JP4645639B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＨＣ（Hydrocarbon）の吸着材を備えた排気浄化装置に関する。

この種の排気浄化装置においては、排気ガスに含まれる有害成分（例えば、ＨＣ、及びＮＯｘ（Nitrogen Oxide:ＮＯｘ））のうち何れか一方が浄化されずに排出され、排気浄化能が低下し得る。そこで、排気浄化能を高めるべく、ＥＨＣとＨＣ吸着材との組み合わせによる各種工夫が提案されている。

特許文献１には、ＨＣ吸着材と、その下流に設けられたＥＨＣとを備えることを特徴とする排気浄化装置が開示されている。

あるいは、特許文献２には、ＨＣ吸着材と、その下流に設けられたＥＨＣとを備え、吸着したＨＣをＥＨＣにより浄化し、その際に二次空気を供給すること、及び酸素センサ出力に基づき二次空気供給量を制御する排気浄化装置が開示されている。

あるいは、特許文献３の図５には、ＨＣ吸着材と、その下流に設けられたＥＨＣ（特許文献３では、「触媒体Ａ」と表記されている。）とが備わり、吸着ＨＣが脱離し始める温度では、下流のＥＨＣが活性化される構成が開示されている。

しかしながら、これら特許文献１から３に開示された排気浄化装置では、未燃ガス成分の大気への排出を略完全に抑制しきれないおそれがある。具体的に例えば、エンジンの始動時において、Ｏ２センサが活性化するまでは、空燃比フィードバック制御を適正に行えず、当該ＥＨＣの酸素貯蔵能ＯＳＣ（Oxygen Storage Capacity：ＯＳＣ）状態を正確に制御できないので、未浄化のＮＯｘやＨＣ等を大気に排出してしまうおそれがある。

特開平６−３３７４７号公報 特開平１０−２５２４４９号公報 特開平７−６３０４８号公報

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、エンジンの始動の際における排気エミッションを改善することが可能な排気浄化装置を提供することを課題とする。

本発明に係る排気浄化装置は、上述の課題を解決するために、エンジンから排出される排気ガスの流路たる排気管に配設され、前記排気ガスに含まれる複数の成分のうち少なくともＮＯｘを浄化する第１浄化手段と、前記エンジンの始動前から前記エンジンの始動後の第１時期までの期間のうち少なくとも一部の期間において、前記第１浄化手段を所定温度まで加熱する加熱手段と、前記エンジンの始動後から、前記第１浄化手段が前記所定温度まで加熱されて以降の第２時期までの期間において、前記ＮＯｘを浄化するために適したストイキ空燃比よりもリッチ側の空燃比である第１空燃比になるように、前記排気ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記第１浄化手段よりも下流において前記排気管と連通しており、前記複数の成分のうち他の成分を少なくとも部分的に吸着する吸着手段と、前記他の成分の前記吸着手段からの脱離状態を特定する脱離状態特定手段とを備え、前記第２時期は、前記特定される前記他の成分の脱離状態に応じて、定まる。

この構成によると、第１浄化手段（例えば、三元触媒）は、エンジンから排出される排気ガスの流路たる排気管に配設され、排気ガスに含まれる複数の成分のうち少なくとも一の成分（例えば、ＮＯｘ）を浄化する。

加熱手段（例えば、通電式加熱器、あるいはバーナー式加熱器）は、エンジンの始動前からエンジンの始動後の第１時期までの期間のうち少なくとも一部の期間において、第１浄化手段を所定温度まで加熱する。なお、エンジンの始動後の第１時期とは、エンジンの始動直後に相当する時期であり、好ましくはエンジンからの排気ガスが殆ど排出されていない時期である。そうすると、加熱手段は、エンジンの始動前、あるいは始動直後に、第１浄化手段をプレヒートするともいえる。なお、所定温度とは、第１浄化手段のライトオフ付近の温度から活性温度までに含まれる温度である。ここで、ライトオフは、第１浄化手段が前記一の成分と反応し始める温度として、また、第１浄化手段の活性温度は、第１浄化手段が本来有する浄化性能を発揮可能な温度として、夫々実験ないしシミュレーションにより定められる温度に、若干のマージンを許容した温度である。

空燃比制御手段は、エンジンの始動後から第２時期までの期間のうち少なくとも一部の期間において、一の成分を浄化するために適した第１空燃比になるように、排気ガスの空燃比を制御する。ここで、第２時期は、第１浄化手段が前記所定温度まで加熱されて以降の時期である。そうすると、例えば、一の成分がＮＯｘの場合には、第１浄化手段が活性化し始めた状態、あるいは活性化した状態で、スライトリッチになるように排気ガスの空燃比が制御される。これにより、エンジンの始動直後においては、Ｏ２センサ等が活性化していない虞があり、第１浄化手段のＯＳＣを正確に制御できずに、未浄化成分を大気に排出してしまうおそれがあるところ、先ず一の成分を第１浄化手段で確実に浄化するのに適した、温度及び空燃比が整えられる。なお、スライトリッチとは、ストイキよりもややリッチ側の空燃比を表しており、例えば１４．２からストイキの間の空燃比であり、所定の運転条件においてＮＯｘの還元が最も効果的に行われる空燃比でもある。

吸着手段は、第１浄化手段よりも下流において排気管と連通しており、複数の成分のうち他の成分を吸着する。すなわち、吸着手段は、第１浄化手段が敢えて見逃した一の成分以外の、他の成分を少なくとも部分的に吸着する。脱離状態特定手段（例えば、吸着手段の温度、あるいは排気ガスの温度を検出する温度センサ）によって、他の成分の吸着手段からの脱離状態（例えば、吸着量が飽和しているか否か、あるいは脱離し易い環境にあるか否か等）が特定され、これに応じて、第２時期（すなわち、空燃比を第１空燃比（例えばスライトリッチ）にしておくことが好ましくない期間の始期）が定まる。例えば、吸着手段の温度を検出し、その温度が、他の成分の脱離温度（すなわち、吸着手段が吸着した他の成分を脱離し始める温度）を超える場合には、吸着手段が他の成分を吸着できないので、その時期を、第２時期として定める。そうすると、第２時期以降は、他の成分は吸着されることを前提とした、一の成分にのみ有利な第１空燃比（例えば、スライトリッチ）から、両成分にとってある程度有利な空燃比（例えば、ストイキ）に切り換えることができるので、他の成分が何ら対策もなく未浄化のまま排出されてしまうことを回避できる。

