JP4710865B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、触媒が活性する前に触媒で浄化できない排気ガス中の所定の成分を吸着するための吸着材を備えた排気浄化装置に関する。
従来、例えば特許文献１には、ハイブリッド車両の排気浄化装置において、内燃機関の始動要求時に排気系の触媒を予め加熱して活性状態とし、その後に内燃機関を始動することにより排気エミッションの低減を図る技術が開示されている。
また、例えば特許文献２には、排気浄化用触媒よりも上流側に、ＨＣを吸着するＨＣ吸着触媒とＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着触媒とを備える自動車排気ガス浄化システムが開示されている。この従来の浄化システムでは、排気浄化用触媒が活性する前の排気ガスをＨＣ吸着触媒とＮＯｘ吸着触媒とによって吸着させるようにしている。そして、排気浄化用触媒が活性化した後に、ＨＣ吸着触媒などに排気ガスを流すことで、ＨＣ吸着触媒などに吸着されていたＨＣやＮＯｘをこれらの吸着触媒から脱離させ、当該排気浄化用触媒によって浄化するようにしている。
特開平８−３３８２３５号公報 特開２００５−２９９６３１号公報
ところで、上記ハイブリッド車両やエコラン車両（アイドリングストップ機能を有する車両）などでは、内燃機関の始動および停止が不定期に行われる。このようなハイブリッド車両などに対して上記ＨＣ吸着触媒やＮＯｘ吸着触媒を適用した場合には、始動が不定期に実行されても、始動時に排出されるＨＣやＮＯｘをＨＣ吸着触媒などに吸着できるようにするために、ＨＣ吸着触媒などに吸着されているＨＣなどを適当なタイミングで当該ＨＣ吸着触媒などから脱離させて、排気浄化用触媒で浄化できるようになっていることが要求される。
しかしながら、上記特許文献１の技術と上記特許文献２の技術を単に組み合わせただけでは、つまり、ハイブリッド車両などに対してＨＣ吸着触媒などを単に適用しただけでは、内燃機関の停止中にＨＣ吸着触媒などからＨＣなどを脱離させて浄化することができないという問題があった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の停止中であっても、排気ガス中に含まれる所定の成分を吸着する吸着手段からの当該成分の脱離と、脱離した当該成分の浄化とを良好に実現させ得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。
第１の発明は、所定の条件に基づいて自動的に始動および停止が行われる内燃機関と他の動力源とを動力源として備えるハイブリッド車両に搭載され、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中に含まれる所定の成分を吸着する吸着手段と、
当該吸着手段よりも下流側の前記排気通路に設けられ、前記所定の成分を浄化する浄化触媒と、
前記内燃機関の停止中に、前記吸着手段の上流側から当該吸着手段に対してガスを供給するガス供給手段と、
前記吸着手段に供給される前記ガス、前記吸着手段、および前記浄化触媒のうちの少なくとも前記浄化触媒を加熱する加熱手段とを備え、
前記加熱手段は、前記内燃機関が停止された状態での前記他の動力源による前記ハイブリッド車両の走行中に運転者からの高負荷要求が出された場合に、前記浄化触媒の加熱を開始し、
前記加熱手段は、前記ガス供給手段による前記ガスの供給時に前記浄化触媒の加熱を行うことを特徴とする。
また、第２の発明は、第１の発明において、前記ガスは、大気であることを特徴とする。
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記排気通路は、内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、当該主排気通路を迂回するバイパス通路とを含み、
前記内燃機関の排気浄化装置は、排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段と、前記流路切替手段を制御する制御手段とを更に備え、
前記吸着手段は、前記バイパス通路に配置され、
前記ガス供給手段は、前記バイパス通路に配置され、
