(57)【要約】  【課題】内燃機関の高速高負荷の運転領域において排気流量が変化しても触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力のバランスを適正に保てるようにすることである。  【解決手段】内燃機関から主触媒装置に続く排気通路１０に対して前記主触媒装置の上流側で分岐して再合流する触媒通路２０と、排気通路１０に設けられた触媒装置３０と、前記排気通路における前記触媒通路の分岐点から再合流点までの間の所定位置に設けられた開閉弁１２とを有する内燃機関の排気浄化装置であって、開閉弁１２の開放状態において、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する物理量を検出する物理量検出手段（５０（Ｓ１、Ｓ２）、５１、５２）と、検出された物理量に基づいて触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とを同じにするように制御する圧力バランス制御手段（１２、５０（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５））とを有する構成となる。【選択図】  図１
2006077690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から主触媒装置に続く排気通路に対して前記主触媒装置の上流側で分岐して再合流する触媒通路と、該触媒通路に設けられた触媒装置と、前記排気通路における前記触媒通路の分岐点から再合流点までの間の所定位置に設けられた開閉弁とを有する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記開閉弁の開放状態において、前記触媒通路における前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する物理量を検出する物理量検出手段と、
前記物理量検出手段にて検出された物理量に基づいて前記触媒通路における前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力とを同じにするように制御する圧力バランス制御手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記物理量検出手段は、前記触媒通路における前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差自体を前記物理量として検出する手段を有する請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記物理量検出手段は、前記内燃機関の回転速度及び負荷を前記物理量として検出する手段を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記物理量検出手段は、前記触媒装置の上流側温度と下流側温度との差を前記物理量として検出する手段を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記物理量検出手段は、前記触媒装置の床温を前記物理量として検出する手段を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記圧力バランス制御手段は、前記開閉弁の開度を調整する開閉弁制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記圧力バランス制御手段は、前記排気通路における前記開閉弁と前記触媒通路への分岐点との間の所定位置に設けられた上流側弁と、
前記上流側弁の開度を制御する手段とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記圧力バランス制御手段は、前記排気通路における前記触媒通路の再合流点の下流側近傍に設けられた下流側弁と、
前記下流側弁の開度を制御する手段とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記触媒通路の下流側端部は上流側端部より前記排気通路を流れる排気による動圧を受けやすい角度にて前記排気通路に接合していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の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、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、内燃機関の運転状況に応じて、内燃機関からの排気を排気通路を通して主触媒装置に導く状態と、排気通路を流れる排気を該排気通路から分岐する触媒通路に導いて他の触媒装置を通して排気通路に戻す状態との切換えを行なうようにした内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から主触媒装置に続く排気通路に対して前記主触媒装置の上流側で分岐して再合流する触媒通路と、該触媒通路に設けられた触媒装置と、前記触媒通路の前記排気通路における前記触媒通路の分岐点と再合流点との間の所定位置に設けられた開閉弁とを備えた内燃機関の排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の排気浄化装置では、内燃機関の冷機時には、前記開閉弁を閉鎖して、内燃機関からの排気を排気通路から前記触媒通路に導き、その排気を触媒装置を通してから排気通路に戻すようにし、内燃機関の暖機時には、前記開閉弁を開放して、内燃機関からの排気を排気通路を通して主触媒装置に導いている。
