JP3658115B2

JP3658115B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3658115B2
Application number: JP32480996A
Authority: JP
Inventors: 修介赤崎; 晃平花田; 裕司安井; 忠佐藤; 剛志芳賀
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: USRE42056E1; EP0844373A1; JPH10153112A; US5946906A; USRE43588E1; EP0844373B1; DE69727451T2; DE69727451D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の排気浄化装置に関し、より具体的には触媒装置の下流に吸着手段を設け、機関始動時の未燃ＨＣ成分を吸着させるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関では排気系に触媒装置を設け、排気ガス中のＨＣ，ＮＯｘ，ＣＯ成分を除去して浄化を図っているが、機関の冷間始動時など触媒装置が活性化していないときは未燃ＨＣ成分が生じて機関外に放出される。そこで、近時、特開平４−１７７１０号公報に記載されるように、排気通路５を触媒装置６，７の下流において分岐させ、バイパス通路（分岐路）９に活性炭などの吸着装置（吸着手段）１０を配置し、その下流で再び排気管に合流させた構造を備えた排気浄化装置が提案されている。
【０００３】
より詳しくは、バイパス通路９の合流点付近に排気還流（ＥＧＲ）通路１５を接続し、吸着させた未燃ＨＣ成分を吸気系に還流させると共に、その下流にバイパス通路９を閉鎖するシャッタバルブ１４を設けている。同種の技術は、特開平５−１７１９２９号、特開平６−１０１４６１号公報記載の技術などでも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開平４−１７７１０号公報記載の技術においては、前記分岐路９側に排気ガスを導くために排気通路５を開閉するバイパスバルブ１３を排気通路５に設けると共に、前記バイパス通路９を閉鎖するシャッタバルブ１４を、バイパスバルブ１３と別体に分岐路下流に配置したことから、バイパスバルブ１３が閉鎖位置にあるときにシャッタバルブ１４が故障して閉鎖位置に固着する、いわゆるクローズ・スティック状態を生じると、排気系が閉塞して機関がストールする不都合があった。
【０００５】
更には、上記した特開平４−１７７１０号公報記載の技術においては、排気還流（ＥＧＲ）通路１５を吸着装置１０の下流で接続しているため、吸着装置１０に吸着された未燃ＨＣ成分を排気還流（ＥＧＲ）通路１５を介して還流させる場合、バイパス９を閉鎖するシャッタバルブ１４が必須の構成となり、別体として設けざるを得ない。
【０００６】
これは、シャッタバルブ１４が開いた状態では、吸着装置１０に吸着された未燃ＨＣ成分を還流させるとき、脱離したＨＣ成分の多くが開放されているシャッタバルブ１４を通って排気通路５に流れ、そのまま機関外に放出される結果となるからである。このように、バイパスバルブ１３に加え、更に耐熱性が要求されるシャッタバルブ１４を設けることは、コストアップにつながるばかりでなく、耐久性ないしは信頼性の面で、排気デバイスが増加することは好ましくない。また、このことがクローズスティックの一因となる。
【０００７】
また、ＥＧＲ通路を、吸着装置１０の下流の合流点付近で接続しているため、機関のレイアウトにもよるが、ＥＧＲ通路が比較的長くなる不都合があった。これは、通常、機関を車両に搭載する場合に、機関を車両前方に配置させ、触媒装置を含む排気系を、車両の後方に向けて車両の床下に配置することから、ＥＧＲ用排気ガスの取り出し口が排気系の下流になればなるほど機関との距離が長くなることに起因する。このような不都合は、特開平５−１７１９２９号、特開平６−１０１４６１号公報記載の装置にも見られる。
【０００８】
ところで、この種の内燃機関の排気浄化装置においては排気ガスの浄化性能を向上させることが望ましい。従って、この発明の目的は、排気ガスの浄化性能を向上させるようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するためにこの発明は請求項１項において、触媒装置が設けられた内燃機関の排気路から分岐すると共に、前記分岐点下流において前記排気路に再び合流する分岐路、前記分岐路に介挿されるチャンバ、前記チャンバ内に収容され、排気ガス中の未燃成分を吸着する吸着手段、前記分岐路を開閉するバルブ、一端が前記チャンバに接続され、他端が前記内燃機関の吸気系に接続されて排気ガスを前記内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲ通路、前記内燃機関の始動時から所定期間、前記バルブを開放し、前記内燃機関が排出する排気ガスを前記分岐路に導き、排気ガス中の未燃成分を前記吸着手段に吸着させるバルブ開閉制御手段、および所定の運転状態において前記ＥＧＲ通路を解放し、前記吸着手段に吸着した未燃成分を吸気系に還流させるＥＧＲ手段を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関が排出する排気ガスの酸素濃度から空燃比を検出する空燃比検出手段、前記検出された空燃比と目標空燃比から適応パラメータを算出するパラメータ調整機構を備えた適応制御器を用い、前記算出された適応パラメータに基づいて前記検出された空燃比と目標空燃比が一致するように前記内燃機関に供給する燃料噴射量を補正するフィードバック補正係数を算出するフィードバック補正係数算出手段、および前記フィードバック補正係数に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段を備え、前記ＥＧＲ手段は前記ＥＧＲ実行時にＥＧＲ補正係数を算出すると共に、前記燃料噴射量補正手段は、少なくとも前記フィードバック補正係数と前記ＥＧＲ補正係数に基づいて前記燃料噴射量を補正するように構成した。
【００１０】
尚、ここで、『前記内燃機関の始動時から所定期間』とは、始動時にあって吸気負圧を介して前記バルブを動作させるものは、吸気負圧が生じて前記バルブを動作させる時点を言い、詳しくは始動時および吸気負圧が生じるまでの僅かな遅れも含む意味で使用する。
【００１４】
請求項２項にあっては、さらに、前記排気ガスボリュームに関連するパラメータを検出する排気ガスボリューム検出手段を設け、前記所定期間は、前記排気ガスボリューム検出手段の出力に応じて決定される如く構成した。
【００１５】
請求項３項にあっては、前記内燃機関の始動後に点火時期遅角補正を含む、前記触媒装置の早期活性化制御を行う如く構成した。
【００１７】
【作用】
請求項１項にあっては、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。即ち、空燃比を目標値に精度良く収束させることができるので、未燃成分を任意なときに還流させることができ、結果として排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
【００２１】
請求項２項にあっては、未燃成分の吸着動作を必要最小限度の時間に限定することができると共に、吸着手段の性能を最大限度に活用することができる。
【００２２】
請求項３項にあっては、触媒装置を早期に活性化することで、未燃成分の吸着動作時間を短縮することができると共に、脱離も速やかに行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
図１は、この発明に係る内燃機関の排気浄化装置を示す側面断面図である。
【００２６】
