(57)【要約】【課題】排気通路を２つに分離する排気システムにおいて、より簡単な構成または制御によって、分離された２つの各排気通路に導入される排気の量を制御可能とする。【解決手段】上流側排気管１が途中で２重管構造の下流側排気管２の外管２ａ及び内管２ｂに分離される排気システムの分離部３において、外管２ａと内管２ｂの分離部３への開口部の並び方向に平行な軸に回転可能に支持されたロータリーバルブ４を備える。また、ロータリーバルブ４には、第１通気孔４ａと上側第２通気孔４ｂ、下側第２通気孔４ｃの３つの通気孔を設ける。そして、ロータリーバルブ４を回転させて、第１通気孔４ａ及び上側第２通気孔４ｂ、下側第２通気孔４ｃの、上流側排気管１、外管２ａ、内管２ｂの各々に対する開口面積を変化させることにより、上流側排気管１を通過する排気のうち、外管２ａ及び内管２ｂに流入する排気の量を制御する。【選択図】図３
2008014188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気が通過する第１排気通路と、
前記第１排気通路を途中から第２排気通路と第３排気通路とに分離させる分離部と、
前記分離部に設けられ、前記第１排気通路を通過する排気の、前記第２排気通路及び前記第３排気通路への流入量を制御する流量制御手段と、
を備えた排気システムであって、
前記流量制御手段は、前記分離部に対する前記第２排気通路及び前記第３排気通路の開口部の並び方向と略並行な回転軸に回転可能に支持された回転部材を有し、
前記回転部材には、前記第１排気通路と前記第２排気通路とを連通する第１連通路と、前記第１排気通路と前記第３排気通路とを連通する第２連通路とが設けられ、
前記第１連通路及び第２連通路は、前記回転部材における前記回転軸方向に関して異なる位置に設けられるとともに、前記回転部材をその周方向に関して異なる方向に貫通してなり、
前記流量制御手段が前記回転部材を回転させることにより、前記第１連通路の前記第１排気通路及び前記第２排気通路に対する開口面積を変更するとともに、前記第２連通路の前記第１排気通路及び前記第３排気通路に対する開口面積を変更し、前記第１排気通路を通過する排気の、前記第２排気通路及び前記第３排気通路への流入量を制御することを特徴とする内燃機関の排気システム。
【請求項２】
前記第２排気通路と前記第３排気通路とは、該第２排気通路が該第３排気通路の内部を通過する２重管構造を有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システム。
【請求項３】
前記第３排気通路の前記分離部に対する開口部は、前記回転軸方向に対して上側開口部と下側開口部とに２分割され、前記第２排気通路の前記分離部に対する開口部は、前記上側開口部と前記下側開口部の間に位置し、
前記第２連通路は、前記第１連通路に対して前記回転軸方向の両側に配置される上側第２連通路と下側第２連通路の２つの連通路からなり、
前記第２連通路と前記第３排気通路とが接続される際には、前記上側第２連通路は前記上側開口部に接続されるとともに、前記下側第２連通路は前記下側開口部に接続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システム。
【請求項４】
前記回転部材の前記回転軸周りの角度が所定の第１角度範囲に属する場合には、前記第１連通路及び前記第２連通路の前記第１排気通路への開口面積の合計が一定値となることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気システム。
【請求項５】
前記回転部材の前記回転軸周りの角度が所定の第２角度範囲に属する場合には、前記第１連通路の前記第１排気通路への開口面積と前記第１連通路の前記第２排気通路への開口面積とが同じであるとともに、前記第２連通路の前記第１排気通路への開口面積と前記第２連通路の前記第３排気通路への開口面積が同じであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の排気システム。
【請求項６】
前記回転部材の前記回転軸周りの角度が所定の第３角度範囲に属する場合には、前記第１連通路による前記第１排気通路と前記第２排気通路の連通及び、前記第２連通路による前記第１排気通路と前記第３排気通路の連通が遮断されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関の排気システム。
【請求項７】
内燃機関からの排気が通過する１重管構造の上流側排気通路と、
前記上流側排気通路を通過する排気が内管と外管とに分かれて通過する２重管構造を有
する下流側排気通路と、
前記上流側排気通路を通過する排気の前記下流側排気通路の内管及び外管への流入量を変更するロータリーバルブと、
を備えた排気システムであって、
前記ロータリーバルブには、該ロータリーバルブの軸方向に略垂直に設けられて前記上流側排気通路と前記下流側排気通路の内管とを連通する内管連通路と、該内管連通路の前記ロータリーバルブの軸方向両側に設けられて前記上流側排気通路と前記下流側排気通路の外管をと連通する上側外管連通路及び下側外管連通路と、が設けられ、
