(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の排気浄化装置およびその制御装置に関し、吸着材を介する排気通路と吸着材を介しない排気通路とを切り替える流路切替手段の構成の複雑化を招くことなく、吸着材のパージ動作の実行に伴う排気浄化触媒の床温低下を良好に抑制することができる。【解決手段】第１気筒群に接続される第１単位排気通路１２と、第２気筒群に接続される第２単位排気通路１４とを備える。これらの通路１２、１４から分岐した後に一本の集合部１６ａに合流するバイパス通路１６を備える。バイパス通路１６の集合部１６ａに吸着材３２を備え、吸着材３２の下流側の集合排気通路１８に後段触媒３４を備える。第１気筒群からの排気ガスの供給先を第１単位排気通路１２とバイパス通路１６との間で切り替え可能な第１切替弁２２と、第２気筒群からの排気ガスの供給先を第２単位排気通路１４とバイパス通路１６との間で切り替え可能な第２切替弁２６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの気筒に接続される単位排気通路を少なくとも２つ備えるとともに、排気ガスの流れの下流側において前記単位排気通路のうちの少なくとも２つが合流した集合排気通路を少なくとも１つ備える排気通路と、
前記排気通路が有する第１単位排気通路および第２単位排気通路のそれぞれとの分岐点から分岐し、その後一本の集合部に合流した後に、前記分岐点よりも排気ガスの流れの下流側において前記第１単位排気通路、前記第２単位排気通路、および前記集合排気通路の何れかに合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路の前記集合部に配置され、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記集合排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な排気浄化触媒と、
前記第１単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点に配置され、前記第１単位排気通路に接続される気筒から排出される排気ガスの供給先を前記第１単位排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な第１流路切替手段と、
前記第２単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点に配置され、前記第２単位排気通路に接続される気筒から排出される排気ガスの供給先を前記第２単位排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な第２流路切替手段と、
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】
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の他方からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御する流路制御手段を更に備え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の制御装置。
【請求項３】
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段を更に備え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の制御装置。
【請求項４】
前記第１単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な第１前段触媒と、
前記第２単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な第２前段触媒と、
前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の少なくとも一方に対する、前記空燃比制御手段による理論空燃比よりもリッチまたはリーンなガスの供給時間を計測する時間計測手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の少なくとも一方に対する前記供給時間に応じて、前記第１前段触媒および前記第２前段触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチ側の値からリーン側の値に或いはリーン側の値からリッチ側の値に切り替える空燃比切替手段を含むことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置の制御装置。
【請求項５】
前記吸着材は、ＮＯｘを吸着する特性を含む吸着材であって、
前記空燃比制御手段は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの前記バイパス通路と連通状態にされた方の単位排気通路を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの前記バイパス通路を経由せずに排気ガスが流れる方の単位排気通路を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する吸着材リッチ制御手段を含むことを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関の排気浄化装置の制御装置。
【請求項６】
前記吸着材は、ＮＯｘを吸着する特性を含む吸着材であって、
前記内燃機関の排気浄化装置の制御装置は、
前記排気浄化触媒が活性状態にあるか否かを判別する触媒活性判別手段と、
前記吸着材のＮＯｘ吸着性能を診断するＮＯｘ吸着性能診断手段と、
前記排気浄化触媒が活性状態にあり、かつ、前記吸着材のＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が認められる状況下において、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段とを更に備え、
前記流路制御手段は、前記排気浄化触媒が活性状態にあり、かつ、前記吸着材のＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が認められる状況下において、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリッチ側の値に制御される方の単位排気通路から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリーン側の値に制御される方の単位排気通路からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御す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の制御装置。
【請求項７】
前記バイパス通路の前記集合部における前記吸着材よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な三元触媒を更に備え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８】
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段と、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の双方からの排気ガスが前記バイパス通路に供給されるように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御する流路制御手段と、を更に備えることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置の制御装置。
【請求項９】
前記吸着材は、水分を吸着する特性を有する吸着材であって、
前記内燃機関の排気浄化装置の制御装置は、前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段と、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の他方からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御する流路制御手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの前記バイパス通路と連通状態にされた方の単位排気通路を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの前記バイパス通路を経由せずに排気ガスが流れる方の単位排気通路を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように制御する吸着材リーン制御手段を含む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の制御装置。
【請求項１０】
前記第１単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な第１前段触媒と、
前記第２単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な第２前段触媒と、
前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の少なくとも一方に対する、前記空燃比制御手段による理論空燃比よりもリッチまたはリーンなガスの供給時間を計測する時間計測手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の少なくとも一方に対する前記供給時間に応じて、前記第１前段触媒および前記第２前段触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチ側の値からリーン側の値に或いはリーン側の値からリッチ側の値に切り替える空燃比切替手段を含むことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の排気浄化装置の制御装置。
【請求項１１】
前記吸着材に吸着された水分量情報を取得する水分量情報取得手段を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記吸着材に水分が残存している期間中は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御し、前記吸着材から水分が除去されたと判断された後は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の双方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように制御し、
前記流路制御手段は、前記吸着材に水分が残存している期間中は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリーン側の値に制御される方の単位排気通路から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリッチ側の値に制御される方の単位排気通路からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御し、前記吸着材から水分が除去されたと判断された後は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の双方からの排気ガスが前記バイパス通路に供給されるように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御することを特徴とする請求項９または１０記載の内燃機関の排気浄化装置の制御装置。
【請求項１２】
前記吸着材は、ＮＯｘを吸着する特性を含む吸着材であって、
前記内燃機関の排気浄化装置の制御装置は、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離が完了したか否かを判別するパージ完了判別手段と、
