JP2009293471A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着効率を下げることなく、吸着及び脱離を適切に行う吸着材を含む排気浄化装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、機関本体から排出された排気ガスを流す排気通路に設けられた二次通路を備える。二次通路上に設けられ、排気ガスにおけるＨＣとＮＯ_ｘを吸着し、吸着されたＨＣとＮＯ_ｘが所定条件下で脱離する吸着材を備える。二次通路上に設けられ、高温側流路には排気ガスが流れ、低温側流路には機関本体を流れる冷却水が流れ、高温側流路を流れる排気ガスと低温側流路を流れる冷却水との間で、互いが混じり合わない状態で、熱交換が行われる熱交換器を備える。排気通路の二次通路が合流する部分よりも下流に設けられ、排気ガスにおけるＨＣとＮＯ_ｘを浄化する排気ガス浄化触媒を備える。吸着材は、熱交換器の排気ガスが接触する部分にコーティングされるか、熱交換器と排気ガス浄化触媒との間に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関における排気浄化装置に関し、特に吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方を浄化する排気浄化装置に関する。

内燃機関の冷間始動後など排気ガス浄化触媒が活性化するまでの間、排気ガスに含まれるＮＯ_ｘなどを二次通路に設けた吸着材に吸着させ、排気ガス浄化触媒（三元触媒）の活性化後に脱離させて排気ガス浄化触媒で浄化する排気浄化装置が提案されている。この吸着材は、低温時にＮＯ_ｘなどを吸着し、高温時に脱離する特性を有する。

特許文献１は、二次通路に外部からの空気を導入し、該空気によってＨＣ吸着材を冷却して吸着効率を高める排気浄化装置を開示する。
特開平０５−４４４４７号公報

しかし、特許文献１では、外部から取り込まれた空気が排気ガスと混ざり合うことにより、ＨＣ吸着材を通過するガス量が増える。ＨＣ吸着材を通過するガス量が増えると、ＨＣ吸着材で吸着出来ないＨＣが増え、吸着効率を下げるおそれがある。また、空気を取り込むための追加デバイスを用意する必要もある。

したがって本発明の目的は、吸着効率を下げることなく、吸着及び脱離を適切に行う吸着材を含む排気浄化装置を提供することである。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、機関本体から排出された排気ガスを流す排気通路に設けられた二次通路と、二次通路上に設けられ、排気ガスにおけるＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方を吸着し、吸着されたＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方が所定条件下で脱離する吸着材と、二次通路上に設けられ、高温側流路には排気ガスが流れ、低温側流路には機関本体を流れる冷却水が流れ、高温側流路を流れる排気ガスと低温側流路を流れる冷却水との間で、互いが混じり合わない状態で、熱交換が行われる熱交換器と、排気通路の二次通路が合流する部分よりも下流に設けられ、前記吸着材から脱離したＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方を浄化する排気ガス浄化触媒とを備え、吸着材は、熱交換器の排気ガスが接触する部分にコーティングされるか、熱交換器と排気ガス浄化触媒との間に配置される。

排気ガスが吸着材を通過する際、吸着材の温度は上昇する。但し、吸着材が熱交換器にコーティングされた場合には、熱交換器によって吸着材は冷却されるため、かかる冷却を行わない形態に比べて、吸着材の温度上昇を抑えて吸着可能な状態を長く維持することが可能になる。また、吸着材が、熱交換器と排気ガス浄化触媒との間に配置された場合には、熱交換器を通過する排気ガスが熱交換器によって冷却されるため、冷却された排気ガスが下流に配置された吸着材に到達する。従って、この場合にも、かかる冷却を行わない形態に比べて、吸着材の温度上昇を抑えて吸着可能な状態を長く維持することが可能になる。なお、熱交換器では、低温側流路に流れる冷媒（冷却水）と、高温側流路に流れる排気ガスとは混ざり合わないため、吸着材を通過するガス量が冷媒によって増加して吸着効率を下げることもない。また、熱交換により冷却水は温められるので、早期に冷却水を内燃機関の運転に適した温度にまで温めることが可能になる。また、冷却水を温める熱交換器は、排気ガス浄化触媒の下流などに通常備えられているものである。このため、通常備えられていた熱交換器に代えて本件発明の熱交換器を二次通路上に設ける場合は、コスト上昇要因が少ない。また、熱交換器に吸着材がコーティングされた場合には、熱交換器が吸着材を担持する担体としても機能し、熱交換器を配置するスペースに吸着材も配置出来るため、スペースを効率的に活用することが可能になる。

好ましくは、吸着材は、熱交換器の排気ガス浄化触媒がある側に多くコーティングされる。

冷却される前の排気ガスが通過する熱交換器の上流側よりも、冷却された排気ガスが通過する熱交換器の下流側に吸着材を多めにコーティングした方が、吸着材の温度上昇抑制効果が高く、吸着材の吸着効率を高くすることが可能になる。

また、好ましくは、排気通路から二次通路への排気ガスの流れを制御する切替弁を更に備え、切替弁の開閉状態を制御することにより、吸着材へのＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方の吸着、及び吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方の脱離が行われ、切替弁の開閉は、機関本体を通る冷却水による冷却が行われる電動モータにより行われる。

切替弁の開閉駆動が、電動モータによって行われると、負圧式アクチュエータによって開閉駆動を行う形態に比べて、ＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方の脱離を行う際の切替弁の弁開度を細かく調整することが可能になる。

また、好ましくは、排気通路上であって、二次通路よりも上流に設けられた前段排気ガス浄化触媒と、二次通路上であって、吸着材よりも前段排気ガス浄化触媒がある側に設けられたＨＣ吸着材と、二次通路上であって、ＨＣ吸着材と吸着材との間と機関本体の吸気通路とを連通するパージ通路と、排気通路から二次通路への排気ガスの流れを制御する第１切替弁と、二次通路からパージ通路への排気ガスの流れを制御する第２切替弁とを更に備え、吸着材は、ＮＯ_ｘ吸着材であり、第１、第２切替弁の開閉状態を制御することにより、ＮＯ_ｘ吸着材へのＮＯ_ｘの吸着、ＨＣ吸着材へのＨＣの吸着、ＮＯ_ｘ吸着材に吸着されたＮＯ_ｘの脱離、及びＨＣ吸着材に吸着されたＨＣの脱離が行われる。

ＨＣ吸着材におけるＨＣの吸着特性や脱離特性と、ＮＯ_ｘ吸着材におけるＮＯ_ｘの吸着特性と脱離特性とは、異なる。例えば、吸着温度範囲の違いなどである。また、ＮＯ_ｘ吸着材は、ＮＯ_ｘ吸着材自身またはＮＯ_ｘ吸着材を通過する排気ガスが水分を多く含む場合には、低温時であってもＮＯ_ｘを吸着せず、且つ高温時でなくてもＮＯ_ｘ吸着材に吸着されたＮＯ_ｘを脱離する特性を有する。そのため、ＨＣ吸着材と、ＮＯ_ｘ吸着材の特性を考慮し、吸着や脱離を行うタイミングに応じて、第１、第２切替弁の開閉状態を制御して、排気ガスが流れる経路を制御する。これにより、効率よく、ＨＣやＮＯ_ｘの吸着及び脱離を行うことが可能になる。

