内燃機関の排気浄化システム
【課題】三元触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の停止時に三元触媒に担持される貴金属が酸化され、内燃機関の再始動において触媒の早期活性化が阻害されることを抑制できる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関１の停止直後において、真空ポンプを作動させ、逆流排気導入路と排気通路との差圧を利用して、内燃機関１の稼働中に三元触媒によって浄化され且つ排気通路内に残留する排気（浄化後残留排気）を三元触媒の後端面側から前端面側に向かって逆流させる（Ｓ１０３）。一定量の浄化後残留排気に三元触媒を逆流させた後、真空ポンプの作動を停止して排気逆流制御を終了する（Ｓ１０４〜Ｓ１０６）。
【解決手段】内燃機関１の停止直後において、真空ポンプを作動させ、逆流排気導入路と排気通路との差圧を利用して、内燃機関１の稼働中に三元触媒によって浄化され且つ排気通路内に残留する排気（浄化後残留排気）を三元触媒の後端面側から前端面側に向かって逆流させる（Ｓ１０３）。一定量の浄化後残留排気に三元触媒を逆流させた後、真空ポンプの作動を停止して排気逆流制御を終了する（Ｓ１０４〜Ｓ１０６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三元触媒を備える内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関から排出される排気中の有害成分（例えば、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）の規制が強化されるに伴い、排気中の有害成分を排気浄化触媒によって浄化する技術が提案されている。ここで、排気浄化触媒としては、代表的なものにＮＯｘの還元と、ＨＣ，ＣＯの酸化処理を同時に処理する三元触媒がある（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
通常、内燃機関の稼働中においては、排気中の有害物質を効率良く浄化するために三元触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍になるように制御される。しかしながら、内燃機関に停止要求が出される場合、内燃機関に供給される燃料が停止するため、停止要求が出されてから実際に内燃機関が完全に停止するまでの時間（以下、「惰性回転時間」ともいう。）においては内燃機関から酸素濃度の高い空気が排出される。この酸素濃度の高い空気（以下、「酸素過剰空気」ともいう。）が三元触媒に流入すると三元触媒に担持されている貴金属が酸化されてしまい、内燃機関の再始動において触媒の早期活性化が阻害される虞があった。
【０００４】
特許文献１には、三元触媒の活性が低い内燃機関の冷間始動時において触媒活性が高くなるまでの間は、内燃機関から排出される排気を一時的に排気系に保持し、大気中への排気を放出させない技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１００５４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５１５０号公報
【特許文献３】特開２００３−３１４２４３号公報
【特許文献４】特開平６−３２３１３０号公報
【特許文献５】特開２００６−２４２１８６号公報
【特許文献６】特開２００２−１８８４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、三元触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の停止時に三元触媒に担持される貴金属が酸化され、内燃機関の再始動時において三元触媒の早期活性化が阻害されることを抑制できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明における内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用した。即ち、
内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、
内燃機関の停止後において、三元触媒によって浄化された排気であって且つ排気通路内に残留する排気を三元触媒の後端面側から前端面側の方向に逆流させる排気逆流制御を実行する排気逆流制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、内燃機関の稼働時において、三元触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比（ストイキ）にしてＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯを効率的に浄化すべく、混合気の空燃比をストイキ近傍に制御する。
【０００８】
本発明では、排気逆流制御手段が、内燃機関の停止後（例えば、停止直後）において、三元触媒によって浄化され且つ排気通路内に残留する排気（以下、「浄化後残留排気」ともいう。）に三元触媒を後端面側から前端面側に向かって逆流させることとした。この浄化後残留排気は、惰性回転時間に内燃機関から排出される酸素過剰空気に比べて著しく酸素濃度が低い。従って、酸素過剰空気が三元触媒に流入したとしても、その酸素過剰空気を三元触媒の前端面側から流出させるとともに、酸素過剰空気によって酸化された三元触媒の貴金属から酸素を好適に放出させ、還元することができる。
【０００９】
あるいは、酸素過剰空気が三元触媒に流入する前に排気逆流制御を実行することによって、貴金属の酸化を未然に防ぐことも可能となる。これにより、内燃機関の再始動時において触媒の早期活性化が阻害されることを好適に抑制できる。
【００１０】
また、排気逆流制御の実行時において、排気逆流制御手段は所定量の浄化後残留排気に三元触媒を逆流させても良い。「所定量」は、酸化された貴金属から酸素を放出し、還元させるために必要十分な浄化後残留排気の量であっても良い。また、上記の「所定量」は、三元触媒に流入する酸素過剰空気量や惰性回転時間に応じて決定しても良い。三元触媒に流入する酸素過剰空気量が多いほど、あるいは惰性回転時間が長いほど「所定量」が増量されても良い。これにより、三元触媒に担持された貴金属から酸素を確実に放出させ、還元することができる。
【００１１】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、三元触媒によって浄化され且つ排気通路内に残留する排気（浄化後残留排気）を三元触媒の上流側から吸入する吸入ポンプ（例えば、真空ポンプ等）を備え、排気逆流制御手段は、吸入ポンプに浄化後残留排気を吸入させることによって排気逆流制御を実行しても良い。
【００１２】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関に併設される吸入ポンプと、三元触媒より上流側の排気通路と吸入ポンプとを接続する逆流排気導入路とを備えても良い。上記構成によれば、吸入ポンプに浄化後残留排気を三元触媒の上流側から吸入させることによって、浄化後残留排気に三元触媒を容易に逆流させることができる。従って、酸素濃度の高い酸素過剰空気によって酸化された三元触媒の貴金属を好適に還元することができる。
【００１３】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の吸気通路と三元触媒よりも上流側の排気通路とを連通する連通路と、連通路の途中に設けられ負圧を蓄積する負圧タンクと、連通路を介して導通される負圧タンクと排気通路とを遮断可能な第１遮断弁と、連通路を介して導通される負圧タンクと吸気通路とを遮断可能な第２遮断弁と、を更に備えても良い。
【００１４】
上記構成によれば、第１遮断弁が閉弁されると負圧タンクと排気通路とが遮断され、開弁されると連通路を介して導通される。また、第２遮断弁が閉弁されると負圧タンクと吸気通路とが遮断され、開弁されると連通路を介して導通される。
【００１５】
本発明において、排気逆流制御手段は、内燃機関の稼働中であって負圧タンク内の圧力よりも吸気通路内の圧力が低いときに第１遮断弁を閉弁し且つ第２遮断弁を開弁することによって負圧タンク内の圧力を低下させるタンク内圧低下制御を実行しても良い。これにより、排気通路と負圧タンクとが遮断された状態で、負圧タンクと吸気通路とを導通されるので、負圧タンク内の圧力を低下させることができる。
【００１６】
また、排気逆流制御手段が排気逆流制御を実行するときにおいては、第１遮断弁を開弁
し且つ第２遮断弁を閉弁しても良い。その結果、排気通路と負圧タンクとが連通路を介して導通されるため、排気通路内と負圧タンク内との差圧を利用して、浄化後残留排気に三元触媒を好適に逆流させることが可能となる。また、本構成に係る排気浄化システムによれば、前述の吸入ポンプを備えなくとも内燃機関の稼働中に蓄積した負圧を利用して排気逆流制御を好適に実行でき、コスト的にも有利である。
【００１７】
なお、本発明において、第１遮断弁は連通路において排気通路との連通部から負圧タンクとの連通部までの何れかの部分に設けられていても良い。また、第２遮断弁は連通路において吸気通路との連通部から負圧タンクとの連通部までの何れかの部分に設けられていても良い。
【００１８】
また、本発明においては、負圧タンク内の圧力と吸気通路内の圧力とを推定する圧力推定手段を備えても良い。例えば、負圧タンクと吸気通路とに圧力センサを設け、それぞれの圧力センサの出力値に基づいて負圧タンク内の圧力および吸気通路内の圧力を検出しても良い。
【００１９】
ここで、上記構成の排気浄化システムにおいては、負圧タンク内の圧力と排気通路内の圧力との差圧を利用して排気逆流制御を実行するため、排気逆流制御を実行する時において負圧タンク内の圧力をある程度低くする必要がある。
【００２０】
しかしながら、内燃機関の停止要求時における負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高くなる場合がある。ここで、「所定の上限圧力」とは、第１遮断弁を開弁して排気通路と負圧タンクとを導通させることにより、浄化後残留排気に三元触媒を確実に逆流させ、三元触媒に担持された貴金属を効率よく還元することができる上限の圧力である。
【００２１】
そのような場合には、排気逆流制御手段による排気逆流制御の実行が禁止されても良い。これにより、浄化後残留排気に三元触媒を逆流させることが困難な場合にまで排気逆流制御が実行されることを抑制できる。言い換えると、三元触媒に担持された貴金属を好適に還元できるときに排気逆流制御を実行し、無駄に排気逆流制御が実行されることを抑制できる。
【００２２】
なお、本発明における所定の上限圧力は、上述した所定量の浄化後残留排気を逆流させることができるように定めても良い。例えば、所定の上限圧力は酸素過剰空気の量が多いほど、あるいは惰性回転時間が長いほどより低圧側になるように定められても良い。
【００２３】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいては、吸気通路における連通路との接続部より上流側に設けられるスロットル弁を、更に備えていても良い。そして、内燃機関の停止要求時における負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高い場合には、負圧タンク内の圧力を所定の上限圧力以下に低下させた後に内燃機関を停止するとより好適である。
【００２４】