前記吸着材のＮＯｘ吸着性能を診断するＮＯｘ吸着性能診断手段と、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離が完了したと判別された後であって前記吸着材のＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が認められる状況下において、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段と、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離が完了したと判別された後であって前記吸着材のＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が認められる状況下において、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリッチ側の値に制御される方の単位排気通路から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリーン側の値に制御される方の単位排気通路からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御する流路制御手段と、
を更に備え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の制御装置。
【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およびその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、排気ガス中に含まれるＨＣなどの未浄化成分を吸着する吸着材と排気ガスを浄化可能な排気浄化触媒とを排気通路に備える内燃機関の排気ガス浄化装置が開示されている。このような構成を備える従来の排気浄化装置では、内燃機関の冷間始動時に排気浄化触媒が活性化する前に排気ガス中の未浄化成分が大気中に放出されるのを防止すべく、排気浄化触媒が活性化する前に排出される排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着材によって吸着保持しておくようにしている。そして、排気浄化触媒の活性後において、吸着材に吸着されていた未浄化成分を、当該吸着材から脱離させたうえで排気浄化触媒によって浄化するようにしている。
【０００３】
上記特許文献１に記載された技術では、吸着材から未浄化成分が脱離する際の脱離温度と排気浄化触媒の活性化温度とのアンバランスを解消するために、脱離過程において排気ガス中に酸化性ガスの添加を行うか、もしくは空燃比をリーン化するようにしている。これにより、吸着材から脱離したＨＣ等を酸素とを排気浄化触媒上で反応させた際に生ずる反応熱によって、排気浄化触媒の早期暖機を図っている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８５３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、排気通路に配置される吸着材は、一般的に、ＨＣなどの未浄化成分の他に排気ガス中に含まれる水分をも吸着するという特性を有している。このため、未浄化成分の脱離だけではなく、水分の脱離も行う必要がある。また、水分は、他の吸着成分と比較して潜熱が高い。これらのことから、上記特許文献１に記載された技術は、吸着材に吸着された未浄化成分を脱離する際に、水分の脱離のために排気エネルギが消費されてしまい、排気浄化触媒の早期暖機を適切かつ十分に行うことができなくなるおそれがある。
【０００６】
また、上記のような問題を解消するために、排気経路中に主排気通路からバイパスするバイパス通路と、当該バイパス通路の途中に配置された吸着材と、バイパス通路に導入する排気ガスの流量を調整するための切替弁とを備えるようにし、筒内から排出される排気ガスの一部が吸着材に供給されるように各排気通路の排気ガス流量を調整する方法が考えられる。しかしながら、そのような方法を実現するためには、高温の排気ガスに晒される環境下において中間開度に調節可能な弁開度制御機構を有する切替弁を設ける必要が生ずる。その結果、弁開度制御機構の複雑化によって切替弁のコストがアップするという問題があった。
【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、吸着材を介する排気通路と吸着材を介しない排気通路とを切り替える流路切替手段の構成の複雑化を招くことなく、吸着材のパージ動作の実行に伴う排気浄化触媒の床温低下を良好に抑制し得る内燃機関の排気浄化装置およびその制御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、少なくとも１つの気筒に接続される単位排気通路を少なくとも２つ備えるとともに、排気ガスの流れの下流側において前記単位排気通路のうちの少なくとも２つが合流した集合排気通路を少なくとも１つ備える排気通路と、
前記排気通路が有する第１単位排気通路および第２単位排気通路のそれぞれとの分岐点から分岐し、その後一本の集合部に合流した後に、前記分岐点よりも排気ガスの流れの下流側において前記第１単位排気通路、前記第２単位排気通路、および前記集合排気通路の何れかに合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路の前記集合部に配置され、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記集合排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な排気浄化触媒と、
前記第１単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点に配置され、前記第１単位排気通路に接続される気筒から排出される排気ガスの供給先を前記第１単位排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な第１流路切替手段と、
前記第２単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点に配置され、前記第２単位排気通路に接続される気筒から排出される排気ガスの供給先を前記第２単位排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な第２流路切替手段と、
を備え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、前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の他方からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御する流路制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記第１単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な第１前段触媒と、
前記第２単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な第２前段触媒と、
前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の少なくとも一方に対する、前記空燃比制御手段による理論空燃比よりもリッチまたはリーンなガスの供給時間を計測する時間計測手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の少なくとも一方に対する前記供給時間に応じて、前記第１前段触媒および前記第２前段触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチ側の値からリーン側の値に或いはリーン側の値からリッチ側の値に切り替える空燃比切替手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第３または第４の発明において、前記吸着材は、ＮＯｘを吸着する特性を含む吸着材であって、
前記空燃比制御手段は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの前記バイパス通路と連通状態にされた方の単位排気通路を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの前記バイパス通路を経由せずに排気ガスが流れる方の単位排気通路を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する吸着材リッチ制御手段を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第２の発明において、前記吸着材は、ＮＯｘを吸着する特性を含む吸着材であって、
前記内燃機関の排気浄化装置の制御装置は、
前記排気浄化触媒が活性状態にあるか否かを判別する触媒活性判別手段と、
前記吸着材のＮＯｘ吸着性能を診断するＮＯｘ吸着性能診断手段と、
前記排気浄化触媒が活性状態にあり、かつ、前記吸着材のＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が認められる状況下において、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段とを更に備え、
前記流路制御手段は、前記排気浄化触媒が活性状態にあり、かつ、前記吸着材のＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が認められる状況下において、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリッチ側の値に制御される方の単位排気通路から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリーン側の値に制御される方の単位排気通路からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第１の発明において、前記バイパス通路の前記集合部における前記吸着材よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な三元触媒を更に備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第７の発明において、前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段と、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の双方からの排気ガスが前記バイパス通路に供給されるように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御する流路制御手段と、を更に備えることを特徴とする。
【００１６】
また、第９の発明は、第２の発明において、前記吸着材は、水分を吸着する特性を有する吸着材であって、
前記内燃機関の排気浄化装置の制御装置は、前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段と、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離を促す際に、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の他方からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御する流路制御手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの前記バイパス通路と連通状態にされた方の単位排気通路を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの前記バイパス通路を経由せずに排気ガスが流れる方の単位排気通路を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように制御する吸着材リーン制御手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、第１０の発明は、第９の発明において、前記第１単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な第１前段触媒と、
前記第２単位排気通路における前記バイパス通路との分岐点よりも上流側の部位に配置され、排気ガスを浄化可能な第２前段触媒と、
前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の少なくとも一方に対する、前記空燃比制御手段による理論空燃比よりもリッチまたはリーンなガスの供給時間を計測する時間計測手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の少なくとも一方に対する前記供給時間に応じて、前記第１前段触媒および前記第２前段触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチ側の値からリーン側の値に或いはリーン側の値からリッチ側の値に切り替える空燃比切替手段を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、第１１の発明は、第９または第１０の発明において、前記吸着材に吸着された水分量情報を取得する水分量情報取得手段を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記吸着材に水分が残存している期間中は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御し、前記吸着材から水分が除去されたと判断された後は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の双方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように制御し、
