JPH11132028A

JPH11132028A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JPH11132028A
Application number: JP9295365A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Tsuchida; 博文土田; Akira Tayama; 彰田山; Keiji Okada; 圭司岡田; Kazuhiko Kanetoshi; 和彦兼利
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ＨＣ脱離処理性能を改善する。【解決手段】ＨＣの脱離処理中のとき脱離ＨＣ量の検出
値ＣＨＣを読み込み（ステップ１，２) 、該検出値ＣＨ
Ｃを前回値ＣＨＣ−１と比較することにより脱離ＨＣ量
が減少に転じたときを脱離ＨＣ量のピーク状態と判断し
てフラグＦＥＮＤを１にセットする（ステップ３→ステ
ップ６) 。そして、ＨＣの脱離処理の終了を少なくとも
該ピーク状態以降とすることにより、低Ｃ数のＨＣ成分
の脱離を完了させ、始動時のＨＣ排出量を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の始動直
後の排気中に多く含まれる炭化水素の大気中への放出を
防止する吸着剤を用いた排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の排気浄化には、貴金属（白金、
ロジウム等）またはその他の金属を担持した触媒が従来
から使われている。このような触媒は排気中の有害成分
であるＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等を酸化還元して浄化してい
る。この触媒作用を得るためには排気温度が高くなけれ
ばならず、例えばＨＣの触媒による浄化のためには、一
般に、３００°Ｃ前後の温度が必要である。機関始動直
後では、排気温度が低く、触媒が活性する温度（３００
°Ｃ前後）に達しないため、ＨＣの浄化はほとんど行わ
れない。そのためＨＣの大気への放出量が増大する結果
となる。

【０００３】そこで上記問題を解決するため、機関の排
気系にメインの触媒を配備し、その下流にバイパス通路
を設け、該バイパス通路に吸着剤を具備すると共に吸着
剤下流側に通電によって加熱される電熱触媒を配設し、
さらに吸着剤上流側には切換バルブと排気温センサを設
け、メインの触媒の活性を排気温度より判断し、前記切
換バルブを操作するものが提案されている。これは、機
関始動直後においてはバイパス通路側を開通させて吸着
剤にＨＣを吸着させ、メインの触媒が活性した時点で切
換バルブを作動させてメイン流路側を開通させると共に
電熱触媒を通電して活性温度に高め、その後再度切換バ
ルブを作動させてバイパス通路側を開通させ、吸着剤に
吸着していたＨＣを脱離させ、電熱触媒で浄化するもの
である。

【０００４】ここで、吸着剤に吸着していたＨＣの脱離
処理については、脱離処理の終了判断として、例えば、
脱離処理の開始からの時間（すなわち、脱離条件におい
て、切換バルブが吸着剤に排気を流入させるように開弁
している時間）が、設定された所定時間になった場合
に、脱離終了と判断して、脱離処理を終了させるものが
公知である（特開平６−６６１３６号等参照）。これ
は、吸着したＨＣを脱離するために必要とされる脱離処
理時間を予め実験等で把握し、その時間を上記所定時間
として設定することで、吸着剤からＨＣを充分に脱離さ
せることを可能としたものである。

【０００５】また、脱離処理の終了判断の他の例として
は、吸着剤の下流にＨＣセンサを設け、脱離処理期間に
おいて、このＨＣセンサにより検出されたＨＣ濃度が所
定値以下になった場合に、脱離終了と判断し、脱離処理
を終了させるものも公知である（特開平７−９１２３８
号参照）。さらに、他の例としては、吸着剤の上流と下
流に空燃比センサを設置し、ＨＣが脱離している場合
に、その脱離ＨＣにより下流側の空燃比センサの出力が
上流側の空燃比センサの出力よりもリッチになることを
利サの出力差とガス流量を乗じた値を積分することで脱
離ＨＣ量を算出するものも公知である（特開平７−２０
８１４９号参照）。これは、脱離終了判定をするもので
はないが、これを応用して、吸着ＨＣ量（同様に上下流
の空燃比センサの出力差とガス流量から算出）と脱離Ｈ
Ｃ量を比較することで充分に脱離したことを判断するこ
とが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排気浄化装置においては、基本的に吸着したＨＣを
ほぼ完全に脱離することを狙ったものであり、吸着剤の
システムや運転状態にもよるが、始動後の低温時におい
て吸着したＨＣを完全に脱離させるためには１０分以上
の脱離処理が必要となることもあり、脱離したＨＣを下
流の電熱触媒で浄化処理するために電力を供給し続ける
必要があることから、電力量増大による燃費の悪化を招
くという問題があった。

