(57)【要約】【課題】内燃機関の排気ガスを攪拌することで排気ガスの部分的な温度低下抑え、化学反応を促進させることで排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素を低減することができる内燃機関の排気装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の排気装置１は、排気管１０と排気ガス送風ファン１１と制御装置１２と排気浄化触媒１３とから構成されている。排気管１０は分岐通路１０ａ、１０ｂを備え、分岐通路１０ａには排気ガス送風ファン１１が設置されている。そして、排気管１０が低温状態で、かつ、エンジン２が低負荷状態のとき、制御装置１２で排気ガス送風ファン１１を作動させる。これにより、排気ガスが攪拌されて部分的な温度低下が抑えられ、化学変化が促進されて排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素を低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に接続され前記内燃機関の排気ガスを通流する排気管と、前記排気管に配設され排気ガスを上流側から下流側に送風する送風手段と、前記送風手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
前記排気管は、前記内燃機関の排気ガスを分岐させる分岐通路を備え、
前記送風手段は、少なくともいずれかの前記分岐通路に配設されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記排気管を通流する排気ガスの温度及び前記排気管の温度のうち少なくともいずれかに基づいて前記送風手段を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数、吸入空気量及び前記吸入空気量の時間積算値のうち少なくともいずれかに基づいて前記送風手段を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気装置。
【請求項５】
少なくともいずれかの前記分岐通路に、前記分岐通路の排気ガスの通流量を調整する通流量調整手段を有することを特徴とする請求項２乃至４記載の内燃機関の排気装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記排気管を通流する排気ガスの温度及び前記排気管の温度のうち少なくともいずれかに基づいて前記通流量調整手段を制御することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数、吸入空気量及び前記吸入空気量の時間積算値のうち少なくともいずれかに基づいて前記通流量調整手段を制御することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、車両に搭載されていることを特徴とする請求項１乃至７記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスを排出する排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気ガスは排気管を介して排出されている。排気ガスには、エンジンの負荷状態に応じて、一酸化炭素や未燃炭化水素が含まれている。排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素は、排気管内での化学反応により、二酸化炭素や水に変化する。この化学反応は、排気ガスの温度が高いほど促進される。ところで、排気管内の排気ガスの温度は、排気管の中央で高く、外気と熱のやり取りがある排気管の内周面近傍では低くなっている。そのため、その温度によっては、排気管内の内周面近傍の排気ガスの化学反応が進まず、排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素が、そのまま排出されてしまう場合がある。
【０００３】
このような、排気管内における排気ガスの部分的な温度低下を抑える方法として、排気ガスの攪拌が考えられる。従来、排気ガスを攪拌することができる内燃機関の排気装置として、実開平１−１３９０１６号公報に開示されている排気マニホールドや、実開平７−３０３３２号公報に開示されているエキゾーストマニホールドや、特開２００３−２０６７４０号公報に開示されている内燃機関用排気装置がある。
【０００４】
実開平１−１３９０１６号公報に開示されている排気マニホールドは、複数の分岐通路と、集合部と、直管部と、拡管部と、触媒とから構成されている。分岐通路は、シリンダヘッド端面に接続されている上流側から、下流側に向かって、互いに螺旋状になるように形成されている。分岐通路の下流側は、集合部に集合されている。集合部は、所定長の直管部と、上流側から下流側に向かって通路断面積が徐々に拡大する拡管部とを経て、触媒の収容された容器に接続されている。そして、螺旋状に形成された分岐通路によって排気ガスの流れが螺旋状になり、直管部で整流されて、排気ガスが攪拌される。また、直管部の内壁に螺旋状の突起を設けることで、螺旋状の案内溝を形成した排気マニホールドも開示されている。この場合、螺旋状の案内溝によって排気ガスの流れが螺旋状になり、前述した排気マニホールドと同様に、排気ガスが攪拌される。