以上みてきたように、この構成によると、予め加熱手段により第１浄化手段が活性化され、空燃比が第１空燃比に制御されるので、一の成分を第１浄化手段において好適に浄化できる。一方で、他の成分は、第１浄化手段を通過するが、下流の吸着手段によって吸着できる。これにより、一の成分も他の成分も、排気管の外部に排出されない。このようにして、エンジンの始動の際の排気エミッションを改善することが可能となる。

本発明に係る排気浄化装置の一態様では、前記空燃比制御手段は、前記第１浄化手段がその活性温度まで加熱されたときから、前記第２時期までの期間において、前記複数の成分のうちＮＯｘを浄化するために適した前記第１空燃比になるように、前記排気ガスの空燃比を制御する。

この態様によれば、第１浄化手段がその活性温度まで加熱されたら、第２時期までは、一の成分を浄化するために適した第１空燃比にされる。例えば、一の成分がＮＯｘの場合には、スライトリッチにされる。それゆえ、第１浄化手段によって、一の成分を好適に浄化可能である。

本発明に係る排気浄化装置の他の態様では、
前記排気管を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記検出される空燃比に少なくとも基づいて、前記排気ガスの空燃比をフィードバック制御する。

この態様によれば、例えば第１浄化手段の下流に設けられたＯ２センサのような空燃比検出手段によって、排気管を流れる排気ガスの空燃比が検出される。こうして検出される空燃比に少なくとも基づいて、空燃比制御手段は、排気ガスの空燃比をフィードバック制御できる。

この態様では、前記第２時期は、前記空燃比検出手段が活性化し始める時期であり、
前記空燃比制御手段は、前記第２時期を始期とする前記空燃比検出手段の活性期間において、前記排気ガスの空燃比をフィードバック制御してもよい。

この態様によれば、第２時期は、空燃比検出手段が活性化し始める時期であり、これを始期とする空燃比検出手段の活性期間は、検出結果の信頼性が比較的高いと見込まれるので、この活性期間においては空燃比がフィードバック制御される。逆に、フィードバック制御の信頼性が確保されるまでは、第１浄化手段によって一の成分だけでも確実に浄化されるように、第１空燃比に維持できる。

本発明に係る排気浄化装置の他の態様では、
前記吸着手段に吸着された他の成分を浄化する第２浄化手段を更に備える。

この態様によれば、第２浄化手段が、吸着手段に吸着された他の成分を浄化する。例えば、他の成分がＨＣの場合には、第２浄化手段はＨＣを酸化する。このように、吸着された他の成分も、何らかの形で浄化される。これにより、新たな他の成分の到来に備えて吸着手段の吸着容量を確保できる。

この態様では、
前記第１浄化手段は、前記第２浄化手段の機能も兼ね、
前記排気管のうち前記第１浄化手段よりも下流において、前記排気ガスの前記排気管からの放出を制限する制限手段と、
前記制限手段により前記排気ガスの放出が制限されている間に、前記吸着された他の成分を脱離して、前記第１浄化手段の上流に還流路を介して還流させる還流手段とを更に備えるようにしてもよい。

この態様によれば、排気管のうち第１浄化手段よりも下流において、シャットバルブのような制限手段によって排気管が遮断されるので、排気ガスの排気管からの放出が適宜制限される。その間に、還流路と、その管路に備わる空気圧送ポンプ、又はエンジンのモータリング等の組み合わせからなる還流手段によって、吸着された他の成分を脱離して、第１浄化手段の上流に還流路を介して還流させる。ここで、第１浄化手段は、例えば、酸素貯蔵能力を有する三元触媒であり、第２浄化手段の機能も兼ねる。そうすると、第１浄化手段は、例えば、一の成分を還元しつつ、還流してくる他の成分を酸化することで、各成分を浄化できる。

この還流手段等を更に備える態様では、
前記還流路を介して、前記第１浄化手段に二次空気を供給する供給手段を更に備えるようにしてもよい。

この態様によれば、例えば大気に連通した連通管、その管路に備わるＡｉｒ導入バルブ、及び空気圧送ポンプから成る供給手段によって、第１浄化手段に、還流路を介して二次空気が供給される。これにより、第１浄化手段のＯＳＣ状態を回復し、その浄化能を確保できる。

この供給手段を更に備える態様では、
前記他の成分の前記吸着手段からの脱離状態を特定する脱離状態特定手段を更に備え、
前記供給手段は、前記特定される前記他の成分の脱離状態に応じて、前記二次空気を供給するようにしてもよい。

この態様によれば、脱離状態特定手段（例えば、吸着手段の温度、あるいは排気ガスの温度を検出する温度センサ）によって特定される他の成分の脱離状態に応じて、供給手段は二次空気を供給する。例えば、吸着手段の温度が脱離温度付近まで上昇していることが検出されれば、近い将来に他の成分が吸着手段から脱離し始める虞がある。かかる場合には、予め二次空気を供給することにより第１浄化手段に酸素を供給し、第１浄化手段のＯＳＣ状態を回復しておくことで、脱離した他の成分の到来に備えることができる。

あるいは、この供給手段を更に備える態様では、
前記第２浄化手段の機能も兼ねた前記第１浄化手段のＯＳＣ状態を特定するＯＳＣ状態特定手段を更に備え、
前記供給手段は、前記特定されるＯＳＣ状態に応じて、前記二次空気を供給するようにしてもよい。