【０００７】この燃費悪化を抑制するために、脱離処理
の時間を短く設定したり、ＨＣセンサで検出したＨＣ濃
度の脱離終了の判断基準濃度を高く設定したり、あるい
は上下流の空燃比センサの出力等から算出した脱離ＨＣ
量が吸着ＨＣ量よりも少ない状態で脱離終了と判定した
りすることは可能であるが、この場合以下のような問題
がある。

【０００８】脱離期間中の脱離ＨＣの排出特性を調べた
結果、脱離の前半と後半とで脱離するＨＣの成分が異な
り、前半では低炭素数（低Ｃ数）のＨＣ成分が主体で、
後半は高炭素数（高Ｃ数）のＨＣ成分が主体であること
がわかった。この低Ｃ数ＨＣ成分は比較的脱離しやすい
成分であり、比較的低温の排気が吸着剤に流入しただけ
で、その流速によって吸着剤の細孔から押し出され、脱
離してしまう。従って、脱離処理期間を短縮した場合
に、この低Ｃ数ＨＣ成分が全て脱離していない状態で脱
離終了する可能性があり、これが次回の始動後において
吸着処理させるために排気を吸着剤に導入する時に脱離
してしまい、結果としてＨＣの排出量が増加するという
問題があった。

【０００９】さらに、吸着終了後に脱離処理が充分でな
い状態で機関運転を停止される状況に対応するため、停
止後も加熱空気を吸着剤に供給し、かつ下流の電熱触媒
にも通電することで脱離処理を継続したり、また機関運
転停止の操作をしてもすぐには停止させず、脱離処理が
終了してから運転を停止させたりすることも考えられる
が、この場合では必要最低限の脱離処理を行うことが求
められる。従来の脱離終了判走手段ではその最低限の脱
離処理期間を特定することができず、必要以上に脱離処
理を行い、燃費悪化を招いたり、逆に脱離不足により次
回の始動後の吸着条件で低Ｃ数ＨＣ成分の脱離排出を招
いたりするという問題があった。

【００１０】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、脱離処理期間におけるＨＣの脱離特
性に注目し、少なくとも脱離しやすい低Ｃ数ＨＣ成分が
脱離終了するまでは最低限脱離処理を継続することで、
燃費と排気性能の両立を図った内燃機関の排気浄化装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、図１に示すように、排気通路の途中をメイン
排気通路から分岐させて、未燃ＨＣを吸着する吸着剤を
介装したバイパス排気通路を設けると共に、該バイパス
排気通路への排気の流入を制御する切換バルブと、前記
吸着剤から脱離したＨＣを浄化する触媒と、を設け、機
関の運転状態に応じて前記切換バルブを制御することに
より、前記吸着剤へのＨＣの吸着及び脱離を行わせる内
燃機関の排気浄化装置において、前記吸着剤から脱離す
るＨＣ量がピークとなる状態を検出するＨＣピーク状態
検出手段と、前記脱離処理の終了を少なくとも前記脱離
ＨＣ量のピーク状態検出時以降に行わせる脱離処理終了
時期制御手段と、を含んで構成したことを特徴とする。

【００１２】請求項１係る発明によると、吸着剤からの
ＨＣの脱離処理の終了判定を、吸着剤からのＨＣの脱離
特性に着目し、脱離しやすい低Ｃ数ＨＣ成分が、脱離期
間の前半部、特に脱離ＨＣ量のピークまでに殆ど脱離し
てしまうことを利用して行うものである。すなわち、図
２に示すように、脱離処理期間における吸着剤の直下流
で測定したＨＣ脱離量の波形によれば、脱離処理開始
（例えば３００℃以上の排気を切換バルプで吸着剤側に
流入させる）により、すぐにＨＣの脱離が始まるが、そ
の後急激に脱離ＨＣ量が増加し、ピークを迎えた後、徐
々に減少するという特性を有する。後半の脱離ＨＣは緩
やかに減少し、脱離ＨＣが検出されなくなるまでにはか
なり長い時間が必要である（吸着量等の条件によるが、
１０分以上かかることもある）。

【００１３】ここで、脱離ＨＣの成分を測定した結果、
脱離前半はＣ５以下の低Ｃ数ＨＣ成分が主体であり、ピ
ーク以降はＣ６以上の高Ｃ数ＨＣ成分がほとんどでＣ５
以下の成分は微小であることが判明した。これは低Ｃ数
の成分は分子サイズが小さいため、吸着剤の温度があま
り上昇していなくても脱離しやすいのに対し、高Ｃ数成
分は分子サイズが大きいため吸着剤温度が高くならない
と脱離しないためである。脱離処理が始まって高温の排
気（または加熱された空気）により吸着剤の温度が上昇
すると、ある温度（劣化状態によるが２００〜３００℃
程度）になったところで高Ｃ数成分が一気に脱離を開始
するためピークが生じるのであるが、脱離しやすい低Ｃ
数成分はそれ以前にほとんど脱離してしまうため、この
ピークを検出すれば脱離しやすい低Ｃ数成分の脱離が終
了したと判断できる。