【０００３】
内燃機関の暖機時での前記開閉弁を開放した状態では、その開閉弁や排気通路壁での抵抗損失等により触媒通路における触媒装置の下流側圧力がその上流側圧力より小さくなる。この圧力差によって排気通路を流れる排気が触媒通路の上流側開口から流入し、これが触媒通路に設けられた触媒装置の劣化を早める原因となっていた。これを防止するため、前述した従来の排気浄化装置では、触媒通路の下流側出口に突起を設けて、触媒通路の下流側出口に排気通路を流れる排気による動圧が作用するようにして前記触媒装置の下流側圧力と上流側圧力とのバランスをとるようにしている。
【特許文献１】特開平９−３１７４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の高速高負荷の運転領域では、排気通路を流れる排気の流速が速くなる。このような状況では、排気通路を高速に流れる排気による触媒通路の上流側開口からの吸出し効果が大きくなり、触媒通路における触媒装置の上流側圧力が低下する傾向にある。このため、前述した従来の排気浄化装置のように、ある排気の流速を想定して、触媒通路の下流側出口に排気による動圧が作用するようにしても、その排気の流速がその想定された流速から変化すると、触媒通路の下流側出口に作用する動圧も変化し、結果として、触媒通路における前記触媒装置の下流側圧力と上流側圧力のバランスがくずれてしまう。
【０００５】
本発明は、前述した従来の問題を解決するためになされたもので、内燃機関の高速高負荷の運転領域において排気流量が変化しても触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力のバランスを適正に保てるようにした内燃機関の排気浄化装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関から主触媒装置に続く排気通路に対して前記主触媒装置の上流側で分岐して再合流する触媒通路と、該触媒通路に設けられた触媒装置と、前記排気通路における前記触媒通路の分岐点から再合流点までの間の所定位置に設けられた開閉弁とを有する内燃機関の排気浄化装置であって、前記開閉弁の開放状態において、前記触媒通路における前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する物理量を検出する物理量検出手段と、前記物理量検出手段にて検出された物理量に基づいて前記触媒通路における前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力とを同じにするように制御する圧力バランス制御手段とを有する構成となる。
【０００７】
このような構成により、内燃機関の暖機時に開閉弁が開放状態となると、内燃機関からの排気は排気通路を通して主触媒装置に導かれる。この状態において、触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する物理量が検出され、その物理量に基づいて前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力とが同じになるように制御される。排気通路を流れる排気の流速が変化して触媒装置の上流側圧力と下流側圧力のバランスが変化しても、その上流側圧力と下流側圧力との差が関係する前記物理量に基づいてバランスが制御されるようになる。
【０００８】
前記物理量は、触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差と量的にある関係をもったものであれば特に限定されず、当該差の原因となる物理量であっても、当該差の結果として表れる物理量であっても、当該差そのものであってもよい。
【０００９】
具体的には、前記物理量検出手段は、前記触媒通路における前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差自体を前記物理量として検出する手段を有することができる。
【００１０】
この場合、前記触媒通路における前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差に基づいて前記上流側圧力と下流側圧力とが同じになるように制御される。
【００１１】
また、前記物理量検出手段は、前記内燃機関の回転速度及び負荷を前記物理量として検出する手段を有することができる。
【００１２】
内燃機関の回転速度及び負荷は排気通路を通る排気の流速として表れる。この排気通路を流れる流速に起因して前記触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差が発生する。高回転高負荷になるほど排気の流速が速くなって、排気通路を高速に流れる排気による触媒通路の上流側開口からの吸出し効果が大きくなり、前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差が大きくなる。このように触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する内燃機関の回転速度及び負荷に基づいて前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力とのバランスが制御される。
【００１３】
また、前記物理量検出手段は、前記触媒装置の上流側温度と下流側温度との差を前記物理量として検出する手段を有することができる。
