JP2010168994A - 内燃機関の排気浄化装置、ハイブリッド機関 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、ＮＯｘの大気放出を抑制しつつ、ＮＯｘ吸着材または／およびＮＯｘ脱離機構を検査することが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。
【解決手段】内燃機関１０の冷間始動時に、切替弁５０を位置Ｂに制御する。これにより、ＮＯｘ吸着材４２でＮＯｘを吸着することができる。また、実施の形態１では、触媒暖機が完了したらその後適切なタイミングでパージバルブ６２を開き、還流パージを実行する。還流パージの実行中に、ＮＯｘセンサ５２の出力値を所定値と比較する。還流パージ中のＮＯｘセンサ５２の出力値がこの所定値以上を示した場合は、ＮＯｘ吸着材４２や、パージバルブ６２およびパージ通路６０が正常であると判定される。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の排気浄化装置、ハイブリッド機関に関する。

従来、例えば、特開２００５−２４０７２６号公報に開示されているように、ＨＣ吸着材と、このＨＣ吸着材の浄化性能（吸着性能）を検査する構成とを備えた内燃機関の排気浄化装置が知られている。内燃機関の冷間始動時などの排気触媒が低温にある状況下では、排気触媒のＨＣ浄化性能が低下している。上記従来の排気浄化装置は、ＨＣの触媒浄化が困難な場合に、ＨＣ吸着材にＨＣを吸着させることができる。

ＨＣ吸着材のＨＣ吸着量には、上限がある。従って、通常、ＨＣ吸着量がある程度多くなった場合には、ＨＣ吸着材からＨＣを脱離する措置が施される。脱離したＨＣは、例えば排気触媒が活性状態にあるときにこの排気触媒で浄化されるなどして、処理される。

上記従来の排気浄化装置は、ＨＣ吸着材のＨＣ吸着性能が正常かどうかを検査する構成を備える。具体的には、排気通路内におけるＨＣ吸着材の下流に、酸素濃度センサが設けられる。上記従来の排気浄化装置は、空燃比変動に応じたＨＣ吸着材下流の酸素濃度変動に基づいて、ＨＣ吸着材の吸着性能の劣化具合を検知している。

特開２００５−２４０７２６号公報 特開平６−２２９２３５号公報 特開２００６−３４２７００号公報

ＨＣ吸着材のみならず、排気ガス中のＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材も、内燃機関の排気浄化装置に用いられることがある。これにより、内燃機関の始動時などＮＯｘの触媒浄化が困難な場合に、ＮＯｘ吸着材にＮＯｘを吸着させることができる。

ＮＯｘ吸着材でも、ＮＯｘ吸着量が上限を超えないように必要に応じてＮＯｘが脱離されることが好ましい。ＮＯｘの脱離を行う手法として、ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを脱離して内燃機関の吸気系に還流する手法がある。以下、この手法を「還流パージ」とも称す。還流パージは、具体的には、吸気通路と排気通路のＮＯｘ吸着材付近とをパージ通路を介して接続し、このパージ通路に設けたパージバルブの開放によりＮＯｘを脱離して吸気系に還流する。還流されたＮＯｘは、内燃機関の気筒に流入し再び排気通路へと流れ、その後、排気触媒で浄化される。還流パージによれば、ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ脱離を、ＮＯｘの大気放出を避けつつ行うことができる。

背景技術で述べたように、ＨＣ吸着材を備えた従来の排気浄化装置で、ＨＣ吸着材の吸着性能検査が行われている。ＮＯｘ吸着材を使用する場合においても同様に、ＮＯｘ吸着材を検査できることが好ましい。また、ＮＯｘ吸着材からＮＯｘを脱離するための構成（以下、「ＮＯｘ脱離機構」とも称す）を検査したいという要求もある。これらの点に鑑みて鋭意研究を行った結果、本願発明者は、還流パージの利点を活かして、ＮＯｘの大気放出を抑制しつつＮＯｘ吸着材やＮＯｘ脱離機構を検査することができる装置を見出した。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ＮＯｘの大気放出を抑制しつつ、ＮＯｘ吸着材または／およびＮＯｘ脱離機構を検査することが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。