さらに好ましくは、ＨＣ吸着材は、熱交換器よりも前段排気ガス浄化触媒側に配置され、ＨＣ吸着材に吸着されたＨＣを脱離させる場合は、ＨＣ吸着材、熱交換器、ＮＯ_ｘ吸着材の順に二次通路を排気ガスの少なくとも一部が流れるように、第１、第２切替弁の開閉状態が制御される。

ＨＣ吸着材は、熱交換器による排気ガスの冷却の影響を受けないため、熱交換器による排気ガスの冷却の影響を受ける場合に比べて、高温の排気ガスを使って、早期にＨＣ吸着材をＨＣの脱離を開始する温度にまで上昇させることが可能になる。

また、好ましくは、ＨＣをＨＣ吸着材に吸着させ、ＮＯ_ｘをＮＯ_ｘ吸着材に吸着させる場合は、ＨＣ吸着材、ＮＯ_ｘ吸着材の順に二次通路を排気ガスが流れるように、第１、第２切替弁の開閉状態が制御され、ＮＯ_ｘ吸着材に吸着されたＮＯ_ｘを脱離させる場合は、ＨＣ吸着材を通過せず、ＮＯ_ｘ吸着材を通過した後、パージ通路を介して、吸気通路に排気ガスの少なくとも一部が流れるように、第１、第２切替弁の開閉状態が制御され、その後、ＨＣ吸着材に吸着されたＨＣを脱離させる場合は、ＨＣ吸着材、ＮＯ_ｘ吸着材の順に二次通路を排気ガスの少なくとも一部が流れるように、第１、第２切替弁の開閉状態が制御される。

吸着時には、水分がＨＣ吸着材で吸着された後の排気ガスがＮＯ_ｘ吸着材を通過するため、水分によってＮＯ_ｘを脱離させることなく、ＮＯ_ｘ吸着材に吸着させることが可能になる。ＮＯ_ｘの脱離時には、水分を含む排気ガスがＮＯ_ｘ吸着材を通過するため、排気ガスが高温になっていなくても、ＮＯ_ｘを脱離させることが可能になる。その後、高温になった排気ガスがＨＣ吸着材に吸着したＨＣを脱離させることが可能になる。

以上のように本発明によれば、吸着効率を下げることなく、吸着及び脱離を適切に行う吸着材を含む排気浄化装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図１、２を用いて説明する。ＥＣＵなどの制御部５は、ＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、及び各種データを格納するＲＡＭ等を有し、エアフローメータ１３等の各種センサからの信号が入力され、また制御信号を出力して車両１の各部を制御する。制御部５は、特に、エアフローメータ１３で測定される吸入空気量Ｇａに関する情報などから推定される内燃機関１の運転状態に基づいて、第１切替弁１９の開閉制御を行って、機関本体１１から排出される排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘの吸着及び脱離制御を行う。

内燃機関１の運転中、機関本体１１の各シリンダーの燃焼室には、吸気通路１２から吸気弁（不図示）を介して、空気が吸入される（図１の点線矢印参照）。エアフローメータ１３は、吸気通路１２に流れる空気流量、即ち吸入空気量Ｇａを測定するために使用される。吸入空気量Ｇａは、電子制御スロットル弁（不図示）を制御するために使用される他、第１実施形態では、吸入空気量Ｇａを一定期間の間だけ時間積分した値が、エアフローメータ１３を通過した吸入空気量Ｇａの積算値、すなわち積算空気量ｇｓとして、第１切替弁１９の開閉制御に使用される。積算空気量ｇｓの値は、制御部５のＲＡＭなどに記録される。

インジェクタから噴射された燃料は、吸入された空気と混ざって混合気を形成する。制御部５からの点火信号に基づく点火プラグの点火によって、混合気は燃焼する。混合気の燃焼による爆発力に応じたピストンの往復運動により、クランクシャフト（不図示）が回転せしめられる。

機関本体１１の燃焼室から排出された排気ガスは、排気弁（不図示）を介して排気通路１５、及び前段触媒１７の下流の排気通路１５に設けられた二次通路２０を通って排出される（図１の実線矢印参照）。排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、排気通路１５に設けられた前段触媒１７、及び排気通路１５の二次通路２０が合流する部分よりも下流に設けられた後段触媒３０により浄化される。

第１切替弁１９は、機関本体１１の燃焼室から排出された排気ガスの一部又は全部の流路を、排気通路１５から二次通路２０に切り替える弁であり、電動モータ１９ａで駆動される。第１切替弁１９の弁開度θ１は、内燃機関１の運転状態に基づいて制御される。なお、第１切替弁１９の弁開度θ１は、排気通路１５から二次通路２０への流れを遮断し、排気通路１５から後段触媒３０への二次通路２０を介さない流れを全く妨げない状態を全閉状態（θ１＝０度）とし、排気通路１５から二次通路２０への流れを全く妨げず、排気通路１５から後段触媒３０への二次通路２０を介さない流れを遮断する状態を全開状態（θ１＝９０度）とする。

二次通路２０上には、第１熱交換器２１が設けられる。第１熱交換器２１の高温側流路には、機関本体１１から排出された排気ガスが流れ、低温側流路には、機関本体１１のウォータージャケット（不図示）を流れる冷却水が流れる。第１熱交換器２１では、高温側流路を流れる排気ガスと低温側流路を流れる冷却水との間で、互いが混じり合わない状態で、熱交換が行われる。冷却水は、冷却水配管２５を介して、第１熱交換器２１、第１切替弁１９を駆動する電動モータ１９ａ、機関本体１１、及びラジエータ（不図示）を循環する（図１の細矢印参照）。冷却水の循環により、機関本体１１、及び第１切替弁１９の電動モータ１９ａが適温に保たれる。第１熱交換器２１の、二次通路２０上であって、フィンなど排気ガスと接触する部分には、機関本体１１から排出される排気ガスに含まれるＨＣ及びＮＯ_ｘの吸着材がコーティングされる。第１熱交換器２１によって、二次通路２０を流れる排気ガスは冷却され、冷却水は温められる。また、第１熱交換器２１上にコーティングされた吸着材の温度は、排気ガスが通過することにより上昇するが、第１熱交換器２１の低温側流路を流れる冷却水で排気ガスや吸着材が冷却されるため、かかる温度上昇が抑えられる。かかる温度上昇抑制により、吸着可能な状態を維持出来る時間、すなわち高温になって吸着されたＨＣとＮＯ_ｘを脱離するまでの時間を長くすることが可能になる。

