(57)【要約】【課題】排気浄化触媒の上流側の排気通路にＨＣ吸着触媒が配設された内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒の迅速な昇温を図ることが可能な排気浄化装置を提供すること。【解決手段】本発明は、機関冷間始動時には、まず、排気ガス中の炭化水素をＨＣ吸着触媒に吸着させる吸着処理を行い、次に、ＨＣ吸着触媒をバイパスさせて排気浄化触媒に排気ガスを流入させるバイパス処理を行い、次に、ＨＣ吸着触媒に吸着させていた炭化水素を放出させて排気浄化触媒に供給し、それにより排気浄化触媒を昇温させる昇温処理を行う排気浄化装置において、今回の機関冷間始動時において上記昇温処理を行う前までに第１の目標量の炭化水素をＨＣ吸着触媒に吸着させておき、上記バイパス処理中に排気浄化触媒の温度が炭化水素を酸化し始める温度を越えたときに、上記バイパス処理から上記昇温処理に切り換えるようにする。【選択図】図１
2009174386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設され排気ガス中の少なくとも炭化水素を酸化する酸化能を有する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒よりも上流側の排気通路に配設され炭化水素を吸着するＨＣ吸着触媒と、該ＨＣ吸着触媒をバイパスさせて前記排気浄化触媒に排気ガスを流入させるバイパス通路と、前記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガスの流量と前記バイパス通路に流入する排気ガスの流量とを調整する流量調整弁とを備える内燃機関の排気浄化装置であって、
機関冷間始動時には、まず、排気ガスを前記ＨＣ吸着触媒に流通させた後に前記排気浄化触媒に流入させて排気ガス中の炭化水素を前記ＨＣ吸着触媒に吸着させる吸着処理を行い、次に、前記ＨＣ吸着触媒をバイパスさせて前記排気浄化触媒に排気ガスを流入させるバイパス処理を行い、次に再び、排気ガスを前記ＨＣ吸着触媒に流通させた後に前記排気浄化触媒に流入させることにより前記ＨＣ吸着触媒に吸着させていた炭化水素を放出させて前記排気浄化触媒に供給し、それにより前記排気浄化触媒を昇温させる昇温処理を行う、内燃機関の排気浄化装置において、
今回の機関冷間始動時において前記昇温処理を行う前までに第１の目標量の炭化水素を前記ＨＣ吸着触媒に吸着させておき、前記バイパス処理中に前記排気浄化触媒の温度が炭化水素を酸化し始める温度を越えたときに、前記バイパス処理から前記昇温処理に切り換えるようにした、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ＨＣ吸着触媒に前記第１の目標量の炭化水素が吸着されたときに、前記吸着処理から前記バイパス処理に切り換えるようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
今回の機関運転の前記吸着処理の開始時に前記第１の目標量よりも少ない第２の目標量だけ前記ＨＣ吸着触媒に炭化水素が吸着されているように、前回の機関運転中に前記ＨＣ吸着触媒に炭化水素を吸着させておき、今回の機関運転の前記吸着処理中に前記第１の目標量まで炭化水素を前記ＨＣ吸着触媒に吸着させる、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気浄化装置は、前記ＨＣ吸着触媒よりも上流側の排気ガス中に炭化水素を供給するＨＣ増量手段を有し、前記ＨＣ吸着触媒に炭化水素を吸着させるべきときに前記ＨＣ増量手段から炭化水素を供給する、ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排気浄化触媒は、尿素によりＮＯｘを選択的に還元可能な選択還元触媒であって排気ガスが流入する側に酸化触媒を備えた選択還元触媒である、ことを特徴とする請求項１に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】
本発明は、内燃機関の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配置した排気浄化触媒を用いて、排気中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯX （窒素酸化物）等の有害成分を浄化する排気浄化装置が一般に知られている。排気浄化触媒は、一般に所定の活性化温度以上にならないと、排気浄化能力を発揮しないため、触媒温度が低いときには排気ガス中の有害成分が触媒を通過して大気に放出されるおそれがある。そこで、排気通路の排気浄化触媒の上流側に、低温で排気ガス中のＨＣ成分を吸着し、高温で吸着したＨＣ成分を放出するＨＣ吸着触媒を配置して低温時のＨＣ成分の大気放出を防止するようにした排気浄化装置が知られている。