前記内管連通路と、前記上側外管連通路及び下側外管連通路とは、前記ロータリーバルブの周方向に関して異なる角度で前記ロータリーバルブを貫通して設けられ、
前記内管連通路の前記ロータリーバルブの前記軸方向の幅と、前記上側外管連通路及び下側外管連通路の前記ロータリーバルブの前記軸方向の幅の合計とが等しく設定されたことを特徴とする内燃機関の排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気が流通する排気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気にはＮＯxなどの有害物質が含まれている。これらの有害物質の排出を
低減するために、内燃機関の排気系に、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒を設けることが知られている。この技術においては、例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒を設けた場合には、
吸蔵されたＮＯxの量が増加すると浄化性能が悪化するため、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵されたＮＯxを還元放出することが行われる（以下、「ＮＯx還元処理」という。）。さらに、ＮＯx触媒に排気中のＳＯxが吸蔵され、浄化性能が劣化するＳＯx被毒を解消するために、ＮＯx触媒の床温を上昇させるとともに還元剤を供給する場合もある（以下、「ＳＯx再生処理」という。）。
【０００３】
一方、内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質（ＰＭ：Particulate Matter）も含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という。）を設ける技術が知られている。
【０００４】
かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下するので、フィルタに導入される排気の温度を上昇させることによりフィルタの温度を上昇させ、捕集された微粒子物質を酸化除去し、フィルタの排気浄化性能の再生を図るようにしている（以下、「ＰＭ再生処理」という。）。
【０００５】
ここで、上記ＰＭ再生処理においてフィルタに導入される排気の温度を上昇させる方法として、フィルタの上流側に酸化能を有する酸化触媒を配置し、ＰＭ再生処理時に、該酸化触媒に還元剤を供給することにより、該酸化触媒において酸化反応を起し、フィルタの上流側の排気温度を上昇させる方法が知られている。
【０００６】
そして、上記したＮＯx触媒やフィルタなどの排気浄化装置に還元剤を供給する際には
、供給された還元剤が高温の排気と接触して酸化することにより前記吸蔵還元型ＮＯx触
媒や前記酸化触媒における酸化反応に用いられないことを抑制するため、排気浄化装置に導入される排気流量を抑える方が望ましいことが知られている。また、排気浄化装置に供給された還元剤が排気浄化装置を通過し終えるまでに、充分な酸化反応を起こすためにも、還元剤を排気浄化装置に供給する際の排気流量は抑える方が望ましい。
【０００７】
これに対して、内燃機関の排気系において排気通路を２つに分岐し、それぞれの分岐通路に排気浄化装置を備えるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これらの技術においては、２個の排気浄化装置のうちの一方にのみ排気を導入し、他方の排気浄化装置への排気の導入量を抑えるとともに、排気の導入量が抑えられた方の排気浄化装置に還元剤を供給することにより、供給された還元剤のうち、ＮＯx還元処理やＳ
Ｏx再生処理、ＰＭ再生処理に用いられる燃料の割合を大きくすることが行われている。
これにより、ＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理、ＰＭ再生処理などにおける燃費を向上させることができるとともに、内燃機関の運転状態やエミッションに影響を及ぼすことなくＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理及び、ＰＭ再生処理などを行うことができる。また、上述の２個の排気通路及び排気浄化装置を同心円状に設ける技術も提案されている。
【０００８】
さらに、上記の技術に関連して、排気浄化装置の温度が過度に高温になった場合には、高温の排気に両方の排気浄化装置をバイパスさせることにより、また、排気浄化装置の温度が過度に低温になった場合には、低温の排気に両方の排気浄化装置をバイパスさせることにより、排気浄化装置の温度を適正に維持する技術も提案されている。これについても、バイパス通路をメインの排気通路の回りに同心円状に設けた例も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
