(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ガスの乱流化による浄化性能の向上と、背圧の増加防止とを両立し得る排気ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】ハニカム状担体３２の略中心軸上の位置において、触媒コンバータ３０の排気ガスの導入部に接続された第１排出口１１ａを有し、第１排出口を通してハニカム状担体に排気ガスを導入する第１排気管部１１と、ハニカム状担体の前記中心軸上から離間した位置において、導入部に接続された第２排出口１２ａを有し、第２排出口を通してハニカム状担体に排気ガスを導入する第２排気管部１２と、第１排気管部を通過する排気ガス量と、第２排気管部を通過する排気ガス量との割合を変更する弁２０と、弁を制御する制御手段４０とを備え、制御手段は、排気ガスの温度が予め定めた閾値温度以下の場合は、第２排気管部を排気ガスが通過するように弁を制御することを特徴とする。【選択図】図１
2009299671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガス通路に設けられ、ハニカム状担体を有する触媒コンバータを備えた排気ガス浄化装置において、
前記ハニカム状担体の略中心軸上の位置において、前記触媒コンバータの排気ガスの導入部に接続された第１排出口を有し、前記第１排出口を通して前記ハニカム状担体に排気ガスを導入する第１排気管部と、
前記ハニカム状担体の前記中心軸上から離間した位置において、前記導入部に接続された第２排出口を有し、前記第２排出口を通して前記ハニカム状担体に排気ガスを導入する第２排気管部と、
前記第１排気管部を通過する排気ガス量と、前記第２排気管部を通過する排気ガス量との割合を変更する弁と、
前記弁を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
排気ガスの温度が予め定めた閾値温度以下の場合は、前記第２排気管部を排気ガスが通過するように前記弁を制御することを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
排気ガスの温度が前記閾値温度以下の場合は、前記第２排気管部を通過する排気ガス量の割合が最大となるように前記弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
排気ガスの温度が前記閾値温度を超えた場合は、前記第１排気管部を通過する排気ガス量の割合が増加するように前記弁を制御し、
排気ガスの温度が前記閾値温度を超え、かつ、前記エンジンの回転数が予め定めた閾値回転数を超えた場合は、前記第１排気管部を通過する排気ガス量の割合が最大となるように前記弁を制御することを特徴とする請求項２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記第２排出口は、前記第１排出口の周囲を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記ハニカム状担体のセル壁には、
ゼオライトを含有する層と、
少なくとも活性アルミナと、触媒貴金属と、酸素吸蔵材粒子と、を含有する層と、
が積層されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載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、エンジンの排気ガスを浄化する浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気ガスを浄化する触媒コンバータとして、ハニカム状担体を用いたものが知られている（特許文献１及び２）。ハニカム状担体のセル壁には耐熱性無機酸化物と触媒金属とを含む触媒層が被覆され、これが金属製等の容器内に固定収容されて触媒コンバータを構成し、排気管と結合される。
【０００３】
