(57)【要約】【課題】概ね内燃機関の出力を低下させることなく、上流側触媒コンバータと炭化水素吸着材との間で左右に渡る排気通路の管径等の断面サイズを小さくすることができる排気浄化装置を提供する。【解決手段】第１排気通路３Ｒと、第２排気通路３Ｌと、第１排気通路３Ｒに設けられた第１上流側触媒コンバータ４Ｒと、第２排気通路３Ｌに設けられた第２上流側触媒コンバータ４Ｌと、第１排気通路３Ｒの第１上流側触媒コンバータ４Ｒの下流側に設けられた炭化水素吸着材５と、第１排気通路３Ｒの炭化水素吸着材５の下流側に設けられた下流側触媒コンバータ６と、第２排気通路３Ｌの第２上流側触媒コンバータ４Ｌの下流側を、第１上流側触媒コンバータ４Ｒと炭化水素吸着材５の間に連通するバイパス排気通路７と、第２排気通路３Ｌのバイパス排気通路との接続部３２Ｌａより下流側の流路を開閉する第１開閉弁８と、を備える。【選択図】図１
2010223070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の第１バンクに設けられた第１排気通路と、
内燃機関の第２バンクに設けられた第２排気通路と、
前記第１排気通路に設けられた第１上流側触媒コンバータと、
前記第２排気通路に設けられた第２上流側触媒コンバータと、
前記第１排気通路の前記第１上流側触媒コンバータの下流側に設けられた炭化水素吸着材と、
前記第１排気通路の前記炭化水素吸着材の下流側に設けられた下流側触媒コンバータと、
前記第２排気通路の前記第２上流側触媒コンバータの下流側を、前記第１排気通路における、前記第１上流側触媒コンバータと前記炭化水素吸着材の間に、連通するバイパス排気通路と、
前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を開閉する第１開閉弁と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気浄化装置において、
前記第２排気通路の排気熱を前記下流側触媒コンバータに与える熱交換装置を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の排気浄化装置において、
前記第２排気通路の前記第１開閉弁の下流側に設けられた熱交換器と、
前記下流側触媒コンバータに熱伝導可能に取付けられた凝集部と、
前記熱交換器内で気化した熱媒体を前記凝集部に導出し、前記凝集部内で凝集した熱媒体を前記熱交換器内に導入するように設けられた熱媒体流路パイプと、
を有する、ループ式ヒートパイプを備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１に記載の排気浄化装置において、
前記第２排気通路の前記第１開閉弁より下流側が、前記下流側触媒コンバータに接続されていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１に記載の排気浄化装置において、
前記第２排気通路の前記第１開閉弁より下流側が、前記第１排気通路における、前記炭化水素吸着材と前記下流側触媒コンバータの間に接続されていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の排気浄化装置において、
前記第１排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を開閉する第２開閉弁が更に設けられたことを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左右一対のバンクを備える内燃機関が排出する排気ガスを触媒により浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関が排出する排気ガスを浄化する排気浄化装置は、従来より、三元触媒等によって排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素および炭化水素の浄化を行っている。しかし、三元触媒の低温時には、炭化水素の浄化能力が不十分となる。そこで、炭化水素を一時的に吸着する炭化水素吸着材を更に備えた排気浄化装置が採用される（例えば特許文献１を参照。）。
【０００３】
特許文献１に開示されている排気浄化装置は、左右のバンクから延びる排気通路にそれぞれ三元触媒を内蔵した上流側触媒コンバータを設け、その下流側で排気通路を合流している。合流後の排気通路に、炭化水素吸着材を設け、更に、三元触媒を内蔵した下流側触媒コンバータを設けている。
【０００４】
内燃機関の運転開始直後など、上流側触媒コンバータの低温時には、上流側触媒コンバータによる排気ガス中の炭化水素の浄化が不十分となるため、炭化水素を含んだ排気ガスが上流側触媒コンバータの下流側に設置されている炭化水素吸着材に一時的に吸着される。
【０００５】
その後、炭化水素吸着材の温度が炭化水素の脱離温度（例えば６０〜７０℃）に達し、炭化水素吸着材に吸着した炭化水素が脱離して下流側に流れ出るとき、下流側触媒コンバータが活性化温度（例えば３５０℃）に達していれば、炭化水素吸着材から脱離した炭化水素は、下流側触媒コンバータで浄化される。
【０００６】
ところで、既述の上流側触媒コンバータ、炭化水素吸着材および下流側触媒コンバータを備える排気浄化装置を大排気量Ｖ型エンジンに適用し、米国自動車排ガス規制、特に、ＳＵＬＥＶ（Ｓｕｐｅｒ  Ｕｌｔｒａ  Ｌｏｗ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）をクリアするために、図８又は図９に示すように、三元触媒、炭化水素吸着材等を配置した排気浄化装置を採用することが必要となる。
