放される側に配置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３】
前記第１ＮＯｘ吸着材に担持された金属は、鉄であ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、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備え、
前記ＮＯｘ吸着材が前記バイパス通路に配置されてい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】
前記内燃機関の排気浄化装置は、
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、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記バイパス通路から分岐し、前記触媒の上流に接続されるリターン通路と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段と、
内燃機関から排出された排気ガスの一部が前記主排気通路から前記上流側接続部および前記下流側接続部の何れか一方を介して前記バイパス通路に導入されるように、かつ、当該バイパス通路に導入された排気ガスが前記リターン通路を介して前記触媒の上流に還流されるように、前記流路切替手段を制御した状態で、前記第１ＮＯｘ吸着材および前記第２ＮＯｘ吸着材からのＮＯｘのパージを実行するパージ実行手段とを更に備え、
前記バイパス通路には、前記パージ実行手段による前記パージの実行時における排気ガスの流れの上流側から、前記第２ＮＯｘ吸着材および前記第１ＮＯｘ吸着材という順番で前記ＮＯｘ吸着材が配置されている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】
前記内燃機関の排気浄化装置は、
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、排気ガスを浄化可能な触媒と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段と、
内燃機関から排出された排気ガスが前記主排気通路から前記上流側接続部を介して前記バイパス通路に導入されように、かつ、当該バイパス通路に導入された排気ガスが前記下流側接続部を介して前記主排気通路に戻された後に前記触媒を通過するように、前記流路切替手段を制御した状態で、前記第１ＮＯｘ吸着材および前記第２ＮＯｘ吸着材からのＮＯｘのパージを実行するパージ実行手段とを更に備え、
前記バイパス通路には、前記上流側接続部に近い側から、前記第１ＮＯｘ吸着材、前記第２ＮＯｘ吸着材という順番で前記ＮＯｘ吸着材が配置されている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。
【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】
従来、例えば特許文献１には、内燃機関の排気通路に、排気ガスの流れの上流側から順に、排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）を吸着するＨＣ吸着材と、酸素吸蔵放出材にＲｈおよびＰｄの少なくとも一方を担持してなる酸化還元触媒とを備える排気浄化装置が開示されている。上記従来の排気浄化装置によれば、ＨＣ吸着材によってＨＣが取り除かれた排気ガスを酸化還元触媒に供給することで、酸化還元触媒の浄化性能を向上させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８６７３２号公報
【特許文献２】特開２００１−２８９０３５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、内燃機関の排気通路上に排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材を複数配置するにあたっては、それぞれのＮＯｘ吸着材の性能を良好に引き出すためには、それぞれのＮＯｘ吸着材の性質を考慮した配置とされていることが望ましい。
【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、内燃機関の排気通路上にＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材を複数備える内燃機関において、ＮＯｘ吸着材の性能を良好に引き出すことのできる吸着材の配置を実現す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、内燃機関の排気通路に、ＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材を少なくとも２つ備え、
前記ＮＯｘ吸着材の少なくとも１つは、酸素吸蔵能を有しない第１ＮＯｘ吸着材であり、
前記ＮＯｘ吸着材の他の少なくとも１つは、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材であり、
前記第２ＮＯｘ吸着材の少なくとも１つが、前記排気通路において大気に開放される側に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、内燃機関の排気通路に、ＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着材を２つ備え、
前記２つのＮＯｘ吸着材の一方は、金属を担持した第１ＮＯｘ吸着材であり、