第１熱交換器２１上にコーティングされた吸着材は、排気ガスに含まれるＨＣやＮＯ_ｘを低温時に吸着し、高温時に脱離する特性を有する。そのため、冷間始動時など第１熱交換器２１にコーティングされた吸着材が低温である場合に、二次通路２０を流れる排気ガス中に含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、吸着材に吸着される。吸着材が排気ガスにより十分に温められた状態である場合には、吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘが脱離し、二次通路２０を流れる排気ガスと共に、後段触媒３０に到達する。

第１熱交換器２１にコーティングされる吸着材におけるＨＣとＮＯ_ｘの吸着容量は、冷間始動時であって、前段触媒１７が活性状態になるまでの間に、機関本体１１から排出される排気ガスに含まれるＨＣやＮＯ_ｘを吸着出来るだけのものが確保される。

第１実施形態では、第１切替弁１９の開閉駆動が、電動モータ１９ａによって行われるため、負圧式アクチュエータによって開閉駆動を行う形態に比べて、パージを行う際の弁開度θ１を細かく調整することが可能になる。なお、第１切替弁１９は、高温の排気ガスにさらされるため、電動モータ１９ａの温度が上昇するおそれがあるが、第１実施形態では、電動モータ１９ａは、第１熱交換器２１や機関本体１１を通る冷却水で冷却されるため、かかる問題は生じない。

なお、吸着材は、第１熱交換器２１の排気ガスの下流側（後段触媒３０に近い側）に多くコーティングされるのが望ましい。冷却される前の排気ガスが通過する第１熱交換器２１の上流側（前段触媒１７がある側）よりも、冷却された排気ガスが通過する第１熱交換器２１の下流側（後段触媒３０がある側）にコーティングした方が、吸着材の温度上昇抑制効果が高く、吸着材の吸着効率を高くすることが可能になるためである。また、第１熱交換器２１によって温められる前の冷却水で、下流側に多くコーティングされた吸着材を効率良く冷却するため、冷却水が第１熱交換器２１の排気ガスの下流側から上流側に向かって流れるように、第１熱交換器２１の低温側流路の流れが構成されるのが望ましい。

内燃機関１の冷間始動時は、前段触媒１７、及び後段触媒３０が活性状態になる温度以上に温められておらず、排気ガスを十分に浄化することが出来ない。このため、機関本体１１から排出される排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘの量が、吸着材におけるＨＣとＮＯ_ｘの吸着容量以上になるまで、第１熱交換器２１にコーティングされた吸着材にＨＣとＮＯ_ｘを吸着させるため、第１切替弁１９は全開状態（θ１＝９０度）にされる（図２のステップＳ１２参照）。この間、機関本体１１から排出される排気ガスの総てが、二次通路２０を流れる。第１熱交換器２１によって二次通路２０を流れる排気ガスは冷却されるため、第１熱交換器２１にコーティングされた吸着材の温度は、排気ガスによってあまり上昇しない。このため、排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、温度が低い状態に保たれた吸着材に吸着され、この時点では後段触媒３０に到達しない。

前段触媒１７が活性状態になった後は、後段触媒３０が活性状態になるまで、第１切替弁１９は全閉状態（θ１＝０度）にされる（図２のステップＳ１４参照）。この間、機関本体１１から排出される排気ガスの総てが、二次通路２０を介さずに、排気通路１５を流れる。従って、機関本体１１から排出された排気ガスは、第１熱交換器２１にコーティングされた吸着材に到達しない。このため、吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘは脱離しない状態で保持される。また、この間に機関本体１１から排出された排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、前段触媒１７によって浄化される。

その後、後段触媒３０が活性状態になった後は、吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘを脱離させ、後段触媒３０で浄化させるパージが開始される。パージでは、機関本体１１から排出された排気ガスの一部または全部が、二次通路２０を流れるように第１切替弁１９の弁開度θ１が調整される（（０度＜θ１≦９０度、図２のステップＳ１６参照）。第１切替弁１９の弁開度θ１は、運転状態に応じた開度に設定される。機関本体１１から排出された排気ガスのうち、二次通路２０に流れる排気ガスによって、第１熱交換器２１にコーティングされた吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘが脱離し、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて後段触媒３０に到達する排気ガスによって、後段触媒３０が高い温度状態に保たれる。

後段触媒３０が活性状態になった後は、二次通路２０に流れる排気ガスの温度が高くなっており、第１熱交換器２１を介して多少冷却されたとしても、高い温度の排気ガスが第１熱交換器２１を通過する。このため、第１熱交換器２１にコーティングされた吸着材の温度が上昇し、吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘが脱離する。第１切替弁１９の弁開度θ１が大きくなると、吸着材に流れる排気ガスの増加に伴い、吸着材の温度が高くなり脱離するＨＣとＮＯ_ｘの量が増加する。脱離したＨＣとＮＯ_ｘは、後段触媒３０で浄化される。機関本体１１から排出された排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、前段触媒１７、及び後段触媒３０で浄化される。

吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘの脱離が完了した後は、機関本体１１から排出された排気ガスの全部が、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて後段触媒３０に到達するように、第１切替弁１９が全閉状態にされる（θ１＝０度、図２のステップＳ１８参照）。機関本体１１から排出された排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、前段触媒１７、及び後段触媒３０で浄化される。

なお、前段触媒１７、及び後段触媒３０が活性状態になったか否かの判断、及びＨＣとＮＯ_ｘの脱離が完了したか否かの判断は、冷間始動直後に積算が開始される積算空気量ｇｓが、それぞれ第１〜第３閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ３以上になったか否かに基づいて行われる。

なお、これらの判断は、上述の積算空気量ｇｓと第１〜第３閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ３との関係に基づいて行っても良いが、別の判断要素に基づいて行っても良い。例えば、第１熱交換器２１と後段触媒３０との間に設けられたＮＯ_ｘセンサにより検出されたＮＯ_ｘ濃度の変化に基づいてＮＯ_ｘの脱離が完了したか否かを判断する形態などが挙げられる。

第１閾値Ｔｈ１は、冷間始動直後のＨＣとＮＯ_ｘが吸着材に吸着されていない状態（図２のステップＳ１２参照）から、前段触媒１７が活性状態になる時点までにエアフローメータ１３を通過すると推定される吸入空気量Ｇａの積算値が設定される。第２閾値Ｔｈ２は、冷間始動直後のＨＣとＮＯ_ｘが吸着材に吸着されていない状態（図２のステップＳ１２参照）から、後段触媒３０が活性状態になる時点までにエアフローメータ１３を通過すると推定される吸入空気量Ｇａの積算値が設定される（Ｔｈ２＞Ｔｈ１）。第３閾値Ｔｈ３は、冷間始動直後のＨＣとＮＯ_ｘが吸着材に吸着されていない状態（図２のステップＳ１２参照）から、ＨＣとＮＯ_ｘの脱離が完了する時点までにエアフローメータ１３を通過すると推定される吸入空気量Ｇａの積算値が設定される（Ｔｈ３＞Ｔｈ２）。但し、パージ中は、運転状態に応じて第１切替弁１９の弁開度θ１が変動する。従って、かかる弁開度θ１の変動量も考慮して、第３閾値Ｔｈ３を設定してもよい。