また、ＮＯｘ吸着材の吸着性能の検査や、排気通路のＮＯｘ漏れの検査を、ＮＯｘセンサを用いて行うことが考えられる。内燃機関の始動直後には、通常、ＮＯｘセンサは非活性状態にある。ＮＯｘセンサは、空燃比センサや酸素センサに比して、活性化に比較的長い時間がかかる。このため、内燃機関の始動時にＮＯｘセンサを用いたＮＯｘ検知を行うことが難しかった。本願発明者は、このような事情に鑑み鋭意研究を行った結果、上記の検査をＮＯｘセンサを用いて行う上で好適なハイブリッド機関を見出した。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関を有するハイブリッド機関において、ＮＯｘセンサを使用してＮＯｘ吸着材検査または／および排気通路のＮＯｘ漏れ検査を行う上で好適なハイブリッド機関を提供するこを他の目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気通路に接続され、ＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
一端が前記内燃機関の吸気通路に連通し、且つ、他の一端が前記排気通路に接続することにより前記ＮＯｘ吸着材と連通するパージ通路と、前記パージ通路の開放と遮断を切替可能なパージバルブと、を有するパージ手段と、
前記ＮＯｘ吸着材から前記パージ通路を介して前記吸気通路に至るまでのガスの流通経路に設けられたＮＯｘセンサと、
前記パージ手段によるパージ中の前記ＮＯｘセンサの出力に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材または／および前記パージ手段を検査する検査手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ＮＯｘセンサが、ＮＯｘの濃度に応じて出力値を変化させ、
前記検査手段が、前記パージ手段によるパージ中の前記ＮＯｘセンサの出力値が所定値以上を示した場合には前記ＮＯｘ吸着材および前記パージ手段が正常であると判定するセンサ出力判定手段を、含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記ＮＯｘセンサの出力に基づいて、前記パージ手段によるパージ中に前記吸気通路へと還流されたＮＯｘの量である還流ＮＯｘ量を検知するＮＯｘ量検知手段を備え、
前記検査手段が、前記還流ＮＯｘ量が所定量以上である場合には前記ＮＯｘ吸着材および前記パージ手段が正常であると判定するＮＯｘ量判定手段を、含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記センサ出力判定手段または前記ＮＯｘ量判定手段が前記ＮＯｘ吸着材および前記パージ手段が正常であると判定しなかった場合に、前記パージバルブの故障の有無を検出するバルブ故障検出手段と、
前記バルブ故障検出手段の判定結果が前記パージバルブに故障がないことを示す場合に、前記ＮＯｘ吸着材が正常ではないと判定する吸着材状態判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第４の発明において、
前記バルブ故障検出手段が、前記パージバルブへの開度変更指示の前後の吸気圧または内燃機関燃焼状態の変化に基づいて前記パージバルブの故障の有無を検出するものであり、且つ、前記センサ出力判定手段または前記ＮＯｘ量判定手段が前記ＮＯｘ吸着材および前記パージ手段が正常であると判定しなかった場合に限り、前記パージバルブの故障検出を行うものであることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明のいずれか１つの発明において、
前記検査手段が、前記パージ手段によるパージ中に前記ＮＯｘセンサによりＮＯｘが検知されている時間の長さに基づいて、前記パージ手段を検査するパージ状態検査手段を含むことを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至第６の発明のいずれか１つの発明において、
前記ＮＯｘセンサが活性状態にあるか否かを判別する判別手段と、
前記ＮＯｘセンサが非活性状態から活性状態に移行するときに、前記ＮＯｘセンサが活性状態であると判別されるまで前記パージバルブを閉じ状態に維持する制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする。