このような触媒コンバータにおいては、触媒層と排気ガスとの接触面積が大きい程、浄化効果が高くなることが知られている。このため、単位面積当たりのセル数、つまり、セル密度を大きくすることで、触媒コンバータの大型化を低減しつつ浄化効果を高める試みがなされている。従来では１平方インチあたり４００個程度のものが広く普及していたが、近年では６００個乃至９００個程度にしたものも提案されている。
【０００４】
しかし、セル密度を大きくすると背圧の増加を招き易い。背圧の増加を抑制するためにはセル壁の厚みを薄くする必要があるが、余り薄くすると強度が低下する。このため、セル密度を大きくするには限界がある。
【０００５】
一方、触媒コンバータに導入される排気ガスの一部は、ハニカム状担体の上流側端面に衝突するので、ハニカム状担体の上流側の一定の範囲においては乱流が生じ、下流側では乱流がおさまって層流になると考えられている。排気ガスが乱流状態にあれば、触媒層内に深く排気ガスが拡散し易くなり、その結果、排気ガスの浄化作用が高まると考えられる。そうすると、排気ガスが乱流状態となる範囲をできるだけ長くすれば浄化性能を向上できるとも考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３３７１３６号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００４／２６４７２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、排気ガスが乱流状態となる範囲をできるだけ長くすると、背圧が増加してエンジン出力や燃費が悪化すると考えられる。
【０００８】
本発明の目的は、排気ガスの乱流化による浄化性能の向上と、背圧の増加防止とを両立し得る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】
【０００９】
本発明によれば、エンジンの排気ガス通路に設けられ、ハニカム状担体を有する触媒コンバータを備えた排気ガス浄化装置において、前記ハニカム状担体の略中心軸上の位置において、前記触媒コンバータの排気ガスの導入部に接続された第１排出口を有し、前記第１排出口を通して前記ハニカム状担体に排気ガスを導入する第１排気管部と、前記ハニカム状担体の前記中心軸上から離間した位置において、前記導入部に接続された第２排出口を有し、前記第２排出口を通して前記ハニカム状担体に排気ガスを導入する第２排気管部と、前記第１排気管部を通過する排気ガス量と、前記第２排気管部を通過する排気ガス量との割合を変更する弁と、前記弁を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、排気ガスの温度が予め定めた閾値温度以下の場合は、前記第２排気管部を排気ガスが通過するように前記弁を制御することを特徴とする排気ガス浄化装置が提供される。
【００１０】
一般に排気ガス浄化用の触媒は、低温域において浄化能力が劣り、一定の温度に達すると活性化し、浄化能力が高まる。本発明の排気ガス浄化装置では、前記制御手段は、排気ガスの温度が予め定めた閾値温度以下の場合は、前記第２排気管部を排気ガスが通過するように前記弁を制御する。前記第２排気管部は、前記ハニカム状担体の前記中心軸上から離間した位置において、前記導入部に接続された前記第２排出口を有しており、排出される排気ガスは、前記ハニカム状担体内で乱流を生じ易くなる。よって、触媒温度が低温域にある場合に、排気ガスの乱流化による触媒層内への排気ガスの拡散度合いが高まり、浄化性能の向上を図れる。一方、前記第１排気管部は、前記ハニカム状担体の略中心軸上の位置において、前記導入部に接続された前記第１排出口を有しており、排出される排気ガスは、前記ハニカム状担体内で層流を生じ易くなる。よって、触媒温度が低温域を脱した場合は、前記弁により前記第１排気管部を通過する排気ガス量を多くすることで、背圧の増加防止を図れる。したがって、排気ガスの乱流化による浄化性能の向上と、背圧の増加防止とを両立し得る排気ガス浄化装置を提供することができる。
【００１１】
本発明においては、前記制御手段は、排気ガスの温度が前記閾値温度以下の場合は、前記第２排気管部を通過する排気ガス量の割合が最大となるように前記弁を制御してもよい。この構成によれば、触媒温度が低温域にある場合に、排気ガスの乱流化による浄化性能の向上を最も効果的に図れる。