そこで、本発明においては、内燃機関を停止させる前にスロットル開度（スロットル弁の開度）を所定開度以下に維持した状態で排気逆流制御にタンク内圧低下制御を実行させるようにしても良い。「所定開度」とは、スロットル弁よりも下流側の吸気通路内に負圧（以下、これを「吸気管負圧」ともいう。）を発生させることの可能な閉じ側の開度である。所定開度は、タンク内圧低下制御を実行したときに負圧タンク内の圧力を所定の上限圧力以下まで低下できるような開度として定められると、より好適である。
【００２５】
これにより、内燃機関の停止要求時における負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高い場合であっても、内燃機関を停止させる前に、負圧タンク内の圧力を所定の上限圧
力以下まで確実に低下させることができる。その結果、内燃機関を停止した後において、排気逆流制御手段が排気逆流制御を実行する際に、浄化後残留排気に三元触媒を確実に逆流させることができる。従って、三元触媒に担持された貴金属を効率よく還元することができる。
【００２６】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気逆流制御手段が排気逆流制御を実行するときにおける三元触媒の温度が過度に低いと浄化後残留排気に三元触媒を逆流させたとしても、酸化された貴金属の還元効率が悪化する場合がある。そこで、本発明においては、三元触媒の温度を測定する床温測定手段を更に備えても良い。
【００２７】
そして、床温測定手段が測定した三元触媒の温度（例えば、三元触媒の前端面の温度）が所定の許容温度より低い場合に、排気逆流制御手段による排気逆流制御の実行が禁止されるようにしても良い。「所定の許容温度」とは、浄化後残留排気に三元触媒を逆流させた場合に、効率よく貴金属から酸素を放出させることの可能な閾値としての三元触媒の下限温度である。この許容温度は予め実験的に求めておいても良い。例えば、上記の下限温度は４００℃としても良い。
【００２８】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいては、内燃機関の停止要求時における三元触媒の温度が所定の許容温度より低い場合に三元触媒を昇温する昇温手段を、更に備えていても良い。そして、昇温手段によって三元触媒を許容温度以上に昇温した後に内燃機関を停止するようにしても良い。これにより、排気逆流制御手段が排気逆流制御を実行することによって、貴金属の還元効率が悪化することを確実に抑制することができる。
【００２９】
本発明においては、三元触媒の担体としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリアなどの多孔質酸化物あるいはこれらから選ばれる複合酸化物を例示できる。また、これらの担体に担持される貴金属としては、例えばＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕなどから選択される少なくとも一種を用いることができる。
【００３０】
ここで、本願発明者等が鋭意に実験および検証を行った結果、三元触媒を構成する担体と担体に担持される貴金属との組み合わせとして、セリア酸化物にＰｔおよびＲｈを担持させた三元触媒に対して本発明に係る排気逆流制御を実行すると、貴金属の還元効率が非常に優れていることが解った。そこで、本発明における三元触媒は、担体としてのセリア酸化物と該担体に担持される担持体としてのＰｔおよびＲｈと、から構成されていても良い。これにより、内燃機関の再始動時における排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）の浄化率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にあっては、三元触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の停止時に三元触媒に担持される貴金属が酸化されることを抑制することができる。その結果、内燃機関の再始動時において触媒の早期活性化が阻害されることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００３３】
ここでは、本発明を車両駆動用のガソリンエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関１と、その吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。
【００３４】
内燃機関１には、該内燃機関１に流入する吸気が流通する吸気通路２が接続されており、該吸気通路２には該吸気通路２内を流通する吸気の流量を調節するスロットル弁３が設けられている。また、内燃機関１には、該内燃機関１からの排気が流通する排気通路４が接続され、この排気通路４は下流にて図示しないマフラーに接続されている。排気通路４の途中には、内燃機関１からの排気を浄化する三元触媒５が設けられている。排気通路４における三元触媒５よりも上流側には、三元触媒５に流入する排気の温度を検出する温度センサ６が設けられている。
【００３５】
排気通路４における温度センサ６よりも上流側には電熱ヒータ（例えば、グロープラグ）８が設けられている。電熱ヒータ８はＥＣＵ７に電気配線を介して接続され、ＥＣＵ７によって制御されるようになっている。ＥＣＵ７の指令によって、電熱ヒータ８が通電されると、三元触媒５に流入する排気の温度が上昇し、三元触媒５の触媒床温が上昇する。
【００３６】
三元触媒５は、内燃機関１から排出される排気中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する。例えば、三元触媒５における担体としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリアなどの多孔質酸化物あるいはこれらから選ばれる複合酸化物を用いることができる。また、これらの担体に担持される貴金属としては、例えばＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕなどから選択される少なくとも一種を用いることができる。
【００３７】
内燃機関１から排出された排気は三元触媒５において排気中の有害物質（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）が浄化された後、マフラーを介して大気中に放出される。
【００３８】
また、内燃機関１には、内燃機関１の停止後に、有害物質が浄化され且つ排気通路４に残留している排気（以下、「浄化後残留排気」という。）を三元触媒５の後端面側から前端面側の方向に向かって逆流させる排気逆流装置１０が備えられている。排気逆流装置１０は、一端が排気通路２における三元触媒５よりも上流側の部分と他端が三元触媒５を逆流した浄化後残留排気を一時貯蔵する貯蔵タンク１１とを連通する逆流排気導入路１２を備えている。更に、排気逆流装置１０は、逆流排気導入路１２の途中に設けられる真空ポンプ１３と、逆流排気導入路１２の流路を開閉制御する制御弁１４とを備えている。
【００３９】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１及び吸排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）７が併設されている。この
ＥＣＵ７は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するほか、排気逆流装置１０に係る制御を行うユニットである。
【００４０】
ＥＣＵ７には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類のほか、上記の温度センサ６が電気配線を介して接続され、出力信号がＥＣＵ７に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ７には、図示しない吸気ポート内に燃料としてのガソリンを噴射する燃料噴射弁（図示省略）や、スロットル弁３、電熱ヒータ８、真空ポンプ１３、制御弁１４等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ７によって制御されるようになっている。
【００４１】
また、ＥＣＵ７には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。
【００４２】
本実施例における内燃機関１の稼働中においては、ＥＵＣ７がアクセルポジションセンサの検出値に基づいてスロットル弁３の開度を制御する。そして、混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍になるように吸入空気量に応じた量の燃料を燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射制御が行われる。
【００４３】
ここで、内燃機関１に運転者から該内燃機関１の停止要求が出された場合、稼働中の（回転している）内燃機関１が完全に停止するまでには若干の時間を要する。ＥＣＵ７が内燃機関１を停止させる指令を出してから機関が完全に停止するまでの時間を「惰性回転時間」と称す。惰性回転時間には燃料がカットされているため、惰性回転時間においては酸素濃度の高い空気が内燃機関１から排出されてしまう。惰性回転時間に内燃機関１から排出される酸素濃度の高い空気を、「酸素過剰空気」と称す。
【００４４】
酸素過剰空気が三元触媒５に流入すると、過剰な酸素によって三元触媒５の貴金属が酸化される場合がある。その結果、内燃機関１が再始動するときにおいて触媒の早期活性化が阻害されてしまう虞がある。
【００４５】
＜排気逆流制御＞
本実施例においては、機関停止後の所定時期においてＥＣＵ７が排気逆流装置１０を制御して、浄化後残留排気を三元触媒５の後端面側から前端面側に向かって逆流させる排気逆流制御を実行する。機関停止後の「所定時期」とは、排気通路４内に浄化後残留排気が比較的多く残留する時期であって、予め実験的に定めても良い。本実施例では機関停止直後に排気逆流制御を実行することとした。本実施例においては排気逆流装置１０が、本発明における排気逆流制御手段に相当する。
【００４６】
本実施例における排気浄化システムでは、内燃機関１の機関停止後において排気逆流制御の実行が終了するまではＥＣＵ７に図示しないバッテリから電力が供給される。
【００４７】
排気逆流制御は、具体的には、機関停止直後においてＥＣＵ７が制御弁１４を開弁するとともに真空ポンプ１３を作動させる。真空ポンプ１３の吸入力により逆流排気導入路１２における排気通路４との連通部側内に負圧が発生する。これにより、逆流排気導入路１２と排気通路４との連通部から、排気通路４内の排気が逆流排気導入路１２内に流入する。そして、三元触媒５の下流側に残留する浄化後残留排気が三元触媒５の後端面側から触媒内部に吸入された後、前端面側から流出して逆流排気導入路１２内に流入する。逆流排気導入路１２内に流入した浄化後残留排気は、貯蔵タンク１１内に一時貯蔵される。
【００４８】
本実施例における浄化後残留排気は酸素過剰空気に比べて著しく酸素濃度が低い。従って、浄化後残留排気に三元触媒５を後端面側から前端面側に向かって逆流させることによって、酸素過剰空気によって酸化された貴金属から酸素を放出させ、貴金属を還元することができる。あるいは、三元触媒５に流入する前に排気通路３内の酸素過剰空気を逆流排気導入路１２内に吸入させることによって、三元触媒５の貴金属が酸化されることを未然に防ぐこともできる。これにより、内燃機関１の再始動時において触媒の早期活性が阻害されることを抑制できる。
【００４９】