【０００７】
図８に示す排気浄化装置では、Ｖ型エンジンＥの左右のバンク１０１Ｌ，１０１Ｒから延びる排気通路１０２Ｌ，１０２Ｒに三元触媒を内蔵した上流側触媒コンバータ１０３Ｌ，１０３Ｒがそれぞれ設けられ、更にそれら両方の下流側に炭化水素吸着材１０４Ｌ，１０４Ｒおよび、三元触媒を内蔵した下流側触媒コンバータ１０５Ｌ，１０５Ｒがそれぞれ設けられている。そして、下流側触媒コンバータ１０５Ｌ，１０５Ｒより更に下流側では、左側の排気通路１０２Ｌが右側へ屈曲して、右側に設置されたマフラ１０６において右側の排気通路１０２Ｒと合流している。
【０００８】
エンジンＥの後方にはトランスミッション１０７が設置され、さらにその後方にはプロペラシャフト１０９が設置されている。また、符号１０８は燃料タンク１０８を示している。
【０００９】
ところが、図８に示す排気浄化装置では、上流側触媒コンバータ１０３Ｌ，１０３Ｒ、炭化水素吸着材１０４Ｌ，１０４Ｒ、下流側触媒コンバータ１０５Ｌ，１０５Ｒを左右両側に設ける必要があり、車両床下のスペース効率が悪化するという問題がある。
【００１０】
また、図８に示すように、車両の左側後部に大きな燃料タンク１０８が設置されている場合には、燃料タンク１０８に炭化水素吸着材１０４Ｌ、下流側触媒コンバータ１０５Ｌ等が干渉して、この排気浄化装置を採用することが困難となることが多い。
【００１１】
図９に示す排気浄化装置では、Ｖ型エンジンの左右のバンク１０１Ｌ，１０１Ｒから延びる排気通路１０２Ｌ，１０２Ｒに、三元触媒を内蔵した上流側触媒コンバータ１０３Ｌ，１０３Ｒがそれぞれ設けられ、更に左側の排気通路１０２Ｌがトランスミッション１０７の下を通って右側の排気通路１０２Ｒに合流している。合流後の排気通路１０２には、順に炭化水素吸着材１０４、三元触媒を内蔵した下流側触媒コンバータ１０５、マフラ１０６が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１３８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図９に示す排気浄化装置では、炭化水素吸着材１０４、下流側触媒コンバータ１０５等と燃料タンク１０８とが干渉するおそれはないものの、排気通路（排気管）１０２Ｌの途中より下流側をトランスミッション１０７の下で左右に渡す必要がある。このため、路面に対する排気管（排気通路１０２Ｌ）の最下位置が低くなるという問題がある。この場合、車両がオフロード向け車両であれば、悪路走破性が低下する。
【００１４】
排気管（排気通路１０２Ｌ）の管径を小さくすれば、路面に対する排気管の最下位置は高くなるものの、一方のバンク１０１Ｌから排出される排気ガスの排出抵抗が増大し、エンジンの出力が低下するおそれがある。
【００１５】
本発明は既述の問題点に鑑みて創案されたものであり、左右一対のバンクを備える内燃機関が排出する排気ガスを２つの上流側触媒コンバータ、１つの炭化水素吸着材、１つの下流側触媒コンバータ等を用いて浄化する排気浄化装置において、上流側触媒コンバータと炭化水素吸着材との間で左右に渡る排気通路の管径等の断面サイズを小さくすることができ、しかも、上流側触媒コンバータが活性化した後は、内燃機関の出力低下のおそれが少ない排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するための手段として、本発明の排気浄化装置は、以下のように構成されている。
【００１７】
すなわち、本発明の排気浄化装置（第１の発明）は、内燃機関の第１バンクに設けられた第１排気通路と、内燃機関の第２バンクに設けられた第２排気通路と、前記第１排気通路に設けられた第１上流側触媒コンバータと、前記第２排気通路に設けられた第２上流側触媒コンバータと、前記第１排気通路の前記第１上流側触媒コンバータの下流側に設けられた炭化水素吸着材と、前記第１排気通路の前記炭化水素吸着材の下流側に設けられた下流側触媒コンバータと、前記第２排気通路の前記第２上流側触媒コンバータの下流側を、前記第１排気通路における、前記第１上流側触媒コンバータと前記炭化水素吸着材の間に、連通するバイパス排気通路と、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を開閉する第１開閉弁と、を備えることを特徴としている。
【００１８】
かかる構成を備える排気浄化装置によれば、内燃機関の運転開始直後より上流側触媒コンバータが活性化するまでの間、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態とすることで、第２バンクから排出する排気ガスがバイパス排気通路を通じて第１排気通路を流れる排気ガスに合流され、未活性状態の上流側触媒コンバータで浄化されなかった排気ガス中の炭化水素が第１排気通路に設けられた炭化水素吸着材に吸着される。そして、上流側触媒コンバータが活性化した後、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態から開状態とすることで、バイパス排気通路内を流れる排気ガスの流量が少量乃至ゼロとなる。第２バンクから排出される排気ガスがバイパス排気通路を通じて第１排気通路内を流れる排気ガスに合流している最中は、バイパス排気通路の管径等の断面サイズが不十分であれば、その間、内燃機関の出力は低下するおそれがある。しかし、内燃機関の運転開始後、上流側触媒コンバータが活性化するまでの時間は短いため（例えば１５〜３０秒程度であるため）、内燃機関の運転開始直後（前記短時間の間）において高出力が要求されない限り、バイパス排気通路の管径等の断面サイズが小さくても問題にはならない。
