(57)【要約】【課題】従来の排気ガス浄化装置が想定していないイレギュラーな事態に直面した場合でもそれに十分に対応し得る柔軟性を備え、従来よりも木目細かく且つ安定した排気ガス浄化を行うことができるエンジンの排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】エンジン１０と主触媒６１とをつなぐ排気ガス流通経路の途中区間が並列した主排気通路３１及び副排気通路３３に２系統化され、その副排気通路３３内には副触媒３４が設けられている。主排気通路３１の出口側には、主排気通路３１の開度を０％〜１００％の範囲で調節可能な可変弁機構４０が設けられている。ＥＣＵ及び可変弁機構４０用の駆動制御装置４７は、各種センサ類Ｓ１〜Ｓ１１から提供される排気ガス流通経路の構成要素の状態情報に基づいて、エンジン１０からの排気ガスを主排気通路３１及び副排気通路３３のそれぞれに最適な分配比率で分配すべく可変弁機構４０を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと主触媒とをつなぐ排気ガス流通経路の途中区間が並列した主排気通路及び副排気通路に２系統化されると共に、その副排気通路内に副触媒が設けられているエンジンの排気ガス浄化装置において、
前記主排気通路又はその近傍に設けられ、主排気通路の開度を０％〜１００％の範囲で調節可能な可変弁機構と、
エンジン及び主触媒を含む排気ガス流通経路の構成要素の状態を検知するための状態検知手段と、
前記状態検知手段から提供される排気ガス流通経路の構成要素の状態に関する情報に基づいて、エンジンからの排気ガスを主排気通路及び副排気通路のそれぞれに最適な分配比率で分配すべく前記可変弁機構を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、主触媒の温度がその活性化温度（Ｔ１）に達しておらず且つエンジンが既に暖機状態にあると判定した場合には、主排気通路の開度が０％よりも大で且つ１００％よりも小となるような中間開度制御モードで前記可変弁機構を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記状態検知手段は少なくとも、エンジンの潤滑油温度又は冷却水温度を検知するためのエンジン温度センサと、主触媒の温度を検知するための触媒温度センサとを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記主排気通路及び副排気通路は、主排気通路が副排気通路の中心を貫通すると共に副排気通路が主排気通路を包囲するように設けられており、
前記可変弁機構は、主排気通路の出口側に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンからの排気ガスを浄化処理するための触媒を具備したエンジンの排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に車輌用エンジンの排気系には、エンジン本体から排出された排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等を浄化処理するための排気ガス浄化装置が設けられている。排気ガス浄化装置の多くは触媒（つまり触媒物質を金属又はセラミックスの担体等に担持したもの）を具備するが、触媒には、所定の活性温度に達しなければ十分な浄化性能を発揮できないという特質がある一方、過度に高温の排気に曝され続けると熱劣化を生じ易いという欠点がある。また、エンジンからの排気ガスについても、冷態始動時とその後の高負荷運転時とでは排気ガス温度に大きな差があるという事情がある。それ故、大小二種類の触媒を排気系に設け、エンジンの運転状況に応じて各触媒への排気誘導を制御するようにした排気ガス浄化装置が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１のタンデム型触媒コンバータ装置では、主触媒コンバータ（大容量）の上流側に副触媒コンバータ（小容量）を配置すると共に、副触媒コンバータの中心部を貫通する排気通路（主通路）を設けて、エンジンからの排気ガスが主触媒コンバータに達するまでの途中経路を、前記主通路と、それを取り囲む環状の副触媒が収容されたバイパス通路とに２系統化している。