この態様によれば、ＯＳＣ状態特定手段（例えば、第１浄化手段の下流に設けたＯ２センサ）によって、第２浄化手段の機能も兼ねた第１浄化手段のＯＳＣ状態が特定され、そのＯＳＣ状態に応じて、供給手段は二次空気を供給する。例えば吸蔵している酸素が極微量しかなく、ＯＳＣ状態が悪いと特定される場合には、必要に応じて適宜、第１浄化手段のＯＳＣ状態を回復しておくことで、脱離した他の成分の到来に備えることができる。

あるいは、この供給手段を更に備える態様では、
前記制限手段により前記排気ガスの放出が制限されている状態での、前記排気管内の圧力を特定する内圧特定手段を更に備え、
前記供給手段は、前記特定される内圧に応じて、前記二次空気の供給量を調整するようにしてもよい。

この態様によれば、内圧特定手段（例えば、排気管の管路のうち制限手段よりも上流に設けられた圧力センサ）によって特定される排気管内の圧力（すなわち、内圧）に応じて、供給手段は二次空気の供給量を調整する。そうすると、内圧が強すぎて制限手段の耐圧力を超える虞がある場合には、二次空気の供給を抑制し、もって制限手段からの排気ガス漏れを回避できる。

この供給手段を更に備える態様では、
前記加熱手段は、前記供給手段による二次空気の供給量に応じて、前記第１浄化手段を加熱するようにしてもよい。

この態様によれば、供給手段による二次空気の供給量が増えれば増えるほど、第１浄化手段の温度が下がるおそれがあるので、その分第１浄化手段を加熱する。そうすると、二次空気を供給しつつも、第１浄化手段を活性状態に維持できる。

この第２浄化手段を更に備える態様では、
前記第２浄化手段は、前記エンジンの停止中に、前記他の成分を浄化するようにしてもよい。

この態様によれば、第１浄化手段と異なり、第２浄化手段は、エンジンの停止中に、他の成分を浄化する。そうすると、エンジンの始動中に吸着した他の成分を、エンジンの停止中に、排気管を制限手段により遮断して、幾度も還流させることにより、確実に浄化できる。

本発明の作用及び他の利得は、次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、発明を実施するための最良の形態として本発明の一実施形態を、図面に基いて詳細に説明する。

（１）第１実施形態
（１−１）構成
先ず、第１実施形態に係る排気浄化装置の基本的な構成について、図１を参照して説明する。ここで、図１は、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。

図１に示すように、第１実施形態に係る排気浄化装置は、例えばハイブリッド車両に備わり、スロットルバルブ２１４を備えた吸気管２０６、エンジン２００、及び排気管２１０を土台に構成される。なお、周知のように、吸気管２０６からの吸入空気に燃料を混合した混合気が、エンジン２００において燃焼され、その燃焼時に生じる排気ガスは排気管２１０を通して排出される。以下、本実施形態独自の構成について詳細に説明する。なお、本実施形態において、「下流」とは、相対的に排気管２１０の出口側であることを示し、逆に「上流」とは、相対的に吸気管２０６の入口側であることを示す。

ＥＨＣ２２２は、排気管２１０の管路に備わり、例えば制御部１００の制御下で所望の温度に加熱可能な、通電式のヒータ付三元触媒である。ＥＨＣ２２２は、例えばＮＯｘを還元し、貯蔵した酸素でＨＣを酸化する。ＥＨＣ２２２は、その温度が固有の活性温度以上か否かに応じて、活性状態と非活性状態とがあり、活性状態でのみ良好な浄化性能を発揮する。

Ｏ２センサ２２１は、ＥＨＣ２２２よりも下流に設けられ、ＥＨＣ２２２を通過した排気ガスに含まれる酸素濃度を検出する。これにより、ＥＨＣ２２２のＯＳＣ状態を検出する。ただし、Ｏ２センサ２２１も、その温度が固有の活性温度以上か否かに応じて、活性状態と非活性状態とがあり、活性状態でのみ正確に酸素濃度を検出できる。

還流路３１０は、排気管２１０のうちＥＨＣ２２２の上流部と下流部とを連通し、ＥＨＣ２２２の下流から上流へ、排気ガスを還流させる。

ＨＣ吸着材３４０は、ＨＣ吸着作用を有する材料（活性炭又はゼオライト等）で形成されており、還流路３１０のうち、ＥＨＣ２２２よりも下流の管路に備わる。

バイパス流路３１１は、排気管２１０のうちＥＨＣ２２２の下流部と、還流路３１０のうちＨＣ吸着材３４０の上流部とを連通する。そうすると、ＥＨＣ２２２で浄化されなかった排気ガス中のＨＣが、所定のＨＣ脱離温度よりも低温域で、ＨＣ吸着材３４０に吸着される。他方で、所定のＨＣ脱離温度を超えた高温域では、吸着されたＨＣが脱離する。

３ｗａｙバルブ３２０は、バイパス流路３１１を経由してＨＣ吸着材３４０へ通じる流路ａと、バイパス流路３１１を経由せずにそのまま排気管２１０を流れる流路ｂとの間で流路を、電磁的に又は機械的に切り換える。

ガス循環用ポンプ３５０は、還流路３１０のうちＨＣ吸着材３４０よりも上流の管路に備わる。ガス循環用ポンプ３５０を駆動すると、その吸引力によって、還流路３１０中の排気ガスが下流から上流へと還流する。

シャットバルブ３３０は、排気系の最下段（具体的には、排気管２１０のうち還流路３１０と連通された下流部よりも更に下流）に設けられており、その開度に応じて、排気ガスの放出量が調整される。例えば、シャットバルブ３３０を完全に閉じると、排気ガスは遮断され、閉ループの循環路が形成される。