第８の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関と、内燃機関以外の他の機関と、を有するハイブリッド機関であって、
前記内燃機関の主排気通路から分岐して設けられた分岐通路と、
前記分岐通路に備えられ、ＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替弁と、
前記ＮＯｘ吸着材の下流若しくは前記切替弁の下流、又は、前記ＮＯｘ吸着材の下流と前記切替弁の下流との合流部の下流に設けられたＮＯｘセンサと、
機関始動時に、前記ＮＯｘセンサを活性化する活性化手段と、
機関始動時に、少なくとも前記ＮＯｘセンサが活性化するまでは前記内燃機関を停止させて前記他の機関により要求出力を充足し、前記ＮＯｘセンサの活性化後に前記切替弁を前記分岐通路に排気ガスが流れる位置に制御した状態で前記内燃機関を始動する始動時制御手段と、
前記始動時制御手段が前記内燃機関を始動した後に、前記ＮＯｘセンサの出力に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材または／および前記切替弁の下流のＮＯｘ漏れの有無を検査する検査手段と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、ＮＯｘの大気放出を抑制しつつ、ＮＯｘ吸着材やパージ手段を検査できる。すなわち、パージ通路を介して吸気通路側に還流されるガス（以下単に「還流ガス」とも称す）に含まれるＮＯｘの量は、ＮＯｘ吸着材が吸着していたＮＯｘの量に応じて異なる。また、還流ガスの流量が正常時と相違すれば、ＮＯｘセンサ出力にその影響が現れる。従って、ＮＯｘセンサの出力に基づいて、ＮＯｘ吸着材やパージ手段を検査できる。第１の発明によれば、ＮＯｘ吸着材やパージ手段を検査するための情報を還流ガスから取得できるので、ＮＯｘの大気放出を抑制しつつ、ＮＯｘ吸着材やＮＯｘ脱離機構としてのパージ手段を検査できる。

還流ガスのＮＯｘ濃度が正常時の想定濃度を下回っていないのならば、ＮＯｘ吸着量および還流ガス流量が正常だと判断できる。第２の発明によれば、ＮＯｘ吸着材とパージ手段という２つの構成の両方が正常かどうかを、ＮＯｘセンサ出力値と所定値との比較という１つの比較動作により判別できる。

第３の発明は、還流パージ中にパージ通路を流れたＮＯｘ量をＮＯｘセンサ出力に基づいて検知する手段を備えている。これにより、ＮＯｘ量が所定量に比して多いか少ないかを判定できる。従って、精度良く、ＮＯｘ吸着材およびパージ手段を検査できる。

第４の発明によれば、不具合の発生原因を、ＮＯｘ吸着材とパージ手段のうち片方に絞り込むことができる。

第５の発明によれば、ＮＯｘ吸着材およびパージ手段が正常であると判定されなかった場合（非正常時）に限って、不具合の原因を特定する判定がさらに行われる。従って、この手法は、ＮＯｘ吸着材とパージ手段の状態判定を常に個別に行う手法に比して、効率がよい。また、パージバルブの開度変更は、内燃機関の燃焼変動を招きうる。第４の発明によれば、ＮＯｘ吸着材およびパージ手段の正常時には、バルブ故障検出手段の判定が行われない。よって、不必要なパージバルブ開度変更を抑制できる。

第６の発明によれば、ＮＯｘ濃度センサの出力に基づいて、パージ手段の状態を判別できる。還流ガス流量が本来の流量より少ないと、ＮＯｘの還流パージが速やかに進まず、結果的にＮＯｘ検知期間が長めになる。よって、パージバルブの開放後、ＮＯｘセンサによりＮＯｘが検知されている時間の長さに基づいて、還流ガス流量が正常か否か、すなわちパージ手段が正常か否かを判定可能である。

第７の発明によれば、ＮＯｘセンサが確実に活性化するまで、還流パージを待機することができる。これにより、ＮＯｘセンサ活性後、還流パージを行うときに、ＮＯｘ吸着材に吸着しておいたＮＯｘを、ＮＯｘセンサの検知対象として用いることができる。

第８の発明によれば、ＮＯｘセンサの活性までは内燃機関を停止させておくとともに、ＮＯｘセンサ活性化後、内燃機関始動時にＮＯｘ漏れ検査を行うことができる。

本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３を説明するための図であり、ＮＯｘ吸着量とパージバルブ流量の変化がそれぞれＮＯｘセンサ出力にもたらす影響を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態５にかかる内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。実施の形態１にかかる内燃機関１０は、ピストン１２、吸気弁１４および排気弁１６を備え、かつ、吸気通路２０および排気通路３０に接続する。吸気通路２０は、サージタンク２２およびスロットルに連通する。排気通路３０の下流には、排気ガスを浄化するための前段触媒３４および後段触媒３６が設けられる。前段触媒３４と後段触媒３６との間には、排気管３２が接続する。なお、図１では便宜上内燃機関１０の１つの気筒を示しているが、内燃機関１０は実際には多気筒型内燃機関である。但し、本発明はこれに限定されない。各種の気筒数、方式の内燃機関に本発明を適用可能である。