図において、符合１０はＯＨＣ直列４気筒の内燃機関を示し（１気筒のみ図示）、吸気管（吸気路）１２の先端に配置されたエアクリーナ（図示せず）から吸引された空気は、スロットルバルブ１４でその流量を調節されつつ、サージタンク１６と吸気マニホルド１８を経て、２個の吸気バルブ２０（１個のみ図示）を介して第１気筒から第４気筒へと送られる。また、吸気管１２には、スロットルバルブ１４の配置位置付近にそれをバイパスするバイパス路２２が設けられる。バイパス路２２には、それを開閉する電磁ソレノイドバルブからなるバルブ（ＥＡＣＶ）２４が介挿される。
【００２７】
各気筒の前記した吸気バルブ２０の付近にはインジェクタ（燃料噴射弁）２６が設けられ、燃料を噴射する。噴射されて吸気と一体になった混合気は吸入行程にある燃焼室２８に吸入され、圧縮行程で圧縮された後に点火プラグ（図示せず）を介して着火されて燃焼し、ピストン３０を図において下方に駆動する。
【００２８】
燃焼後の排気ガスは２個の排気バルブ（１個のみ図示）３４および排気マニホルド３６を介して排気管（排気路）３８に排出され、排気管３８において排気マニホルド３６の直下に設けられた第１の触媒装置（三元触媒）４０、その下流に設けられた第２、第３の触媒装置（共に三元触媒）４２，４４を通過させられ、更に下流のマフラおよびテールパイプ（図示せず）を含む後端部４６を経て機関外に放出される。
【００２９】
内燃機関１０は、いわゆる可変バルブタイミング機構５０（図１にＶ／Ｔと示す）を備える。可変バルブタイミング機構５０は例えば、特開平２−２７５，０４３号公報に記載されており、機関回転数Ｎｅおよび吸気圧力Ｐｂなどの運転状態に応じて機関のバルブタイミングを高低２種のタイミング特性の間で切り換える。
【００３０】
ここで、排気管３８には、第３の触媒装置４４が配置された位置の下流でチャンバ５２が取り付けられる。より具体的には、チャンバ５２は排気管３８を囲むように排気管３８に取り付けられ、チャンバ５２内において（即ち、前記第１ないし第３触媒装置の下流において）、排気管３８は分岐点５４で分岐させられ、分岐路５６が形成される。
【００３１】
分岐点５４付近には排気管３８を開閉する排気管開閉バルブ５８と分岐路５６を開閉する分岐路開閉バルブ６０とが一体的に設けられる。即ち、排気管開閉バルブ５８と分岐路開閉バルブ６０は、前記スロットルバルブ１４と同様のバタフライバルブを２個組み合わせた組バルブからなり、２個の円形プレート面５８ａ，６０ａと、それらに共軸に固定された１本のシャフト５８ｂを備える。
【００３２】
２個の円形プレート５８ａ，６０ａはシャフト５８ｂに円形面が９０度相違するように取着され、排気管３８が閉鎖されるときは分岐路５６が開放され、排気管３８が開放されるときは分岐路５６が閉鎖されるように作動する。
【００３３】
シャフト５８ｂはバルブ作動機構６４に接続され、バルブ作動機構６４は前記スロットルバルブ１４下流位置から負圧導入路６６を介して負圧が導入されると、排気管開閉バルブ５８と分岐路開閉バルブ６０を駆動し、前記排気管３８を閉鎖すると共に、分岐路５６を開放する。換言すれば、負圧が導入されない限り、排気管開閉バルブ５８は開放位置に、分岐路開閉バルブ６０は閉鎖位置に（図１に示す位置に）付勢される。
【００３４】
負圧導入路６６には電磁ソレノイドバルブ（後で「ＴＲＰＶ」ともいう）６８が設けられ、後述する制御ユニット８６の指令に応じて負圧導入路を開閉し、それに応じて前記バルブ作動機構６４は、排気管開閉バルブ５８と分岐路開閉バルブ６０を開閉する。
【００３５】
チャンバ５２は排気管３８を完全に囲むように構成され、排気管３８との間に空間７２が形成される。空間７２の後半部には吸着材７４（前記した「吸着手段」に相当）が２個配置される。
【００３６】
排気管３８はチャンバ５２内の末端付近において孔７６が９０度間隔で４個穿設される。従って、チャンバ５２内において排気管３８と平行に、分岐点５４付近において排気管３８から分岐し、空間７２および吸着材７４を通って孔７６で再び合流する分岐路５６が形成される。
【００３７】
分岐点５４から合流点（孔７６の穿設位置）７８に至る排気管部分は、チャンバ５２内の空間７２および吸着材７４に接触、あるいは所定距離おいて近接するように配置される。より具体的には図２に示す如く、チャンバ５２は排気管３８を完全囲む断面円形状に構成され、排気管３８は吸着材７４に近接して配置され、吸着材７４の昇温を促進して未燃成分を早期に脱離させ、よって速やかに吸気系に還流できるように構成される。
【００３８】
チャンバ５２には分岐点５４あるいはその近傍付近においてＥＧＲ通路８２の一端が接続されてチャンバ５２内に開口すると共に、その他端は吸気通路１２の前記スロットルバルブ１４下流位置に接続されて開口する。ＥＧＲ通路８２の適宜位置には電磁ソレノイドバルブからなる排気還流バルブ（還流ガス制御バルブ）８４が介挿される。制御ユニット８６は後述するように排気還流バルブ８４の変位量（リフトセンサ１２３が検出するリフト量）を介して還流ＥＧＲ量を制御する。
【００３９】
このようにバルブ５８，６０をチャンバ５２内に配置することによって、万一、シャフト５８ｂの軸受け部などから排気ガスが漏れても、その影響を最小限度にすることができる。従って、シャフトやバルブ工作精度もそれほど厳密でなくても足りる。
【００４０】
吸着材７４としては、本出願人が先に特開平８−７１４２７号公報で提案した結晶性アルミノケイ酸塩、詳しくはＺＳＭ−５ゼオライトと触媒素子との混合物よりなり、ハニカム体に担持されたものを使用する。
【００４１】
この結晶性アルミノケイ酸塩は耐熱温度が９００℃ないし１０００℃で、前記した従来技術などで使用される活性炭に比して優れた高温耐久性を発揮する。上記吸着材７４は、排気系温度で１００℃未満の低温時に未燃ＨＣ成分を吸着し、１００℃から２５０℃で吸着した未燃ＨＣ成分を脱離する。
【００４２】
上記で、内燃機関１０のディストリビュータ（図示せず）内にはピストン３０のＴＤＣ位置およびそれを細分したクランク角度を検出するクランク角センサ９０が設けられ、ＴＤＣ信号および細分クランク角度信号を出力する。スロットルバルブ１４にはその開度（位置）θTHを検出するスロットル開度センサ９２が接続され、開度に対応する信号を出力する。
【００４３】
吸気管１２にはスロットルバルブ１４の下流位置の吸気圧力Ｐｂを絶対圧力で検出する絶対圧センサ９４が設けられ、対応する信号を出力する。また機関の冷却水路（図示せず）の付近には機関冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ９６が設けられ、対応する信号を出力する。
【００４４】
更に、排気系において、排気マニホルド３６の下流（排気系集合部）で第１の触媒装置４０の上流の排気管３８には、広域空燃比センサ９８（以後「ＬＡＦセンサ」という）が設けられ、リーンからリッチにわたる広い範囲において排気ガス中の酸素濃度に比例した検出信号を出力する。
【００４５】
更に、排気管３８の第１の触媒装置４０の下流にはＯ₂センサ１００が設けられ、排気ガス中の酸素濃度がリーンからリッチないしリッチからリーンに変化するたびに反転するオン・オフ信号を出力する。また、前記したＥＧＲ通路にも第２のＯ₂センサ１０２（後述）が設けられる。
【００４６】
また、第３の触媒装置４４（換言すれば吸着材７４に最も近い触媒装置）の付近には第３の触媒装置の温度、より一般的には排気系の温度ＴＣＡＴを検出する排気温度センサ１０４が設けられ、検出値に応じた信号を出力する。
【００４７】
更に、前記内燃機関１０が搭載される車両（図示せず）のドライブシャフト（図示せず）の付近には、車速Ｖを検出する車速センサ１０６が設けられて対応する信号を出力すると共に、前記車両に搭載されるエアコンディショナ（図示せず）にはその作動の有無を検出するエアコンスイッチ１０８が設けられる。
【００４８】
更に、前記車両の油圧パワーステアリング機構（図示せず）の作動の有無を検出するパワステスイッチ１１０も設けられる。また、油圧を介して前記可変バルブタイミング機構５０の選択バルブタイミング特性を検出するバルブタイミング（Ｖ／Ｔ）センサ１１２も設けられる。