【０００３】
これらの装置では、機関冷間始動時等、排気ガス温度が低く排気浄化触媒が活性化温度に到達していない場合には排気浄化触媒上流側のＨＣ吸着触媒で排気ガス中のＨＣ成分を吸着し、低温時のＨＣの大気放出を防止するとともに、排気ガス温度が上昇して排気浄化触媒が活性化温度に到達した後は排気ガス中のＨＣ成分とＨＣ吸着触媒から放出されるＨＣ成分との両方を下流側の排気浄化触媒で浄化するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７３６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の排気浄化装置のように排気浄化触媒の上流側にＨＣ吸着触媒を配置し、ＨＣ吸着触媒を通過した排気ガスを排気浄化触媒に流入させるようにした場合には、排気浄化触媒の温度上昇が遅くなり機関始動後排気浄化触媒が活性化温度に到達するのに時間を要する問題がある。
【０００６】
例えば、排気浄化触媒は機関冷間始動時には低温になっており、機関始動後に通過する排気ガスにより加熱されて触媒活性化温度に到達するが、上記のように機関からの排気ガスがまずＨＣ吸着触媒を通過した後に排気浄化触媒に流入するようにすると、上流側のＨＣ吸着触媒を通過する際に排気ガスの熱がＨＣ吸着触媒に奪われてしまい、排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度が低くなってしまう。従って、下流側の排気浄化触媒の温度上昇が遅くなり、機関始動後に活性化温度に到達するのが遅れ、機関始動後排気浄化作用が開始されるまでに時間を要するようになる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、排気浄化触媒の上流側の排気通路にＨＣ吸着触媒が配設された内燃機関の排気浄化装置において、機関冷間始動時に排気ガスがＨＣ吸着触媒を通過させるが故にもたらされる排気浄化触媒の活性化温度への到達遅れを、ＨＣ吸着触媒に吸着されている炭化水素を有効に利用して抑制し、排気浄化触媒の迅速な昇温を図ることが可能な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】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の排気通路に配設され排気ガス中の少なくとも炭化水素を酸化する酸化能を有する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒よりも上流側の排気通路に配設され炭化水素を吸着するＨＣ吸着触媒と、該ＨＣ吸着触媒をバイパスさせて前記排気浄化触媒に排気ガスを流入させるバイパス通路と、前記ＨＣ吸着触媒に流入する排気ガスの流量と前記バイパス通路に流入する排気ガスの流量とを調整する流量調整弁とを備える内燃機関の排気浄化装置であって、機関冷間始動時には、まず、排気ガスを前記ＨＣ吸着触媒に流通させた後に前記排気浄化触媒に流入させて排気ガス中の炭化水素を前記ＨＣ吸着触媒に吸着させる吸着処理を行い、次に、前記ＨＣ吸着触媒をバイパスさせて前記排気浄化触媒に排気ガスを流入させるバイパス処理を行い、次に再び、排気ガスを前記ＨＣ吸着触媒に流通させた後に前記排気浄化触媒に流入させることにより前記ＨＣ吸着触媒に吸着させていた炭化水素を放出させて前記排気浄化触媒に供給し、それにより前記排気浄化触媒を昇温させる昇温処理を行う、内燃機関の排気浄化装置において、今回の機関冷間始動時において前記昇温処理を行う前までに第１の目標量の炭化水素を前記ＨＣ吸着触媒に吸着させておき、前記バイパス処理中に前記排気浄化触媒の温度が炭化水素を酸化し始める温度を越えたときに、前記バイパス処理から前記昇温処理に切り換えるようにした、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明では、今回の機関冷間始動時においてＨＣ吸着触媒に吸着させていた炭化水素を放出させて排気浄化触媒に供給し排気浄化触媒を昇温させる昇温処理を行う前までに、第１の目標量の炭化水素をＨＣ吸着触媒に吸着させておき、ＨＣ吸着触媒をバイパスさせて排気浄化触媒に排気ガスを流入させるバイパス処理中に排気浄化触媒の温度が炭化水素を酸化し始める温度を越えたときに、バイパス処理から昇温処理に切り換えるようにすることにより、今回の機関冷間始動時において上記昇温処理を行う前までにＨＣ吸着触媒に目標量の炭化水素を確実に吸着させておくことができ、また、排気浄化触媒の炭化水素を酸化し始める温度時に目標量の大量の炭化水素を排気浄化触媒に供給することができ、これにより、炭化水素の酸化の際に発生する熱による排気浄化触媒の急速な活性化温度以上への昇温が可能となる。