(57)【要約】【課題】本発明は、複数の排気浄化触媒が並列に配置された内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒を通過した排気の熱を利用して排気浄化効率を高めることを課題とする。【解決手段】本発明の内燃機関の排気浄化装置は、各排気浄化触媒５０，５１を覆う外筒６０，６１と、各排気浄化触媒５０，５１と各外筒６０，６１の間に形成された外周通路７０，７１と、複数の外周通路７０，７１を相互に連通させる連通路８と、合流排気管４２と各外周通路７０，７１を接続する環流通路９０，９１と、一部の排気浄化触媒５０，５１を昇温又は保温させるときにその排気浄化触媒５０，５１の外周通路７０，７１に接続された還流通路９０，９１へ合流排気管４２から排気が流入するように流路を切り換える流路切換弁１０と、を備えるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に並列に設けられた複数の排気管と、
前記各排気管に設けられた排気浄化触媒と、
前記各排気浄化触媒より下流にて前記複数の排気管を合流させる合流排気管と、
前記各排気浄化触媒の少なくとも一部を覆う外筒と、
前記各排気浄化触媒と前記各外筒の間に形成された外周通路と、
前記複数の排気浄化触媒の外周通路を相互に連通させる連通路と、
前記合流排気管と各外周通路を接続する環流通路と、
前記合流排気管を流れる排気を前記環流通路の一部へ流入させる流路切換手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記流路切換手段は、前記合流排気管に設けられた弁機構であって、該弁機構より上流の合流排気管と前記一部の環流通路が連通し且つ該弁機構より下流の合流排気管と他の環流通路が連通する状態と、該弁機構より上流及び下流の合流排気管が相互に連通する状態とを切り換えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２において、前記流路切換手段は、前記複数の排気浄化触媒の一部を昇温又は保温させる必要があるときに、前記一部の排気浄化触媒の環流通路が前記弁機構より上流の合流排気管と連通し且つ他の排気浄化触媒の環流通路が前記弁機構より下流の合流排気管と連通するように動作することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一において、前記各排気浄化触媒へ還元剤を供給する還元剤添加弁を更に備え、前記外筒は前記還元剤添加弁を覆わないことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項２又は３において、前記外筒は前記弁機構を覆わないことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の排気浄化触媒が並列に配置された内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の排気浄化装置としては、排気通路を並列した２本の排気枝管に分岐させるとともに、各排気枝管にＮＯｘ触媒を配置し、ＮＯｘ保持能力の再生やＳＯｘ被毒からの回復を交互に行うものが知られている（たとえば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−２１４１５４号公報
【特許文献２】特開平５−１９５７５２号公報
【特許文献３】特開平５−１４９１３１号公報
【特許文献４】実開平６−８０８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記した従来の技術では触媒を通過した排気の熱が有効に利用されておらず、効率的な排気浄化を実現する上で改善の余地がある。
【０００４】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は複数の排気浄化触媒が並列に配置された内燃機関の排気浄化装置において、各排気浄化触媒を通過した排気の熱を有効に利用することができる技術を提供することにより、効率的な排気浄化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、複数の排気浄化触媒が並列に配置された内燃機関の排気浄化装置において、一部又は全ての排気浄化触媒を通過した排気の熱を任意の排気浄化触媒の昇温や保温などに利用可能な構成を採用し、以て排気浄化触媒の昇温等に要する燃料消費量や時間の低減を図れるようにした。
【０００６】
詳細には、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に並列に設けられた複数の排気管と、前記各排気管に設けられた排気浄化触媒と、前記各排気浄化触媒より下流にて前記複数の排気管を合流させる合流排気管と、前記各排気浄化触媒の少なくとも一部を覆う外筒と、前記各排気浄化触媒と前記各外筒の間に形成された外周通路と、前記複数の排気浄化触媒の外周通路を相互に連通させる連通路と、前記合流排気管と各外周通路を接続する環流通路と、前記合流排気管から前記複数の環流通路の一部へ排気を流入させる流路切換手段と、を備えるようにした。