排気管３２は、分岐管路４０と接続する。分岐管路４０は、ＮＯｘ吸着材４２を備える。ＮＯｘ吸着材４２は、排気ガス中のＮＯｘを吸着することができる。分岐管路４０の上流側には、切替弁５０が備えられる。切替弁５０を図１のＡとＢとのそれぞれの位置に切り替えることにより、排気ガスの流れを排気管３２側と分岐管路４０側との間で切り替えることができる。

分岐管路４０におけるＮＯｘ吸着材４２上流位置には、パージ通路６０の一端が接続されている。パージ通路６０の他端は、吸気通路２０に接続する。パージ通路６０は、パージ通路６０の開放と遮断とを切替可能なパージバルブ６２を備える。実施の形態１では、ＮＯｘ吸着材４２のＮＯｘを脱離する際には、切替弁５０を位置Ａに切り替えて、パージバルブ６２を開放する。この状態では、排気ガスが、排気通路３０→後段触媒３６の上流位置→分岐管路４０→ＮＯｘ吸着材４２→パージ通路６０を通過する。この過程で、ＮＯｘ吸着材４２からＮＯｘが脱離され、脱離されたＮＯｘが吸気通路２０に還流される。以下、ここで述べたパージバルブ開放によるＮＯｘ脱離からＮＯｘの還流までの一連の動作を「還流パージ」とも称す。

パージ通路６０における、パージバルブ６２と吸気通路２０との間には、ＮＯｘセンサ５２が取り付けられる。ＮＯｘセンサ５２は、還流パージによりパージ通路を介して還流されるガス（以下「還流ガス」とも称す）のＮＯｘ濃度を検知することができる。なお、ＮＯｘセンサ５２の具体的構成には特に限定はない。

内燃機関１０には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００が備えられている。ＥＣＵ１００は、ＮＯｘセンサ５２、切替弁５０に接続する。また、ＥＣＵ１００は、内燃機関１０に取り付けられたエンジン水温センサ（不図示）にも接続する。

［実施の形態１の動作］
実施の形態１では、内燃機関１０の冷間始動時に、切替弁５０を位置Ｂに制御する。これにより、ＮＯｘ吸着材４２でＮＯｘを吸着することができる。また、実施の形態１では、触媒暖機が完了したらその後適切なタイミングでパージバルブ６２を開き、還流パージを実行する。

実施の形態１では、還流パージの実行中に、ＮＯｘセンサ５２の出力値に基づいて、ＮＯｘ吸着材４２、パージバルブ６２およびパージ通路６０が検査される。具体的には、本実施形態では、ＥＣＵ１００が、還流パージの実行中に、ＮＯｘセンサ５２の出力値を所定値と比較する。この所定値は、下記のように定める。すなわち、還流ガスに含まれるＮＯｘの量は、還流パージ前にＮＯｘ吸着材４２が吸着していたＮＯｘの量に応じて異なる。また、還流ガスの流量が正常時と相違すれば、ＮＯｘセンサ５２の出力にその影響が現れる。そこで、ＮＯｘ吸着材４２の吸着性能が正常であり且つパージバルブ６２やパージ通路６０が正常である場合に、還流ガスのＮＯｘ濃度のピーク値がどの程度の値になるかを、予め実験等により特定しておく。ここで特定した値を、上記の所定値としてＥＣＵ１００に記憶しておく。

還流パージ中のＮＯｘセンサ５２の出力値がこの所定値以上を示した場合は、ＮＯｘ吸着材４２や、パージバルブ６２およびパージ通路６０が正常であると判定される。そうでない場合には、ＮＯｘ吸着材４２、パージバルブ６２およびパージ通路６０が正常であるとは判定されない。この場合、ＮＯｘ吸着材４２、パージバルブ６２およびパージ通路６０の少なくとも１つに、劣化や故障があると考えられる。以上のように、ＮＯｘセンサ５２の出力値に基づいて、ＮＯｘ吸着材４２、パージバルブ６２およびパージ通路６０が検査される。