【００１４】この低Ｃ数成分は、比較的低温の排気が流
れ込んだ場合でも、その流速によって吸着剤の細孔から
押し出され一部が脱離してしまうため、低Ｃ数成分が残
留したまま、次回の始動時に吸着のため排気を吸着剤に
流入させた場合に、この低Ｃ数成分が脱離してしまい、
結果としてＨＣ排出量が増加することが問題となる。そ
こで、ＨＣピーク状態検出手段によって、吸着剤から脱
離するＨＣ量がピークとなる状態を検出し、脱離処理終
了時期制御手段によって脱離処理の終了を少なくとも前
記脱離ＨＣ量のピーク状態検出時以降に行わせることに
より、前記した理由に従って低Ｃ数成分の脱離を防止す
ることができ、ＨＣ排出量を低減できる。

【００１５】また、請求項２に係る発明は、前記吸着剤
から脱離するＨＣ量がピークとなる状態の検出は、吸着
剤の下流に設けたＨＣセンサからの検出値に基づいて行
うことを特徴とする。請求項２に係る発明によると、吸
着剤の下流に設けたＨＣセンサによって吸着剤からのＨ
Ｃの脱離量を直接検出し、該検出されたＨＣ量の推移に
基づいて脱離ＨＣ量がピークとなる状態を検出すること
ができる。

【００１６】また、請求項３に係る発明は、前記吸着剤
から脱離するＨＣ量がピークとなる状態の検出は、吸着
剤の上流と下流にそれぞれ設けた空燃比センサの出力差
に基づいて算出することを特徴とする。請求項３に係る
発明によると、吸着剤からＨＣが脱離していない条件で
は上流側，下流側の空燃比センサの出力値は同等となる
が、ＨＣが脱離している状態では、下流側空燃比センサ
の出力値は上流側空燃比センサの出力値よりリッチ状態
を示す。このリッチの程度は脱離したＨＣ量に応じて変
化するため、両空燃比センサの出力値の差をみれば、脱
離ＨＣ量を知ることができる。そして、該脱離ＨＣ量の
推移に基づいて脱離ＨＣ量がピークとなる状態を検出す
ることができる。

【００１７】また、請求項４に係る発明は、前記脱離し
たＨＣを浄化する触媒は、電熱触媒であり、ＨＣの吸着
剤への吸着時には前記電熱触媒の通電をＯＦＦし、ＨＣ
の吸着剤からの脱離時には、前記切換バルブを介して排
気の一部又は全量を前記バイパス通路側に流入させると
共に、前記電熱触媒の通電をＯＮとすることを特徴とす
る。

【００１８】請求項４に係る発明によると、始動時にＨ
Ｃを吸着させる際には電熱触媒の通電をＯＦＦしてお
き、該吸着したＨＣを脱離処理する際には、電熱触媒の
通電をＯＮして加熱活性化することにより、該活性化し
た電熱触媒によって脱離ＨＣを浄化処理することができ
る。ここで、ＨＣの吸着処理時は電力消費節減のため電
熱触媒の通電をＯＦＦするが、このとき、吸着剤に低Ｃ
数のＨＣ成分が残っていると低温の排気でも該ＨＣ成分
が脱離し、電熱触媒が通電をＯＦＦされて触媒が活性化
していないのでそのまま大気に放出されることとなる
が、前記したように脱離ＨＣのピーク状態を検出するま
では脱離処理を終了させないことで吸着剤に低Ｃ数のＨ
Ｃ成分を残留させないようにしたため、該低Ｃ数ＨＣの
放出を防止できる。

【００１９】また、請求項５に係る発明は、機関運転停
止後もＨＣの吸着剤からの脱離及び触媒による浄化を行
わせる手段を備え、該機関運転停止後にＨＣの脱離，浄
化処理を行う場合は、前記脱離ＨＣ量がピークとなる状
態を検出した時に、該脱離，浄化処理を終了させること
を特徴とする。

【００２０】請求項５に係る発明によると、ＨＣの脱離
処理終了前に機関の運転を停止すると、排気が流れなく
なるため、排気による吸着剤からのＨＣの脱離及び触媒
での浄化処理を行えなくなり、低Ｃ数ＨＣが残留して次
回の運転時に放出されてしまうことがある。そこで、機
関の運転を停止しても吸着剤からのＨＣの脱離及び触媒
による浄化を行うことができる手段を備え、該手段によ
り機関運転停止後もＨＣの脱離，浄化処理を行う場合、
脱離ＨＣ量がピークとなる状態を状態を検出した時に、
該脱離，浄化処理を終了させるようにすれば、低Ｃ数Ｈ
Ｃ成分の脱離は完了させることができるので、次回の運
転時に該ＨＣ成分が放出されることを防止できる。