次に、第１実施形態における第１切替弁１９の開閉制御手順について図２のフローチャートを用いて説明する。内燃機関１の運転が開始されると、ステップＳ１１で、機関本体１１などを流れる冷却水の水温が低い状態にあるか否かが判断される。冷間始動時など冷却水の水温が低い場合には、前段触媒１７などの温度も低く活性状態になっていないと判断され、ステップＳ１２で、第１切替弁１９が全開状態（θ１＝９０度）にされる。これにより、機関本体１１から排出される排気ガスの総ては、二次通路２０に流れ、排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、第１熱交換器２１にコーティングされた吸着材に吸着される。また、ステップＳ１２で、積算空気量ｇｓを算出するため、エアフローメータ１３を通過した吸入空気量Ｇａの積算が開始される。水温が低くない場合は、前段触媒１７などの温度も高く活性状態になっており、機関本体１１から排出される排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘを前段触媒１７などで浄化出来るため、ステップＳ１８に進められる。

ステップＳ１３で、積算空気量ｇｓが、第１閾値Ｔｈ１以上になったか否かが判断される。積算空気量ｇｓが第１閾値Ｔｈ１以上になっていない場合は、ステップＳ１３が繰り返される。積算空気量ｇｓが第１閾値Ｔｈ１以上になった場合は、前段触媒１７が活性状態になったと判断されて、ステップＳ１４に進められる。

ステップＳ１４で、第１切替弁１９が全閉状態（θ１＝０度）にされる。これにより、機関本体１１から排出される排気ガスの総ては、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて後段触媒３０に到達する。また、吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘは、脱離せずに吸着された状態が維持される。

ステップＳ１５で、積算空気量ｇｓが、第２閾値Ｔｈ２以上になったか否かが判断される。積算空気量ｇｓが第２閾値Ｔｈ２以上になっていない場合は、ステップＳ１５が繰り返される。積算空気量ｇｓが第２閾値Ｔｈ２以上になった場合は、後段触媒３０が活性状態になったと判断されて、ステップＳ１６に進められる。

ステップＳ１６で、第１切替弁１９が開いた状態（０度＜θ１≦９０度）にされる。弁開度θ１は、運転状態により調整される。これにより、機関本体１１から排出される排気ガスの一部または全部は、二次通路２０に流れて第１熱交換器２１にコーティングされた吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘを脱離させ、残りは、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて、後段触媒３０に到達する。

ステップＳ１７で、積算空気量ｇｓが、第３閾値Ｔｈ３以上になったか否かが判断される。積算空気量ｇｓが、第３閾値Ｔｈ３以上になっていない場合は、ステップＳ１７が繰り返される。積算空気量ｇｓが第３閾値Ｔｈ３以上になった場合は、吸着材からＨＣとＮＯ_ｘの脱離が完了したと判断されて、ステップＳ１８に進められる。

ステップＳ１８で、第１切替弁１９が全閉状態（θ１＝０度）にされる。これ以降、機関本体１１から排出される排気ガスは、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて、後段触媒３０に到達する。

第１実施形態では、第１熱交換器２１の低温側流路を流れる冷媒（冷却水）と、高温側流路を流れる排気ガスとの間では、熱交換が行われるだけで、混じり合うことはない。このため、排気ガスと排気ガスを冷却する冷媒とが混ざり合って二次通路２０に流れるガス量が増加することはない。従って、吸着材の吸着効率を下げることなく、ＨＣとＮＯ_ｘの吸着及び脱離を適切に行うことが可能になる。

また、第１熱交換器２１の低温側流路を流れる冷媒には、機関本体１１を流れる冷却水が用いられる。このため、第１熱交換器２１において、排気ガスの熱を受けることにより、冷却水は温められるので、早期に冷却水を内燃機関１の運転に適した温度にまで温めることが可能になる。また、第１熱交換器２１は、機関本体１１を流れる冷却水の配管経路に、熱交換器を加えることで実現出来るため、熱交換器の低温側流路を流れる冷媒を別途導入する装置は不要である。また、冷却水を温める熱交換器は、後段触媒３０の下流などに通常備えられているものである。このため、通常備えられていた熱交換器に代えて第１熱交換器２１を二次通路２０上に設ける場合は、コスト上昇要因が少ない。

また、第１熱交換器２１のフィンなどに吸着材がコーティングされるため、吸着材を担持する基材を別途設ける必要が無くなる。このため、二次通路２０上のスペースを有効に活用して熱交換と吸着及び脱離を行うことが可能になる。

次に、第２実施形態について、図３〜７を用いて説明する。第１実施形態では、第１熱交換器２１にコーティングされた吸着材を用いてＨＣとＮＯ_ｘの吸着及び脱離を行う形態を説明したが、第２実施形態では、第２熱交換器２３の排気ガスの上流側、すなわち前段触媒１７側に設けられたＨＣ吸着材２２、及び第２熱交換器２３の排気ガスの下流側、すなわち後段触媒３０側に設けられたＮＯ_ｘ吸着材２４を用いてＨＣとＮＯ_ｘの吸着及び脱離を行う。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

第２実施形態における制御部５は、特に、エアフローメータ１３で測定される吸入空気量Ｇａに関する情報などから推定される内燃機関１の運転状態に基づいて、第１切替弁１９、及び第２切替弁２８の開閉制御を行って、機関本体１１から排出される排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘの吸着及び脱離制御を行う。

内燃機関１の運転中、機関本体１１の各シリンダーの燃焼室には、吸気通路１２から吸気弁（不図示）を介して、空気が吸入される（図３〜６の点線矢印参照）。エアフローメータ１３は、吸気通路１２に流れる空気流量、即ち吸入空気量Ｇａを測定するために使用される。吸入空気量Ｇａは、電子制御スロットル弁（不図示）を制御するために使用される他、第２実施形態でも、吸入空気量Ｇａを時間積分した値が、エアフローメータ１３を通過した吸入空気量Ｇａの積算値、すなわち積算空気量ｇｓとして、第１切替弁１９、及び第２切替弁２８の開閉制御に使用される。積算空気量ｇｓの値は、制御部５のＲＡＭなどに記録される。