【００４９】
上記したセンサの出力は前記した制御ユニット（ＥＣＵ）８６に送られる。
【００５０】
図３は制御ユニット８６の詳細を示すブロック図である。ＬＡＦセンサ９８の出力は第１の検出回路１１６に入力され、そこで適宜な線形化処理が行われてリーンからリッチにわたる広い範囲において排気ガス中の酸素濃度に比例したリニアな特性からなる検出信号を出力する。また、Ｏ₂センサ１００などの出力は第２の検出回路１１８に入力され、内燃機関１０に供給された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを示す検出信号を出力する。
【００５１】
第１の検出回路１１６の出力は、マルチプレクサ１２０およびＡ／Ｄ変換回路１２２を介してＣＰＵ内に入力され、ＲＡＭ１２４に順次格納される。また、第２の検出回路１１８の出力およびスロットル開度センサ９２などのアナログセンサ出力も同様にマルチプレクサ１２０およびＡ／Ｄ変換回路１２２を介してＣＰＵ内に取り込まれ、ＲＡＭ１２４に格納される。
【００５２】
またクランク角センサ９０の出力は波形整形回路１２６で波形整形された後、カウンタ１２８で出力値がカウントされ、カウント値はＣＰＵ内に入力され、ＣＰＵコア１３０はカウント値から機関回転数Ｎｅを算出する。また、ＣＰＵコア１３０は、ＲＯＭ１３２に格納された命令に従って後述の如く制御値を演算し、駆動回路１３４を介して各気筒のインジェクタ２６を駆動する。更に、ＣＰＵコア１３０は、駆動回路１３６を介して電磁ソレノイドバルブ（ＴＲＰＶ）６８を駆動し、バルブ作動機構６４を介して排気管開閉バルブ５８（分岐路開閉バルブ６０）を開閉すると共に、駆動回路１３８，１４０を介してＥＡＣＶ２４、および排気還流バルブ８４を駆動する。
【００５３】
ここで、出願に係る内燃機関の排気浄化装置の動作を図４フロー・チャートを参照して説明する。尚、このプログラムはＴＤＣごとに起動される。
【００５４】
先ず、Ｓ１０において内燃機関１０が始動時にあるか否か判断する。これは、例えばイグニションキーがオンされたか否か、あるいはスタータモータ（図示せず）が動作しているか否かなどから判断する。
【００５５】
Ｓ１０で機関始動時にあると判断されるときはＳ１２に進み、タイマＴＴＲＳ（ダウンカウンタ）に値ＴＴＲＳＬＭＴをセットして時間計測を開始し、Ｓ１４に進んでＴＲＰＶ（電磁ソレノイドバルブ）６８をオン（開放）し、バルブ作動機構６４を介して分岐路開閉バルブ６０を開放する。このとき、前記したバルブ構造から排気管開閉バルブ５８はオフ（閉鎖）される。そして一旦プログラムを終了する。尚、吸気負圧を利用していることから、始動後に吸気負圧が発生するまで僅かな遅れがあるが、排気ガスが分岐路開閉バルブ６０の部位に到達するまでに吸気負圧が発生し、ＴＲＰＶ６８が作動することから、実際上は無視することができる。
【００５６】
タイマ値ＴＴＲＳＬＭＴはこのように分岐路開閉バルブ６０の開放時間、即ち、排気ガスを吸着材７４に通して吸着させる時間を意味し、その値は図５に示す如く、始動時の機関冷却水温Ｔｗ、即ち、触媒装置の温度を示すパラメータによって可変に設定される。尚、触媒装置の温度を示すパラメータとしては、より直接的に、排気温度センサ１０４が検出する排気温度ＴＣＡＴを用いても良い。
【００５７】
詳しくは、タイマ値は冷却水温Ｔｗが２５℃程度以下の低温にあるときは５０ｓｅｃに設定され、冷却水温Ｔｗが昇温するにつれて減少させられ、冷却水温Ｔｗが６０℃で零に設定される。即ち、ＨＣ吸着は触媒装置４０，４２，４４が活性化されるまでの代替手法であり、排気ガスを分岐路５６を通して流すことは機関にとって負荷になるので、機関出力の点では短い方が望ましく、他方、冷却水温Ｔｗが高いことは触媒活性化までの時間が短いと予想されるからである。
【００５８】
尚、冷却水温Ｔｗが６０℃以上にあるときは、機関は、いわゆるホット・リスタートと呼ばれる、停止後直ぐに再始動した場合などにあり、触媒装置が十分に活性化している筈であるから、吸着作業が不要なため、タイマ値は零に設定される。
【００５９】
Ｓ１０で否定されるときはＳ１６に進み、タイマＴＴＲＳの値が零に達したか否か判断し、否定されるときはＳ１８に進んで内燃機関１０が高負荷状態にあるか否か判断する。ＨＣ吸着動作は、排気管３８を閉鎖することから機関にとって負荷となって機関出力を低減させるので、機関高負荷時には行わないのが望ましい。
【００６０】
高負荷状態にあるか否かの判断は具体的には、車速が所定車速（例えば５ｋｍ／ｈ以下）以下か、スロットル開度が所定開度（例えばアイドル全閉位置）以下か、機関回転数が２０００ｒｐｍ以下か、吸気圧力が所定値以下か、エアコンディショナが作動していないか、パワステアリングが作動していないか、可変バルブタイミング機構５０において高速側のバルブタイミング特性が選択されているか、などの一部および全部から判断する。
【００６１】
Ｓ１８で内燃機関１０が高負荷状態にないと判断されるときはＳ２０に進み、フェールセーフ制御、例えば後述する空燃比フィードバック制御が停止されているなどの状態にあるか否か判断する。これは、そのような異常状態のときは、未燃ＨＣ吸着動作を行うのは、吸着したＨＣ成分を吸気系に還流させたとき、空燃比を目標空燃比に収束できない恐れがあり、更に失火の可能性もあるからである。
【００６２】
Ｓ２０で否定されたときはＳ１４に進み、ＴＲＰＶ６８をオンして分岐路開閉バルブ６０を開放し、プログラムを終了する。既にオンされているときは、そのままプログラムを終了する。他方、Ｓ１６，Ｓ１８あるいはＳ２０で肯定された場合はＳ２２に進み、タイマＴＴＲＳを零に書き替え、Ｓ２４に進んでＴＲＰＶ６８をオフしてバルブ作動機構６４を介して分岐路開閉バルブ６０を閉鎖する（従って排気管開閉バルブ５８はオン（開放）される）。図６ないし図８に上記動作を模式的に示す。
【００６３】
尚、一旦Ｓ２２を通ったときはタイマ値が零に書き替えられるので、次回以降のプログラムループでＳ１６において肯定され、Ｓ２２，Ｓ２４に進む。換言すれば、タイマ値が零に達するまでに高負荷状態などが生じたときは、機関が停止して次に再始動されるまで、更なるＨＣ吸着動作は行われない。
【００６４】
このように、内燃機関１０の始動時には第１触媒装置４０などの３個の触媒装置が活性化していないため、排気管開閉バルブ５８は閉鎖され、分岐路開閉バルブ６０は開放され、排気ガスはチャンバ５２内において分岐点５４で分岐路５６に流入し、空間７２および吸着材７４を流れ、孔７６（合流点７８）から再び排気管３８に入り、排気管後端４６を通って機関外に放出される。
【００６５】
機関始動時にあっては、燃料噴射量が増量されると共に、後述の如く点火時期が遅角補正されることから、未燃ＨＣ成分を含む排気ガスが排出されるが、図６の模式図に示す如く、排気ガスは分岐路５６を流れ、未燃ＨＣ成分の一部は吸着材７４で吸着される（同図で黒丸は未燃ＨＣ成分を模式的に示す）。
【００６６】
同時に後述の点火時期遅角制御などで高熱の排気ガスが供給されて触媒装置４０，４２，４４の活性化が促進されると共に、吸着材７４も高熱の排気ガスを供給されて昇温する。このようなＨＣ吸着動作は、触媒装置の温度に関連したパラメータ、より具体的には機関冷却水温Ｔｗに応じて決定される所定時間ＴＴＲＳＬＭＴ行われる。これによってＨＣ吸着動作を必要最小限度に限定することができる。
【００６７】
所定時間ＴＴＲＳＬＭＴが経過すると、触媒装置４０，４２，４４も活性化されたと予想され、従って触媒装置による浄化が期待できるので、分岐路開閉バルブ６０を閉鎖し、排気管開閉バルブ５８を開放する。従って、排気ガスは図７に示す如く、排気管３８のみを流れる。未燃ＨＣ成分は、吸着材７４に吸着されたまま保持される。
【００６８】
この段階においては図７に示す如く、未燃ＨＣ成分は吸着材７４に吸着されたまま保持される。もし、この状態のままＥＧＲの還流が行われる以前に未燃ＨＣ成分が吸着材７４から脱離しても、排気管３８の排気圧力が高いため、未燃ＨＣ成分は孔７６を通って機関外に放出されることがなく、空間７２内に止まる。