前記浄化触媒は、前記バイパス通路より下流側の前記主排気通路に配置されることを特徴とする。
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記加熱手段は、前記浄化触媒に加え、前記ガスおよび前記吸着手段のうちの少なくとも一方を加熱するものであり、
前記内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の停止中に前記吸着手段から排気ガスの前記所定の成分を脱離させる脱離操作の終了を判定する脱離操作判定手段を更に備え、当該脱離操作の終了が判定された場合には、前記ガス供給手段の作動を継続するとともに前記加熱手段による前記加熱を停止す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、前記内燃機関の排気浄化装置は、前記吸着手段の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記判定手段は、検出された前記吸着手段の温度に基づいて前記脱離操作の終了を判定することを特徴とする。
第１の発明によれば、内燃機関の停止中であっても、吸着手段からの排気ガスの所定の成分の脱離と、脱離した当該成分の浄化とを良好に行うことができる。また、本発明によれば、内燃機関の始動および停止が不定期に行われることとなるハイブリッド車両において、電力消費を良好に抑制しつつ、内燃機関の冷間始動時における排気エミッションを良好に低減させることができる。
第２の発明によれば、排気ガスに比して水分濃度の低い大気を利用して、吸着材の吸着能力を低下させることなく吸着手段からの上記成分の脱離を急速に行うことができる。
第３の発明によれば、内燃機関の通常運転時において吸着手段やガス供給手段が排気ガスの流れを妨げないようにすることができ、また、加熱手段による加熱の対象となる浄化触媒を吸着動作時と内燃機関の通常運転時のどちらでも使用できるようになる。そして、本発明によれば、このような適切な構成を備えた内燃機関の排気浄化装置において、上記第１または第２の発明による効果を得ることができる。
第４の発明によれば、内燃機関の停止中に吸着手段からの排気ガスの所定の成分の脱離を行ったことで高温状態にある吸着手段を冷却することができ、これにより、次回の内燃機関の再始動時に吸着手段の吸着能力を確保することができる。
第５の発明によれば、吸着材手段の温度に基づいて、脱離操作の終了時点を正確に判定することができる。
実施の形態１．
［ＨＶシステムの構成］
図１は、本発明が適用されたプラグイン型ハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。この駆動システム１０は、車両の動力源として内燃機関１２と車両駆動用モータ（以下、単に「モータ」）１４とを備えている。また、駆動システム１０は、駆動力の供給を受けて電力を発生する発電機１６も備えている。内燃機関１２、モータ１４、および発電機１６は、動力分割機構１８を介して相互に連結されている。動力分割機構１８につながるモータ１４の回転軸には、減速機２０が接続されている。減速機２０は、モータ１４の回転軸と駆動輪２２につながる駆動軸２４とを連結している。動力分割機構１８は、内燃機関１２の駆動力を発電機１６側と減速機２０側とに分割する装置である。動力分割機構１８による駆動力の配分は、任意に変更することができる。
駆動システム１０には、更に、インバータ２６、コンバータ２８、および高圧バッテリ３０が含まれている。インバータ２６は、発電機１６およびモータ１４に接続されているとともに、コンバータ２８を介して高圧バッテリ３０にも接続されている。発電機１６で発電された電力は、インバータ２６を介してモータ１４に供給することもできるし、インバータ２６およびコンバータ２８を介して高圧バッテリ３０に充電することもできる。また、高圧バッテリ３０に充電されている電力は、コンバータ２８およびインバータ２６を介してモータ１４に供給することができる。