前記流路制御手段は、前記吸着材に水分が残存している期間中は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリーン側の値に制御される方の単位排気通路から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリッチ側の値に制御される方の単位排気通路からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御し、前記吸着材から水分が除去されたと判断された後は、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の双方からの排気ガスが前記バイパス通路に供給されるように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御することを特徴とする。
【００１９】
また、第１２の発明は、第１の発明において、前記吸着材は、ＮＯｘを吸着する特性を含む吸着材であって、
前記内燃機関の排気浄化装置の制御装置は、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離が完了したか否かを判別するパージ完了判別手段と、
前記吸着材のＮＯｘ吸着性能を診断するＮＯｘ吸着性能診断手段と、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離が完了したと判別された後であって前記吸着材のＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が認められる状況下において、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路の一方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり、かつ、他方を流れる排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように制御する空燃比制御手段と、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離が完了したと判別された後であって前記吸着材のＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が認められる状況下において、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリッチ側の値に制御される方の単位排気通路から前記バイパス通路に排気ガスが供給され、かつ、前記第１単位排気通路および前記第２単位排気通路のうちの排気ガスの空燃比がリーン側の値に制御される方の単位排気通路からの排気ガスは前記バイパス通路を経由しないように、前記第１流路切替手段および前記第２流路切替手段を制御する流路制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、高温の排気ガスに晒される環境下において中間開度に調節可能な弁開度制御機構を有する必要なしに、第１単位排気通路および第２単位排気通路の一方からの排気ガスのみを吸着材に供給可能な装置構成を実現することができる。このため、本発明によれば、流路切替手段の構成の複雑化を招くことなく、吸着材のパージ動作の実行に伴う排気浄化触媒の床温低下を良好に抑制することが可能となる。更に、以下の第２乃至１２の発明に係る制御や装置構成を実現するために好適な内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。
【００２１】
第２の発明によれば、内燃機関から排出される排気ガスの全量ではなく一方の気筒から排出される排気ガスが吸着材に供給されるようになるとともに、他方の気筒から排出される排気ガスは、吸着材を経由せずに排気浄化触媒に供給されるようになる。このため、パージ動作の実行に伴い、吸着材の下流側に配置された排気浄化触媒の床温が低下してしまうのを良好に抑制することができる。また、本発明によれば、パージ動作開始後の初期段階における急激な吸着材の床温の上昇を抑制することができ、これにより、吸着材からの未浄化成分（主にＨＣ）の大幅な脱離を良好に回避することができる。
【００２２】
第３の発明によれば、双方の単位排気通路を通って排出される排気ガスを理論空燃比にした場合と比べて、吸着材の下流に配置された排気浄化触媒に対して、リッチなガス（すなわち、ＨＣを多く含むガス）とリーンなガス（すなわち、酸素を多く含むガス）を供給できるようになる。これにより、当該排気浄化触媒の内部での触媒作用を活発に働かせることができるようになる。このため、当該排気浄化触媒の内部に生ずる反応熱によって、第２の発明に比して、当該排気浄化触媒の床温低下をより効果的に抑制することが可能となる。
【００２３】
第４の発明によれば、第３の発明の実行に伴って前段触媒にＨＣによる被毒や劣化に起因する性能低下が生ずるのを好適に抑制することができる。
【００２４】
第５の発明によれば、パージ動作時において、第３または第４の発明による優れた効果を奏しつつ、吸着材を還元雰囲気に曝すことで、吸着材のＮＯｘ吸着サイトの酸化に起因して一時的に低下したＮＯｘ吸着性能を良好に回復させることが可能となる。
【００２５】
第６の発明によれば、吸着材の下流側に配置された排気浄化触媒をストイキ近傍の雰囲気に良好に制御しつつ、必要に応じてＮＯｘ吸着性能を回復させることが可能となる。
【００２６】
第７の発明によれば、吸着材のパージ動作時に、吸着材よりも上流側のバイパス通路の集合部に配置された三元触媒の反応熱によって、吸着材に導入される排気ガスの温度を上昇させることが可能となり、これにより、パージを良好に促進できるようになる。
【００２７】
第８の発明によれば、双方の単位排気通路を通って排出される排気ガスを理論空燃比にした場合と比べて、吸着材の上流に配置された上記三元触媒に対して、リッチなガス（すなわち、ＨＣを多く含むガス）とリーンなガス（すなわち、酸素を多く含むガス）を供給できるようになる。これにより、当該三元触媒の内部での触媒作用を活発に働かせることができるようになる。このため、当該三元触媒の内部に生ずる反応熱によって、パージを良好に促進することができる。
【００２８】
第９の発明によれば、パージ動作時において、吸着材の下流側に配置された排気浄化触媒の床温低下を良好に抑制しつつ、吸着材をリーン雰囲気（水分濃度の低い雰囲気）に曝すことで、吸着材からの水分のパージを良好に促進することが可能となる。
【００２９】
第１０の発明によれば、第９の発明の実行に伴って前段触媒にＨＣによる被毒や劣化に起因する性能低下が生ずるのを好適に抑制することができる。
【００３０】
第１１の発明によれば、パージ動作の開始初期段階において、吸着材からの水分のパージを良好に促進することが可能となる。また、本発明によれば、吸着材から水分がほとんど除去された後は、この段階で吸着材に多く残るＨＣの脱離を促進するために、吸着材の床温を速やかに上昇させられるようになる。このように、本発明によれば、パージ効率を良好に高めることのできる適切なパージ操作が可能となる。
【００３１】
第１２の発明によれば、パージ動作時には、パージ動作を早期に完了させることが、吸着材のＮＯｘ吸着性能を回復させる還元処理（本発明の空燃比制御および流路切替制御）の実行よりも優先されるようになる。このため、吸着材からの未浄化成分や水分のパージ促進を損なわずに、吸着材のＮＯｘ吸着性能を回復させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、直列４気筒型エンジンであるものとする。この内燃機関１０では、＃１気筒と＃４気筒からなる気筒群を「第１気筒群」と称し、＃２気筒と＃３気筒からなる気筒群を「第２気筒群」と称するものとする。
【００３３】
図１に示す内燃機関１０は、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路を備えている。より具体的には、本実施形態の排気通路は、第１気筒群に接続される第１単位排気通路１２と、第２気筒群に接続される第２単位排気通路１４とを独立した通路として備えている。尚、このような独立した２系統の単位排気通路を備える構成は、直列４気筒型エンジンに限らず、例えば、Ｖ型エンジンなどの他の形式のエンジンにも適用することができる。
【００３４】
また、本実施形態の排気通路は、第１単位排気通路１２および第２単位排気通路１４のそれぞれから分岐した後に一本の集合部１６ａに合流するバイパス通路１６を備えている。更に、本実施形態の排気通路は、第１単位排気通路１２、第２単位排気通路１４、およびバイパス通路１６とが合流した後の排気通路である集合排気通路１８を備えている。
【００３５】
上記のように、本実施形態では、第１単位排気通路１２および第２単位排気通路１４をそれぞれ迂回する通路として、バイパス通路１６を備えている。第１単位排気通路１２とバイパス通路１６との分岐点２０には、第１気筒群から排出された排気ガスの供給先を第１単位排気通路１２とバイパス通路１６との間で切り替えるための第１切替弁２２が配置されている。また、第２単位排気通路１４とバイパス通路１６との分岐点２４には、第２気筒群から排出された排気ガスの供給先を第２単位排気通路１４とバイパス通路１６との間で切り替えるための第２切替弁２６が配置されている。より具体的には、これらの切替弁２２、２６は、バイパス通路１６側を閉塞する状態（図１に示す「ａ」状態）と、第１単位排気通路１２側或いは単位排気通路１４側を閉塞する状態（図１に示す「ｂ」状態）とを設定可能な流路切替手段である。
【００３６】
第１切替弁２２よりも上流側の第１単位排気通路１２には、排気ガスを浄化可能な第１前段触媒（ＳＣ(Start Catalyst)１）２８が配置されており、第２切替弁２６よりも上流側の第２単位排気通路１４には、同様の第２前段触媒（ＳＣ２）３０が配置されている。より具体的には、ここでは、これらの触媒２８、３０は、排気ガス中に含まれる三元成分（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ）を浄化可能な三元触媒として構成されているものとする。
【００３７】
また、バイパス通路１６の途中には、排気ガス中に含まれる未浄化成分（ＨＣ、ＮＯｘ）および水分を吸着する機能を有する吸着材３２が配置されている。水分やＨＣの吸着に適した吸着材としては、例えば、ゼオライト系の素材を用いることができ、ＮＯｘの吸着に適した吸着材としては、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。
【００３８】
更に、吸着材３２が配置された部位よりも下流側の通路である集合排気通路１８には、上記前段触媒２８、３０と同様の構成を有する後段触媒（ＵＦ：Underfloor Catalyst）３４が配置されている。
【００３９】
また、第１前段触媒２８の上流側およびその下流側には、当該第１前段触媒２８に供給する排気ガスの空燃比のフィードバック制御に用いるための第１Ａ／Ｆセンサ３６および第１前段Ｏ２センサ３８がそれぞれ配置されており、第２前段触媒３０の上流側およびその下流側に対しても、同様の目的で第２Ａ／Ｆセンサ４０および第２前段Ｏ２センサ４２がそれぞれ配置されている。これらのＡ／Ｆセンサ３６、４０は、排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するセンサであり、前段Ｏ２センサ３８、４２は、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発するセンサである。更に、後段触媒３４よりも上流側の集合排気通路１８には、前段Ｏ２センサ３８、４２と同様の構成を有する後段Ｏ２センサ４４が配置されている。尚、前段触媒２８、３０の上流側には、Ａ／Ｆセンサ３６、４０の代わりにＯ２センサを備えるようにしてもよい。
【００４０】