以下、ＥＣＵ７によって実行される排気逆流制御について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２は本実施例における排気逆流制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ７内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、所定期間毎に実行される。なお、本ルーチンの実行時において、制御弁１４は閉弁されていることを前提に説明する。
【００５０】
本ルーチンが実行されると、まずステップＳ１０１では、ＥＣＵ７が内燃機関１に停止要求が出されているか否か判定する。停止要求は、例えば内燃機関１におけるイグニッション（以下、「ＩＧ」という。）スイッチがＯＮの状態からＯＦＦに切り替わるときに出されても良い。本ステップにおいて、肯定判定された場合にはステップＳ１０２に進む。一方、否定判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。
【００５１】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ７が燃料噴射弁（図示省略）に指令を出し、燃料の噴射を停止させ（燃料カット）、内燃機関１を停止させる。ステップＳ１０２の処理が終わるとステップＳ１０３に進む。
【００５２】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ７が、制御弁１４および真空ポンプ１３に指令を出し、制御弁１４を開弁し、真空ポンプ１３を作動させる。その結果、上述したように真空ポンプ１３の吸入力によって、三元触媒５の下流側に残留する浄化後残留排気が三元触媒５の後端面側から前端面側に向かって逆流する。
【００５３】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ７が、真空ポンプ１３に作動指令を出してからの経過時間Δｔをカウントする。続くステップＳ１０５では、ＥＣＵ７が、経過時間Δｔが基準時間Δｔｂ以上になったか否か判定される。基準時間Δｔｂとは、予め定められる一定量の浄化後残留排気に三元触媒５を逆流させるのに要する時間である。また、上述した「一定量」とは、酸化された貴金属を還元させるために必要な量であり、惰性回転時間が長いほど、あるいは三元触媒５に流入する酸素過剰空気量が多いほど多くなるように定められても良い。
【００５４】
本ステップにおいて肯定判定された場合には、排気逆流制御を終了しても良いと判断され、ステップＳ１０６に進む。一方、否定判定された場合には、排気逆流制御を継続する必要があると判断され、ステップＳ１０４の処理に戻る。つまり、経過時間Δｔが引き続きカウントされ、基準時間Δｔｂ以上になるまで真空ポンプ１３による排気の吸入が継続される。
【００５５】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ７が制御弁１４および真空ポンプ１３に指令を出し、制御弁１４を閉弁し、真空ポンプ１３を停止させる。これにより、排気逆流制御の実行が終了する。本ステップの終了後は、ＥＣＵ７に対する電力供給が停止され、本ルーチンを一旦終了する。
【００５６】
本ルーチンによれば、内燃機関１の停止直後において、浄化後残留排気に三元触媒５を逆流させることによって酸素過剰空気によって酸化された貴金属から酸素を放出させ、好適に貴金属を還元することができる。従って、内燃機関１が再始動するときにおいて触媒の早期活性化が阻害されることを抑制できる。
【００５７】
また、本願発明者等が鋭意に実験および検証を行った結果、三元触媒５を構成する担体と担体に担持される貴金属との組み合わせとして、セリア酸化物にＰｔおよびＲｈを担持させた場合に、本制御を適用すると貴金属の還元効率が非常に優れていることが解った。そこで、本実施例における三元触媒５は、担体としてのセリア酸化物と該担体に担持される担持体としてのＰｔおよびＲｈと、から構成されると好適である。これにより、内燃機関１の再始動時における排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）の浄化率をより一層向上させることができる。
【００５８】
＜排気逆流制御の変形例＞
次に、本実施例に係る排気逆流制御の変形例について説明する。図３は、本実施例における排気逆流制御の実行時の触媒床温Ｔｃと再始動時における排気エミッション率ＲＥの
関係を例示した図である。本実施例における排気エミッション率とは排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）の浄化率の逆数であり、排気エミッション率ＲＥが低いほど排気の浄化率が高いことを意味する。図中には、触媒床温Ｔｃを２００℃、３００℃、４００℃、５００℃とした場合の排気エミッション率ＲＥを示す。また、各排気エミッション率ＲＥの値は、排気逆流制御を実行しないときの排気エミッション率ＲＥを基準としたときの比率で示す。
【００５９】
本願発明者等が鋭意に実験および検証を行った結果、触媒床温Ｔｃが４００℃以上のときに排気逆流制御を実行することによって、機関の再始動時における排気エミッション率を低減できることが解った。これは、触媒床温Ｔｃが４００℃以上の時に排気逆流制御を実行すると、酸素過剰空気により酸化された貴金属から好適に酸素を放出させ、還元することができることが一要因として考えられる。
【００６０】
そこで、本実施例における排気逆流制御は、内燃機関１の停止要求時における触媒床温ＴｃをＥＣＵ７が、温度センサ６の検出値に基づいて推定し、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂ以上であるか否か判定しても良い。基準温度Ｔｂとは、浄化後残留排気に三元触媒５を逆流させた場合に効率よく貴金属から酸素を放出させる可能な閾値としての下限温度（例えば、４００℃）であり、予め実験的に求められる。本実施例においては基準温度Ｔｂが本発明における所定の許容温度に相当する。
【００６１】
具体的には、例えば上記制御ルーチンにおけるステップＳ１０１の処理で肯定判定された場合には、ＥＣＵ７が上記判定を実行する。そして、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂ以上であると判定された場合には、貴金属の還元を好適に実行することが可能と判断され、ステップＳ１０２以降の処理を実行しても良い。一方、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂより低いと判定された場合には、ステップＳ１０２以降の処理を実行しても貴金属の還元を好適に行うことが困難であると判断され、上記制御ルーチンを一旦終了するようにしても良い。
【００６２】
また、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂより低いと判定された場合には、内燃機関１を停止させる前に電熱ヒータ８に通電しても良い。これにより、三元触媒５に流入する排気の温度が上昇し、触媒床温Ｔｃが上昇する。
【００６３】
そして、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂ以上まで上昇した後、上記ルーチンにおけるステップＳ１０２以降の処理を実行すれば良い。これにより、排気逆流制御において酸化された貴金属から好適に酸素を放出させ、貴金属の還元効率を向上させることができる。なお、三元触媒５の昇温方法については、従来より既知の種々の方法を用いることができる。
【実施例２】
【００６４】
次に、実施例１とは異なる実施形態について説明する。図４は、本実施例に係る内燃機関１と、その吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。図４においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。実施例１の排気浄化システムと同一又は同等の構成部分については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００６５】
本実施例と実施例１に係る排気浄化システムでは以下の点で相違する。本実施例においては、排気逆流装置１０の代わりに第２排気逆流装置２０が備えられる。第２排気逆流装置２０も、排気逆流装置１０と同様に内燃機関１の停止後に浄化後残留排気を三元触媒５の後端面側から前端面側の方向に向かって逆流させるための装置である。
【００６６】
第２排気逆流装置２０は、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側の部分と排気通路４における三元触媒５よりも上流側の部分とを連通する連通路２１と、連通路２１
の途中に設けられ且つ負圧を蓄積する負圧タンク２２とを備えている。また、連通路２１において、該連通路２１と排気通路４との連通部と負圧タンク２２との間には第１遮断弁２３が設けられている。また、連通路２１において、該連通路２１と吸気通路２との連通部と負圧タンク２２との間には第２遮断弁２４が設けられている。
【００６７】
第１遮断弁と第２遮断弁とはＥＣＵ７に電気配線を介して接続され、ＥＣＵ７によって開閉制御されるようになっている。第１遮断弁２３が開弁されると、負圧タンク２２と排気通路４とが遮断され、開弁されると連通路２１を介して導通される。また、第２遮断弁２４が閉弁されると負圧タンク２２と吸気通路２とが遮断され、開弁されると連通路２１を介して導通される。
【００６８】
また、負圧タンク２２には、該負圧タンク内の圧力を検出するタンク内圧力センサ２５が設けられている。タンク内圧力センサ２５はＥＣＵ７に電気配線を介して接続され、出力信号がＥＣＵ７に入力される。
【００６９】
以下、本実施例における排気逆流制御について説明する。本実施例においては、内燃機関１の稼動中に負圧タンク２２内の圧力を低下させておき、内燃機関１の停止直後において、第１遮断弁２３を開弁することによって、負圧タンク２２内と排気通路４内との差圧を利用して、三元触媒５の下流側に残留する浄化後残留排気を三元触媒５の後端面側から前端面側に向けて逆流させることとした。
【００７０】
＜第２排気逆流制御ルーチン＞
以下、ＥＣＵ７によって実行される排気逆流制御について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。図５は本実施例における第２排気逆流制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ７内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、所定期間毎に実行される。なお、本ルーチンの実行時において、第１遮断弁２３および第２遮断弁２４は閉弁していることを前提に説明する。また、本ルーチンと実施例１における排気逆流制御ルーチンの処理内容が同一のステップは、同じ数字を用いることで詳しい説明を省略する。
【００７１】
本ルーチンにおけるステップＳ２０１では、ＥＣＵ７が、タンク内圧力センサ２５の検出値に基づいて負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを推定し、基準圧力Ｐｂａｓｅよりも高いか否か判定する。基準圧力Ｐｂａｓｅとは、内燃機関１の停止直後に第１遮断弁２３を開弁する場合に浄化後残留排気に三元触媒５を確実に逆流させることが可能であり、貴金属を効率良く還元できる閾値としての上限の圧力である。本実施例において、基準圧力Ｐｂａｓｅは予め実験的に求めておいても良く、この基準圧力Ｐｂａｓｅが本発明における所定の上限圧力に相当する。
【００７２】