【０００５】
実開平７−３０３３２号公報に開示されているエキゾーストマニホールドは、複数の気筒配管と、合流エリアとから構成されている。気筒配管は、内壁に渦発生羽根が形成されている。気筒配管の気筒排気ポート側入口は、内燃機関の各気筒の排気ポートにそれぞれ接続されている。気筒配管の出口は、合流エリアに結合されている。そして、気筒内管の内壁に形成された渦発生羽根によって排気ガスの流れが螺旋渦状になり、合流エリアで円滑に合流して、排気ガスが攪拌される。
【０００６】
特開２００３−２０６７４０号公報に開示されている内燃機関用排気装置は、ブランチ管と、仕切板と、排気管とから構成されている。ブランチ管は、排気管側の端部が一箇所に集合され、排気管に接続されている。ブランチ管の排気管側の端部には、仕切板が設けられている。仕切板は、ブランチ管相互を仕切るように形成されている。仕切板の端部は、ブランチ管の出口の一部を覆うようにひねられ、スパイラル壁を構成している。そして、ブランチ管から排出される排気ガスがスパイラル壁に沿って流れることで、排気ガスに円周方向の回転力が付与されて渦流となり、排気ガスが攪拌される。
【特許文献１】実開平１−１３９０１６号公報
【特許文献２】実開平７−３０３３２号公報
【特許文献３】特開２００３−２０６７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した排気マニホールドやエキゾーストマニホールドや内燃機関用排気装置は、排気ガスの排気圧を利用して螺旋状の渦流を発生させ、排気ガスを攪拌している。そのため、排気ガスの攪拌による温度低下の抑制効果は、排気ガスの排気圧に依存している。
【０００８】
ところで、エンジンの排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素の量は、エンジンの負荷状態に応じて変化する。例えば、エンジンが低負荷状態のとき、燃料が充分に燃焼せず、排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素が増加する。このとき、排気ガスの排気圧が低いため、前述した排気マニホールドやエキゾーストマニホールドや内燃機関用排気装置では、排気ガスを充分に攪拌できず、排気ガスの部分的な温度低下を抑えることができない。そのため、一酸化炭素や未燃炭化水素が増加しているにも係わらず、化学反応が進まず、これらを低減することが困難であった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気ガスを攪拌することで排気ガスの部分的な温度低下を抑え、化学反応を促進させることで排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素を低減することができる内燃機関の排気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】
【００１０】
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、送風手段で排気ガスを送風して攪拌することで、排気ガスの部分的な温度低下を抑えられることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の内燃機関の排気装置は、内燃機関に接続され、前記内燃機関の排気ガスを通流する排気管と、前記排気管に配設され、排気ガスを上流側から下流側に送風する送風手段と、前記送風手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の内燃機関の排気装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気装置において、さらに、前記排気管は、前記内燃機関の排気ガスを分岐させる分岐通路を備え、前記送風手段は、少なくともいずれかの前記分岐通路に配設されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の内燃機関の排気装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気装置において、さらに、前記制御手段は、前記排気管を通流する排気ガスの温度と前記排気管の温度のうち、少なくともいずれかに基づいて前記送風手段を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の内燃機関の排気装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気装置において、さらに、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数と吸入空気量と前記吸入空気量の時間積算値のうち、少なくともいずれかに基づいて前記送風手段を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の内燃機関の排気装置は、請求項２乃至４に記載の内燃機関の排気装置において、さらに、少なくともいずれかの前記分岐通路に、前記分岐通路の排気ガスの通流量を調整する通流量調整手段を