また、吸着材３２には、吸着材３２の床温を測定するための温度センサ４６が取り付けられている。更に、バイパス通路１６における吸着材３２よりも上流側の部位には、その位置で排気ガスの温度を測定するための温度センサ４８が配置されており、また、バイパス通路１６における吸着材３２よりも下流側の部位には、その位置で排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を測定するためのＮＯｘセンサ５０が配置されている。ＮＯｘセンサ５０を備えることで、このようなＮＯｘセンサ５０の出力を基礎として、吸着材３２の下流でのＮＯｘの流量を算出することができる。
【００４１】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０を備えている。ＥＣＵ６０には、上述したセンサ以外にも、吸入空気量を計測するためのエアフローメータなどの内燃機関１０の制御に用いる各種センサが接続されているとともに、上述した切替弁２２、２６以外にも、燃料噴射弁などの内燃機関１０を制御するための各種アクチュエータが接続されている。
【００４２】
［システム動作の説明］
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。
（冷間始動時の動作）
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）を吸着材３２に吸着させるために行われる吸着動作について説明する。
【００４３】
吸着動作は、冷間始動時において、図２（Ａ）に示すように、第１切替弁２２および第２切替弁２６によって、第１単位排気通路１２および第２単位排気通路１４の双方からの排気ガスの供給先がバイパス通路１６となる状態にして開始される。
【００４４】
このような状態では、第１気筒群および第２気筒群の双方から排出された排気ガスの全部が、バイパス通路１６に導入される。バイパス通路１６に導入された排気ガスは、吸着材３２を通過し、その後、集合排気通路１８を通って大気中に放出される。
【００４５】
上記の吸着動作によれば、排気ガス中に含まれるＨＣやＮＯｘが吸着材３２に吸着されることで取り除かれる。これにより、触媒２８、３０、３４が未だ活性化していない冷間始動時において、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。
【００４６】
（触媒暖機中の動作）
上記吸着動作の終了後であって後段触媒３４の暖機が完了していない間は、図２（Ｂ）に示すように、第１切替弁２２および第２切替弁２６によって、排気ガスの供給先がバイパス通路１６から第１単位排気通路１２および第２単位排気通路１４となるように切り替えられる。
【００４７】
吸着動作が継続されていると、内燃機関１０の始動後に排気ガスの温度が上昇することで、吸着材３２の温度が上昇していく。吸着材３２は、その温度が一定レベル以上に高くなると、吸着していた排気ガス成分や水分を脱離させる特性を有している。このため、吸着動作の終了後であって後段触媒３４の暖機が完了していない間は、排気ガスの経路は、図２（Ｂ）に示すように、吸着材３２に排気ガスが導入されないように制御される。尚、後述するパージ動作の完了後における内燃機関１０の通常運転時においても、排気ガスの経路は、図２（Ｂ）に示す状態に制御される。
【００４８】
（触媒暖気後の動作）
内燃機関１０の始動後に後段触媒３４の温度が活性温度まで上昇した場合には、排気ガス中に含まれるＨＣやＮＯｘなどの未浄化成分は、後段触媒３４によって浄化できるようになる。そこで、本実施形態では、後段触媒３４が活性化した後に所定のパージ開始条件が成立した時点で、パージ動作を開始するようにしている。
【００４９】
ところで、従来から、内燃機関の全気筒に接続される主排気通路に対して当該主排気通路を迂回するバイパス通路を設けるとともに当該バイパス通路中に吸着材を備えるようにし、かつ迂回後の主排気通路に排気浄化触媒を備える内燃機関の排気浄化装置が知られている。このような従来の排気浄化装置において、パージ動作時に吸着材に対して排気ガスが供給された場合には、排気ガスの温度は、冷えた（常温）状態にある吸着材を通過することで低下してしまう。その結果、温度の低下した排気ガスが吸着材下流の排気浄化触媒に供給されることになり、排気浄化触媒の床温が低下してしまう。排気浄化触媒の床温の低下は、当該触媒の浄化能力の低下を招き、吸着材から脱離した未浄化成分を浄化できなくなってしまう。
このような問題を回避すべく、上記従来の構成を有する排気浄化装置において、内燃機関から排出される排気ガスの一部がバイパス通路に供給され、かつ、残りの排気ガスがバイパス通路を経由せずに排気浄化触媒に供給されるように各通路の排気ガス流量を調整する方法が考えられる。しかしながら、そのような方法を実現するためには、高温の排気ガスに晒される環境である主排気通路とバイパス通路との分岐点に、中間開度に調節可能な弁開度制御機構を有する切替弁を設ける必要が生ずる。
【００５０】
また、パージ動作時の問題点として、当該パージ動作の開始時に高温かつ大量の排気ガスが吸着材に供給されることになると、吸着材からの未浄化成分の脱離量は吸着材の床温の上昇に比例して多くなるので、急激な吸着材の温度上昇を招き、その結果として、短期間に大量の未浄化成分が吸着材から脱離してしまうことが懸念される。この場合、吸着材の下流側に配置された排気浄化触媒に対して、その許容量を越える未浄化成分を含む排気ガスが供給されてしまうと、吸着材から脱離した未浄化成分を当該触媒で浄化しきれなくなる。
【００５１】
そこで、本実施形態のシステムでは、上記のような問題点を解消すべく、以下に説明する特徴的なパージ動作を実行するようにしている。より具体的には、本実施形態のシステムは、以下のパージ動作を実現するための前提として、既述したように、内燃機関１０が備える４つの気筒を第１気筒群と第２気筒群に分けて、互いに独立した第１単位排気通路１２および第２単位排気通路１４を備えるようにしている。そして、それら２つの第１単位排気通路１２と第２単位排気通路１４との間で、吸着材３２が配置される排気経路（すなわち、バイパス通路１６）を共有するようにしている。
【００５２】
本実施形態のパージ動作は、パージ工程前期とパージ工程後期とに分かれている。先ず、パージ工程前期は、図２（Ｃ）に示すように、第１切替弁２２によって第１気筒群から排出される排気ガスの供給先が第１単位排気通路１２のままとなり、かつ、第２切替弁２６によって第２気筒群から排出される排気ガスの供給先がバイパス通路１６となるように制御された状態にして開始される。
【００５３】
このようなパージ工程前期における切替弁２２、２６の制御によれば、第１単位排気通路１２を通って第１気筒群から排出される排気ガスは吸着材３２に導入されずに、第２単位排気通路１４を通って第２気筒群から排出される排気ガスのみが吸着材３２に導入されるようになる。その結果、吸着されていた未浄化成分や水分が、吸着材３２から脱離するようになる。
【００５４】
脱離した未浄化成分は、活性状態にある後段触媒３４によって浄化される。また、脱離した水分は、そのまま集合排気通路１８を通って大気中に放出される。尚、ここでは、パージ工程前期において、第２気筒群から排出される排気ガスのみが吸着材３２に導入される制御例を示したが、これとは逆に、第１気筒群から排出される排気ガスのみが吸着材３２に導入されるように第１切替弁２２および第２切替弁２６を制御してもよい。
【００５５】
次に、吸着材３２からの未浄化成分や水分の脱離が比較的進んだ後の段階であるパージ工程後期は、図２（Ｄ）に示すように、第１切替弁２２によって第１気筒群から排出される排気ガスの供給先がバイパス通路１６となり、かつ、第２切替弁２６によって第２気筒群から排出される排気ガスの供給先についてもバイパス通路１６となるように制御された状態で行われる。
【００５６】
このようなパージ工程後期における切替弁２２、２６の制御によれば、第１気筒群および第２気筒群の双方から排出される排気ガスがバイパス通路１６に供給されるようになる。このような制御によれば、排気ガスの全量を吸着材３２に導入することで、吸着材３２からの未浄化成分の脱離を促進することができる。
【００５７】
［実施の形態１における具体的処理］
図３は、本発明の実施の形態１においてパージ動作を行うためにＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。より具体的には、本ルーチンは、冷間始動時に所定の吸着動作が行われた後に、後段触媒３４が活性化している等の所定のパージ開始条件が成立した場合に起動されるものとする。尚、パージ開始条件が成立する前の時点では、吸着材３２に排気ガスを導入しないようにすべく、第１切替弁２２および第２切替弁２６の制御状態は、ともに「ａ」状態とされている。
【００５８】
図３に示すルーチンでは、先ず、第１切替弁２２の制御状態が「ａ」状態から「ｂ」状態となるように切り替えられる（ステップ１００）。これにより、内燃機関１０から排出される排気ガスのうち、第１気筒群から排出される排気ガスのみが吸着材３２に導入されるようになる。尚、既述したように、本ステップ１００においては、第１切替弁２２ではなく第２切替弁２６の制御状態を「ａ」状態から「ｂ」状態となるように切り替えてもよい。
【００５９】
次に、吸着材３２の床温が第１所定温度（例えば、後述する実施の形態５における温度α）よりも高くなったか否かが判別される（ステップ１０２）。当該第１所定温度は、上記パージ工程前期の制御から上記パージ工程後期の制御に切り替えるタイミングを判断するのに適した判定値として予め設定されたものである。その結果、吸着材３２の床温が第１所定温度を上回ったと判定された場合には、第２切替弁２６の制御状態についても「ａ」状態から「ｂ」状態となるように切り替えられる（ステップ１０４）。これにより、内燃機関１０から排出される排気ガスの全量が吸着材３２に導入されるようになる。
【００６０】
次に、吸着材３２の床温が第２所定温度（例えば、後述する実施の形態５におけるパージ完了温度β）よりも高くなったか否かが判別される（ステップ１０６）。当該第２所定温度は、吸着材３２からの未浄化成分の脱離が完了したか否かを判断するための判定値として予め設定されたものである。その結果、吸着材３２の床温が第２所定温度を上回ったと判定された場合、すなわち、吸着材３２のパージ動作が完了したと判断できる場合には、第１切替弁２２および第２切替弁２６のそれぞれの制御状態が「ｂ」状態から「ａ」状態に切り替えられる（ステップ１０８）。これにより、内燃機関１０から排出される排気ガスの全量が、吸着材３２を経由せずに排出されるようになる。
【００６１】
以上説明した図３に示すルーチンによれば、パージ動作開始後の初期段階では、内燃機関１０から排出される排気ガスの全量ではなく半分の気筒から排出される排気ガスが吸着材３２に供給されるようになるとともに、残りの半分の気筒から排出される排気ガスは、吸着材３２を経由せずに後段触媒３４に供給されるようになる。このため、パージ動作の実行に伴い後段触媒３４の床温が低下してしまうのを良好に抑制することができる。また、本実施形態のシステムは、上記図１に示す排気通路の構成を有していることで、そのような後段触媒３４の床温低下の抑制を、切替弁２２、２６の構成の複雑化を招くことなく実現することができる。更に、上記ルーチンによれば、パージ動作開始後の初期段階における急激な吸着材３２の床温の上昇を抑制することができ、これにより、吸着材３２からの未浄化成分（主にＨＣ）の大幅な脱離を良好に回避することができる。
【００６２】
尚、上述した実施の形態１においては、後段触媒３４が前記第１の発明における「排気浄化触媒」に、第１切替弁２２および第２切替弁２６が前記第１の発明における「第１流路切替手段」および「第２流路切替手段」に、それぞれ相当している。
また、ＥＣＵ６０が上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第２の発明における「流路制御手段」が実現されている。
【００６３】
実施の形態２．
次に、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に図３に示すルーチンに代えて後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００６４】
［実施の形態２の特徴部分］
図４は、本発明の実施の形態２における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
図４（Ａ）に示す状態は、第２単位排気通路１４からの排気ガスが吸着材３２に供給されるように制御された状態を示し、図４（Ｂ）に示す状態は、第１単位排気通路１２からの排気ガスが吸着材３２に供給されるように制御された状態を示している。このように、本実施形態のパージ動作においても、これらの図４（Ａ）に示す状態と図４（Ｂ）に示す状態のうちの何れかを選択することによって、上述した実施の形態１と同様に、第１気筒群および第２気筒群のうちの一方から排出される排気ガスのみを吸着材３２に供給するようにしている。
【００６５】