以上説明した駆動システム１０によれば、所定の条件に基づいて、モータ１４を停止させて内燃機関１２の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできるし、逆に、内燃機関１２を停止させてモータ１４の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできる。更に、モータ１４と内燃機関１２の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪２２を回転させることもできる。また、駆動システム１０によれば、モータ１４を内燃機関１２のスタータとして機能させることもできる。つまり、内燃機関１２の始動時に、モータ１４の駆動力の一部或いは全部を動力分割機構１８を介して内燃機関１２に入力することで、内燃機関１２をクランキングすることができる。
本実施形態の駆動システム１０は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０によって制御されている。ＥＣＵ４０は、内燃機関１２、モータ１４、発電機１６、動力分割機構１８、インバータ２６、およびコンバータ２８等を含む駆動システム１０の全体を総合的に制御している。また、上述した高圧バッテリ３０は、車両の外部（家庭用電源など）から電力の供給を受けられるように構成されている。つまり、本実施形態の駆動システム１０は、いわゆるプラグイン型のハイブリッド車両の駆動システムとして構成されたものである。
［排気浄化装置の構成］
図２は、図１に示す内燃機関システムに搭載される排気浄化装置の構成を説明するための図である。図２に示す内燃機関１２は、筒内に空気を取り込むための吸気通路（図示せず）と、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路とを備えている。
本実施形態の排気通路は、筒内から排気ガスを排出するための主排気通路４２と、後述するバイパス通路４６とを備えている。主排気通路４２の上流部には、排気ガスを浄化可能な前段触媒（ＳＣ）４４が配置されている。
バイパス通路４６は、主排気通路４２における前段触媒４４の下流において、主排気通路４２を迂回する通路として構成されている。より具体的には、バイパス通路４６は、前段触媒４４の下流に位置する上流側接続部４８ａにおいて主排気通路４２から分岐し、当該上流側接続部４８ａの下流に位置する下流側接続部４８ｂにおいて再び主排気通路４２に合流するように構成されている。
上流側接続部４８ａには、排気ガスの流入先を、主排気通路４２とバイパス通路４６との間で切り替えるための排気切替え弁５０が配置されている。また、バイパス通路４６の途中には、排気ガス中に含まれるＨＣ成分やＮＯｘ成分といった所定の成分を吸着する機能を有する吸着材５２が配置されている。また、吸着材５２には、当該吸着材５２の温度を検出するための吸着材温度センサ５４が組み込まれている。
また、主排気通路４２における下流側接続部４８ｂの下流には、排気ガスを浄化可能な床下触媒（ＵＦ）５６が配置されている。床下触媒５６の上流側の部位は、電気ヒータ付き触媒（以下、ＥＨＣ(Electric Heated Catalyst)）５８として構成されている。ＥＨＣ５８が備えるヒータは、高圧バッテリ３０から電力の供給を受けるようになっており、ＥＣＵ４０によって通電が適当に制御されることによって、ＥＨＣ５８を加熱できるようになっている。このような通電制御によって、ＥＨＣ５８は、所定の活性温度を維持できるようになっている。また、ＥＨＣ５８には、当該ＥＨＣ５８の温度を検出するための触媒温度センサ６０が組み込まれている。尚、床下触媒５６の下流の主排気通路４２には、上流側から順に、サブマフラ６２およびメインマフラ６４が直列に配置されている。
また、バイパス通路４６には、吸着材５２の上流側の部位に、すなわち、上流側接続部４８ａと吸着材５２との間の部位に、大気供給通路６６の一端が接続されている。大気供給通路６６の他端は大気に開放されている。大気供給通路６６には、大気開放側から順に、吸着材５２に向けて大気を供給するための電動式のポンプ６８、当該ポンプ６８により圧送される大気を加熱するためのヒータ７０、および、バイパス通路４６内の排気ガスが大気供給通路６６を介して大気中に放出されるのを防止するための逆止弁７２がそれぞれ配置されている。ポンプ６８およびヒータ７０（ドライヤ）は、ＥＣＵ４０にそれぞれ接続されている。また、ヒータ７０の電力は、高圧バッテリ３０から供給されるようになっている。
［排気浄化装置の動作］
