JP4915277B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、排気浄化触媒が活性する前に当該排気浄化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、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２００５−２９９６３１号公報

しかしながら、上述した従来の技術のように、同一経路上に配置されたＨＣ吸着材およびＮＯｘ吸着材に冷間始動時に排出されるＨＣとＮＯｘを吸着させるとともに、これらの吸着材に吸着されているＨＣやＮＯｘを排気浄化触媒の活性後に脱離させるようにしたシステムにおいて、ＨＣ吸着材からＨＣが脱離するタイミングと、ＮＯｘ吸着材からＮＯｘが脱離するタイミングとは異なるものとなる。

このため、これらの吸着材から脱離したガスを排気浄化触媒によって浄化しようとした場合、排気浄化触媒には酸素吸蔵能力（ＯＳＣ）があるものの、ＨＣの浄化に必要な酸素成分が不足した状態となったり、或いはＮＯｘを浄化する際に放出される酸素を吸蔵できない状態となることが考えられる。その結果、排気浄化触媒の浄化能力（浄化率）の低下が懸念される。この点、上記従来の技術は、排気エミッションの低減の観点から未だ改善の余地を残すものであった。

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、吸着材からＨＣとＮＯｘとが脱離するタイミングの違いに起因する排気浄化触媒の浄化能力の低下を良好に防止し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、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、当該主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流側の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流するバイパス通路とを含む排気通路と、
前記主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浄化する排気浄化触媒と、
前記バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣ成分を吸着するＨＣ吸着材と、
前記バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘ成分を吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記排気通路内に、前記排気浄化触媒と前記ＨＣ吸着材と前記ＮＯｘ吸着材とを含む閉経路を形成する流路切替手段と、
前記ＨＣ吸着材および前記ＮＯｘ吸着材に吸着されているＨＣおよびＮＯｘを脱離する場合に、前記内燃機関の停止中に前記閉経路が形成されるように前記流路切替手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記排気浄化触媒は、前記下流側接続部よりも下流側の前記主排気通路に配置されており、
前記内燃機関の排気浄化装置は、前記主排気通路における前記排気浄化触媒よりも下流側の部位と、前記バイパス通路における前記ＨＣ吸着材および前記ＮＯｘ吸着材よりも前記上流側接続部に近い側の部位とを連通する第２バイパス通路を更に備え、
前記流路切替手段は、前記第２バイパス通路における前記主排気通路との接続点に少なくとも配置されてい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、前記内燃機関の排気浄化装置は、前記閉経路内に設けられたポンプと、前記排気浄化触媒、前記閉経路内のガス、前記ＨＣ吸着材、および前記ＮＯｘ吸着材の少なくとも１つを加熱する加熱手段とを更に備え、内燃機関の停止中において、前記閉経路を形成するとともに前記加熱手段を作動させることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、前記内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、前記閉経路内の空燃比を検出する空燃比検出手段とを更に備え、
前記空燃比調整手段は、内燃機関の停止中に前記空燃比検出手段によって検出される空燃比に基づいて、内燃機関の再始動時の空燃比を調整することを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、前記内燃機関の排気浄化装置は、前記バイパス通路よりも上流側の前記主排気通路に、前記所定の成分を浄化する前段触媒を更に備え、
前記空燃比検出手段は、前記前段触媒よりも下流側の前記主排気通路に配置され、当該前段触媒に導入される排気ガスの空燃比の制御に用いられるものであって、
前記下流側接続部は、前記空燃比検出手段よりも上流側の前記主排気通路に配置されていることを特徴とする。

第１の発明によれば、閉経路内で排気ガスを循環させるようにすれば、吸着材からＨＣとＮＯｘとが脱離するタイミングの違いに起因して、排気浄化触媒の浄化能力が低下するのを良好に防止することができる。更に、本発明によれば、冷間始動時における吸着動作時にＨＣ吸着材やＮＯｘ吸着材を通った後の排気ガスを排気浄化触媒に供給することができるようになる。つまり、筒内で燃焼に付された排気ガスの熱エネルギを排気浄化触媒に供給できるようになる。このため、本発明によれば、排気浄化触媒を電気式の加熱手段により加熱可能な構成を備えている場合には、始動時において排気浄化触媒を活性状態にするために必要となる電力消費を抑制することができる。

第２の発明によれば、内燃機関の停止中であっても、上記閉経路内のガスが循環を重ねていくうちに加熱されることで吸着材からのＨＣやＮＯｘの脱離を促進することができるとともに、排気浄化触媒が活性状態に維持されることによって、脱離したＨＣやＮＯｘを浄化することが可能となる。