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の内燃機関の排気装置は、請求項５に記載の内燃機関の排気装置において、さらに、前記制御手段は、前記排気管を通流する排気ガスの温度と前記排気管の温度のうち、少なくともいずれかに基づいて前記通流量調整手段を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の内燃機関の排気装置は、請求項５に記載の内燃機関の排気装置において、さらに、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数と吸入空気量と前記吸入空気の時間積算値のうち、少なくともいずれかに基づいて前記通流量調整手段を制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の内燃機関の排気装置は、請求項１乃至７に記載の内燃機関の排気装置において、さらに、前記内燃機関は、車両に搭載されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置によれば、送風手段で、排気管の上流側から下流側に向かって排気ガスを送風することができる。そのため、排気ガスが攪拌され、排気ガスの部分的な温度低下を抑えることができる。これにより、化学反応が促進され、排気ガスに含まれている一酸化炭素や未燃炭化水素を低減することができる。排気ガスを送風手段で送風して攪拌すると、排気ガスの部分的な温度低下がなくなり、排気ガスの温度が均一になる。このとき、排気ガスの温度は、わずかに低下するが、化学反応に影響を与えるものではない。これにより、排気管内の内周面近傍の排気ガスの化学反応が促進され、排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素を低減することができる。
【００２０】
請求項２に記載の内燃機関の排気装置によれば、分岐通路で、排気管を通流する排気ガスを分岐させることができる。また、送風手段の送風した排気ガスで、分岐された排気ガスを攪拌することができる。そのため、送風手段に起因する排気ガスの排気抵抗を低減することができる。また、排気ガスが攪拌され、排気ガスの部分的な温度低下を抑えることができる。これにより、化学反応が促進され、排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素を低減するとともに、排気ガスをスムーズに排出することができる。
【００２１】
請求項３に記載の内燃機関の排気装置によれば、制御手段で、排気ガスの温度と排気管の温度のうち、少なくともいずれかに基づいて、排気ガスの送風を制御することができる。ところで、排気ガスの温度が低い場合、排気管内の内周面近傍の排気ガスの温度がわずかに低下しても、化学反応を阻害する恐れがある。また、排気管の温度が低い場合、排気ガスの熱が排気管に伝わりやすくなり、排気管内の内周面近傍の排気ガスの温度が低下して、化学反応を阻害する恐れがある。そのため、排気ガスの温度と排気管の温度のうち、少なくともいずれかによって、化学反応を阻害する排気ガスの部分的な温度低下を知ることができる。従って、排気ガスの温度と排気管の温度のうち、少なくともいずれかに基づいて、排気ガスの送風を制御することで、排気ガスを攪拌して部分的な温度低下を効率的に抑えることができる。
【００２２】
請求項４に記載の内燃機関の排気装置によれば、制御手段で、内燃機関の回転数と吸入空気量と吸入空気量の時間積算値のうち、少なくともいずれかに基づいて、排気ガスの送風を制御することができる。ところで、内燃機関の排気ガスの温度は、内燃機関の負荷状態によって大きく変化する。内燃機関が低負荷状態のとき、排気ガスの温度は低く、高負荷状態のとき、排気ガスの温度は高くなる。内燃機関の負荷状態は、内燃機関の回転数と吸入空気量のうち、少なくともいずれかによって知ることができる。また、排気管の温度は、排気管を通流した排気ガスの量によって変化する。内燃機関が始動した直後、排気管の温度は周囲温度と等しく、その後、排気管を通流した排気ガスの量にともなって上昇する。排気管の温度は、通流した排気ガスの量、つまり、内燃機関の吸入空気量の時間積算値によって知ることができる。そのため、内燃機関の回転数と吸入空気量と吸入空気量の時間積算値のうち、少なくともいずれかに基づいて排気ガスの送風を制御することで、排気ガスを攪拌して部分的な温度低下を確実に抑えることができる。
【００２３】
請求項５に記載の内燃機関の排気装置によれば、通流量調整手段で、少なくともいずれかの分岐通路を通流する排気ガスの通流量を調整することができる。そのため、排気ガスの温度を制御することができる。
【００２４】
請求項６に記載の内燃機関の排気装置によれば、制御手段で、排気ガスの温度と排気管の温度のうち、少なくともいずれかに基づいて、排気ガスの通流量を制御することができる。前述したように、排気ガスの温度と排気管の温度のうち、少なくともいずれかによって、化学反応を阻害する排気ガスの部分的な温度低下を知ることができる。そのため、排気ガスの温度と排気管の温度のうち、少なくともいずれかに基づいて、排気ガスの通流量を制御することで、排気ガスの温度を効率よく制御することができる。
【００２５】