そして、前記主通路の入口に蝶形弁からなる開閉弁を設置すると共に、その開閉弁の動作を制御する制御装置を設け、エンジンの運転状況に応じて排気ガスの流通ルートを制御している。より具体的には、エンジン冷却水温やエンジン始動からの経過時間等の情報に基づいてエンジンが冷態始動直後であるか否かを判定する。そして、エンジンの冷態始動時には、開閉弁を閉じてエンジンからの排気ガスの全てをバイパス通路経由で副触媒に送り、副触媒の迅速な活性化による排気ガス浄化と、その下流側に位置する主触媒の活性化（排気ガス浄化準備）とを図っている。他方、エンジンの冷態始動時以外の場合には、開閉弁を開いてエンジンからの排気ガスの多くを主通路経由で主触媒コンバータに直接送り込み、予め活性化された主触媒による排気ガス浄化と、副触媒の熱劣化防止とを図っている。
【０００４】
しかしながら、上記従来のタンデム型触媒コンバータ装置では、上流側の副触媒の中心部に貫通形成された主通路を開閉弁によって単に全開又は全閉状態に開閉制御しているに過ぎず、又、開閉弁によって主通路が閉塞され副触媒が活用されるのは、エンジンの冷態始動直後の一定期間（特許文献１の実施例では、エンジン冷却水温が５０℃未満で且つエンジン始動後１〜２分以内）に限られている。このため、例えばエンジンが暖機された後に主触媒の温度が活性化温度を下回るような事態が生じた場合には、エンジンからの排気ガスが主通路を経由して未活性の主触媒に直接送り込まれることとなるため、そのタンデム型触媒コンバータ装置では排気ガスを浄化処理することができない。
【０００５】
【特許文献１】実開平５−４２６２７号公報（全文明細書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来の排気ガス浄化装置が想定していないイレギュラーな事態に直面した場合でもそれに十分に対応し得る柔軟性を備え、従来よりも木目細かく且つ安定した排気ガス浄化を行うことができるエンジンの排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、エンジンと主触媒とをつなぐ排気ガス流通経路の途中区間が並列した主排気通路及び副排気通路に２系統化されると共に、その副排気通路内に副触媒が設けられているエンジンの排気ガス浄化装置において、前記主排気通路又はその近傍に設けられ、主排気通路の開度を０％〜１００％の範囲で調節可能な可変弁機構と、エンジン及び主触媒を含む排気ガス流通経路の構成要素の状態を検知するための状態検知手段と、前記状態検知手段から提供される排気ガス流通経路の構成要素の状態に関する情報に基づいて、エンジンからの排気ガスを主排気通路及び副排気通路のそれぞれに最適な分配比率で分配すべく前記可変弁機構を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置である。
【０００８】
請求項１によれば、エンジンと主触媒とをつなぐ排気ガス流通経路の途中区間を構成している並列した主排気通路及び副排気通路のうちの主排気通路又はその近傍に当該主排気通路の開度を０％〜１００％の範囲で調節可能な可変弁機構を設けると共に、状態検知手段から情報の提供を受ける制御手段によってその可変弁機構を制御している。即ち、エンジン及び主触媒を含む排気ガス流通経路の構成要素の状態に応じて、主排気通路の開度を、全開又は全閉という二者択一的な制御ではなく０％〜１００％の間の任意の開度に制御することで、エンジンからの排気ガスを主排気通路及び副排気通路のそれぞれに最適な分配比率で分配可能としている。