【００６９】
次いで、所定の運転状態においてＥＧＲ制御が開始されると、図８に示す如く、排気ガスの一部は吸気負圧に吸引されて孔７６を通り、チャンバ空間７２を通り、ＥＧＲ通路８２を介して吸気系に還流される。そのとき、吸着材７４は近接して配置される排気管３８の熱で加熱されているのに加え、高温の排気ガスが吸着材７４の下流側から流入して吸着材７４を更に加熱することで、未燃ＨＣ成分の脱離を促進させる。
【００７０】
このようにして、吸着されていた未燃ＨＣ成分も吸着材７４から脱離し、ＥＧＲ通路８２を介して吸気管１２に還流される。尚、実施の形態で使用するＺＳＭ−５ゼオライトからなる吸着材では、吸着されたＨＣ成分は、吸着材７４の温度が１００℃未満で吸着され、１００℃から２５０℃で脱離される。
【００７１】
ここで、ＥＧＲ通路８２には未燃ＨＣ成分を含むＥＧＲガスが還流されるが、このガスには酸素は含まれていない筈なので、ＥＧＲ通路８２に設けられた第２のＯ₂センサ１０２の出力は空燃比がリッチであることを示す。従って、第２のＯ₂センサ１０２の出力がリーンを示す場合は、ＥＧＲ通路８２に漏れなどが発生し、そこから大気が流入していることが考えられる。同様に、第２のＯ₂センサ１０２に代えて温度センサを設けても、大気が流入していれば高温のＥＧＲガスの温度が低下するので、漏れを検出することができる。
【００７２】
続いて、前記した触媒装置を活性化するための点火時期の遅角補正制御について図９フロー・チャートを参照して説明する。尚、このプログラムもＴＤＣごとに起動される。
【００７３】
先ず、Ｓ１００で内燃機関１０が始動時にあるか否か判断する。これは図４フロー・チャートのＳ１０で述べたと同様な手法で行う。
【００７４】
Ｓ１００で肯定されるときはＳ１０２に進み、始動時制御を行う。具体的には点火時期は進角補正すると共に、燃料噴射は始動時増量制御を行う。続いてＳ１０４に進んでタイマ（アップカウンタ）ＴＲＴＤをスタートさせて時間計測を開始し、プログラムを一旦終了する。
【００７５】
Ｓ１００で機関始動時にないと判断されるときはＳ１０６に進み、前記したタイマＴＲＴＤの値が所定の値ＴＲＴＤＡＳＴに達したか否か判断する。この所定の値ＴＲＴＤＡＳＴは、燃焼を安定させるために機関始動から所定時間（例えば２ｓｅｃ）遅角補正を禁止する期間を定める。
【００７６】
Ｓ１０６でタイマ値が所定の値に達していないと判断されるときは遅角補正が禁止された期間内なので、Ｓ１０８に進んで通常制御を行う。具体的には検出された機関回転数および機関負荷（吸気圧力）に応じて点火時期および燃料噴射量を決定する。
【００７７】
Ｓ１０６でタイマＴＲＴＤの値が所定の値ＴＲＴＤＡＳＴに達したと判断されるときはＳ１１０に進み、タイマＴＲＴＤの値が第２の所定の値ＴＲＴＤＬＭＴに達したか否か判断する。この第２の所定の値ＴＲＴＤＬＭＴは、遅角補正期間の終期を定めた値であり、例えば２０ｓｅｃに設定される。Ｓ１１０でタイマＴＲＡＤの値が第２の所定値ＴＲＴＤＬＭＴ以上、即ち、遅角補正期間終了と判断されるときはＳ１０８に進み、通常制御を行う。
【００７８】
Ｓ１１０でタイマＴＲＴＤの値が第２の所定値ＴＲＴＤＬＭＴ未満、即ち、遅角補正期間内にあると判断されるときはＳ１１２に進み、車速Ｖを所定車速（詳しくは遅角補正禁止車速）ＶＲＴＤＬＭＴと比較する。尚、Ｓ１１２以下に述べるステップは、図４フロー・チャートのＳ１８で行った高負荷判断と同様の処理である。遅角補正も高負荷が要求されるときは望ましくないからである。
【００７９】
Ｓ１１２で車速Ｖが所定車速ＶＲＴＤＬＭＴ以上と判断されるときは上に述べた理由から遅角補正を行わず、Ｓ１１４に進んで前記タイマの値を第２の所定値に書き替え、Ｓ１０８に進んで通常制御を行う。尚、一旦Ｓ１１４の処理を経た後はＳ１１０でタイマＴＲＴＤの値が第２の所定値ＴＲＴＤＬＭＴ以上と判断されるので、遅角補正は行わない。このように、遅角補正は、始動から２ｓｅｃ経過して２０ｓｅｃ経過するまでの間で高負荷運転状態でないときに行われる。
【００８０】
Ｓ１１２で車速が所定車速未満と判断されるときはＳ１１６に進み、機関回転数Ｎｅが遅角補正禁止下限回転数Ｎｅ1 （例えば１０００ｒｐｍ）を超え、かつ遅角補正禁止上限回転数Ｎｅ2 （例えば２０００ｒｐｍ）未満か否か判断し、否定されるときはＳ１１４に進む。機関始動時は目標アイドル回転数は１５００ｒｐｍ程度に制御されるので、機関回転数がその付近にないときは機関出力を低下させる遅角補正を行わないためである。
【００８１】
Ｓ１１６で肯定されるときはＳ１１８に進み、機関冷却水温Ｔｗが遅角補正禁止下限水温Ｔｗ1 （例えば０℃）を超え、かつ遅角補正禁止上限水温Ｔｗ2 （例えば９０℃）未満か否か判断し、否定されるときはＳ１１４に進む。これも同様の理由からである。
【００８２】
Ｓ１１８で肯定されるときはＳ１２０に進み、エアコンスイッチ１０８の出力からエアコンディショナが作動しているか否か判断し、肯定されるときはＳ１１４に進むと共に、否定されるときはＳ１２２に進み、パワステスイッチ１１０の出力からパワーステアリング機構が動作しているか否か判断し、肯定されるときはＳ１１４に進む。
【００８３】
Ｓ１２２で否定されるときは続いてＳ１２４に進み、排気温度ＴＣＡＴが所定温度ＴＣＡＴＲＴＤＨ（例えば９００℃）以上か否か判断し、以上のときはＳ１１４に進む。これは遅角補正は排気系温度を昇温させるので、第１ないし第３の触媒装置を保護するためである。
【００８４】
Ｓ１２４で排気系温度が所定温度未満と判断されるときはＳ１２６に進み、点火時期の遅角補正、即ち、触媒装置４０，４２，４４の昇温制御を行う。詳しくは、前記したＥＡＣＶ２４を開放して吸入空気量を増量し、それに伴って燃料噴射量を増量し、点火時期を遅角補正して燃焼を遅延させ、高熱の排気ガスを排出することで第１ないし第３の触媒装置を昇温させて活性化を促進させる。より詳しくは、吸入空気量と燃料噴射量を増量した上で機関回転数が目標回転数（例えば１５００ｒｐｍ）になるように点火時期を遅角側に設定された目標値にフィードバック制御する。
【００８５】
続いて、先に述べた吸着未燃ＨＣ成分を脱離させるＥＧＲ制御について説明する。
【００８６】
本来のＥＧＲでは還流される排気ガスは燃焼された排気ガスであるが、吸着未燃ＨＣ成分を脱離させるＥＧＲでは未燃分の燃料成分が含まれる。空燃比制御にあっては還流分は外乱となるが、燃料成分を含むとき、還流分を精度良く推定することは困難である。
【００８７】
そこで、この発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、漸化式形式の制御器、より具体的にはＳＴＲ型の適応制御器を用いて検出空燃比と目標空燃比が一致するように前記内燃機関に供給する燃料噴射量を補正するフィードバック補正係数を算出するようにした。また、ＥＧＲ実行時にＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲＮを算出し、前記フィードバック補正係数と前記ＥＧＲ補正係数に基づいて前記燃料噴射量を補正する。
【００８８】
以下、適応制御器を用いたフィードバック補正係数の算出について説明する。尚、これは本出願人が先に提案した特開平８−２３２７２０号公報などに詳述されているので、以下の説明は簡単に止める。
【００８９】
図１０は、その構成を示す機能ブロック図である。
【００９０】
図示の如く、実施の形態に係る燃料噴射制御装置においては、単一のＬＡＦセンサ９８の出力からカルマンフィルタを用いて各気筒の空燃比ＫＡＣＴを推定するオブザーバ（図にＯＢＳＶと示す）を備えると共に、ＬＡＦセンサ９８の出力を入力する適応制御器（Self Tuning Regulator 型の適応制御器。図にＳＴＲと示す）を備える。
【００９１】