【００１２】
また、本発明においては、前記制御手段は、排気ガスの温度が前記閾値温度を超えた場合は、前記第１排気管部を通過する排気ガス量の割合が増加するように前記弁を制御し、排気ガスの温度が前記閾値温度を超え、かつ、前記エンジンの回転数が予め定めた閾値回転数を超えた場合は、前記第１排気管部を通過する排気ガス量の割合が最大となるように前記弁を制御してもよい。この構成によれば、触媒温度が低温域を超えた場合に、背圧の増加防止を図れ、特に、エンジン回転数が高回転となった場合には、前記第１排気管部を通過する排気ガス量の割合を最大とすることで、乱流の持続を抑制し排気ガス量の増加に伴う背圧の増加をより確実に防止できる。
【００１３】
また、本発明においては、前記第２排出口は、前記第１排出口の周囲を囲むように形成されていてもよい。この構成によれば、前記第２排気管部を通過する排気ガスが、前記ハニカム状担体の上流側端面の一部に集中して導入されることを抑制でき、前記ハニカム状担体の局所的な劣化防止を図れる。また、ＨＣ（炭化水素）吸着触媒及び酸化触媒を用い、触媒温度が低温域にある場合に、前記第２排気管部を通過する排気ガス量を多くし、低温域を超えた場合に前記第１排気管部を通過する排気ガス量を多くした場合、低温域においては、前記ハニカム状担体の周縁部にＨＣがより多く吸着され、触媒温度の上昇はハニカム状担体の中心部から周縁部に広がるため、ＨＣの離脱を遅延して活性化した酸化触媒により浄化することができ、ＨＣの浄化をより確実に行える。
【００１４】
また、本発明においては、前記ハニカム状担体のセル壁には、ゼオライトを含有する層と、少なくとも活性アルミナと、触媒貴金属と、酸素吸蔵材粒子と、を含有する層と、が積層されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べた通り、本発明によれば、排気ガスの乱流化による浄化性能の向上と、背圧の増加防止とを両立し得る排気ガス浄化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置Ａの説明図、図２（ａ）は図１の線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。排気ガス浄化装置Ａは、不図示のエンジンの排気通路に設けられた触媒コンバータ３０を有する。触媒コンバータ３０は、ケース３１と、ケース３１の内部に収容・固定されたハニカム状担体３２と、を備える。
【００１７】
本実施形態の場合、ケース３１はその中央部が円筒状をなしており、その上流側及び下流側の端部は円錐台形状に形成された導入部３１ａ、排出部３１ｂを有している。ハニカム状担体３２はケース３１の中央部に収容・固定されている。浄化する排気ガスは導入部３１ａに導入されてハニカム状担体３２を通過し、排出部３１ｂから排気管１３へ排出される。
【００１８】
ハニカム状担体３２は、周知の通り多数のセルから構成される。本実施形態の場合、ガソリンエンジンの排気ガスの浄化を想定しており、各セルはハニカム状担体３２の上流側端面から下流側端面へ貫通した排気通路を形成し、セル壁には触媒が担持されている。触媒としては、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）の酸化触媒及びＨＣの吸着触媒が挙げられる。セル壁には、触媒として、例えば、ゼオライトを含有する第１の層と、少なくとも活性アルミナと、触媒貴金属と、酸素吸蔵材粒子と、を含有する第２の層と、が積層されていることが好ましく、第２の層は、上層側に位置していることが好ましい。
【００１９】
本実施形態の場合、ハニカム状担体３２は、その外形が円柱状をなしているが、楕円柱形状等、他の外形でもよい。図１において符号ＣＬ１はハニカム状担体３２の中心軸線を示している。セルの形状（断面形状）としては、様々な形状のものを採用できる。図２（ｃ）乃至（ｈ）はセル形状の例を示す図である。図２（ｃ）の例は各セルが正方形のもの、図２（ｄ）の例は、各セルが長方形のものを示している。図２（ｅ）の例は、各セルが長方形であるが、千鳥状に配置されている。図２（ｆ）の例は各セルが菱形のもの、図２（ｇ）及び（ｈ）は各セルが扁平六角形のものを示している。図２（ｇ）の例は、図２（ｈ）よりも更に扁平な六角形をなしている。