尚、排気浄化触媒が炭化水素を酸化し始める温度は、排気浄化触媒の活性化温度すなわち排気浄化率が目標値以上となる温度よりも低い温度である。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、前記ＨＣ吸着触媒に前記第１の目標量の炭化水素が吸着されたときに、前記吸着処理から前記バイパス処理に切り換えるようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、今回の機関運転の前記吸着処理の開始時に前記第１の目標量よりも少ない第２の目標量だけ前記ＨＣ吸着触媒に炭化水素が吸着されているように、前回の機関運転中に前記ＨＣ吸着触媒に炭化水素を吸着させておき、今回の機関運転の前記吸着処理中に前記第１の目標量まで炭化水素を前記ＨＣ吸着触媒に吸着させる、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、前記排気浄化装置は、前記ＨＣ吸着触媒よりも上流側の排気ガス中に炭化水素を供給するＨＣ増量手段を有し、前記ＨＣ吸着触媒に炭化水素を吸着させるべきときに前記ＨＣ増量手段から炭化水素を供給する、ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、前記排気浄化触媒は、尿素によりＮＯｘを選択的に還元可能な選択還元触媒であって排気ガスが流入する側に酸化触媒を備えた選択還元触媒である、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
各請求項に記載の発明によれば、排気浄化触媒の上流側の排気通路にＨＣ吸着触媒が配設された内燃機関の排気浄化装置において、機関冷間始動時に排気ガスがＨＣ吸着触媒を通過させるが故にもたらされる排気浄化触媒の活性化温度への到達遅れを、ＨＣ吸着触媒に吸着されている炭化水素を有効に利用して抑制し、排気浄化触媒の迅速な昇温を図ることが可能となる共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明を圧縮自着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【００１６】
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁９が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１０が配置される。図１に示した実施形態では機関冷却水が冷却装置１０内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００１７】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気管１１を介してＨＣ吸着触媒１２を内蔵したケーシング１３に連結され、さらに、ケーシング１３の出口は排気管１１を介して酸化能を有する排気浄化触媒１４を内蔵したケーシング１５に連結される。また、ＨＣ吸着触媒１２の上流側の排気管１１上に位置する分岐部１６からＨＣ吸着触媒１２をバイパスさせるためのバイパス通路１７が分岐し、バイパス通路１７はＨＣ吸着触媒１２と排気浄化触媒１４との間の排気管１１に連結される。分岐部１６には、ＨＣ吸着触媒１２に流入する排気ガスの流量とバイパス通路１７に流入する排気ガスの流量とを調整する流量調整弁１８が設けられる。排気マニホルド５の集合部出口にはＨＣ吸着触媒によりも上流側の排気ガス中に炭化水素を供給するためのＨＣ増量手段１９が配置される。尚、ＨＣ増量手段１９は、流量調節弁１８とＨＣ吸着触媒１２との間の排気管部に配置されてもよい。
【００１８】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２０を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２０内には電子制御式ＥＧＲ制御弁２１が配置される。また、ＥＧＲ通路２０周りにはＥＧＲ通路２０内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置２２が配置される。図１に示した実施形態では機関冷却水がＥＧＲ冷却装置２２内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管２３を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２４に連結される。