【０００７】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、排気浄化触媒を経た排気が合流排気管へ流入する。合流排気管へ流入した排気は、流路切換手段により複数の環流通路の一部へ流入させられる。合流排気管から一部の環流通路へ流入した排気は、該環流通路から一部の排気浄化触媒の外周通路へ導かれる。一部の排気浄化触媒の外周通路へ導かれた排気は、該外周通路を流れた後に連通路を介して他の排気浄化触媒の外周通路へ流入し、最終的には他の排気浄化触媒の外周通路から環流通路を経て合流排気管へ戻る。
【０００８】
排気浄化触媒を通過した排気が一部の排気浄化触媒の外周通路を流れると、排気浄化触媒から排気へ放出された熱が前記一部の排気浄化触媒の昇温や保温に寄与するようになる。すなわち、従来ならば排気浄化触媒から排気を介して大気中へ放出されていた熱エネルギが一部の排気浄化触媒の昇温や保温に活用されるようになる。その結果、排気浄化触媒
の昇温や保温等に要する燃料消費量や時間を低減することが可能となる。
【０００９】
一部の排気浄化触媒を昇温又は保温させる必要がある場合としては、一部の排気浄化触媒の暖機時、一部の排気浄化触媒の浄化能力を再生又は回復させるために該排気浄化触媒を強制的に昇温させている時、一部の排気浄化触媒に対して他の排気浄化触媒の温度が高いとき（一部の排気浄化触媒と他の排気浄化触媒に温度差が生じたとき）等を例示することができる。
【００１０】
上記した流路切換手段としては、合流排気管に設けられた弁機構であって、該弁機構より上流の合流排気管と複数の環流通路の一部が連通し且つ該弁機構より下流の合流排気管と他の環流通路が連通する状態と、該弁機構より上流及び下流の合流排気管が相互に連通する状態とを切り換える弁機構を例示することができる。
【００１１】
このように構成された流路切換手段は、例えば、複数の排気浄化触媒の一部を昇温又は保温させる必要があるときには、前記一部の排気浄化触媒の環流通路が弁機構より上流の合流排気管と連通し且つ他の排気浄化触媒の環流通路が弁機構より下流の合流排気管と連通するように動作し、複数の排気浄化触媒の一部を昇温又は保温させる必要がないときには、弁機構より上流及び下流の合流排気管が相互に連通するように動作する。つまり、排気浄化触媒の昇温や保温などが必要ないときには、各排気浄化触媒の外周通路へ排気が流れないようにすることにより、排気浄化触媒の過昇温などを抑制することも可能である。
【００１２】
また、各排気浄化触媒へ還元剤を供給する還元剤添加弁を備えた内燃機関の排気浄化装置に本発明が適用される場合には、外筒が還元剤添加弁を覆わないように構成することが好ましい。これは、還元剤添加弁の過熱を抑制するためである。
【００１３】
同様に、流路切換手段の弁機構（特に弁体を駆動するアクチュエータ）も外筒によって覆われないように配置又は構成されることが好ましい。
【００１４】
また、複数の排気管及び排気浄化触媒が並列に配置される構成においては、各排気管に開閉弁や流量調整弁が設けられる場合がある。そのような場合にも開閉弁又は流量調整弁が外筒に覆われないように配置或いは構成されることが好ましいことは勿論である。
【００１５】
本発明において、外筒は、各排気浄化触媒毎に設けられてもよいが、全ての排気浄化触媒が単一の外筒によって覆われるようにしてもよい。この場合も還元剤添加弁や流路切換手段の弁機構が外筒によって覆われないようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の排気浄化触媒が並列に配置された内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒を通過した排気の熱を有効に利用することが可能となる。その結果、排気浄化触媒の昇温等に要する燃料消費量の低減や時間の短縮を図ること等が可能となり、効率的な排気浄化が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図２に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の排気系の構成を示す図である。図１において内燃機関１は、多気筒の圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。この内燃機関１には、エキゾーストマニフォルド２が接続されている。エキゾーストマニフォルド２は遠心過給器（ターボ
チャージャ）３のタービン３１を介して排気管４と接続されている。
【００１９】
排気管４の一部は、第１排気管４０と第２排気管４１に分岐し、下流にて再度一本の合流排気管４２に合流している。第１及び第２排気管４０，４１には、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１が各々配置されている。
【００２０】