前記２つのＮＯｘ吸着材の他方は、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材であり、
前記第２ＮＯｘ吸着材は、前記第１ＮＯｘ吸着材に対して、前記排気通路において大気に開放される側に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記第１ＮＯｘ吸着材に担持された金属は、鉄であることを特徴とする。
【０００９】
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備え、
前記ＮＯｘ吸着材が前記バイパス通路に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記内燃機関の排気浄化装置は、
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、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記バイパス通路から分岐し、前記触媒の上流に接続されるリターン通路と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段と、
内燃機関から排出された排気ガスの一部が前記主排気通路から前記上流側接続部および前記下流側接続部の何れか一方を介して前記バイパス通路に導入されるように、かつ、当該バイパス通路に導入された排気ガスが前記リターン通路を介して前記触媒の上流に還流されるように、前記流路切替手段を制御した状態で、前記第１ＮＯｘ吸着材および前記第２ＮＯｘ吸着材からのＮＯｘのパージを実行するパージ実行手段とを更に備え、
前記バイパス通路には、前記パージ実行手段による前記パージの実行時における排気ガスの流れの上流側から、前記第２ＮＯｘ吸着材および前記第１ＮＯｘ吸着材という順番で前記ＮＯｘ吸着材が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第４の発明において、前記内燃機関の排気浄化装置は、
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、排気ガスを浄化可能な触媒と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段と、
内燃機関から排出された排気ガスが前記主排気通路から前記上流側接続部を介して前記バイパス通路に導入されように、かつ、当該バイパス通路に導入された排気ガスが前記下流側接続部を介して前記主排気通路に戻された後に前記触媒を通過するように、前記流路切替手段を制御した状態で、前記第１ＮＯｘ吸着材および前記第２ＮＯｘ吸着材からのＮＯｘのパージを実行するパージ実行手段とを更に備え、
前記バイパス通路には、前記上流側接続部に近い側から、前記第１ＮＯｘ吸着材、前記第２ＮＯｘ吸着材という順番で前記ＮＯｘ吸着材が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材は、吸着材内に酸素を吸蔵していない場合にはＮＯｘ吸着能力が低下する。その一方で、排気ガス中には、フューエルカット時を除いてはほとんど酸素が存在しない。第１の発明によれば、内燃機関の停止中に、大気の対流によって大気中の酸素を第２ＮＯｘ吸着材に吸蔵することが可能となる。これにより、次回の内燃機関の始動時に、第２ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着能力を良好に確保することができるようになる。
【００１３】
第２の発明によれば、排気通路において大気に開放される側に第２ＮＯｘ吸着材を配置したことにより、内燃機関の停止中に、大気の対流によって大気中の酸素を第２ＮＯｘ吸着材に吸蔵することが可能となる。これにより、次回の内燃機関の始動時に、第２ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着能力を良好に確保することができるようになる。また、また、金属が担持された第１ＮＯｘ吸着材が高温状況下で酸素に触れると、金属が酸化し、ＮＯｘ吸着能力が低下してしまう。本発明によれば、金属を使用している第１ＮＯｘ吸着材と、排気通路の大気開放端との間に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材が配置されるようになる。このため、内燃機関の停止中に大気が第１ＮＯｘ吸着材に直接触れることを抑制することができ、第１ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着能力を高く維持することができるようになる。
【００１４】
第３の発明によれば、鉄が担持された第１ＮＯｘ吸着材が、高温状況下で酸素に触れることによって酸化されてＮＯｘ吸着能力が低下してしまうのを抑制することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、バイパス通路上にＮＯｘ吸着材を配置する構成において、第１乃至第３の発明の効果を奏することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、高温の排気ガスがバイパス通路に導入されることとなるパージ動作時には、第１ＮＯｘ吸着材よりも先に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６に高温の排気ガスが導入されることになる。このため、高温の排気ガスによって第２ＮＯｘ吸着材２６の酸素吸蔵が促進されるので、第２ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着能力を高く維持することができる。また、上記の配置によれば、第２ＮＯｘ吸着材２６の下流に流れる酸素量が低減されることになる。このため、第１ＮＯｘ吸着材が鉄などの金属を担持したものである場合には、第１ＮＯｘ吸着材に担持された金属の酸化が抑制され、第１ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着能力の低下を抑制することができる。