しかし、上記のような制御においては、排気及び還元剤の、２個の排気浄化装置への導入量を個別に制御する必要があり、制御の内容が複雑になり、あるいは排気システムの構造が複雑となる場合があった。その結果、システム全体としての簡略化、小型化を妨げる場合があった。
【特許文献１】特開２００４−１６９６８３号公報
【特許文献２】特開２００３−８３０４５号公報
【特許文献３】特開２００６−２２７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的とするところは、排気通路を途中で２つに分離する排気システムにおいて、より簡単な構成または制御によって、分離された各排気通路に導入される排気の量を制御可能とす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】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、第１排気通路が途中で第２排気通路及び第３排気通路の２つに分離する排気通路の分離部において、第２排気通路と第３排気通路の前記分離部への開口部の並び方向に略平行な軸に対して回転可能に支持された回転部材を備えている。また、該回転部材には、第１連通路と第２連通路の２つの連通路を設けるようにする。そして、上記回転部材を回転させて、第１及び第２連通路の、上述の第１〜第３排気通路の各々に対する開口面積を変化させることにより、第１排気通路を通過する排気のうち、第２排気通路及び第３排気通路に流入する排気の量を制御することを最大の特徴とする。
【００１２】
より詳しくは、内燃機関から排出される排気が通過する第１排気通路と、
前記第１排気通路を途中から第２排気通路と第３排気通路とに分離させる分離部と、
前記分離部に設けられ、前記第１排気通路を通過する排気の、前記第２排気通路及び前記第３排気通路への流入量を制御する流量制御手段と、
を備えた排気システムであって、
前記流量制御手段は、前記分離部に対する前記第２排気通路及び前記第３排気通路の開口部の並び方向と略並行な回転軸に回転可能に支持された回転部材を有し、
前記回転部材には、前記第１排気通路と前記第２排気通路とを連通する第１連通路と、前記第１排気通路と前記第３排気通路とを連通する第２連通路とが設けられ、
前記第１連通路及び第２連通路は、前記回転部材における前記回転軸方向に関して異なる位置に設けられるとともに、前記回転部材をその周方向に関して異なる方向に貫通してなり、
前記流量制御手段が前記回転部材を回転させることにより、前記第１連通路の前記第１排気通路及び前記第２排気通路に対する開口面積を変更するとともに、前記第２連通路の前記第１排気通路及び前記第３排気通路に対する開口面積を変更し、前記第１排気通路を通過する排気の、前記第２排気通路及び前記第３排気通路への流入量を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、内燃機関からの排気が通過する第１排気通路が、分離部において第２排気通
路と第３排気通路に分離する排気システムについてのものである。本発明の排気システムにおいては、第２排気通路と第３通路の分離部に対する開口部の並び方向に略平行な回転軸を有する回転部材が備えられる。この回転部材には、回転部材の回転軸方向に対しては異なる位置に設けられるとともに、回転部材の周方向に対しては異なる方向に、前記回転部材を貫通するように設けられた第１連通路及び第２連通路が設けられている。そして、該回転部材を回転させるという単純な制御によって、第１排気通路と、第２排気通路及び第３排気通路の各々に対する、第１連通路及び、第２連通路の開口面積を変化させ、第１排気通路を通過する排気を、第２排気通路及び第３排気通路にどのように分流させるかを制御する。
【００１４】
これによれば、前記回転部材を回転させるという簡単な制御により、例えば第２排気通路の前記分離部への開口部に対する第１連通路の開口面積を増加させる場合に、第３排気通路の前記分離部への開口部に対する第２連通路の開口面積を自動的に減少させることができる。逆に、第２排気通路の前記分離部への開口部に対する第１連通路の開口面積を減少させる場合に、第３排気通路の前記分離部への開口部に対する第２連通路の開口面積を自動的に増加させることができる。従って、第１排気通路を通過する排気の、第２排気通路及び第３排気通路への分流比をより簡単に、任意の割合で制御することができる。
【００１５】
ここで、特に前記回転部材は、前記分離部に対する第２排気通路及び第３排気通路の開口部の並び方向と略平行な回転軸を有しているので、分離部及び第２排気通路、第３排気通路をコンパクトに構成することができ、排気システム自体を小型化することができる。その結果、排気システムの車両への搭載性を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明においては、第２排気通路と第３排気通路とは、第２排気通路が第３排気通路の内部を通過する２重管構造を構成するようにしてもよい。そうすれば、排気システム全体をより小型化することができ、車両への搭載性をさらに向上させることができる。