【００１９】
また、本発明の排気浄化装置（第２の発明）は、第１の発明において、前記第２排気通路の排気熱を前記下流側触媒コンバータに与える熱交換装置を備えるものであることが望ましい。
【００２０】
かかる構成を備える排気浄化装置によれば、内燃機関の運転開始直後より上流側触媒コンバータが活性化するまでの間、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態とすることで、第２バンクから排出する排気ガスがバイパス排気通路を通じて第１排気通路を流れる排気ガスに合流され、未活性状態の上流側触媒コンバータで浄化できない排気ガス中の炭化水素が第１排気通路に設けられた炭化水素吸着材に吸着される。そして、上流側触媒コンバータが活性化した後、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態から開状態とすることで、第２排気通路を流れる排気ガスの熱が熱交換装置によって、下流側触媒コンバータに与えられる。その結果、第１排気通路に設けられた下流側触媒コンバータの昇温を早めることができる。これにより、下流側触媒コンバータが活性化温度に達するまでの時間を短縮でき、炭化水素吸着材が脱離温度に達する前に、下流側触媒コンバータが活性化し易くなる。
【００２１】
また、本発明の排気浄化装置（第３の発明）は、第１の発明において、前記第２排気通路の前記第１開閉弁の下流側に設けられた熱交換器と、前記下流側触媒コンバータに熱伝導可能に取付けられた凝集部と、前記熱交換器内で気化した熱媒体を前記凝集部に導出し、前記凝集部内で凝集した熱媒体を前記熱交換器内に導入するように設けられた熱媒体流路パイプと、を有する、ループ式ヒートパイプをさらに備えるものであることが望ましい。
【００２２】
かかる構成を備える排気浄化装置によれば、内燃機関の運転開始直後より上流側触媒コンバータが活性化するまでの間、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態とすることで、第２バンクから排出する排気ガスがバイパス排気通路を通じて第１排気通路を流れる排気ガスに合流され、未活性状態の上流側触媒コンバータで浄化できない排気ガス中の炭化水素が第１排気通路に設けられた炭化水素吸着材に吸着される。そして、上流側触媒コンバータが活性化した後、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態から開状態とすることで、第２排気通路を流れる排気ガスの熱がループ式ヒートパイプを介して下流側触媒コンバータに供給される。その結果、第１排気通路に設けられた下流側触媒コンバータの昇温を早めることができる。これにより、下流側触媒コンバータが活性化温度に達するまでの時間を短縮でき、炭化水素吸着材が脱離温度に達する前に、下流側触媒コンバータが活性化し易くなる。
【００２３】
また、本発明の排気浄化装置（第４の発明）は、第１の発明において、前記第２排気通路の前記第１開閉弁より下流側が、前記下流側触媒コンバータに接続されているものであることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の排気浄化装置（第５の発明）は、第１の発明において、前記第２排気通路の前記第１開閉弁より下流側が、前記第１排気通路における、前記炭化水素吸着材と前記下流側触媒コンバータの間に接続されているものであることが望ましい。
【００２５】
かかる構成を備える排気浄化装置によれば、内燃機関の運転開始直後より上流側触媒コンバータが活性化するまでの間、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態とすることで、第２バンクから排出する排気ガスがバイパス排気通路を通じて第１排気通路を流れる排気ガスに合流され、未活性状態の上流側触媒コンバータで浄化できない排気ガス中の炭化水素が第１排気通路に設けられた炭化水素吸着材に吸着される。そして、上流側触媒コンバータが活性化した後、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態から開状態とすることで、第２排気通路を流れる排気ガスは、炭化水素吸着材を避けて下流側触媒コンバータに流れ込むため、炭化水素吸着材の温度上昇を抑えつつ、下流側触媒コンバータの温度上昇を促進することができる。これにより、炭化水素吸着材が脱離温度に達する前に、下流側触媒コンバータを活性化し易くなる。
【００２６】
また、本発明の排気浄化装置（第６の発明）は、第４又は第５の発明において、前記第１排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を開閉する第２開閉弁が更に設けられたものであることが望ましい。
【００２７】