このコモンレール２４内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２５から燃料が供給され、コモンレール２４内に供給された燃料は各燃料供給管２３を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１９】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。流量調整弁１８よりも上流側の排気通路及びＨＣ吸着触媒１２の出口部には、流量調整弁１８よりも上流側の排気ガスの温度およびＨＣ吸着触媒１２の温度をそれぞれ検出するための温度センサ２６、２７が取付けられ、これら温度センサ２６、２７の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁９駆動用ステップモータ、ＨＣ増量手段１９、ＥＧＲ制御弁２１、燃料ポンプ２５、および、後述する尿素供給弁５０などに接続される。
【００２０】
図１に示す実施形態における酸化能を有する排気浄化触媒１４は、尿素によりＮＯｘを選択的に還元可能な選択還元触媒であって排気ガスが流入する側に酸化触媒を備えた選択還元触媒である。ＨＣ吸着触媒１２と選択還元触媒１４との間の排気管１１には選択還元触媒１４に尿素を供給するための尿素供給弁５０が配置される。選択還元触媒１４は例えば遷移金属を含有するゼオドライトからなる。尿素供給弁５０から尿素水溶液が供給されると尿素水溶液中の大部分の尿素は選択還元触媒１４に吸着され吸着された尿素は形態変化をしつつ、即ち中間生成物に変化しつつアンモニアＮＨ3を生成する。排気ガス中に含まれるＮＯｘは選択還元触媒１４上においてこれら生成されたアンモニアと反応して還元せしめられる。本発明の実施形態では選択還元触媒１４に吸着されている尿素吸着量がＮＯｘを還元するのに十分な量となるように尿素供給弁５０から尿素水溶液が供給される。しかしながら、本発明に適用可能な排気浄化触媒はこのような選択還元触媒に限られることはなく、排気ガス中の少なくとも炭化水素を酸化する酸化能を有する排気浄化触媒であればよい。例えば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸蔵しているＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒であって排気ガスが流入する側に酸化触媒を備えたＮＯｘ吸蔵還元触媒が適用されてもよい。
【００２１】
図１に示す実施形態におけるＨＣ吸着触媒１２はゼオライトからなる。このゼオライトは機関冷間始動時におけるようにゼオライトの温度が低いときでも未燃ＨＣを吸着する機能を有する。そして、ＨＣ吸着触媒１２の温度が上昇するとＨＣ吸着触媒１２からのＨＣ脱離作用が開始される。
【００２２】
上記のように、本発明の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配設され排気ガス中の少なくとも炭化水素を酸化する酸化能を有する排気浄化触媒１４と、該排気浄化触媒１４よりも上流側の排気通路に配設され炭化水素を吸着するＨＣ吸着触媒１２と、該ＨＣ吸着触媒１２をバイパスさせて排気浄化触媒１４に排気ガスを流入させるバイパス通路１７と、ＨＣ吸着触媒１２に流入する排気ガスの流量とバイパス通路１７に流入する排気ガスの流量とを調整する流量調整弁１８とを備える。
【００２３】
本発明の排気浄化装置は、機関冷間始動時には、まず、排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流通させた後に排気浄化触媒１４に流入させて排気ガス中の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させる吸着処理を行い、次に、ＨＣ吸着触媒１２をバイパスさせて排気浄化触媒１４に排気ガスを流入させるバイパス処理を行い、次に再び、排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流通させた後に排気浄化触媒１４に流入させることによりＨＣ吸着触媒１２に吸着させていた炭化水素を放出させて排気浄化触媒１４に供給し、それにより排気浄化触媒１４を昇温させる昇温処理を行う。
【００２４】
ところで、排気浄化触媒１４は機関冷間始動時には低温になっており、機関始動後に通過する排気ガスにより加熱されて触媒活性化温度に到達するが、機関本体１からの排気ガスがまずＨＣ吸着触媒１２を通過した後に排気浄化触媒１４に流入するようにすると、上流側のＨＣ吸着触媒１２を通過する際に排気ガスの熱がＨＣ吸着触媒１２に奪われてしまい、排気浄化触媒１４に流入する排気の温度が低くなってしまう。従って、下流側の排気浄化触媒１４の温度上昇が遅くなり、機関始動後に排気浄化触媒１４が活性化温度に到達するのが遅れ、機関始動後排気浄化作用が開始されるまでに時間を要するようになる。