また、Ｏ₂センサ１００の出力は目標空燃比補正ブロック（図にＫＣＭＤ補正と示す）に入力され、目標値との差に応じて目標空燃比ＫＣＭＤを補正する目標補正係数ＫＣＭＤＭが求められる。他方、基本燃料噴射量ＴｉＭ−Ｆが算出され、目標空燃比補正係数は、後述するＥＧＲ補正係数などを含む各種補正係数ＫＴＯＴＡＬと共に、基本燃料噴射量に乗算されてそれを補正し、要求燃料噴射量Ｔｃｙｌが求められる。
【００９２】
また、補正された目標空燃比ＫＣＭＤは適応制御器ＳＴＲおよびＰＩＤ制御器（図にＰＩＤと示す）に入力され、ＬＡＦセンサ出力との差に応じて適応制御則を用いてフィードバック補正係数ＫＳＴＲが求められ、要求燃料噴射量Ｔｃｙｌに乗算され、出力燃料噴射量Ｔｏｕｔが決定される。出力燃料噴射量は付着補正がなされ、内燃機関１０に供給される。尚、フューエルカットからの復帰時などは従来的なＰＩＤ制御則を用いてフィードバック補正係数ＫＬＡＦが選択される。
【００９３】
このように、漸化式形式の制御器（ＳＴＲ型の適応制御器）を用いて検出空燃比ＫＡＣＴと目標空燃比ＫＣＭＤが一致するように前記内燃機関に供給する燃料噴射量を補正するフィードバック補正係数を算出する
【００９４】
この適応制御器ＳＴＲを用いたフィードバック補正係数ＫＳＴＲの算出について図１１を参照して説明すると、適応制御器は、ＳＴＲコントローラ（STR CONTROLLER) と適応パラメータ調整機構（以下『パラメータ調整機構』とも称する）からなる。目標空燃比ＫＣＭＤ(k) と制御量（検出空燃比）ＫＡＣＴ(k) （制御プラント出力ｙ(k) ）はＳＴＲコントローラに入力され、ＳＴＲコントローラは漸化式を用いてフィードバック補正係数ＫＳＴＲ(k) を算出する。即ち、ＳＴＲコントローラはパラメータ調整機構によって同定された適応パラメータ（係数ベクトル）θハット(k) を受け取ってフィードバック補償器を形成する。
【００９５】
より具体的には、離散系の制御対象の伝達関数Ｂ(Z^-1)/Ａ(Z^-1) の分母分子の多項式を数１および数２のようにおいたとき、パラメータ調整機構が同定する適応パラメータθハット(k) は、数３のようにベクトル（転置ベクトル）で示される。またパラメータ調整機構への入力ζ(k) は、数４のように定められる。ここでは、ｍ＝１、ｎ＝１、ｄ＝３の場合、即ち、１次系で３制御サイクル分の無駄時間を持つプラントを例にとった。
【００９６】
【数１】

【００９７】
【数２】

【００９８】
【数３】

【００９９】
【数４】

【０１００】
ここで、数３に示される適応パラメータθハットは、ゲインを決定するスカラ量ｂ0 ハット^-1(k) 、操作量を用いて表現される制御要素ＢR ハット(Z^-1, k)および制御量を用いて表現される制御要素Ｓ（Z ^-1, k)からなる。
【０１０１】
パラメータ調整機構はこれらのスカラ量や制御要素の各係数を同定・推定し、前記した数３に示す適応パラメータθハットとして、ＳＴＲコントローラに送る。パラメータ調整機構は、プラントの操作量ｕ（ｉ）および制御量ｙ（ｊ）（ｉ，ｊは過去値を含む）を用いて目標値と制御量との偏差が零となるように適応パラメータθハットを算出する。
【０１０２】
適応パラメータθハットは、具体的には数５のように計算される。数５で、Γ(k) は適応パラメータの同定・推定速度を決定するゲイン行列（ｍ＋ｎ＋ｄ次）、ｅアスタリスク(k) は同定・推定誤差を示す信号である。
【０１０３】
【数５】

【０１０４】
フィードバック補正係数ＫＳＴＲ(k) は、具体的には数６に示すように求められる。
【０１０５】
【数６】

【０１０６】
以上を前提として、ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲＮの算出について説明する。尚、これも上記の本出願人が先に提案した特開平８−２３２７２０号公報に詳述されているので、説明は簡単に止める。
【０１０７】
この実施の形態に係る排気還流率（排気ガス／吸入空気の体積比ないしは重量比）の推定動作のアルゴリズムを説明すると、排気還流バルブを通過するガス量は、弁の開口面積、即ち、リフト量と、弁の上下流圧力の比から求められると考えると共に、定常時の還流率はリフト指令値が実リフトと等しい状態の値であり、過渡時の還流率はリフト指令値が実リフトと等しくない状態の値とみなし、以下の式に示すように、両ガス量の割合を定常時の還流率に乗じることで、燃焼室に流入する正味還流率が求められると考えた

【０１０８】
尚、定常時の還流率は還流率補正係数を求め、それを１から減算することで求める。即ち、定常時の還流率補正係数をＫＥＧＲＭＡＰと称すると、
定常時の還流率＝（１−ＫＥＧＲＭＡＰ）
で求める。
【０１０９】
また、排気還流制御においては機関回転数と機関負荷などから排気還流バルブのリフト指令値を決定して行うが、指令値に対して実リフト（リフト検出値）は遅れがあり、その開弁動作に応じて還流ガスが燃焼室に流入するにも遅れがあるが、排気還流バルブを通過した還流ガスは、ある無駄時間が経過した後に、一度に燃焼室に流入するとみなした。即ち、所定の周期ごとに前記した正味還流率を算出して記憶手段に格納しておくと共に、無駄時間に相当する過去の周期の算出値をもって真に燃焼室に流入した排気ガスの還流率とみなした。
【０１１０】
以下、図１２フロー・チャートに従って説明する。尚、このプログラムは各ＴＤＣ位置で起動される。
【０１１１】
先ずＳ２００で機関回転数Ｎｅ、吸気圧力Ｐｂ、大気圧Ｐａ、ＥＧＲ弁の実リフトＬＡＣＴ（リフトセンサ１２３が検出する排気還流バルブ８４の変位量）などを読み込み、Ｓ２０２に進んで機関回転数Ｎｅと吸気圧力Ｐｂとからリフト指令値ＬＣＭＤを検索する。ここでリフト指令値ＬＣＭＤは、予め特性を定めて設定しておいたマップを検索して求める。
【０１１２】
続いてＳ２０４に進んで機関回転数Ｎｅと吸気圧力Ｐｂとからマップを検索して基本排気還流率補正係数ＫＥＧＲＭＡＰを求め、Ｓ２０６に進んで検出した実リフトＬＡＣＴが零ではないことを確認し、即ち、排気還流バルブ８４が開弁していることを確認してＳ２０８に進み、検索したリフト指令値ＬＣＭＤを所定の下限値ＬＣＭＤＬＬ（微小値）と比較する。
【０１１３】
Ｓ２０８で検索値が下限値以下ではないと判断されるときはＳ２１０に進み、そこで吸気圧力Ｐｂと大気圧Ｐａとの比Ｐｂ／Ｐａを求め、それと検索したリフト指令値ＬＣＭＤとからマップ検索してガス量ＱＣＭＤを求める。これは先の数式に言う「リフト指令値と弁前後の圧力比より求まるガス量」である。続いてＳ２１２に進み、検出した実リフトＬＡＣＴと同様の比Ｐｂ／Ｐａとから同様にマップ検索してガス量ＱＡＣＴを求める。これは先の数式で言う「実リフトと弁前後の圧力比より求まるガス量」に相当する。
【０１１４】
続いてＳ２１４に進んで検索した基本排気還流率補正係数ＫＥＧＲＭＡＰを１から減算して得た値を定常還流率（基本排気還流率ないし定常時の還流率）とする。ここで、定常時の還流率とは前記の如く、排気還流動作が安定している際の還流率、即ち、排気還流動作が開始される、ないしは停止される際などの過渡的な状態にないときの還流率を意味する。
【０１１５】
続いてＳ２１６に進み、図示の如く、定常還流率に値ＱＡＣＴ，ＱＣＭＤの比ＱＡＣＴ／ＱＣＭＤを乗じて正味還流率を求める。続いて、Ｓ２１８に進んで排気還流率に対する燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮを演算する。図１３はその作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【０１１６】