【００１４】
触媒装置の上流側圧力が高いということは、触媒通路における触媒装置の上流側通路部に流入する排気量が多いことを表し、触媒装置の下流側圧力が高いということは、触媒通路における触媒装置の下流側通路部に流入する排気量が多いことを表す。従って、前記触媒装置の上流側温度と下流側温度との差は、その上流側圧力と下流側圧力との差が反映したものとなる。このように触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差に関係するその上流側温度と下流側温度との差に基づいて当該触媒装置の上流側圧力と下流側圧力とが同じになるように制御される。
【００１５】
更に、前記物理量検出手段は、前記触媒装置の床温を前記物理量として検出する手段を有することができる。
【００１６】
触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差が生じると、排気が触媒通路を通して流れ、その流量に応じて触媒装置の床温が上昇する。従って、前記触媒装置の床温は、当該触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差が反映したものとなる。このように触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する当該触媒装置の床温に基づいて前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力とのバランスが制御される。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、前記圧力バランス制御手段が、前記開閉弁の開度を調整する開閉弁制御手段を有する構成とすることができる。
【００１８】
このような構成により、開閉弁の開度に応じて排気通路を流れる排気の流速が制御される。このように制御される排気通路における排気の流速に応じて触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差が変化する。これにより、前記上流側圧力と下流側圧力とのバランスが制御される。
【００１９】
また、このように開閉弁を制御する構成とすると、排気通路の流速を制御する部品を別に設ける必要がなく、構成を複雑化させることもない。
【００２０】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、前記圧力バランス制御手段が、前記排気通路における前記開閉弁と前記触媒通路への分岐点との間の所定位置に設けられた上流側弁と、前記上流側弁の開度を制御する手段とを有する構成となる。
【００２１】
このような構成より、上流側弁が排気通路をより閉ざす開度に制御されれば、排気通路を流れる排気の流速が低下する。このように制御される排気通路における流速に応じて触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差が変化する。これにより、前記上流側圧力と下流側圧力とのバランスが制御される。
【００２２】
更に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、前記圧力バランス制御手段が、前記排気通路における前記触媒通路の再合流点の下流側近傍に設けられた下流側弁と、前記下流側弁の開度を制御する手段とを有する構成となる。
【００２３】
このような構成により、下流側弁の開度に応じて排気通路における触媒通路の再合流点側での排気流の部分的な妨げ度合いが変化する。このような排気通路における触媒通路の再合流点側での排気流の変化により、特に、触媒通路における触媒装置の下流側圧力が影響を受ける。これにより、前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力とのバランスが制御される。
【００２４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、前記触媒通路の上流側端部が下流側端部より前記排気通路を流れる排気による動圧を受けやすい角度にて前記排気通路に接合している構成とすることができる。
【００２５】
このような構成により、開閉弁や排気通路壁の抵抗損失によって触媒通路における触媒装置の下流側圧力が上流側圧力より小さくなる傾向を防止し、前記圧力バランス制御前の初期状態において、前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力とのバランスをとることができるようになる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、開閉弁が開放状態となって内燃機関からの排気が排気通路を通して主触媒装置に導かれる状態において、排気通路に対して分岐、再合流する触媒通路に設けられた触媒装置の上流側圧力と下流側圧力との差が関係する物理量が検出され、その物理量に基づいて前記触媒装置の上流側圧力と下流側圧力とが同じになるように制御されるようになるので、内燃機関の高速高負荷の運転領域において排気流量が変化しても触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力のバランスを適正に保つことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置について、図面を用いて説明する。
【００２８】