なお、実施の形態１にかかる内燃機関の排気浄化装置は、次のような利点も有する。ＨＣ吸着材のＨＣ脱離が少量ずつであるのに対し、ＮＯｘ吸着材のＮＯｘ脱離時には、多量のＮＯｘが一気に脱離してくる傾向がある。つまり、ＮＯｘ吸着材の場合、パージの際に、高濃度にＮＯｘを含むガスがＮＯｘ吸着材側から流れてくる。実施の形態１では、この高濃度ＮＯｘ含有ガスに対してＮＯｘセンサ５２によるセンシングを行うため、ＮＯｘ吸着材４２等の判定の基礎となる情報を十分に高精度に取得することができる。また、上記のように、ＮＯｘ吸着材では、多量のＮＯｘが一気に脱離してくるという事情がある。実施の形態１では、ＮＯｘ吸着材４２等を検査するための情報を還流ガスから取得できるので、ＮＯｘの大気放出を抑制しつつＮＯｘ吸着材４２等を検査できる。

また、ＮＯｘ吸着材からのＮＯｘ脱離初期は、ＮＯｘ吸着材から排出されるガスの温度が低い。これは、ＮＯｘ吸着材に付着する水分の影響によるものである。仮にこの低温ガスが排気触媒（後段触媒３６）に流れ込むと、排気触媒の温度が低下して活性状態が損なわれてしまう。この点、実施の形態１によれば、還流パージを行うため、ＮＯｘ吸着材４２から低温ガスが排出されても排気触媒への悪影響がない。つまり、排気触媒への悪影響なく、脱離初期のＮＯｘも含めてＮＯｘセンサ５２によるＮＯｘ検知を行うことができる。

なお、実施の形態１で述べた「還流ガスのＮＯｘ検知」の手法を、ＨＣ吸着材に同様に適用することは難しい。還流パージを行う場合、排気ガス中のＨＣも吸気系側に還流されうる。一方、吸気系には、還流パージ以外の原因で流れ込んだＨＣ（具体的には例えば燃料噴射弁で噴射されたＨＣ）も存在しうる。つまり、吸気系に還流パージによるＨＣとそれ以外のＨＣとが混在する場合がある。これらのうち還流パージによるＨＣのみを判別することは難しい。このように、実施の形態１で述べた還流ガスに対する吸着成分検知という手法は、ＮＯｘ吸着材に好適な手法である。

［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、ＮＯｘセンサ５２が、パージバルブ６２と吸気通路２０との間に取り付けられた。しかしながら、本発明はこれに限られない。ＮＯｘセンサ５２は、還流パージ実行中に、ＮＯｘ吸着材４２から脱離したＮＯｘが流れる経路に取り付けられていればよい。つまり、ＮＯｘ吸着材４２と吸気通路２０とをつなぐ分岐管路４０およびパージ通路６０の途中に、ＮＯｘセンサ５２を取り付ければよい。

実施の形態１では、ＮＯｘセンサ５２の出力値を所定値と比較することにより、ＮＯｘ吸着材４２、パージバルブ６２およびパージ通路６０が正常であるか否かの判定を行った。しかしながら、本発明はこれに限られない。次のような変形が可能である。パージ通路６０に流量センサを取り付ける。これにより、ＮＯｘセンサ５２および流量センサにより、還流ガスの、ＮＯｘ濃度および流量を検知できる。検知したＮＯｘ濃度および流量に基づいて、還流パージによりＮＯｘ吸着材４２から吸気通路２０へと流れたＮＯｘの量を算出できる。算出したＮＯｘ量が多いか少ないかを、予め実験等により基準値として定めた所定量と比較して、ＮＯｘ吸着材４２、パージバルブ６２およびパージ通路６０が正常であるか否かの判定を行ってもよい。

なお、実施の形態１では、排気管３２をバイパスする分岐管路４０を設けて、この分岐管路４０にＮＯｘ吸着材４２を配置した。しかしながら、本発明はこのような構成の排気系に限られない。ＮＯｘ吸着材を有する排気系であれば、そのＮＯｘ吸着材の付近と吸気通路とをパージ通路で接続しかつこのパージ通路にパージバルブ及びＮＯｘセンサを設けることにより、本発明を適用することができる。

実施の形態２．
実施の形態２にかかる内燃機関の排気浄化装置は、上述した実施の形態１と同じハードウェア構成を備える。実施の形態２では、内燃機関１０の冷間始動時に、ＮＯｘセンサ５２の活性化後に還流パージを開始する。具体的には、先ず、内燃機関１０の冷間始動時に、実施の形態１と同様に、切替弁５０を位置Ｂに制御し、ＮＯｘ吸着材４２でＮＯｘを吸着する。