【００２０】
触媒コンバータ３０が設けられる排気通路は、本実施形態の場合、排気管部１０、弁ユニット２０、第１分岐排気管部１１、第２分岐排気管部１２、及び、排気管部１３を含む。排気管部１０の一方端部は、不図示のエンジンの排気マニホールドに接続され、他方端部は、弁ユニット２０に接続されている。排気管部１３の一方端部は、触媒コンバータ３０の排出部３１ｂに接続され、他方端部は、例えば、不図示の消音器に接続される。
【００２１】
第１分岐排気管部１１は、ハニカム状担体３２の略中心軸上（ＣＬ１）の位置において、触媒コンバータ３０の導入部３１ａに接続された第１排出口１１ａを有する。本実施形態の場合、第１分岐排気管部１１は円筒状をなしているが、楕円筒状等、他の外形でもよい。図１において符号ＣＬ２は第１分岐排気管部１１の中心軸線を示しており、ハニカム状担体３２の中心軸線ＣＬ１と略一致している。第１分岐排気管部１１の、第１排出口１１ａと反対側の端部は弁ユニット２０に接続されており、排気管部１０及び弁ユニット２０を介して第１分岐排気管部１１に導かれた排気ガスは第１排出口１１ａを通してハニカム状担体３２に導入される。
【００２２】
第２分岐排気管部１２は、ハニカム状担体３２の中心軸（ＣＬ１）から、該中心軸と直交する方向に離間した位置において、触媒コンバータ３０の導入部３１ａに接続された第２排出口１２ａを有する。本実施形態の場合、第２分岐排気管部１２も円筒状をなしているが、楕円筒状等、他の外形でもよい。図１において符号ＣＬ３は第２分岐排気管部１２の中心軸線を示しており、ハニカム状担体３２の中心軸線ＣＬ１と略平行であるが、直交する方向に離間している。第２分岐排気管部１２の、第１排出口１２ａと反対側の端部は弁ユニット２０に接続されており、排気管部１０及び弁ユニット２０を介して第２分岐排気管部１２に導かれた排気ガスは第２排出口１２ａを通してハニカム状担体３２に導入される。
【００２３】
弁ユニット２０は、その内部に排気管部１０と、第１分岐排気管部１１及び第２分岐排気管部１２と、を連通させる通路を有しており、その通路の途中には、板状の弁部材２１を有している。弁部材２１は軸２２に固定され、不図示のアクチュエータ（例えば、モータ等）により軸２２を回転することで、実線で示す位置（以下、全閉位置という）と、破線で示す位置（以下、全開位置という）との間で、矢印の向きに回動する。これにより、第１分岐排気管部１１を通過する排気ガス量と、第２分岐排気管部１２を通過する排気ガス量との割合を変更することができる。
【００２４】
本実施形態の場合、弁部材２１が全閉位置にあるときは、排気管部１０と第１分岐排気管部１１との連通が遮断され、排気管部１０内を流れる排気ガスが略１００％、第２分岐排気管部１２に流れ、弁部材２１が全開位置にあるときは、排気管部１０と第２分岐排気管部１２との連通が遮断され、排気管部１０内を流れる排気ガスが略１００％、第１分岐排気管部１１を流れることになる。また、弁部材２１が、全閉位置と全開位置との間の位置にある場合は、その位置に応じた割合で、第１分岐排気管部１１と第２分岐排気管部１２とにそれぞれ排気ガスが流れることになる。
【００２５】
本実施形態では、弁部材２１が全開位置にあるときに、第２分岐排気管部１２への排気ガス量の割合が最大（略１００％）、全閉位置にあるとき第１分岐排気管部１１への排気ガス量の割合が最大（略１００％）としたが、最大の割合については、略１００％でなくてもよく、例えば、略８０％程度としてもよい。
【００２６】
次に、排気ガス浄化装置Ａの制御部の構成について説明する。排気ガス浄化装置Ａは制御ユニット４０を備える。制御ユニット４０は、例えば、不図示のエンジンを制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）である。図１においては、制御ユニット４０の周辺の構成について、排気ガス浄化装置Ａの制御に必要な構成のみを図示している。
【００２７】