【００１７】
第６の発明によれば、高温の排気ガスがバイパス通路に導入されることとなるパージ動作時における排気ガスの流れの上流側に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６が配置され、その下流に第１ＮＯｘ吸着材が配置される。このため、高温の排気ガスによって第２ＮＯｘ吸着材２６の酸素吸蔵が促進されるので、第２ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着能力を高く維持することができる。また、上記の配置によれば、第２ＮＯｘ吸着材２６の下流に流れる酸素量が低減されることになる。このため、第１ＮＯｘ吸着材が鉄などの金属を担持したものである場合には、第１ＮＯｘ吸着材に担持された金属の酸化が抑制され、第１ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着能力の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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１２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。
【００１９】
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１４と、後述するバイパス通路２０とを備えている。主排気通路１４には、上流側から順に、排気ガスを浄化可能な前段触媒（ＳＣ）１６および後段触媒（ＵＦ）１８が直列に配置されている。
【００２０】
本実施形態のシステムは、主排気通路１４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、後段触媒１８の下流に位置する上流側接続部２０aにおいて主排気通路１４から分岐し、当該上流側接続部２０aの下流に位置する下流側接続部２０bにおいて再び主排気通路１４に合流するように構成されている。
【００２１】
上流側接続部２０aには、排気ガスの流入先を主排気通路１４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。切替バルブ２２は、負圧ダイアフラム２２aに作用するエンジン吸気負圧が図示省略する電磁弁によって制御されることによって、開閉駆動される。
【００２２】
また、バイパス通路２０の途中には、２つのＮＯｘ吸着材が配置されている。より具体的には、主排気通路１４の上流側に、すなわち、切替バルブ２２が設けられた上流側接続部２０aに近い側に、先ず、ＮＯｘを吸着する機能を有する第１ＮＯｘ吸着材２４が配置されている。そのような第１ＮＯｘ吸着材２４としては、例えば、金属を担持したゼオライト系の素材を用いることができる。本実施形態では、その好ましい一例として、ゼオライトの１つであるＺＳＭ−５に、鉄Ｆｅをイオン交換によって担持したものが第１ＮＯｘ吸着材２４として用いられているものとする。
【００２３】
また、バイパス通路２０には、第１ＮＯｘ吸着材２４の下流側に、すなわち、下流側接続部２０bに近い側に、更に、ＮＯｘを吸着する機能を有し、かつ、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６が配置されている。そのような第２ＮＯｘ吸着材２６としては、例えば、セリウム酸化物ＣｅＯ２にパラジウムＰｄを担持したものを用いることができる。
【００２４】
上記のように、本実施形態では、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６を、酸素吸蔵能を有しない第１ＮＯｘ吸着材２４に対して、大気に開放される側に配置するようにしている。更に付け加えると、鉄Ｆｅ（金属）を使用している第１ＮＯｘ吸着材２４と、主排気通路１４を介して大気に開放されている下流側接続部２０bとの間に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６を配置するようにしている。
【００２５】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０を備えている。ＥＣＵ３０には、内燃機関１０を制御するための各種センサが接続されているとともに、内燃機関１０を制御するための各種アクチュエータに加えて上述した切替バルブ２２が接続されている。
【００２６】
［流路の切り替えについて］
上述した図１に示す構成によれば、ＥＣＵ３０によってバイパス通路２０の上流側接続部２０aを閉塞するように切替バルブ２２が制御されることにより、筒内から排出された排気ガスをバイパス通路２０を介さずに主排気通路１４にそのまま通して大気中に放出することができる。
【００２７】
また、ＥＣＵ３０が主排気通路１４が閉塞されるように切替バルブ２２を制御することにより、筒内から排出された排気ガスをバイパス通路２０に導入し、上記ＮＯｘ吸着材２４等を通過させた後に再び主排気通路１４に戻して大気中に放出することができる。このような排気ガスの流路形態を冷間始動時に選択するようにすれば、触媒１６等が未だ活性状態になっていない状況下で、触媒１６等によって浄化できなかったＮＯｘをＮＯｘ吸着材２４等に吸着させることで、大気中に放出されるのを防止することができる。