第１及び第２排気浄化触媒５０，５１は、酸素過剰雰囲気（リーン雰囲気）のときには排気中のＮＯｘを吸蔵又は吸収し、酸素過少雰囲気（ストイキ雰囲気或いはリッチ雰囲気）のときには吸蔵又は吸収していたＮＯｘを放出及び還元する能力を有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタである。
【００２１】
第１及び第２排気浄化触媒５０，５１は、第１外筒６０及び第２外筒６１によって各々覆われている。第１排気浄化触媒５０と第１外筒６０の間には第１外周通路７０が形成され、第２排気浄化触媒５１と第２外筒６１の間には第２外周通路７１が形成されている。
【００２２】
第１外周通路７０と第２外周通路７１は、連通路８によって相互に連通している。また、第１外周通路７０と第２外周通路７１は、第１環流通路９０と第２環流通路９１を各々に介して合流排気管４２と接続されている。
【００２３】
第１及び第２環流通路９０，９１と合流排気管４２の接続部位には、流路切換弁１０が配置されている。この流路切換弁１０は、第１環流通路９０と第２環流通路９１と合流排気管４２の接続形態を切り換える弁機構である。
【００２４】
図２は、流路切換弁１０の動作形態を示す図である。流路切換弁１０は、（１）該流路切換弁１０より上流の合流排気管４２ａ（以下、上流側合流排気管４２ａと記す）と該流路切換弁１０より下流の合流排気管４２ｂ（以下、下流側合流排気管４２ｂと記す）が相互に導通した状態（図２の（ａ）を参照）と、（２）上流側合流排気管４２ａと第１環流通路９０が導通し且つ第２環流通路９１と下流側合流排気管４２ｂが導通した状態（図２の（ｂ）を参照）と、（３）上流側合流排気管４２ａと第２環流通路９１が導通し且つ第１環流通路９０と下流側合流排気管４２ｂが導通した状態（図２の（ｃ）を参照）と、を切り換えることが可能となっている。
【００２５】
ここで図１に戻り、第１排気浄化触媒５０より上流の第１排気管４０と第２排気浄化触媒５１より上流の第２排気管４１には、第１還元剤添加弁１１０と第２還元剤添加弁１１１が各々配置されている。第１及び第２還元剤添加弁１１０，１１１は、内燃機関１の燃料を還元剤として排気中へ添加するための弁である。
【００２６】
第１排気浄化触媒５０より下流の第１排気管４０と第２排気浄化触媒５１より下流の第２排気管４１には、第１流量調整弁１２０と第２流量調整弁１２１が各々配置されている。第１及び第２流量調整弁１２０，１２１は、第１排気管４０と第２排気管４１を流れる排気流量を各々調整する弁である。
【００２７】
このように構成された内燃機関１の排気系には、ＥＣＵ１３が併設されている。ＥＣＵ１３は、内燃機関１の運転状態や第１及び第２排気浄化触媒５０，５１の状態に基づいて、上記した流路切換弁１０、第１及び第２還元剤添加弁１１０，１１１、第１及び第２流量調整弁１２０，１２１を制御する。
【００２８】
例えば、ＥＣＵ１３は、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１のＰＭ捕集能力の再生処理（ＰＭ強制再生処理）やＳＯｘ被毒の回復処理（ＳＯｘ被毒回復処理）を交互に行う。
【００２９】
第１排気浄化触媒５０のＰＭ強制再生処理又はＳＯｘ被毒回復処理を行う場合には、ＥＣＵ１３は、第１流量調整弁１２０の開度を第２流量調整弁１２１の開度より小さくするとともに、第１還元剤添加弁１１０から間欠的に燃料添加を行うことにより、第１排気浄化触媒５０を凡そ５００℃以上の高温域まで昇温させる。
【００３０】
一方、第２排気浄化触媒５１のＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理を行う場合には、ＥＣＵ１３は、第２流量調整弁１２１の開度を第１流量調整弁１２０の開度より小さくするとともに、第２還元剤添加弁１１１から間欠的に燃料添加を行わせることにより、第２排気浄化触媒５１を凡そ５００℃以上の高温域まで昇温させる。
【００３１】
このように第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１のＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理が交互に行われると、内燃機関１の運転状態に影響を及ぼすことなく、処理対象となる排気浄化触媒へ流入する排気の量及び流速を低減させることができる。これにより、第１及び第２還元剤添加弁１１０，１１１から添加される燃料量を低減させることができる。
【００３２】
ところで、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１のＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理が交互に行われた場合であっても、添加燃料量を効果的に低減することが困難となる場合がある。
【００３３】
ＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理が行われた際には、第１又は第２排気浄化触媒５０，５１の昇温に伴い、当該第１又は第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気も多量の熱を含有するようになる。すなわち、第１又は第２排気浄化触媒５０，５１の昇温に用いられる熱エネルギ（主として、燃料の添加により発生した熱エネルギ）の一部が排気によって奪われ、排気とともに大気中へ放出されることになる。さらに、燃料添加により発生した熱エネルギの一部は、第１又は第２排気浄化触媒５０，５１の筐体（ケーシング）等を介しても放熱される。