本ステップにおいて肯定判定された場合（Ｐｔｋ＞Ｐｂａｓｅ）には、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下させる必要があると判断され、ステップＳ２０２に進む。一方、否定判定された場合（Ｐｔｋ≦Ｐｂａｓｅ）には、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが必要十分に低下していると判断され、ステップＳ１０２に進む。
【００７３】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ７がスロットル弁３に指令を出し、スロットル開度ＴＡを基準開度ＴＡｂに変更する。基準開度ＴＡｂは、スロットル弁３よりも下流側の吸気通路２内に負圧（吸気管負圧）を発生させることの可能な閉じ側の開度である。つまり、スロットル開度ＴＡが基準開度ＴＡｂに変更されると、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側の圧力（以下、「吸気管圧力」という。）が低下する。本実施例においては基準開度ＴＡｂが本発明における所定開度に相当する。
【００７４】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ７が第１遮断弁２３を閉弁した状態で、第２遮断弁２４を開弁する。その結果、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側の部分と負圧タンク２２とが導通されるため、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが低下する。
【００７５】
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ７が再び負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを推定し、基準圧力Ｐｂａｓｅ以下であるか否か判定する。本ステップで肯定判定された場合（Ｐｔｋ≦Ｐｂａｓｅ）には、ステップＳ２０５に進む。一方、否定判定された場合には、ステップＳ２０２に戻る。すなわち、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅ以下に低下するまで、第２遮断弁２４が開弁された状態が維持される。ここで、ステップＳ２０２の処理を再度実行する際に、ＥＣＵ７は、スロットル弁３に指令を出し、スロットル開度ＴＡを更に閉じ側の開度に変更させても良い。これにより、吸気管圧力を更に低下させることができる。従って、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを基準圧力Ｐｂａｓｅ以下まで確実に低下させることができる。
【００７６】
ステップＳ２０５では、ＥＣＵ７が第２遮断弁２４に指令を出し、該第２遮断弁２４を閉弁する。続くステップＳ１０２では、排気逆流制御ルーチンと同様に、ＥＣＵ７が、燃料噴射弁に燃料をカットさせ、内燃機関１を停止させる。
【００７７】
ステップＳ２０６では、ＥＣＵ７が第１遮断弁２３に指令を出し、該第１遮断弁２３を開弁する。その結果、本実施例においては、連通路２１を介して負圧タンク２２と排気通路４とが導通される。これにより、基準圧力Ｐｂａｓｅ以下に維持された負圧タンク２２内と排気通路４内との差圧を利用して、三元触媒５の下流側に残留する浄化後残留排気を三元触媒５の後端面側から前端面側に向けて好適に逆流させることができる。
【００７８】
続くステップＳ１０４、Ｓ１０５は排気逆流制御ルーチンの処理と同様であり、説明を省略する。そして、ステップＳ１０５において、肯定判定された場合には、本実施例における排気逆流制御を終了しても良いと判断され、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、ＥＣＵ７が第１遮断弁２３を閉弁する。そして、本ステップの処理が終わると、本ルーチンを一旦終了する。
【００７９】
以上のように、本ルーチンによれば、内燃機関１の停止要求時において、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅよりも高い場合であっても、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理に係る制御（タンク内圧低下制御）を実行することによって、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを基準圧力Ｐｂａｓｅ以下まで好適に低下させることができる。本実施例においては、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理に係る制御が本発明におけるタンク内圧低下制御に相当する。
【００８０】
本実施例においては、排気逆流制御を実行することによって確実に三元触媒５に担持された貴金属から酸素を放出させることができる。また、実施例１に係る排気浄化システムのように真空ポンプ２２を特別に備えなくとも排気逆流制御を好適に実行できるので、コスト的にも有利である。
【００８１】
また、上記ルーチンにおいては、内燃機関１の停止要求時における負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅよりも高い場合に負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下させる制御を実行しているが、これに限定される趣旨ではない。
【００８２】
例えば、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅよりも高いと判定された場合に、本実施例における排気逆流制御の実行が禁止されても良い。これにより、酸化された貴金属を効率よく還元できるときには確実に排気逆流制御を実行し、逆に上記還元効率が悪化する虞のあるときに排気逆流制御が実行されることを抑制できる。
【００８３】
また、本実施例に係る排気逆流制御において、より好適な実施形態について説明する。本実施例では、内燃機関１の停止要求が出される前の通常時において吸気管圧力が負圧となるタイミング（例えば、アイドリング時）に、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下させておくとより好適である。アイドリング時にはスロットル開度ＴＡが略全閉に維持されるため、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側には吸気管負圧が発生する。
【００８４】
そこで、ＥＣＵ７は内燃機関１のアイドリング時において、第１遮断弁２３を閉弁した状態で第２遮断弁２４を開弁しても良い。これにより、負圧タンク２２と吸気通路２とが導通されるため負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下することができる。
【００８５】
また、より精度良く負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下させるには、吸気管圧力および負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを推定し、吸気管圧力が負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋよりも低い場合に限って負圧タンク２２と吸気通路２とを導通させても良い。
【００８６】
吸気管圧力は、内燃機関１の運転状態（例えば、機関負荷および機関回転数）とスロットル開度ＴＡとに基づいて推定しても良い。また、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側に吸気管圧力を検出する第２の圧力センサを設け、この検出値に基づいて推定しても良い。
【００８７】
以上のように、上記制御によれば、内燃機関１に対して停止要求が出される前に、予め負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを好適に低下させることができる。また、たとえ負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅまで低下していなくとも、上記制御ルーチンを実行することによって確実に基準圧力Ｐｂａｓｅまで低下させることができる。従って、内燃機関１の停止時において酸素過剰空気によって貴金属が酸化されても、確実に三元触媒５に担持されている貴金属から酸素を放出させ、還元させることができる。従って、内燃機関１の再始動において触媒の早期活性化が阻害されることを確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施例１に係る内燃機関と、その吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１における排気逆流制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施例１における排気逆流制御の実行時の触媒床温Ｔｃと再始動時における排気エミッション率ＲＥの関係を例示した図である。
【図４】実施例２に係る内燃機関１と、その吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。
【図５】実施例２における第２排気逆流制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・スロットル弁
４・・・排気通路
５・・・三元触媒
６・・・温度センサ
７・・・ＥＣＵ
１０・・排気逆流装置
１２・・逆流排気導入路
１３・・真空ポンプ
２０・・第２排気逆流装置
２１・・連通路
２２・・負圧タンク
２３・・第１遮断弁
２４・・第２遮断弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三元触媒を備える内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関から排出される排気中の有害成分（例えば、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）の規制が強化されるに伴い、排気中の有害成分を排気浄化触媒によって浄化する技術が提案されている。ここで、排気浄化触媒としては、代表的なものにＮＯｘの還元と、ＨＣ，ＣＯの酸化処理を同時に処理する三元触媒がある（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
通常、内燃機関の稼働中においては、排気中の有害物質を効率良く浄化するために三元触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍になるように制御される。しかしながら、内燃機関に停止要求が出される場合、内燃機関に供給される燃料が停止するため、停止要求が出されてから実際に内燃機関が完全に停止するまでの時間（以下、「惰性回転時間」ともいう。）においては内燃機関から酸素濃度の高い空気が排出される。この酸素濃度の高い空気（以下、「酸素過剰空気」ともいう。）が三元触媒に流入すると三元触媒に担持されている貴金属が酸化されてしまい、内燃機関の再始動において触媒の早期活性化が阻害される虞があった。
【０００４】
特許文献１には、三元触媒の活性が低い内燃機関の冷間始動時において触媒活性が高くなるまでの間は、内燃機関から排出される排気を一時的に排気系に保持し、大気中への排気を放出させない技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１００５４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５１５０号公報
【特許文献３】特開２００３−３１４２４３号公報