【００２５】
このことに基づき、本発明の排気浄化装置においては、今回の機関冷間始動時において昇温処理を行う前までに第１の目標量の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させておき、バイパス処理中に排気浄化触媒１４の温度が炭化水素を酸化し始める温度を越えたときに、バイパス処理から前記昇温処理に切り換えるようにする。尚、排気浄化触媒１４が炭化水素を酸化し始める温度は、排気浄化触媒１４の活性化温度すなわち排気浄化率が目標値以上となる温度よりも低い温度である。
【００２６】
このような本発明の排気浄化装置によれば、今回の機関冷間始動時においてＨＣ吸着触媒１２に吸着させていた炭化水素を放出させて排気浄化触媒１４に供給し排気浄化触媒１４を昇温させる昇温処理を行う前までに、第１の目標量の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させておき、ＨＣ吸着触媒１２をバイパスさせて排気浄化触媒１４に排気ガスを流入させるバイパス処理中に排気浄化触媒１４の温度が炭化水素を酸化し始める温度を越えたときに、バイパス処理から昇温処理に切り換えるようにすることにより、今回の機関冷間始動時において上記昇温処理を行う前までにＨＣ吸着触媒１２に目標量の炭化水素を確実に吸着させておくことができ、また、排気浄化触媒１４の炭化水素を酸化し始める温度時に目標量の大量の炭化水素を排気浄化触媒１４に供給することができ、これにより、炭化水素の酸化の際に発生する熱による排気浄化触媒１４の急速な活性化温度以上への昇温が可能となる。また、このような排気浄化触媒１４の急速な昇温を可能とする本発明の排気浄化装置によれば、排気浄化触媒１４に吸着されていた炭化水素を除去することができ、例えば尿素によりＮＯｘを選択的に還元可能な選択還元触媒１４のＨＣ被毒を防止することが可能となる。
【００２７】
以下に、本発明の排気浄化装置における機関冷間始動時の制御について説明する。図２は本発明の排気浄化装置における機関冷間始動時の制御の一実施形態を示す図である。
【００２８】
図２に示される実施形態においては、今回の機関運転の吸着処理の開始時に第１の目標量よりも少ない第２の目標量だけＨＣ吸着触媒１２に炭化水素が吸着されているように、前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒１２に炭化水素を吸着させておき、今回の機関運転の吸着処理中に第１の目標量まで炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させる。そのために、ＨＣ吸着触媒１２に第１の目標量の炭化水素が吸着されるまで、まず、排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流通させた後に排気浄化触媒１４に流入させて排気中の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させる吸着処理を行う。これにより、今回の機関冷間始動時においてＨＣ吸着触媒１２から炭化水素が放出されるのに先立って、すなわち昇温処理を行う前までにＨＣ吸着触媒１２に第１の目標量の炭化水素を吸着させておくことができるとともに、機関冷間始動時における炭化水素の排出を抑制することが可能となる。尚、機関冷間始動時の炭化水素の排出量が極めて少ないような機関の場合には、前回の機関運転中に第１の目標量の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させておき、今回の機関冷間始動時のＨＣ吸着触媒１２への炭化水素の吸着処理を省くような制御が機関冷間始動時になされてもよい。
【００２９】
また、排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流通させた後に排気浄化触媒１４に流入させて排気中の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させる吸着処理が、ＨＣ吸着触媒１２に流入する排気ガスの温度が第１の目標量の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着保持しておくことが可能な温度を越えてしまうまでの間、行なわれるように制御されてもよい。このように制御される場合には、今回の機関冷間始動時においてＨＣ吸着触媒１２から炭化水素が放出されるのに先立ってＨＣ吸着触媒１２に少なくとも第２の目標量以上の炭化水素を吸着させておくことができるとともに、機関冷間始動時における炭化水素の排出を抑制することが可能となる。