同図に従って説明すると、Ｓ３００において正味還流率（図１２のＳ２１６で求めたもの）を１から減算し、その値を排気還流率に対する燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮとする。続いてＳ３０２に進み、算出した排気還流率に対する燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮをリングバッファに格納（記憶）する。図１４はそのリングバッファの構成を示す説明図であり、制御ユニット８６のＲＡＭ１２４内に設けられる。リングバッファは図示の如く、ｎ個のアドレスを有し、各アドレスは０からｎまでの番号が付される。そして図１２（および図１３）フロー・チャートがＴＤＣで起動されて燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮが算出される度に、図において上方から順次格納（更新）される。
【０１１７】
続いてＳ３０４に進み、検出した機関回転数Ｎｅと機関負荷、例えば吸気圧力Ｐｂとからマップを検索して無駄時間τを検索する。図１５はその特性を示す説明図である。即ち、前記した無駄時間は排気還流バルブを通過した還流ガスが燃焼室に流入するまでの遅れ時間を示すが、それは機関回転数および機関負荷、例えば吸気圧力などに応じて変わるものである。ここで、無駄時間τは、より具体的には前記したバッファ番号で示される。
【０１１８】
続いてＳ３０６に進み、検索した無駄時間τ（より具体的にはバッファ番号）に基づき、相当するアドレスに格納された算出値（排気還流率に対する燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮ）を読み出す。即ち、図１６に示すように、現在時点がＡであるとき、例えば１２回前の算出値を選択し、それを今回の排気還流率に対する燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮとする。
【０１１９】
尚、図１２フロー・チャートにおいて、Ｓ２０６で実リフトＬＡＣＴが零と判断されるときは排気還流は行われていないが、排気還流率に対する燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮは無駄時間τが経過した後の値から決定されるため、Ｓ２２０を経てＳ２１４以降に進んで正味還流率と排気還流率に対する燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮを算出する。この場合、Ｓ２１６で正味還流率は０に、図１３フロー・チャートのＳ３００で排気還流率に対する燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮは１．０に決定される。
【０１２０】
また、Ｓ２０８でリフト指令値ＬＣＭＤが下限値ＬＣＭＤＬＬ以下と判断されるときはＳ２２２に進み、リフト指令値ＬＣＭＤは前回値ＬＣＭＤk-1 をそのまま保持する（簡略化のため、今回値にｋを付すのは省略した）。
【０１２１】
これは、排気還流を実行する領域から実行しない領域へ移行した際、リフト指令値ＬＣＭＤが零になっても、排気還流バルブ８４の動特性に遅れがあるため、実リフトＬＡＣＴは直ちに零にならないことから、リフト指令値ＬＣＭＤが下限値（閾値）ＬＣＭＤＬＬ以下の場合にはリフト指令値ＬＣＭＤを前回値ＬＣＭＤk-1 （前回制御サイクル時k-1 のときの値）にホールドするようにした。この前回値ホールドは、Ｓ２０６で実リフトＬＡＣＴが零になったことが確認されるまで行われる。
【０１２２】
また、リフト指令値ＬＣＭＤが下限値ＬＣＭＤＬＬ以下のときはリフト指令値ＬＣＭＤが零である場合もあり、その際にはＳ２１０でのＱＣＭＤ検索値も零となってＳ２１６の演算で零割りが生じて演算不能となる。しかし、上記の如く前回値をホールドすることにより、演算不能となる恐れはない。尚、下限値ＬＣＭＤＬＬは微小値としたが、零でも良い。
【０１２３】
続いてＳ２２４に進み、基本排気還流率補正係数ＫＥＧＲＭＡＰのマップ検索値（Ｓ２０４で検索）を前回検索値ＫＥＧＲＭＡＰk-1 に置き換える。これは、Ｓ２０２で検索されたリフト指令値ＬＣＭＤが下限値以下と判断される運転状態においては、Ｓ２０４で検索される基本排気還流率補正係数ＫＥＧＲＭＡＰが、この実施の形態で予定する特性では１に設定されるため、Ｓ２１４の演算において定常還流率が０となる恐れがあるからである。
【０１２４】
かく求められた排気還流率に対する燃料噴射補正係数ＫＥＧＲＮは図１０に示したように、その他の補正係数と共にＫＴＯＴＡＬに含められ、燃料噴射量の決定に用いられる。このように、排気還流率に応じた燃料補正係数と適応制御器を用いて空燃比を精度良く目標値に収束させるので、吸着未燃ＨＣを任意なときに吸気系に還流させることができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
【０１２５】
この実施の形態に係る装置は上記の如く、排気管開閉バルブ５８と分岐路開閉バルブ６０を組バルブに構成し、一方が開放するとき他方が閉鎖するように構成すると共に、チャンバの分岐点付近、即ち、上流側に位置させたので、排気管開閉バルブ５８が故障して固着（クローズ・スティック）が発生しても、排気ガスは分岐路５６を通って流れるので、機関がストールすることがない。また、ＥＧＲ通路８２を分岐点５４付近に接続したので、合流点７８付近に接続する場合に比して、短くすることができる。
【０１２６】
このように、実施の形態に係る装置にあっては、排気ガスの浄化性能を向上させると共に、分岐路を開閉するバルブが故障しても機関のストールなどが生じることがなく、ＥＧＲ通路を比較的短くすることができる。また、ＥＧＲ用排気ガスの取り出し口が吸気系から遠くなればなるほど、配管もれの可能性が増加するが、そのような不都合も解消することができる。
【０１２７】
また、吸着手段の昇温を促進することができ、未燃成分を早期に脱離させて吸気系に還流させることができると共に、排気管あるいは分岐路開閉バルブ５８，６０の可動部から排気ガスが漏れることがあっても、その影響を最小限度にすることができ、バルブの工作精度管理を容易にできる。
【０１２８】
更に、未燃成分の吸着動作を必要最小限度の時間に限定することができると共に、吸着手段の性能を最大限度に活用することができる。また、吸着手段の性能を最大限度に活用することができる。
【０１２９】
また、空燃比を目標値に精度良く収束させることができるので、未燃成分を任意なときに還流させることができ、結果として排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
【０１３０】
図１７はこの発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第２の実施の形態を示す、図１と同様の全体構成を示す側面断面図である。尚、第２の実施の形態以降において第１の実施の形態と同一の部材には同一の符合を使用する。
【０１３１】
第１の実施の形態に係る装置と相違する点に焦点をおいて説明すると、第２の実施の形態に係る装置にあっては、チャンバ５２を延長し、そこに４ケの吸着材７４を収容した。図１８はそのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。チャンバ５２は断面大略矩形状に形成され、吸着材７４は排気管３８の周囲ではないが、第１の実施の形態の場合と同様に、排気管３８に近接して配置し、昇温化を促進して早期に脱離するようにした。
【０１３２】
第２の実施の形態に係るにあっては、分岐路開閉バルブ６０が開放され、排気管開閉バルブ５８が閉鎖されるとき、排気ガスは矢印で示すように分岐路を通って流れる。吸着材の個数が増加され、従って未燃ＨＣ成分の吸着量が増加された点を除き、残余の構成は第１の実施の形態と相違しない。作用および効果も、第１の実施の形態と同様である。
【０１３３】
図１９はこの発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第３の実施の形態を示す、排気管３８の部分上面断面図である。
【０１３４】
従前の実施の形態に係る装置と相違する点に焦点をおいて説明すると、第３の実施の形態に係る装置にあっては、チャンバ５２内に吸着材７４を６個収容すると共に、排気管３８を蛇行させ、その凹部（上面から見て）に吸着材７４を配置し、昇温化を促進するようにした。