かかる構成を備える排気浄化装置によれば、内燃機関の運転開始直後より上流側触媒コンバータが活性化するまでの間、前記第１排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を開状態にするとともに、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態とすることで、第２バンクから排出する排気ガスがバイパス排気通路を通じて第１排気通路を流れる排気ガスに合流され、未活性状態の上流側触媒コンバータで浄化できない排気ガス中の炭化水素が第１排気通路に設けられた炭化水素吸着材に吸着される。そして、上流側触媒コンバータが活性化した後、前記第１排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を開状態から閉状態とするとともに、前記第２排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を閉状態から開状態とすることで、炭化水素吸着材を脱離温度未満に抑えつつ、下流側触媒コンバータを活性化温度まで上昇させることが可能となる。そして、下流側触媒コンバータが活性化温度まで上昇した後、前記第１排気通路の前記バイパス排気通路との接続部より下流側の流路を開状態とすることで、炭化水素吸着材から脱離する炭化水素を下流側触媒コンバータで浄化させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の排気浄化装置によれば、上流側触媒コンバータと炭化水素吸着材との間で左右に渡る排気通路（バイパス排気通路）の管径等の断面サイズを小さくすることができ、そのようにしても、内燃機関の始動直後を除いて、内燃機関の出力が低下するおそれは少ない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＶ型８気筒ガソリンエンジンおよび排気浄化装置を示す概略平面図である。
【図２】本発明の第１〜第３の実施の形態における排気浄化装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるＶ型８気筒ガソリンエンジンおよび排気浄化装置を示す概略平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるＶ型８気筒ガソリンエンジンおよび排気浄化装置を示す概略平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態におけるＶ型８気筒ガソリンエンジンおよび排気浄化装置を示す概略平面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態における排気浄化装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図８】従来例に係るＶ型８気筒ガソリンエンジンおよび排気浄化装置を示す概略平面図である。
【図９】従来例に係るＶ型８気筒ガソリンエンジンおよび排気浄化装置を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、内燃機関としてＶ型８気筒ガソリンエンジンを搭載した車両に対して本発明の排気浄化装置を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００３１】
図１は、Ｖ型８気筒ガソリンエンジンＥ（以下単に「エンジンＥ」という。）および本発明の排気浄化装置を示す概略平面図である。
【００３２】
エンジンＥは、シリンダブロックの上部にＶ型に突出した一対のバンク１Ｒ（第１バンク）およびバンク１Ｌ（第２バンク）を有している。各バンク１Ｌ，１Ｒは、主に、シリンダブロック上に設置されたシリンダヘッドからなる。
【００３３】
図１に示すように、第１バンク１Ｒからマフラ２に亘って第１排気通路３Ｒが設けられている。また、第２バンク１Ｌから上記マフラ２に亘って第２排気通路３Ｌが設けられている。
【００３４】
第１排気通路３Ｒは、排気マニホールド３１Ｒおよび第１排気管３２Ｒで構成されている。排気マニホールド３１Ｒと第１排気管３２Ｒとは、三元触媒等を内蔵した触媒コンバータ４Ｒ（以下「上流側触媒コンバータ４Ｒ」という。）を介して接続されている。第１排気管３２Ｒの下流側端部は、マフラ２に接続されている。また、第１排気管３２Ｒには、上流側触媒コンバータ４Ｒより下流側に、炭化水素吸着触媒を内蔵した炭化水素吸着材５が設けられている。更に、その炭化水素吸着材５の下流側には、三元触媒等を内蔵した下流側触媒コンバータ６が設けられている。各バンク１Ｌ，１Ｒから排出された排気ガスが上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒ，６を通過すると、その際に、排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び酸化窒素成分（ＮＯｘ）が浄化されるようになっている。
【００３５】
第２の排気通路３Ｌは、排気マニホールド３１Ｌおよび第２排気管３２Ｌで構成されている。排気マニホールド３１Ｌと第２排気管３２Ｌも、三元触媒等を内蔵した触媒コンバータ４Ｌ（以下「上流側触媒コンバータ４Ｌ」という。）を介して接続されている。また、第２排気管３２Ｌの下流側端部は、マフラ２に接続されている。
【００３６】
第１排気管３２Ｒにおける、触媒コンバータ４Ｒと炭化水素吸着材５との間と、第２排気管３２Ｌにおける、上流側触媒コンバータ４Ｌと後述する開閉弁８との間とは、バイパス排気通路となるバイパス管７によって連通されている。このバイパス管７の管径は、排気管３２Ｌ，３２Ｒの管径より小さく形成されている。
【００３７】
第２排気管３２Ｌのバイパス管７との接続部３２Ｌａより下流側には、この下流側の流路を開閉する第１開閉弁８が設けられている。第１開閉弁８は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）９の命令に従って駆動するアクチュエータ８１によって開閉される。この開閉弁８としては、例えば、バタフライ弁、スイング弁等が採用される。
【００３８】
