(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、排ガス浄化性能を向上させることができる一方で、十分な出力性能を確保する。【解決手段】三元触媒３４を設けた排気管２３の下流側を分岐して第１通路３５及び第２通路３６を設け、第２通路の入口部に流路切換弁３７を設ける一方、第１通路３５にＨＣ吸着触媒３８と排圧制御弁３９とを設け、三元触媒３４が不活性状態にあるときは流路切換弁３４を閉じて第１状態として排ガスを第１通路３５に導入する一方、この第１状態においてエンジン１１の負荷が所定負荷以上になると流路切換弁３４を開放して第２状態に切換え、排ガスを第２通路にも導入する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、該三元触媒の下流側で前記排気通路が分岐して構成される第１通路及び第２通路と、前記三元触媒からの排気を前記第１通路のみに流す第１状態と前記第１通路及び前記第２通路に流す第２状態とに切換可能に設けられた流路切換弁と、前記第１通路に設けられて冷態状態でＨＣを吸着すると共に温度が上昇すると吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着触媒と、前記第１通路における該ＨＣ吸着触媒の下流側に設けられて排圧を所定の高排圧状態に調整する排圧制御弁と、前記三元触媒が不活性状態にあるときは前記流路切換弁を前記第１状態に切換える一方、該第１状態において前記内燃機関の負荷が所定負荷以上になると前記流路切換弁を前記第２状態に切換える制御手段とを具えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記ＨＣ吸着触媒と前記排圧制御弁との間で前記第１通路に連結されて排気を前記内燃機関の吸気系に環流させるＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁とを有し、前記制御手段は、少なくとも前記三元触媒が不活性状態で前記流路切換弁を前記第１状態としている場合は前記ＥＧＲ弁を閉状態とし、前記流路切換弁が前記第２状態に切換えられた後に所定のＥＧＲ条件が成立したら前記ＥＧＲ弁を開状態とすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記所定負荷は、内燃機関の回転数の増加に伴って低下することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記内燃機関の負荷が所定負荷以上になった場合、または、前記三元触媒が活性したことが推定される場合、または、前記ＨＣ吸着触媒がＨＣ脱離状態にあることが推定される場合に、前記流路切換弁を前記第２状態に切換える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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路にＨＣ吸着触媒と三元触媒を有する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、内燃機関の排気通路には、排気ガス中の有害物質である炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に浄化する三元触媒が設けられている。しかし、内燃機関の冷態始動時にこの三元触媒は低温状態であり、活性化が遅れてＨＣ等の有害物質を効率よく浄化することができない。そこで、三元触媒の下流側に酸化機能を有するＨＣ吸着触媒を設け、冷態始動時にこのＨＣ吸着触媒で排気ガス中に含まれるＨＣを効率よく吸着すると同時に排気ガス熱で昇温し、ＨＣ吸着触媒が所定温度以上になると吸着したＨＣを脱離して酸化する技術が各種提案されている。
【０００３】
ところが、冷態始動時にＨＣ吸着触媒が排気ガス中のＨＣを効率よく吸着しても、このＨＣ吸着触媒がＨＣを脱離する温度よりもＨＣを酸化できる温度の方が高く、この期間はＨＣを確実に浄化処理することができない。図６に内燃機関の冷態始動時におけるＨＣの発生処理状況と温度変化を表すタイムチャートを示すが、この図６のタイムチャートからもわかるように、冷態始動時に三元触媒が活性化していないために出口側でのＨＣ排出量は多いが、その下流側のＨＣ吸着触媒がＨＣを吸着しているためにその出口側でのＨＣ排出量が少なくなっている。ところが、時間の経過に伴って高温の排ガスによりＨＣ吸着触媒が昇温され、このＨＣ吸着触媒がＨＣ脱離温度に達すると吸着したＨＣを脱離してしまい、ＨＣ活性化温度に達するまでの所定時間Ｔは、脱離したＨＣを酸化処理することができず、排ガスを悪化させてしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、ＨＣ吸着触媒から離脱した未燃ガスを再燃焼するようにした技術が下記特許文献１として提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１７１９２９号公報