【００１７】
その場合、第３排気通路の前記分離部への開口部を、前記回転軸の方向に対して上側開口部と下側開口部とに２分割し、第２排気通路の前記分離部への開口部が前記上側開口部と前記下側開口部の間に配置するようにしてもよい。そして、第２連通路を、第１連通路に対して前記回転軸方向の両側に配置される上側第２連通路と下側第２連通路の２つから構成されるようにして、第２連通路と第３排気通路とが接続される際には、上側第２連通路と前記上側開口部とが接続され、下側第２連通路と前記下側開口部とが接続されるようにしてもよい。
【００１８】
すなわち、第２排気通路が第３排気通路の内部を通過する２重管構造を採用した場合に、第３排気通路の前記分離部への開口部を、前記回転軸方向に２分割し、２分割された上側開口部と下側開口部の間に第２排気通路の前記分離部への開口部が挟まれるような構成にする。
【００１９】
そして、回転部材側でも、第２連通路を、第１連通路に対して前記回転軸方向の両側に配置される上側第２連通路と下側第２連通路の２つの連通路からなるようにし、第２連通路と第３排気通路とが接続される際には、上側第２連通路と前記上側開口部とが接続され、下側第２連通路と前記下側開口部とが接続されるようにする。
【００２０】
そうすれば、第３排気通路の内部を通過する第２排気通路の分離部への開口部を、第３排気通路の分離部への開口部の中央部に配置することができ、さらに、第２排気通路に接続される第１連通路を上側第２連通路と下側第２連通路の中央部に配置することができるので、第１排気通路を通過する排気の流れを大きく変えることなく、第２排気通路及び第３排気通路に分離して流入させることができる。従って、第１排気通路を通過する排気を
より円滑に第２排気通路及び第３排気通路に流入させることができる。
【００２１】
また、本発明においては、前記回転部材における前記回転軸周りの所定の第１角度範囲において、第１連通路及び第２連通路の第１排気通路への開口面積の合計が一定値となるようにしてもよい。
【００２２】
そうすると、少なくとも前記所定の第１角度範囲においては、前記回転部材の姿勢に拘らず、第１排気通路から排気が分離部に流入する際の背圧を一定にすることができる。そうすると、前記回転部材の回転が車両のドラビリに影響を与えることを抑制できる。
【００２３】
また、本発明においては、前記回転部材における前記回転軸周りの所定の第２角度範囲においては、第１連通路の第１排気通路への開口面積と第１連通路の第２排気通路への開口面積とが同じであるようにし、さらに、第２連通路の第１排気通路への開口面積と前記第２連通路の前記第３排気通路への開口面積が同じであるようにしてもよい。
【００２４】
そうすれば、少なくとも所定の第２角度範囲においては、第１連通路に流入した排気をそのまま第２排気通路に流入させ、第２連通路に流入した排気をそのまま第３排気通路に流入させることができる。従って、第１排気通路を通過する排気を円滑に第２排気通路及び第３排気通路に流入させることができる。
【００２５】
また、上記の場合は、少なくとも前記第１角度範囲及び前記第２角度範囲が重なった角度範囲において、第１連通路及び第２連通路の第１排気通路への開口面積の合計が一定値となるようにし、且つ、第１連通路の第１排気通路への開口面積と第１連通路の前記第２排気通路への開口面積とが同じであるようにし、さらに、第２連通路の第１排気通路への開口面積と第２連通路の第３排気通路への開口面積が同じであるようにすることができる。
【００２６】
そうすれば、前記第１角度範囲及び前記第２角度範囲が重なった角度範囲においては、第１排気通路における背圧を変化させることなく、円滑に第２排気通路及び第３排気通路に任意の割合で流入させることができる。
【００２７】
また、本発明においては、前記回転部材における前記回転軸周りの所定の第３角度範囲において、第１連通路による第１排気通路と第２排気通路の連通及び、第２連通路による第１排気通路と第３排気通路の連通が遮断されるようにしてもよい。
【００２８】
そうすれば、前記回転部材を前記第３角度範囲まで回転させることにより第１排気通路を通過する排気を絞ることができ、排気ブレーキ状態とすることができる。
【００２９】
また、本発明は、内燃機関からの排気が通過する１重管構造の上流側排気通路と、
前記上流側排気通路を通過する排気が内管と外管とに分かれて通過する２重管構造を有する下流側排気通路と、
前記上流側排気通路を通過する排気の前記下流側排気通路の内管及び外管への流入量を変更するロータリーバルブと、
を備えた排気システムであって、
前記ロータリーバルブには、該ロータリーバルブの軸方向に略垂直に設けられて前記上流側排気通路と前記下流側排気通路の内管とを連通する内管連通路と、該内管連通路の前記ロータリーバルブの軸方向両側に設けられて前記上流側排気通路と前記下流側排気通路の外管をと連通する上側外管連通路及び下側外管連通路と、が設けられ、
前記内管連通路と、前記上側外管連通路及び下側外管連通路とは、前記ロータリーバルブの周方向に関して異なる角度で前記ロータリーバルブを貫通して設けられ、