【００２１】また、請求項６に係る発明は、前記機関運
転停止後のＨＣの脱離，浄化処理を行わせる手段は、加
熱空気を吸着剤に供給する手段と、脱離ＨＣを浄化する
触媒としての電熱触媒と、該電熱触媒の通電をＯＮとす
る手段と、を含んで構成したことを特徴とする。請求項
６に係る発明によると、機関運転停止後にＨＣの脱離，
浄化処理を行うときに、加熱空気を吸着剤に供給するこ
とにより高温の空気が流れて吸着剤からＨＣを脱離させ
ることができ、また、該脱離したＨＣを通電をＯＮとさ
れて加熱活性化された電熱触媒により浄化処理すること
ができる。

【００２２】また、請求項７に係る発明は、機関の所定
運転回数毎に前記脱離ＨＣ量がピークとなる状態を検出
した時から所定時間遅らせて該ＨＣの脱離, 浄化処理を
終了させ、それ以外の運転時は、脱離ＨＣ量がピークと
なる状態を状態を検出した時に該ＨＣの脱離, 浄化処理
を終了させることを特徴とする。

【００２３】請求項７に係る発明によると、通常は脱離
処理をピークまでで終了させ、一定回数の運転毎に充分
な脱離処理を実行するという制御を行うことで、通常時
の脱離処理による電熱触媒への供給電力を低減できるた
め、燃費の向上が図れるという効果が得られる。この場
合、通常の脱離処理では高Ｃ数成分が脱離せず、吸着剤
に蓄積していくが、所定運転回数毎に脱離処理を充分に
行うことで吸着能力の悪化は防止できるため、排気浄化
と燃費の両立が可能となる。

【００２４】また、請求項８に係る発明は、内燃機関の
排気通路にＨＣを吸着する吸着剤を備え、所定の運転状
態で吸着剤に吸着したＨＣの脱離処理を行うと共に、こ
のとき吸着剤から脱離するＨＣ量がピークとなる状態を
検出し、ＨＣの脱離処理の終了を前記ＨＣ量のピークを
検出したとき以降に設定したことを特徴とする。

【００２５】請求項８に係る発明によると、吸着剤に吸
着したＨＣの脱離処理を行う際、吸着剤から脱離するＨ
Ｃ量がピークとなる状態を検出し、この脱離処理の終了
がＨＣ量のピークを検出したとき以降に設定されるの
で、脱離しやすい低Ｃ数成分ＨＣの脱離が終了した時点
で脱離処理を終了することができ、脱離しやすい低Ｃ数
成分のＨＣを吸着剤内に残留させたまま、脱離処理を終
了してしまうことを防止できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態
の構成を示すものである。機関１の排気通路２内に設け
られた触媒装置（メインの触媒) ３の下流側において、
排気通路は２つに分岐しており、一方のバイパス排気通
路４にはＨＣを吸着する吸着剤５と、その下流側に電熱
触媒６が配設されている。もう一方のメイン排気通路７
と前記バイパス排気通路４との上流側分岐点近傍には、
排気の流れをメイン排気通路７とバイパス排気通路４と
に切り換える切換バルブ８が設けられている。

【００２７】また、バイパス排気通路４の吸着剤５の上
流側に空気を供給するため、空気ポンプ９、空気供給通
路１０が配設され、該空気供給通路１０には、空気を加
熱するヒーター１１が介装されている。切換バルブ８の
上流側には排気温度を検出する排気温度センサ１２が配
設されており、この信号は電子コントロールユニツト
（ＥＣＵ）１３に入力される。さらに吸着剤５の下流に
はＨＣ濃度を検出するＨＣセンサ１４が配設されてお
り、この信号もＥＣＵ１３に入力される。ＥＣＵ１３
は、これらの信号に基づいた演算結果に応じて切換バル
ブ８、空気ポンプ９、ヒーター１１、電熱触媒６を制御
し、未燃ＥＣの吸着と脱離、浄化処理を行う。また、こ
れらの装置はバッテリ１５からの電力で駆動される。