本発明の第一の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、図１に示すように構成される。
【００２９】
図１において、エンジン（内燃機関）のエキゾーストマニホールドに接続された排気通路１０が主触媒装置（例えば、NOx吸蔵還元触媒装置）まで延びている。排気通路１０に対して前記主触媒装置の上流側で分岐して再合流する触媒通路２０が排気通路１０に接合している。触媒通路２０には前記主触媒装置とは異なる排気成分の除去機能を有する触媒装置３０（例えば、三元触媒装置）が設けられている。排気通路１０における触媒通路２０の上流側開口２１が臨む分岐点から触媒通路２０の下流側開口２２が臨む再合流点までの間の所定位置に排気通路１０を開閉する開閉弁１２が設けられている。また、触媒通路２０における触媒装置３０の上流側に位置する触媒上流側通路部２３には圧力センサ５１が設置され、触媒通路２０における触媒装置３０の下流側に位置する触媒下流側通路部２４には圧力センサ５２が設置されている。
【００３０】
吸気管に接続された負圧タンク４１の負圧が調整弁４２を介してアクチュエータ４０に印加しており、アクチュエータ４０は印加する負圧に応じて駆動機構４３を介して排気通路１０に設けられた開閉弁１２を駆動させる。制御ユニット５０（ＥＣＵ）は、前述したように触媒通路２０の触媒上流側通路部２３に設けられた圧力センサ５１からの検出圧力信号Ｐｕと触媒通路２０の触媒下流側通路部２４に設けられた圧力センサ５２からの検出圧力信号Ｐｄとを入力し、それらの検出圧力信号Ｐｕ、Ｐｄに基づいて調整弁４２に流入する大気圧を調整することによりアクチュエータ４０に印加する負圧を制御する。このようにアクチュエータ４０に印加する負圧が制御されることにより、開閉弁１２の開度が制御されるようになる。
【００３１】
例えば、開閉弁１２を開放すべき初期状態、即ち、開閉弁１２を開放すべきエンジンの暖機時に排気通路１０を流れる排気の流速が最小となる状態において触媒通路２０における触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とのバランスがとれるように（同じになるように）、触媒通路２０の下流側端部及び上流側端部の排気通路１０への接合状態が決められる。具体的には、前記エンジンの暖機時に排気通路１０を流れる排気の流速が最小となる状態では、触媒通路２０における触媒装置３０の下流側圧力がその上流側圧力より低下する傾向にあるので、触媒通路２０の下流側端部がその上流側端部より排気通路１０を流れる排気による動圧を受けやすい角度にて排気通路１０に接合される。更に具体的には、触媒通路２０の上流側端部が排気通路１０に対して略垂直に接合するのに対して、触媒通路２０の下流側端部が排気通路１０の上流側を臨むように僅かに傾けられた状態で排気通路１０に接合される。その傾ける角度は、触媒装置２０の上流側圧力より低下する傾向にある下流側圧力を補って前記下流側圧力と上流側圧力とのバランスがとれるような動圧が触媒通路２０の下流側端部に作用する角度に決められる。
【００３２】
前述したような構造の内燃機関の排気浄化装置では、エンジンの低速低負荷の運転領域となる冷機時では、制御ユニット５０によって開閉弁１２が閉状態に制御される。この状態では、エンジンから排気通路１０を通して流れる排気は触媒通路２０に導かれ、触媒装置３０を通って排気通路１０に戻される。
【００３３】
一方、エンジンの回転速度及び負荷が増大する暖機時では、制御ユニット５０によって開閉弁１２が開放状態に制御される。この状態では、エンジンから排気通路１０を通って流れる排気はそのまま主触媒装置に導かれる。
【００３４】
前記開閉弁１２が開放される状態において、制御ユニット５０は、更に、図２に示す手順に従って処理を実行する。
【００３５】
図２において、制御ユニット５０は、圧力センサ５１、５２からの検出圧力信号Ｐｕ、Ｐｄを取得し（Ｓ１）、それらの信号に基づいて、触媒通路２０における触媒装置３０の上流側圧力（Ｐｕ）と下流側圧力（Ｐｄ）との圧力差ΔＰ（Ｐｄ−Ｐｕ）を演算する（Ｓ２）。そして、制御ユニット５０は、その圧力差ΔＰが基準圧力差ΔＰ0より大きいか否かを判定する（Ｓ３）。基準圧力差ΔＰ0は、ゼロまたはそれに近い値に設定される。前記圧力差ΔＰが基準圧力差ΔＰ0以下となる状況においては（Ｓ３でＮＯ）、制御ユニット５０は、開閉弁１２が開放状態（１）（図３参照）を維持するように調整弁４２を制御する。触媒装置３０の上流側圧力（Ｐｕ）と下流側圧力（Ｐｄ）との圧力差ΔＰが前記基準圧力差ΔＰ0以下となる状況では、制御ユニット５０は前述した処理（Ｓ１〜Ｓ３）を繰り返し実行し、開閉弁１２は開放状態（１）に維持される。
【００３６】
エンジンの回転速度及び負荷が更に増大して更なる高速高負荷の運転領域になると、排気通路１０を流れる排気の流速が更に増大する。このような状況において、排気通路１０を高速に流れる排気の吸出し効果によって触媒通路３０における触媒装置３０の上流側圧力が低下すると共に、その排気による動圧の増大によって触媒装置３０の下流側圧力が上昇することに起因して、前記圧力差ΔＰが基準圧力差ΔＰ0を超えると（Ｓ３でＹＥＳ）、制御ユニット５０は、排気通路１０を絞るように開閉弁１２を図３に示す開度（２）にすべく調整弁４２を制御する（Ｓ５）。このように開閉弁１２が開度（２）に維持されると、排気通路１０を流れる排気の流速が低下し、触媒通路３０における触媒装置３０の上流側圧力が上昇すると共に、その排気による動圧が減少して触媒装置３０の下流側圧力が低下する。これによって、触媒通路３０における触媒装置３０の上流側圧力とその下流側圧力との差が低下する。