このため、従来の排気ガス浄化装置では対応できなかったようなイレギュラーな事態に対しても十分に対応し得る柔軟性を備え、従来よりも木目細かく且つ安定した排気ガス浄化を行うことが可能となる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、前記制御手段は、主触媒の温度がその活性化温度（Ｔ１）に達しておらず且つエンジンが既に暖機状態にあると判定した場合には、主排気通路の開度が０％よりも大で且つ１００％よりも小となるような中間開度制御モードで前記可変弁機構を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項２によれば、エンジンが既に暖機状態にあるにもかかわらず主触媒が十分に活性化されていないというイレギュラーな事態に直面した場合でも、主排気通路の開度が０％よりも大で且つ１００％よりも小となるような中間開度制御モードで可変弁機構を制御することで、主排気通路を経由して主触媒に直接到達する排気ガス量（Ｑ１）と、副排気通路内の副触媒を経由した後に主触媒に達する排気ガス量（Ｑ２）との分配比率（Ｑ１／Ｑ２）を最適化するという木目細かい排気ガスの流通制御を実現することにより、排気ガス浄化とエンジン出力確保とを見事に両立（又はバランス）させることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、前記状態検知手段は少なくとも、エンジンの潤滑油温度又は冷却水温度を検知するためのエンジン温度センサと、主触媒の温度を検知するための触媒温度センサとを含んでいることを特徴とする。
【００１２】
請求項３によれば、エンジン温度センサがエンジンの潤滑油温度又は冷却水温度を検知することで、エンジンが暖機状態にあるか否かを正確に判定可能となる。また、触媒温度センサが主触媒の温度を検知することで、主触媒がその活性化温度に到達しているか否かを正確に判定可能となる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、前記主排気通路及び副排気通路は、主排気通路が副排気通路の中心を貫通すると共に副排気通路が主排気通路を包囲するように設けられており、前記可変弁機構は、主排気通路の出口側に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４によれば、主排気通路と副排気通路との間で熱交換が可能となるため、いずれかの通路を流れる排気ガスの熱で残る一方の通路を予熱することができる。このため、可変弁機構によって排気ガスの流通経路が二つの通路間で切り替えられた場合でも、排気ガスの温度低下を防止しやすくなる。また、可変弁機構が主排気通路の出口側に設置されていること、つまり副触媒の上流側には存在しないことで、排気ガスが副触媒に導かれる際に排気ガスの熱が可変弁機構によって失われることが回避され、副触媒の早期活性化が図られる。
【発明の効果】
【００１５】
各請求項に記載のエンジンの排気ガス浄化装置によれば、従来の排気ガス浄化装置が想定していないイレギュラーな事態に直面した場合でもそれに十分に対応し得る柔軟性を備え、従来よりも木目細かく且つ安定した排気ガス浄化を行うことが可能となる。
【００１６】
また、主排気通路を経由して主触媒に直接到達する排気ガス量と、副排気通路内の副触媒を経由した後に主触媒に達する排気ガス量との分配比率を最適化するという木目細かい排気ガスの流通制御を実現することにより、排気ガス浄化とエンジン出力確保との両立又はバランスを従来よりも高いレベルで実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１に示すように、車輌用エンジン１０はその吸気側にインテークマニホルド１１を、排気側にエキゾーストマニホルド１２をそれぞれ備えている。車輌には、その走行速度を検知するための車速センサＳ１と、エンジン１０の吸気経路に配設されたスロットル弁（図示略）の開度を検知するためのスロットル開度センサＳ２とが設けられている。また、エンジン１０には、そのクランクシャフトの回転数を検知するための機関回転数センサＳ３と、エンジン潤滑油の温度を検知するための油温センサＳ４とが設けられている。なお、エンジン温度センサとしての油温センサＳ４は、エンジン冷却水の温度を検知するための水温センサで代替されてもよい。
【００１８】
エンジン１０の排気ガス浄化装置は、エキゾーストマニホルド１２、連結部２０、フロント触媒コンバータ３０、可変弁機構４０、振動等の応力緩和機構５０及びリア触媒コンバータ６０を備えており、少なくともこれらによって排気ガス流通経路が構成される。
【００１９】