そのうえで、本実施形態のシステムは、図４に示すように、第１気筒群および第２気筒群のうちの一方から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比（ストイキ）に対してリッチ側に偏った空燃比となり、かつ、それらの他方から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーン側に偏った空燃比となるように制御することを特徴としている。
【００６６】
しかしながら、前段触媒２８、３０に対してリッチ側或いはリーン側に偏ったガスを流し続けることは、前段触媒２８、３０の性能上好ましいとはいえない。より具体的には、リッチなガスを流し続けると、前段触媒２８、３０がＨＣによって被毒してしまうことが懸念され、一方、リーンなガスを流し続けると、前段触媒２８、３０の劣化が懸念される。
【００６７】
そこで、本実施形態では、前段触媒２８、３０に対して長時間に渡ってリッチ側或いはリーン側に偏ったガスが流されるのを回避すべく、前段触媒２８、３０へのリッチガスまたはリーンガスの供給時間が所定時間Ａを経過する毎に、第１気筒群および第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリッチとリーンの間で交互に切り替えるようにした。
【００６８】
［実施の形態２における具体的処理］
図５は、本発明の実施の形態２においてパージ動作を行うためにＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図５において、実施の形態１における図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００６９】
図５に示すルーチンでは、ステップ１００において第１切替弁２２の制御状態が「ｂ」状態となるように切り替えられた後、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーンとなり、かつ、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチとなるように、各気筒の空燃比が制御される（ステップ２００）。
【００７０】
次に、後段触媒（ＵＦ）３４に流入するガスがストイキ雰囲気となっているか否かが判別される（ステップ２０２）。その結果、後段触媒３４に流入するガスの雰囲気がストイキからずれていると判断された場合には、集合排気通路１８に備えられた後段Ｏ２センサ４４の出力に基づき、後段触媒３４に流入するガスがストイキ雰囲気となるように、第１気筒群や第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比の微調整が実施される（ステップ２０４）。より具体的には、第１気筒群および第２気筒群から排出される排気ガスのうちの吸着材３２に通過する方の排気ガスは、吸着材３２から脱離したＨＣの存在によって、当該吸着材３２の通過後には通過前に比してリッチなガスとなる。このため、本ステップ２０４では、そのような吸着材３２の通過による排気ガスの空燃比の変化をも考慮した空燃比の微調整が実施される。
【００７１】
上記ステップ２０２において、後段触媒３４に流入するガスがストイキ雰囲気になっていると判断された場合には、吸着材３２の床温が上記第１所定温度に達したか否かが判別される（ステップ１０２）。当該判定が成立する場合には、パージ制御が全気筒の排気ガスを吸着材３２に供給するパージ工程後期に移行される（ステップ１０４）。
【００７２】
一方、上記ステップ１０２の判定が不成立である場合には、パージ工程前期が継続して実行されることとなり、次いで、上記ステップ２００の処理開始から所定時間Ａが経過したか否かが判別される（ステップ２０６）。本ステップ２０６における所定時間Ａは、上述したＨＣ被毒や劣化を回避して前段触媒２８、３０の性能を保持するための排気ガスの供給時間の閾値として予め設定された値である。
【００７３】
その結果、上記所定時間Ａが未経過である間は、上記ステップ２０２、２０４、１０２の処理が繰返し実行され、上記所定時間Ａが経過したと判定された場合には、今度は上記ステップ２００とは逆に、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチとなり、かつ、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーンとなるように、各気筒の空燃比が制御される（ステップ２０８）。
【００７４】
次に、後段触媒３４に流入するガスがストイキ雰囲気となっているか否かが判別され（ステップ２０２）、必要に応じて上記ステップ２０４において空燃比の微調整が行われた後、次いで、上記ステップ１０２と同様のステップ１０２’の判定が実行され、当該判定が不成立である場合には、次いで、上記ステップ１０８の処理開始から上記所定時間Ａが経過したか否かが判別される（ステップ２１０）。その結果、上記所定時間Ａが未経過である間は、上記ステップ２０２、２０４、２１０の処理が繰返し実行され、上記所定時間Ａが経過したと判定された場合には、上記ステップ１００以降の処理が繰返し実行される。      
【００７５】
一方、上記ステップ１０２’の判定が成立する場合には、パージ制御が全気筒の排気ガスを吸着材３２に供給するパージ工程後期に移行される（ステップ１０４）。
【００７６】
以上説明した図５に示すルーチンによれば、上述した実施の形態１の制御の効果（すなわち、後段触媒３４の床温低下の防止、およびパージ開始時における吸着材３２からの未浄化成分の大幅脱離抑制）に加え、以下のような効果を奏することができる。
【００７７】
すなわち、上記図５に示すルーチンによれば、パージ動作時に第１気筒群および第２気筒群から排出される排気ガスが気筒群別にストイキに対しリッチとリーンで異なるものとされる。そして、そのような両気筒群からの排気ガスが最終的にストイキなガスとして集合排気通路１８に配置された後段触媒３４に導かれることになる。このように、気筒群別に排出される排気ガスをストイキに対してリッチとリーンで異ならせたことで、両気筒群から排出される排気ガスをストイキにした場合と比べて、後段触媒３４に対して、リッチなガス（すなわち、ＨＣを多く含むガス）とリーンなガス（すなわち、酸素を多く含むガス）を供給できるようになる。これにより、両気筒群から排出される排気ガスをストイキにした場合と比べて、後段触媒３４の内部での触媒作用を活発に働かせることができるようになる。このため、後段触媒３４の内部に生ずる反応熱によって、上述した実施の形態１のシステムに比して、当該後段触媒３４の床温低下をより効果的に抑制することが可能となる。
【００７８】
また、上記ルーチンによれば、前段触媒２８、３０へのリッチガスまたはリーンガスの供給時間が上記所定時間Ａを経過する毎に、第１気筒群および第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比がリッチとリーンの間で交互に切り替えられるので、前段触媒２８、３０にＨＣによる被毒や劣化に起因する性能低下が生ずるのを好適に抑制することができる。
【００７９】
ところで、上述した実施の形態２においては、上記図５に示すルーチンにおいて、両気筒群から排出される排気ガスをストイキに対してリッチとリーンに異ならせる際に、第１気筒群から排出される排気ガスが吸着材３２に導入される例を示している。しかしながら、これに限らず、第２気筒群から排出される排気ガスが吸着材３２に導入されるように排気ガスの流路を制御してもよく、或いは、後述する実施の形態３または４のように、リッチ、リーンの切り替えとともに、吸着材３２に導く排気ガスを排出する気筒群が変更されるように排気ガスの流路を切り替えるようにしてもよい。
【００８０】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が上記ステップ２００または２０８の処理を実行することにより前記第３の発明における「空燃比制御手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ６０が、上記ステップ２００または２０８の処理開始からの経過時間をカウントすることにより前記第４の発明における「時間計測手段」が、上記ステップ２０６および２０８（または上記ステップ２１０および２００）の処理を実行することにより前記第４の発明における「空燃比切替手段」が実現されている。
【００８１】
実施の形態３．
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に図５に示すルーチンに代えて後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００８２】
［実施の形態３の特徴部分］
図６は、本発明の実施の形態３における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
図６（Ａ）に示す状態は、第２単位排気通路１４からの排気ガスが吸着材３２に供給されるように制御された状態を示し、図６（Ｂ）に示す状態は、第１単位排気通路１２からの排気ガスが吸着材３２に供給されるように制御された状態を示している。
【００８３】
本実施形態においても、上述した実施の形態２と同様に、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリッチまたはリーンに制御する際に、前段触媒２８、３０へのリッチガスまたはリーンガスの供給時間が所定時間Ａが経過する毎に、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリッチとリーンの間で交互に切り替えるようにしている。
【００８４】
本実施形態のシステムは、上述した実施の形態２のシステムと比較すると、図６に示すように、気筒群別に空燃比をリッチとリーンで交互に異ならせる際に、吸着材３２を通過することになる排気ガスが、常にリッチ側に制御された方の気筒群から排出される排気ガスとなるように、各気筒群の空燃比が制御され、また、切替弁２２、２６によって排気ガスの流路が選択されるようになっていることを特徴としている。つまり、本実施形態のパージ動作では、これらの図６（Ａ）に示す状態と図６（Ｂ）に示す状態とが必要に応じて交互に繰り返されることになる。
【００８５】
［実施の形態３における具体的処理］
図７は、本発明の実施の形態３においてパージ動作を行うためにＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図７において、実施の形態１、２における図３、５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８６】
図７に示すルーチンでは、ステップ１００において第１切替弁２２の制御状態が「ｂ」状態となるように切り替えられた後、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチとなり、かつ、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーンとなるように、各気筒の空燃比が制御される（ステップ３００）。
【００８７】
その後、後段触媒３４に流入するガスがストイキ雰囲気に維持されている状況下で（ステップ２０２、２０４）、吸着材３２の床温が上記第１所定温度に達した場合には（ステップ１０２）、パージ制御がパージ工程後期に切り替えられる（ステップ１０４）。
【００８８】
一方、上記ステップ１０２において、吸着材３２の床温が未だ上記第１所定温度に達していないと判定される状況下で上記所定時間Ａが経過した場合には（ステップ３０２）、第１気筒群から排出される排気ガスが吸着材３２に導入されないようにするために、第１切り替え弁２２の制御状態が「ａ」状態に切り替えられる（ステップ３０４）。次いで、今度は上記ステップ３００とは逆に、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーンとなり、かつ、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチとなるように、各気筒の空燃比が制御される（ステップ３０６）とともに、第２気筒群から排出されるリッチな排気ガスが吸着材３２に導入されるようにするために、第２切替弁２６の制御状態が「ｂ」状態に切り替えられる（ステップ３０８）。
【００８９】
その後、後段触媒３４に流入するガスがストイキ雰囲気に維持されている状況下で（ステップ２０２、２０４）、吸着材３２の床温が上記第１所定温度に達した場合には（ステップ１０２’）、パージ制御がパージ工程後期に切り替えられる（ステップ１００’）。一方、上記ステップ１０２’において、吸着材３２の床温が未だ上記第１所定温度に達していないと判定される状況下で上記所定時間Ａが経過した場合には（ステップ３１０）、第２気筒群から排出される排気ガスが吸着材３２に導入されないようにするために、第２切替弁２６の制御状態が「ａ」状態に切り替えられたうえで（ステップ３１２）、上記ステップ１００以降の処理が繰返し実行される。
【００９０】