【００３７】
制御ユニット５０が上述したように触媒通路３０における触媒装置３０の上流側圧力（Ｐｕ）と下流側圧力（Ｐｄ）との圧力差ΔＰに基づいて開閉弁１２の開度を開放状態（１）と開度（２）とのいずれかに切換え制御することにより、エンジンの高速高負荷の運転領域において排気通路１０を流れる排気の流量が変化しても触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との圧力差ΔＰが基準圧力差ΔＰ0以内の範囲に維持されるようになる。即ち、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とが実質的に同じになるように制御されることとなり、それらのバランスがくずれることなく、触媒装置３０に流入する排気の量を極力少ないものとすることができるようになる。その結果、触媒装置３０の劣化を極力防止することができるようになる。
【００３８】
ところで、エンジンの回転速度及び負荷は排気通路１０を流れる排気の流速として表れる。前述したように排気通路１０を流れる排気の流速に起因して触媒通路２０における触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差が発生する。このことに着目して、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する物理量として前記エンジンの回転速度及び負荷を用いることができる。即ち、制御ユニット５０は、エンジンの回転速度及び負荷に基づいて開閉弁１２の開度を制御することができる。
【００３９】
この場合、制御ユニット５０は、図４に示す手順に従って処理を実行する。
【００４０】
制御ユニット５０は、回転速度及び負荷と開閉弁１２の開度との関係を表す制御テーブル１００（図４参照）を所定のメモリに格納している。この制御テーブル１００では、エンジンの冷機時に対応した特性曲線Ｌf1（等流量ライン）の下側となる回転速度及び負荷の比較的低い運転領域が開閉弁１２の閉鎖状態に対応付けられ、エンジンの暖機時に対応した前記特性曲線Ｌf1の上側となる回転速度及び負荷の比較的高い運転領域が開閉弁１２の開放状態（１）（図３参照）に対応付けられる。また、特性曲線Ｌf2の上側となる更に高回転高負荷の運転領域が開閉弁１２の開度（２）（図３参照）に対応付けられる。
【００４１】
制御ユニット５０は、車両において通常設けられているエンジンの回転速度センサ及び負荷（トルク）センサからの検出信号（回転速度、負荷）を取得し（Ｓ１１）、制御テーブル１００を参照してその取得した回転速度及び負荷に対応する開度となるように開閉弁１２を制御する（Ｓ１２）。具体的には、エンジンの冷機時の回転速度及び負荷の比較的低い運転領域では、開閉弁１２が閉鎖される。この状態で、エンジンから排気通路１０を通して流れる排気は触媒通路２０に導かれ、触媒装置３０を通って排気通路１０に戻される。エンジンの暖機時の回転速度及び負荷の比較的高い運転領域では、開閉弁１２が開放状態（１）に制御され、エンジンからの排気が排気通路１０を通ってそのまま主触媒装置に導かれる。
【００４２】
エンジンの回転速度及び負荷が更に増大して更なる高速高負荷の運転領域になると、開閉弁１２が開度（２）に制御される（Ｓ１２）。このようなエンジンの高速高負荷の運転領域では、排気通路１０の排気の流速が非常に高速となり、それに起因して前述したように触媒通路２０における触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差が発生し得る。このような状況において、開閉弁１２が排気通路１０を絞る開度（２）に制御されるので、排気通路１０を流れる排気の速度が抑制され、触媒通路２０における触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差が増大することが防止される。
【００４３】
制御ユニット５０は所定周期にて前述した処理（Ｓ１１、Ｓ１２）を繰り返し実行することにより、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とが同じになるように制御されてそれらのバランスが適性に保持され、触媒装置３０に流入する排気の量を極力少ないものとすることができるようになる。その結果、触媒装置３０の劣化を極力防止することができるようになる。
【００４４】
触媒通路２０の触媒上流側通路部２３に流入する排気の量を表す上流ガス流入量と触媒下流側通路部２４に流入する排気の量を表す下流ガス流入量とから、ガス流入量比が次のように定義される。
【００４５】
ガス流入量比＝｛上流ガス流入量−下流ガス流入量｝／上流ガス流入量
そして、触媒通路２０に設けられた触媒装置３０の床温は、一般に前記ガス流入量比に応じて図５に示すように変化する。
【００４６】
このことから、触媒装置３０の床温を検出することにより、その床温に対応したガス流入量比が前記特性（図５参照）に基づいて定まる。ガス流入量比は、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差に対応する。このことに着目して、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する物理量として触媒装置３０の床温を用いることができる。即ち、制御ユニット５０は、触媒装置３０の床温を検出する温度センサからの検出信号に基づいて開閉弁１２の開度を制御することができる。
【００４７】