第３の発明によれば、内燃機関の停止中に完全に浄化できずに上記閉経路内に残されたＨＣまたはＮＯｘを、次の再始動時において良好に浄化することが可能となる。

第４の発明によれば、前段触媒に導入される排気ガスの空燃比の制御のために備えられた空燃比検出手段を、内燃機関の停止中に上記閉経路内を流れる排気ガスの空燃比の検出のために利用することが可能となる。

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、後述する第１バイパス通路４６および第２バイパス通路６２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。

第１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、第１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。また、第１バイパス通路４６は、上流側接続部４８ａから後述する吸着材５２までの部位の長さが、当該吸着材５２から下流側接続部４８ｂまでの部位の長さに比して長くなるように形成されている。

上流側接続部４８ａには、排気ガスの流入先を、主排気通路４２と第１バイパス通路４６との間で切り替えるための第１排気切替え弁５０が配置されている。図２においては、ＨＣ成分を吸着するＨＣ吸着材とＮＯｘ成分を吸着するＮＯｘ吸着材とを一体の吸着材５２として表しているが、ＨＣ吸着材とＮＯｘ吸着材は別体であってもよい。また、上記の下流側接続部４８ｂは、当該下流側接続部４８ｂの位置が極力主排気通路４２の上流側となるようにすべく、第１排気切替え弁５０の直下に近接して配置されている。

また、第１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。

また、第２バイパス通路６２の一端は、主排気通路４２における床下触媒５６の下流の部位（主排気通路側接続部６４ａ）において、主排気通路４２に接続されている。第２バイパス通路６２の途中には、電動式のポンプ６６が配置されている。ポンプ６６は、ＥＣＵ４０に接続されている。第２バイパス通路６２の他端は、第１バイパス通路４６における上流側接続部４８ａと吸着材５２との間の部位（第１バイパス通路側接続部６４ｂ）に連通している。

また、主排気通路側接続部６４ａには、排気ガスの流入先を、主排気通路４２と第２バイパス通路６２との間で切り替えるための第２排気切替え弁６８が配置されている。尚、第２排気切替え弁６８の下流の主排気通路４２には、上流側から順に、サブマフラ７０およびメインマフラ７２が直列に配置されている。

また、前段触媒４４の下流側の主排気通路４２には、その位置で排気空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ７４が配置されている。Ａ／Ｆセンサ７４は、前段触媒４４の浄化能力を十分に発揮させるために行う制御、より具体的には、前段触媒４４に導入される排気ガスの空燃比の制御（空燃比フィードバック制御）に用いられるセンサである。上述した第１バイパス通路４６の下流側接続部４８ｂは、当該Ａ／Ｆセンサ７４よりも上流側の主排気通路４２に配置されている。

［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成分やＮＯｘ成分）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、第１排気切替え弁５０が主排気通路４２を閉塞させる状態にし、かつ、第２排気切替え弁６８が第２バイパス通路６２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、６８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から第１バイパス通路４６に導入されるようになる。第１バイパス通路４６に導入された排気ガスは、吸着材５２を通過した後に再び主排気通路４２に戻され、その後ＥＨＣ５８を含む床下触媒５６を通過し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等を活性状態にある床下触媒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、第１バイパス通路４６が閉塞されるように第１排気切替え弁５０が制御され、かつ、主排気通路４２の大気開放端が閉塞されるように第２排気切替え弁６８が制御される。排気切替え弁５０、６８がこのように制御された状態では、主排気通路４２と第１バイパス通路４６と第２バイパス通路６２との間で、図３（Ｂ）中に矢印を付して表したように、閉経路が形成されることになる。

強制パージ動作は、上記のような閉経路を形成した状態で、ＥＨＣ５８の通電制御を行うことによりＥＨＣ５８を活性状態に制御するとともに、ポンプ６６を作動することによって開始される。このような強制パージ動作によれば、内燃機関１２の停止中に主排気通路４２などに残留していた排気ガスが、図３（Ｂ）に示すように上記閉経路内を循環するようになる。そして、そのような排気ガスの循環が継続して行われることにより、排気ガスがＥＨＣ５８によってどんどん暖められることになる。このため、高温の排気ガスを吸着材５２に供給できるようになる。これにより、吸着材５２からのＨＣなどの脱離を促進させつつ、吸着材５２から脱離したＨＣなどを活性状態にあるＥＨＣ５８（床下触媒５６）によって浄化することができる。