機関本体１１の燃焼室から排出された排気ガスは、排気弁（不図示）を介して排気通路１５、及び前段触媒１７の下流の排気通路１５に設けられた二次通路２０を通って排出される（図３〜６の実線矢印参照）。排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、排気通路１５に設けられた上流の前段触媒１７、及び排気通路１５の二次通路２０が合流する部分よりも下流に設けられた後段触媒３０により浄化される。なお、排気ガスの排出経路は、第１切替弁１９、及び第２切替弁２８の開閉状態によって異なる。

第１切替弁１９は、機関本体１１の燃焼室から排出された排気ガスの一部又は全部の流路を、排気通路１５から二次通路２０に切り替える弁であり、電動モータ１９ａで駆動される。第２切替弁２８は、機関本体１１の燃焼室から排出された排気ガスであって、二次通路２０からＨＣ吸着材２２と第２熱交換器２３との間と吸気通路１２とを連通するパージ通路２７を介して吸気通路１２に流れる流路の開放及び遮断を切り替える弁である。第１切替弁１９の弁開度θ１、及び第２切替弁２８の弁開度θ２は、内燃機関１の運転状態に基づいて制御される。なお、第１切替弁１９の弁開度θ１は、排気通路１５から二次通路２０への流れを遮断し、排気通路１５から後段触媒３０への二次通路２０を介さない流れを全く妨げない状態を全閉状態（θ１＝０度）とし、排気通路１５から二次通路２０への流れを全く妨げず、排気通路１５から後段触媒３０への二次通路２０を介さない流れを遮断する状態を全開状態（θ１＝９０度）とする。第２切替弁２８の弁開度θ２は、パージ通路２７を介して、二次通路２０から吸気通路１２への流れを遮断する状態を全閉状態（θ２＝０度）とし、かかる流れを全く妨げない状態を全開状態（θ２＝９０度）とする。

二次通路２０上には、前段触媒１７に近い側からＨＣ吸着材２２、第２熱交換器２３、及びＮＯ_ｘ吸着材２４が設けられる。第２熱交換器２３の高温側流路には、機関本体１１から排出された排気ガスが流れ、低温側流路には、機関本体１１のウォータージャケット（不図示）を流れる冷却水が流れる。第２熱交換器２２では、高温側流路を流れる排気ガスと低温側流路を流れる冷却水との間で、互いが混じり合わない状態で、熱交換が行われる。冷却水は、冷却水配管２５を介して、第１熱交換器２１、第１切替弁１９を駆動する電動モータ１９ａ、機関本体１１、及びラジエータ（不図示）を循環する（図３〜６の細矢印参照）。冷却水の循環により、機関本体１１、及び第１切替弁１９の電動モータ１９ａが適温に保たれる。第２熱交換器２３によって、二次通路２０を流れる排気ガスは冷却され、冷却水は温められる。また、第２熱交換器２３の下流、すなわち後段触媒３０に近い側に配置されたＮＯ_ｘ吸着材２４の温度は、排気ガスが通過することにより上昇するが、ＮＯ_ｘを吸着する際には、排気ガスの流れの上流に配置された第２熱交換器２３の低温側流路を流れる冷却水で排気ガスが冷却されるため、ＮＯ_ｘ吸着材２４の温度上昇が抑えられる。かかる温度上昇抑制により、ＮＯ_ｘの吸着可能な状態を維持する時間、すなわち高温になって吸着されたＮＯ_ｘを脱離するまでの時間を長くすることが可能になる。

ＮＯ_ｘ吸着材２４は、排気ガスに含まれるＮＯ_ｘを低温時に吸着し、高温時に脱離する特性を有する。また、ＮＯ_ｘ吸着材２４は、ＮＯ_ｘ吸着材２４自身またはＮＯ_ｘ吸着材２４を通過する排気ガスが水分を多く含む場合には、低温時であってもＮＯ_ｘを吸着せず、且つ高温時でなくてもＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されたＮＯ_ｘを脱離させる特性を有する。そのため、冷間始動時などＮＯ_ｘ吸着材２４が低温である場合に、二次通路２０を流れる排気ガス中に含まれるＮＯ_ｘは、ＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着される。なお、ＮＯ_ｘを吸着する際、排気ガスに含まれる水分は、ＮＯ_ｘ吸着材２４の上流に配置されたＨＣ吸着材２３に吸着されるため、ＮＯ_ｘ吸着材２４に流れる排気ガスに含まれる水分は少ない。吸着されたＮＯ_ｘは、水分を多く含む排気ガスがＮＯ_ｘ吸着材２４を通過する際に脱離し、パージ通路２７を介して、吸気側に帰還する。その後、機関本体１１から排出され、前段触媒１７で浄化される（図５参照）。

ＨＣ吸着材２２は、排気ガスに含まれるＨＣを低温時に吸着し、高温時に脱離する特性を有する。また、ＨＣ吸着材２２は、ＨＣと共に、排気ガスに含まれる水分も吸着する。そのため、冷間始動時などＨＣ吸着材２２が低温である場合に、二次通路２０を流れる排気ガス中に含まれるＨＣ及び水分は、ＨＣ吸着材２２に吸着される。ＨＣ吸着材２２を通過する排気ガスが高温になると、ＨＣ吸着材２２に吸着されたＨＣ及び水分が脱離し、二次通路２０を流れる排気ガスと共に、後段触媒３０に到達する（図６参照）。後段触媒３０で、ＨＣ吸着材２２から脱離したＨＣは浄化される。

ＨＣ吸着材２２におけるＨＣの吸着容量、及びＮＯ_ｘ吸着材２４におけるＮＯ_ｘの吸着容量は、冷間始動時であって、前段触媒１７が活性状態になるまでの間に、機関本体１１から排出される排気ガスに含まれるＨＣやＮＯ_ｘを吸着出来るだけのものが確保される。

内燃機関１の冷間始動時は、前段触媒１７、及び後段触媒３０が活性状態になる温度以上に温められておらず、排気ガスを十分に浄化することが出来ない。このため、機関本体１１から排出される排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘをＨＣ吸着材２２やＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着させるため、第１状態として、第１切替弁１９は全開状態（θ１＝９０度）、第２切替弁２８は全閉状態（θ２＝０度）にされる（図３、及び図７のステップＳ３２参照）。この間、機関本体１１から排出される排気ガスの総てが、二次通路２０を流れる。二次通路２０を流れる排気ガスに含まれるＨＣや水分は、ＨＣ吸着材２２に吸着される。第２熱交換器２３によって二次通路２０を流れる排気ガスは冷却されるため、第２熱交換器２３の排気ガスの流れの下流にあるＮＯ_ｘ吸着材２４の温度は、排気ガスによってあまり上昇しない。排気ガスに含まれるＮＯ_ｘは、温度が低い状態のＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着される。なお、排気ガスに含まれる水分がＮＯ_ｘ吸着材２４よりも上流に配置されたＨＣ吸着材２２で吸着されるため、ＮＯｘ吸着材２４を通過する排気ガスに含まれる水分は少ない。このため、第１状態において、排気ガスに含まれた水分がＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されたＮＯ_ｘを脱離させることはない。