【００２８】
［実施の形態１のＮＯｘ吸着材の配置による効果］
酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６は、吸着材内に酸素を吸蔵していない場合にはＮＯｘ吸着能力が低下する。その一方で、排気ガス中には、フューエルカット時を除いてはほとんど酸素が存在しない。本実施形態では、既述したように、排気通路（バイパス通路２０）における大気に開放される端部に近い側に、酸素吸蔵能を有しない第１ＮＯｘ吸着材２４ではなく、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６を配置するようにしている。このため、内燃機関１０の停止中に、大気の対流によって大気中の酸素を第２ＮＯｘ吸着材２６に吸蔵することが可能となる。これにより、次回の内燃機関１０の始動時に、第２ＮＯｘ吸着材２６のＮＯｘ吸着能力を良好に確保することができるようになる。
【００２９】
また、ＺＳＭ−５（ゼオライト）に鉄Ｆｅを担持して構成された上記第１ＮＯｘ吸着材２４が高温状況下で酸素に触れると、鉄Ｆｅが酸化し、ＮＯｘ吸着能力が低下してしまう。本実施形態では、既述したように、鉄Ｆｅ（金属）を使用している第１ＮＯｘ吸着材２４と、主排気通路１４を介して大気に開放されている下流側接続部２０bとの間に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６を配置するようにしている。このため、内燃機関１０の停止中に大気が第１ＮＯｘ吸着材２４に直接触れることを抑制することができ、第１ＮＯｘ吸着材２４のＮＯｘ吸着能力を高く維持することができるようになる。
【００３０】
ところで、上述した実施の形態１においては、酸素吸蔵能を有しない側の第１ＮＯｘ吸着材２４として、ＺＳＭ−５（ゼオライト）に鉄Ｆｅを担持したものを用いている。しかしながら、本発明における第１ＮＯｘ吸着材は、そのような材質を用いたものに限定されるものではない。すなわち、第１ＮＯｘ吸着材は、例えば、鉄Ｆｅ以外の金属が担持されたものであってもよく、更には、ＮＯｘを吸着する機能を有するものであれば、金蔵を担持していないものであってもよい。
【００３１】
実施の形態２．
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図２は、本発明の実施の形態２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。尚、図２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。
【００３２】
上述した実施の形態１においては、主排気通路１４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１４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。これに対し、図２に示す構成では、下流側接続部２０bに、同様の切替バルブ４０が配置されている。
【００３３】
本実施形態では、主排気通路１４の上流側に、すなわち、上流側接続部２０aに近い側に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材（Ｐｄ／ＣｅＯ２）２６が配置されている。そして、第２ＮＯｘ吸着材２６の下流側に、すなわち、切替バルブ４０が設けられた下流側接続部２０bに近い側に、第１ＮＯｘ吸着材（Ｆｅ／ＺＳＭ−５）２４が配置されている。
【００３４】
以上説明したＮＯｘ吸着材の配置によれば、内燃機関１０の停止中に、図２に示すようにバイパス通路２０の下流側接続部２０bが閉塞されるように切替バルブ４０を制御することによって、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６が上流側接続部２０aを介して大気と連通するようにすることができる。このため、上述した実施の形態１と同様に、内燃機関１０の停止中に、大気の対流によって大気中の酸素を第２ＮＯｘ吸着材２６に吸蔵することが可能となる。これにより、次回の内燃機関１０の始動時に、第２ＮＯｘ吸着材２６のＮＯｘ吸着能力を良好に確保することができるようになる。
【００３５】
また、上述したＮＯｘ吸着材の配置では、鉄Ｆｅを使用している第１ＮＯｘ吸着材２４と、主排気通路１４を介して大気に開放される下流側接続部２０bとの間に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６が配置される。このため、このため、内燃機関１０の停止中に大気が第１ＮＯｘ吸着材２４に直接触れることを抑制することができ、第１ＮＯｘ吸着材２４のＮＯｘ吸着能力を高く維持することができるようになる。
【００３６】
実施の形態３．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図３は、本発明の実施の形態３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。尚、図３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。
【００３７】
図３に示す構成は、リターン通路５０およびパージ制御バルブ５２が追加されている点を除き、上述した実施の形態１と同様に構成されている。より具体的には、リターン通路５０は、上流側接続部２０aと第１ＮＯｘ吸着材２４との間の部位において、バイパス通路２０に連通している。リターン通路５０は、その途中にパージ制御バルブ５２を備え、その端部において吸気通路１２に連通している。尚、リターン通路５０の接続先は、後段触媒１８の上流の通路であれば、吸気通路１２でなくてもよく、例えば、主排気通路１４における前段触媒１６の上流部であってもよい。