（再始動時）
次に、図３（Ｃ）を参照して、内燃機関１２の再始動時（床下触媒５６が活性状態にない冷間始動時を除く）に使用される流路形態について説明する。
内燃機関１２の再始動時（通常運転時）には、図３（Ｃ）に示すように、第１バイパス通路４６が閉塞されるように第１排気切替え弁５０が制御され、かつ、第２バイパス通路６２が閉塞されるように第２排気切替え弁６８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ＥＨＣ５８（床下触媒５６）を通過した後に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、次いで、ＥＨＣ５８の床温が所定の温度Ｂ以上であるか否かが判別される（ステップ１０６）。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より低いと判定された場合、すなわち、ＥＨＣ５８が活性状態でないと判断できる場合には、次いで、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第１排気切替え弁５０が制御される（ステップ１０８）。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１１０〜１１４の処理と、ステップ１１６〜１２６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１１０）。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１１２）。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１１４）。

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１１６）。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を流れるように第１排気切替え弁５０が制御される（ステップ１１８）。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１２０）。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を流れるように第１排気切替え弁５０が制御される（ステップ１２２）。

一方、上記ステップ１１６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、第１排気切替え弁５０の制御が実行される（ステップ１２２）。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１２２において、内燃機関１２が停止されるとともに第１排気切替え弁５０が制御された場合には、次いで、主排気通路４２と第２バイパス通路６２とが連通状態となるように第２排気切替え弁６８が制御される（ステップ１２４）とともに、ポンプ６６が作動される（ステップ１２６）。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１１０〜１１４の処理と、ステップ１１６〜１２６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１２８）。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、Ａ／Ｆセンサ７４の信号が取得される（ステップ１３０）。次いで、ポンプ６６の作動およびＥＨＣ５８への通電が停止されるとともに、第２バイパス通路６２が閉塞されるように第２排気切替え弁６８が制御される（ステップ１３２）。これにより、強制パージ動作が終了される。より具体的には、上記ステップ１３０では、強制パージ動作の終了時点における上記閉経路内のガスの空燃比が取得されることになる。

一方、上記ステップ１０６において、ＥＨＣ５８の床温が温度Ｂ以上であると判定された場合、すなわち、ＥＨＣ５８が活性状態にあると判断できる場合には、前回（最新）の内燃機関１２の停止時に取得されたＡ／Ｆセンサ７４の取得値が始動時の燃料噴射量に反映されたうえで（ステップ１３４）、内燃機関１２が再始動されるとともに、排気ガスが吸着材５２を介さずに主排気通路４２を流れるように第１排気切替え弁５０が制御される（ステップ１３６）。

より具体的には、上記ステップ１３４では、前回の強制パージ動作の終了時点における上記閉経路内のガスの空燃比に基づいて、当該空燃比がストイキよりもリッチ側の値である場合には、内燃機関１２の再始動時においてストイキに対してリーン側の空燃比で運転が行われるように燃料噴射量が決定される。一方、当該空燃比がストイキよりもリーン側の値である場合には、内燃機関１２の再始動時においてストイキに対してリッチ側の空燃比で運転が行われるように燃料噴射量が決定される。また、これらの場合の燃料噴射量は、ストイキに対するリッチ（リーン）側への空燃比のずれ量が大きくなるほど、再始動時におけるストイキに対するリーン（リッチ）側への補正量が大きくされる。

次に、内燃機関１２が再始動した後は、運転者からの負荷要求≦Ａ２が成立するか否かが判別され（ステップ１３８）、当該判定が成立する場合には、内燃機関１２が停止される（ステップ１４０）。
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、ＨＣとＮＯｘを同時に吸着できる吸着材を備えたシステムにおいては、吸着材からの脱離タイミングがＨＣとＮＯｘで異なるものとなる。より具体的には、ＮＯｘはＨＣに比して脱離し易いため、吸着材からのパージ動作の前期段階ではＮＯｘが多く脱離し、一方、パージ動作の後期段階ではＨＣが多く脱離することとなる。その結果、床下触媒には酸素吸蔵能力（ＯＳＣ）があるものの、パージ動作の前期段階ではＮＯｘを浄化する際に放出される酸素を吸蔵できない状態となる。また、パージ動作の後期段階ではＨＣの浄化に必要な酸素成分が不足した状態となる。このため、床下触媒の浄化能力（浄化率）が低下し、排気エミッションが悪化してしまうことが懸念される。