【００２８】前記第１の実施の形態の作用を説明する。
まず未燃ＨＣの吸着と脱離、浄化処理について説明す
る。機関１の始動直後、排気の温度は低く、触媒装置３
は活性温度（３００℃程度）に達していないため、機関
１から排出されたＨＣはほとんど浄化されずに排気通路
２内を流れてくる。この排気の温度は、排気温度センサ
１２で検出され、ＥＣＵ１３に入力される。ＥＣＵ１３
では、上記のように検出した排気温度ＴＥＸＨが所定の
温度（例えば３００℃）より低い場合、切換バルブ８が
メイン排気通路７を閉じ、バイパス排気通路４を開く信
号を出力する。その結果、排気はバイバス排気通路４に
流れ、吸着剤５に未燃ＨＣが吸着される。このとき、前
記電熱触媒６は消費電力節減のため通電が行われず、触
媒が活性化していないので、前回のＨＣ脱離処理におい
て低Ｃ数のＨＣ成分が残ったままであると、比較的低温
の排気が流れるだけでも該低Ｃ数ＨＣ成分が脱離して、
そのまま大気中へ放出されてしまうが、本発明では後述
するように少なくとも脱離ＨＣ量のピーク状態までは脱
離処理を終了させず、その結果、該低Ｃ数のＨＣ成分の
脱離を完了できているので、該ＨＣ吸着時の低Ｃ数のＨ
Ｃ成分の脱離，放出を防止できる。

【００２９】その後、触媒装置３が活性すると、その下
流の排気温度が上昇する。排気温度センサ１２の検出温
度が所定の温度（上記同様３００℃程度）を超えると、
ＥＣＵ１３からの信号により切換バルブ８は、バイパス
排気通路４を閉じ、メイン排気通路７を開くように制御
されると同時に、電熱触媒６への通電を開始する。これ
により、触媒装置３で浄化された排気は、メイン排気通
路７を通って排出され、また吸着剤５に未燃ＨＣを吸着
したままの状態となる。

【００３０】通電により電熱触媒６が括性する所定温度
（例えば３５０℃以上）まで昇温すると、吸着剤５から
のＨＣの脱離処理を行う。ここで、電熱触媒６の温度
は、その内部、あるいは下流部に設置した温度センサに
よって検出してもよいが、通電時間で判断することでも
可能である。電熱触媒６が十分に昇温すると、ＨＣを脱
離するために、切換バルブ８を制御し、バイパス排気通
路４側が一部、または全部開くようにし、高温の排気を
バイバス排気通路４に流入させる。同時に、空気ポンプ
９を作動させ、空気供給通路１０を通して吸着剤５に空
気を供給する。この結果、高温の排気により、吸着剤５
からＨＣが脱離し、空気の供給により酸素が十分に存在
するので脱離したＨＣは電熱触媒６内で効率の良い酸化
処理により浄化されて放出される。

【００３１】ここで本発明の特徴である吸着剤５からの
脱離処理について、その作用を説明する。まず図４に
は、脱離処理の終了判定のフローチャートを示す。これ
は後述する吸着剤の脱離処理の制御において、脱離処理
の終了の許可を判定するフローである。本フローは例え
ば１秒毎に実行されるものである。まず、ステップ１で
脱離処理中であるか否かを判定し、脱離処理中でないと
判定された場合は、そのまま本フローを終了する。

【００３２】脱離処理中と判定された場合は、ステップ
２に進み、ここでＨＣセンサの出力を読み込み、脱離Ｈ
Ｃ濃度ＣＨＣとする。次にステップ３でこのＣＨＣを前
回の脱離ＨＣ濃度ＣＨＣ−１と比較し、ＣＨＣがＣＨＣ
−１以上であればステップ４に進み、脱離処理終了許可
フラグＦＥＮＤを０とする。

【００３３】その後、ステツプ５でＣＨＣ−１にＣＨＣ
を代入して、本フローを終了する。一方、ステツプ３
で、ＣＨＣがＣＨＣ−１より小さいと判定された場合は
ステツプ６で、脱離処理終了許可フラグＦＥＮＤを１と
して、本フローを終了する。ここで、ＣＨＣ、ＣＨＣ−
１、ＦＥＮＤは、エンジン始動時に初期化するものと
し、すなわち初期状態では全て０となっているものであ
る。

【００３４】以上のように、脱離ＨＣ濃度ＣＨＣが前回
よりも小さくなった場合に、脱離ＨＣがピークとなった
と判断し、脱離処理終了の許可を出す（フラグＦＥＮＤ
＝１）ものである。次に、脱離浄化処理について図５の
フローチャートに基づいて説明する。本フローは例えば
１秒毎に実行されるものである。

【００３５】まずステップ１１で脱離条件であるかを判
定する。ここで脱離条件とは例えば、吸着終了後に電熱
触媒６の加熱を行い、充分に加熱してから切換バルブ８
を操作し、バイパス排気通路４を開に制御した時をもっ
て脱離条件と判定するものである。ステップ１１で脱離
条件でないと判定されると本フローは終了する。脱離条
件と判定された場合は、ステップ１２に進み、機関が運
転中か否かを判定する。