以上説明した図７に示すルーチンによれば、パージ動作時において、気筒群別にストイキに対しリッチとリーンで異なる排気ガスが排出されるように制御した際に、吸着材３２に導入される排気ガスが常にリッチ雰囲気なガスとなるように制御することが可能となる。これにより、上述した実施の形態２のシステムにより得られる効果に加え、以下のような効果をも奏することができるようになる。
【００９１】
すなわち、本実施形態の吸着材３２のように、ＮＯｘを吸着できる性質を有する吸着材は、酸化によって吸着性能が一時的に低下する。ＮＯｘ吸着サイトの酸化に起因して一時的に低下した吸着性能は、吸着材を還元雰囲気に曝すことで回復することが可能なものである。従って、上記図７に示すルーチンによれば、吸着材３２のＮＯｘ吸着サイトの酸化に起因する一時的な吸着性能の低下が見受けられる場合に、吸着材３２を還元雰囲気に曝すことで（以下、吸着材３２の「還元処理」と称することがある）、パージ動作時において、上述した実施の形態２における優れた効果を奏しつつ、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を回復させることが可能となる。更に付け加えると、上記ルーチンの処理によれば、そのような還元処理のために吸着材３２をリッチ雰囲気にしながらに、外部からの酸素供給デバイスに頼らずに後段触媒３４をストイキ近傍の雰囲気に制御できるようになる（すなわち、ＨＣエミッションを増やすことなく還元処理を実行できるようになる）。
【００９２】
ところで、上述した実施の形態３においては、パージ動作を行う際に、常に吸着材３２がリッチ雰囲気となるように配慮しながら、気筒群別にストイキに対しリッチとリーンで異なる排気ガスが排出されるように制御している。しかしながら、本発明において、気筒群別にストイキに対しリッチとリーンで異なる排気ガスが排出されるように制御する際に、吸着材３２が常にリッチ雰囲気となるように行う制御の実行タイミングは、上記のパージ動作の実行とともに行うタイミングに限定されるものではない。すなわち、後段触媒３４が活性状態になっている状況下であれば、例えば、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を診断する処理を行うことによって当該ＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が認められた状況下において、常に吸着材３２がリッチ雰囲気となるように配慮しながら、気筒群別にストイキに対しリッチとリーンで異なる排気ガスが排出されるように制御するようにしてもよい（以下の実施の形態６においては、そのような制御の一例について詳述している）。このような制御によれば、後段触媒３４をストイキ近傍の雰囲気に良好に制御しつつ、必要に応じてＮＯｘ吸着性能を回復させることが可能となる。尚、後段触媒３４が活性状態になっているかどうかは、例えば、ＥＣＵ６０が内燃機関１０の運転条件に基づいて推定する後段触媒３４の床温によって判断することが可能である。
【００９３】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が上記図７に示すルーチンの順序に従って上記ステップ３００または３０６の処理を実行することにより前記第５の発明における「吸着材リッチ制御手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態３の変形例においては、ＥＣＵ６０が、内燃機関１０の運転条件に基づいて推定する後段触媒３４の床温によって後段触媒３４の活性状態を判別することで前記第６の発明における「触媒活性判別手段」が、後述する図１３に示すルーチンにおいて説明する手法によって吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を診断することにより前記第６の発明における「ＮＯｘ吸着性能診断手段」が、上記図７に示すルーチンにおいて説明した手法による空燃比の制御を行うことにより前記第６の発明における「空燃比制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００９４】
実施の形態４．
次に、図８および図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に図７に示すルーチンに代えて後述する図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００９５】
［実施の形態４の特徴部分］
図８は、本発明の実施の形態４における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
図８（Ａ）に示す状態は、第２単位排気通路１４からの排気ガスが吸着材３２に供給されるように制御された状態を示し、図８（Ｂ）に示す状態は、第１単位排気通路１２からの排気ガスが吸着材３２に供給されるように制御された状態を示している。
【００９６】
本実施形態のシステムと上述した実施の形態３のシステムとの相違点は、図８に示すように、気筒群別に空燃比をリッチとリーンで交互に異ならせる際に、吸着材３２を通過することになる排気ガスが、常にリッチ側ではなく、常にリーン側に制御された方の気筒群から排出される排気ガスとなるように、切替弁２２、２６によって排気ガスの流路が選択されるようになっている点である。この点を除き、本実施形態のシステムにおいても、上述した実施の形態３のシステムと同様の制御が行われる。
【００９７】
［実施の形態４における具体的処理］
図９は、本発明の実施の形態４においてパージ動作を行うためにＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。
図９に示すルーチンは、ステップ３００がステップ２００に置き換えられ、かつ、ステップ３０６がステップ２０８に置き換えられている点を除き、上述した図７に示すルーチンと同様である。このため、ここでは、本ルーチンに関する詳細な説明を省略するものとする。
【００９８】
以上説明した図９に示すルーチンによれば、パージ動作時において、気筒群別にストイキに対しリッチとリーンで異なる排気ガスが排出されるように制御した際に、吸着材３２に導入される排気ガスが常にリーン雰囲気なガスとなるように制御することが可能となる。これにより、上述した実施の形態２のシステムにより得られる効果に加え、以下のような効果をも奏することができるようになる。
【００９９】
すなわち、本実施形態の吸着材３２は、水分を吸着する特性を有している。水分が吸着材３２に吸着されていると、排気ガスの未浄化成分の吸着を阻害してしまう。また、水分の潜熱は、ＨＣやＮＯｘといった未浄化成分と比べて非常に高いので、水分のパージがパージ動作の実行時に最も時間を要することになる。従って、パージ動作時には、次回の吸着動作に備えて、吸着材３２から水分を効率良くパージ（除去）することが要求される。ところで、排気ガス中には、燃焼に用いた燃料量に比例した量の水分が含まれている。従って、燃焼に用いる燃料量を少なくするほど、つまり、空燃比をよりリーンな値にするほど、排気ガス中に含まれる水分濃度を低くすることができる。
【０１００】
上記図７に示すルーチンでは、気筒群別にストイキに対しリッチとリーンで異なる排気ガスが排出されるように制御して行うパージ動作時に、吸着材３２には常にリーンな排気ガスが供給されるように配慮されている。このため、パージ動作時に吸着材３２に対して水分濃度の低い（乾燥した）排気ガスを供給できるようになる。つまり、上記ルーチンによれば、上述した実施の形態２における優れた効果を奏しつつ、吸着材３２からの水分のパージを良好に促進することが可能となる。
【０１０１】
尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ６０が、上記ステップ２００または２０８の処理を実行することにより前記第９の発明における「空燃比制御手段」が、上記図９に示すルーチンにおける排気ガスの流路制御を行うことにより前記第９の発明における「流路制御手段」が、上記図９に示すルーチンの順序に従って上記ステップ２００または２０８の処理を実行することにより前記第９の発明における「吸着材リーン制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ６０が、上記ステップ２００または２０８の処理開始からの経過時間をカウントすることにより前記第１０の発明における「時間計測手段」が、上記ステップ２０６および２０８（または上記ステップ２１０および２００）の処理を実行することにより前記第１０の発明における「空燃比切替手段」が実現されている。
【０１０２】
実施の形態５．
次に、図１０乃至図１２を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に図９に示すルーチンに代えて後述する図１２に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【０１０３】
［実施の形態５の特徴部分］
（パージ動作中の吸着材床温の昇温特性）
図１０は、パージ動作中の吸着材床温の昇温特性を表した図である。
パージ動作が開始されると、吸着材３２に吸着されていた未浄化成分や水分が吸着材３２からパージされていくことになる。パージ動作の実行中の吸着材３２の床温は、基本的には、高温の排気ガスが吸着材３２に導入されることに伴って次第に上昇していき、最終的には排気ガスの温度と等しくなる。より具体的には、パージ動作の開始時点から暫くしてからの一定期間は、図１０に示すように、水分が吸着材３２から蒸発して除去される際の潜熱によって、吸着材３２の床温が一定値を示すようになる。すなわち、吸着材３２の床温の昇温特性に、図１０に示すような棚が生ずることとなる。尚、ここでは、その時の吸着材３２の床温を「水分パージ実行中温度α」と称することとする。
【０１０４】
吸着材３２の床温は、吸着材３２から水分がほとんど蒸発除去されることによって吸着材３２の温度が上記水分パージ実行中温度αとなる上記一定期間を過ぎると、再び上昇し始める。その後、吸着材３２から水分だけでなく、ＮＯｘやＨＣといった未浄化成分も完全に脱離するようになる。図１０中における「温度β」は、そのようなパージ完了温度を示している。
【０１０５】
（実施の形態５における特徴的なパージ動作）
図１１は、本発明の実施の形態５における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示す制御は、上述した実施の形態４におけるパージ工程前期の制御と同じである。すなわち、本実施形態においても、パージ工程前期においては、吸着材３２には常にリーンな排気ガスが供給されるように配慮しつつ、気筒群別にストイキに対しリッチとリーンで異なる排気ガスが排出されるように制御するようにしている。また、本実施形態においても、パージ工程後期においては、図１１（Ｃ）に示す状態に排気ガスの流路を切り替えたうえで、全気筒から排出される排気ガスの空燃比をストイキに戻すようにしている。
【０１０６】
本実施形態のシステムは、上記のようなパージ工程前期の制御からパージ工程後期の制御に切り替えるタイミングに特徴を有している。すなわち、本実施形態では、上記図１０に示す吸着材床温の昇温特性に基づき、吸着材３２からの水分の脱離（蒸発除去）の大半が完了されたと判断された時点（吸着材３２の床温が上記水分パージ実行中時間αを上回った時点）で、パージ工程前期の制御からパージ工程後期の制御に切り替えるようにしている。
【０１０７】
［実施の形態５における具体的処理］
図１２は、本発明の実施の形態５においてパージ動作を行うためにＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。
図１２に示すルーチンは、ステップ１０２がステップ４００に置き換えられ、かつ、ステップ１０２’がステップ４００’に置き換えられている点を除き、上述した図９に示すルーチンと同様である。このため、ここでは、重複部分に関する詳細な説明を省略するものとする。
【０１０８】
図１２に示すルーチンでは、後段触媒３４に流入するガスがストイキ雰囲気に維持されている状況下では（ステップ２０２、２０４）、温度センサ４６の出力に基づき取得された吸着材３２の床温が上記水分パージ実行中温度αより高くなったか否かが判別される（ステップ４００）。その結果、吸着材３２の床温が上記水分パージ実行中温度αを上回ったと判定された場合には、吸着材３２からの水分の脱離がほとんど完了したものと判断され、パージ制御がパージ工程前期からパージ工程後期に切り替えられる（ステップ１０４）。このようなパージ制御の切り替えは、リッチとリーンに制御される気筒群が逆のケースであるステップ４００’の判定が行われる場合についても同様である。
【０１０９】