【０１３５】
第３の実施の形態に係るにあっては、分岐路開閉バルブ６０が開放され、排気管開閉バルブ５８が閉鎖されるとき、排気ガスは矢印で示すように分岐路を通って流れる。吸着材の個数が更に増加され、従って未燃ＨＣ成分の吸着量が更に増加された点を除き、残余の構成および作用ならびに効果は、従前の実施の形態と相違しない。
【０１３６】
図２０はこの発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第４の実施の形態を示す、図４に類似する、装置の動作を示すフロー・チャートである。
【０１３７】
第４の実施の形態においては、排気ガスボリューム（排気ガス量）に関連したパラメータ、より具体的には燃料噴射量の累積値に応じて内燃機関の始動時の分岐路開閉バルブ６０を開放する所定期間を決定するようにした。
【０１３８】
以下、説明すると、先ずＳ４００において内燃機関１０が始動時にあるか否か第１の実施の形態と同様の手法で判断し、肯定されるときはＳ４０２に進み、図１０および図１１で述べた出力燃料噴射量Ｔｏｕｔを読み込み、Ｓ４０４に進んでフラグＦＴＲＰＶのビットを１にセットし、Ｓ４０６に進み、ＴＲＰＶ６８をオン（開放）してバルブ作動機構６４を介して分岐路開閉バルブ６０を開放し、プログラムを終了する。
【０１３９】
次回のプログラムループにおいてもＳ４００で肯定されるときはＳ４０２に進み、出力燃料噴射量Ｔｏｕｔを新たに読み込むと共に、前回のプログラムループ時に読み込んだ値に加算し、出力燃料噴射量Ｔｏｕｔの累積値ΣＴｏｕｔを算出し、Ｓ４０４に進んでフラグのビットを１にセットし（既に１にセットされているときはそのまま）、プログラムを終了する。
【０１４０】
このように、フラグＦＴＲＰＶのビットを１にセットすることは出力燃料噴射量の読み込み・累積値の算出、およびＴＲＰＶ６８のオンを意味し、０にリセットすることはそれらの中止ないし終了を意味する。
【０１４１】
更に次回以降のプログラム起動において、Ｓ４００で否定されるときはＳ４０８に進んで前記フラグのビットが１にセットされているか否か判断し、肯定されるときはＳ４１０に進んで出力燃料噴射量Ｔｏｕｔの累積値ΣＴｏｕｔを算出する。かかる如く、出力燃料噴射量の累積値ΣＴｏｕｔは、機関始動時、より具体的にはフラグＦＴＲＰＶのビットが１にセットされてからの燃料噴射量Ｔｏｕｔの累積値を意味する。
【０１４２】
続いてＳ４１２に進んで算出した燃料噴射量累積値ΣＴｏｕｔを値ＴｏｕｔＬＭＴと比較し、それ以上か否か判断する。ここで、ＴｏｕｔＬＭＴは、排気ガスボリューム（排気ガス量）の累積上限値に相当する燃料噴射量の累積上限値である。
【０１４３】
即ち、第４の実施の形態においては、第１の実施の形態において吸着材７４の吸着限界を触媒装置の温度に関連したパラメータ（機関冷却水温Ｔｗ）で決定するのに対し、吸着材７４の吸着限界を排気ガスボリューム（排気ガス量）に関連したパラメータ（燃料噴射量の累積値）に応じて決定するようにした。
【０１４４】
ここで、排気ガスボリューム（排気ガス量）に関連したパラメータとして出力燃料噴射量Ｔｏｕｔの累積値ΣＴｏｕｔを用いたのは、出力燃料噴射量Ｔｏｕｔは吸入空気量（排気ガスボリュームに等しい）に対して所定の空燃比（この発明においては理論空燃比）となるように設定される値であるため、その累積値が排気ガスボリュームの累積値と等価な値となるからである。尚、目標空燃比ＫＣＭＤが変化する場合は、変化された目標空燃比に応じて累積する出力燃料噴射量Ｔｏｕｔを補正すれば良い。
【０１４５】
また、上限値ＴｏｕｔＬＭＴは、具体的には吸着材７４の吸着能力、より具体的には吸着材７４の吸着性能と吸着材７４の容積により設定される。これは、吸着材７４は、物理的あるいは化学的に未燃ＨＣ成分を吸着できる量が吸着材７４の温度に関わらず限度を持つため、その限度を上限値として設定することに他ならない。
【０１４６】
Ｓ４１２で否定されるとき、換言すれば累積値が上限値に達していないと判断されるときはＳ４１４に進んで内燃機関１０が高負荷状態にあるか否か、第１の実施の形態と同様の手法で判断し、否定されるときはＳ４１６に進んで第１の実施の形態と同様にフェールセーフ制御状態にあるか否か判断し、否定されるときはＳ４０６に進んでＴＲＰＶ６８をオン（開放）し（既にオンされているときはそのまま）、プログラムを終了する。
【０１４７】
他方、Ｓ４０８で否定されるときはＳ４１８に進んでＴＲＰＶ６８をオフ（閉鎖）すると共に、Ｓ４１２，Ｓ４１４，Ｓ４１６のいずれかで肯定されるときはＳ４２０で前記フラグのビットを０にリセットした後、Ｓ４１８に進んでＴＲＰＶ６８をオフ（閉鎖）する。
【０１４８】
第４の実施の形態は上記の如く、吸着材７４の吸着限界、換言すれば、分岐路開閉バルブ６０を開放する所定期間を、排気ガスボリューム（排気ガス量）に関連したパラメータに応じて決定するようにしたので、第１の実施の形態で述べたと同様の作用、効果を得ることができる。
【０１４９】
尚、第４の実施の形態において、前記した上限値ＴｏｕｔＬＭＴは、触媒装置の温度（機関冷却水温Ｔｗ）の上昇に従って補正しても良い。また、吸着材７４の劣化状態などが検出できるときは、それに応じて補正しても良い。
【０１５０】
更には、出力燃料噴射量Ｔｏｕｔに代え、エアフロメータを設けて排気ガスボリューム（排気ガス量）あるいは吸入空気量を直接検出し、その累積値を求め、それに基づいて前記所定期間を設定しても良い。更には、出力燃料噴射量Ｔｏｕｔではなく、基本燃料噴射量ＴｉＭ−Ｆを累積しても良い。
【０１５１】
更には、燃料噴射量の累積値を用いてなる第４の実施の形態は、第１の実施の形態に代えて使用するのみならず、第１の実施の形態と併用し、触媒装置の温度と燃料噴射量の累積値から前記所定期間を決定するようにしても良い。
【０１５２】
上記したように、第１ないし第４の実施の形態にあっては、内燃機関１０の排気路３８から触媒装置４０，４２，４４の下流において分岐すると共に、前記分岐点５４下流において前記排気路３８に再び合流する分岐路５６、前記分岐路５６に介挿されるチャンバ５２、前記チャンバ内に収容され、排気ガス中の未燃成分を吸着する吸着手段７４と、前記分岐路を開閉するバルブ６０、一端が前記チャンバに接続され、他端が前記内燃機関の吸気系に接続されて排気ガスを前記内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲ通路８２、前記内燃機関の始動時から所定期間ＴＴＲＳＬＭＴ，ＴｏｕｔＬＭＴ前記バルブ６０を開放し、前記内燃機関が排出する排気ガスを前記分岐路に導き、排気ガス中の未燃成分を前記吸着手段に吸着させるバルブ開閉制御手段（バルブ作動機構６４，電磁ソレノイドバルブ６８，ＥＣＵ８６、図４フロー・チャートのＳ１０からＳ２４、図２０フロー・チャートのＳ４００からＳ４２０）、および所定の運転状態において前記ＥＧＲ通路を解放し、前記吸着手段に吸着した未燃成分を吸気系に還流させるＥＧＲ手段（排気還流バルブ８４、ＥＣＵ８６、図１２フロー・チャートのＳ２００からＳ２２４、図１３フロー・チャートのＳ３００からＳ３０６）を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記分岐路を開閉するバルブ６０を前記分岐点５４あるいはその近傍付近に配置すると共に、前記ＥＧＲ通路８２の一端を、前記分岐点から前記吸着手段に至る前記チャンバ内の空間７２において接続する如く構成した。
【０１５３】
また、前記排気路３８は、前記分岐点５４から合流点７８に至る部位の少なくとも一部が、前記チャンバ５２に接近して配置される如く構成した。
【０１５４】
また、前記分岐点５４と前記バルブ６０を前記チャンバ５２内に配置する如く構成した。
【０１５５】
また、前記触媒装置４０，４２，４４の温度に関連するパラメータＴｗを検出する触媒装置温度検出手段（水温センサ９６）を設け、前記所定期間は、前記触媒装置温度検出手段の出力に応じて決定される如く構成した。