また、エンジン水温センサが所定値以上であり、且つ、ＮＯｘセンサ５２が活性状態にあるか否かが判定される。なお、ＮＯｘセンサ５２の活性判定の具体的な手法は、公知技術を用いればよく、新規な事項ではないため説明は省略する。これらの両方の条件が成立している場合には還流パージを実行可能であると判断され、その後還流パージに適当なタイミングでパージバルブ６２が開放される。還流パージ実行中、実施の形態１と同様に、ＮＯｘセンサ５２の出力値が所定値と比較され、ＮＯｘ吸着材４２、パージバルブ６２およびパージ通路６０が正常であるか否かが判定される。

実施の形態２によれば、ＮＯｘセンサ５２が確実に活性化するまで、還流パージを待機することができる。言い替えれば、ＮＯｘセンサ５２の活性まで、ＮＯｘ吸着材４２にＮＯｘを取り置くことができる。これにより、ＮＯｘセンサ５２の活性化後、還流パージを行うときに、ＮＯｘ吸着材４２に蓄えておいたＮＯｘを、ＮＯｘセンサ５２の検知対象として用いることができる。また、実施の形態２によれば、内燃機関１０の始動→ＮＯｘ吸着およびＮＯｘセンサ５２活性化→還流パージ、の順序で、内燃機関始動時の制御が実行される。これにより、内燃機関始動時に、ＮＯｘセンサ５２の活性化後に、随時、還流ガスのＮＯｘ濃度検知を行うことができる。

実施の形態３．
実施の形態３にかかる内燃機関の排気浄化装置は、上述した実施の形態１と同じハードウェア構成を備える。図２は、ＮＯｘセンサ５２の検出濃度の変化を示す。ＮＯｘ吸着材４２が正常である場合の濃度変化を、点線で示す。ＮＯｘ吸着材４２の吸着量が低下した場合、図２に示す「吸着材異常」の実線のようにＮＯｘセンサ５２の検出濃度が低下する。これは、脱離ＮＯｘ量が少なくなるからである。また、パージバルブ６２が故障してパージ通路６０のガス流量が低下すると、ＮＯｘの還流にかかる時間が長くなる。結果的に、図２の「パージバルブ流量低下」のように、ＮＯｘ濃度が検出される時間が正常時に比して長くなる。

そこで、実施の形態３では、還流パージ中に、ＮＯｘセンサ５２がＮＯｘを検知している時間の長さが計測される。この時間計測はＥＣＵ１００のタイマ機能等で適宜に実現すればよい。計測時間が正常時の想定時間に比べて長すぎれば、パージバルブ６２の流量低下故障と判定される。また、単にＮＯｘの検出濃度低下のみが認められた場合には、ＮＯｘ吸着材４２の吸着量低下（劣化）と判定される。

なお、この時間計測によるパージバルブ６２の故障検出は、実施の形態１の判定手法つまり「ＮＯｘセンサ５２の出力値を所定値と比較することにより、ＮＯｘ吸着材４２、パージバルブ６２およびパージ通路６０が正常であるか否かを判定する手法」と併用しても良い。併用した場合には、不具合の発生原因を、ＮＯｘ吸着材４２とパージバルブ６２とのうち片方に絞り込むことができる。また、併用せずに、時間計測によるパージバルブ６２の故障検出のみを、実施の形態１のハードウェア構成で行っても良い。その場合には、ＮＯｘ吸着材４２の検査は他の手法を用いて行えばよい。

実施の形態４．
実施の形態４にかかる内燃機関の排気浄化装置は、上述した実施の形態１と同じハードウェア構成を備える。実施の形態４は、ＥＣＵ１００が、パージバルブ６２の故障検出用ルーチンを備えている。このルーチンでは、具体的には、先ず、パージバルブ６２への開度変更の指示前と指示後の吸気圧の変化を吸気圧センサ（不図示）で検知する。変化の前後の圧力差を、パージバルブ６２の正常時に同様の制御を行ったときの検知結果と比較することにより、パージバルブ６２の故障の有無を判定することができる。