第１開閉弁８が閉状態にあるとき、第２バンク１Ｌ側から排出される排気ガスは、矢印Ｐ１に示すように、排気マニホールド３１Ｌ、上流側触媒コンバータ４Ｌ、第２排気管３２Ｌの接続部３２Ｌａより上流側を通過して、バイパス管７に流れ込む。そして、バイパス管７内に流れ込んだ排気ガスは、第１バンク１Ｒ側から排出されて第１排気管３２Ｒ内を流れる排気ガスと合流する。
【００３９】
一方、第１開閉弁８が開状態にあるとき、第１バンク１Ｒから排出される排気ガスの大部分は、排気マニホールド３１Ｒおよび第１排気管３２Ｒを通過し、第２バンク１Ｌから排出される排気ガスの大部分は、矢印Ｐ２に示すように、排気マニホールド３１Ｌおよび第２排気管３２Ｌ全体を通過する。
【００４０】
上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒ、下流側触媒コンバータ６には、三元触媒の温度を検出する触媒温度センサ４１Ｌ，４１Ｒ，６１がそれぞれ設けられている。上記各温度センサ４１Ｌ，４１Ｒ，６１の検出信号はＥＣＵ９に出力される。なお、各温度センサ４１Ｌ，４１Ｒ，６１にはシース型熱伝対等を採用することができる。
【００４１】
本実施形態では、第１バンク１Ｒ、第１排気管３２Ｒ、マフラ２は、車両の右側に設置され、第２排気管３２Ｌと第２排気管３２Ｌの一部は車両の左側に設置されている。第２排気管３２Ｌの第１開閉弁８７より下流側は、次第に車両の右側に寄って車両右側に設置されたマフラ２に接続されている。なお、バンク１Ｌ，１Ｒ、第１排気管３２Ｌ，３２Ｒ、マフラ２等の配置は上記と左右対称であってもよい。
【００４２】
また、上記第１開閉弁８は、第２排気通路３Ｌのバイパス管７との接続部３２Ｌａより下流側の流路を開閉するものであればよくバタフライ弁、スイング弁等に限定されない。例えば、図１中の矢印Ｐ１又はＰ２の何れか一方に流路を切換える切換弁を上記接続部３２Ｌａに設け、これを上記第１開閉弁として採用してもよい。
【００４３】
＜第１開閉弁の開閉動作＞
つぎに、以上のように構成された排気浄化装置の第１開閉弁８の開閉動作の制御について図２に示すフローチャートに基づいて以下に説明する。なお、上記制御は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のマイクロコンピュータ等で構成されるＥＣＵ９等によって実現される。
【００４４】
ステップＳＴ１において、エンジンＥが始動されると、ＥＣＵ９は、直ちに、ステップＳＴ２において、アクチュエータ８１を介して第１開閉弁８を閉状態とする。
【００４５】
これにより、第２バンク１Ｌ側から排気マニホールド３１Ｌおよび上流側触媒コンバータ４Ｌを通じて排出される全ての排気ガスが、矢印Ｐ１に示すように、第２排気管３２Ｌの接続部３２Ｌａにおいてバイパス管７に迂回し、第１バンク１Ｒ側から排出された排気ガスと合流する。そして、合流した排気ガスは、炭化水素吸着材５、下流側触媒コンバータ６およびマフラ２を通過する。
【００４６】
この状態では、各バンク１Ｌ，１Ｒから排出された排気ガス中の窒素酸化物および一酸化炭素は、それぞれ触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒを通過する際に浄化されるが、エンジンＥの始動直後より触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒが所定の活性化温度に達するまでの間、排気ガス中の炭化水素は浄化されずに触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒを通過する。しかし、触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒを通過した排気ガス中の炭化水素は、炭化水素吸着材５において吸着される。
【００４７】
ステップＳＴ３において、ＥＣＵ９は、触媒温度センサ４１Ｌ，４１Ｒからの検出信号（温度情報）に基づいて、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒの温度が活性化温度に相当する設定温度（設定値）以上となっているか否かを判定する。ここで、肯定判定をした場合は、処理を次ステップに進める。一方、否定判定をした場合は、繰返しこの判定処理を行う。
【００４８】
ステップＳＴ４において、ＥＣＵ９は、アクチュエータ８１を介して第１開閉弁８を開状態に切換える。これにより、第２バンク１Ｌ側から排出される排気ガスの大部分は、第２排気管３２Ｌ全体を通過してマフラ２へ流れ込み、第１バンク１Ｒ側から排出される排気ガスの大部分は、第１排気管３２Ｒ全体を通過してマフラ２に流れ込む。また、バイパス管７を流れる排気ガスは小量となる。
【００４９】
この状態では、触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒが活性化温度以上となっているため、各バンク１Ｌ，１Ｒから排出された排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素および炭化水素は、それぞれ触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒを通過する際に浄化される。
【００５０】