エキゾーストマニホルド１２は、エンジン１０の各気筒から排出される排気ガスを集めて連結部２０に導く。連結部２０は、エキゾーストマニホルド１２とフロント触媒コンバータ３０とを連結する配管構造であり、そこには排気ガス中の酸素濃度を検知するＡ／Ｆ（空燃比）センサＳ５が設けられている。エンジン１０からの排気ガスは連結部２０を通ってフロント触媒コンバータ３０に導かれる。なお、連結部２０に設けるセンサとして、Ａ／Ｆ（空燃比）センサＳ５に代えて酸素センサが採用されてもよい。一般に、空燃比センサと酸素センサとは、排気ガス中の酸素濃度を検知する点で一致するが、従来からある酸素センサは理論空燃比付近の酸素濃度しか検出できないのに対し、空燃比センサは希薄燃焼制御時の酸素濃度も検知し得るように酸素濃度の検知可能範囲が酸素センサよりも広い点で両者は異なる。つまり、空燃比センサとは広範囲酸素濃度センサを意味する。
【００２０】
図１にはフロント触媒コンバータ３０の内部構造の概略が断面状態で示されている。図１に示すように、フロント触媒コンバータ３０は、その中心に位置するストレートパイプ状の主配管３１と、その主配管３１を包囲する筒状ケーシング３２とを備えている。主配管３１はフロント触媒コンバータ３０内における主排気通路を構築する。主配管３１の外周壁と筒状ケーシング３２の内周壁との間には、中心軸線に対する軸直交断面が円環状となる副排気通路３３が構築されている。つまり、フロント触媒コンバータ３０は、副排気通路３３の中心を主配管３１（主排気通路）が貫通するような二系統重合配管構造をなしている。そして、筒状ケーシング３２内に区画された副排気通路３３には、その副排気通路３３の断面形状に適合する副触媒３４が配置されている。
【００２１】
副触媒３４の入口側（上流側）には、その入口直前における排気ガス圧力を検知するための上流側圧力センサＳ６及びその入口付近の副触媒３４の温度を検知するための上流部温度センサＳ７が設けられている。また、副触媒３４の出口側（下流側）には、その出口付近の副触媒３４の温度を検知するための下流部温度センサＳ８及びその出口直後における排気ガス圧力を検知するための下流側圧力センサＳ９が設けられている。
【００２２】
フロント触媒コンバータ３０の下流域部分は可変弁機構４０の収容室３５として構成されると共に、その収容室３５には、主配管３１の延長方向に対して横方向に後退した退避空間３６が確保されている。そして、その退避空間３６内に可変弁機構４０の主要部が配設されている。
【００２３】
可変弁機構４０は、主配管３１の出口側端部の周縁部に設定された弁座部４１と、その下流側に配設された皿形の弁体４２と、アーム４３と、回動シャフト４４と、アクチュエータ４５とを備えている。皿形の弁体４２は、回動シャフト４４から延びるアーム４３の先端に固定されており、回動シャフト４４の回動動作に応じて、弁体４２が弁座部４１に着座して主配管３１を完全に閉塞する閉塞位置（図１に実線で示す位置）と、前記退避空間３６内に設定された完全開放位置（図１に破線で示す位置）との間を切替え配置可能となっている。この可変弁機構４０では、アーム４３の回動角度に応じて、主配管３１の出口側端部における開度（即ち、ガス流通断面積又はガス流通抵抗）が任意の値に調節される。
【００２４】
可変弁機構４０の回動シャフト４４はアクチュエータ４５に作動連結されている。アクチュエータ４５は、吸気経路につながったサージタンク（負圧源）４６に連結されており、サージタンク４６の負圧を動力源として回動シャフト４４を強制回動する。なお、アクチュエータ４５は圧力駆動式のものに限定されず、ステッピングモータ等の電気駆動式モータで構成してもよい。アクチュエータ４５は駆動制御装置４７に接続されており、駆動制御装置４７からの制御信号に基づいて駆動制御される。駆動制御装置４７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを内蔵したコンピュータ類似の制御ユニットであり、所定の制御プログラムに基づいてアクチュエータ４５を制御する。
【００２５】