制御ユニット４０は、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２と、ＲＡＭ４３と、Ｉ／Ｆ（インターフェース）４４とを備える。ＣＰＵ４１はＲＯＭ４２に記憶された制御プログラムを実行する。ＲＡＭ４３には一時的なデータが記憶される。なお、ＲＯＭ４２及びＲＡＭ４３としては他の記憶手段でもよい。
【００２８】
Ｉ／Ｆ４４には、不図示のエンジンのクランク軸の角度を検出するクランク角センサ５０、排気ガス温度を検出する温度センサ５１、及び、弁ユニット２０のアクチュエータ（不図示）が電気的に接続される。ＣＰＵ２１は、クランク角センサ５０や温度センサ５１の検出結果に基づいて、弁ユニット２０のアクチュエータの制御を行う。なお、本実施形態の場合、温度センサ５１は排気管部１０に設けているが、例えば、触媒コンバータ３０等、他の箇所に設けてもよい。
【００２９】
＜排気ガスの乱流生成＞
本実施形態の場合、ハニカム状担体３２には、第１分岐排気管部１１及び／又は第２分岐排気管部１２から排気ガスが導入される。以下、これらの排気ガスの導入ルートの違いによる排気ガスの流れの状態、及び、浄化作用について説明する。
【００３０】
始めに、本発明の発明者が本発明に至る過程で行った実験結果について説明する。触媒コンバータに導入される排気ガスの一部は、ハニカム状担体の上流側端面に衝突するので、ハニカム状担体の上流側の一定の範囲においては乱流が生じ、下流側では乱流がおさまって層流になると考えられる。排気ガスが乱流状態にあれば、触媒層内に深く排気ガスが拡散し易くなり、その結果、排気ガスの浄化作用が高まると考えられる。
【００３１】
本発明の発明者は、積極的に排気ガスの乱流状態を生成するために、ハニカム状担体への排気ガスの導入方向及びセル形状に着目した。排気ガスの導入方向については、図２（ｂ）に示すように、セルの入口に排気ガスが進入する際、セルの長手方向に対する排気ガスの入射角度が大きい方が（斜めに進入する方が）、セル内部で排気ガスがセル壁と衝突を繰り返して乱流を生じ易いと考えた。そして、セルの長手方向に対する排気ガスの入射角度を大きくするためには、ハニカム状担体に対する排気ガスの導入位置を、ハニカム状担体の中心軸からオフセットすることが有効であると考えた。また、セルの形状については、方形よりも６角形のように、より多角形である方が排気ガスとセル壁との衝突がランダムとなり、層流に収束しづらくなると考えた。そして、これらを確認するために以下の実験を行った。
【００３２】
図３（ａ）は実験に使用した触媒コンバータ１００の説明図である。触媒コンバータ１００は、ケース１０１内に略楕円柱形状のハニカム状担体１０２を収容して構成されている。ケース１０１には排気ガスの導入側の排気管１０３が接続されている。排気管１０３は内径３８ｍｍの円筒パイプである。符号ｒはハニカム状担体１０２の中心軸線ＣＬ１と、排気管１０３の中心軸線ＣＬ４との距離を示し、排気管１０３の取り付け位置に関する、中心軸線ＣＬ１からの長軸方向のオフセット量を示す。符号Ｒは、ハニカム状担体１０２の中心軸線ＣＬ４から周面までの長軸方向の長さであり、６０ｍｍである。本実施形態では、距離ｒが異なる９個の触媒コンバータ１００を作成した。
【００３３】
ハニカム状担体１０２はセル形状の異なるタイプＩ乃至タイプＩＩＩの３種類のものを使用した。タイプＩはセル形状が図２（ｅ）に示す長方形で千鳥状配置のもの、タイプＩＩはセル形状が図２（ｈ）に示す扁平六角形のもの、タイプＩＩＩはセル形状が図２（ｃ）に示す正方形のもの、である。タイプＩ乃至タイプＩＩＩに共通するハニカム状担体１０２及び触媒の仕様は以下の通りである。
【００３４】
ハニカム状担体：
担体容量：１．７５Ｌ
外形：楕円柱（長軸１２０ｍｍ、短軸３０ｍｍ、長さ１５５ｍｍ）
セル密度：６００ｃｐｓｉ
触媒：３層構造
第１層（下層）：
β−ゼオライト（ＨＣ吸着材）：１６０ｇ／担体１Ｌ
アルミナバインダ
第２層（中間層  Ｒｈ総量：０．４ｇ／担体１Ｌ）：
Ｒｈ担持ＣｅＺｒＮｄ複合酸化物：７０ｇ／担体１Ｌ
Ｒｈ担持ＺｒＯ2被覆アルミナ：３０ｇ／担体１Ｌ
アルミナ：１０ｇ／担体１Ｌ
ＺｒＯ2バインダ
第３層（上層  Ｐｄ総量：５ｇ／担体１Ｌ）：
Ｐｄ担持ＣｅＺｒＮｄ複合酸化物：４５ｇ／担体１Ｌ