前記内管連通路の前記ロータリーバルブの軸方向の幅と、前記上側外管連通路及び下側外管連通路の前記ロータリーバルブの軸方向の幅の合計とが等しく設定された内燃機関の排気システムであってもよい。
【００３０】
この排気システムによれは、上述したように、ロータリーバルブを回転させるという簡単な制御によって、前記上流側排気通路を通過する排気を、２重管である下流側排気通路の外管と内管とに任意に分流することができる。また、排気システム自身をコンパクトに構成することができる。
【００３１】
また、前記内管連通路の前記ロータリーバルブの軸方向の幅と、前記上側外管連通路及び下側外管連通路の前記ロータリーバルブの軸方向の幅の合計とが等しく設定されているので、ロータリーバルブを回転させた際に、上流側排気通路の背圧が変化することを抑制でき、下流側排気通路の内管と外管への排気の流入量を変化させた場合にも、ドラビリに影響を与えてしまうことを抑制できる。
【００３２】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明にあっては、排気通路を途中で２つに分離する排気システムにおいて、より簡単な構成または制御によって、分離された各排気通路に導入される排気の量を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。
【実施例１】
【００３５】
図１には、本実施例が適応される内燃機関の排気システムの全体構成について示す。内燃機関５０には上流側排気管１が接続され、内燃機関５０から排出された排気が上流側排気管１内を通過する。上流側排気管１の下流には下流側排気管２が接続されている。この下流側排気管２は外管２ａとその中を通過する内管２ｂの２重管構造を有している。また、下流側排気管２には排気浄化装置８が設けられている。
【００３６】
この排気浄化装置８の内部には中心側に配置された吸蔵還元型ＮＯx触媒である内側Ｎ
Ｏx触媒８ｂとその外側に同心円状に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒である外側ＮＯx触
媒８ａとが設けられている。そして、内管２ｂを通過した排気は内側ＮＯx触媒８ｂで浄
化され、外管２ａを通過した排気は外側ＮＯx触媒８ａで浄化されるようになっている。
あるいは、外側ＮＯx触媒８ａと内側ＮＯx触媒８ｂのいずれか一方を省略し、外管２ａまたは内管２ｂのいずれか一方をバイパスとして利用してもよい。
【００３７】
また、上流側排気管１と下流側排気管２の間には排気切換部３が設けられ、上流側排気管１を通過する排気のうち下流側排気管２の外管２ａと内管２ｂのそれぞれへ流入する量を制御するようにしている。これにより、例えば内側ＮＯx触媒８ｂに還元剤を供給して
ＮＯx還元処理を行う場合には、内管２ｂへの排気の流入量を絞った上で、図示しない還
元剤添加弁から還元剤を添加するなどの制御を行う。より具体的には、本実施例においては排気切換部３の内部にロータリーバルブ４を備えており、このロータリーバルブ４を回転させることにより、排気の下流側排気管２の外管２ａと内管２ｂへの流入量を制御している。
【００３８】
なお、上記の排気システムには、内燃機関５０及び排気システムを制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）６０が併設されている。このＥＣＵ
６０は、内燃機関５０の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関５０の運転状態等を制御するとともに、ロータリーバルブ４を回転させる指令を出すことにより、上流側排気管１を通過する排気の下流側排気管２の外管２ａと内管２ｂへの流入量を制御するユニットである。
【００３９】
次に、図２を用いて、本実施例におけるロータリーバルブ４について説明する。図２（ａ）はロータリーバルブ４の平面図、図２（ｂ）はロータリーバルブ４の斜視図である。ロータリーバルブ４は図２（ｂ）に示すように略円筒状の形状を有する。そしてロータリーバルブ４の側面を貫通するように、高さ方向の中央に第１通気孔４ａが設けられている。また、ロータリーバルブ４の高さ方向に第１通気孔４ａを挟むように、ロータリーバルブ４の周方向には第１通気孔４ａと異なる方向にロータリーバルブ４の側面を貫通するように上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃが設けられている。なお、上側第２通気孔４ｂと下側第２通気孔４ｃとは同じ方向にロータリーバルブ４を貫通している。
【００４０】
そして、第１通気孔４ａ、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃは、正面から見ると略長方形の断面を有し、ロータリーバルブ４の周方向の幅は全て等しく設定されている。一方、第１通気孔４ａのロータリーバルブ４の高さ方向の幅は、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃにおけるロータリーバルブ４の高さ方向の幅の２倍の幅に設定されている。換言すると、第１通気孔４ａのロータリーバルブ４の高さ方向の幅は、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃにおけるロータリーバルブ４の高さ方向の幅の合計値と等しくなるように設定されている。また、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃにおけるロータリーバルブ４の高さ方向の幅は互いに等しく設定されている。