フロント触媒コンバータ３０は、応力緩和機構５０を介してリア触媒コンバータ６０に連結されている。応力緩和機構５０は例えばベローズ構造からなる。フロント触媒コンバータ３０の出口側と応力緩和機構５０との間の通路には、排気ガス中の酸素濃度を検知するための酸素センサＳ１０が設けられている。なお、その箇所に設けるセンサとして、酸素センサＳ１０に代えてＡ／Ｆ（空燃比）センサが採用されてもよい。リア触媒コンバータ６０内には円柱状の主触媒６１が収容されている。また、リア触媒コンバータ６０には主触媒６１の温度を検知するための触媒温度センサＳ１１が設けられている。
【００２６】
なお、主触媒６１及び副触媒３４は、通気性担体（例えばハニカム構造のセラミックス担体）に排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等を浄化するための触媒物質を担持したものである。但し、副触媒３４は、主触媒６１よりも小体積とすることで熱容量が相対的に小さくなっており、排気ガスがもたらす熱量が少ない場合でも、副触媒３４は直ちに昇温可能となっている。なお、副触媒３４を構成する通気性担体としては、ハニカム構造のセラミックス担体に代えて、金属製ハニカムコア体を採用してもよい。金属製ハニカムコア体とは、例えば、薄肉な平板状金属帯材と波板状金属帯材とを重積しこれを一括渦巻き状に巻回することで、軸方向に多数の網目状通気孔路を形成してなる金属製触媒担体である。
【００２７】
前記アクチュエータ４５用の駆動制御装置４７は、車輌及びエンジン１０の制御全般を司る電子制御ユニット（ＥＣＵ）と電気的に接続されている。ＥＣＵには、前述のセンサ類（Ｓ１〜Ｓ１１）が電気的に接続されている。そして、駆動制御装置４７は、ＥＣＵを介して提供されるエンジンの運転状態等に関する各種情報（具体的には、車速、スロットル開度、エンジン回転数、潤滑油温度、空燃比、副触媒３４の上流側圧力及び下流側圧力、副触媒３４の上流部温度及び下流部温度、フロント触媒コンバータ３０の下流側における酸素濃度、主触媒６１の温度）に基づいて、可変弁機構４０の動作を制御する。
【００２８】
なお、本実施形態では、上記センサ類（Ｓ１〜Ｓ１１）により、排気ガス流通経路の構成要素（エンジン１０及び主触媒６１を含む）の状態を検知するための状態検知手段が構成される。また、ＥＣＵ及び駆動制御装置４７により、前記状態検知手段から提供される情報に基づいて前記可変弁機構４０を制御する制御手段が構成される。
【００２９】
本実施形態の排気ガス浄化装置では、エンジン１０の状態や主触媒６１の状態等に応じて、可変弁機構４０の動作を制御モードを切り替えながら制御する（図２の制御モード決定処理ルーチン参照）。制御モードの決定処理は、定時割込み処理としてＥＣＵ又は駆動制御装置４７によって実行され、駆動制御装置４７はその選択された制御モードに従って可変弁機構４０を制御する。
【００３０】
（エンジンの始動直後）：
触媒温度センサＳ１１から提供される主触媒６１の温度がその活性化温度Ｔ１未満であり、且つ、油温センサＳ４から提供される潤滑油温度が所定温度Ｔ２未満のとき（即ちエンジン１０が始動直後の冷態始動状態にあるとき）には、駆動制御装置４７は弁体４２を弁座部４１に着座させて主配管３１を完全に閉塞する（開度０％の全閉制御モード）。その結果、フロント触媒コンバータ３０における副排気通路３３が排気ガスを主触媒６１に導くための通路として選択され、エンジン１０からの排気ガスの全てが副触媒３４を通過することになる。すると、比較的小容量の副触媒３４は排気ガスの熱によって迅速に活性化され、直ちに排気ガス浄化機能を発揮する。副触媒３４によって浄化処理された排気ガスは、応力緩和機構５０及びリア触媒コンバータ６０を経由しマフラー等（図示略）を経て大気中に放出される。この場合、主配管３１を取り囲んでいる副触媒３４を流れる排気ガスの熱が主配管３１の管壁を介してその内側にも伝達されるため、可変弁機構４０の閉弁動作時には主配管３１の内壁部が同時に予熱される。また、副触媒３４によって浄化処理された排気ガスの熱は、主触媒６１の予熱（事前の活性化）に役立てられる。
【００３１】
（エンジン始動から所定時間経過後）：