【００３０】
そして、このような吸着処理の次に、ＨＣ吸着触媒１２をバイパスさせて排気浄化触媒１４に排気ガスを流入させるバイパス処理を行い、バイパス処理中に排気浄化触媒１４の温度が、炭化水素を酸化し始める温度を越えたときに、再び、排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流通させた後に排気浄化触媒１４に流入させることによりＨＣ吸着触媒１２に吸着させていた目標量の大量の炭化水素を放出させて排気浄化触媒１４に供給し、排気浄化触媒１４の急速な昇温を可能とする。以下に図２に示された各ステップについて説明する。
【００３１】
図２に示される実施形態においては、機関冷間始動時、まずステップ１０１において内燃機関が始動され、続くステップ１０２にて、流量調整弁１８による排気ガスのＨＣ吸着触媒側への制御、すなわち排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流通させた後に排気浄化触媒１４に流入させるように流量調整弁１８が制御され、排気ガス中の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させる吸着処理を行う。ステップ１０２に続くステップ１０３からステップ１０５においては、内燃機関本体１から排出される排気ガス量と前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒１２に吸着された炭化水素量とに基づいてＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素量を算出し、該算出された炭化水素量が第１の目標量に達したか否かが判定される。そして、ステップ１０５にて、ＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素量が第１の目標量に達したと判定されると、続くステップ１０６に進む。尚、ＨＣ吸着触媒１２への炭化水素の吸着は、ＨＣ増量手段１９により行われてもよい。
【００３２】
ステップ１０６においては、ＨＣ吸着触媒１２をバイパスさせて排気浄化触媒１４に排気ガスを流入させるバイパス処理を行うように流量調節弁１８が制御される。ステップ１０６に続くステップ１０７においては、バイパス処理中に排気浄化触媒１４の温度が炭化水素を酸化し始める温度（Ｔ２）を越えたか否かが判定される。本実施形態においては、流量調整弁１８よりも上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ２６から検出された温度が、排気浄化触媒１４の炭化水素の酸化開始温度に達したときに、排気浄化触媒１４の温度が炭化水素を酸化し始める温度に達したと判断するものとする。排気浄化触媒１４の炭化水素の酸化開始温度に達しているような高温の排気ガスによれば、該高温の排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流入させることにより、ＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素を放出させることができる。
【００３３】
ステップ１０７にて排気浄化触媒１４の温度が炭化水素を酸化し始める温度に達したと判定されると、続くステップ１０８に進み、流量調整弁１８による排気ガスのＨＣ吸着触媒側への制御、すなわち排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流通させた後に排気浄化触媒１４に流入させるように流量調整弁１８が制御され、ＨＣ吸着触媒１２に吸着させていた炭化水素を放出させて排気浄化触媒１４に供給し、排気浄化触媒１４を昇温させる昇温処理を行う。今回の機関冷間始動時においてＨＣ吸着触媒１２から炭化水素が放出されるのに先立って、すなわち該昇温処理を行う前までにＨＣ吸着触媒１２には第１の目標量の炭化水素が吸着されており、排気浄化触媒１４の炭化水素の酸化開始温度時に目標量の大量の炭化水素を排気浄化触媒１４に供給することができ、これにより、炭化水素の酸化の際に発生する熱による排気浄化触媒１４の急速な活性化温度以上への昇温が可能となる。ステップ１０８に続くステップ１０９においては、ＨＣ吸着触媒１２の炭化水素の吸着量が０（ゼロ）になったか否か、すなわちＨＣ吸着触媒１２に吸着されていた炭化水素が全て放出されたか否かが判定され、ＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素が全て放出されたと判定されると、機関冷間始動時の本制御が終了される。
【００３４】