請求項７に記載の内燃機関の排気装置によれば、制御手段で、内燃機関の回転数と吸入空気量と吸入空気量の時間積算値のうち、少なくともいずれかに基づいて、排気ガスの通流量を制御することができる。前述したように、排気ガスの温度を変化させる内燃機関の負荷状態は、内燃機関の回転数と吸入空気量のうち、少なくともいずれかによって知ることができる。また、排気管の温度は、内燃機関の吸入空気量の時間積算値によって知ることができる。そのため、内燃機関の回転数と吸入空気量と吸入空気量の時間積算値のうち、少なくともいずれかに基づいて、排気ガスの通流量を制御することで、排気ガスの温度を確実に制御することができる。
【００２６】
請求項８に記載の内燃機関の排気装置によれば、車両に搭載された内燃機関の排気ガスの部分的な温度低下を抑えることができる。そのため、化学反応が促進され、車両の排気ガスに含まれている一酸化炭素や未燃炭化水素を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本実施形態は、本発明に係る内燃機関の排気装置を、車両に搭載されたエンジンの排気ガスを排出する排気装置に適用した例を示す。
【００２８】
（第１実施形態）
第１実施形態におけるエンジンの排気装置の構成図を図１に、排気装置の作動条件に関するグラフを図２に示す。そして、図１を参照して構成を、図１及び図２を参照して動作及び効果をそれぞれ具体的に説明する。
【００２９】
まず、具体的構成について説明する。図１に示すように、排気装置１（内燃機関の排気装置）は、排気管１０と、排気ガス送風ファン１１（送風手段）と、制御装置１２（制御手段）と、排気浄化触媒１３とから構成され、エンジン２の排気口に接続されている。
【００３０】
排気管１０は、エンジン２から排出される排気ガスを通流して、大気中に排気する中空円筒状の管である。排気管１０は、分岐通路１０ａ、１０ｂと、拡管部１０ｃとを備えている。排気管１０の上流側の端部は、エンジン２の排気口に接続され、分岐部１０ｄで分岐通路１０ａ、１０ｂに分岐されている。分岐通路１０ａには、後述する排気ガス送風ファン１１が設置されている。分岐通路１０ａ、１０ｂの下流側の端部は、集合部１０ｅで集合され、拡管部１０ｃに接続されている。拡管部１０ｃには、後述する排気浄化触媒１３が設置されている。排気管１０の下流側の端部は、大気中に開放されている。
【００３１】
排気ガス送風ファン１１は、分岐通路１０ａに分岐された排気ガスを分岐通路１０ａの上流側から下流側に送風する電動ファンである。排気ガス送風ファン１１は、分岐通路１０ａの通流方向のほぼ中央に設置され、制御装置１２に電気的に接続されている。
【００３２】
制御装置１２は、エンジン２の回転数と吸入空気量に基づいて、排気ガス送風ファン１１を制御する装置である。制御装置１２の入力端子は、エンジン２の回転数と吸入空気量を検出するセンサ（図略）にそれぞれ電気的に接続されている。出力端子は、排気ガス送風ファン１１に電気的に接続されている。
【００３３】
排気浄化触媒１３は、排気管１０の拡管部１０ｃに設置され、排気ガスが通流することで排気ガスを浄化する触媒である。
【００３４】
次に、具体的動作について説明する。車両のイグニッションスイッチ（図略）がオンすると、エンジン２が始動する。エンジン２が始動すると、エンジン２の排気口から排気ガスが排出される。
【００３５】
エンジン２が始動した直後、排気管１０の温度は低く、外周の大気の温度とほぼ等しい。排気管１０の温度が低いと、排気ガスの熱が排気管１０に伝わりやすくなり、排気管１０の内周面近傍の排気ガスの温度が低下する。その後、排気ガスが排気管１０を通流し続けることで、排気管１０の温度は、時間の経過とともに上昇する。排気管１０の温度が高くなると、排気ガスの熱が排気管１０に伝わりにくくなり、排気管１０の内周面近傍の排気ガスの温度の低下は抑えられる。
【００３６】
ところで、エンジン２が低負荷状態である、例えば、アイドリング時、排気ガスの温度は低く、排気ガスの熱が排気管１０を介して外周の大気に伝わることで、排気管１０の内周面近傍の排気ガスの温度がさらに低下し、排ガスの温度分布の影響が強く、排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素の濃度は増加する。これに対し、エンジン２が高負荷状態である、例えば、高速運転時、排気ガスの温度は高く、排気ガスの熱が排気管１０を介して外周の大気に伝わっても、排気管１０の内周面近傍の排気ガスの温度が、化学反応を妨げるほど大きく低下することはなく、排ガスの温度分布の影響が弱く、排気ガスに含まれる一酸化炭素や未燃炭化水素の濃度は大きく増加しない。
【００３７】
エンジン２が始動すると、エンジン２の回転数と吸入空気量に関する情報が、センサから制御装置１２に入力される。制御装置１２は、エンジン２の吸入空気量の時間積算値を、予め設定された吸入空気量時間積算閾値と比較する。ところで、排気管１０の温度は、図２（ａ）に示すように、通流した排気ガスの量、つまり、エンジン２の吸入空気量の時間積算値の増加にともなって上昇し、やがて飽和する。ここで、吸入空気量時間積算閾値は、排気ガスの部分的な温度低下を発生させ、化学反応を阻害する排気管１０の温度状態を判定できる最適な値に設定されている。エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値以下のとき、排気管１０は、化学反応を阻害する排気ガスの部分的な温度低下を発生させる低温状態であると判定される。