【特許文献４】特開平６−３２３１３０号公報
【特許文献５】特開２００６−２４２１８６号公報
【特許文献６】特開２００２−１８８４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、三元触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の停止時に三元触媒に担持される貴金属が酸化され、内燃機関の再始動時において三元触媒の早期活性化が阻害されることを抑制できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明における内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用した。即ち、
内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、
内燃機関の停止後において、三元触媒によって浄化された排気であって且つ排気通路内に残留する排気を三元触媒の後端面側から前端面側の方向に逆流させる排気逆流制御を実行する排気逆流制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、内燃機関の稼働時において、三元触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比（ストイキ）にしてＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯを効率的に浄化すべく、混合気の空燃比をストイキ近傍に制御する。
【０００８】
本発明では、排気逆流制御手段が、内燃機関の停止後（例えば、停止直後）において、三元触媒によって浄化され且つ排気通路内に残留する排気（以下、「浄化後残留排気」ともいう。）に三元触媒を後端面側から前端面側に向かって逆流させることとした。この浄化後残留排気は、惰性回転時間に内燃機関から排出される酸素過剰空気に比べて著しく酸素濃度が低い。従って、酸素過剰空気が三元触媒に流入したとしても、その酸素過剰空気を三元触媒の前端面側から流出させるとともに、酸素過剰空気によって酸化された三元触媒の貴金属から酸素を好適に放出させ、還元することができる。
【０００９】
あるいは、酸素過剰空気が三元触媒に流入する前に排気逆流制御を実行することによって、貴金属の酸化を未然に防ぐことも可能となる。これにより、内燃機関の再始動時において触媒の早期活性化が阻害されることを好適に抑制できる。
【００１０】
また、排気逆流制御の実行時において、排気逆流制御手段は所定量の浄化後残留排気に三元触媒を逆流させても良い。「所定量」は、酸化された貴金属から酸素を放出し、還元させるために必要十分な浄化後残留排気の量であっても良い。また、上記の「所定量」は、三元触媒に流入する酸素過剰空気量や惰性回転時間に応じて決定しても良い。三元触媒に流入する酸素過剰空気量が多いほど、あるいは惰性回転時間が長いほど「所定量」が増量されても良い。これにより、三元触媒に担持された貴金属から酸素を確実に放出させ、還元することができる。
【００１１】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、三元触媒によって浄化され且つ排気通路内に残留する排気（浄化後残留排気）を三元触媒の上流側から吸入する吸入ポンプ（例えば、真空ポンプ等）を備え、排気逆流制御手段は、吸入ポンプに浄化後残留排気を吸入させることによって排気逆流制御を実行しても良い。
【００１２】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関に併設される吸入ポンプと、三元触媒より上流側の排気通路と吸入ポンプとを接続する逆流排気導入路とを備えても良い。上記構成によれば、吸入ポンプに浄化後残留排気を三元触媒の上流側から吸入させることによって、浄化後残留排気に三元触媒を容易に逆流させることができる。従って、酸素濃度の高い酸素過剰空気によって酸化された三元触媒の貴金属を好適に還元することができる。
【００１３】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の吸気通路と三元触媒よりも上流側の排気通路とを連通する連通路と、連通路の途中に設けられ負圧を蓄積する負圧タンクと、連通路を介して導通される負圧タンクと排気通路とを遮断可能な第１遮断弁と、連通路を介して導通される負圧タンクと吸気通路とを遮断可能な第２遮断弁と、を更に備えても良い。
【００１４】
上記構成によれば、第１遮断弁が閉弁されると負圧タンクと排気通路とが遮断され、開弁されると連通路を介して導通される。また、第２遮断弁が閉弁されると負圧タンクと吸気通路とが遮断され、開弁されると連通路を介して導通される。
【００１５】
本発明において、排気逆流制御手段は、内燃機関の稼働中であって負圧タンク内の圧力よりも吸気通路内の圧力が低いときに第１遮断弁を閉弁し且つ第２遮断弁を開弁することによって負圧タンク内の圧力を低下させるタンク内圧低下制御を実行しても良い。これにより、排気通路と負圧タンクとが遮断された状態で、負圧タンクと吸気通路とを導通されるので、負圧タンク内の圧力を低下させることができる。
【００１６】
また、排気逆流制御手段が排気逆流制御を実行するときにおいては、第１遮断弁を開弁
し且つ第２遮断弁を閉弁しても良い。その結果、排気通路と負圧タンクとが連通路を介して導通されるため、排気通路内と負圧タンク内との差圧を利用して、浄化後残留排気に三元触媒を好適に逆流させることが可能となる。また、本構成に係る排気浄化システムによれば、前述の吸入ポンプを備えなくとも内燃機関の稼働中に蓄積した負圧を利用して排気逆流制御を好適に実行でき、コスト的にも有利である。
【００１７】
なお、本発明において、第１遮断弁は連通路において排気通路との連通部から負圧タンクとの連通部までの何れかの部分に設けられていても良い。また、第２遮断弁は連通路において吸気通路との連通部から負圧タンクとの連通部までの何れかの部分に設けられていても良い。
【００１８】
また、本発明においては、負圧タンク内の圧力と吸気通路内の圧力とを推定する圧力推定手段を備えても良い。例えば、負圧タンクと吸気通路とに圧力センサを設け、それぞれの圧力センサの出力値に基づいて負圧タンク内の圧力および吸気通路内の圧力を検出しても良い。
【００１９】
ここで、上記構成の排気浄化システムにおいては、負圧タンク内の圧力と排気通路内の圧力との差圧を利用して排気逆流制御を実行するため、排気逆流制御を実行する時において負圧タンク内の圧力をある程度低くする必要がある。
【００２０】
しかしながら、内燃機関の停止要求時における負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高くなる場合がある。ここで、「所定の上限圧力」とは、第１遮断弁を開弁して排気通路と負圧タンクとを導通させることにより、浄化後残留排気に三元触媒を確実に逆流させ、三元触媒に担持された貴金属を効率よく還元することができる上限の圧力である。
【００２１】
そのような場合には、排気逆流制御手段による排気逆流制御の実行が禁止されても良い。これにより、浄化後残留排気に三元触媒を逆流させることが困難な場合にまで排気逆流制御が実行されることを抑制できる。言い換えると、三元触媒に担持された貴金属を好適に還元できるときに排気逆流制御を実行し、無駄に排気逆流制御が実行されることを抑制できる。
【００２２】
なお、本発明における所定の上限圧力は、上述した所定量の浄化後残留排気を逆流させることができるように定めても良い。例えば、所定の上限圧力は酸素過剰空気の量が多いほど、あるいは惰性回転時間が長いほどより低圧側になるように定められても良い。
【００２３】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいては、吸気通路における連通路との接続部より上流側に設けられるスロットル弁を、更に備えていても良い。そして、内燃機関の停止要求時における負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高い場合には、負圧タンク内の圧力を所定の上限圧力以下に低下させた後に内燃機関を停止するとより好適である。
【００２４】
そこで、本発明においては、内燃機関を停止させる前にスロットル開度（スロットル弁の開度）を所定開度以下に維持した状態で排気逆流制御にタンク内圧低下制御を実行させるようにしても良い。「所定開度」とは、スロットル弁よりも下流側の吸気通路内に負圧（以下、これを「吸気管負圧」ともいう。）を発生させることの可能な閉じ側の開度である。所定開度は、タンク内圧低下制御を実行したときに負圧タンク内の圧力を所定の上限圧力以下まで低下できるような開度として定められると、より好適である。
【００２５】
これにより、内燃機関の停止要求時における負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高い場合であっても、内燃機関を停止させる前に、負圧タンク内の圧力を所定の上限圧
力以下まで確実に低下させることができる。その結果、内燃機関を停止した後において、排気逆流制御手段が排気逆流制御を実行する際に、浄化後残留排気に三元触媒を確実に逆流させることができる。従って、三元触媒に担持された貴金属を効率よく還元することができる。
【００２６】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気逆流制御手段が排気逆流制御を実行するときにおける三元触媒の温度が過度に低いと浄化後残留排気に三元触媒を逆流させたとしても、酸化された貴金属の還元効率が悪化する場合がある。そこで、本発明においては、三元触媒の温度を測定する床温測定手段を更に備えても良い。
【００２７】
そして、床温測定手段が測定した三元触媒の温度（例えば、三元触媒の前端面の温度）が所定の許容温度より低い場合に、排気逆流制御手段による排気逆流制御の実行が禁止されるようにしても良い。「所定の許容温度」とは、浄化後残留排気に三元触媒を逆流させた場合に、効率よく貴金属から酸素を放出させることの可能な閾値としての三元触媒の下限温度である。この許容温度は予め実験的に求めておいても良い。例えば、上記の下限温度は４００℃としても良い。
【００２８】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいては、内燃機関の停止要求時における三元触媒の温度が所定の許容温度より低い場合に三元触媒を昇温する昇温手段を、更に備えていても良い。そして、昇温手段によって三元触媒を許容温度以上に昇温した後に内燃機関を停止するようにしても良い。これにより、排気逆流制御手段が排気逆流制御を実行することによって、貴金属の還元効率が悪化することを確実に抑制することができる。
【００２９】
本発明においては、三元触媒の担体としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリアなどの多孔質酸化物あるいはこれらから選ばれる複合酸化物を例示できる。また、これらの担体に担持される貴金属としては、例えばＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕなどから選択される少なくとも一種を用いることができる。
【００３０】