次に、本発明の排気浄化装置おいて、今回の機関運転の吸着処理の開始時に第１の目標量よりも少ない第２の目標量だけＨＣ吸着触媒１２に炭化水素が吸着されているように、前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒１２に炭化水素を吸着させておく制御の実施形態について説明する。
【００３５】
図３は、前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒１２に炭化水素を吸着させておく制御の第一の実施形態を示す図である。具体的には、前回の機関運転中におけるＨＣ捕集制御すなわち前回の機関運転中であってイグニッションスイッチがオフされるまでの間にＨＣ吸着触媒１２に第２の目標量の炭化水素を吸着させておく制御の一実施形態を示す図である。図３に示される第一の実施形態においては、前回の機関運転中に流量調整弁１８の開度を制御してＨＣ吸着触媒１２への排気ガスの流入量やＨＣ吸着触媒１２の温度を制御して、今回の機関運転の吸着処理の開始時に第１の目標量よりも少ない第２の目標量だけＨＣ吸着触媒１２に炭化水素が吸着されているように、前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒１２に炭化水素を吸着させておく。以下に、図３に示される第一の実施形態の制御について説明する。
【００３６】
図３に示された第一の実施形態においては、まず、ステップ２０１にて、前回の機関運転中において、ＨＣ吸着触媒１２の温度が予め設定された所定温度（Ｔ１）以下となるように流量調整弁１８の開度を制御する。例えば、ＨＣ吸着触媒１２の温度が所定温度（Ｔ１）よりも高い場合であって、温度センサ２６により検出された流量調整弁１８よりも上流の排気ガスの温度が所定温度（Ｔ１）よりも低い場合には、流量調整弁１８よりも上流側の排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流入させることによりＨＣ吸着触媒１２を冷却することができるので、流量調整弁１８の開度を制御して流量調整弁１８よりも上流側の排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流入させるようにする。これに対して、ＨＣ吸着触媒１２の温度が所定温度（Ｔ１）よりも高い場合であって、温度センサ２６により検出された流量調整弁１８よりも上流の排気ガスの温度が所定温度（Ｔ１）よりも高い場合には、流量調整弁１８よりも上流側の排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流入させるとＨＣ吸着触媒１２の温度を所定温度（Ｔ１）に下げることができないので、流量調整弁１８の開度を制御して流量調整弁１８よりも上流側の排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流入させないようにし、ＨＣ吸着触媒１２の温度を下げる。尚、本実施形態においては、ＨＣ吸着触媒１２の出口部に配設された温度センサ２７により検出された温度をＨＣ吸着触媒１２の温度とする。また、所定温度（Ｔ１）は、ＨＣ吸着触媒１２に第２の目標量の炭化水素を吸着させておくことができる温度に設定される。
【００３７】
ステップ２０１にてＨＣ吸着触媒１２の温度が所定温度（Ｔ１）以下にされると、続くステップ２０２からステップ２０４に進み、機関本体１からの排出された排気ガス量から機関本体１から排出された炭化水素量（ｄＱｈｃ）を算出し、流量調整弁１８の開度などからＨＣ吸着触媒１２に流入する炭化水素量（ｄＱｈｃｉ）を算出し、ＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素量（Ｑｈｃ）を算出する。そして、続くステップ２０５にてＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素が第２の目標量に達したか否かが判定される。尚、ＨＣ吸着触媒１２への炭化水素の吸着は、ＨＣ増量手段１９により行われてもよい。
【００３８】
ステップ２０５にて、ＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素が第２の目標量に達したと判定されと、ステップ２０６に進み、流量調整弁１８によりＨＣ吸着触媒１２をバイパスさせて排気浄化触媒１４に排気ガスを流入させるバイパス処理が実行され、一連の作業が終了される。尚、ステップ２０５にて、ＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素が第２の目標量に達していないと判定されるとステップ２０１に戻り、ステップ２０１からステップ２０５の一連の制御が繰り返し実行される。
【００３９】