【００３８】
また、制御装置１２は、エンジン２の回転数と吸入空気量を、予め設定された回転数閾値と吸入空気量閾値とそれぞれ比較する。ところで、排気ガスの温度は、前述したように、エンジン２の負荷状態によって大きく変化する。エンジン２の負荷状態は、図２（ｂ）に示すように、エンジン２の回転数と吸入空気量によって知ることができる。ここで、回転数閾値と吸入空気量閾値は、排気ガスの部分的な温度低下を発生させ、化学反応を阻害するエンジン２の負荷状態を判定できる最適な値に設定されている。エンジン２の回転数が回転数閾値以下であり、かつ、吸入空気量が吸入空気量閾値以下であるとき、エンジン２は、化学反応を阻害する排気ガスの部分的な温度低下を発生させる低負荷状態であると判定される。
【００３９】
図２（ａ）に示すように、エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値以下であり、さらに、図２（ｂ）に示すように、エンジン２の回転数が回転数閾値以下であり、かつ、吸入空気量が吸入空気量閾値以下であるとき、制御装置１２は、排気ガス送風ファン１１を作動させる作動信号を出力する。このとき、排気管１０は低温状態であり、エンジン２は排気ガスの温度が低い低負荷状態である。
【００４０】
制御装置１２が作動信号を出力すると、排気ガス送風ファン１１は作動する。排気ガス送風ファン１１が作動すると、分岐通路１０ａに分岐された排気ガスが、送風されることで攪拌される。排気ガス送風ファン１１で攪拌された排気ガスは、集合部１０ｅで、分岐通路１０ｂに分岐された排気ガスと合流する。このとき、分岐通路１０ｂに分岐された排気ガスは、排気ガス送風ファン１１で送風された排気ガスにより攪拌される。これにより、排気管１０の集合部１０ｅから下流側において、排気ガスの部分的な温度低下が抑えられ、排気管１０の内周面近傍の排気ガスの化学反応が促進されて、排気ガスに含まれている一酸化炭素や未燃炭化水素が低減する。集合部１０ｅで合流し攪拌された排気ガスは、拡管部１０ｃに設置された排気浄化触媒で浄化され、大気中に排出される。
【００４１】
これに対し、エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値を超えるか、または、エンジン２の回転数が回転数閾値を超えるか、もしくは、吸入空気量が
吸入空気量閾値を超えるとき、制御装置１２は、排気ガス送風ファン１１を停止させる停止信号を出力する。このとき、排気管１０の温度と排気ガスの温度のうち、少なくともいずれかは高温状態である。
【００４２】
制御装置１２が停止信号を出力すると、排気ガス送風ファン１１は停止する。排気ガス送風ファン１１が停止すると、分岐通路１０ａの排気抵抗が増加して流れにくくなるため、ほとんど全ての排気ガスは、分岐通路１０ｂと集合部１０ｅを経て、拡管部１０ｃに設置された排気浄化触媒で浄化され、大気中に排出される。しかし、このとき、排気管１０が高温状態であるか、または、エンジン２が高負荷状態で、排気ガスの温度が高く、低下も小さい。そのため、一酸化炭素や未燃炭化水素の量の化学反応を妨げることはない。
【００４３】
最後に、具体的効果について説明する。第１実施形態によれば、排気ガス送風ファン１１で、分岐通路１０ａの上流側から下流側に向かって、排気ガスを送風することができる。さらに、排気ガス送風ファン１１で送風した排気ガスで、分岐排気ガス１１ｂに分岐された排気ガスを攪拌することができる。そのため、排気ガスが必要に応じて攪拌され、排気ガスの部分的な温度低下を抑えることができる。これにより、排気管１０の内周面近傍の化学反応が促進され、排気ガスに含まれている一酸化炭素や未燃炭化水素を低減することができる。このとき、排気ガスの温度は、わずかに低下するが、化学反応に影響を与えるものではない。
【００４４】
また、分岐通路１０ｂで、排気管１０を通流する排気ガスを分岐させることができる。そのため、排気ガスの攪拌の必要がないとき、排気ガス送風ファン１１に起因する排気抵抗を低減して、排気ガスをスムーズに排出することができる。
【００４５】
また、制御装置１２で、エンジン２の回転数と吸入空気量と吸入空気量の時間積算値基づいて、排気ガスの送風を制御することができる。そのため、排気ガスを攪拌して部分的な温度低下を効率的に抑えることができる。
【００４６】
排気管１０の温度が低い場合、排気ガスの熱が排気管１０に伝わりやすくなり、排気管１０の内周面近傍の排気ガスの温度が低下して、化学反応を阻害する恐れがある。排気管１０の温度は、通流した排気ガスの量、つまり、内燃機関の吸入空気量の時間積算値によって知ることができる。また、排気ガスの温度が低い場合、排気管１０の内周面近傍の排気ガスの温度がわずかに低下しても、化学反応を阻害する恐れがある。  排気ガスの温度は、エンジン２の負荷状態によって大きく変化する。エンジン２の負荷状態は、エンジン２の回転数と吸入空気量によって知ることができる。そのため、エンジン２の回転数と吸入空気量と吸入空気量の時間積算値に基づいて、排気ガスの送風を制御することで、排気ガスを攪拌して部分的な温度低下を確実に抑えることができる。