以上に説明した第１の実施の形態に係る排気浄化装置によれば、エンジン始動後、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒが活性化温度以上となり、第１開閉弁８が開状態とされるまでの時間は、比較的短時間（例えば１５〜３０秒程度）であり、第１開閉弁８が開状態とされた後は、バイパス管７内を多量の排気ガスがながれることはない。このため、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒと炭化水素吸着材５との間で左右に渡るバイパス管の管径は、従来例で説明したものの管径と比較して小さくて済む。例えば、バイパス管７をトランスミッションの下を通過させなければならない場合であっても、管径を小さくすることで、バイパス管７の最低位置はさほど低くしなくても済ませることができる。
【００５１】
また、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒが活性化温度に達した後は、炭化水素吸着材５には、片方のバンク１Ｒ分の排気ガスしか通過しない。このため、炭化水素吸着材５の温度上昇が抑えられ、炭化水素の脱離開始を遅らせることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、第１排気通路３Ｒは、第２排気通路３Ｌより短いものの、第１排気通路３Ｒにのみ炭化水素吸着材５および下流側触媒コンバータ６が設置されている。このため、第１排気通路３Ｒに炭化水素吸着材５および下流側触媒コンバータ６が設置されていない場合と比較して、両排気通路３Ｌ，３Ｒの背圧差を小さくすることができる。さらに、第１排気通路３Ｒにのみ炭化水素吸着材５および下流側触媒コンバータ６が設置されていることにより、第１および第２バンク１Ｒ，１Ｌから発生する排気音の消音量が相違することから、多くのユーザに好まれる排気音（振幅の大きな波形と振幅の小さな波形とが交互に発生するような排気音）を発生させることができる。
【００５３】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、第１の実施の形態で説明した構成と同様の構成については、図面において同符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態との相違点について主に説明する。
【００５４】
図３および図４に示すように、本実施形態における排気浄化装置は、第２排気通路３Ｌの排気熱を下流側触媒コンバータ６に与える熱交換装置として、ループ式ヒートパイプ１００を備えている。このループ式ヒートパイプ１００は、第２排気通路３Ｌの第１開閉弁８の下流側に設けられた熱交換器１０１と、下流側触媒コンバータ６に熱伝導可能に取付けられた凝集部１０２と、熱交換器１０１内で気化した熱媒体を凝集部１０２に導出し、凝集部１０２内で凝集した熱媒体を熱交換器１０１内に導入するように設けられた熱媒体流路パイプ１０３と、を備える。
【００５５】
熱媒体流路パイプ１０３には、水、アルコール、フロン等からなる熱媒体が大気圧より減圧されて封入されている。熱媒体の気化温度は、炭化水素吸着材５の脱離温度より十分に低くなっていることが望ましい。
【００５６】
熱交換器１０１内で熱媒体が排気熱によって気化すると、熱媒体は、一方の熱媒体流路パイプ１０３ａを通じて凝集部１０２側に移動し、凝集部１０２において熱交換をして凝集する。凝集した熱媒体は、他方の熱媒体流路パイプ１０３ｂを通じて熱交換器１０１側に戻る。
【００５７】
凝集部１０２は、熱交換により熱媒体から回収した排気熱を下流側触媒コンバータ６に熱伝導にて供給するため、下流側触媒コンバータ６の温度が上昇し易くなる。
【００５８】
なお、第２の実施形態においても、第１開閉弁８の開閉動作は第１の実施の形態で説明した通りである。
【００５９】
第２の実施の形態に係る排気浄化装置によれば、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒが活性化温度以上となり、第１開閉弁８が開状態とされた後、第２排気管３２Ｌを流れる排気ガスの熱によって、第１排気管３２Ｒに設けられた下流側触媒コンバータ６の昇温を早めることができる。これにより、下流側触媒コンバータ６が活性化温度に達するまでの時間を短縮できる。
【００６０】
この結果、炭化水素吸着材５が脱離温度に達する前に、下流側触媒コンバータ６が活性化し易くなり、炭化水素吸着材５から脱離した炭化水素が活性化前の下流側触媒コンバータ６で浄化されずに大気に排出されてしまうことが防止され易くなる。
【００６１】
［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、第１の実施の形態で説明した構成と同様の構成については、図面において同符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態との相違点について主に説明する。
【００６２】
図５に示すように、本実施形態における排気浄化装置では、第１開閉弁８より下流側で第２排気管３２Ｌが下流側触媒コンバータ６に接続され、この触媒コンバータ６において、第１排気通路３Ｒと第２排気通路３Ｌを流れる排気ガスが合流するようになっている。
【００６３】
なお、第２排気管３２Ｌを下流側触媒コンバータ６に直接接続するのではなく、炭化水素吸着材５と下流側触媒コンバータ６との間において第１排気管３２Ｒに接続しても後述する同様の効果が得られる。
【００６４】
なお、第３の実施形態においても、第１開閉弁８の開閉動作は第１の実施の形態で説明した通りである。
【００６５】