実施の形態４では、実施の形態１においてＮＯｘ吸着材４２等が正常であると判定されなかった場合に限り、上述した故障検出用ルーチンが実行される。そして、パージバルブ６２に故障がないという結果が得られた場合に、ＮＯｘ吸着材４２が正常ではないと判定する。これにより、不具合の発生原因を、ＮＯｘ吸着材４２とパージバルブ６２とのうち片方に絞り込むことができる。

また、実施の形態４では、ＮＯｘ吸着材４２等が正常であると判定されなかった場合（非正常時）に限って、非正常の原因を特定する判定がさらに行われる。従って、ＮＯｘ吸着材４２やパージバルブ６２の劣化・故障判定など常に個別に行う場合に比して、効率がよい。また、パージバルブ６２の開度変更は、内燃機関１０の燃焼変動を招きうる。実施の形態４によれば、不必要なパージバルブ開度変更を抑制できる。

なお、パージバルブ６２への開度変更の指示前と指示後の内燃機関１０の燃焼状態の変化を、吸気系の圧力差に代えて、判定に用いてもよい。なお、公知のＥＧＲバルブの故障検出と同様の手法を適用することもできる。また、実施の形態３で述べたＮＯｘセンサ５２のＮＯｘ検知時間の計測により、パージバルブ６２の故障検出を行っても良い。

実施の形態５．
図３は、本発明の実施の形態５にかかるハイブリッド機関の構成を示す図である。実施の形態５にかかるハイブリッド機関は、特に、車両搭載用として好適である。実施の形態５のハイブリッド機関は、実施の形態１と同様に、内燃機関１０および排気浄化装置を備えている。実施の形態５では、図３に示すように、ＮＯｘセンサ５２が、パージ通路６０ではなく、排気管３２における分岐管路４０との合流位置の更に下流に取り付けられている。この点を除き、実施の形態５の内燃機関側の構成は、実施の形態１と同様の構成である。また、実施の形態５のハイブリッド機関は、モータ２００を備えている。モータ２００は、図示しないバッテリから電気エネルギを受けて駆動する。

実施の形態５では、ハイブリッド機関の始動直後は、先ず、モータ２００により機関出力を補う。また、始動後にＮＯｘセンサ５２の活性化（具体的には内蔵のヒータによるセンサ昇温）を行い、活性化とともにＮＯｘセンサ５２の活性判定を行う。ＮＯｘセンサ５２が活性化したら、内燃機関１０の始動を開始する。このとき、切替弁５０は位置Ｂに制御され、排気ガスはＮＯｘ吸着材４２側に流れる。この状態で、ＮＯｘセンサ５２の出力が取得され、所定値以上の濃度のＮＯｘが検知された場合、ＮＯｘ吸着材４２下流へのＮＯｘ漏れ、あるいは、切替弁５０下流へのＮＯｘ漏れのうち少なくとも一方が発生していると判定される。

以上説明した実施の形態５によれば、ＮＯｘセンサ５２の活性までは内燃機関１０を停止させておくことができる。そして、ＮＯｘセンサ５２の活性化後、内燃機関１０を始動させてＮＯｘ漏れ検査を行うことができる。これにより、内燃機関１０の始動時、ＮＯｘの吸着が行われている期間に、ＮＯｘ吸着材４２や切替弁５０の不具合（ＮＯｘ吸着材４２の吸着性能の低下（劣化）や、切替弁５０の故障）の有無を、ＮＯｘセンサ５２を用いて検査することができる。

なお、実施の形態５のハイブリッド機関は、内燃機関と、モータ（電動機）とを備えたハイブリッド機関である。しかしながら、本発明はこれに限られない。内燃機関と、他の１つの機関とを組み合わせた各種のハイブリッド機関に対して、本発明を適用することができる。なお、実施の形態５では、ＮＯｘセンサ５２が、排気管３２における分岐管路４０との合流位置の更に下流に取り付けられている。しかしながら、本発明はこれに限られない。切換弁５０とＮＯｘ吸着材４２のうち一方の構成の下流にＮＯｘセンサ５２を配置して、その一方の構成のＮＯｘの漏れを検知しても良い。この場合、残りの構成の検査は、他の手法により行えばよい。なお、実施の形態５では実施の形態１と同様にパージ通路６０やパージバルブ６２が備えられたが、実施の形態５においてはこれらの還流パージ用の構成は必ずしも必須ではない。