図３は、本発明の実施の形態１の排気浄化装置の動作を説明するための図である。
（吸着動作）
先ず、図３（Ａ）を参照して、内燃機関１２の冷間始動時に筒内から排出される排気ガスの所定の成分（ＨＣやＮＯｘ）を吸着材５２に吸着させるために行われる動作について説明する。
吸着動作は、図３（Ａ）に示すように、内燃機関１２の冷間始動時において、排気切替え弁５０が主排気通路４２を閉塞させる状態にして開始される。このように排気切替え弁５０が制御されると、内燃機関１２から排出された排気ガスの全部が、上流側接続部４８ａを介して主排気通路４２からバイパス通路４６に導入されるようになる。バイパス通路４６に導入された排気ガスは、吸着材５２を通過し、その後再び主排気通路４２に戻された後に大気中に放出される。
上記の吸着動作によれば、排気ガス中に含まれるＨＣやＮＯｘが吸着材５２に吸着されることで取り除かれる。これにより、前段触媒４４やＥＨＣ５８などが未だ活性化していない冷間始動時に、ＨＣとＮＯｘが大気中に放出されるのを抑制することができる。
（排気パージ動作）
また、本実施形態のシステムでは、内燃機関１２の運転中において、吸着材５２からＨＣ等を脱離させるための排気パージ動作を行う際にも、図３（Ａ）に示す流路形態が選択される。より具体的には、内燃機関１２の運転中にパージを行う所定のタイミングが到来した場合に、図３（Ａ）に示す状態に流路形態を切り替えることにより、始動後に比較的暖まってきた排気ガスが吸着材５２に供給されるようになる。その結果、ＨＣ等を吸着材５２から脱離させることができ、また、脱離したＨＣ等を床下触媒５６によって浄化することができる。
（強制パージ動作）
次に、図３（Ｂ）を参照して、内燃機関１２の停止中において、吸着材５２からＨＣ等を強制的に脱離させるための強制パージ動作について説明する。より具体的には、このような強制パージ動作は、内燃機関１２の冷間始動時に吸着材５２へのＨＣ等の吸着動作の全部または一部が行われたことにより吸着材５２にＨＣ等が吸着されている状態で、或いは、吸着動作が行われた後に排気パージ動作が完了していないことにより吸着材５２にＨＣ等が吸着されている状態で、内燃機関１２が停止された場合に実行されるパージ動作である。
強制パージ動作時には、図３（Ｂ）に示すように、バイパス通路４６が閉塞されるように排気切替え弁５０が制御されるとともに、ＥＨＣ５８の通電制御を行うことによりＥＨＣ５８が活性状態に制御される。強制パージ動作時には、このような状態でポンプ６８とヒータ７０が作動されることによって、吸着材５２からのＨＣ等の脱離を促す程度にまで加熱された大気（高温エアー）が大気供給通路６６を介して吸着材５２に供給される。
上記の強制パージ動作によれば、ヒータ７０によって加熱された高温の大気が吸着材５２に導入されることにより、ＨＣ等を吸着材５２から脱離させることができる。そして、活性状態にあるＥＨＣ５８を含む床下触媒５６によって、吸着材５２から脱離したＨＣ等を浄化することができる。
（強制冷却動作）
次に、図３（Ｃ）を参照して、内燃機関１２の停止中において、上記の強制パージ動作が実行されたことで高温状態にある吸着材５２を冷却させるために行われる強制冷却動作について説明する。
強制冷却動作時にも、図３（Ｃ）に示すように、バイパス通路４６が閉塞されるように排気切替え弁５０が制御される。強制冷却動作時には、このような状態でヒータ７０を作動させることなくポンプ６８のみが作動されることによって、常温の大気が大気供給通路６６を介して吸着材５２に供給される。このような強制冷却動作によれば、常温の大気が吸着材５２に導入されることにより、上記強制パージ動作の実行により高温状態にある吸着材５２を冷却し、次回の吸着動作に備えられるようにすることができる。
（通常運転時）
次に、図３（Ｄ）を参照して、内燃機関１２の通常運転時に使用される流路形態について説明する。
内燃機関１２の通常運転時にも、図３（Ｄ）に示すように、バイパス通路４６が閉塞されるように排気切替え弁５０が制御される。このような流路形態とされることによって、内燃機関１２から排出された排気ガスは、吸着材５２を通過せずに主排気通路４２をそのまま通って大気中に放出されることになる。
［実施の形態１における具体的処理］