【００３８】
上述した構成によれば、以下に説明するように切替バルブ２２とパージ制御バルブ５２を制御することによって、内燃機関１０の冷間始動時にＮＯｘ吸着材２４等に吸着されたＮＯｘを、リターン通路５０を介して吸気通路１２にパージさせることができる。上述した図３に示す構成では、上記のパージ動作が行われる際にバイパス通路２０を流れる排気ガスの上流側に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６が位置するように、２つのＮＯｘ吸着材の配置への配慮がなされている。
【００３９】
また、上記のようなパージ動作は、バイパス通路２０の上流側接続部２０aを閉塞するように切替バルブ２２が制御された状態で、前段触媒１６が活性化している等の所定のパージ開始タイミングが到来した時点で、パージ制御バルブ５２を開くことにより開始される。
【００４０】
パージ動作が開始されると、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１２に生じている負圧を利用して、主排気通路１４から下流側接続部２０bを通過してバイパス通路２０に導入される。バイパス通路２０に導入された排気ガスは、先ず、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６を通過した後に、第１ＮＯｘ吸着材２４を通過するようになる。その結果、始動後に比較的暖まってきた排気ガスがＮＯｘ吸着材２６等に供給されることで、ＮＯｘがＮＯｘ吸着材２６等から脱離し、リターン通路５０を介して吸気通路１２にパージされる。吸気通路１２に戻されたＮＯｘは、再び燃焼に付された後に活性状態にある触媒１６等によって浄化される。
【００４１】
既述したように、高温時には、第１ＮＯｘ吸着材２４に担持された鉄Ｆｅの酸化が促進され易く、その一方で、Ｐｄ／ＣｅＯ２からなる第２ＮＯｘ吸着材２６への酸素吸蔵が促進され易い。以上説明した図３に示す構成によれば、パージ動作時に高温の排気ガスがバイパス通路２０を流れる際の上流側に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６が配置され、その下流側に鉄Ｆｅを担持した第１ＮＯｘ吸着材２４が配置される。このため、第２ＮＯｘ吸着材２６の酸素吸蔵が促進され、第２ＮＯｘ吸着材２６のＮＯｘ吸着能力を高く維持することができる。また、第２ＮＯｘ吸着材２６の下流に流れる酸素量が低減されるため、第１ＮＯｘ吸着材２４に担持された鉄Ｆｅの酸化が抑制され、第１ＮＯｘ吸着材２４のＮＯｘ吸着能力の低下を抑制することができる。
【００４２】
尚、上述した実施の形態３においては、前段触媒１６および後段触媒１８が前記第５の発明における「触媒」に、切替バルブ２２およびパージ制御バルブ５２が前記第５の発明における「流路切替手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ３０がバイパス通路２０の上流側接続部２０aを閉塞するように切替バルブ２２を制御した状態で、パージ制御バルブ５２に開弁指令を与えることにより前記第５の発明における「パージ実行手段」が実現されている。
【００４３】
実施の形態４．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
図４は、本発明の実施の形態４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。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。
【００４４】
図４に示す構成は、リターン通路６０およびパージ制御バルブ６２が追加されている点を除き、上述した実施の形態２と同様に構成されている。より具体的には、リターン通路６０は、下流側接続部２０bと第１ＮＯｘ吸着材２４との間の部位において、バイパス通路２０に連通している。リターン通路６０は、その途中にパージ制御バルブ６２を備え、その端部において吸気通路１２に連通している。
【００４５】
本実施形態においても、上述した実施の形態３と同様に、パージ動作が行われる際にバイパス通路２０を流れる排気ガスの上流側に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６が位置するように、２つのＮＯｘ吸着材の配置への配慮がなされている。
【００４６】
本実施形態のパージ動作は、バイパス通路２０の下流側接続部２０bを閉塞するように切替バルブ４０が制御された状態で、前段触媒１６が活性化している等の所定のパージ開始タイミングが到来した時点で、パージ制御バルブ６２を開くことにより開始される。パージ動作が開始されると、筒内から排出された排気ガスの一部が、吸気通路１２に生じている負圧を利用して、主排気通路１４から上流側接続部２０aを通過してバイパス通路２０に導入される。その結果、バイパス通路２０に導入された排気ガスは、先ず、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６を通過した後に、第１ＮＯｘ吸着材２４を通過するようになる。このため、上述した実施の形態３と同様の効果を奏する。
【００４７】
実施の形態５．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
図５は、本発明の実施の形態５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。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。