【０００６】
この特許文献１に記載された「内燃機関の排気浄化装置」は、触媒の下流側を第１、第２分岐通路部を形成して第１分岐通路部に吸着材を設け、エンジンの冷態始動時には、排気を第１分岐通路部に流して未燃ガスを吸着材でトラップし、触媒が活性化したら両方の通路に排気を流し、第２分岐通路部からはそのまま排出し、第１分岐通路部の排気により吸着材がトラップした未燃ガスを離脱し、排気還流通路を通して吸気管に導入して再燃焼するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の「内燃機関の排気浄化装置」にあっては、エンジンの冷態始動時に、排気を第１分岐通路部に流して未燃ガスを吸着材でトラップし、下流側の流路開閉弁を開放して浄化した排気を排出している。即ち、冷態始動時は排ガスの浄化を吸着材のみに頼っているため、吸着材でトラップできなかった未燃ガスや脱離した未燃ガスは外部に排出されてしまい、排気浄化性能の向上には限界があり、更なる改良が望まれている。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するものであって、排ガス浄化性能を向上させることができる一方で、十分な出力性能を確保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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために請求項１の発明の内燃機関の排気浄化装置では、三元触媒を設けた内燃機関の排気通路の下流側を分岐して第１通路及び第２通路を設け、三元触媒からの排気を第１通路のみに流す第１状態と第１通路及び第２通路に流す第２状態とに切換可能な流路切換弁を設け、第１通路に冷態状態でＨＣを吸着すると共に温度が上昇すると吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着触媒と、この下流側に排圧を所定の高排圧状態に調整する排圧制御弁とを設け、制御手段が、三元触媒が不活性状態にあるときは流路切換弁を第１状態に切換える一方、この第１状態において内燃機関の負荷が所定負荷以上になると流路切換弁を第２状態に切換えるようにしている。
【００１０】
従って、三元触媒が不活性状態にあるときは流路切換弁が第１状態にあるため、三元触媒を通過した排気は第１通路に流れてＨＣがＨＣ吸着触媒に吸着され、その下流では、排圧制御弁が排圧を所定の高排圧状態に調整するため、ＨＣ吸着触媒の吸着能力が向上すると同時にＨＣ吸着触媒に吸着されなかったＨＣの反応浄化も促進され、排ガス浄化性能を大幅に向上することができる。また、第１通路が高排圧状態に維持されたままだと内燃機関の出力性能が制限される問題がある一方で、出力性能を確保するために排圧制御弁を開放すると、第１通路内のＨＣが一気に大気に排出されてしまうが、この第１状態において内燃機関の負荷が所定負荷以上になると、排圧制御弁を開放するのではなく、流路切換弁を第２状態に切換えることで、排気を第２通路に流して出力性能を確保するため、排ガス浄化性能を大幅に向上しながら十分な出力性能を確保することができる。
【００１１】
請求項２の発明の内燃機関の排気浄化装置では、ＨＣ吸着触媒と排圧制御弁との間で第１通路に連結されて排気を内燃機関の吸気系に環流させるＥＧＲ通路を設け、このＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を設け、制御手段は、少なくとも三元触媒が不活性状態で流路切換弁を第１状態としている場合はＥＧＲ弁を閉状態とし、流路切換弁が第２状態に切換えられた後に所定のＥＧＲ条件が成立したらＥＧＲ弁を開状態とするようにしている。従って、三元触媒が不活性状態で流路切換弁を第１状態としている場合はＥＧＲ弁が閉状態にあるため、流路切換弁の第２状態への切り換えとは別の条件でＥＧＲ弁を開状態とするため、内燃機関への悪影響が少ない状況下でＨＣ吸着触媒に吸着されなかったＨＣや脱離したＨＣを吸気系に還流して処理することができる。
【００１２】
請求項３の発明の内燃機関の排気浄化装置では、所定負荷は、内燃機関の回転数の増加に伴って低下するようにしている。従って、排圧制御弁により排圧を適正に調整することができると共に、第１通路内のＨＣの大気排出を防止することができる。
【００１３】