【００４１】
上記のロータリーバルブ４は、内燃機関の排気システムに図３のように組み込まれている。図３（ａ）は本実施例の排気システムにおける排気切換部３付近の平面図、図３（ｂ）は排気切換部３付近の正面図を示す。
【００４２】
図３において、上流側排気管１における排気切換部３への開口部付近は、断面が略長方形となるように変形されており、その高さ方向は、第１通気孔４ａ、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの全てをカバーするように広げられている。また、ロータリーバルブ４の周方向にも、第１通気孔４ａ、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの何れか一方を完全にカバーできるように広げられている。
【００４３】
また、下流側排気管２は外管２ａと内管２ｂとからなり、下流側排気管２の排気切換部３への開口部においては、外管２ａの開口部付近の断面は、上流側排気管１の開口部付近と同様に、断面が略長方形となるように変形されており、その高さ方向は、第１通気孔４ａ、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの全てをカバーするように広げられている。また、ロータリーバルブ４の周方向には、外管２ａの開口部付近は、第１通気孔４ａ、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃのいずれか一方を完全にカバーできるように広げられている。
【００４４】
一方、内管２ｂの開口部付近の断面は、ロータリーバルブ４の周方向は外管２ａと同等の幅まで広げられている。それに対し、ロータリーバルブ４の高さ方向に対しては広げられることなく、第１通気孔４ａのみをカバーするように開口している。
【００４５】
ここで、上流側排気管１は第１排気通路及び上流側排気通路に相当する。下流側排気管２は下流側排気通路に相当する。外管２ａは第３排気通路に相当する。内管２ｂは第２排気通路に相当する。排気切換部３は分離部に相当する。ロータリーバルブ４は回転部材に
相当する。第１通気孔４ａは第１連通路及び内管連通路に相当する。上側第２通気孔４ｂは上側第２連通路及び上側外管連通路に相当する。下側第２通気孔４ｃは下側第２連通路及び下側外管連通路に相当する。上側第２通気孔４ｂと下側第２通気孔４ｃを合わせた通気孔は第２連通路に相当する。外管２ａの排気切換部３への開口部のうち、内管２ｂの開口部の上側の部分は上側開口部に相当し、内管２ｂの開口部の下側の部分は下側開口部に相当する。また、ロータリーバルブ４及び、ロータリーバルブ４の回転を制御するＥＣＵ６０は流量制御手段を構成する。
【００４６】
次に図４を用いて、本実施例における排気システムの作動について説明する。まず、図４（ａ）には、上流側排気管１を通過する排気の全てを下流側排気管２の内管２ｂに流入させる場合について示す。この場合は、第１通気孔４ａのみが上流側排気管１と下流側排気管２とを連通しており、第１通気孔４ａの上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積が最大（第１通気孔４ａの全断面積）となっている。一方、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの、上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積は零となっている。
【００４７】
次に、図４（ｂ）には、上流側排気管１を通過する排気の全てを下流側排気管２の外管２ａに流入させる場合について示す。この場合は、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃのみが上流側排気管１と下流側排気管２とを連通しており、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積が最大（上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの全断面積）となっている。一方、第１通気孔４ａの、上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積は零となっている。
【００４８】