図４は、本発明の実施の形態１において、内燃機関１２の冷間始動時の排気エミッションを低減するためにＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、プラグインハイブリッド車両を起動させるためのスイッチがオン（ＩＧオン）とされた際に起動されるルーチンであるものとする。
図４に示すルーチンでは、ＩＧがオンとされると、ＨＶシステムがＲｅａｄｙ状態とされる（ステップ１００）。その後、車両の運転者からの要求に従って、モータ１４のみを動力源として用いたＥＶ走行が開始される（ステップ１０２）。
次に、アクセル開度に基づいて運転者からの負荷要求が検出され、当該負荷要求が所定値Ａ１以上であるか否かが判別される（ステップ１０４）。その結果、負荷要求≧Ａ１が成立すると判定された場合には、内燃機関１２が始動されるとともに、排気ガスが吸着材５２に導入されるように排気切替え弁５０が制御される（ステップ１０６）。これにより、吸着動作が開始される（図３（Ａ）参照）。
吸着動作が開始された場合には、以下のステップ１０８〜１１２の処理と、ステップ１１４〜１１２の処理とが並行して実行されることとなる。
すなわち、吸着動作が開始された場合には、先ず、ＥＨＣ５８を早期に活性状態とすべく、ＥＨＣ５８への供給電力が最大となるようにしてＥＨＣ５８への通電が実行される（ステップ１０８）。次いで、ＥＨＣ５８の床温が所定の温度Ｂ以上となったか否かが判別される（ステップ１１０）。温度Ｂは、ＥＨＣ５８が活性状態であるか否かを判断するための閾値である。その結果、ＥＨＣ５８の床温が温度Ｂ以上にまで暖機されたと判定された場合には、ＥＨＣ５８への供給電力が下げられ、ＥＨＣ５８の床温が所定の活性温度を維持するようにＥＨＣ５８への通電が制御される（ステップ１１２）。
吸着動作が開始された場合には、また、吸着材５２の温度が所定の温度Ｃ１以下であるか否かが判別される（ステップ１１４）。この温度Ｃ１は、当該吸着材５２への吸着動作を行うことが可能な温度の上限値である。その結果、吸着材温度≦Ｃ１が不成立であると判定された場合、つまり、これ以上吸着動作を継続できないと判断できる場合には、排気ガスが吸着材５２を介さずに主排気通路４２を流れるように排気切替え弁５０が制御される（ステップ１１６）。これにより、吸着動作が終了される。
次に、運転者からの負荷要求が所定値Ａ２（＜Ａ１）以下であるか否かが判別される（ステップ１１８）。その結果、負荷要求≦Ａ２が成立すると判定された場合、すなわち、運転者からの高負荷要求が解消されたと判断できる場合には、内燃機関１２が停止されるとともに、この場合にも、排気ガスが吸着材５２を介さずに主排気通路４２を流れるように排気切替え弁５０が制御される（ステップ１２０）。
一方、上記ステップ１１４において、吸着材温度≦Ｃ１が成立すると判定された場合（つまり、未だ吸着動作が継続可能であると判断できる場合）において、負荷要求≦Ａ２が成立すると判定された場合にも、内燃機関１２が停止されるとともに、排気切替え弁５０の制御が実行される（ステップ１２０）。このような場合、すなわち、吸着動作の実行途中であっても車両への高負荷要求がなくなった場合には、内燃機関１２が停止され、ＥＶ走行に戻されることになる。また、これにより、吸着動作が終了される。
上記ステップ１２０において、内燃機関１２が停止されるとともに排気切替え弁５０が制御された場合には、次いで、ヒータ７０の作動を伴ってポンプ６８が作動される（ステップ１２２）。これにより、強制パージ動作が開始される（図３（Ｂ）参照）。
また、図４に示すルーチンでは、以上のようなステップ１０８〜１１２の処理と、ステップ１１４〜１２２の処理とが並列して実行された後は、次いで、吸着材５２の温度が所定の温度Ｃ２以上であるか否かが判別される（ステップ１２４）。温度Ｃ２は、パージ動作が完了したと判断できるような吸着材５２の温度として予め設定された値である。このような処理によれば、吸着材５２の温度に基づいて、パージ動作（脱離操作）の終了時点を正確に判定することができる。
その結果、吸着材温度≧Ｃ２が成立すると判定された場合、すなわち、強制パージ動作を利用するパージが完了したと判定された場合には、ポンプ６８の作動が継続されたままで、ヒータ７０の作動が停止されるとともに、ＥＨＣ５８への通電が停止される（ステップ１２６）。