この場合、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧量とのバランスが崩れていなければ、ガス流入量比が比較的小さい値を維持して触媒装置３０の床温は比較的低い温度に維持される。一方、エンジンが高速高負荷の運転領域になると、前述したように排気通路１０を流れる排気の流速が速くなることに伴って触媒装置３０の上流側圧力が低下すると共にその下流側圧力が上昇し、前記下流ガス流入量が多くなって、触媒装置３０の床温が上昇する。このように上昇する床温に基づいて開閉弁１２を開度（２）に制御すると、前記排気の流速が抑制されて前記下流ガス流入量も抑制される。その結果、触媒装置３０の床温が下げられる。
【００４８】
このように触媒装置３０の床温を検出して、その床温が比較的低い値に維持されるように開閉弁１２の開度を開放状態（１）と開度（２）とのいずれかに切換え制御することにより、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とが同じになるように制御されてそれらのバランスを適正に保持することができるようになる。
【００４９】
前記上流ガス流入量が増大すると触媒通路２０における触媒上流側通路部２３での検出温度が上昇し、前記下流ガス流入量が増大すると触媒通路２０における触媒下流側通路部２４での検出温度が上昇する。即ち、触媒上流側通路部２３での検出温度と触媒下流側通路部２４での検出温度の差は、前述したガス流入量比に対応するものとなって、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する物理量として用いることができる。
【００５０】
この場合、制御ユニット５０は、触媒上流側通路部２３に設置された温度センサからの検出信号と触媒下流側通路部２４に設置された温度センサからの検出信号を入力する。そして、制御ユニット５０はそれらの検出信号に基づいた触媒装置の上流側温度と下流側温度との差が所定範囲以内となるように開閉弁１２の開度を開放状態（１）と開度（２）とのいずれかに切換え制御する。これにより、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とのバランスを適正に保持することができるようになる。
【００５１】
なお、前述した各例では、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差に関係する物理量（触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との圧力差ΔＰ、エンジンの回転速度及び負荷、触媒装置３０の床温、触媒装置３０の上流側温度と下流側温度の差）に基づいて開閉弁１２の開度を開放状態（１）と開度（２）（図３参照）とのいずれかに切換え制御するものであったが、前記物理量に基づいて開閉弁１２の開度を２段階以上の段階あるいは、連続的に制御することもできる。
【００５２】
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
【００５３】
本発明の第二の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の特徴部分は図６に示される。この例は、排気通路１０を流れる排気の流速を開閉弁１２の開度によって制御するのではなく、開閉弁１２と異なる他の弁にて制御するものである。他の部分は、図１に示す排気浄化装置と同様の構成となる。
【００５４】
図６において、排気通路１０における開閉弁１２と触媒通路２０の上流側開口２１（図１参照）が排気通路１０に臨む分岐点との間の所定位置に上流側弁１４が設けられている。そして、開閉弁１２を開放すべき初期状態、即ち、開閉弁１２を開放すべきエンジンの暖機時に排気通路１０を流れる排気の流速が最小となる状態で更に上流側弁１４を開放状態（１）にした状態において、前述したのと同様に触媒通路２０における触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とのバランスがとれるように、触媒通路２０の下流側端部及び上流側端部の排気通路１０への接合状態が決められる。
【００５５】
制御ユニット５０は、前述したいずれかの物理量（触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との圧力差ΔＰ、エンジンの回転速度及び負荷、触媒装置３０の床温、触媒装置３０の上流側温度と下流側温度の差）に基づいて上流側弁１４の開度を開放状態（１）と閉鎖状態（２）とのいずれかに切換え制御する。このような制御により、排気通路１０を流れる排気の流速が高くなって触媒装置３０に排気が流れ得る状況（例えば、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧量との差が大きくなり得る状況）において、上流側弁１５が閉鎖状態（２）に制御される。その結果、前記第一の実施の形態の場合と同様に、排気通路１０を流れる排気の流速が抑制され、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とのバランスが適正に保持されるようになる。
【００５６】
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。
【００５７】
本発明の第三の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の特徴部分は、図７に示される。この例は、排気通路１０を流れる排気の流速を開閉弁１２の開度によって制御するのではなく、開閉弁１２と異なる弁にて制御する点で前記第二の実施の形態の場合と同様であるが、その弁の設置位置が異なる。