これに対し、以上説明した図４に示すルーチンによれば、吸着材５２にＨＣやＮＯｘが吸着されたままとなっている状態で内燃機関１２が停止された場合には、上記閉経路が形成されるように排気切替え弁５０、６８が制御された状態で、ポンプ６６が駆動されることになる（強制パージ動作）。このため、吸着材５２からの脱離タイミングの異なるＨＣとＮＯｘを上記閉経路内に留めたまま循環させることにより、パージ動作期間の全体としてみれば、吸着材５２からのＨＣやＮＯｘの脱離量を近い値にすることができる。つまり、このような強制パージ動作によれば、吸着材５２から脱離したＨＣやＮＯｘを含む排気ガスを上記閉経路内で循環を重ねていくことで、ＨＣとＮＯｘ吸着材の脱離タイミングの相違の影響を受けずに、床下触媒５６の浄化能力の低下を防止することができる。

また、上記ルーチンによれば、ＥＨＣ５８が加熱された状態で強制パージ動作が実行されることになる。このため、内燃機関１２の停止中であっても、上記閉経路内のガスが循環を重ねていくうちに加熱されることで吸着材５２からのＨＣやＮＯｘの脱離を促進することができるとともに、ＥＨＣ５８（床下触媒５６）が活性状態に維持されることによって、脱離したＨＣやＮＯｘを浄化することが可能となる。

しかしながら、冷間始動時に吸着材５２に吸着されるＨＣやＮＯｘの量は、必ずしも同じにはならず、ＨＣおよびＮＯｘのどちらかが多めに吸着されることになる。このため、強制パージ動作によってＨＣとＮＯｘが吸着材５２から完全に脱離した場合であっても、Ａ／Ｆセンサ７４のセンサ値がストイキにならない分の余ったＨＣやＮＯｘは、床下触媒５６によって浄化されずに上記閉経路内または床下触媒５６内に残ってしまうことが考えられる。

これに対し、上記ルーチンの処理によれば、強制パージ動作の終了時点に上記閉経路内を流れるガスの空燃比に基づいて、その後に再始動が行われる際の空燃比が制御されることとなる。より具体的には、強制パージ動作の終了時点において最終的に残った（余った）ＨＣ（またはＮＯｘ）がどれくらいの量であるかが、Ａ／Ｆセンサ７４の出力に基づいて判定される。そして、当該出力がリッチである場合（酸素が不足する場合）には、ＨＣが余っていると判断され、当該出力がリーンである場合（酸素が過剰である場合）には、ＮＯｘが余っていると判断される。そして、当該出力がリッチである場合には、次の再始動時にはリーン運転がされ、当該出力がリーンである場合には、次の再始動時にはリッチ運転がされるようになる。このため、内燃機関１２の停止中に行う強制パージ動作では完全に浄化できずに上記閉経路内に残されたＨＣまたはＮＯｘを、次の再始動時において完全に浄化することが可能となる。

また、図２に示す本実施形態の排気浄化装置では、ＥＨＣ５８の下流側の主排気通路４２と吸着材５２の上流側の第１バイパス通路４６とを接続する第２バイパス通路６２を備えるようにしている。そして、吸着材５２が配置された第１バイパス通路４６の下流側接続部４８ｂより下流側に配置されたＥＨＣ５８と、吸着材５２との間で上記閉経路を形成して強制パージ動作を行うようにしている。このような閉経路の構成によれば、強制パージ動作時にはＥＨＣ５８を用いて吸着材５２から脱離したＨＣやＮＯｘの浄化を行えるようになるのに加え、冷間始動時における吸着動作時に吸着材５２を通った後の排気ガスをＥＨＣ５８に供給することができる。つまり、筒内で燃焼に付された排気ガスの熱エネルギをＥＨＣ５８に供給できることになるので、始動時においてＥＨＣ５８を活性状態にするために必要となる電力消費を抑制することができる。