次に、吸着材５２の温度が所定の温度Ｃ３以下であるか否かが判別される（ステップ１２８）。温度Ｃ３は、吸着材５２の温度が再度吸着動作を行えるような温度に達している（低下している）か否かを判断するための値である。その結果、吸着材温度≦Ｃ３が成立すると判定された場合には、ドライヤーポンプ６８の作動が停止される（ステップ１３０）。次いで、排気ガスが吸着材５２に導入される状態とすべく、排気切替え弁５０が図３（Ａ）に示す状態に制御される（ステップ１３２）。つまり、本ステップ１３２では、その後に内燃機関１２の冷間始動が再度行われることがあっても、吸着材５２によって排気ガス中に含まれるＨＣ等を吸着材５２によって吸着できるようにすべく、スタンバイされる（ステップ１３２）。以後、車両システム（ＨＶシステム）が停止されるまでの間、ステップ１０４以降の処理が繰り返し実行されることになる。
ところで、本実施形態のシステムのようにプラグイン型のハイブリッド車両においては、モータのみを動力源として使用するＥＶ走行での航続距離が、車両外部からの充電機能を有しないハイブリッド車両に比して長くなる。その結果、車両走行中に内燃機関が始動されるのは、主に運転者から高負荷要求が出された場合になる。このように、プラグイン型のハイブリッド車両では、内燃機関の始動機会が少なくなるので、触媒が冷え易くなる。このため、１トリップ中に、内燃機関を複数回に渡って冷間始動（触媒が冷えた状態での始動）がなされることが想定される。
そこで、プラグイン型のハイブリッド車両において、ＥＶ走行中に高圧バッテリを用いてＥＨＣを常時活性化しておくことが考えられる。このような手法によれば、高負荷要求時に内燃機関が冷間始動された場合であっても、活性状態にあるＥＨＣによって排気ガス中に含まれるＨＣやＮＯｘを浄化することができ、排気エミッションを低減することができる。
しかしながら、プラグイン型かどうかを問わずハイブリッド車両（その他にアイドリングストップ機能を有するエコラン車両など）においては、内燃機関１２の始動および停止が不定期に行われる。従って、上記の手法を行うには、ＥＨＣを常に通電して、常時高温にしておく必要がある。この電気エネルギの消費により、ＥＶ走行での航続距離が短くなってしまうおそれがある。また、高負荷要求時でも内燃機関が始動しないようにし、高圧バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）が低下したときにだけ内燃機関が始動されるようにすれば、ＥＨＣを常時高温にしておく必要がなくなる。しかし、ＥＶ運転だけでは走行トルクに限界があるため、運転者の要求に適切に応えることができないおそれがある。
これに対し、以上説明した図４に示すルーチンによれば、ＥＶ走行中にはＥＨＣ５８への通電は行わず、ＥＶ走行中に高負荷要求が出されたことで内燃機関１２が始動する場合に初めてＥＨＣ５８への通電が開始されるとともに、筒内から排出されるＨＣなどを吸着材５２に吸着させる吸着動作が実行される。このため、電気エネルギの消費を低減しつつ、冷間始動時の排気エミッションを良好に低減することができる。
また、特にプラグイン型であるハイブリッド車両の場合には、高負荷要求時に内燃機関が冷間始動された際に排出されるＨＣ等を吸着材で吸着するようにしても、高負荷要求がなくなると内燃機関が即座に停止されてＥＶ走行に戻される。このため、内燃機関の運転が継続されている場合とは異なり、排気ガスを用いた排気パージ動作を行う機会を十分に得ることが困難となる。
これに対し、上記ルーチンによれば、吸着動作の完了後に内燃機関１２が停止されてＥＶ走行に戻った場合や、吸着動作の途中で内燃機関が停止されてＥＶ走行に戻った場合には、ヒータ７０によって加熱された大気をポンプ６８によって吸着材５２に供給する強制パージ動作が実行されるようになる。その結果、水分濃度が約１４％である排気ガスよりもかなり水分濃度の低い加熱空気が吸着材５２に供給されることによって、吸着材の吸着能力を低下させることなく吸着材５２をより急速にパージすることが可能となる。
また、特にプラグイン型のハイブリッド車両では、上記のように、１トリップ中に複数回の冷間始動が起こり得る。そうすると、上述した加熱空気を吸着材に供給するなどして吸着材を強制的にパージさせたとしても、そのような強制パージ動作がなされたことで高温状態にある吸着材では、その後に時間を空けずに内燃機関が始動された際に、吸着動作を満足に行えなくなる。