請求項４の発明の内燃機関の排気浄化装置では、制御手段は、内燃機関の負荷が所定負荷以上になった場合、または、三元触媒が活性したことが推定される場合、または、ＨＣ吸着触媒がＨＣ脱離状態にあることが推定される場合に、流路切換弁を第２状態に切換えるようにしている。従って、適正条件で排気流路を第１通路から第２通路に切換えることで、排気中のＨＣを効率良く、且つ、確実に浄化処理することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１に本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成、図２に切換弁の開閉領域を表すグラフ、図３に本実施形態の内燃機関の排気浄化装置における切換弁閉時間の設定制御のフローチャート、図４に本実施形態の内燃機関の排気浄化装置における切換弁の開閉制御のフローチャート、図５に本実施形態の内燃機関の排気浄化装置による冷態始動時のＨＣの発生処理状況と温度変化を表すタイムチャートを示す。
【００１６】
本実施形態の内燃機関の排気浄化装置において、図１に示すように、車両に搭載されるエンジン１１は火花点火式ガソリンエンジンであって、シリンダブロック１２上にはシリンダヘッド１３が締結され、このシリンダブロック１２にピストン１４が上下動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１２の下部にはクランクシャフト１５が回転自在に支持され、このクランクシャフト１５とピストン１４とがコネクティングロッド１６により連結されている。
【００１７】
シリンダブロック１２とシリンダヘッド１３とピストン１４によって燃焼室１７が構成され、この燃焼室１７の両側に吸気ポート１８及び排気ポート１９が連通されており、この吸気ポート１８及び排気ポート１９に吸気バルブ２０と排気バルブ２１の先端部が臨み、燃焼室１７と各ポート１８，１９との開閉を行うことができるようになっている。そして、吸気ポート１８には吸気管２２が、排気ポート１９には排気管２３がそれぞれ連結されている。
【００１８】
各吸気管２２には気筒ごとにインジェクタ２４が装着されると共に、シリンダヘッド１３に点火プラグ２５が装着されている。そして、このエンジン１１には各気筒の所定のクランク位置でクランク角信号を出力するクランク角センサ２６が設けられ、クランク角センサ２６はエンジン回転速度を検出可能となっている。また、エンジン１１の周囲には冷却水を循環するウォータジャケット２７が設けられており、このウォータジャケット２７には冷却水温を検出する水温センサ２８が設けられている。
【００１９】
更に、吸気管２２の中途部にはサージタンク２９が設けられると共に、その上流端部にはエアクリーナ３０が取付けられており、この吸気管２２には電子制御スロットル弁３１が取付けられると共に、このスロットル弁３１の開度を検出するスロットルポジションセンサ３２が取付けられ、スロットル弁３１の上流側には吸入空気量を検出するエアフローセンサ３３が取付けられている。
【００２０】
一方、排気管２３には、排ガス中の有害物質であるＨＣとＣＯとＮＯｘを同時に浄化する三元触媒３４が設けられており、この三元触媒３４の下流側の吸気管２３は２つに分岐して第１通路３５と第２通路３６とが形成されている。そして、この第２通路の入口部に流路切換弁３７が設けられており、流路切換弁３７を閉止することで、三元触媒３４からの排ガスを第１通路３５のみに流す第１状態と、流路切換弁３７を開放することで、第１通路３５及び第２通路３６の両方に流すことが可能な第２状態とに切換可能となっている。
【００２１】
第１通路３５には、ＨＣ吸着触媒３８が設けられると共に、その下流側に排圧制御弁３９が設けられており、下流端部は第２通路３６に連通している。このＨＣ吸着触媒３８は、冷態状態で排ガス中に含まれるＨＣを効率よく吸着すると同時に、排ガス熱で昇温されて所定温度以上になると吸着したＨＣを脱離して酸化する機能を有している。排圧制御弁３９は、第１通路３５における排圧を所定の高排圧状態に調整することが可能であり、通常は閉止状態に保持され、所定の高排圧状態になると開放する構成となっている。
【００２２】
更に、エンジン１１には、ＥＧＲ機構として、一端部が第１通路３５におけるＨＣ吸着触媒３８と排圧制御弁３９との間に連結され、他端部が吸気管２２のサージタンク２９に連結されて排ガスを吸気系へ再循環させるＥＧＲ通路４０が設けられると共に、このＥＧＲ通路４０にＥＧＲ弁４１が設けられている。
【００２３】
車両にはエンジン１１などを制御するエンジンの電子制御ユニット（ＥＣＵ）４２が設けられ、このＥＣＵ４２には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が具備されており、このＥＣＵ４２６によりエンジン１１の総合的な制御が実施される。
【００２４】