第３の実施の形態に係る排気浄化装置によれば、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒが活性化温度以上となり、第１開閉弁８が開状態とされた後、第１開閉弁８を通過して第２排気管３２Ｌを流れる排気ガスは、炭化水素吸着材５を避けて下流側触媒コンバータ６に流れ込むため、炭化水素吸着材５の温度上昇を抑えつつ、下流側触媒コンバータ６の温度上昇を促進することができる。これにより、炭化水素吸着材５が脱離温度に達する前に、下流側触媒コンバータ６を活性化し易くなり、炭化水素吸着材５から脱離した炭化水素が活性化前の下流側触媒コンバータ６で浄化されずに大気に排出されてしまうことを更に一層防止し易くなる。
【００６６】
［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、第１の実施の形態で説明した構成と同様の構成については、図面において同符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態との相違点について主に説明する。
【００６７】
図６に示すように、本実施形態における排気浄化装置では、第１開閉弁８より下流側で第２排気管３２Ｌが下流側触媒コンバータ６に接続され、この触媒コンバータ６において、第１排気通路３Ｒと第２排気通路３Ｌを流れる排気ガスが合流するようになっている。
【００６８】
なお、第２排気管３２Ｌを下流側触媒コンバータ６に直接接続するのではなく、炭化水素吸着材５と下流側触媒コンバータ６との間において第１排気管３２Ｒに接続しても同様の効果が得られる。
【００６９】
また、第１排気管３２Ｒにおいて、第１排気管３２Ｒのバイパス管７との接続部３２Ｒａと炭化水素吸着材５との間に、上記接続部３２Ｒより下流側の流路を開閉する第２開閉弁１１が設けられている。第２開閉弁１１は、ＥＣＵ９の命令に従って駆動するアクチュエータ１１１によって開閉される。この開閉弁１１としては、例えば、バタフライ弁、スイング弁等が採用される
第１開閉弁８が閉状態にあり、第２開閉弁１１が開状態にあるとき、矢印Ｐ３に示すように、第２バンク１Ｌ側から排出される排気ガスは、排気マニホールド３１Ｌ、上流側触媒コンバータ４Ｌ、第２排気管３２Ｌの接続部３２Ｌａより上流側を通過して、バイパス管７に流れ込む。そして、バイパス管７内に流れ込んだ排気ガスは、第１バンク１Ｒ側から排出されて第１排気管３２Ｒ内を流れる排気ガスと合流し、下流側触媒コンバータ６およびマフラ２を通過する。
【００７０】
一方、第１開閉弁８が開状態にあり、第２開閉弁１１が閉状態にあるとき、矢印Ｐ４に示すように、第１バンク１Ｒ側から排出される排気ガスは、排気マニホールド３１Ｒ、上流側触媒コンバータ４Ｒ、第１排気管３２Ｒの接続部３２Ｒａより上流側を通過して、バイパス管７に流れ込む。そして、バイパス管７内に流れ込んだ排気ガスは、第２バンク１Ｌ側から排出されて第２排気管３２Ｌ内を流れる排気ガスと合流し、下流側触媒コンバータ６およびマフラ２を通過する。
【００７１】
また、第１開閉弁８および第２開閉弁１１が共に開状態にあるとき、矢印Ｐ５に示すように、第１バンク１Ｒから排出される排気ガスの大部分は、排気マニホールド３１Ｒおよび第１排気管３２Ｒ全体を通過し、第２バンク１Ｌから排出される排気ガスの大部分は、排気マニホールド３１Ｌおよび第２排気管３２Ｌ全体を通過する。このとき、バイパス管７を流れる排気ガスは少量又はゼロとなる。
【００７２】
なお、上記第２開閉弁１１は、第１排気通路３Ｒのバイパス管７との接続部３２Ｒａより下流側にある炭化水素吸着材５への排気ガスの流路を開閉するものであればよくバタフライ弁、スイング弁等に限定されない。例えば、図６中の矢印Ｐ３又はＰ４の何れか一方に流路を切換える切換弁を上記接続部３２Ｒａに設け、これを上記第２開閉弁として採用してもよい。
【００７３】
＜第１開閉弁および第２開閉弁の開閉動作＞
つぎに、以上のように構成された排気浄化装置の第１開閉弁８および第２開閉弁１１の開閉動作について図７に示すフローチャートに基づいて以下に説明する。
【００７４】
ステップＳＴ１１において、エンジンＥが始動されると、ＥＣＵ９は、直ちに、ステップＳＴ１２において、アクチュエータ８１を介して第１開閉弁８を閉状態とするとともに、アクチュエータ１１１を介して第２開閉弁１１を開状態とする。
【００７５】
これにより、矢印Ｐ３に示すように、第２バンク１Ｌ側から排出される排気ガスは、排気マニホールド３１Ｌ、上流側触媒コンバータ４Ｌ、第２排気管３２Ｌの接続部３２Ｌａより上流側を通過して、バイパス管７に流れ込む。そして、バイパス管７内に流れ込んだ排気ガスは、第１バンク１Ｒ側から排出されて第１排気管３２Ｒ内を流れる排気ガスと合流し、炭化水素吸着材５、下流側触媒コンバータ６およびマフラ２を通過する。
【００７６】
この状態では、各バンク１Ｌ，１Ｒから排出された排気ガス中の窒素酸化物および一酸化炭素は、それぞれ触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒを通過する際に浄化されるが、エンジンＥの始動直後より触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒが所定の活性化温度に達するまでの間、排気ガス中の炭化水素は浄化されずに触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒを通過する。しかし、触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒを通過した排気ガス中の炭化水素は、炭化水素吸着材５において吸着される。
【００７７】