制御部１００は、いわゆるＥＣＵ（Engine Control Unit：ＥＣＵ）であり、中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）及び各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）等を中心とした論理演算回路として構成されている。制御部１００は、Ｏ２センサ２２１、及びエンジン２００の回転数等を示す各種センサから入力信号を受ける入力ポートに、バスを介して接続されている。また、制御部１００は、スロットルバルブ２１４の開度駆動部、エンジン２００の点火部等、ＥＨＣ２２２の通電部、ガス循環用ポンプ３５０の駆動部、３ｗａｙバルブ３２０の駆動部、及びシャットバルブ３３０の駆動部等の各種アクチュエータに制御信号を送る出力ポートにも、バスを介して接続されている。これにより、ＥＨＣ２２２の通電を制御し、あるいはスロットルバルブ２１４開度調整やエンジン２００への燃料噴射量調整により空燃比制御をすることが可能である。

（１−２）作用
次に、第１実施形態に係る排気浄化装置の基本的な作用について、図２を参照して説明する。ここで、図２は、第１実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。

上述の課題において指摘したように、エンジン２００の始動後、Ｏ２センサ２２１が活性化するまでは、未浄化のＮＯｘやＨＣ等を大気に排出してしまうおそれがある。

そこで、第１実施形態に係る排気浄化装置では、エンジン２００の始動後、Ｏ２センサ２２１が活性化するまでは、少なくともＥＨＣ２２２によってＮＯｘを略完全に浄化するために、以下の処理を行う。すなわち、エンジン２００の始動前のプレヒートによって、ＥＨＣ２２２を活性化する（ステップＳ１００）。その後、エンジン２００を始動する（ステップＳ１０１）。そして、制御部１００による空燃比制御によって、ＮＯｘ浄化に最適な空燃比（具体的には、スライトリッチ）に制御する（ステップＳ１０２）。これにより、ＥＨＣ２２２は、エンジンの始動時に排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを略完全に浄化できる。

一方で、この間は、３ｗａｙバルブ３２０が、ＨＣ吸着材３４０側の流路ａに切り換えられる（ステップＳ１０３）。これにより、ＥＨＣ２２２がＮＯｘ浄化に最適な空燃比（具体的には、スライトリッチ）で運転されている間にＥＨＣ２２２で浄化できなかったＨＣを、ＨＣ吸着材３４０で吸着できる。

そして、ＥＨＣ２２２の下流にあるＯ２センサ２２１が活性化し、ＥＨＣ２２２のＯＳＣ状態が正確に検知され、ＥＨＣ２２２のＯＳＣ状態に応じた空燃比制御が可能になるまでは、ＮＯｘ浄化率を略完全に維持するために、スライトリッチ運転を継続する。なお、Ｏ２センサ２２１が活性化しているか否かは、例えばＯ２センサ２２１の出力電流の振幅が所定値以上であるか否かによって判定できる。

その後、Ｏ２センサ２２１が活性化したか否か、あるいは、ＨＣ吸着材３４０の温度が所定のＨＣ脱離温度（具体的には、ＨＣ吸着能を好適に発揮可能な温度の上限値）に達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。そして、Ｏ２センサ２２１が活性化したと判定される場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、空燃比フィードバック制御が適正に行えるので、スライトリッチ運転からストイキ運転に切り換えるべく、スライトリッチ運転を中止する（ステップＳ１０）。あるいは、ＨＣ吸着材３４０の温度が所定のＨＣ脱離温度に達したと判定される場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＨＣ吸着能の低下を回避するため、スライトリッチ運転を中止する（ステップＳ１０）。

そして、制御部１００は、スライトリッチ運転からストイキ運転に切り換える（ステップＳ１０６）。そうすると、ＥＨＣ２２２において、ＮＯｘのみならずＨＣ及も略完全に浄化できる。この際、もはやＨＣ吸着材３４０にＨＣを吸着させる必要はないので、３ｗａｙバルブ３２０がＨＣ吸着材３４０のバイパス流路３１１側の流路ｂに切り換えられ、浄化済みのガスが排出される（ステップＳ１０７）。この際、既にＨＣ吸着材３４０に吸着されているＨＣは、排出されずに保持される。

その後、エンジン２００が停止状態になるまでは待機し（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、エンジン２００が停止状態になったら（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、制御部１００は、系内のガスを閉ループで循環させるために、シャットバルブ３３０を閉じ（ステップＳ１０９）、３ｗａｙバルブ３２０を流路ｂに切り換え（ステップＳ１１０）、ポンプ３５０を駆動する（ステップＳ１１１）。この閉ループでの循環中には、ＥＨＣ２２２に通電するとよい（ステップＳ１１２）。そうすると、ＥＨＣ２２２の活性状態を維持できる。加えて、循環ガスが加熱され、ＨＣ吸着材３４０での吸着ＨＣの脱離が促進され、脱離ＨＣがＥＨＣ２２２に還流されるので、ＥＨＣ２２２において脱離ＨＣを浄化できる。

（１−３）効果
以上みてきたように、第１実施形態に係る排気浄化装置によると、エンジン２００を始動してから空燃比フィードバック制御が適正に実行可能になるまでの間において、ＨＣ、及び、ＮＯｘの排出を極力回避ないし抑制できる。そして、エンジン２００が停止した間欠モードにおいて、排気レス状態で、吸着ＨＣの脱離、及び、脱離ＨＣの浄化が可能である。このとき、脱離ＨＣを含むガスを循環させて、繰り返しＥＨＣ２２２に通過させるので、脱離ＨＣの浄化を徹底できる。加えて、循環時において、ＨＣ吸着材３４０の脱離のためにエンジン２００を運転させる必要がないので、燃費の悪化を回避できる。しかも、循環時において、閉ループ内の容積分のガスのみを加熱すればよいので、ＨＣの脱離に要するエネルギー消費量を極力抑制できる。

（２）第２実施形態
（２−１）構成
次に、第２実施形態に係る排気浄化装置の基本的な構成について、図３を参照して説明する。ここで、図３は、第２実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。なお、図３において、上述の図１に示した構成と同一の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。