ここで、本願発明者等が鋭意に実験および検証を行った結果、三元触媒を構成する担体と担体に担持される貴金属との組み合わせとして、セリア酸化物にＰｔおよびＲｈを担持させた三元触媒に対して本発明に係る排気逆流制御を実行すると、貴金属の還元効率が非常に優れていることが解った。そこで、本発明における三元触媒は、担体としてのセリア酸化物と該担体に担持される担持体としてのＰｔおよびＲｈと、から構成されていても良い。これにより、内燃機関の再始動時における排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）の浄化率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にあっては、三元触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の停止時に三元触媒に担持される貴金属が酸化されることを抑制することができる。その結果、内燃機関の再始動時において触媒の早期活性化が阻害されることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００３３】
ここでは、本発明を車両駆動用のガソリンエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関１と、その吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。
【００３４】
内燃機関１には、該内燃機関１に流入する吸気が流通する吸気通路２が接続されており、該吸気通路２には該吸気通路２内を流通する吸気の流量を調節するスロットル弁３が設けられている。また、内燃機関１には、該内燃機関１からの排気が流通する排気通路４が接続され、この排気通路４は下流にて図示しないマフラーに接続されている。排気通路４の途中には、内燃機関１からの排気を浄化する三元触媒５が設けられている。排気通路４における三元触媒５よりも上流側には、三元触媒５に流入する排気の温度を検出する温度センサ６が設けられている。
【００３５】
排気通路４における温度センサ６よりも上流側には電熱ヒータ（例えば、グロープラグ）８が設けられている。電熱ヒータ８はＥＣＵ７に電気配線を介して接続され、ＥＣＵ７によって制御されるようになっている。ＥＣＵ７の指令によって、電熱ヒータ８が通電されると、三元触媒５に流入する排気の温度が上昇し、三元触媒５の触媒床温が上昇する。
【００３６】
三元触媒５は、内燃機関１から排出される排気中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する。例えば、三元触媒５における担体としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリアなどの多孔質酸化物あるいはこれらから選ばれる複合酸化物を用いることができる。また、これらの担体に担持される貴金属としては、例えばＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕなどから選択される少なくとも一種を用いることができる。
【００３７】
内燃機関１から排出された排気は三元触媒５において排気中の有害物質（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）が浄化された後、マフラーを介して大気中に放出される。
【００３８】
また、内燃機関１には、内燃機関１の停止後に、有害物質が浄化され且つ排気通路４に残留している排気（以下、「浄化後残留排気」という。）を三元触媒５の後端面側から前端面側の方向に向かって逆流させる排気逆流装置１０が備えられている。排気逆流装置１０は、一端が排気通路２における三元触媒５よりも上流側の部分と他端が三元触媒５を逆流した浄化後残留排気を一時貯蔵する貯蔵タンク１１とを連通する逆流排気導入路１２を備えている。更に、排気逆流装置１０は、逆流排気導入路１２の途中に設けられる真空ポンプ１３と、逆流排気導入路１２の流路を開閉制御する制御弁１４とを備えている。
【００３９】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１及び吸排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）７が併設されている。この
ＥＣＵ７は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するほか、排気逆流装置１０に係る制御を行うユニットである。
【００４０】
ＥＣＵ７には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類のほか、上記の温度センサ６が電気配線を介して接続され、出力信号がＥＣＵ７に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ７には、図示しない吸気ポート内に燃料としてのガソリンを噴射する燃料噴射弁（図示省略）や、スロットル弁３、電熱ヒータ８、真空ポンプ１３、制御弁１４等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ７によって制御されるようになっている。
【００４１】
また、ＥＣＵ７には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。
【００４２】
本実施例における内燃機関１の稼働中においては、ＥＵＣ７がアクセルポジションセンサの検出値に基づいてスロットル弁３の開度を制御する。そして、混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍になるように吸入空気量に応じた量の燃料を燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射制御が行われる。
【００４３】
ここで、内燃機関１に運転者から該内燃機関１の停止要求が出された場合、稼働中の（回転している）内燃機関１が完全に停止するまでには若干の時間を要する。ＥＣＵ７が内燃機関１を停止させる指令を出してから機関が完全に停止するまでの時間を「惰性回転時間」と称す。惰性回転時間には燃料がカットされているため、惰性回転時間においては酸素濃度の高い空気が内燃機関１から排出されてしまう。惰性回転時間に内燃機関１から排出される酸素濃度の高い空気を、「酸素過剰空気」と称す。
【００４４】
酸素過剰空気が三元触媒５に流入すると、過剰な酸素によって三元触媒５の貴金属が酸化される場合がある。その結果、内燃機関１が再始動するときにおいて触媒の早期活性化が阻害されてしまう虞がある。
【００４５】
＜排気逆流制御＞
本実施例においては、機関停止後の所定時期においてＥＣＵ７が排気逆流装置１０を制御して、浄化後残留排気を三元触媒５の後端面側から前端面側に向かって逆流させる排気逆流制御を実行する。機関停止後の「所定時期」とは、排気通路４内に浄化後残留排気が比較的多く残留する時期であって、予め実験的に定めても良い。本実施例では機関停止直後に排気逆流制御を実行することとした。本実施例においては排気逆流装置１０が、本発明における排気逆流制御手段に相当する。
【００４６】
本実施例における排気浄化システムでは、内燃機関１の機関停止後において排気逆流制御の実行が終了するまではＥＣＵ７に図示しないバッテリから電力が供給される。
【００４７】
排気逆流制御は、具体的には、機関停止直後においてＥＣＵ７が制御弁１４を開弁するとともに真空ポンプ１３を作動させる。真空ポンプ１３の吸入力により逆流排気導入路１２における排気通路４との連通部側内に負圧が発生する。これにより、逆流排気導入路１２と排気通路４との連通部から、排気通路４内の排気が逆流排気導入路１２内に流入する。そして、三元触媒５の下流側に残留する浄化後残留排気が三元触媒５の後端面側から触媒内部に吸入された後、前端面側から流出して逆流排気導入路１２内に流入する。逆流排気導入路１２内に流入した浄化後残留排気は、貯蔵タンク１１内に一時貯蔵される。
【００４８】
本実施例における浄化後残留排気は酸素過剰空気に比べて著しく酸素濃度が低い。従って、浄化後残留排気に三元触媒５を後端面側から前端面側に向かって逆流させることによって、酸素過剰空気によって酸化された貴金属から酸素を放出させ、貴金属を還元することができる。あるいは、三元触媒５に流入する前に排気通路３内の酸素過剰空気を逆流排気導入路１２内に吸入させることによって、三元触媒５の貴金属が酸化されることを未然に防ぐこともできる。これにより、内燃機関１の再始動時において触媒の早期活性が阻害されることを抑制できる。
【００４９】
以下、ＥＣＵ７によって実行される排気逆流制御について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２は本実施例における排気逆流制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ７内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、所定期間毎に実行される。なお、本ルーチンの実行時において、制御弁１４は閉弁されていることを前提に説明する。
【００５０】
本ルーチンが実行されると、まずステップＳ１０１では、ＥＣＵ７が内燃機関１に停止要求が出されているか否か判定する。停止要求は、例えば内燃機関１におけるイグニッション（以下、「ＩＧ」という。）スイッチがＯＮの状態からＯＦＦに切り替わるときに出されても良い。本ステップにおいて、肯定判定された場合にはステップＳ１０２に進む。一方、否定判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。
【００５１】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ７が燃料噴射弁（図示省略）に指令を出し、燃料の噴射を停止させ（燃料カット）、内燃機関１を停止させる。ステップＳ１０２の処理が終わるとステップＳ１０３に進む。
【００５２】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ７が、制御弁１４および真空ポンプ１３に指令を出し、制御弁１４を開弁し、真空ポンプ１３を作動させる。その結果、上述したように真空ポンプ１３の吸入力によって、三元触媒５の下流側に残留する浄化後残留排気が三元触媒５の後端面側から前端面側に向かって逆流する。
【００５３】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ７が、真空ポンプ１３に作動指令を出してからの経過時間Δｔをカウントする。続くステップＳ１０５では、ＥＣＵ７が、経過時間Δｔが基準時間Δｔｂ以上になったか否か判定される。基準時間Δｔｂとは、予め定められる一定量の浄化後残留排気に三元触媒５を逆流させるのに要する時間である。また、上述した「一定量」とは、酸化された貴金属を還元させるために必要な量であり、惰性回転時間が長いほど、あるいは三元触媒５に流入する酸素過剰空気量が多いほど多くなるように定められても良い。
【００５４】
本ステップにおいて肯定判定された場合には、排気逆流制御を終了しても良いと判断され、ステップＳ１０６に進む。一方、否定判定された場合には、排気逆流制御を継続する必要があると判断され、ステップＳ１０４の処理に戻る。つまり、経過時間Δｔが引き続きカウントされ、基準時間Δｔｂ以上になるまで真空ポンプ１３による排気の吸入が継続される。
【００５５】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ７が制御弁１４および真空ポンプ１３に指令を出し、制御弁１４を閉弁し、真空ポンプ１３を停止させる。これにより、排気逆流制御の実行が終了する。本ステップの終了後は、ＥＣＵ７に対する電力供給が停止され、本ルーチンを一旦終了する。
【００５６】
本ルーチンによれば、内燃機関１の停止直後において、浄化後残留排気に三元触媒５を逆流させることによって酸素過剰空気によって酸化された貴金属から酸素を放出させ、好適に貴金属を還元することができる。従って、内燃機関１が再始動するときにおいて触媒の早期活性化が阻害されることを抑制できる。