エンジン始動から所定時間が経過することで主触媒６１が暖まり、触媒温度センサＳ１１から提供される主触媒６１の温度がその活性化温度Ｔ１以上になったと判定されたときには、駆動制御装置４７は弁体４２を弁座部４１から遠く離れた退避空間３６内に配置させ、主配管３１を完全に開放する（開度１００％の全開制御モード）。その結果、フロント触媒コンバータ３０における主配管３１と副排気通路３３とのガス流通抵抗の違いにより、副排気通路３３側への排気ガスの迂回がほとんどなくなり（即ち実質的に主配管３１が排気ガスを主触媒６１に導くための通路として選択され）、エンジン１０からの排気ガスの大部分が主配管３１を通過することになる。主配管３１を経てリア触媒コンバータ６０に達した排気ガスは、事前に活性化された主触媒６１によって浄化処理され、マフラー等（図示略）を経て大気中に放出される。この場合、主配管３１を流れる排気ガスの熱が主配管３１の管壁を介してその外側にも伝達されるため、可変弁機構４０の開弁時には副触媒３４が同時に予熱される。この全開制御モードでは、主触媒６１だけでエンジンからの排気ガスを浄化処理するため、エンジンの高出力確保に有利である。
【００３２】
（エンジン暖機後にもかかわらず触媒温度が低い場合）：
実際の車輌ではその走行条件によって、エンジン１０が暖機された後に主触媒６１の温度が活性化温度Ｔ１を下回るような事態が生じることがある。例えば、山岳ドライブ等で登坂走行を繰り返し、エンジン１０に普段以上の負荷をかけてから車輌を駐車場に停止したような場合、触媒コンバータ３０，６０を含む排気系部品はエンジン１０よりも冷め易い傾向にある。このため、エンジン１０を再始動したとき、エンジン１０は既に暖機済みであるのに触媒（特に主触媒６１）が冷えてしまっているということがあり得る。
【００３３】
このようなイレギュラーな事態にも対応できるように本実施形態の排気ガス浄化装置では、触媒温度センサＳ１１から提供される主触媒６１の温度がその活性化温度Ｔ１未満であり、且つ、油温センサＳ４から提供される潤滑油温度が所定温度Ｔ２以上にあるとき（即ちエンジン１０が暖機状態にあるとき）には、可変弁機構４０の制御モードとして中間開度制御モードが選択される。この中間開度制御モードは、単なる開閉制御ではなく、主配管３１の開度を全閉（開度０％）と全開（開度１００％）との中間的な開度に調節するものであり、その目的は、エンジン１０からの排気ガスを、主配管３１を経由して直接主触媒６１に到達する排気ガスと、副触媒３４を経由した後に主触媒６１に到達する排気ガスとに任意の比率で分配することにある。より具体的には、弁体４２を支持するアーム４３の回動角度を調節して主配管３１の実質的なガス流通断面積又はガス流通抵抗を微調節することにより、エンジン１０からの排気ガス総量Ｑ０［ｇ／秒］を、主配管３１を経由する排気ガス量Ｑ１［ｇ／秒］と、副排気通路３３の副触媒３４を経由する排気ガス量Ｑ２［ｇ／秒］とに分配する（Ｑ０＝Ｑ１＋Ｑ２）。
【００３４】
中間開度制御モード下でも、最終的に大気中に排出されるガスの汚染物質濃度は排出ガス規制に適合する必要がある。このため、駆動制御装置４７は、主通路３１の中間開度制御中に主通路３１及び副排気通路３３の双方から流れきた混合排気ガス中の酸素濃度を酸素センサＳ１０で常に監視し、検知した酸素濃度値に基づき推定されるＨＣ（炭化水素）濃度等が排出ガス規制を満たし得るように、アーム４３の回動角度、即ち主配管３１の開度（ひいてはガス流通断面積又はガス流通抵抗）を調節して、主配管３１を経由する排気ガスと、副排気通路３３（又は副触媒３４）を経由する排気ガスとの比率（Ｑ１／Ｑ２）をフィードバック制御する。
【００３５】
その際、エンジン１０から排出される排気ガスの総量Ｑ０については、車速センサＳ１、スロットル開度センサＳ２及び機関回転数センサＳ３からの情報、並びに、予め判明しているエンジン１０の各気筒のボア及びストローク値に基づいて演算することができる。また、弁体４２によって開度を中間値に制御された主配管３１を流れる排気ガス量Ｑ１については、フロント触媒コンバータ３０の上流側に配置されたＡ／ＦセンサＳ５及びフロント触媒コンバータ３０の下流側に配置された酸素センサＳ１０からの情報に基づき算出されるガス密度、上流側及び下流側圧力センサＳ６，Ｓ９からの情報に基づき算出される主配管３１の入口と出口との間の圧力差、上流部及び下流部温度センサＳ７，Ｓ８からの情報に基づき算出される温度差、並びに、予め実験により求められた副触媒３４におけるガス流量と圧力損失との相関関係を参照することにより、主配管３１の排気ガス量Ｑ１を演算（この場合は推定演算）することができる。更に、副排気通路３３を流れる排気ガス量Ｑ２については、Ｑ２＝Ｑ０−Ｑ１の関係式より求めることができる。