次に、図４（ｃ）には、上流側排気管１を通過する排気の５０％を下流側排気管２の外管２ａに流入させ、５０％を下流側排気管２の内管２ｂに流入させる場合について示す。この場合は、第１通気孔４ａと、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの全てが上流側排気管１と下流側排気管２とを連通している。そして、第１通気孔４ａの上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積は、第１通気孔４ａの全断面積の約５０％となっている。一方、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積は、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの全断面積の約５０％となっている。
【００４９】
なお、図４（ｃ）の状態からロータリーバルブ４を図４（ａ）の状態となるべき方向に回転させることにより、第１通気孔４ａの上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積を増加させるとともに、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積を減少させることができる。また、図４（ｃ）の状態からロータリーバルブ４を図４（ｂ）の状態となるべき方向に回転させることにより、第１通気孔４ａの上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積を減少させるとともに、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの上流側排気管１及び下流側排気管２への開口面積を増加させることができる。
【００５０】
このように、ロータリーバルブ４を適宜回転させることにより、上流側排気管１を通過する排気を任意の割合で、下流側排気管２の外管２ａと内管２ｂとに分流することができる。また、その際、第１通気孔４ａの高さは、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの各々の高さの２倍となっているので、第１通気孔４ａと、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの全てが上流側排気管１と下流側排気管２とを連通している角度範囲においては、ロータリーバルブ４の角度に関係なく、上流側排気管１から下流側排気管２に流入可能な合計の排気流量は変化しない。
【００５１】
従って、下流側排気管２の外管２ａと内管２ｂへの流入量の割合を変化させる場合にも
、上流側排気管１における背圧が変化することを抑制できる。なお、上記において、第１通気孔４ａと、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの全てが上流側排気管１と下流側排気管２とを連通している角度範囲は第１角度範囲に相当する。
【００５２】
また、本実施例では、ロータリーバルブ４の角度に拘らず、第１通気孔４ａの上流側排気管１への開口面積と第１通気孔４ａの下流側排気管２への開口面積とが等しくなっている。同様に、上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの、上流側排気管１への開口面積と上側第２通気孔４ｂ及び下側第２通気孔４ｃの下流側排気管２への開口面積とが等しくなっている。
【００５３】
従って、ロータリーバルブ４の角度に拘らず、上流側排気管１から第１通気孔４ａ、上側第２通気孔４ｂまたは、下側第２通気孔４ｃに流入した排気をそのまま下流側排気管２に流入させることができ、排気の流れをより円滑にすることができる。なお、本実施例においては、第２角度範囲はロータリーバルブ４の全ての角度範囲ということになる。
【実施例２】
【００５４】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例においては、ロータリーバルブを回転させることにより、排気ブレーキ状態とすることを可能とする例について説明する。
【００５５】
図５には、本実施例における排気システムの排気切換部１３付近の図を示す。本実施例においては、実施例１と比較して、上流側排気管１１、下流側排気管１２の幅に対する排気切換部１３及びロータリーバルブ１４の径が相対的に大きくなっている。そして、上流側排気管１１及び、下流側排気管１２の外管１２ａの排気切換部１３への開口部付近は実施例１のように上流側排気管１１及び、下流側排気管１２の本体に対して広げられていない。
【００５６】
そして、図５（ａ）〜図５（ｃ）には、それぞれ、上流側排気管１１を通過する排気の全てを下流側排気管１２の内管１２ｂに流入される場合、上流側排気管１１を通過する排気の全てを下流側排気管１２の外管１２ａに流入させる場合、上流側排気管１１を通過する排気の５０％を下流側排気管１２の外管１２ａに流入させ、残りの５０％を下流側排気管１２の内管１２ｂに流入させる場合について示す。これらの場合は実施例１において説明したので本実施例においては説明を省略する。
【００５７】