【００３６】運転中と判定された場合はステップ１３に
進み、脱離処理終了許可フラグＦＥＮＤをみて、ＦＥＮ
Ｄ＝０の場合は脱離処理終了が許可されていないのでス
テップ１４に進み、脱離処理を継続する。すなわち、ス
テップ１４では電熱触媒（フローチャートではＥＨＣと
記載）１６に通電し、ステップ１５では切換バルブ８を
バイパス排気通路４が開になるように制御し、ステップ
１６では空気を加熱するヒーター１１ヘの通電を停止
し、ステップ１７では空気ポンプ９を作動させるように
制御し、本フローを終了する。

【００３７】これにより、高温の排気（の一部）が吸着
剤５に流入し、その結果吸着剤５からＨＣが脱離し、ま
た空気も供給されているので酸素が充分にあるため、加
熱状態にある電熱触媒６で脱離ＨＣは浄化処理される。
ここで空気加熱用のヒーター１１は、排気温度が高いた
め通電する必要はない。ステップ１３でＦＥＮＤが０で
ない場合（ＦＥＮＤ＝１の場合）は、脱離処理終了が許
可されているのであるが、機関運転中の場合は高Ｃ数Ｈ
Ｃ成分まで充分に脱離処理を行うため、脱離処理を継続
する制御を行う。従って、ステップ１８でタイマーＴＭ
を所定値と比較する。このＴＭは、図６に示すように、
ＦＥＮＤ＝１となってからカウントを始めるものであ
る。このＴＭを、予め実験によって充分に脱離処理が行
われるように設定した所定値（例えば１０分）と比較
し、ＴＭが所定値以上となった壕合は、脱離処理を終了
するためにステップ１９に進む。

【００３８】すなわち、ステップ１９では電熱触媒６の
通電を停止し、ステップ２０では切換バルブ８によりバ
イパス排気通路４を閉じ、ステップ２１ではヒーター１
１への通電を停止（もともと停止状態にある）し、ステ
ップ２２ではポンプを停止する。これにより脱離処理は
終了する。またステップ１８でタイマーＴＭが所定値よ
りも小さい場合は、脱離処理が充分に行われていないと
判断し、ステップ１４からステップ１７を実行すること
により、脱離処理を継続する。

【００３９】さらに、ステップ１２で脱離条件にも関わ
らず機関の運転が停止されたと判定された場合は、ステ
ップ２３に進む。ここでＦＥＮＤ＝０の場合は、低Ｃ数
ＨＣ成分の脱離が終了していないため、脱離処理を継続
するものとし、ステップ２４に進む。ステップ２４では
バッテリ電庄をモニタし、例えば１２Ｖ以上の充分な電
圧があると判断されたらステップ２５に進む。これは運
転停止中に脱離処理を行うため、バッテリへの充電がで
きない条件であるので、バッテリ電圧が充分である場合
にのみ脱離処理を行うように制御するものである。すな
わち、バッテリ電圧が充分でない場合は、ステップ１９
に進み、ステップ２２までの制御を行うことで脱離処理
を終了させる。

【００４０】ステップ２５では電熱触媒６に通電し、ス
テップ２６では切換バルブ８によりバイパス排気通路４
を閉じる。これは運転停止状態であるので高温の排気を
供給できないため、次のステップ２７とステップ２８で
ヒーター１１により加熱された空気を吸着剤５に供給さ
せ、脱離を継続するものである。つまり、加熱された空
気により吸着剤５からＨＣが脱離し、酸素も充分にある
ため、該脱離したＨＣを電熱触媒６で浄化処理すること
ができる。

【００４１】ステップ２３でＦＥＮＤ＝０でない（ＦＥ
ＮＤ＝１）と判定されると、低Ｃ数ＨＣ成分は少なくと
も脱離処理されたものと判断し、ステップ１９からステ
ップ２２を実行することにより、脱離処理を終了させ
る。以上説明したように、脱離処理条件において機関が
運転されている場合は高Ｃ数ＨＣ成分まで脱離処理する
ように充分に脱離処理を行うが、運転が停止された場合
は、必要最低限の低Ｃ数ＨＣ成分のみを脱離処理するこ
とが可能となり、結果として次回の始動時（ＨＣ吸着
時) にＨＣの排出量を増加させることがなくなるという
効果が得られる。