以上説明した図１２に示すルーチンによれば、上述した実施の形態４のシステムと同様に、パージ工程前期において、吸着材３２からの水分のパージを良好に促進することが可能となる。更に、上記ルーチンでは、吸着材３２の床温が水分パージ実行中温度αを上回るようになるまで（言い換えれば、吸着材３２からに水分が残っている状況下では）、全気筒から排出される排気ガスの全量が吸着材３２に供給されることが禁止される。これにより、後段触媒３４の浄化許容量を超えるような吸着材３２からのＨＣの大幅脱離を効果的に抑制することができる。
【０１１０】
また、吸着材３２から水分がほとんど除去された後は、この段階で吸着材３２に多く残るＨＣの脱離を促進するために、吸着材３２の床温を上記パージ完了温度βにまで早期に高めることが必要となる。上記ルーチンによれば、パージ工程後期においては、全気筒から排出される排気ガスの空燃比がストイキ近傍の空燃比に制御された状態で、排気ガスの全量が吸着材３２に供給されるようになる。これにより、吸着材３２の床温を上記パージ完了温度βにまで速やかに上昇させられるようになる。
【０１１１】
ところで、上述した実施の形態５においては、温度センサ４６の出力に基づき、吸着材３２の温度が水分パージ実行中温度αを上回ったか否かを判別することによって、吸着材３２から水分が十分に除去されたか否かを判断するようにしている。しかしながら、本発明における吸着材からの水分の除去の判断手法は、これに限定されるものではなく、例えば、排気ガス中の水分濃度を測定する水分センサを吸着材の下流または吸着材の内部に備えるようにして、当該水分センサの出力に基づいて、吸着材からの水分の除去状況を判断するようにしてもよい。
【０１１２】
尚、上述した実施の形態５においては、ＥＣＵ６０が上記ステップ４００または４００’の処理を実行することにより前記第１１の発明における「水分量情報取得手段」が実現されている。
【０１１３】
実施の形態６．
次に、図１３乃至図１６を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に図１２に示すルーチンに代えて後述する図１３に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【０１１４】
［実施の形態６の特徴部分］
実施の形態３において上述したように、ＮＯｘを吸着できる性質を有する吸着材は、酸化によって吸着性能が一時的に低下する。実施の形態３のシステムによれば、既述したように、吸着材３２のＮＯｘ吸着サイトの酸化に起因する一時的な吸着性能の低下が見受けられる場合に、後段触媒３４の床温低下抑制やＨＣの大幅脱離抑制などの実施の形態２における優れた効果を奏しつつ、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を回復させることが可能となる。
【０１１５】
ところで、内燃機関１０が始動された後に内燃機関１０が停止するタイミングは、車両の運転者の操作次第で変わるものである。従って、冷間始動時に吸着動作が行われた後は、パージ動作を早期に完了させておかないと、次回の冷間始動時に吸着材３２を吸着動作可能な状態にスタンバイしておくことができなくなる事態が生じ得る。一方、吸着材３２のＮＯｘ吸着サイトの酸化に起因する一時的な吸着性能の低下は、吸着材３２の使用とともに徐々に進行していくものである。
【０１１６】
そこで、本実施形態では、パージ動作を行う際、パージ動作を早期に完了させることを吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を回復させる還元処理の実行よりも優先するようにした。より具体的には、本実施形態では、上記のようなパージ動作完了の早期化の要請を受けて、パージ動作時には、吸着材３２には常にリーンガスを供給できるようにする実施の形態４または５の制御（より好ましくは実施の形態５の制御）を行うこととした。そして、その後、パージ動作が完了した段階において、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能の診断を行うことが必要な状態であるかどうかを判断し、必要であれば還元処理を行うようにした。
【０１１７】
［実施の形態６における具体的処理］
図１３は、本発明の実施の形態６においてパージ動作およびパージ動作完了後の還元処理を行うためにＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１３において、実施の形態１、５における図３、１２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付すか、もしくはステップの記載を簡略化して、その説明を省略または簡略する。
【０１１８】
図１３に示すルーチンでは、先ず、上記図１２に示すルーチン中のステップ１００〜１００’（または１０４）までの一連の処理が実行されることでパージ動作完了の早期化が図られた後（ステップ５００）、吸着材３２の床温がパージ完了温度βに達した場合には（ステップ１０６）、次いで、吸着材３２の酸化判定フラグがＯＮになっているか否かが判別される（ステップ５０２）。ＥＣＵ６０は、内燃機関１０の冷間始動時における吸着動作の際に、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能の診断を以下に説明するような手法で実行するようにしている。そして、ＥＣＵ６０は、当該性能診断の結果として上記還元処理が必要であると判断した場合には、その時点では上記酸化判定フラグをＯＮにセットするようにしている。
【０１１９】
（ＮＯｘ吸着性能診断の概要およびその具体的な手順）
先ず、本実施の形態にて実施する吸着材３２の性能診断の概要について説明する。吸着材３２に水分が吸着される際には吸着熱が発生し、その発熱量は吸着材３２の水分吸着量との相関が極めて高い。したがって、水分の吸着による発熱量を測定することができれば、それは吸着材３２の水分吸着量を間接的に測定したことになる。本実施の形態では、水分の吸着による発熱量を求め、それとＮＯｘ吸着量との関係に基づいて吸着材３２の性能診断を実施する。
【０１２０】
図１４は、吸着材３２が新品の場合における発熱量（水分の吸着による発熱量）とＮＯｘ吸着量との相関を示す図である。発熱量は水分吸着量に対して高い相関を示すので、図１４に示すように、吸着材３２が新品であれば、ＮＯｘ吸着量は発熱量の関数として表すことができる。ＮＯｘ吸着性能の低下が劣化による恒久的なものである場合には、ＮＯｘ吸着量と発熱量は図１４に示す曲線（以下、この曲線を基準ラインという）に沿って低下する。
【０１２１】
これに対し、ＮＯｘ吸着性能の低下が酸化による一時的なものの場合、新品に比較してＮＯｘ吸着量は低下するものの、発熱量には変化がない。例えば、図１４において点Ｐ１を初期状態（新品）とする吸着材３２では、酸化によって一時的に吸着性能が低下したとき、水分の吸着による発熱量とＮＯｘ吸着量との関係は基準ライン外の点Ｐ２へと移行することになる。
【０１２２】
以上のことから、水分の吸着による発熱量とＮＯｘ吸着量とを測定し、その測定値が基準ラインに載っているか否かによって、ＮＯｘ吸着性能の一時的な低下を、恒久的な吸着性能の低下と区別して判定することができる。また、測定結果の基準ラインからの乖離の程度（図１４中に示す矢印の長さ）を測ることによって、ＮＯｘ吸着性能の一時的な低下の程度を客観的に評価することができる。尚、ここでは、水分の吸着による発熱量とＮＯｘ吸着量との関係に基づいて、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能の診断を行っているが、これに代え、吸着材３２の上流と下流（または内部）とに水分センサを配置するようにして、水分吸着量とＮＯｘ吸着量との関係に基づいて、当該性能診断を行うようにしてもよい。
【０１２３】
（性能診断の具体的な手順）
次に、吸着材３２の性能診断の具体的な手順について説明する。性能診断は、所定の診断開始条件が成立した時に実施される。診断開始条件には、吸着材３２からのＮＯｘ及び水分のパージが完了していることと、排気ガスの温度が低く吸着材３２にＮＯｘや水分が吸着し得る状況であることが含まれる。このため、本実施形態では、吸着材３２のパージが完了している冷間始動時の吸着動作時に、本性能診断を実行するようにしている。
【０１２４】
図１５は、吸着材３２の内部と上流との温度差の時間変化を示すグラフである。吸着材３２に水分が吸着した際の発熱量は、吸着材３２の内部と上流との温度差に基づき算出される。図１５に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸は吸着材３２の内部の温度センサ４６の出力値と上流側の温度センサ４８の出力値との差、つまり、吸着材３２の内部と上流との温度差である。吸着材３２の内部と上流との温度差は、吸着材３２に水分が吸着される際には吸着熱が発生することで生じる。従って、その温度差を積分することで、つまり、図１５の斜線部Ａの面積を計算することで、水分の吸着による発熱量ｘ１を求めることができる。
【０１２５】
一方、吸着材３２のＮＯｘ吸着量は、以下のようにして取得される。図１６は、吸着材３２における時間当たりのＮＯｘ吸着量の時間変化を示すグラフである。図１６に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸は時間当たりのＮＯｘ吸着量である。吸着材３２に流入したＮＯｘの流量は、内燃機関１０の運転条件（エンジン回転数、空燃比、点火時期等）に基づいて推定することができる。また、下流側のＮＯｘセンサ５０の出力値は、吸着材３２から流れ出たＮＯｘの流量に相当する。従って、図１６の時間当たりのＮＯｘ吸着量は、吸着材３２の上流でのＮＯｘの流量の推定値と、下流側のＮＯｘセンサ５０との出力に基づく計測値との偏差に基づいて算出することができる。
【０１２６】
ところで、吸着材３２に吸着されたＮＯｘは、後から吸着される水分の作用によって脱離する。このため、吸着開始から暫くの間は、ＮＯｘの流量に関する上記偏差は正の値を示すが、やがて、水分の作用による吸着ＮＯｘの脱離量が吸着量を上回ることで、上記偏差は負の値を示すようになる。そして、最終的に吸着されていたすべてのＮＯｘが脱離したとき、上記偏差はゼロに収束する。
【０１２７】
このような吸着材３２の吸着特性を考慮して、本実施の形態では、上記偏差が正の値から負の値に反転する時点まで、当該偏差を積分する。つまり、図１６の斜線部Ｂの面積を計算する。斜線部Ｂの面積は、吸着材３２の最大ＮＯｘ吸着量を示している。本実施の形態では、この最大ＮＯｘ吸着量を吸着材のＮＯｘ吸着量ｙ１として算出する。
【０１２８】
ＥＣＵ６０には、図１４の基準ラインに相当するマップデータが予め記憶されている。水分の吸着による発熱量ｘ１が測定されたら、その測定値ｘ１に対応する基準ライン上でのＮＯｘ吸着量（以下、基準ＮＯｘ吸着量）ｙ０がマップデータから読み出される。そして、ＮＯｘ吸着量の測定値ｙ１と基準ＮＯｘ吸着量ｙ０とが比較され、その偏差Δｙ（Δｙ＝ｙ０−ｙ１）が算出される。
【０１２９】
吸着材３２の性能診断は、ＮＯｘ吸着量偏差Δｙと発熱量の測定値ｘ１とに基づいて行われる。ＮＯｘ吸着量偏差Δｙがゼロでない場合、つまり、測定結果が基準ラインに載っていない場合には、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能に一時的な低下が生じていると診断され、上記酸化判定フラグがＯＮにセットされる。そして、ＮＯｘ吸着量偏差Δｙが大きいほど、ＮＯｘ吸着性能の一時的な低下が進んでいると診断され、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を回復させるための還元処理の目標還元量が多くなるように設定される。
【０１３０】
再び、図１３に示すルーチンでは、上記ステップ５０２において、酸化判定フラグがＯＮになっていないと判定された場合、つまり、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能の回復のための還元処理を実行する必要がないと判断できる場合には、内燃機関１０の通常運転時に用いる排気ガスの流路形態に戻される（ステップ１０８）。
【０１３１】
一方、上記ステップ５０２において、酸化判定フラグがＯＮになっていると判定された場合、つまり、吸着材３２の還元処理を実行する必要があると判断できる場合には、当該還元処理が実行される。より具体的には、第１気筒群から排出される排気ガスのみが吸着材３２に導入されるように、排気ガスの流路が切り替えられる（ステップ５０４）。そして、後段触媒３４に流入するガスがストイキ雰囲気となるように制御しつつ（ステップ５０８、５１０）、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比がストイキに対してリッチとなり、かつ、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比がストイキに対してリーンとなるように、各気筒の空燃比が制御される（ステップ５０６）。尚、このような還元処理を行う際には、既述したように、前段触媒２８、３０へのリッチガスまたはリーンガスの供給時間が所定時間Ａを経過する毎に、第１および第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリッチとリーンの間で交互に切り替えるようにすると、既述した理由でより好ましい。