これに対し、上記ルーチンによれば、強制パージ動作が完了した後は、ヒータ７０の作動は停止させつつ、ポンプ６８の駆動を継続させるようにしている。これにより、パージが完了した吸着材５２に対して常温の大気を導入することができ、吸着材５２を早期的に冷却することができる。このため、短期間に次回の高負荷要求が出されることがあっても、吸着材５２を十分な吸着能力が確保された状態に復帰させておくことが可能となる。
以上のように本実施形態のシステムによれば、ポンプ６８とヒータ７０を吸着材５２の上流に備え、また、吸着材５２の下流にＥＨＣ５８を備えるようにしたので、ＥＶ走行中、すなわち、内燃機関１２の停止中であっても、吸着材５２からＨＣ等を強制的にパージさせられるようになるとともに、吸着材５２を早期的に冷却できるようになる。これにより、次回の吸着動作に向けて迅速に備えておくことができるので、ＥＨＣ５８の通電時間の大幅短縮が可能となる。
［その他の構成］
ところで、上述した実施の形態１においては、内燃機関１２の停止中に強制的にパージを行う手段として、吸着材５２の上流にポンプ６８とヒータ７０を備えるようにしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、以下の図５に示すような構成であってもよい。
図５は、本発明の実施の形態１における排気浄化装置の変形例を説明するための図である。尚、図５において、上記図２に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図５に示す構成は、ポンプ６８およびヒータ７０に代えて、電気ヒータ付き吸着材（以下、ＥＨａｄ(Electric Heated Adsorber)）８２を上流側の一部に含む吸着材８０を備えている点に特徴を有している。尚、ＥＨａｄ８２は、吸着材８０の全体を構成するものであってもよい。
図５に示す構成においては、以下のような手法で強制パージ動作を行うことができる。すなわち、上述した実施の形態１においてヒータ７０によって吸着材５２に供給する大気を加熱する代わりに、ＥＨａｄ８２が有する電気ヒータによってＥＨａｄ８２を加熱するようにする。そして、上述した実施の形態１においてポンプ６８によって外部から大気を導入するのに代えて、停止中の内燃機関１２をモータ１４によって駆動することによって、内燃機関１２を吸着材８０に大気を供給するためのポンプとして機能させるようにする。このような手法によっても、内燃機関１２の停止中において、吸着材８０を高温状態として強制パージ動作を行うことが可能となる。
そして、強制パージ動作が完了した後は、上述した実施の形態１においてヒータ７０を停止させた状態でポンプ６８を駆動するのに代えて、ＥＨａｄ８２の電気ヒータの作動を停止させつつ、モータ１４によって内燃機関１２を駆動するようにする。このような手法によっても、吸着材８０に常温に近い大気を早期的に供給してＥＨａｄ８２を含む吸着材８０を冷却することが可能となる。
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＨＣ５８を含む床下触媒５６が前記第１の発明における「浄化触媒」に、大気供給通路６６およびポンプ６８が前記第１の発明における「ガス供給手段」に、ヒータ７０およびＥＨＣ５８が有するヒータが前記第１の発明における「加熱手段」に、それぞれ相当している。
また、排気切替え弁５０が前記第３の発明における「流路切替手段」に相当しているとともに、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０６、１１６、１２０、および１３２の処理を実行することにより前記第３の発明における「制御手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ４０が上記ステップ１２４の処理を実行することにより前記第４の発明における「脱離操作判定手段」が実現されている。
また、吸着材温度センサ５４が前記第５の発明における「温度検出手段」に相当している。