図４は、前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒１２に炭化水素を吸着させておく制御の第二の実施形態を示す図である。具体的には、前回の機関運転停止時のＨＣ補給制御、すなわち前回の機関運転中であってイグニッションスイッチのオフ時から機関が停止するまでの間にＨＣ吸着触媒１２に第２の目標量の炭化水素を吸着させておく制御の一実施形態を示す図である。図４に示される第二の実施形態においては、前回の機関運転中であってイグニッションスイッチのオフ時から機関が停止するまでの間に、ＨＣ増量手段１９により排気通路１１に炭化水素を供給して、今回の機関運転の吸着処理の開始時に第１の目標量よりも少ない第２の目標量だけＨＣ吸着触媒１２に炭化水素が吸着されているように、ＨＣ吸着触媒１２に炭化水素を吸着させておく。以下に、図４に示された第二の実施形態について説明する。
【００４０】
図４に示された第二の実施形態においては、前回の機関運転において、まず、ステップ３０１にてイグニッションスイッチのオフが確認されると、続くステップ３０２にて、ＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素量が第２の目標量に達しているか否かが判定される。ステップ３０２にて、ＨＣ吸着触媒１２に吸着されている炭化水素量が第２の目標量に達していないと判定されると、ステップ３０３に進み、イグニッションスイッチがオフされてから機関が停止するまでの間、流量調整弁１８による排気ガスのＨＣ吸着触媒側への制御、すなわち流量調整弁１８により排気ガスをＨＣ吸着触媒１２に流入させて後に排気浄化触媒１４に流入させるように制御する。そして、ステップ３０３に続くステップ３０４において、機関本体１から排出される排気ガスの温度が所定温度（Ｔ１）よりも低くなったか否かが判定される。本実施形態においては、流量調整弁１８よりも上流側の排気通路に配設された温度センサ２６により検出された温度に基づいて、機関本体１から排出される排気ガスの温度が所定温度（Ｔ１）よりも低くなったか否かが判定される。また、機関本体１から排出される排気ガスの温度が所定温度（Ｔ１）よりも低くなったときには、ＨＣ吸着触媒１２の温度も所定温度（Ｔ１）以下であるものとする。尚、所定温度（Ｔ１）は、図３に示された第一の実施形態と同様に、ＨＣ吸着触媒１２に第２の目標量の炭化水素を吸着させておくことができる温度に設定される。
【００４１】
ステップ３０４において、ＨＣ吸着触媒１２に流入する排気ガスの温度が所定温度（Ｔ１）よりも低くなったと判定された場合には、続くステップ３０５に進み、必要量のＨＣの供給、すなわち、第２の目標量の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させるために必要な量の炭化水素をＨＣ増量手段１９により排気通路に供給することにより、イグニッションスイッチがオフされてから機関が停止されるまでの間に第２の目標量の炭化水素をＨＣ吸着触媒１２に吸着させる。
【００４２】
以上、本発明の排気浄化装置によれば、排気浄化触媒の上流側の排気通路にＨＣ吸着触媒が配設された内燃機関の排気浄化装置において、今回の機関冷間始動時において上記昇温処理を行う前までにＨＣ吸着触媒に目標量の炭化水素を確実に吸着させておくことができ、また、排気浄化触媒の炭化水素を酸化し始める温度時に目標量の大量の炭化水素を排気浄化触媒に供給することができ、これにより、炭化水素の酸化の際に発生する熱による排気浄化触媒の急速な活性化温度以上への昇温が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の排気浄化装置が適用された内燃機関全体を示す図である。
【図２】本発明の排気浄化装置における機関冷間始動時の制御の一実施形態を示す図である。
【図３】前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒に炭化水素を吸着させておく制御の第一の実施形態を示す図である。
【図４】前回の機関運転中にＨＣ吸着触媒に炭化水素を吸着させておく制御の第二の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
４    吸気マニホルド
５    排気マニホルド
１２    ＨＣ吸着触媒
１４    排気浄化触媒
１７    バイパス通路
１８    流量調整弁
【図１】
2009174386.tif 000003
【図２】
2009174386.tif 000004
【図３】
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【図４】
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