【００４８】
図５に示す構成では、主排気通路１４の上流側に、すなわち、切替バルブ２２が設けられた上流側接続部２０aに近い側に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材（Ｐｄ／ＣｅＯ２）２６が配置されている。そして、第２ＮＯｘ吸着材２６の下流側に、すなわち、下流側接続部２０bに近い側に、第１ＮＯｘ吸着材（Ｆｅ／ＺＳＭ−５）２４が配置されている。
【００４９】
また、図５に示すように、主排気通路１４には、下流側接続部２０bの更に下流に、排気ガスを浄化可能な下流触媒７０が配置されている。
【００５０】
本実施形態のパージ動作は、上記の下流触媒７０を利用して行われる。より具体的には、パージ動作は、所定のパージ開始タイミングが到来した時点で、主排気通路１４を閉塞するように切替バルブ２２が制御されることにより開始される。パージ動作が開始されると、筒内から排出された排気ガスの全部が、上流側接続部２０aを介してバイパス通路２０に導入される。バイパス通路２０に導入された排気ガスは、先ず、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６を通過した後に、第１ＮＯｘ吸着材２４を通過するようになる。その結果、始動後に比較的暖まってきた排気ガスがＮＯｘ吸着材２６等に供給されることで、ＮＯｘがＮＯｘ吸着材２６等から脱離し、バイパス通路２０の下流の下流触媒７０によって浄化される。
【００５１】
以上説明した本実施形態の構成によっても、パージ動作時に高温の排気ガスがバイパス通路２０を流れる際の上流側に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材２６が配置され、その下流側に鉄Ｆｅを担持した第１ＮＯｘ吸着材２４が配置される。このため、第２ＮＯｘ吸着材２６の酸素吸蔵が促進され、第２ＮＯｘ吸着材２６のＮＯｘ吸着能力を高く維持することができる。また、第２ＮＯｘ吸着材２６の下流に流れる酸素量が低減されるため、第１ＮＯｘ吸着材２４に担持された鉄Ｆｅの酸化が抑制され、第１ＮＯｘ吸着材２４のＮＯｘ吸着能力の低下を抑制することができる。
【００５２】
ところで、上述した実施の形態５においては、上流側接続部２０aに切替バルブ２２を配置しているが、バイパス通路２０の下流に更に下流触媒７０を備えるようにした構成においても、上述した実施の形態２等と同様に、下流側接続部２０bに切替バルブ４０のような切替バルブを備えるようにしてもよい。
【００５３】
尚、上述した実施の形態５においては、下流触媒７０が前記第６の発明における「触媒」に、切替バルブ２２が前記第６の発明における「流路切替手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ３０が主排気通路１４を閉塞するように切替バルブ２２を制御することにより前記第６の発明における「パージ実行手段」が実現されている。
【００５４】
また、上述した実施の形態１乃至５においては、主排気通路１４を迂回するバイパス通路２０上に２つのＮＯｘ吸着材２４等を備えるようにしているが、本発明におけるＮＯｘ吸着材の配置手法は、そのようなバイパス通路２０上にＮＯｘ吸着材が配置されるものに限定されるものではない。すなわち、本発明におけるＮＯｘ吸着材の配置手法は、バイパス通路を備えていない内燃機関の排気通路において、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材を排気通路における大気に開放されている側に配置するものであってもよい。更には、酸素吸蔵能を有しない第１ＮＯｘ吸着材を鉄Ｆｅ等の金属を担持したＮＯｘ吸着材とし、バイパス通路を備えていない排気通路において、当該第１ＮＯｘ吸着材と、排気通路の大気開放側端部との間に、酸素吸蔵能を有する第２ＮＯｘ吸着材を配置するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【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２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３】本発明の実施の形態３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４】本発明の実施の形態４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５】本発明の実施の形態５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。
【符号の説明】
【００５６】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  主排気通路
１６  前段触媒
１８  後段触媒
２０  バイパス通路
２０a  上流側接続部
２０b  下流側接続部
２２、４０  切替バルブ
２４  第１ＮＯｘ吸着材
２６  第２ＮＯｘ吸着材
３０  ECU(Electronic Control Unit)
５０、６０  リターン通路
５２、６２  パージ制御バルブ
７０  下流触媒
【図１】
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【図２】
2008190359.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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