前段触媒１７が活性状態になった後は、内燃機関１の暖機が完了し、排気ガスの一部を吸気側に帰還しても運転に支障をきたさない状態になるまで、第２状態として、第１切替弁１９、及び第２切替弁２８は全閉状態（θ１＝θ２＝０度）にされる（図４、及び図７のステップＳ２４参照）。この間、機関本体１１から排出される排気ガスの総てが、二次通路２０を介さずに、排気通路１５を流れる。従って、機関本体１１から排出された排気ガスは、ＨＣ吸着材２２、及びＮＯ_ｘ吸着材２４に到達しない。このため、ＨＣ吸着材２２、及びＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘは脱離しない状態で保持される。また、この間に機関本体１１から排出された排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、前段触媒１７によって浄化される。

その後、内燃機関１の暖機が完了し、排気ガスの一部を吸気側に帰還しても運転に支障をきたさない状態になった後は、ＮＯ_ｘ吸着材２４からＮＯ_ｘの脱離が完了し、且つ後段触媒３０が活性状態になるまで、第３状態として、第１切替弁１９は全閉状態（θ１＝０度）にされ、第２切替弁２８は開状態（０度＜θ２≦９０度）にされる（図５、及び図７のステップＳ３６参照）。この間、機関本体から排出される排気ガスの一部が、後段触媒３０に近い側から二次通路２０、及びパージ通路２７に流れ、ＮＯ_ｘ吸着材２４、及び第２熱交換器２３を通過する。残りは、二次通路２０を介さずに、排気通路１５を流れる。但し、排気ガスはＨＣ吸着材２２を通過しないため、ＨＣ吸着材２２に吸着されたＨＣは脱離しない。このため、排気ガスに含まれる水分はＨＣ吸着材２２に吸着されずに、ＮＯ_ｘ吸着材２４に到達する。排気ガスに含まれる水分が、ＮＯ_ｘ吸着材２４の通過時に、ＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されたＮＯ_ｘを脱離させ（第１パージ）、パージ通路２７を介して吸気側に帰還させる。脱離したＮＯ_ｘは、前段触媒１７で浄化される。また、この間に機関本体１１から排出された排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、前段触媒１７によって浄化される。

その後、ＮＯ_ｘ吸着材２４からＮＯ_ｘの脱離が完了し、且つ後段触媒３０が活性状態になった後は、第４状態として、ＨＣ吸着材２２に吸着されたＨＣを脱離させ、後段触媒３０で浄化させる第２パージが開始される。第２パージでは、機関本体１１から排出された排気ガスの一部または全部が、二次通路２０を流れるように、第２切替弁２８が全閉状態（θ２＝０度）で、且つ第１切替弁１９の弁開度θ１が調整される（０度＜θ１≦９０度、図６、及び図７のステップＳ３８参照）。第１切替弁１９の弁開度θ１は、運転状態に応じた開度に設定される。機関本体１１から排出された排気ガスのうち、二次通路２０に流れる排気ガスによって、ＨＣ吸着材２２に吸着されたＨＣが脱離し、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて後段触媒３０に到達する排気ガスによって、後段触媒３０が高い温度状態に保たれる。なお、ＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されたＮＯ_ｘは、第２パージで脱離して、後段触媒３０で浄化することも出来るので、第２パージを開始する判断としては、後段触媒３０が活性状態になったか否かを判断するだけでもよい。

後段触媒３０が活性状態になった後は、二次通路２０に流れる排気ガスの温度が高くなっており、高い温度の排気ガスがＨＣ吸着材２２を通過する。このため、ＨＣ吸着材２２に吸着された水分が脱離（蒸発）し、ＨＣ吸着材２２に吸着されたＨＣが脱離する。第１切替弁１９の弁開度θ１が大きくなると、ＨＣ吸着材２２に流れる排気ガスの増加に伴い、ＨＣ吸着材２２の温度が高くなり脱離するＨＣの量が増加する。脱離したＨＣは、後段触媒３０で浄化される。機関本体１１から排出された排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、前段触媒１７、及び後段触媒３０で浄化される。なお、ＨＣ吸着材２２は、第２熱交換器２３による排気ガスの冷却の影響を受けないため、第２熱交換器２３による排気ガスの冷却の影響を受ける場合に比べて、高温の排気ガスを使って、早期にＨＣ吸着材２２をＨＣの脱離を開始する温度にまで上昇させることが可能になる。特に、ＨＣの脱離開始温度が高い吸着材をＨＣ吸着材２２として使用した場合に有効である。

ＨＣ吸着材２２に吸着されたＨＣの脱離が完了した後は、第５状態として、機関本体１１から排出された排気ガスの全部が、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて後段触媒３０に到達するように、第１切替弁１９、及び第２切替弁２８が全閉状態にされる（θ１＝θ２＝０、図４、及び図７のステップＳ４０参照）。機関本体１１から排出された排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘは、前段触媒１７、及び後段触媒３０で浄化される。

なお、前段触媒１７が活性状態になったか否かの判断、ＮＯ_ｘ吸着材２４からＮＯ_ｘの脱離が完了し且つ後段触媒３０が活性状態になったか否かの判断、及びＨＣの脱離が完了したか否かの判断は、冷間始動直後に積算が開始される積算空気量ｇｓが、それぞれ第４〜第６閾値Ｔｈ４〜Ｔｈ６以上になったか否かに基づいて行われる。内燃機関１の暖機が完了したか否かの判断は、機関本体１１を流れる冷却水の水温に基づいて行われる。

なお、これらの判断は、上述の積算空気量ｇｓと第４〜第６閾値Ｔｈ４〜Ｔｈ６との関係に基づいて行っても良いが、別の判断要素に基づいて行っても良い。例えば、第２熱交換器２３とＮＯ_ｘ吸着材２４との間に設けられたＮＯ_ｘセンサにより検出されたＮＯ_ｘ濃度の変化に基づいてＮＯ_ｘの脱離が完了したか否かを判断する形態などが挙げられる。

第４閾値Ｔｈ４は、冷間始動直後のＨＣとＮＯ_ｘがＨＣ吸着材２２やＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されていない状態（図７のステップＳ３２参照）から、前段触媒１７が活性状態になる時点までにエアフローメータ１３を通過すると推定される吸入空気量Ｇａの積算値が設定される。第５閾値Ｔｈ５は、冷間始動直後のＨＣとＮＯ_ｘがＨＣ吸着材２２やＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されていない状態（図７のステップＳ３２参照）から、ＮＯ_ｘ吸着材２４からＮＯ_ｘの脱離が完了し且つ後段触媒３０が活性状態になる時点までにエアフローメータ１３を通過すると推定される吸入空気量Ｇａの積算値が設定される（Ｔｈ５＞Ｔｈ４）。第６閾値Ｔｈ６は、冷間始動直後のＨＣとＮＯ_ｘがＨＣ吸着材２２やＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されていない状態（図７のステップＳ３２参照）から、ＨＣの脱離が完了する時点までにエアフローメータ１３を通過すると推定される吸入空気量Ｇａの積算値が設定される（Ｔｈ６＞Ｔｈ５）。