図３に示すように、第２実施形態に係る排気浄化装置の構成は、第１実施形態のそれと以下の点で異なる。具体的には、還流路３１０は、吸気管２０６と、排気管２１０のうちＥＨＣ２２２の下流部とを連通し、ＥＨＣ２２２の下流から上流へ、排気ガスを還流させる。つまり、第１実施形態では、排気ガスをあくまで排気系で還流させていたのに対し、第２実施形態では、吸気系にまで還流させている。

また、ガス循環用ポンプ３５０に代えて、エンジン２００をモータリングするためのモータ４４を更に備える。モータ４４は、モータジェネレータやスタータモータであり、エンジン２００が間欠モードであっても、不図示のバッテリから電力の供給を受けて駆動し、その出力を、例えばプーリを介してエンジン２００の出力軸に伝達可能に構成されている。

（２−２）作用
次に、第２実施形態に係る排気浄化装置の基本的な作用について、図４を参照して説明する。ここで、図４は、第２実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。

図４に示すように、第２実施形態に係る排気浄化装置、特に以下のように作用する。具体的には、エンジン２００が停止状態（エンジン間欠モード）になった際に行われる吸着ＨＣの脱離処理過程（ステップＳ１０９〜Ｓ１１２）において、シャットバルブを閉弁した後（ステップＳ１０９）、モータ４４を駆動し、エンジン２００のモータリングを実施する（ステップＳ２１１）。これにより、脱離ＨＣは、還流路３１０を介して吸気管２０６に還流し、エンジン２００を介して、ＥＨＣ２２２に導入されるので、ＥＨＣ２２２において脱離ＨＣを浄化できる。

（２−３）効果
以上みてきたように、第２実施形態に係る排気浄化装置によると、第1実施形態のような、ガス循環用ポンプ３５０を追加することなく、吸着ＨＣの脱離処理が可能となる。その結果、吸着ＨＣの脱離処理のための消費エネルギーを極力抑えることができ、燃費悪化も未然防止できる。

（３）第３実施形態
（３−１）構成
次に、第３実施形態に係る排気浄化装置の基本的な構成は、第２実施形態に係るそれと同様でよいので、その詳細な説明は省略し、図３を流用する。

（３−２）作用
次に、第３実施形態に係る排気浄化装置の基本的な作用について、図５を参照して説明する。ここで、図５は、第３実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。

図５に示すように、第３実施形態に係る排気浄化装置、特に以下のように作用する。具体的には、シャットバルブ３３０を絞って吸着ＨＣを脱離させる処理（ステップＳ３０７１〜Ｓ３０７３）を、エンジン２００の停止状態ではなく、エンジン２００のファイアリング中（つまり、ステップＳ１０８でＹｅｓと判定される前）に実施する。そうすると、排気の一部をＨＣ吸着材３４０に還流させ、吸着したＨＣの脱離を促進し、吸気系にＥＧＲガスとして導入できる。

この際、シャットバルブ３３０の開度を絞るほど、大量に脱離したＨＣを含むＥＧＲガスが吸気に導入されることとなる。大量の排気がＨＣ吸着材３４０側に還流されると、吸着材３４０の温度が上昇し、吸着したＨＣの脱離が促進されるからである。

このため、シャットバルブ３３０の開度は、ＥＨＣ２２２の後方に配置したＯ２センサ２２１の出力に応じて可変に制御するとよい（ステップＳ３０７１）。

具体的には、ＥＨＣ２２２の後方に配置したＯ２センサ２２１の出力がストイキ電圧（具体的には、０．５Ｖ付近）の場合には（Ｓ３０７１：ストイキ）、シャットバルブ３３０の開度を維持すればよい。しかし、Ｏ２センサ２２１の出力がストイキ電圧よりリッチ側に推移している場合には（Ｓ３０７１：リッチ）、シャットバルブ３３０の開度を増大させ、ＨＣ吸着材３４０側への還流ガス量を抑え、吸着ＨＣの脱離を抑制するとともに、脱離ＨＣを含んだリッチＥＧＲを軽減する。

他方で、Ｏ２センサ２２１の出力がストイキ電圧よりリーン側に推移している場合には（Ｓ３０７１：リーン）、シャットバルブ３３０の開度を減少させ、ＨＣ吸着材３４０側への還流ガス量を増大し、吸着ＨＣの脱離を促進するとともに、脱離ＨＣを含んだリッチＥＧＲを増大する。

この結果、Ｏ２センサ２２１の出力がストイキ電圧となるように、ＥＧＲを適正に実施することが可能となる。

なお、Ｏ２センサ２２１の出力がストイキ電圧よりリッチ側に推移している場合には、エンジン２００への供給燃料量を軽減し、空燃比をリーンに制御してもよい。

更に、ＨＣ吸着材３４０側へ還流するガスの量、空燃比、ＨＣ吸着材３４０の初期ＨＣ吸着量、ＨＣ吸着材３４０の温度等により、ＥＧＲガス中のＨＣ量を算出し、算出されたＨＣ量に見合うように燃料噴射量を予め軽減してもよい。

更に、現在のＥＨＣ２２２のＯＳＣ状態から、ＥＨＣ２２２にて浄化できるＨＣ量を算出し、更に、ＨＣ吸着材３４０の初期ＨＣ吸着量、ＨＣ吸着材３４０の温度等により、還流ガス量に応じた脱離ＨＣ量を算出し、ＥＨＣ２２２にて浄化できるＨＣ量になるように、シャットバルブ３３０の開度を調整し、ＨＣ吸着材３４０側への還流ガス量を制御してもよい。