【００４２】次に第２の実施の形態を説明する。これは
第１の実施の形態に対して以下の部分のみ異なる。第１
の実施の形態の図５のフローチャートにおいて、ステッ
プ18でＴＭを所定値と比較するが、第２の実施の形態で
は、この所定値を機関の始動回数によって変更する構成
である。すなわち通常はこのタイマーを比較する所定値
を０としておき、例えば始動の５回に１回は、この所定
値を例えば１０分とするものである。図７は、この制御
のフローチャートを示し、ステップ５１，５２で始動回
数をカウントし、ステップ５３で始動回数が５回になっ
たかを判定し、５回になるとステップ５４で所定値を１
０分にセットし、ステップ５５で始動回数ｎをリセット
する。また、他の始動時はステップ５６で所定値＝０に
セットする。これにより、通常は（所定値＝０の条件で
は）、図５のフローチャートにおいてステップ１３でＦ
ＥＮＤ＝０でない（ＦＥＮＤ＝１）と判定されるとステ
ップ１８に進み、ここでＴＭの判定を行うのであるが、
所定値＝０なので、ＴＭ≧０と判定され、ステップ１９
に進み、ステップ２２までの制御を行うことで脱離処理
を終了させる。また、始動回数のｍ回に１回はこの所定
値が例えば１０分に設定されているために、この１０分
間はステップ１４からステップ１７を実行することによ
り、脱離処理を継続し、高Ｃ数ＨＣ成分まで充分に脱離
処理するものである。

【００４３】この結果、脱離処理中に機関が運転されて
いる場合でも、通常は低Ｃ数ＨＣ成分までの脱離処理を
行い、始動回数ｍ回に１回は高Ｃ数ＨＣ成分まで充分に
脱離処理するという制御を行うため、脱離処理時の電熱
触媒の加熱等で消費される電力を節約でき、燃費の向上
が図れると共に、常に低Ｃ数ＨＣ成分は脱離処理されて
いるために、始動直後のＨＣの排出量の増大を防止でき
るという効果が得られる。

【００４４】さらに、第３の実施の形態を説明する。こ
の構成を図８に示すが、第１の実施の形態に対して、吸
着剤５の下流のＨＣセンサ１４の代わりに、吸着剤５の
上流に上流側空燃比センサ２１、下流に下流側空燃比セ
ンサ２２を設置した構成である。図９にこれら両空燃比
センサ２１，２２の脱離処理期間中の出力を示すが、上
流側空燃比センサ２１は機関の排気と空気とを混合した
吸着剤５に流入するガスの空燃比を示す。吸着剤からＨ
Ｃが脱離していない条件では下流側空燃比センサ２２も
上流側空燃比センサ２１と同等の出力となるが、脱離処
理開始により脱離したＨＣにより下流側空燃比センサ２
２はリッチを示すようになる。このリッチの程度は脱離
したＨＣの量に応じて変化するため、この両空燃比セン
サ２１，２２の出力の差をみれば、脱離ＨＣのピークを
検出することが可能となる。

【００４５】これを利用して脱離処理終了の許可判定を
行うフローを図１０のフローチャートで説明する。この
フローは第１の実施の形態と同様、例えば１秒毎に実行
されるものである。まず、ステップ３１で脱離処理中で
あるかを判定し、脱離処理中でないと判定された場合
は、そのまま本フローを終了する。脱離処理中と判定さ
れた場合は、ステップ３２に進み、ここで上流側空燃比
センサ２１の出力と下流側空燃比センサ２２の出力を読
み込み、それぞれＡＦｌ，ＡＦ２とする。次にステップ
３３で、ＡＦｌ，ＡＦ２に基づいて、脱離ＨＣ濃度ＣＨ
Ｃを次式で計算する。

【００４６】ＣＨＣ＝（１／ＡＦ２）一（１／ＡＦ１）以下は第１の実施の形態と同様にステップ３４でこのＣ
ＨＣを前回の脱離ＨＣ濃度ＣＨＣ−１と比較し、ＣＨＣ
がＣＨＣ−１以上であればステップ３５に進み、脱離処
理終了許可フラグＦＥＮＤを０とする。その後、ステッ
プ３６でＣＨＣ−１にＣＨＣを代入して、本フローを終
了する。ステップ３４で、ＣＨＣがＣＨＣ−１より小さ
い場合はステップ３７で、脱離処理終了許可フラグＦＥ
ＮＤを１として、本フローを終了する。ここで、ＣＨ
Ｃ、ＣＨＣ−１、ＦＥＮＤは、機関始動時に初期化する
ものとし、すなわち初期状態では全て０となっているも
のである。以上のフローにより、脱離ＨＣ濃度ＣＨＣが
前回よりも小さくなった場合に、脱離ＨＣがピークとな
ったと判断し、脱離処理終了の許可を出す（フラグＦＥ
ＮＤ＝１）ものである。

【００４７】以上のようにＨＣセンサの代わりに、上流
側、下流側の空燃比センサの出力差から脱離ＨＣ濃度を
検出することが可能であり、つまり脱離ＨＣのピークを
検出することで脱離しやすい低Ｃ数ＨＣ成分の脱離終了
を判定することが可能となる。その結果を用いた脱離浄
化処理の制御は第１、あるいは第２の実施の形態と同様
である。