【００３６】
本実施形態では、エンジン１０が暖機状態にあるにもかかわらず主触媒６１の温度が活性化温度Ｔ１に満たない場合には、可変弁機構４０の制御モードとして中間開度制御モードが選択される。そして、各種センサ類からの情報等に基づいて、そのときの排気ガス総量Ｑ０、主配管３１を流れる排気ガス量Ｑ１及び副排気通路３３を流れる排気ガス量Ｑ２を演算し、最終的に大気中に排出される排気ガスのＨＣ濃度等が排出ガス規制を満たし得るように、主配管３１を流れる排気ガス量Ｑ１と副排気通路３３を流れる排気ガス量Ｑ２との比率（Ｑ１／Ｑ２）がフィードバック制御される。
【００３７】
このように本実施形態の排気ガス浄化装置によれば、全閉制御モードと全開制御モードとの二者択一的な制御ではなく、必要に応じて過渡的に中間開度制御モードを経て全開制御モードに移行することができる。このため、エンジン１０が暖機状態にあるにもかかわらず主触媒６１が活性化されていないというイレギュラーな事態が生じたときでも、その間、主配管３１を流れる排気ガス量Ｑ１と副排気通路３３を流れる排気ガス量Ｑ２との分配比率（Ｑ１／Ｑ２）を制御することで、排気ガス浄化とエンジン出力確保の要求とを見事に両立（又はバランス）させながら、従来よりも木目細かい排気ガス浄化を行うことができる。
【００３８】
本実施形態では、全閉制御モード時に副排気通路３３を流れる排気ガスによって主配管３１の管壁が予熱されるため、全閉制御モードから全開制御モードに移行した直後も、エンジン１０からの排気ガスは、主配管３１を経由することで温度を低下させられることはなく、高温のまま主触媒６１に導かれる。従って、主触媒６１は、直ちに排気ガス中の環境負荷物質（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等）を浄化処理することができる。
【００３９】
本実施形態では、可変弁機構４０は副触媒３４の上流側には存在しないため、エンジン１０からの排気ガスは、弁機構等によって熱を奪われることなく直ちに副触媒３４に導入可能となっている。このため、副触媒３４は所要の活性化温度に迅速に到達することができる。更に、弁機構４０は主配管３１の出口側に配設され、又、その回動シャフト４４も退避空間３６の片隅に収まっており主配管３１を横断していない。故に、回動シャフト４４が高温の排気ガスによって焼き付くことがない。更に、弁機構４０を構成する弁体４２を皿形とし弁座部４１に対し面的に着座可能としたので閉弁時のガスシール性がよい。
【００４０】
（変更例）上記実施形態では、可変弁機構４０を皿形の弁体４２等で構成したが、蝶形の弁体等で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一実施形態における排気ガス浄化装置の概要を示す図。
【図２】排気ガス浄化装置における制御モード決定処理ルーチンのフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１０…エンジン、３０…フロント触媒コンバータ、３１…主配管（主排気通路）、３３…副排気通路、３４…副触媒、４０…可変弁機構、４１…弁座部、４２…皿形の弁体、４７…駆動制御装置、６０…リア触媒コンバータ、６１…主触媒、Ｓ１…車速センサ、Ｓ２…スロットル開度センサ、Ｓ３…機関回転数センサ、Ｓ４…油温センサ（エンジン温度センサ）、Ｓ５…Ａ／Ｆセンサ、Ｓ６…上流側圧力センサ、Ｓ７…上流部温度センサ、Ｓ８…下流部温度センサ、Ｓ９…下流側圧力センサ、Ｓ１０…酸素センサ、Ｓ１１…触媒温度センサ（Ｓ１〜Ｓ１１は状態検知手段を構成する）、ＥＣＵ…電子制御ユニット（４７及びＥＣＵは制御手段を構成する）。
【図１】
2005207270.tif 000003
【図２】
2005207270.tif 000004