Ｐｄ担持アルミナ：２５ｇ／担体１Ｌ
ＣｅＯ2：１０ｇ／担体１Ｌ
ＺｒＯ2バインダ
【００３５】
実験は、ガソリンエンジン（排気量２．３Ｌ）から排出される排気ガスを触媒コンバータ１００で浄化し、ＨＣの浄化率を測定した。ガソリンエンジンは２０００ｒｐｍ、点火タイミングを上死点後１０度にして冷間始動とし、排気ガスの昇温度合は、触媒コンバータ１００よりも上流側の排気ガス温度で、２０°Ｃ／秒であった。また、排気ガスのＳＶ値（通過面積×流速／触媒体積）は２．９×１０7（１／ｈ）であった。
【００３６】
図３（ｂ）は実験結果を示す。タイプＩ及びタイプＩＩのハニカム状担体１０２については、距離ｒが０から大きくなるにつれて大きく浄化率が向上し、一定の値に達すると低下している。タイプＩＩＩのハニカム状担体１０２については、タイプＩ及びタイプＩＩのハニカム状担体１０２程の浄化率の向上は認められなかったが、距離ｒが０から大きくなるにつれて浄化率が向上している。したがって、ハニカム状担体に対する排気ガスの導入位置を、ハニカム状担体の中心軸からオフセットすることは、排気ガスの乱流状態を生成、持続することに有効であり、特に、セル形状をより多角形とすることで、排気ガスの乱流状態を広範囲に持続することに有効である。しかし、乱流状態が持続し過ぎると、背圧が増大し易く、エンジン高回転時等において背圧の増大が問題となる。
【００３７】
本実施形態の場合、第２分岐排気管部１２は、その第２排気口１２ａがハニカム状担体３２の中心軸線ＣＬ１からオフセットした位置に配置されている。したがって、第２分岐排気管部１２を通過した排気ガスは、乱流状態を発生・持続し易くなる。第１分岐排気管部１１は、その第１排気口１１ａがハニカム状担体３２の略中心軸線ＣＬ１上に位置しており、第２分岐排気管部１２と比較すると、乱流状態を発生・持続し難くなり、層流状態を早期に生じ易い。
【００３８】
一般に排気ガス浄化用の触媒は、低温域において浄化能力が劣り、一定の温度に達すると活性化し、浄化能力が高まる。よって、触媒温度が低温域にある場合には第２分岐排気管部１２を通過する排気ガス量を多くすることで、排気ガスの乱流化による浄化性能の向上を図れる。そして、触媒温度が低温度域を脱した場合は、第１分岐排気管部１１を通過する排気ガス量を多くすることで、背圧の増加防止を図れる。こうして、排気ガスの乱流化による浄化性能の向上と、背圧の増加防止とを両立し得る。
【００３９】
＜排気ガス量の割合の変更制御＞
次に、弁ユニット２０による、第１分岐排気管部１１と第２分岐排気管部１２との排気ガス量の割合の変更制御例について説明する。図４はＣＰＵ４１が実行する処理の例を示すフローチャートである。
【００４０】
Ｓ１では、クランク角センサ５０及び温度センサ５１の検出結果を取得する。Ｓ２では、Ｓ１で取得した温度センサ５１の検出結果（排気ガス温度）が閾値温度以下か否かを判定する。閾値温度は、例えば、２００℃程度である。該当する場合はＳ３へ進み、該当しない場合はＳ４へ進む。Ｓ３では弁部材２１を全閉位置に位置させる。これにより、第２分岐排気管部１２を通過する排気ガス量の割合が最大（本実施形態の場合略１００％）となる。分岐排気管部１２を通過する排気ガス量の割合を最大とすることで、触媒温度が低温域にある場合に、排気ガスの乱流化による浄化性能の向上を最も効果的に図れる。尤も、第２分岐排気管部１２を通過する排気ガス量の割合は必ずしも１００％でなくともよく、大半が分岐排気管部１２を通過すればよい。その後、一単位の処理を終了する。
【００４１】
Ｓ４では、Ｓ１で取得したクランク角センサ５０の検出結果に基づいて、エンジン回転数が閾値回転数を超えたか否かを判定する。閾値回転数は、背圧が大きい回転数であり、例えば、４０００回転以上である。該当する場合はＳ７へ進み、該当しない場合はＳ５へ進む。Ｓ５では、弁部材２１が全開位置にあるか否かを判定する。該当する場合は、Ｓ６へ進み、該当しない場合は一単位の処理を終了する。Ｓ６では、弁部材２１を全開位置方向へ所定量移動する。その後、一単位の処理を終了する。Ｓ７では、弁部材２１を全開位置に位置させる。
【００４２】