【００３４】
従って、ＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理等において第１又は第２排気浄化触媒５０，５１を所望の高温域まで昇温させる時には、上記したような放熱分を考慮して添加燃料量を増量させる必要がある。
【００３５】
また、ＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理の対象となる排気浄化触媒へ流入する排気量は流量調整弁によって絞られるため、処理対象となる排気浄化触媒が内燃機関１の排熱（内燃機関１から排気中へ放出される熱エネルギ）を受け難くなる。
【００３６】
つまり、内燃機関１から排出された排気の大部分がＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理の非対象となる排気浄化触媒を流れるとともに、残りの少量の排気が処理対象の排気浄化触媒を流れることになるため、処理対象の排気浄化触媒が伝受可能な排熱量が少なくなる。この点からも添加燃料量の増量が必要になる。
【００３７】
上記したような種々の理由により添加燃料量の増量が必要になると、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１のＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理が交互に行われたとしても添加燃料量の低減効果が小さくなってしまう。
【００３８】
そこで、本実施例では、ＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理等において第１又は第２排気浄化触媒５０，５１を昇温させる時（ＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理の開始から排気浄化触媒が目標温度に達するまでの期間）に、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気がＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理の処理対象となる排気浄
化触媒の外周通路を流れるようにした。
【００３９】
例えば、第１排気浄化触媒５０を昇温させるとき（昇温過程）には、ＥＣＵ１３は、前述した図２（ｂ）の説明で述べたように、上流側合流排気管４２ａと第１環流通路９０が導通し且つ第２環流通路９１と下流側合流排気管４２ｂが導通するように流路切換弁１０を制御する。
【００４０】
この場合、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気は、上流側合流排気管４２ａ、第１環流通路９０、第１外周通路７０、連通路８、第２外周通路７１、及び第２環流通路９１を順次経て下流側合流排気管４２ｂへ流れるようになる。
【００４１】
第１排気浄化触媒５０を通過した排気には、第１還元剤添加弁１１０からの還元剤（燃料）添加により発生した熱の一部が含有されている。一方、第２排気浄化触媒５１を通過した排気には、内燃機関１の排熱が多く含有されている。これら第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気が第１外周通路７０を流れるようになると、排気に含有される熱によって第１排気浄化触媒５０の昇温が助長され（昇温性の向上）、およびまたは第１排気浄化触媒５０からケーシングを介して放熱される熱量が低減させられる（保温性の向上）。
【００４２】
従って、第１排気浄化触媒５０を所望の温度域まで昇温させる際に必要となる添加燃料量及び時間が低減され、第１排気浄化触媒５０の排気浄化効率を高めることが可能となる。
【００４３】
第２排気浄化触媒５１の昇温過程においては、ＥＣＵ１３は、前述した図２（ｃ）の説明で述べたように、上流側合流排気管４２ａと第２環流通路９１が導通し且つ第１環流通路９０と下流側合流排気管４２ｂが導通するように流路切換弁１０を制御すればよい。この場合、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気が第２外周通路７１を流れるようになるため、上記した第１排気浄化触媒５０と同様の効果を得ることが可能となる。
【００４４】
上記したような制御は、内燃機関１の負荷が低い時、或いは外気温度（吸気温度でもよい）が低い時にのみ行われるようにしてもよい。内燃機関１の負荷が低い時は内燃機関１の排熱量が少なくなるため、第１又は第２排気浄化触媒５０，５１から排気へ奪われる熱量が多くなり易い。また、外気温度が低い時は第１又は第２排気浄化触媒５０，５１からケーシングを介して放熱される熱量が多くなり易い。従って、内燃機関１の負荷が低い時や外気温度が低い時に上記した制御が行われると、添加燃料量や昇温処理時間を大幅に低減することができる。