ステップＳＴ１３において、ＥＣＵ９は、触媒温度センサ４１Ｌ，４１Ｒからの検出信号（温度情報）に基づいて、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒの温度が活性化温度に相当する設定温度（設定値）以上となっているか否かを判定する。ここで、肯定判定をした場合は、処理を次ステップに進める。一方、否定判定をした場合は、繰返しこの判定処理を行う。
【００７８】
ステップＳＴ１４において、ＥＣＵ９は、アクチュエータ８１を介して第１開閉弁８を開状態に切換えるとともに、アクチュエータ１１１を介して第２開閉弁１１を閉状態に切換える。これにより、矢印Ｐ４に示すように、第１バンク１Ｒ側から排出される排気ガスは、排気マニホールド３１Ｒ、上流側触媒コンバータ４Ｒ、第１排気管３２Ｒの接続部３２Ｒａより上流側を通過して、バイパス管７に流れ込む。そして、バイパス管７内に流れ込んだ排気ガスは、第２バンク１Ｌ側から排出されて第２排気管３２Ｌ内を流れる排気ガスと合流し、第２排気管３２Ｌの下流側およびマフラ２を通過する。
【００７９】
この状態では、触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒが活性化温度以上となっているため、各バンク１Ｌ，１Ｒから排出された排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素および炭化水素は、それぞれ触媒コンバータ１Ｌ，１Ｒを通過する際に浄化される。
【００８０】
また、この状態では、炭化水素吸着材５には排気ガスが流れないようになるので、炭化水素吸着材５の温度上昇が抑制され、脱離開始が遅延する。そして、両バンク１Ｌ，１Ｒから排出される排気ガスは、全て下流側触媒コンバータ６を通過することとなるため、下流側触媒コンバータ６は短時間で活性化温度まで昇温し易くなる。
【００８１】
ステップＳＴ１５において、ＥＣＵ９は、触媒温度センサ６１からの検出信号（温度情報）に基づいて、下流側触媒コンバータ６の温度が活性化温度に相当する設定温度（設定値）以上となっているか否かを判定する。ここで、肯定判定をした場合は、処理を次ステップに進める。一方、否定判定をした場合は、繰返しこの判定処理を行う。
【００８２】
ステップＳＴ１６において、ＥＣＵ９は、アクチュエータ１１１を介して第２開閉弁１１を開状態に切換える。これにより、矢印Ｐ５に示すように、第１バンク１Ｒ側から排出される排気ガスの大部分は、第１排気管３２Ｒ全体を通過してマフラ２に流れ、第２バンク１Ｌ側から排出される排気ガスの大部分は、第２排気管３２Ｌ全体を通過してマフラ２へ流れる。また、バイパス管７を流れる排気ガスは少量となる。
【００８３】
その後、炭化水素吸着材５が昇温して所定温度に達すると、炭化水素吸着材５から炭化水素が脱離するが、その下流側の活性化温度に達した触媒コンバータ６によって浄化される。
【００８４】
以上に説明した第４の実施の形態に係る排気浄化装置によれば、エンジン始動後、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒが活性化温度以上となり、第１開閉弁８が開状態とされるまでの時間は、比較的短時間（例えば１５〜３０秒程度）であり、第１開閉弁８が開状態とされた後は、バイパス管７内を多量の排気ガスが流れることはない。このため、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒと炭化水素吸着材５との間で左右に渡るバイパス管の管径は、従来例で説明したものの管径と比較して小さくて済む。例えば、バイパス管７をトランスミッションの下を通過させなければならない場合であっても、管径を小さくすることで、バイパス管７の最低位置はさほど低くしなくても済ませることができる。
【００８５】
また、上流側触媒コンバータ４Ｌ，４Ｒが活性化温度に達した直後に、第１開閉弁８を開状態に、第２開閉弁１１を閉状態とすることで（ステップＳＴ１４）、炭化水素吸着材５を脱離温度未満に抑えつつ、下流側触媒コンバータ６を活性化温度まで上昇させることが可能となる。そして、下流側触媒コンバータ６が活性化温度まで上昇した後（ステップＳＴ１５）、第２開閉弁１１を開状態とすることで（ステップＳＴ１６）、炭化水素吸着材５から脱離する炭化水素を下流側触媒コンバータ６で浄化させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、複数のバンクを備える内燃機関が排出する排気ガスを触媒によって浄化する排気浄化装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
Ｅ  エンジン（内燃機関）
１Ｌ  第２バンク
１Ｒ  第１バンク
３Ｌ  第２排気通路
３Ｒ  第１排気通路
４Ｌ  上流側触媒コンバータ（第２上流側触媒コンバータ）
４Ｒ  上流側触媒コンバータ（第１上流側触媒コンバータ）
５  炭化水素吸着材
６  下流側触媒コンバータ
７  バイパス管（バイパス排気通路）
８  第１開閉弁
１１  第２開閉弁
３２Ｌａ  接続部
３２Ｒａ  接続部
１００  ループ式ヒートパイプ
１０１  熱交換器
１０２  凝集部
１０３  熱媒体流路パイプ
【図１】
2010223070.tif 000003
【図２】
2010223070.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010223070.tif 000008
【図７】
2010223070.tif 000009
【図８】
2010223070.tif 000010
【図９】
2010223070.tif 000011