なお、実施の形態１乃至４にかかる内燃機関の排気浄化装置を、実施の形態５のハイブリッド機関の内燃機関に対して適用しても良い。

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 吸気弁
１６ 排気弁
２０ 吸気通路
２２ サージタンク
３０ 排気通路
３２ 排気管
３４ 前段触媒
３６ 後段触媒
４０ 分岐管路
４２ ＮＯｘ吸着材
５０ 切替弁
５２ ＮＯｘセンサ
６０ パージ通路
６２ パージバルブ
２００ モータ

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路に接続され、ＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
   一端が前記内燃機関の吸気通路に連通し、且つ、他の一端が前記排気通路に接続することにより前記ＮＯｘ吸着材と連通するパージ通路と、前記パージ通路の開放と遮断を切替可能なパージバルブと、を有するパージ手段と、
   前記ＮＯｘ吸着材から前記パージ通路を介して前記吸気通路に至るまでのガスの流通経路に設けられたＮＯｘセンサと、
   前記パージ手段によるパージ中の前記ＮＯｘセンサの出力に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材または／および前記パージ手段を検査する検査手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記ＮＯｘセンサが、ＮＯｘの濃度に応じて出力値を変化させ、
   前記検査手段が、前記パージ手段によるパージ中の前記ＮＯｘセンサの出力値が所定値以上を示した場合には前記ＮＯｘ吸着材および前記パージ手段が正常であると判定するセンサ出力判定手段を、含む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。
3. 前記ＮＯｘセンサの出力に基づいて、前記パージ手段によるパージ中に前記吸気通路へと還流されたＮＯｘの量である還流ＮＯｘ量を検知するＮＯｘ量検知手段を備え、
   前記検査手段が、前記還流ＮＯｘ量が所定量以上である場合には前記ＮＯｘ吸着材および前記パージ手段が正常であると判定するＮＯｘ量判定手段を、含むことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記センサ出力判定手段または前記ＮＯｘ量判定手段が前記ＮＯｘ吸着材および前記パージ手段が正常であると判定しなかった場合に、前記パージバルブの故障の有無を検出するバルブ故障検出手段と、
   前記バルブ故障検出手段の判定結果が前記パージバルブに故障がないことを示す場合に、前記ＮＯｘ吸着材が正常ではないと判定する吸着材状態判定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記バルブ故障検出手段が、前記パージバルブへの開度変更指示の前後の吸気圧または内燃機関燃焼状態の変化に基づいて前記パージバルブの故障の有無を検出するものであり、且つ、前記センサ出力判定手段または前記ＮＯｘ量判定手段が前記ＮＯｘ吸着材および前記パージ手段が正常であると判定しなかった場合に限り、前記パージバルブの故障検出を行うものであることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記検査手段が、前記パージ手段によるパージ中に前記ＮＯｘセンサによりＮＯｘが検知されている時間の長さに基づいて、前記パージ手段を検査するパージ状態検査手段を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記ＮＯｘセンサが活性状態にあるか否かを判別する判別手段と、
   前記ＮＯｘセンサが非活性状態から活性状態に移行するときに、前記ＮＯｘセンサが活性状態であると判別されるまで前記パージバルブを閉じ状態に維持する制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 内燃機関と、内燃機関以外の他の機関と、を有するハイブリッド機関であって、
   前記内燃機関の主排気通路から分岐して設けられた分岐通路と、
   前記分岐通路に備えられ、ＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
   前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替弁と、
   前記ＮＯｘ吸着材の下流若しくは前記切替弁の下流、又は、前記ＮＯｘ吸着材の下流と前記切替弁の下流との合流部の下流に設けられたＮＯｘセンサと、
   機関始動時に、前記ＮＯｘセンサを活性化する活性化手段と、
   機関始動時に、少なくとも前記ＮＯｘセンサが活性化するまでは前記内燃機関を停止させて前記他の機関により要求出力を充足し、前記ＮＯｘセンサの活性化後に前記切替弁を前記分岐通路に排気ガスが流れる位置に制御した状態で前記内燃機関を始動する始動時制御手段と、
   前記始動時制御手段が前記内燃機関を始動した後に、前記ＮＯｘセンサの出力に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材または／および前記切替弁の下流のＮＯｘ漏れの有無を検査する検査手段と、
   を備えることを特徴とするハイブリッド機関。

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