即ち、前述したクランク角センサ２６が検出したエンジン回転数、水温センサ２８が検出したエンジン水温、スロットルポジションセンサ３２が検出したスロットル開度、エアフローセンサ３３が検出した吸入空気量などの運転状態情報がＥＣＵ４２に入力される。ＥＣＵ４２は、このエンジン回転数、エンジン水温、スロットル開度、吸入空気量などの運転状態情報に基づいて燃料噴射量、点火時期、排ガス流路切換時期、排ガス還流時期等を決定し、インジェクタ２４、点火プラグ２５、スロットル弁３１、流路切換弁３７、ＥＧＲ弁４１等を駆動制御する。
【００２５】
そして、本実施形態では、エンジン１１の冷態始動時は、排ガスを排気管２３の第１通路３５に導入し、この排ガスに含まれるＨＣをＨＣ吸着触媒３８で効率よく吸着し、排ガス熱により三元触媒３４が活性化したら、排ガスを第２通路３６に導入し、この排ガスに含まれる有害物質を浄化処理するようにしている。
【００２６】
具体的に、ＥＣＵ４２は、三元触媒３４が不活性状態にあるときは、流路切換弁３７を閉じて第１状態にすることで、三元触媒３４を通過した排ガスを第１通路３５に流してＨＣをＨＣ吸着触媒３８に吸着すると共に、その下流で排圧制御弁３９が排圧を所定の高排圧状態に調整する。そして、この第１状態において、エンジン１１の負荷が所定負荷以上になると三元触媒３４が活性したものと推測されるため、流路切換弁３７を開けて第２状態に切換えることで、排ガスに含まれる有害物質を三元触媒３４で浄化処理すると共に、浄化した排ガス気を第２通路３６に流して外部に排出する。
【００２７】
また、ＥＣＵ４２は、三元触媒３４が不活性状態で流路切換弁３７を第１状態としているときは、ＥＧＲ弁４１を閉状態とし、三元触媒３４が活性して流路切換弁３７が第２状態に切換えられた後に、所定のＥＧＲ条件が成立したらＥＧＲ弁４１を開状態とし、第１通路３５に滞留している排ガスをＥＧＲ通路４０を通して吸気管２２に還流させる。
【００２８】
この場合、図２に示すように、エンジン回転数に対するエンジン負荷を表すマップから流路切換弁３７の開領域と閉領域が設定されている。この場合、流路切換弁３７が閉状態から開状態に切換えられる所定負荷は、エンジン回転数の上昇に応じてエンジン負荷が低下するように設定されている。
【００２９】
なお、エンジン負荷は、通常、エンジン回転数とスロットル開度とに基づいて算出されるものであるが、エンジン回転数、スロットル開度、体積効率、吸入空気量、エンジン水温、筒内圧などであってもよい。
【００３０】
ここで、上述した本実施形態の内燃機関の排気浄化装置におけるＥＣＵ３６の制御を図３及び図４のフローチャート並びに図５のタイムチャートに基づいて詳細に説明する。
【００３１】
図３に示すように、ステップＳ１にて、ＥＣＵ４２は、水温センサ２８が検出したエンジン水温を常時読み込んでおり、ステップＳ２にて、検出したエンジン水温に基づいてエンジン始動後の流路切換弁３７の閉時間を決定している。本実施形態では、エンジン回転数とエンジン負荷に基づいて流路切換弁３７の開閉状態を判定しているものの、閉状態から開状態への切換判定をエンジン水温に基づいて行っており、エンジン水温が低いほど流路切換弁３７の閉時間を長く設定している。
【００３２】
そして、エンジン１１が始動されると、図４に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＣＵ４２は、クランク角センサ２６が検出したエンジン回転数を取り込み、ステップＳ１２にて、ＥＣＵ４２は、このエンジン回転数とスロットルポジションセンサ３２が検出したスロットル開度とに基づいて算出されたエンジン負荷を読み込み、ステップＳ１３にて、ＥＣＵ４２は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、図２の判定マップを用いて流路切換弁３７の開閉状態を判定する。
【００３３】
ステップＳ１４にて、ＥＣＵ４２は流路切換弁３７の判定結果が閉状態であれば、ステップＳ１５に移行し、ここで、タイマーなどを用いてエンジン１１が始動してから流路切換弁３７の閉時間が経過しているかどうかを判定し、閉時間が経過していなければ、ステップＳ１５に移行し、流路切換弁３７を閉状態のままとする。
【００３４】
このとき、エンジン１１が始動直後であって三元触媒３４が不活性状態にあるため、流路切換弁３７を閉じて第１状態とし、三元触媒３４を通過した排ガスを第１通路３５に流してＨＣをＨＣ吸着触媒３８に吸着すると共に、また、その下流にて、排圧制御弁３９を閉じて排圧を所定の高排圧状態に調整し、ＨＣ吸着触媒３８の吸着能力を向上させると同時に、ＨＣ吸着触媒３８に吸着されなかったＨＣの反応浄化を促進され、排ガス浄化性能を大幅に向上する。
【００３５】