本発明が適用されたプラグイン型ハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。 図１に示す内燃機関システムに搭載される排気浄化装置の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１の排気浄化装置の動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１における排気浄化装置の変形例を説明するための図である。
符号の説明
１０ 駆動システム
１２ 内燃機関
１４ 車両駆動用モータ
１６ 発電機
１８ 動力分割機構
３０ 高圧バッテリ
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ 主排気通路
４４ 前段触媒（ＳＣ）
４６ バイパス通路
４８ａ 上流側接続部
４８ｂ 下流側接続部
５０ 排気切替え弁
５２、８０ 吸着材
５４ 吸着材温度センサ
５６ 床下触媒（ＵＦ）
５８ 電気ヒータ付き触媒（ＥＨＣ）
６０ 触媒温度センサ
６６ 大気供給通路
６８ ポンプ
７０ ヒータ
８２ 電気ヒータ付き吸着材（ＥＨａｄ）

Claims (5)

  1. 所定の条件に基づいて自動的に始動および停止が行われる内燃機関と他の動力源とを動力源として備えるハイブリッド車両に搭載され、
    前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中に含まれる所定の成分を吸着する吸着手段と、
    当該吸着手段よりも下流側の前記排気通路に設けられ、前記所定の成分を浄化する浄化触媒と、
    前記内燃機関の停止中に、前記吸着手段の上流側から当該吸着手段に対してガスを供給するガス供給手段と、
    前記吸着手段に供給される前記ガス、前記吸着手段、および前記浄化触媒のうちの少なくとも前記浄化触媒を加熱する加熱手段とを備え、
    前記加熱手段は、前記内燃機関が停止された状態での前記他の動力源による前記ハイブリッド車両の走行中に運転者からの高負荷要求が出された場合に、前記浄化触媒の加熱を開始し、
    前記加熱手段は、前記ガス供給手段による前記ガスの供給時に前記浄化触媒の加熱を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記ガスは、大気であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記排気通路は、内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、当該主排気通路を迂回するバイパス通路とを含み、
    前記内燃機関の排気浄化装置は、排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段と、前記流路切替手段を制御する制御手段とを更に備え、
    前記吸着手段は、前記バイパス通路に配置され、
    前記ガス供給手段は、前記バイパス通路に配置され、
    前記浄化触媒は、前記バイパス通路より下流側の前記主排気通路に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記加熱手段は、前記浄化触媒に加え、前記ガスおよび前記吸着手段のうちの少なくとも一方を加熱するものであり、
    前記内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の停止中に前記吸着手段から排気ガスの前記所定の成分を脱離させる脱離操作の終了を判定する脱離操作判定手段を更に備え、当該脱離操作の終了が判定された場合には、前記ガス供給手段の作動を継続するとともに前記加熱手段による前記加熱を停止することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 前記内燃機関の排気浄化装置は、前記吸着手段の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
    前記判定手段は、検出された前記吸着手段の温度に基づいて前記脱離操作の終了を判定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
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