【００４５】
また、第１又は第２排気浄化触媒５０，５１の昇温過程において、内燃機関１の負荷が高くなった時には、ＥＣＵ１３は、上記した制御を中断（図２（ａ）に示したように上流側合流排気管４２ａと下流側合流排気管４２ｂが導通するように流路切換弁１０を制御）し、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気がＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理の非対象となる排気浄化触媒の外周通路を流れるように流路切換弁１０を制御し、若しくは、第１又は第２還元剤添加弁１１０，１１１の添加燃料量を減量することにより、昇温対象の排気浄化触媒の過昇温を防止するようにしてもよい。
【００４６】
次に、第１又は第２排気浄化触媒５０，５１の昇温過程が終了した後、すなわち第１又は第２排気浄化触媒５０，５１の温度が目標温度に達した後は、ＥＣＵ１３は、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気がＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理の非処理対象となる排気浄化触媒の外周通路へ流れるように流路切換弁１０を制御する。
【００４７】
例えば、第１排気浄化触媒５０の昇温過程が終了した時には、ＥＣＵ１３は、前述した図２（ｃ）の説明で述べたように、上流側合流排気管４２ａと第２環流通路９１が導通し且つ第１環流通路９０と下流側合流排気管４２ｂが導通するように流路切換弁１０を制御する。
【００４８】
この場合、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気は、上流側合流排気管４２ａ、第２環流通路９１、第２外周通路７１、連通路８、第１外周通路７０、及び第１環流通路９０を順次経て下流側合流排気管４２ｂへ流れるようになる。
【００４９】
第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気が第２外周通路７１を流れると、排気に含有される比較的多量の熱により第２排気浄化触媒５１が昇温されるため、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１の温度差が緩和されるようになる。
【００５０】
ここで、圧縮着火式内燃機関１の排気温度は３００℃前後であるが、ＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理の実行中は排気浄化触媒の温度が５００℃〜７００℃程度まで昇温するため、排気浄化触媒を通過した排気の温度も５００℃〜７００℃に近い温度となる。その結果、第１排気浄化触媒５０を通過した排気と第２排気浄化触媒５１を通過した排気との間には、凡そ２００℃〜４００℃の温度差が生じる。
【００５１】
このような大きな温度差が生じると、第１排気管４０と第２排気管４１との熱膨張量が相違するようになるため、歪みや変形などを誘発する可能性がある。また、上記した温度差により第１流量調整弁１２０と第２流量調整弁１２１との間にも温度差が生じ、動作速度のばらつきや開度のばらつき等を誘発する可能性もある。
【００５２】
これに対し、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１の温度差が緩和されると、第１排気管４０と第２排気管４１の温度差や、第１流量調整弁１２０と第２流量調整弁１２１の温度差も緩和される。その結果、第１及び第２排気管４０，４１の歪みや変形等が抑制されるとともに、第１及び第２流量調整弁１２０，１２１の動作速度や開度等のばらつきも抑制されるようになる。
【００５３】
また、ＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理の実行中は、ＰＭやＳＯｘの反応熱によって第１排気浄化触媒５０が過昇温する可能性があるため、第１排気浄化触媒５０の熱を適度に放熱する必要がある。但し、第１排気浄化触媒５０からの放熱量が過大になると、該第１排気浄化触媒５０を目標温度域に維持すべく第１還元剤添加弁１１０から添加すべき燃料量を増加させる必要が生じてしまう。
【００５４】
これに対し、第２外周通路７１を通過した後の排気が第１外周通路７０を流れると、第１排気浄化触媒５０の熱を適当に放熱させることが可能となる。つまり、排気が第２外周通路７１を通過する際に該排気に含有されていた熱の大部分が第２排気浄化触媒５１の昇温や保温に費やされるため、第１外周通路７０へ流入する際の排気の温度は外気温度よりも高くなるものの第１排気浄化触媒５０の放熱を完全に遮断する程高くはなくなっている。その結果、第１排気浄化触媒５０の熱が適当に放熱され、以て第１排気浄化触媒５０が目標温度域に維持され易くなる。
【００５５】