そして、流路制御弁３７の閉時間が経過するまでこれらの処理を繰り返し行い、閉時間が経過したらステップＳ１７に移行する。このステップＳ１７にて、ＥＣＵ４２は、流路切換弁３７を開状態に切換え、その後、ステップＳ１８にて、所定のＥＧＲ条件が成立したらエンジン回転数と負荷に基づいてＥＧＲ弁４１の開度を算出し、ＥＧＲ弁３５の開度に応じた制御を行う。
【００３６】
即ち、排圧制御弁３９が閉じて第１通路３５が高排圧状態に維持されたままだと、排ガスが排出されないためにエンジン１１の出力性能が制限される問題がある一方で、出力性能を確保するために排圧制御弁３９を開放すると、第１通路３５内に滞留するＨＣが一気に大気に排出されてしまう。ところが、本実施形態では、この第１状態においてエンジン１１の負荷が所定負荷以上になると、ここでは、エンジン水温に基づいて設定された流路切換弁３７の閉時間が経過したら、排圧制御弁３９を開放するのではなく、流路切換弁３７を第２状態に切換える。従って、排ガスを第２通路３６に流して出力性能を確保することができ、また、閉時間が経過したら三元触媒３４が活性されているものと推測されるため、排ガス中の有害物質を確実に浄化処理できる。
【００３７】
そして、三元触媒３４が活性状態となって浄化処理した排ガスを第２通路３６から外部に排出する状態で、ＥＧＲ実施条件が成立したら、ＥＧＲ弁４１を開状態とするため、エンジン１１への悪影響が少ない状況下でＨＣ吸着触媒３８に吸着されなかったＨＣや脱離したＨＣをＥＧＲ通路４０を通して吸気管２２に還流して処理することができる。
【００３８】
このような現象を詳細に説明すると、図５に示すように、エンジン１１の冷態始動時に三元触媒３４が活性化していないために出口側でのＨＣ排出量は多いが、流路切換弁３７が閉じて排ガスが第１通路３５に流れ、ＨＣ吸着触媒３８が機能していると共に排圧制御弁３９が閉じているため、ＨＣ排出量はほとんどなく、その上流側は高排圧状態となっている。そして、エンジン１１の始動後に所定時間が経過し、エンジン負荷が所定負荷以上になると、流路切換弁３７が開いて排ガスが第２通路に流れるが、三元触媒３４がほぼ活性化しているため、排気管２３の出口でのＨＣ排出量は少なく、排圧制御弁３９の上流側の排圧は低下する。
【００３９】
即ち、三元触媒３４の活性化前に、ＨＣ吸着触媒３８が昇温されてＨＣが脱離しても、流路切換弁３７及び排圧制御弁３９により排気管２３の下流端部が閉じており、且つ、高排圧状態でＨＣの反応浄化を促進されるため、未燃ＨＣが排出されることはない。また、三元触媒３４の活性化後は、流路切換弁３７を開放し、ＨＣ吸着触媒３８から脱離したＨＣを外部に排出せずに吸気系に還流して処理するため、排ガス浄化性能が低下することはない。
【００４０】
このように本実施形態の内燃機関の排気浄化装置にあっては、三元触媒３４を設けた排気管２３の下流側を分岐して第１通路３５及び第２通路３６を設け、第２通路の入口部に流路切換弁３７を設ける一方、第１通路３５にＨＣ吸着触媒３８と排圧制御弁３９とを設け、三元触媒３４が不活性状態にあるときは流路切換弁３４を閉じて第１状態として排ガスを第１通路３５に導入する一方、この第１状態においてエンジン１１の負荷が所定負荷以上になると流路切換弁３４を開放して第２状態に切換え、排ガスを第２通路にも導入するようにしている。
【００４１】
従って、三元触媒３４が不活性状態にあるとき、排ガスは第１通路３５に流れてＨＣがＨＣ吸着触媒に吸着され、その下流が高排圧状態であるためにＨＣ吸着触媒３８の吸着能力が向上すると同時に、ＨＣ吸着触媒３８に吸着されなかったＨＣの反応浄化も促進され、排ガス浄化性能を大幅に向上することができる。
また、この第１状態において、エンジン１１の負荷が所定負荷以上になって三元触媒３４が活性化すると、排圧制御弁３９を開放するのではなく、流路切換弁３７を開放して排ガスを第２通路に流すため、未燃ＨＣの排出を抑制して排ガス浄化性能を大幅に向上しながら十分な出力性能を確保することができる。
【００４２】
また、流路切換弁３７が第２状態に切換えられた後に、所定のＥＧＲ条件が成立したらＥＧＲ弁４１を開状態とし、第１通路３５に滞留しているＨＣを吸気系に還流するようにしており、エンジン１１への悪影響が少ない状況下でＨＣ吸着触媒３８に吸着されなかったＨＣや脱離したＨＣを吸気系に還流して処理することができる。
【００４３】