【０１３２】
次に、上記還元処理による吸着材３２の還元量が目標還元量に達したか否かが判別される（ステップ５１２）。より具体的には、本ステップ５１２では、還元剤としてのリッチガスの吸着材３２への供給量が目標値に達したか否かが判断される。その結果、吸着材３２の還元量が目標還元量に達したと判定された場合には、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を目標とするレベルにまで回復させることができたと判断され、内燃機関１０の通常運転時に用いる排気ガスの流路形態に戻すべく、第１切替弁２２の制御状態が「ａ」状態に切り替えられる（ステップ５１４）。
【０１３３】
以上説明した図１３に示すルーチンによれば、パージ動作時には、パージ動作を早期に完了させることが、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を回復させる還元処理の実行よりも優先されるようになる。このため、吸着材３２からの未浄化成分や水分のパージ促進を損なわずに、吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を回復させることができるようになる。
【０１３４】
尚、上述した実施の形態６においては、ＥＣＵ６０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１２の発明における「パージ完了判別手段」が、図１３に示すルーチンにおいて説明する手法によって吸着材３２のＮＯｘ吸着性能を診断することにより前記第１２の発明における「ＮＯｘ吸着性能診断手段」が、上記ステップ５０６の処理を実行することにより前記第１２の発明における「空燃比制御手段」が、上記ステップ５０４の処理を実行することにより前記第１２の発明における「流路制御手段」が、それぞれ実現されている。
【０１３５】
実施の形態７．
次に、図１７乃至図１９を参照して、本発明の実施の形態７について説明する。
［実施の形態７の特徴部分］
（システム構成の説明）
図１７は、本発明の実施の形態７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１７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。
【０１３６】
図１７に示す排気浄化装置は、バイパス通路１６の集合部１６ａにおける吸着材３２よりも上流側の部位に、排気ガス中に含まれる三元成分を浄化可能な三元触媒７０を備えている点を除き、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【０１３７】
（実施の形態７のパージ動作）
本実施形態では、以下の図１８を参照して説明する制御をパージ工程後期の制御として用いるようにしている。
図１８は、本発明の実施の形態７における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
図１８に示す状態は、第１気筒群および第２気筒群の双方から排出される排気ガスが吸着材３２に供給されるように、排気ガスの流路が制御された状態を示している。本実施形態では、このような排気ガスの流路を採用する際に、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を気筒群別にストイキに対してリッチとリーンで異ならせるようにしている。更に、本実施形態では、このように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリッチまたはリーンに制御する際に、より好ましい制御例として、前段触媒２８、３０へのリッチガスまたはリーンガスの供給時間が所定時間Ａを経過する毎に、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリッチとリーンの間で交互に切り替えるようにしている。
【０１３８】
［実施の形態７における具体的処理］
図１９は、本発明の実施の形態７においてパージ動作を行うためにＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１９において、実施の形態５、６における図１２、１３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１３９】
図１９に示すルーチンでは、パージ動作完了の早期化を図るべく、パージ工程前期の制御として上記ステップ５００の処理が用いられている。その結果、図１９に示すルーチンでは、先ず、このようなパージ工程前期の制御が実行された後、上記ステップ１００’または１０４の処理が実行されることで、第１気筒群および第２気筒群の双方から排出される排気ガスが吸着材３２に導入されるようになる。
【０１４０】
図１９に示すルーチンでは、パージ工程後期の制御として、次いで、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比がストイキに対してリーンとなり、かつ、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比がストイキに対してリッチとなるように、各気筒の空燃比が制御される（ステップ６００）。より具体的には、本ステップ６００では、第１気筒群から排出された排気ガスと第２気筒群から排出された排気ガスとがバイパス通路１６において合流した際に、ストイキ雰囲気のガスとなるように、各気筒群から排出される排気ガスのリッチ度合いおよびリーン度合いが調整される。
【０１４１】
上記ステップ６００の制御の実行中に上記所定時間Ａが経過した場合には（ステップ６０２）、次いで、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比がストイキに対してリッチとなり、かつ、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比がストイキに対してリーンとなるように、各気筒の空燃比が制御される（ステップ６０４）。より具体的には、本ステップ６０４においても、第１気筒群から排出された排気ガスと第２気筒群から排出された排気ガスとがバイパス通路１６において合流した際に、ストイキ雰囲気のガスとなるように、各気筒群から排出される排気ガスのリッチ度合いおよびリーン度合いが調整される。
【０１４２】
上記ステップ６０４の制御の実行中に上記所定時間Ａが経過した場合には（ステップ６０６）、次いで、吸着材３２の床温がパージ完了温度βに達したか否かが判別される（ステップ１０６）。本ステップ１０６の判定が不成立である間は、上記ステップ６００〜６１４の処理が繰返し実行されることになる。一方、吸着材３２の床温がパージ完了温度βに達したと判定された場合には、内燃機関１０の通常運転時に用いる排気ガスの流路形態に戻される（ステップ１０８）。
【０１４３】
以上説明した図１９に示すルーチンによれば、パージ工程後期には、気筒群別でストイキに対してリッチとリーンで異なる排気ガスが排出されるように制御され、かつ、バイパス通路１６において合流した排気ガスがストイキ雰囲気のガスとなるように制御される。このため、バイパス通路１６における吸着材３２の上流側の部位に配置された三元触媒７０には、両気筒群から排出される排気ガスをストイキにした場合と比べて、リッチなガス（すなわち、ＨＣを多く含むガス）とリーンなガス（すなわち、酸素を多く含むガス）を供給できるようになる。つまり、両気筒群から排出される排気ガスをストイキにした場合と比べて、三元触媒７０の内部での触媒作用を活発に働かせることができるようになる。このため、三元触媒７０の内部に生ずる反応熱によって、吸着材３２に導入される排気ガスの温度を上昇させることが可能となる。これにより、吸着材３２に残存している未浄化成分（主にＨＣ）や水分のパージを良好に促進することができる（より具体的には、吸着材３２の床温がパージ完了温度βに到達する時間を早めることができるようになる）。
【０１４４】
また、上記ルーチンによれば、前段触媒２８、３０へのリッチガスまたはリーンガスの供給時間が上記所定時間Ａを経過する毎に、第１気筒群および第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比がリッチとリーンの間で交互に切り替えられるので、前段触媒２８、３０にＨＣによる被毒や劣化に起因する性能低下が生ずるのを好適に抑制することができる。
【０１４５】
更に、上記ルーチンでは、パージ工程前期の制御として上述した実施の形態５の制御（図１２に示すルーチンの制御）を組み合わせるようにしている。このため、上記ルーチンによれば、パージ工程前期およびパージ工程後期を通じて、極めて良好にパージを促進することが可能となる。
【０１４６】
ところで、上述した実施の形態７においては、本実施形態の特徴的なパージ工程後期の制御と組み合わせるパージ工程前期の制御として、実施の形態５の制御を用いるようにしている。しかしながら、本実施形態のパージ工程後期の制御と組み合わせるパージ工程前期の制御は、これに限らず、他の実施の形態１〜４、または６の制御であってもよい。
【０１４７】
尚、上述した実施の形態７においては、ＥＣＵ６０が、上記ステップ６００〜６０６の処理を実行することにより前記第８の発明における「空燃比制御手段」が、上記ステップ５００の処理の完了時点のように排気ガスの流路を制御することにより前記第８の発明における「流路制御手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【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２における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２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６】本発明の実施の形態３における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態３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８】本発明の実施の形態４における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態４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１０】パージ動作中の吸着材床温の昇温特性を表した図である。
【図１１】本発明の実施の形態５における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態５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１３】本発明の実施の形態６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１４】吸着材が新品の場合における発熱量（水分の吸着による発熱量）とＮＯｘ吸着量との相関を示す図である。
【図１５】吸着材の内部と上流との温度差の時間変化を示すグラフである。
【図１６】吸着材における時間当たりのＮＯｘ吸着量の時間変化を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施の形態７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１８】本発明の実施の形態７における特徴的なパージ動作を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施の形態７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】
【０１４９】
１０  内燃機関
１２  第１単位排気通路
１４  第２単位排気通路
１６  バイパス通路
１６ａ  集合部
１８  集合排気通路
２０  第１分岐点
２２  第１切替弁
２４  第２分岐点
２６  第２切替弁
２８  第１前段触媒
３０  第２前段触媒
３２  吸着材
３４  後段触媒
３６、４０  Ａ／Ｆセンサ
３８、４２  前段Ｏ２センサ
４４  後段Ｏ２センサ
４６  温度センサ（吸着材床温測定用）
４８  温度センサ（吸着材上流ガス温度測定用）
５０  ＮＯｘセンサ
６０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
７０  三元触媒
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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