但し、第１パージ中は、運転状態に応じてパージ通路２７を介して吸気側に帰還する排気ガスの量が変動する。また、第２パージ中は、運転状態に応じて第１切替弁１９の弁開度θ１が変動する。従って、かかる変動量も考慮して、第５、第６閾値Ｔｈ５、Ｔｈ６を設定してもよい。

次に、第２実施形態における第１切替弁１９、及び第２切替弁２８の開閉制御手順について図７のフローチャートを用いて説明する。内燃機関１の運転が開始されると、ステップＳ３１で、機関本体１１などを流れる冷却水の水温が低い状態にあるか否かが判断される。冷間始動持など冷却水の水温が低い場合には、前段触媒１７などの温度も低く活性状態になっていないと判断され、ステップＳ３２で、第１切替弁１９が全開状態（θ１＝９０度）にされ、第２切替弁２８が全閉状態（θ２＝０度）にされる（第１状態、図３参照）。これにより、機関本体１１から排出される排気ガスの総ては、二次通路２０に流れ、排気ガスに含まれるＨＣや水分は、ＨＣ吸着材２２に吸着され、排気ガスに含まれるＮＯ_ｘは、ＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着される。また、ステップＳ３２で、積算空気量ｇｓを算出するため、エアフローメータ１３を通過した吸入空気量Ｇａの積算が開始される。水温が低くない場合は、前段触媒１７などの温度も高く活性状態になっており、機関本体１１から排出される排気ガスに含まれるＨＣとＮＯ_ｘを前段触媒１７などで浄化出来るため、ステップＳ４０に進められる。

ステップＳ３３で、積算空気量ｇｓが、第４閾値Ｔｈ４以上になったか否かが判断される。積算空気量ｇｓが第４閾値Ｔｈ４以上になっていない場合は、ステップＳ３３が繰り返される。積算空気量ｇｓが第４閾値Ｔｈ４以上になった場合は、前段触媒１７が活性状態になったと判断されて、ステップＳ３４に進められる。

ステップＳ３４で、第１切替弁１９が全閉状態（θ１＝０度）にされ、第２切替弁２８が全閉状態（θ２＝０度）にされる（第２状態、図４参照）。この間、機関本体１１から排出される排気ガスの総ては、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて後段触媒３０に到達する。また、ＨＣ吸着材２２に吸着されたＨＣ、及びＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されたＮＯ_ｘは、脱離せずに吸着された状態が維持される。

ステップＳ３５で、内燃機関１の暖機が完了したか否かが判断される。暖機が完了していない場合は、ステップＳ３５が繰り返される。暖機が完了した場合は、ステップＳ３６に進められる。

ステップＳ３６で、第１切替弁１９が全閉状態（θ１＝０度）にされ、第２切替弁２８が開状態（０度＜θ２≦９０度）にされ、第１パージが開始される（第３状態、図５参照）。この間、機関本体１１から排出される排気ガスの殆どは、二次通路２０を介さずに後段触媒３０に到達するが、排気ガスの一部は、二次通路２０、及びパージ通路２７を流れて、吸気側に帰還する。このとき、ＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されたＮＯ_ｘは、水分を多く含む排気ガスがＮＯ_ｘ吸着材２４を通過する際に脱離し、吸気側に帰還する。その後、機関本体１１から排出され、前段触媒１７で浄化される。

ステップＳ３７で、積算空気量ｇｓが、第５閾値Ｔｈ５以上になったか否かが判断される。積算空気量ｇｓが第５閾値Ｔｈ５以上になっていない場合は、ステップＳ３７が繰り返される。積算空気量ｇｓが第５閾値Ｔｈ５以上になった場合は、ＮＯ_ｘの脱離（第１パージ）が完了し、且つ後段触媒３０が活性状態になったと判断されて、ステップＳ３８に進められる。

ステップＳ３８で、第２切替弁２８が全閉状態（θ２＝０度）にされ、且つ第１切替弁１９が開いた状態（０度＜θ１≦９０度）にされ、第２パージが開始される（第４状態、図６参照）。第１切替弁１９の弁開度θ１は、運転状態により調整される。この間、機関本体１１から排出される排気ガスの一部または全部は、二次通路２０に流れてＨＣ吸着材２２に吸着材に吸着されたＨＣ及び水分を脱離させ、残りは、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて、後段触媒３０に到達する。

ステップＳ３９で、積算空気量ｇｓが、第６閾値Ｔｈ６以上になったか否かが判断される。積算空気量ｇｓが、第６閾値Ｔｈ６以上になっていない場合は、ステップＳ３９が繰り返される。積算空気量ｇｓが第６閾値Ｔｈ６以上になった場合は、ＨＣ吸着材２２からＨＣの脱離（第２パージ）が完了したと判断されて、ステップＳ４０に進められる。

ステップＳ４０で、第１切替弁１９が全閉状態（θ１＝０度）にされ、第２切替弁２８が全閉状態（θ２＝０度）にされる（第５状態、図４参照）。これ以降、機関本体１１から排出される排気ガスは、二次通路２０を介さずに排気通路１５を流れて、後段触媒３０に到達する。

第２実施形態では、第２熱交換器２３の低温側流路を流れる冷媒（冷却水）と、高温側流路を流れる排気ガスとは熱交換が行われるだけで、混じり合うことはない。このため、排気ガスと排気ガスを冷却する冷媒とが混ざり合って二次通路２０に流れるガス量が増加することはない。従って、ＨＣ吸着材２２、及びＮＯ_ｘ吸着材２４の吸着効率を下げることなく、ＨＣとＮＯ_ｘの吸着及び脱離を適切に行うことが可能になる。

また、第２熱交換器２３の低温側流路を流れる冷媒には、機関本体１１を流れる冷却水が用いられる。このため、第２熱交換器２３において、排気ガスの熱を受けることにより、冷却水は温められるので、早期に冷却水を内燃機関１の運転に適した温度にまで温めることが可能になる。また、第２熱交換器２３は、機関本体１１を流れる冷却水の配管経路に、熱交換器を加えることで実現出来るため、熱交換器の低温側流路を流れる冷媒を別途導入する装置は不要である。また、冷却水を温める熱交換器は、後段触媒３０の下流などに通常備えられているものである。このため、通常備えられていた熱交換器に代えて第２熱交換器２３を二次通路２０上に設ける場合は、コスト上昇要因が少ない。