【００４８】以上説明したように本発明では、吸着剤か
らの脱離ＨＣ量のピーク状態を検出し、そのピークまで
は最低限脱離処理を実施するという制御を行うことで、
少なくとも脱離しやすい低Ｃ数ＨＣ成分を吸着剤に残留
させたまま次回の始動を行い、この低Ｃ数ＨＣ成分が排
出されることを防止できると共に、無駄な脱離処理を極
力排除できるため、燃費の向上も可能になるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。

【図２】本発明の吸着剤からのＨＣの脱離特性を示す
図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る排気浄化装置
のシステム構成を示す図。

【図４】前記第１の実施の形態における脱離処理終了許
可判定のフローチャート。

【図５】前記第１の実施の形態における脱離処理のフロ
ーチャート。

【図６】前記第１の実施の形態における脱離処理終了遅
れ時間設定のフローチャート。

【図７】本発明の第２の実施の形態における制御を示す
フローチャート。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る排気浄化装置
のシステム構成を示す図。

【図９】前記第３の実施の形態における上流側、下流側
の空燃比センサの出力を示す図。

【図10】前記第３の実施の形態における脱離処理終了許
可判定のフローチャート。

【符号の説明】

１機関２排気通路４バイパス排気通路５吸着剤６電熱触媒７メイン排気通路８切換バルブ９空気ポンプ１０空気供給通路１１ヒーター１３ＥＣＵ１４ＨＣセンサ２１上流側空燃比センサ２２下流側空燃比センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０１Ｎ 3/24 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢＺＡＢ１２０Ｄ (72)発明者兼利和彦神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気通路の途中をメイン排気通路から分岐
させて、未燃ＨＣを吸着する吸着剤を介装したバイパス
排気通路を設けると共に、該バイパス排気通路への排気
の流入を制御する切換バルブと、前記吸着剤から脱離し
たＨＣを浄化する触媒と、を設け、機関の運転状態に応
じて前記切換バルブを制御することにより、前記吸着剤
へのＨＣの吸着及び脱離を行わせる内燃機関の排気浄化
装置において、前記吸着剤から脱離するＨＣ量がピークとなる状態を検
出するＨＣピーク状態検出手段と、前記脱離処理の終了を少なくとも前記脱離ＨＣ量のピー
ク状態検出時以降に行わせる脱離処理終了時期制御手段
と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の排気浄化
装置。
【請求項２】前記吸着剤から脱離するＨＣ量がピークと
なる状態の検出は、吸着剤の下流に設けたＨＣセンサか
らの検出値に基づいて行う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。
【請求項３】前記吸着剤から脱離するＨＣ量がピークと
なる状態の検出は、吸着剤の上流と下流にそれぞれ設け
た空燃比センサの出力差に基づいて算出することを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄
化装置。
【請求項４】前記脱離したＨＣを浄化する触媒は、電熱
触媒であり、ＨＣの吸着剤への吸着時には前記電熱触媒の通電をＯＦ
Ｆし、ＨＣの吸着剤からの脱離時には、前記切換バルブを介し
て排気の一部又は全量を前記バイパス通路側に流入させ
ると共に、前記電熱触媒の通電をＯＮとすることを特徴
とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃
機関の排気浄化装置。
【請求項５】機関運転停止後もＨＣの吸着剤からの脱離
及び触媒による浄化を行わせる手段を備え、該機関運転
停止後にＨＣの脱離，浄化処理を行う場合は、前記脱離
ＨＣ量がピークとなる状態を検出した時に、該脱離，浄
化処理を終了させることを特徴とする請求項１〜請求項
４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】前記機関運転停止後のＨＣの脱離，浄化処
理を行わせる手段は、加熱空気を吸着剤に供給する手段
と、脱離ＨＣを浄化する触媒としての電熱触媒と、該電
熱触媒の通電をＯＮとする手段と、を含んで構成したこ
とを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項７】機関の一定運転回数毎に前記脱離ＨＣ量が
ピークとなる状態を検出した時から所定時間遅らせて該
ＨＣの脱離, 浄化処理を終了させ、それ以外の運転時
は、脱離ＨＣ量がピークとなる状態を状態を検出した時
に該ＨＣの脱離, 浄化処理を終了させることを特徴とす
る請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関
の排気浄化装置。
【請求項８】内燃機関の排気通路にＨＣを吸着する吸着
剤を備え、所定の運転状態で吸着剤に吸着したＨＣの脱
離処理を行うと共に、このとき吸着剤から脱離するＨＣ
量がピークとなる状態を検出し、ＨＣの脱離処理の終了
を前記ＨＣ量のピークを検出したとき以降に設定したこ
とを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。