（３−３）効果
以上みてきたように、第３実施形態に係る排気浄化装置によると、ＨＣ吸着材３４０からの脱離ＨＣを含んだリッチガスでのＥＧＲを適正に実施することが可能となり、過剰なリッチガスのＥＧＲの実行による、ＥＨＣ２２２浄化性能の悪化、及び、エンジン２００燃焼の悪化を未然に防止できる。更に、ＥＨＣ２２２浄化性能の悪化を生じることなく、吸着材３４０の脱離効率を向上できる。

（４）第４実施形態
（４−１）構成
次に、第２実施形態に係る排気浄化装置の基本的な構成について、図６を参照して説明する。ここで、図６は、第４実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。なお、図６において、上述の図１に示した構成と同一の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。

図６に示すように、第４実施形態に係る排気浄化装置の構成は、第１実施形態のそれと以下の点で異なる。具体的には、ガス循環用ポンプ３５０によってパージ循環するシステムにおいて、ガス循環用ポンプ３５０にＡｉｒ（すなわち、二次空気）を導入するために大気に連通しているＡｉｒ導入管３７０、及びＡｉｒ導入量を開度に応じて調整するＡｉｒ導入バルブ３７１を備える。加えて、Ａｉｒ導入による系内圧の上昇を監視するために、系内の圧力を検出する内圧センサ３６０を備える。内圧センサ３６０は、排気管２１０の管路、好ましくはシャットバルブ３３０付近に備えられる。

なお、Ａｉｒ導入バルブ３７１に代えて、エンジン２００モータリングによって、吸気側からＡｉｒを導入してもよい。この際、モータリング回転数、スロットルバルブ開度の調整により、Ａｉｒ導入量を調整できる。

（４−２）作用
次に、第４実施形態に係る排気浄化装置の基本的な作用について、図７を参照して説明する。ここで、図７は、第４実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。

図７に示すように、第４実施形態に係る排気浄化装置、特に以下のように作用する。具体的には、エンジン２００が停止状態になった際に行われる吸着ＨＣの脱離処理過程（ステップＳ１０９〜Ｓ１１２）において、ＥＨＣ２２２の下流に配置したＯ２センサ２２１によって、ＥＨＣ２２２のＯＳＣ状態を定期に又は不定期に検出する（ステップＳ４００）。ここで、Ｏ２センサ２２１の出力が、所定のリッチ判定値（例えば、０．８Ｖ付近）よりも大きいことが検出されない場合には（ステップＳ４００：Ｎｏ）、Ａｉｒ導入バルブ３７１は閉じたままにしておく。他方で、Ｏ２センサ２２１の出力が、所定のリッチ判定値よりも大きいことを検出した場合には（ステップＳ４００：Ｙｅｓ）、完全リッチ状態に到達して系内の酸素が略完全に消費されたと判断し、ＥＨＣ２２２のＯＳＣを回復するために、Ａｉｒ導入バルブ３７１を開いて系内に酸素を導入する（ステップＳ４０１）。なお、これと相前後して、Ａｉｒ導入により系内の温度が低下する虞があるので、ＥＨＣ２２２に通電し、浄化能の低下を防止する（ステップＳ１１２）。加えて、Ａｉｒ導入により系内の内圧が上昇しすぎると、系内ガスが大気へと漏れる虞があるので、内圧センサ３６０の出力が所定の漏れ判定値を超えるか否かが定期に又は不定期に判定される（ステップＳ４０２）。ここで、内圧センサ３６０の出力が所定の漏れ判定値を超える場合には（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、ガス循環用ポンプ３５０を一旦停止し（ステップＳ４０３）、シャットバルブ３３０を開弁し、内圧センサ３６０の出力がある程度低下するまで圧力の解放を行う（ステップＳ４０４）。他方で、内圧センサ３６０の出力が所定の漏れ判定値を超えない場合には（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、Ａｉｒ導入の余地があるので、ＥＨＣ２２２の下流にあるＯ２センサ２２１の出力が、所定のリーン判定値（例えば、０．２Ｖ付近）を下回り（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、完全リーン状態を示すまではＡｉｒ導入バルブ３７１を開く。そして、Ｏ２センサ２２１の出力が所定のリーン判定値を下回り（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、完全リーン状態を示したら、これ以上のＡｉｒ導入は不要であるため、Ａｉｒ導入バルブ３７１を閉じる（ステップＳ４０６）。

なお、上記の他に、ＥＨＣ２２２の下流にあるＯ２センサ２２１の出力が、０Ｖ付近を維持するよう、逐次、系内にＡｉｒを導入してもよい。この場合、系内へのＡｉｒ導入量は、Ｏ２センサ２２１の出力の動きに応じてＡｉｒ導入バルブ３７１の開度をＦ／Ｂ制御してもよい。具体的には、所定のＡｉｒ導入量ではリッチ出力が継続してしまう場合には、導入量を大きくするとよい。

（４−３）効果
以上みてきたように、第４実施形態に係る排気浄化装置によると、吸着ＨＣの脱離処理過程において、Ａｉｒ導入バルブ３７１により酸素を系内に適宜導入することにより、ＥＨＣ２２２のＯＳＣ不足を解消し、もって脱離ＨＣの浄化能の低下を回避できる。また、ＥＨＣ２２２への通電により、Ａｉｒ導入中の温度低下を回避し、ＥＨＣ２２２の浄化能の低下を防止できる。加えて、内圧センサ３６０で系内の内圧を監視することにより、内圧上昇による系内ガスの大気への放出を未然に防止できる。

（５）第５実施形態
（５−１）構成
次に、第５実施形態に係る排気浄化装置の基本的な構成について、図８を参照して説明する。ここで、図８は、第５実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。なお、図８において、上述の図６に示した構成と同一の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。

図８に示すように、第５実施形態に係る排気浄化装置の構成は、第４実施形態のそれと以下の点で異なる。具体的には、第５実施形態に係る排気浄化装置は、ＨＣ吸着材３４０の温度を検出する温度センサ３８０を更に備える。温度センサ３８０は、ＨＣ吸着材３４０の温度を直接検出してもよいし、あるいはＨＣ吸着材３４０に導入した排気ガスの諸条件により間接的に推定してもよい。