【００５７】
また、本願発明者等が鋭意に実験および検証を行った結果、三元触媒５を構成する担体と担体に担持される貴金属との組み合わせとして、セリア酸化物にＰｔおよびＲｈを担持させた場合に、本制御を適用すると貴金属の還元効率が非常に優れていることが解った。そこで、本実施例における三元触媒５は、担体としてのセリア酸化物と該担体に担持される担持体としてのＰｔおよびＲｈと、から構成されると好適である。これにより、内燃機関１の再始動時における排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）の浄化率をより一層向上させることができる。
【００５８】
＜排気逆流制御の変形例＞
次に、本実施例に係る排気逆流制御の変形例について説明する。図３は、本実施例における排気逆流制御の実行時の触媒床温Ｔｃと再始動時における排気エミッション率ＲＥの
関係を例示した図である。本実施例における排気エミッション率とは排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）の浄化率の逆数であり、排気エミッション率ＲＥが低いほど排気の浄化率が高いことを意味する。図中には、触媒床温Ｔｃを２００℃、３００℃、４００℃、５００℃とした場合の排気エミッション率ＲＥを示す。また、各排気エミッション率ＲＥの値は、排気逆流制御を実行しないときの排気エミッション率ＲＥを基準としたときの比率で示す。
【００５９】
本願発明者等が鋭意に実験および検証を行った結果、触媒床温Ｔｃが４００℃以上のときに排気逆流制御を実行することによって、機関の再始動時における排気エミッション率を低減できることが解った。これは、触媒床温Ｔｃが４００℃以上の時に排気逆流制御を実行すると、酸素過剰空気により酸化された貴金属から好適に酸素を放出させ、還元することができることが一要因として考えられる。
【００６０】
そこで、本実施例における排気逆流制御は、内燃機関１の停止要求時における触媒床温ＴｃをＥＣＵ７が、温度センサ６の検出値に基づいて推定し、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂ以上であるか否か判定しても良い。基準温度Ｔｂとは、浄化後残留排気に三元触媒５を逆流させた場合に効率よく貴金属から酸素を放出させる可能な閾値としての下限温度（例えば、４００℃）であり、予め実験的に求められる。本実施例においては基準温度Ｔｂが本発明における所定の許容温度に相当する。
【００６１】
具体的には、例えば上記制御ルーチンにおけるステップＳ１０１の処理で肯定判定された場合には、ＥＣＵ７が上記判定を実行する。そして、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂ以上であると判定された場合には、貴金属の還元を好適に実行することが可能と判断され、ステップＳ１０２以降の処理を実行しても良い。一方、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂより低いと判定された場合には、ステップＳ１０２以降の処理を実行しても貴金属の還元を好適に行うことが困難であると判断され、上記制御ルーチンを一旦終了するようにしても良い。
【００６２】
また、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂより低いと判定された場合には、内燃機関１を停止させる前に電熱ヒータ８に通電しても良い。これにより、三元触媒５に流入する排気の温度が上昇し、触媒床温Ｔｃが上昇する。
【００６３】
そして、触媒床温Ｔｃが基準温度Ｔｂ以上まで上昇した後、上記ルーチンにおけるステップＳ１０２以降の処理を実行すれば良い。これにより、排気逆流制御において酸化された貴金属から好適に酸素を放出させ、貴金属の還元効率を向上させることができる。なお、三元触媒５の昇温方法については、従来より既知の種々の方法を用いることができる。
【実施例２】
【００６４】
次に、実施例１とは異なる実施形態について説明する。図４は、本実施例に係る内燃機関１と、その吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。図４においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。実施例１の排気浄化システムと同一又は同等の構成部分については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００６５】
本実施例と実施例１に係る排気浄化システムでは以下の点で相違する。本実施例においては、排気逆流装置１０の代わりに第２排気逆流装置２０が備えられる。第２排気逆流装置２０も、排気逆流装置１０と同様に内燃機関１の停止後に浄化後残留排気を三元触媒５の後端面側から前端面側の方向に向かって逆流させるための装置である。
【００６６】
第２排気逆流装置２０は、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側の部分と排気通路４における三元触媒５よりも上流側の部分とを連通する連通路２１と、連通路２１
の途中に設けられ且つ負圧を蓄積する負圧タンク２２とを備えている。また、連通路２１において、該連通路２１と排気通路４との連通部と負圧タンク２２との間には第１遮断弁２３が設けられている。また、連通路２１において、該連通路２１と吸気通路２との連通部と負圧タンク２２との間には第２遮断弁２４が設けられている。
【００６７】
第１遮断弁と第２遮断弁とはＥＣＵ７に電気配線を介して接続され、ＥＣＵ７によって開閉制御されるようになっている。第１遮断弁２３が開弁されると、負圧タンク２２と排気通路４とが遮断され、開弁されると連通路２１を介して導通される。また、第２遮断弁２４が閉弁されると負圧タンク２２と吸気通路２とが遮断され、開弁されると連通路２１を介して導通される。
【００６８】
また、負圧タンク２２には、該負圧タンク内の圧力を検出するタンク内圧力センサ２５が設けられている。タンク内圧力センサ２５はＥＣＵ７に電気配線を介して接続され、出力信号がＥＣＵ７に入力される。
【００６９】
以下、本実施例における排気逆流制御について説明する。本実施例においては、内燃機関１の稼動中に負圧タンク２２内の圧力を低下させておき、内燃機関１の停止直後において、第１遮断弁２３を開弁することによって、負圧タンク２２内と排気通路４内との差圧を利用して、三元触媒５の下流側に残留する浄化後残留排気を三元触媒５の後端面側から前端面側に向けて逆流させることとした。
【００７０】
＜第２排気逆流制御ルーチン＞
以下、ＥＣＵ７によって実行される排気逆流制御について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。図５は本実施例における第２排気逆流制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ７内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、所定期間毎に実行される。なお、本ルーチンの実行時において、第１遮断弁２３および第２遮断弁２４は閉弁していることを前提に説明する。また、本ルーチンと実施例１における排気逆流制御ルーチンの処理内容が同一のステップは、同じ数字を用いることで詳しい説明を省略する。
【００７１】
本ルーチンにおけるステップＳ２０１では、ＥＣＵ７が、タンク内圧力センサ２５の検出値に基づいて負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを推定し、基準圧力Ｐｂａｓｅよりも高いか否か判定する。基準圧力Ｐｂａｓｅとは、内燃機関１の停止直後に第１遮断弁２３を開弁する場合に浄化後残留排気に三元触媒５を確実に逆流させることが可能であり、貴金属を効率良く還元できる閾値としての上限の圧力である。本実施例において、基準圧力Ｐｂａｓｅは予め実験的に求めておいても良く、この基準圧力Ｐｂａｓｅが本発明における所定の上限圧力に相当する。
【００７２】
本ステップにおいて肯定判定された場合（Ｐｔｋ＞Ｐｂａｓｅ）には、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下させる必要があると判断され、ステップＳ２０２に進む。一方、否定判定された場合（Ｐｔｋ≦Ｐｂａｓｅ）には、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが必要十分に低下していると判断され、ステップＳ１０２に進む。
【００７３】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ７がスロットル弁３に指令を出し、スロットル開度ＴＡを基準開度ＴＡｂに変更する。基準開度ＴＡｂは、スロットル弁３よりも下流側の吸気通路２内に負圧（吸気管負圧）を発生させることの可能な閉じ側の開度である。つまり、スロットル開度ＴＡが基準開度ＴＡｂに変更されると、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側の圧力（以下、「吸気管圧力」という。）が低下する。本実施例においては基準開度ＴＡｂが本発明における所定開度に相当する。
【００７４】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ７が第１遮断弁２３を閉弁した状態で、第２遮断弁２４を開弁する。その結果、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側の部分と負圧タンク２２とが導通されるため、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが低下する。
【００７５】
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ７が再び負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを推定し、基準圧力Ｐｂａｓｅ以下であるか否か判定する。本ステップで肯定判定された場合（Ｐｔｋ≦Ｐｂａｓｅ）には、ステップＳ２０５に進む。一方、否定判定された場合には、ステップＳ２０２に戻る。すなわち、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅ以下に低下するまで、第２遮断弁２４が開弁された状態が維持される。ここで、ステップＳ２０２の処理を再度実行する際に、ＥＣＵ７は、スロットル弁３に指令を出し、スロットル開度ＴＡを更に閉じ側の開度に変更させても良い。これにより、吸気管圧力を更に低下させることができる。従って、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを基準圧力Ｐｂａｓｅ以下まで確実に低下させることができる。
【００７６】
ステップＳ２０５では、ＥＣＵ７が第２遮断弁２４に指令を出し、該第２遮断弁２４を閉弁する。続くステップＳ１０２では、排気逆流制御ルーチンと同様に、ＥＣＵ７が、燃料噴射弁に燃料をカットさせ、内燃機関１を停止させる。
【００７７】
ステップＳ２０６では、ＥＣＵ７が第１遮断弁２３に指令を出し、該第１遮断弁２３を開弁する。その結果、本実施例においては、連通路２１を介して負圧タンク２２と排気通路４とが導通される。これにより、基準圧力Ｐｂａｓｅ以下に維持された負圧タンク２２内と排気通路４内との差圧を利用して、三元触媒５の下流側に残留する浄化後残留排気を三元触媒５の後端面側から前端面側に向けて好適に逆流させることができる。
【００７８】