そして、図５（ｄ）には、上流側排気管１１を通過する排気が全く下流側排気管１２の外管１２ａ及び内管１２ｂに流入されない場合について示す。この場合は、第１通気孔１４ａの上流側排気管１１及び下流側排気管１２への開口面積が零となっている。また、上側第２通気孔１４ｂ及び下側第２通気孔１４ｃの、上流側排気管１１及び下流側排気管１２への開口面積も零となっている。
【００５８】
このように、ロータリーバルブ１４を回転するという簡単な制御によって排気ブレーキ状態をも実現することができる。なお、本実施例において、第１通気孔１４ａ及び上側第２通気孔１４ｂ、下側第２通気孔１４ｃの全ての通気孔の、上流側排気管１１及び下流側排気管１２への開口面積が零となっているロータリーバルブ１４の角度範囲は、第３角度範囲に相当する。
【実施例３】
【００５９】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例においては、ロータリーバルブと、下流側排気管の構成のバリエーションについて説明する。
【００６０】
上記の実施例においては、ロータリーバルブには第１通気孔と上側第２通気孔及び下側
第２通気孔の３段の通気孔が設けられた例について説明した。しかし、ロータリーバルブに設けられる通気孔は３段である必要はない。
【００６１】
図６には、ロータリーバルブ２４に第１通気孔２４ａと第２通気孔２４ｂの２段の連通路を設けた例について示す。この例では、下流側排気管２２の内管２２ｂの排気切換部２３への開口部は、図６（ｂ）に示すように、外管２２ａの排気切換部２３への開口部の中で中央ではなく図中下側に偏って設けられている。そして、内管２２ｂは第１通気孔２４ａとのみ接続可能となっており、外管２２ａは第２通気孔２４ｂとのみ接続可能となっている。
【００６２】
このような構成の排気システムにおいても、実施例１及び実施例２で示したものと同等または近い効果を得ることができる。
【００６３】
また、図７には、ロータリーバルブに２段の連通路を設けた場合の別の例を示す。この例では下流側排気管は２重管構造になっておらず、第１下流側排気管３５と第２下流側排気管３６が並列に設けられることによって構成されている。第２下流側排気管３６は第１通気孔３４ａにのみ接続可能となっており、第１下流側排気管３５は第２通気孔３４ｂにのみ接続可能となっている。このような構成の排気システムにおいても、実施例１及び実施例２で示したものと同様の効果を得ることができる。
【００６４】
図８には、図７に示したロータリーバルブ３４に２段の通気孔が設けられるとともに、第１下流側排気管３５と第２下流側排気管３６が並列に設けられた場合の、排気システムの全体構成の例について示す。この例では排気浄化装置に関しても同心円状の構成を採用せず、第１下流側排気管３５を通過する排気を浄化する第１排気浄化装置３７と、第２下流側排気管３６を通過する排気を浄化する第２排気浄化装置３８とを並列に備えた所謂デュアル構成を採用している。なお、図８においてはＥＣＵの図示は省略している。また、この例においては、第１排気浄化装置３７または第２排気浄化装置３８のいずれか一方を設けずに、第１下流側排気管３５または第２下流側排気管３６のいずれか一方をバイパスとして利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例１における内燃機関と、その排気システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１におけるロータリーバルブの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における排気系の排気切換部付近の詳細を示す図である。
【図４】本発明の実施例１におけるロータリーバルブの回転制御について説明するための図である。
【図５】本発明の実施例２におけるロータリーバルブの回転制御について説明するための図である。
【図６】本発明の実施例３における排気系の排気切換部付近の詳細を示す図である。
【図７】本発明の実施例３における排気系の排気切換部付近の詳細の別の例を示す図である。
【図８】本発明の実施例３における内燃機関と、その排気システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１１、２１、３１・・・上流側排気管
２、１２、２２・・・下流側排気管
２ａ、１２ａ、２２ａ・・・外管
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ・・・内管
３、１３、２３、３３・・・排気切換部
４、１４，２４，３４・・・ロータリーバルブ
４ａ、１４ａ、２４ａ、３４ａ・・・第１通気孔
４ｂ、１４ｂ・・・上側第２通気孔
４ｃ、１４ｃ・・・下側第２通気孔
８・・・排気浄化装置
８ａ・・・外側ＮＯx触媒
８ｂ・・・内側ＮＯx触媒
２４ｂ、３４ｂ・・・第２通気孔
３５・・・第１下流側排気管
３６・・・第２下流側排気管
３７・・・第１排気浄化装置
３８・・・第２排気浄化装置
５０・・・内燃機関
６０・・・ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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