尚、第２排気浄化触媒５１の昇温過程が終了した時には、ＥＣＵ１３は、前述した図２（ｂ）の説明で述べたように、上流側合流排気管４２ａと第１環流通路９０が導通し且つ第２環流通路９１と下流側合流排気管４２ｂが導通するように流路切換弁１０を制御すればよい。この場合、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気が第１外周通路７０を流れるようになるため、上記した第１排気浄化触媒５０の昇温過程終了後と同様の
効果を得ることが可能となる。
【００５６】
以上述べた実施例によれば、ＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理に伴う昇温処理において、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気の熱を昇温処理に利用することができるため、添加燃料の低減と昇温処理時間の短縮を図ることが可能となる。
【００５７】
さらに、昇温処理終了後においては、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気の熱を第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１との温度差縮小に利用することができるため、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１との温度差に起因した不具合の発生を抑制することも可能となる。
【実施例２】
【００５８】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００５９】
前述した第１の実施例では、第１又は第２排気浄化触媒５０，５１のＰＭ強制再生処理やＳＯｘ被毒回復処理の実行時に本発明を適用する例について述べたが、本実施例では第１及び第２排気浄化触媒５０，５１の暖機時に本発明を適用する例について述べる。
【００６０】
前述した図１の説明で述べたように第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１が並列に配置された内燃機関１では、冷間始動時のように第１及び第２排気浄化触媒５０，５１が未活性状態にあるときに、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１の暖機が交互に行われる。
【００６１】
例えば、第１排気浄化触媒５０を先に暖機させる場合には、ＥＣＵ１３は、第１流量調整弁１２０を開弁させ且つ第２流量調整弁１２１を閉弁させることにより、全ての排気が第１排気浄化触媒５０へ流れるようにする。この場合、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１の双方へ排気が流れる場合に比べ、第１排気浄化触媒５０へ流れる排気の量が多くなるため、第１排気浄化触媒５０が伝受可能な熱量が増加する。その結果、第１排気浄化触媒５０が早期に暖機するようになる。
【００６２】
第１排気浄化触媒５０の暖機が完了した後は、ＥＣＵ１３は、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１の双方へ排気が流入するように第１及び第２流量調整弁１２１を制御することにより、第１排気浄化触媒５０の失活を抑制しつつ第２排気浄化触媒５１の暖機を行う。その際、第２排気浄化触媒５１へ流入する排気量が第１排気浄化触媒５０へ流入する排気量より多くなるように第１及び第２流量調整弁１２０，１２１が制御されることが好ましい。
【００６３】
本実施例では、上記したような暖機処理時に第１および／または第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気の熱を利用して暖機時間の短縮を図るようにした。例えば、第１排気浄化触媒５０を先に暖機させる場合には、ＥＣＵ１３は、第１流量調整弁１２０を開弁させ且つ第２流量調整弁１２１を閉弁させる制御に加え、前述した図２（ｂ）の説明で述べたように上流側合流排気管４２ａと第１環流通路９０が導通し且つ第２環流通路９１と下流側合流排気管４２ｂが導通するように流路切換弁１０の制御を行う。
【００６４】
この場合、第１排気浄化触媒５０を通過した排気が持つ熱によって第１排気浄化触媒５０の昇温が助長され或いは第１排気浄化触媒５０からの不要な放熱が抑制されるため、第１排気浄化触媒５０の暖機時間を短縮すること可能となる。また、第１外周通路７０を流通した後の排気が第２外周通路７１を流れるため、第２排気浄化触媒５１も少なからず昇温される。
【００６５】
第１排気浄化触媒５０の暖機が完了した後は、ＥＣＵ１３は、第１流量調整弁１２０の開度を絞るとともに第２流量調整弁１２１を全開させ、さらに前述した図２（ｃ）の説明で述べたように上流側合流排気管４２ａと第２環流通路９１が導通し且つ第１環流通路９０と下流側合流排気管４２ｂが導通するように流路切換弁１０を制御する。
【００６６】
この場合、第２排気浄化触媒５１を通過した排気が持つ熱と第１排気浄化触媒５０を通過した排気が持つ熱が第２排気浄化触媒５１の昇温に寄与するため、第２排気浄化触媒５１の暖機時間を短縮することが可能となる。