なお、上述の実施形態では、排圧制御弁３９を閉じて排ガスを第１通路３５のみに導入する第１状態において、エンジン１１の負荷が所定負荷以上、つまり、エンジン水温に基づいて設定された流路切換弁３７の閉時間が経過したら、流路切換弁３７を開放して第２状態に切換えたが、流路切換弁３７の切換条件を、エンジン１１の負荷が所定負荷以上になった場合に限らず、三元触媒３４の温度を検出して活性したことが推定される場合、ＨＣ吸着触媒３８がＨＣ脱離状態にあることが推定される場合などとしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、三元触媒を設けた排気通路の下流側を分岐して第１通路及び第２通路を設け、三元触媒からの排気を第１通路のみに流す第１状態と第１通路及び第２通路に流す第２状態とに切換可能な流路切換弁を設け、第１通路に冷態状態でＨＣを吸着すると共に温度が上昇すると吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着触媒と、この下流側に排圧を所定の高排圧状態に調整する排圧制御弁とを設け、制御手段が、三元触媒が不活性状態にあるときは流路切換弁を第１状態に切換える一方、この第１状態において内燃機関の負荷が所定負荷以上になると流路切換弁を第２状態に切換えるようにしたので、三元触媒が不活性状態にあるとき、排気は第１通路に流れてＨＣがＨＣ吸着触媒に吸着され、その下流で排圧制御弁が所定の高排圧状態に調整するため、ＨＣ吸着触媒の吸着能力が向上すると同時にＨＣ吸着触媒に吸着されなかったＨＣの反応浄化も促進され、排ガス浄化性能を大幅に向上することができる一方、この第１状態で負荷が所定負荷以上になると、流路切換弁を第２状態に切換えることで、排気を第２通路に流して出力性能を確保するため、排ガス浄化性能を大幅に向上しながら十分な出力性能を確保することができる。
【００４５】
請求項２の発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、ＨＣ吸着触媒と排圧制御弁との間で第１通路に連結されて排気を内燃機関の吸気系に環流させるＥＧＲ通路を設け、このＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を設け、制御手段は、少なくとも三元触媒が不活性状態で流路切換弁を第１状態としている場合はＥＧＲ弁を閉状態とし、流路切換弁が第２状態に切換えられた後に所定のＥＧＲ条件が成立したらＥＧＲ弁を開状態とするので、三元触媒が不活性状態で流路切換弁を第１状態としている場合はＥＧＲ弁が閉状態にあるため、流路切換弁の第２状態への切り換えとは別の条件でＥＧＲ弁を開状態とするため、内燃機関への悪影響が少ない状況下でＨＣ吸着触媒に吸着されなかったＨＣや脱離したＨＣを吸気系に還流して処理することができる。
【００４６】
請求項３の発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、所定負荷は、内燃機関の回転数の増加に伴って低下するので、排圧制御弁により排圧を適正に調整することができると共に、第１通路内のＨＣの大気排出を防止することができる。
【００４７】
請求項４の発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、制御手段は、内燃機関の負荷が所定負荷以上になった場合、または、三元触媒が活性したことが推定される場合、または、ＨＣ吸着触媒がＨＣ脱離状態にあることが推定される場合に、流路切換弁を第２状態に切換えるので、適正条件で排気流路を第１通路から第２通路に切換えることで、排気中のＨＣを効率良く、且つ、確実に浄化処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】切換弁の開閉領域を表すグラフである。
【図３】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置における切換弁閉時間の設定制御のフローチャートである。
【図４】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置における切換弁の開閉制御のフローチャートである。
【図５】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置による冷態始動時のＨＣの発生処理状況と温度変化を表すタイムチャートである。
【図６】内燃機関の冷態始動時におけるＨＣの発生処理状況と温度変化を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１１  エンジン（内燃機関）
１７  燃焼室
２２  吸気管
２６  クランク角センサ
２８  水温センサ
３２  スロットルポジションセンサ
３３  エアフローセンサ
３４  三元触媒
３５  第１通路
３６  第２通路
３７  流路切換弁
３８  ＨＣ吸着触媒
３９  排圧制御弁
４０  ＥＧＲ通路
４１  ＥＧＲ弁
４２  電子制御ユニット、ＥＣＵ（制御手段）
【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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