【００５８】
図７において、排気通路１０における触媒通路２０の下流側開口２２が臨む再合流点の排気下流側近傍、更に具体的には、触媒通路２０の下流側開口２２の排気下流側縁部近傍に下流側弁１６が設けられている。そして、開閉弁１２を開閉すべき初期状態、即ち、開閉弁１２を開放すべきエンジンの暖機時に排気通路１０を流れる排気の流速が最小となる状態で更に下流側弁１６を閉鎖状態（２）にした状態において、触媒通路２０における触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とのバランスがとれるように、触媒通路２０の下流側端部及び上流側端部の排気通路１０への接合状態が決められる。具体的には、触媒通路２０の上流側端部及び下流側端部の双方が排気通路１０に対して略垂直に接合する。
【００５９】
このような接合状態で下流側弁１６がなければ、前記エンジンの暖機時に排気通路１０を流れる排気の流速が最小となる状態では、前述したように触媒通路２０における触媒装置３０の下流側圧力がその上流側圧力より低下する傾向にある。しかし、閉鎖状態（１）となる下流側弁１６によって、排気通路１０における触媒通路２０の再合流点での排気流が部分的に妨げられ、この排気流の妨げ度合いに応じて触媒通路２０の下流側圧力が増大する。その結果、触媒通路２０における触媒装置３０の下流側圧力がその上流側圧力より低下する傾向にあっても、閉鎖状態（１）となる下流側弁１６による触媒通路２０の下流側圧力の増大作用によって、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とのバランスが適正に保持される。
【００６０】
制御ユニット５０は、例えば、圧力センサ５１、５２からの検出信号に基づいて得られる触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との圧力差ΔＰに基づいて上流側弁１６の開度を閉鎖状態（１）と開放状態（２）とのいずれかに切換え制御する。このような制御により、暖機時の初期状態（前記圧力差ΔＰが基準圧力差ΔＰ0に達していない状態）においては、上流側弁１５が閉鎖状態（１）に制御される。その結果、前述した初期状態と同様に触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力とのバランスが適正に保持される。一方、排気通路１０を流れる排気の流速が高くなって触媒装置３０に排気が流れ得る状況（例えば、触媒装置３０の上流側圧力と下流側圧力との差が大きくなる状況）において、上流側弁１５が開放状態（２）に制御される。その結果、排気通路１０における触媒通路２０の再合流点での排気流の部分的な妨げが解消され、触媒装置３０の下流側圧力が低下するようになって、触媒通路３０の上流側圧力と下流側圧力とのバランスが適正に保持されるようになる。
【００６１】
なお、前述した第二の実施の形態及び第三の実施の形態において、上流側弁１４及び下流側弁１６の開度制御は、２段階の切換え制御ではなく、更に多くの段階あるいは連続的な切換え制御とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上、説明したように、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の高速高負荷の運転領域において排気流量が変化しても触媒通路における触媒装置の上流側圧力と下流側圧力のバランスを適正に保てるという効果を有し、内燃機関の運転状況に応じて、内燃機関からの排気を排気通路を通して主触媒装置に導く状態と、排気通路を流れる排気を該排気通路から分岐する触媒通路に導いて他の触媒装置を通して排気通路に戻す状態との切換えを行なうようにした内燃機関の排気浄化装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置
【図２】制御ユニットでの処理の流れ（その１）を示すフローチャート
【図３】開閉弁の制御状態を示す図である。
【図４】制御ユニットでの処理の流れ（その２）を示すフローチャート
【図５】触媒装置の床温と触媒装置へのガス流入量比との関係を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置における特徴部分を示す図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置における特徴部分を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  排気通路
１２  開閉弁
１４  上流側弁
１６  下流側弁
２０  触媒通路
２１  上流側開口
２２  下流側開口
２３  触媒上流側通路部
２４  触媒下流側通路部
３０  触媒装置
４０  アクチュエータ
４１  負圧タンク
４２  制御弁
４３  駆動機構
５０  制御ユニット（ＥＣＵ）
５１、５２  圧力センサ
【図１】
2006077690.tif 000003
【図２】
2006077690.tif 000004
【図３】
2006077690.tif 000005
【図４】
2006077690.tif 000006
【図５】
2006077690.tif 000007
【図６】
2006077690.tif 000008
【図７】
2006077690.tif 000009