【００６７】
尚、第１排気浄化触媒５０の暖機時に、ＥＣＵ１３は、前述した図２（ｃ）の説明で述べたように上流側合流排気管４２ａと第２環流通路９１が導通し且つ第１環流通路９０と下流側合流排気管４２ｂが導通するように流路切換弁１０を制御するようにしてもよい。
【００６８】
この場合、第２排気浄化触媒５１の暖機処理が開始される前（すなわち、第１排気浄化触媒５０の暖機処理中）に、第１排気浄化触媒５０を通過した排気の熱によって第２排気浄化触媒５１が暖められるようになる。このため、第１排気浄化触媒５０の暖機完了後に第２排気浄化触媒５１の暖機を開始する際には、第２排気浄化触媒５１がある程度暖められた状態となり、第２排気浄化触媒５１の暖機時間を短縮することが可能となる。
【００６９】
また、第２排気浄化触媒５１の暖機時に、ＥＣＵ１３は、第１流量調整弁１２０を閉弁し且つ第２流量調整弁１２１を開弁させる（すなわち、全ての排気が第２排気浄化触媒５１を流れるように第１および第２流量調整弁１２０，１２１を制御する）とともに、前述した図２（ｂ）の説明で述べたように上流側合流排気管４２ａと第１環流通路９０が導通し且つ第２環流通路９１と下流側合流排気管４２ｂが導通するように流路切換弁１０を制御するようにしてもよい。
【００７０】
この場合、排気の全てが第２排気浄化触媒５１へ流入するようになるため、排気の熱を利用して第２排気浄化触媒５１が早期に活性する。また、第２排気浄化触媒５１を通過した排気が第１外周通路７０を流通することにより、第１排気浄化触媒５０の失活が抑制される。
【００７１】
以上述べた実施例によれば、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１の暖機処理時において、第１および／または第２排気浄化触媒５０，５１を通過した排気の熱を利用して暖機時間の短縮（言い換えれば、第１及び第２排気浄化触媒５１の早期活性化）を図ることが可能となる。
【実施例３】
【００７２】
次に、本発明の第３の実施例について図３に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００７３】
前述した第１の実施例では、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１が独立した外筒（第１外筒６０及び第２外筒６１）によって覆われる例について述べたが、本実施例では第１及び第２排気浄化触媒５１が単一の外筒によって覆われる例について述べる。
【００７４】
図３は、本実施例における内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。図３において、第１及び第２排気浄化触媒５０，５１は、単一の外筒６００によって覆われている。外筒６００と第１及び第２排気浄化触媒５０，５１との間には、外周通路７００が形成されている。
【００７５】
この場合、第１環流通路９０は外周通路７００において第１排気浄化触媒５０の近傍且つ第２排気浄化触媒５１から離間した位置に接続され、第２環流通路９１は外周通路７００において第２排気浄化触媒５１の近傍且つ第１排気浄化触媒５０から離間した位置に接続されることが好ましい。
【００７６】
このような構成によれば、第１排気浄化触媒５０と第２排気浄化触媒５１が単一の外筒６００を共有することができるため、構成の簡略化及び製造／加工コストの低減を図ることが可能となる。
【００７７】
尚、外筒６００は、第１及び第２還元剤添加弁１１０，１１１や、第１及び第２流量調整弁１２０，１２１を覆わないように構成されることが好ましい。これは、外筒６００によって第１及び第２還元剤添加弁１１０，１１１や第１及び第２流量調整弁１２０，１２１が覆われると、第１及び第２還元剤添加弁１１０，１１１や第１及び第２流量調整弁１２０，１２１が高温によって動作不良や耐久性の低下などを誘発する可能性があるからである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施例１における内燃機関の排気系の概略構成を示す図
【図２】流路切換弁の動作を説明する図
【図３】実施例３における内燃機関の排気系の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００７９】
１・・・・・内燃機関
４・・・・・排気管
８・・・・・連通路
１０・・・・流路切換弁
１３・・・・ＥＣＵ
４０・・・・第１排気管
４１・・・・第２排気管
４２・・・・合流排気管
４２ａ・・・上流側合流排気管
４２ｂ・・・下流側合流排気管
５０・・・・第１排気浄化触媒
５１・・・・第２排気浄化触媒
６０・・・・第１外筒
６１・・・・第２外筒
７０・・・・第１外周通路
７１・・・・第２外周通路
９０・・・・第１環流通路
９１・・・・第２環流通路
１１０・・・第１還元剤添加弁
１１１・・・第２還元剤添加弁
６００・・・外筒
７００・・・外周通路１
【図１】
2006144747.tif 000003
【図２】
2006144747.tif 000004
【図３】
2006144747.tif 000005