（５−２）作用
次に、第５実施形態に係る排気浄化装置の基本的な作用について、図９を参照して説明する。ここで、図９は、第５実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。

図９に示すように、第５実施形態に係る排気浄化装置、特に以下のように作用する。具体的には、エンジン２００が停止状態になった後に（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、温度センサ３８０の出力に基づいて、ＨＣ吸着材３４０の温度が、所定のＨＣ脱離温度（すなわち、ＨＣ吸着材３４０に吸着したＨＣの脱離が促進される温度）に到達しているか否かに応じて、シャットバルブ３３０の開閉や、Ａｉｒ導入バルブ３７１の開閉を調整する（ステップＳ５００）。

ここで、ＨＣ吸着材３４０の温度がＨＣ脱離温度に達していない場合には（ステップＳ５００：Ｙｅｓ）、ＨＣ吸着材３４０からの脱離ＨＣ量は極少量であるため、パージガスをＥＨＣ２２２に一度通過させれば、それに含まれる脱離ＨＣは殆ど浄化できると考えられる。そこで、シャットバルブ３３０を開き（ステップＳ５０１）、その状態でポンプ３５０を駆動し（ステップＳ５０２）、もって系内のガスを開ループで循環させてパージ処理を実施する。更に、ポンプ３５０のＡｉｒ導入バルブ３７１を開き（ステップＳ５０３）、系内にＡｉｒを導入し、ＥＨＣ２２２のＯＳＣが最大の状態を維持するようにしておく。

他方で、ＨＣ吸着材３４０の温度がＨＣ脱離温度に達した後は（ステップＳ５００：Ｎｏ）、パージガス中の脱離ＨＣ量が増加するので、パージガスをＥＨＣ２２２に一度通過させただけでは、それに含まれる脱離ＨＣは浄化しきれないと考えられる。そこで、シャットバルブ３３０を閉じ（ステップＳ５１１）、その状態でポンプ３５０を駆動し（ステップＳ５１２）、もって系内のガスを閉ループで循環させてパージ処理を実施する。なお、閉ループでの循環パージ中には、系内の内圧を上昇させすぎないように、ポンプ３５０のＡｉｒ導入バルブ３７１は閉じておく（ステップＳ５１３）。

なお、これらの過程において、ＥＨＣ２２２の温度が常に活性温度以上を維持するように、ＥＨＣ２２２の通電制御が実施される（ステップＳ５０４）（ステップＳ５１４）。

（５−３）効果
以上みてきたように、第５実施形態に係る排気浄化装置によると、ＨＣの脱離前に、予めＡｉｒを導入しておくので、ＨＣの脱離開始初期から脱離ＨＣを略完全に浄化でき、浄化に要する時間を短縮できる。加えて、閉ループでの循環パージ中には、Ａｉｒを導入しないので、系内の内圧上昇を回避できる。

（６）第６実施形態
（６−１）構成
次に、第６実施形態に係る排気浄化装置の基本的な構成について、図１０を参照して説明する。ここで、図１０は、第６実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。なお、図１０において、上述の図８に示した構成と同一の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。

図１０に示すように、第６実施形態に係る排気浄化装置の構成は、第５実施形態のそれと以下の点で異なる。具体的には、第６実施形態に係る排気浄化装置は、系内のガス流れを検出する流量センサ３８０を備える。流量センサ３８０は、後述するように、系内のガス循環の停止を判定するためのもの、すなわち、シャットバルブ３３０を開いても系内のガスが放出されないことを確認するためのものであるので、シャットバルブ３３０の近傍であって、閉ループでの循環パージ中に、ガスの流量が比較的多い場所に配置されることが好ましい。例えば、図１０においては、シャットバルブ３３０の手前で、還流路３１０と排気管２１０とが連通する部位に、流量センサ３８０が配置されている。

（６−２）作用
次に、第６実施形態に係る排気浄化装置の基本的な作用について、図１１を参照して説明する。ここで、図１１は、第６実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。

図１１に示すように、第６実施形態に係る排気浄化装置は、特に以下のように作用する。具体的には、循環パージの最中に、Ｏ２センサ２２１の出力に基づいて、ＥＨＣ２２２のＯＳＣを回復する必要があるか否かを定期に又は不定期に判定する（ステップＳ６００）。ここで、ＥＨＣ２２２のＯＳＣを回復する必要がある場合には（ステップＳ６００：Ｙｅｓ）、そのためのＡｉｒ導入に先立ち、系内のガス循環を停止する（ステップＳ６０１）。例えば、ガス循環用ポンプ３５０の駆動を停止する。あるいは、エンジン２００のモータリングによる吸気還流を停止する。そして、流量センサ３８０によって、系内のガス循環が停止したか否かを判定する（ステップＳ６０２）。

ここで、系内のガス循環が停止したと判定された場合には（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、シャットバルブ３３０を開弁し（ステップＳ６０３）、Ａｉｒ導入バルブ３７１を開弁する（ステップＳ６０４）。そうすると、ＥＨＣ２２２にＡｉｒが導入され、ＥＨＣ２２２のＯＳＣが回復する。あるいは、エンジン２００をモータリング運転し、吸気側からＥＨＣ２２２にＡｉｒを導入してもよい。このＡｉｒ導入は、ＥＨＣ２２２のＯＳＣが十分に回復するまで、例えばＯ２センサ２２１の出力が略完全にリーン状態（０Ｖ付近）になるまで実施する。あるいは、予め求めたＥＨＣ２２２のＯＳＣに見合うＡｉｒ量を調量し、その導入量を調整してもよい。Ａｉｒ導入量の調整は、Ａｉｒ導入バルブ３７１の場合には、Ａｉｒ導入バルブ３７１のバルブ開度によって行い、エンジン２００のモータリングの場合には、モータリング回転数、及び、スロットル２１４の開度に基づいて行うことができる。