【０１５６】
また、前記排気ガスボリュームに関連するパラメータＴｏｕｔを検出する排気ガスボリューム検出手段（ＥＣＵ８６、図２０フロー・チャートのＳ４０２，Ｓ４１０，Ｓ４１２）を設け、前記所定期間は、前記排気ガスボリューム検出手段の出力に応じて決定される如く構成した。
【０１５７】
また、前記内燃機関の始動後に点火時期遅角補正を含む、前記触媒装置の早期活性化制御（図９フロー・チャートのＳ１００からＳ１２６）を行う如く構成した。
【０１５８】
また、前記内燃機関が排出する排気ガスの酸素濃度から空燃比を検出する空燃比検出手段（ＬＡＦセンサ９８）、漸化式形式の制御器ＳＴＲを用いて検出空燃比ＫＡＣＴと目標空燃比ＫＣＭＤが一致するように前記内燃機関に供給する燃料噴射量ＴｉＭ−Ｆを補正するフィードバック補正係数ＫＳＴＲを算出するフィードバック補正係数算出手段（ＳＴＲ）、および前記フィードバック補正係数に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段（Ｔｃｙｌ）を備え、前記ＥＧＲ手段は前記ＥＧＲ実行時にＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲＮを算出すると共に、前記燃料噴射量補正手段は、少なくとも前記フィードバック補正係数ＫＳＴＲと前記ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲＮに基づいて前記燃料噴射量を補正する如く構成した。
【０１５９】
尚、上記において、触媒装置の早期活性化制御の例として点火時期遅角補正を挙げたが、それに限られるものではない。その意味から請求項２項では「点火時期遅角補正を含む」と表現した。
【０１６０】
尚、上記において、排気管開閉バルブ（分岐路開閉バルブ）は電動型であっても良い。
【０１６１】
吸着材も開示したものに限らず、活性炭であっても良い。
【０１６２】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。即ち、空燃比を目標値に精度良く収束させることができるので、未燃成分を任意なときに還流させることができ、結果として排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
【０１６６】
請求項２項にあっては、未燃成分の吸着動作を必要最小限度の時間に限定することができると共に、吸着手段の性能を最大限度に活用することができる。
【０１６７】
請求項３項にあっては、触媒装置を早期に活性化することで、未燃成分の吸着動作時間を短縮することができると共に、脱離も速やかに行うことができる。
【０１６９】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る内燃機関の排気浄化装置を全体的に示す説明側面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１装置中の制御ユニットの詳細を示すブロック図である。
【図４】図１装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図５】図４フロー・チャートの処理で使用する分岐路開閉バルブの開放時間の特性を示すグラフ図である。
【図６】図１装置の動作の中の未燃ＨＣ成分の吸着動作を示す模式図である。
【図７】図１装置の動作の中の吸着ＨＣ成分の保持動作を示す模式図である。
【図８】図１装置の動作の中の吸着ＨＣ成分の脱離動作を示す模式図である。
【図９】図１装置の触媒装置の活性化促進制御を示すフロー・チャートである。
【図１０】図１装置の適応制御器を用いた空燃比制御の詳細を示すブロック図である。
【図１１】図１０の適応制御器の詳細を示すブロック図である。
【図１２】図１装置のＥＧＲ（未燃ＨＣ成分脱離動作）制御を示すフロー・チャートである。
【図１３】図１２フロー・チャートのサブルーチン・フロー・チャートである。
【図１４】図１３フロー・チャートの処理で用いるリングバッファの説明図である。
【図１５】図１３フロー・チャートの処理で用いる無駄時間の特性を示すグラフ図である。
【図１６】図１３フロー・チャートの処理で用いる無駄時間を具体的に示すタイミング・チャートである。
【図１７】この発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第２の実施の形態を示す、図１と同様な説明側面断面図である。
【図１８】図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。
【図１９】この発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第３の実施の形態を示す、排気管の部分上面断面図である。
【図２０】この発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第４の実施の形態を示す、図４と同様の装置の動作を示すフロー・チャートである。
【符号の説明】
１０内燃機関
１２吸気管
３８排気管（排気路）
４０，４２，４４触媒装置
５２チャンバ
５４分岐点
５６分岐路
５８排気管開閉バルブ
６０分岐路開閉バルブ
６４バルブ作動機構
７４吸着材（吸着手段）
７６孔
８２ＥＧＲ通路
８４排気還流バルブ
８６制御ユニット

Claims

ａ．触媒装置が設けられた内燃機関の排気路から分岐すると共に、前記分岐点下流において前記排気路に再び合流する分岐路、
ｂ．前記分岐路に介挿されるチャンバ、
ｃ．前記チャンバ内に収容され、排気ガス中の未燃成分を吸着する吸着手段、
ｄ．前記分岐路を開閉するバルブ、
ｅ．一端が前記チャンバに接続され、他端が前記内燃機関の吸気系に接続されて排気ガスを前記内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲ通路、
ｆ．前記内燃機関の始動時から所定期間、前記バルブを開放し、前記内燃機関が排出する排気ガスを前記分岐路に導き、排気ガス中の未燃成分を前記吸着手段に吸着させるバルブ開閉制御手段、
および
ｇ．所定の運転状態において前記ＥＧＲ通路を解放し、前記吸着手段に吸着した未燃成分を吸気系に還流させるＥＧＲ手段、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
ｈ．前記内燃機関が排出する排気ガスの酸素濃度から空燃比を検出する空燃比検出手段、
ｉ．前記検出された空燃比と目標空燃比から適応パラメータを算出するパラメータ調整機構を備えた適応制御器を用い、前記算出された適応パラメータに基づいて前記検出された空燃比と目標空燃比が一致するように前記内燃機関に供給する燃料噴射量を補正するフィードバック補正係数を算出するフィードバック補正係数算出手段、
および
ｊ．前記フィードバック補正係数に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段、
を備え、前記ＥＧＲ手段は前記ＥＧＲ実行時にＥＧＲ補正係数を算出すると共に、前記燃料噴射量補正手段は、少なくとも前記フィードバック補正係数と前記ＥＧＲ補正係数に基づいて前記燃料噴射量を補正するように構成したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
さらに、
ｋ．前記排気ガスのボリュームに関連するパラメータを検出する排気ガスボリューム検出手段、
を設けると共に、前記所定期間は、前記排気ガスボリューム検出手段の出力に応じて決定されるように構成したことを特徴とする請求項１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記内燃機関の始動後に点火時期遅角補正を含む、前記触媒装置の早期活性化制御を行うように構成したことを特徴とする請求項１項または２項記載の内燃機関の排気浄化装置。