また、図２に示す本実施形態の排気浄化装置においては、第１バイパス通路４６の下流側接続部４８ｂは、当該Ａ／Ｆセンサ７４よりも上流側の主排気通路４２に配置されている。このような構成によれば、前段触媒４４に導入される排気ガスの空燃比の制御のために備えられたＡ／Ｆセンサ７４を、内燃機関１２の停止中に上記閉経路内を流れる排気ガスの空燃比の検出のために利用することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１においては、内燃機関１２の停止中に行う強制パージ動作時に、ＥＨＣ５８を加熱するようにしているが、本発明における強制パージ動作時の加熱対象は、閉経路中に配置された排気浄化触媒（ＥＨＣ５８）に限らず、例えば、当該閉経路中を循環するガスや当該閉経路中に配置されたＨＣ吸着材やＮＯｘ吸着材（吸着材２）であってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、第２バイパス通路６２を備えるようにし、下流側接続部４８ｂより下流側に配置されたＥＨＣ５８と、吸着材５２との間で上記閉経路を形成して強制パージ動作を行うようにしている。しかしながら、本発明において、吸着されたＨＣやＮＯｘを吸着材から脱離させるために、排気浄化触媒とＨＣ吸着材とＮＯｘ吸着材との間で形成する閉経路は、上述した第２バイパス通路６２を備えるものに限定されるものでない。すなわち、例えば、上記のような第２バイパス通路を備えなくても、第１バイパス通路の下流側接続部に第２排気切替え弁を配置するようにし、主排気通路における第１排気切替え弁と第２排気切替え弁の間の部位に排気浄化触媒を設けたものであってもよい。

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「排気浄化触媒」に、吸着材５２が前記第１の発明における「ＨＣ吸着材」および「ＮＯｘ吸着材」に、第１排気切替え弁５０および第２排気切替え弁６８が前記第１の発明における「流路切替手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４０が上記ステップ１１８（または１２２）および１２４の処理を実行することにより前記第１の発明における「制御手段」が実現されている。
また、主排気通路側接続部６４ａが前記第１の発明における「接続点」に相当している。
また、ＥＨＣ５８が有するヒータが前記第２の発明における「加熱手段」に相当している。
また、ＥＣＵ４０が上記ステップ１３４および１３６の処理を実行することにより前記第３の発明における「空燃比調整手段」が実現されているとともに、Ａ／Ｆセンサ７４が前記第３の発明における「空燃比検出手段」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。

符号の説明

１０ 駆動システム
１２ 内燃機関
１４ 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 第１バイパス通路
４８ａ 上流側接続部
４８ｂ 下流側接続部
５０ 第１排気切替え弁
５２ 吸着材（ＨＣ吸着材およびＮＯｘ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
６２ 第２バイパス通路
６４ａ 主排気通路側接続部
６４ｂ バイパス通路側接続部
６６ ポンプ
６８ 第２排気切替え弁
７４ Ａ／Ｆセンサ

Claims (4)

1. 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、当該主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流側の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流するバイパス通路とを含む排気通路と、
   前記主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浄化する排気浄化触媒と、
   前記バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣ成分を吸着するＨＣ吸着材と、
   前記バイパス通路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘ成分を吸着するＮＯｘ吸着材と、
   前記排気通路内に、前記排気浄化触媒と前記ＨＣ吸着材と前記ＮＯｘ吸着材とを含む閉経路を形成する流路切替手段と、
   前記ＨＣ吸着材および前記ＮＯｘ吸着材に吸着されているＨＣおよびＮＯｘを脱離する場合に、前記内燃機関の停止中に前記閉経路が形成されるように前記流路切替手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記排気浄化触媒は、前記下流側接続部よりも下流側の前記主排気通路に配置されており、
   前記内燃機関の排気浄化装置は、前記主排気通路における前記排気浄化触媒よりも下流側の部位と、前記バイパス通路における前記ＨＣ吸着材および前記ＮＯｘ吸着材よりも前記上流側接続部に近い側の部位とを連通する第２バイパス通路を更に備え、
   前記流路切替手段は、前記第２バイパス通路における前記主排気通路との接続点に少なくとも配置されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記内燃機関の排気浄化装置は、前記閉経路内に設けられたポンプと、前記排気浄化触媒、前記閉経路内のガス、前記ＨＣ吸着材、および前記ＮＯｘ吸着材の少なくとも１つを加熱する加熱手段とを更に備え、内燃機関の停止中において、前記閉経路を形成するとともに前記加熱手段を作動させ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. 前記内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、前記閉経路内の空燃比を検出する空燃比検出手段とを更に備え、
   前記空燃比調整手段は、内燃機関の停止中に前記空燃比検出手段によって検出される空燃比に基づいて、内燃機関の再始動時の空燃比を調整することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記内燃機関の排気浄化装置は、前記バイパス通路よりも上流側の前記主排気通路に、前記所定の成分を浄化する前段触媒を更に備え、
   前記空燃比検出手段は、前記前段触媒よりも下流側の前記主排気通路に配置され、当該前段触媒に導入される排気ガスの空燃比の制御に用いられるものであって、
   前記下流側接続部は、前記空燃比検出手段よりも上流側の前記主排気通路に配置されていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。

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