【００４７】
さらに、車両に搭載されたエンジン２の排気ガスの部分的な温度低下抑えることができる。また、排気ガスの温度を制御することができる。そのため、化学反応が促進され、車両の排気ガスに含まれている一酸化炭素や未燃炭化水素を低減することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態におけるエンジンの排気装置の構成図を図３に示す。そして、図３を参照して構成を、前述した図２及び図３を参照して動作及び効果をそれぞれ具体的に説明する。ここでは、第１実施形態におけるエンジンの排気装置との相違部分である通流量調整弁１４についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【００４９】
まず、具体的構成について説明する。図３に示すように、排気装置１（内燃機関の排気装置）は、排気管１０と、排気ガス送風ファン１１（送風手段）と、通流量調整弁１４（通流量調整手段）と、制御装置１２（制御手段）と、排気浄化触媒１３とから構成されている。
【００５０】
通流量調整弁１４は、分岐通路１０ｂに分岐された排気ガスの通流量を調整する電気式可動弁である。通流量調整弁１４は、分岐通路１０ｂの上流側に設置され、制御装置１２に電気的に接続されている。
【００５１】
次に、具体的動作について説明する。通流量調整弁１４は、排気ガス送風ファン１１とともに、前述した図２の作動条件に基づいて動作する。
【００５２】
エンジン２が始動すると、エンジン２の回転数と吸入空気量に関する情報が、センサから制御装置１２に入力される。制御装置１２は、エンジン２の吸入空気量の時間積算値を、予め設定された吸入空気量時間積算閾値と比較する。また、エンジン２の回転数と吸入空気量を、予め設定された回転数閾値と吸入空気量閾値とそれぞれ比較する。
【００５３】
図２（ａ）に示すように、エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値以下であり、さらに、図２（ｂ）に示すように、エンジン２の回転数が回転数閾値以下であり、かつ、吸入空気量が吸入空気量閾値以下であるとき、制御装置１２は、通流量調整弁１４を５０％（半開）の開度にさせる作動信号と、排気ガス送風ファン１１を作動させる作動信号をそれぞれ出力する。このとき、排気管１０は低温状態であり、エンジン２は、排気ガスの温度が低い低負荷状態である。
【００５４】
制御装置１２が信号を出力すると、通流量調整弁１４は５０％の開度になり、排気ガス送風ファン１１は作動する。通流量調整弁１４が５０％の開度になると、分岐通路１０ａ、１０ｂの排気ガスの通流量が調整される。排気ガスの通流量が調整されることで、分岐部１０ｄに排気ガスが滞留し、排気ガスの温度の低下が抑えられ、排気管１０の温度も上昇する。分岐通路１０ａ、１０ｂには、それぞれほぼ同量の排気ガスが流れる。排気ガス送風ファン１１が作動すると、分岐通路１０ａに分岐された排気ガスが、送風されることで攪拌される。排気ガス送風ファン１１で攪拌された排気ガスは、集合部１０ｅで、分岐通路１０ｂに分岐された排気ガスと合流する。このとき、分岐通路１０ｂに分岐された排気ガスは、排気ガス送風ファン１１で送風された排気ガスにより攪拌される。これにより、排気管１０の集合部１０ｅから下流側において、排気ガスの部分的な温度低下が抑えられ、排気管１０の内周面近傍の排気ガスの化学反応が促進されて、排気ガスに含まれている一酸化炭素や未燃炭化水素が低減する。集合部１０ｅで合流し攪拌された排気ガスは、拡管部１０ｃに設置された排気浄化触媒で浄化され、大気中に排出される。
【００５５】
エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値以下であり、さらに、エンジン２の回転数が回転数閾値を超えるか、または、吸入空気量が吸入空気量閾値を超えるとき、制御装置１２は、通流量調整弁１４を０〜５０％の範囲内の所定の開度にさせる作動信号と、排気ガス送風ファン１１を停止させる停止信号をそれぞれ出力する。このとき、排気管１０は低温状態であり、エンジン２は、排気ガスの温度が高い高負荷状態である。
【００５６】
制御装置１２が信号を出力すると、通流量調整弁１４は所定の開度になり、排気ガス送風ファン１１は停止する。通流量調整弁１４が所定の開度になると、分岐通路１０ａ、１０ｂの排気ガスの通流量が調整される。排気ガス送風ファン１１が停止すると、分岐通路１０ａの排気抵抗が増加して流れにくくなるため、排気ガスは分岐通路１０ａには流れずに分岐部１０ｄに滞留する。滞留している排気ガスの温度は高いため、排気管１０の温度は速やかに上昇する。滞留している排気ガスは、分岐通路１０ｂと集合部１０ｅを経て拡管部１０ｃに設置された排気浄化触媒で浄化され、大気中に排出される。このとき、排気管１０の温度は上昇し、また、エンジン２は高負荷状態で、排気ガスの温度が高く、低下も小さい。そのため、一酸化炭素や未燃炭化水素の量の化学反応を妨げることはない。
【００５７】
エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値を超え、さらに、エンジン２の回転数が回転数閾値以下であり、かつ、吸入空気量が吸入空気量閾値以下であるとき、制御装置１２は、通流量調整弁１４を０〜５０％の範囲内の所定の開度にさせる作動信号と、排気ガス送風ファン１１を作動させる作動信号をそれぞれ出力する。このとき、排気管１０は高温状態であり、エンジン２は、排気ガスの温度が低い低負荷状態である。
【００５８】
制御装置１２が信号を出力すると、通流量調整弁１４は所定の開度になり、排気ガス送風ファン１１は作動する。通流量調整弁１４が所定の開度になると、分岐通路１０ａ、１０ｂの排気ガスの通流量が調整される。排気ガスの通流量が調整されることで、分岐部１０ｄに排気ガスが滞留する。排気管１０は高温状態であるため、滞留している排気ガスの温度の低下が抑えられる。排気ガス送風ファン１１が作動すると、分岐通路１０ａに分岐された排気ガスが、送風されることで攪拌される。排気ガス送風ファン１１で攪拌された排気ガスは、集合部１０ｅで、分岐通路１０ｂに分岐された排気ガスと合流する。このとき、分岐通路１０ｂに分岐された排気ガスは、排気ガス送風ファン１１で送風された排気ガスにより攪拌される。これにより、排気管１０の集合部１０ｅから下流側において、排気ガスの部分的な温度低下が抑えられ、排気管１０の内周面近傍の排気ガスの化学反応が促進されて、排気ガスに含まれている一酸化炭素や未燃炭化水素が低減する。集合部１０ｅで合流し攪拌された排気ガスは、拡管部１０ｃに設置された排気浄化触媒で浄化され、大気中に排出される。
【００５９】
エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値を超え、さらに、エンジン２の回転数が回転数閾値を超えるか、または、吸入空気量が吸入空気量閾値を超えるとき、制御装置１２は、通流量調整弁１４を１００％（全開）の開度にさせる作動信号と、排気ガス送風ファン１１を停止させる停止信号をそれぞれ出力する。このとき、排気管１０は高温状態であり、エンジン２は、排気ガスの温度が高い高負荷状態である。
【００６０】
制御装置１２が信号を出力すると、通流量調整弁１４は１００％の開度になり、排気ガス送風ファン１１は停止する。排気ガス送風ファン１１が停止すると、排気抵抗が増加して流れにくくなるため、排気ガスは、分岐通路１０ａにはほとんど通流しない。ところが、通流量調整弁１４は１００％の開度であるため、ほとんど全ての排気ガスは、分岐通路１０ｂと集合部１０ｅを経て、拡管部１０ｃに設置された排気浄化触媒で浄化され、大気中に排出される。しかし、このとき、排気管１０が高温状態であり、さらに、エンジン２が高負荷状態で、排気ガスの温度が高く、低下も小さい。そのため、一酸化炭素や未燃炭化水素の量の化学反応を妨げることはない。
【００６１】
最後に、具体的効果について説明する。第２実施形態によれば、通流量調整手段１４で、分岐通路１０ａを通流する排気ガスの通流量を調整することができる。そのため、排気ガスの温度を制御することができる。
【００６２】
また、制御装置１２で、エンジン２の回転数と吸入空気量と吸入空気量の時間積算値基づいて、排気ガスの通流量を制御することができる。そのため、排気ガスの温度を効率よく制御することができる。排気管１０の温度は、通流した排気ガスの量、つまり、エンジン２の吸入空気量の時間積算値によって知ることができる。排気ガスの温度は、エンジン２の負荷状態によって大きく変化する。エンジン２の負荷状態は、エンジン２の回転数と吸入空気量によって知ることができる。そのため、エンジン２の回転数と吸入空気量と吸入空気量の時間積算値に基づいて、排気ガスの通流量を調整することで、排気ガスの温度を確実に制御することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態における排気浄化装置の構成図を図４に示す。そして、図４を参照して構成を、前述した図２及び図４を参照して動作及び効果をそれぞれ具体的に説明する。ここでは、第２実施形態におけるエンジンの排気装置との相違部分である排気ガス送風ファン１１の上流側の通流量調整弁１５についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第２実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【００６４】
まず、具体的構造について説明する。図４に示すように、排気装置１は、排気管１０と、排気ガス送風ファン１１と、通流量調整弁１４、１５（通流量調整手段）と、制御装置１２と、排気触媒１３とから構成されている。
【００６５】
通流量調整弁１５は、分岐通路１０ａに分岐された排気ガスの通流量を調整する電気式可動弁である。通流量調整弁１５は、分岐通路１０ａの排気ガス送風ファン１１の上流側に設置され、制御装置１２に電気的に接続されている。
【００６６】
次に、具体的動作について説明する。通流量調整弁１５は、通流量調整弁１４、排気ガス送風ファン１１とともに、前述した図２の作動条件に基づいて動作する。通流量調整弁１４と排気ガス送風ファン１１の動作については、第２実施形態と同じであるため、説明は省略する。通流量調整弁１５の動作についてのみ説明する。
【００６７】
エンジン２が始動すると、エンジン２の回転数と吸入空気量に関する情報が、センサから制御装置１２に入力される。制御装置１２は、エンジン２の吸入空気量の時間積算値を、予め設定された吸入空気量時間積算閾値と比較する。また、エンジン２の回転数と吸入空気量を、予め設定された回転数閾値と吸入空気量閾値とそれぞれ比較する。