Ａｉｒ導入の結果、ＥＨＣ２２２のＯＳＣが回復したら（ステップＳ６００：Ｎｏ）、Ａｉｒ導入を停止する（ステップＳ６１１）。その後、ＥＨＣ２２２の温度を検出し、Ａｉｒ導入によってＥＨＣ２２２の温度が活性温度よりも低くなっている場合には、ＥＨＣ２２２に通電する（ステップＳ６１２）。そして、ＥＨＣ２２２が活性温度に到達したのち、シャットバルブ３３０を再度閉弁し（ステップＳ６１３）、循環パージを再開する（ステップＳ６１４）。

（６−３）効果
以上みてきたように、第６実施形態に係る排気浄化装置によると、循環パージにおいて、ＥＨＣ２２２のＯＳＣを回復させるための系内へのＡｉｒ導入に先立ち、シャットバルブ３３０を開くので、Ａｉｒ導入による内圧上昇を抑制できる。しかも、系内のガス循環を停止させてからシャットバルブ３３０を開くので、Ａｉｒを導入しても、シャットバルブ３３０を介してＨＣが外気へ放出することを未然に防止できる。

なお、上述した各実施形態において、排気浄化装置が、本発明に係る「排気浄化装置」の一例であり、ＮＯｘが、本発明に係る「一の成分」の一例であり、ＨＣが、本発明に係る「他の成分」の一例であり、ＥＨＣ２２２が、本発明に係る「第１浄化手段」、「第２浄化手段」、及び「加熱手段」の一例であり、制御部１００が、本発明に係る「空燃比制御手段」の一例であり、ＨＣ吸着材３４０が、本発明に係る「吸着手段」の一例であり、Ｏ２センサ２２１が、本発明に係る「空燃比検出手段」の一例であり、温度センサ３８０が、本発明に係る「脱離状態特定手段」の一例であり、シャットバルブ３３０が、本発明に係る「制限手段」の一例であり、還流路３１０、及びガス循環用ポンプ３５０又はモータ４４が、本発明に係る「還流手段」の一例であり、Ａｉｒ導入管３７０、及びＡｉｒ導入バルブ３７１が、本発明に係る「供給手段」の一例であり、Ｏ２センサ２２１が、本発明に係る「ＯＳＣ状態特定手段」の一例であり、内圧センサ３６０が、本発明に係る「内圧特定手段」の一例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う排気浄化装置も又、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。 第１実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。 第２実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。 第４実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。 第５実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。 第６実施形態に係る排気浄化装置の模式的な平面図である。 第６実施形態に係る排気浄化装置の作用を示すフローチャートである。

符号の説明

２２２…ＥＨＣ、２２１…Ｏ２センサ、３１０…還流路、３４０…ＨＣ吸着材、３１１…バイパス流路、３２０…３ｗａｙバルブ、３５０…ガス循環用ポンプ、３３０…シャットバルブ、１００…制御部

Claims (10)

1. エンジンから排出される排気ガスの流路たる排気管に配設され、前記排気ガスに含まれる複数の成分のうち少なくともＮＯｘを浄化する第１浄化手段と、
   前記エンジンの始動前から前記エンジンの始動後の第１時期までの期間のうち少なくとも一部の期間において、前記第１浄化手段を所定温度まで加熱する加熱手段と、
   前記エンジンの始動後から、前記第１浄化手段が前記所定温度まで加熱されて以降の第２時期までの期間において、前記ＮＯｘを浄化するために適したストイキ空燃比よりもリッチ側の空燃比である第１空燃比になるように、前記排気ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段と、
   前記第１浄化手段よりも下流において前記排気管と連通しており、前記複数の成分のうち他の成分を少なくとも部分的に吸着する吸着手段と、
   前記他の成分の前記吸着手段からの脱離状態を特定する脱離状態特定手段と
   を備え、
   前記第２時期は、前記特定される前記他の成分の脱離状態に応じて、定まる
   ことを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記空燃比制御手段は、前記第１浄化手段がその活性温度まで加熱されたときから、前記第２時期までの期間において、前記複数の成分のうちＮＯｘを浄化するために適した前記第１空燃比になるように、前記排気ガスの空燃比を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記吸着手段に吸着された他の成分を浄化する第２浄化手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 前記第１浄化手段は、前記第２浄化手段の機能も兼ね、
   前記排気管のうち前記第１浄化手段よりも下流において、前記排気ガスの前記排気管からの放出を制限する制限手段と、
   前記制限手段により前記排気ガスの放出が制限されている間に、前記吸着された他の成分を脱離して、前記第１浄化手段の上流に還流路を介して還流させる還流手段とを更に備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
5. 前記還流路を介して、前記第１浄化手段に二次空気を供給する供給手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
6. 前記他の成分の前記吸着手段からの脱離状態を特定する脱離状態特定手段を更に備え、
   前記供給手段は、前記特定される前記他の成分の脱離状態に応じて、前記二次空気を供給する
   ことを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。
7. 前記第２浄化手段の機能も兼ねた前記第１浄化手段のＯＳＣ状態を特定するＯＳＣ状態特定手段を更に備え、
   前記供給手段は、前記特定されるＯＳＣ状態に応じて、前記二次空気を供給する
   ことを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。
8. 前記制限手段により前記排気ガスの放出が制限されている状態での、前記排気管内の圧力を特定する内圧特定手段を更に備え、
   前記供給手段は、前記特定される内圧に応じて、前記二次空気の供給量を調整する
   ことを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。
9. 前記加熱手段は、前記供給手段による二次空気の供給量に応じて、前記第１浄化手段を加熱する
   ことを特徴とする請求項５から８の何れか一項に記載の排気浄化装置。
10. 前記第２浄化手段は、前記エンジンの停止中に、前記他の成分を浄化する
    ことを特徴とする請求項３から９の何れか一項に記載の排気浄化装置。

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