続くステップＳ１０４、Ｓ１０５は排気逆流制御ルーチンの処理と同様であり、説明を省略する。そして、ステップＳ１０５において、肯定判定された場合には、本実施例における排気逆流制御を終了しても良いと判断され、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、ＥＣＵ７が第１遮断弁２３を閉弁する。そして、本ステップの処理が終わると、本ルーチンを一旦終了する。
【００７９】
以上のように、本ルーチンによれば、内燃機関１の停止要求時において、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅよりも高い場合であっても、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理に係る制御（タンク内圧低下制御）を実行することによって、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを基準圧力Ｐｂａｓｅ以下まで好適に低下させることができる。本実施例においては、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理に係る制御が本発明におけるタンク内圧低下制御に相当する。
【００８０】
本実施例においては、排気逆流制御を実行することによって確実に三元触媒５に担持された貴金属から酸素を放出させることができる。また、実施例１に係る排気浄化システムのように真空ポンプ２２を特別に備えなくとも排気逆流制御を好適に実行できるので、コスト的にも有利である。
【００８１】
また、上記ルーチンにおいては、内燃機関１の停止要求時における負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅよりも高い場合に負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下させる制御を実行しているが、これに限定される趣旨ではない。
【００８２】
例えば、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅよりも高いと判定された場合に、本実施例における排気逆流制御の実行が禁止されても良い。これにより、酸化された貴金属を効率よく還元できるときには確実に排気逆流制御を実行し、逆に上記還元効率が悪化する虞のあるときに排気逆流制御が実行されることを抑制できる。
【００８３】
また、本実施例に係る排気逆流制御において、より好適な実施形態について説明する。本実施例では、内燃機関１の停止要求が出される前の通常時において吸気管圧力が負圧となるタイミング（例えば、アイドリング時）に、負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下させておくとより好適である。アイドリング時にはスロットル開度ＴＡが略全閉に維持されるため、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側には吸気管負圧が発生する。
【００８４】
そこで、ＥＣＵ７は内燃機関１のアイドリング時において、第１遮断弁２３を閉弁した状態で第２遮断弁２４を開弁しても良い。これにより、負圧タンク２２と吸気通路２とが導通されるため負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下することができる。
【００８５】
また、より精度良く負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを低下させるには、吸気管圧力および負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを推定し、吸気管圧力が負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋよりも低い場合に限って負圧タンク２２と吸気通路２とを導通させても良い。
【００８６】
吸気管圧力は、内燃機関１の運転状態（例えば、機関負荷および機関回転数）とスロットル開度ＴＡとに基づいて推定しても良い。また、吸気通路２におけるスロットル弁３よりも下流側に吸気管圧力を検出する第２の圧力センサを設け、この検出値に基づいて推定しても良い。
【００８７】
以上のように、上記制御によれば、内燃機関１に対して停止要求が出される前に、予め負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋを好適に低下させることができる。また、たとえ負圧タンク２２内の圧力Ｐｔｋが基準圧力Ｐｂａｓｅまで低下していなくとも、上記制御ルーチンを実行することによって確実に基準圧力Ｐｂａｓｅまで低下させることができる。従って、内燃機関１の停止時において酸素過剰空気によって貴金属が酸化されても、確実に三元触媒５に担持されている貴金属から酸素を放出させ、還元させることができる。従って、内燃機関１の再始動において触媒の早期活性化が阻害されることを確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施例１に係る内燃機関と、その吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１における排気逆流制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施例１における排気逆流制御の実行時の触媒床温Ｔｃと再始動時における排気エミッション率ＲＥの関係を例示した図である。
【図４】実施例２に係る内燃機関１と、その吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。
【図５】実施例２における第２排気逆流制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・スロットル弁
４・・・排気通路
５・・・三元触媒
６・・・温度センサ
７・・・ＥＣＵ
１０・・排気逆流装置
１２・・逆流排気導入路
１３・・真空ポンプ
２０・・第２排気逆流装置
２１・・連通路
２２・・負圧タンク
２３・・第１遮断弁
２４・・第２遮断弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、
内燃機関の停止後において、三元触媒によって浄化された排気であって且つ排気通路内に残留する排気を三元触媒の後端面側から前端面側の方向に逆流させる排気逆流制御を実行する排気逆流制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記内燃機関の吸気通路と前記三元触媒よりも上流側の排気通路とを連通する連通路と、前記連通路の途中に設けられ負圧を蓄積する負圧タンクと、前記連通路を介して導通される前記負圧タンクと前記排気通路とを遮断可能な第１遮断弁と、前記連通路を介して導通される前記負圧タンクと前記吸気通路とを遮断可能な第２遮断弁と、
を更に備え、
前記排気逆流制御手段は、前記内燃機関の稼働中であって前記負圧タンク内の圧力よりも前記吸気通路内の圧力が低いときに前記第１遮断弁を閉弁し且つ前記第２遮断弁を開弁することによって前記負圧タンクの内の圧力を低下させるタンク内圧低下制御を実行し、前記排気逆流制御の実行時においては前記第１遮断弁を開弁し且つ前記第２遮断弁を閉弁する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システム。
【請求項３】
前記内燃機関の停止要求時における前記負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高い場合に、前記排気逆流制御手段による前記排気逆流制御の実行が禁止されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記吸気通路における前記連通路との接続部より上流側に設けられるスロットル弁を、更に備え、
前記内燃機関の停止要求時における前記負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高い場合には、前記内燃機関を停止させる前にスロットル開度を所定開度以下に維持した状態で前記排気逆流制御手段に前記タンク内圧低下制御を実行させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記三元触媒の温度を測定する床温測定手段を更に備え、
前記床温測定手段が測定した前記三元触媒の温度が所定の許容温度より低い場合に、前記排気逆流制御手段による前記排気逆流制御の実行が禁止されることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、
内燃機関の停止後において、三元触媒によって浄化された排気であって且つ排気通路内に残留する排気を三元触媒の後端面側から前端面側の方向に逆流させる排気逆流制御を実行する排気逆流制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記内燃機関の吸気通路と前記三元触媒よりも上流側の排気通路とを連通する連通路と、前記連通路の途中に設けられ負圧を蓄積する負圧タンクと、前記連通路を介して導通される前記負圧タンクと前記排気通路とを遮断可能な第１遮断弁と、前記連通路を介して導通される前記負圧タンクと前記吸気通路とを遮断可能な第２遮断弁と、
を更に備え、
前記排気逆流制御手段は、前記内燃機関の稼働中であって前記負圧タンク内の圧力よりも前記吸気通路内の圧力が低いときに前記第１遮断弁を閉弁し且つ前記第２遮断弁を開弁することによって前記負圧タンクの内の圧力を低下させるタンク内圧低下制御を実行し、前記排気逆流制御の実行時においては前記第１遮断弁を開弁し且つ前記第２遮断弁を閉弁する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システム。
【請求項３】
前記内燃機関の停止要求時における前記負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高い場合に、前記排気逆流制御手段による前記排気逆流制御の実行が禁止されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記吸気通路における前記連通路との接続部より上流側に設けられるスロットル弁を、更に備え、
前記内燃機関の停止要求時における前記負圧タンク内の圧力が所定の上限圧力よりも高い場合には、前記内燃機関を停止させる前にスロットル開度を所定開度以下に維持した状態で前記排気逆流制御手段に前記タンク内圧低下制御を実行させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記三元触媒の温度を測定する床温測定手段を更に備え、
前記床温測定手段が測定した前記三元触媒の温度が所定の許容温度より低い場合に、前記排気逆流制御手段による前記排気逆流制御の実行が禁止されることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２６７１６１（Ｐ２００８−２６７１６１Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０７３６２（Ｐ２００７−１０７３６２）
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１０４６０７）株式会社キャタラー (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１０４６０７）株式会社キャタラー (161)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]