【００６８】
図２（ａ）に示すように、エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値以下であり、さらに、図２（ｂ）に示すように、エンジン２の回転数が回転数閾値以下であり、かつ、吸入空気量が吸入空気量閾値以下であるとき、制御装置１２は、通流量調整弁１５を１００％（全開）の開度にさせる作動信号を出力する。制御装置１２が信号を出力すると、通流量調整弁１５は１００％の開度になり、分岐された排気ガスは、全て分岐通路１０ａに通流する。
【００６９】
エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値以下であり、さらに、エンジン２の回転数が回転数閾値を超えるか、または、吸入空気量が吸入空気量閾値を超えるとき、制御装置１２は、通流量調整弁１５を０〜５０％の範囲内の所定の開度にさせる作動信号を出力する。制御装置１２が信号を出力すると、通流量調整弁１５は所定の開度になり、分岐通路１０ａの排気ガスの通流量が調整される。これにより、分岐部１０ｄに滞留している排気ガスの量が調整され、排気管１０の温度がより速やかに上昇する。
【００７０】
エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値を超え、さらに、エンジン２の回転数が回転数閾値以下であり、かつ、吸入空気量が吸入空気量閾値以下であるとき、制御装置１２は、通流量調整弁１５を０〜５０％の範囲内の所定の開度にさせる作動信号を出力する。制御装置１２が信号を出力すると、通流量調整弁１５は所定の開度になり、分岐通路１０ａの排気ガスの通流量が調整される。これにより、分岐部１０ｄに滞留している排気ガスの量が調整され、滞留している排気ガスの温度の低下が確実に抑えられる。
【００７１】
エンジン２の吸入空気量の時間積算値が、吸入空気量時間積算閾値を超え、さらに、エンジン２の回転数が回転数閾値を超えるか、または、吸入空気量が吸入空気量閾値を超えるとき、制御装置１２は、通流量調整弁１５を０％（全閉）の開度にさせる作動信号を出力する。制御装置１２が信号を出力すると、通流量調整弁１５は０％の開度になり、排気ガスは、完全に遮断され、分岐通路１０ａには全く通流しない。
【００７２】
最後に、具体的効果について説明する。第３実施形態によれば、通流量調整弁１５で、分岐通路１０ａを通流する排気ガスの通流量を調整することができる。そのため、排気ガス送風ファン１１が停止しているとき、排気ガス送風ファン１１に起因する排気抵抗の増加を確実に抑えることができる。
【００７３】
なお、上述した第１〜第３実施形態では、排気管１０の温度を、エンジン２の吸入空気量の時間積算値によって判定している例を挙げているが、これに限られるものではない。排気管１０の温度を、吸入空気量の時間積算値以外の情報で判定してもよい。
【００７４】
また、排気ガスの温度を、エンジン２の負荷状態、具体的にはエンジン２の回転数と吸入空気量に基づいて判定している例を挙げているが、これに限られるものではない。エンジン２の負荷状態を、回転数だけで判定してもよいし、吸入空気量だけで判定してもよい。このようにしても、エンジン２の負荷状態を実用上問題なく判定できる。また、エンジン２の負荷状態を判定できるものであれば、回転数や吸入空気量以外の情報によって判定してもよい。
【００７５】
また、各種情報に基づいて判定される排気管１０の温度と排気ガスの温度によって、排気ガス送風ファン１１を制御している例を挙げているが、これに限られるものではない。化学反応を阻害する排気ガスの部分的な温度低下を、排気管の温度だけで判定し排気ガス送風ファン１１を制御してもよいし、排気ガスの温度だけで判定し排気ガス送風ファン１１を制御してもよい。
【００７６】
さらに、排気ガス送風ファン１１として、電動ファンを用いた例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、エンジン２を駆動源とし、クラッチ等の駆動力伝達装置を介して動作を制御できるように構成されたファンであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１実施形態におけるエンジンの排気装置の構成図を示す。
【図２】図１における排気装置の作動条件に関するグラフを示す。
【図３】第２実施形態におけるエンジンの排気装置の構成図を示す。
【図４】第３実施形態におけるエンジンの排気装置の構成図を示す。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・排気装置（内燃機関の排気装置）、１０・・・排気管、１０ａ、１０ｂ・・・分岐通路、１０ｃ・・・拡管部、１０ｄ・・・分岐部、１０ｅ・・・集合部、１１・・・排気ガス送風ファン（送風手段）、１２・・・制御装置（制御手段）、１３・・・排気浄化触媒、１４、１５・・・通流量調整弁（通流量調整手段）、２・・・エンジン
【図１】
2006194103.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006194103.tif 000006