また、ＨＣ吸着材におけるＨＣの吸着特性や脱離特性と、ＮＯ_ｘ吸着材におけるＮＯ_ｘの吸着特性と脱離特性とは、異なる。例えば、吸着温度範囲の違いなどである。また、ＮＯ_ｘ吸着材は、ＮＯ_ｘ吸着材２４自身またはＮＯ_ｘ吸着材２４を通過する排気ガスが水分を多く含む場合には、低温時であってもＮＯ_ｘを吸着せず、且つ高温時でなくてもＮＯ_ｘ吸着材２４に吸着されたＮＯ_ｘを脱離する特性を有する。第２実施形態では、ＨＣ吸着材２２と、ＮＯ_ｘ吸着材２４の特性を考慮し、吸着や脱離を行うタイミングに応じて、第１切替弁１９、及び第２切替弁２８の開閉状態を制御して、排気ガスが流れる経路を制御する。これにより、効率よく、ＨＣやＮＯ_ｘの吸着及び脱離を行うことが可能になる。

また、第２熱交換器２３が、ＨＣ吸着材２２とＮＯ_ｘ吸着材２４との間に配置される形態を説明したが、ＨＣ吸着材２２が、第２熱交換器２３とＮＯ_ｘ吸着材２４との間に配置される形態であってもよい（図８参照）。この場合、パージ通路２７は、ＨＣ吸着材２２とＮＯ_ｘ吸着材２４との間と、吸気通路１２とを連通する。また、ＨＣやＮＯ_ｘを吸着する第１状態において、第２熱交換器２３によって冷却された排気ガスがＨＣ吸着材２２を流れるため、ＮＯ_ｘ吸着材２４だけでなく、ＨＣ吸着材２２の温度上昇を抑えることも可能になる。

第１実施形態における内燃機関の構成図である。 第１実施形態における第１切替弁の開閉制御手順を示すフローチャートである。 第２実施形態における内燃機関の構成図であって、第１状態における第１、第２切替弁の開閉状態を示す図である。 第２実施形態における内燃機関の構成図であって、第２、第５状態における第１、第２切替弁の開閉状態を示す図である。 第２実施形態における内燃機関の構成図であって、第３状態における第１、第２切替弁の開閉状態を示す図である。 第２実施形態における内燃機関の構成図であって、第４状態における第１、第２切替弁の開閉状態を示す図である。 第２実施形態における第１、第２切替弁の開閉制御手順を示すフローチャートである。 第２実施形態における内燃機関の構成図であって、第２熱交換器とＨＣ吸着材の配置を入れ替えた形態のものである。

符号の説明

１ 内燃機関
５ 制御部
１１ 機関本体
１２ 吸気通路
１３ エアフローメータ
１５ 排気通路
１７ 前段触媒
１９ 第１切替弁
２０ 二次通路
２１ 第１熱交換器
２２ ＨＣ吸着材
２３ 第２熱交換器
２４ ＮＯ_ｘ吸着材
２５ 冷却水配管
２７ パージ通路
２８ 第２切替弁
３０ 後段触媒

Claims (6)

1. 機関本体から排出された排気ガスを流す排気通路に設けられた二次通路と、
   前記二次通路上に設けられ、排気ガスにおけるＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方を吸着し、吸着されたＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方が所定条件下で脱離する吸着材と、
   前記二次通路上に設けられ、高温側流路には排気ガスが流れ、低温側流路には前記機関本体を流れる冷却水が流れ、前記高温側流路を流れる排気ガスと前記低温側流路を流れる冷却水との間で、互いが混じり合わない状態で、熱交換が行われる熱交換器と、
   排気通路の二次通路が合流する部分よりも下流に設けられ、前記吸着材から脱離したＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方を浄化する排気ガス浄化触媒とを備え、
   前記吸着材は、前記熱交換器の前記排気ガスが接触する部分にコーティングされるか、前記熱交換器と前記排気ガス浄化触媒との間に配置されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記吸着材は、前記熱交換器の前記排気ガス浄化触媒がある側に多くコーティングされることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記排気通路から前記二次通路への排気ガスの流れを制御する切替弁を更に備え、
   前記切替弁の開閉状態を制御することにより、前記吸着材へのＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方の吸着、及び前記吸着材に吸着されたＨＣとＮＯ_ｘの少なくとも一方の脱離が行われ、
   前記切替弁の開閉は、前記機関本体を通る冷却水による冷却が行われる電動モータにより行われることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
4. 前記排気通路上であって、前記二次通路よりも上流に設けられた前段排気ガス浄化触媒と、
   前記二次通路上であって、前記吸着材よりも前記前段排気ガス浄化触媒がある側に設けられたＨＣ吸着材と、
   前記二次通路上であって、前記ＨＣ吸着材と前記吸着材との間と前記機関本体の吸気通路とを連通するパージ通路と、
   前記排気通路から前記二次通路への排気ガスの流れを制御する第１切替弁と、
   前記二次通路から前記パージ通路への排気ガスの流れを制御する第２切替弁とを更に備え、
   前記吸着材は、ＮＯ_ｘ吸着材であり、
   前記第１、第２切替弁の開閉状態を制御することにより、前記ＮＯ_ｘ吸着材へのＮＯ_ｘの吸着、前記ＨＣ吸着材へのＨＣの吸着、前記ＮＯ_ｘ吸着材に吸着されたＮＯ_ｘの脱離、及び前記ＨＣ吸着材に吸着されたＨＣの脱離が行われることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
5. 前記ＨＣ吸着材は、前記熱交換器よりも前記前段排気ガス浄化触媒側に配置され、
   前記ＨＣ吸着材に吸着されたＨＣを脱離させる場合は、前記ＨＣ吸着材、前記熱交換器、前記ＮＯ_ｘ吸着材の順に前記二次通路を排気ガスの少なくとも一部が流れるように、前記第１、第２切替弁の開閉状態が制御されることを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
6. ＨＣを前記ＨＣ吸着材に吸着させ、ＮＯ_ｘを前記ＮＯ_ｘ吸着材に吸着させる場合は、前記ＨＣ吸着材、前記ＮＯ_ｘ吸着材の順に前記二次通路を排気ガスが流れるように、前記第１、第２切替弁の開閉状態が制御され、
   前記ＮＯ_ｘ吸着材に吸着されたＮＯ_ｘを脱離させる場合は、前記ＨＣ吸着材を通過せず、前記ＮＯ_ｘ吸着材を通過した後、前記パージ通路を介して、前記吸気通路に排気ガスの少なくとも一部が流れるように、前記第１、第２切替弁の開閉状態が制御され、
   その後、前記ＨＣ吸着材に吸着されたＨＣを脱離させる場合は、前記ＨＣ吸着材、前記ＮＯ_ｘ吸着材の順に前記二次通路を排気ガスの少なくとも一部が流れるように、前記第１、第２切替弁の開閉状態が制御されることを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。

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