Ｓ２とＳ６の処理により、触媒温度が低温域を超えた場合に、背圧の増加防止を図れる。Ｓ２で排気ガス温度が閾値温度を超えた場合は直ちに弁部材２１を全開位置に位置させてもよいが、ハニカム状担体３２の温度分布にばらつきが生じえるため、段階的に第１分岐排気管部１１を通過する排気ガス量を増量することで、ハニカム状担体３２の温度分布が均一に上昇するまで、排気ガスの乱流化による浄化性能の向上を図ることができる。
【００４３】
Ｓ４とＳ７の処理により、排気ガス温度が閾値温度を超え、かつ、エンジン回転数が閾値回転数を超えた場合は、直ちに弁部材２１を全開位置とし、第１分岐排気管部１１を通過する排気ガス量の割合を最大（本実施形態の場合略１００％）とする。第１排気管部１１を通過する排気ガス量の割合を最大とすることで、排気ガス量の増加に伴う背圧の増加をより確実に防止できる。尤も、第１分岐排気管部１１を通過する排気ガス量の割合は必ずしも１００％でなくともよく、大半が第１分岐排気管部１１を通過すればよい。
【００４４】
＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、第１排気口１１ａの側方に第２排気口１２ａが位置する構成であったが、第１排気口の周囲を囲むように第２排気口を形成することもできる。図５（ａ）は本発明の他の実施形態に係る排気ガス浄化装置Ｂの説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）の線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。同図において、上記第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。また、同図においては、制御ユニット４０を省略しているが、上記第１実施形態と同様の制御ユニットを備える。
【００４５】
本実施形態における第１分岐排気管部１１’も、ハニカム状担体３２の略中心軸上（ＣＬ１）の位置において、触媒コンバータ３０の導入部３１ａに接続された第１排出口１１ａ’を有する。第１分岐排気管部１１’は円筒状をなしているが、楕円筒状等、他の外形でもよい。図５（ａ）において符号ＣＬ２は第１分岐排気管部１１’の中心軸線を示しており、ハニカム状担体３２の中心軸線ＣＬ１と略一致している。
【００４６】
第２分岐排気管部１２’は、第１分岐排気管部１１’と同心の内筒１２ｂ’及び外筒１２ｃ’から、第１分岐排気管部１１’と同心の二重の円筒管状に形成されている。内筒１２ｂ’及び外筒１２ｃ’の端部は、触媒コンバータ３０の導入部３１ａに接続され、これらの空隙が、ハニカム状担体３２の中心軸（ＣＬ１）から、該中心軸と直交する方向に離間したリング状の第２排出口１２ａ’を形成している。第２分岐排気管部１２’は二重の円筒状をなしているが、二重の楕円筒状等、他の外形でもよい。図５（ａ）において符号ＣＬ５は、内筒１２ｂ’と外筒１２ｃ’との空隙の中心線を示しており、ハニカム状担体３２の中心軸線ＣＬ１と平行であるが、直交する方向に離間している。
【００４７】
第１分岐排気管部１１’と第２分岐排気管部１２’の上流側の端部は排気管部１０に接続され、排気管部１０を通過する排気ガスは、第１分岐排気管部１１’と第２分岐排気管部１２’のいずれにも流れ込むように構成されている。
【００４８】
第１分岐排気管部１１’の内部には弁６０が設けられている。弁６０は、第１分岐排気管部１１’の内部空間の断面形状に即した形状の板状の弁部材６１を有し、弁部材６１は軸６２に固定されている。不図示のアクチュエータ（例えば、モータ等）により軸６２を回転することで、第１分岐排気管部１１’を通過する排気ガス量を制御することができ、弁部材６１が垂直方向を指向した場合に、通過する排気ガス量が略０（全閉位置）、水平方向を指向した場合に、通過する排気ガス量が最大（全開位置）となる。本実施形態の場合、弁部材６１を全閉位置に位置した場合、排気管部１０を通過する排気ガスが略１００％、第２分岐排気管部１２’を流れることになるが、弁部材６１を全開位置に位置した場合、排気管部１０を通過する排気ガスは、その大半が第１分岐排気管部１１’を流れるが、第２分岐排気管部１２’にも流れることになる。
【００４９】
本実施形態における、排気ガス量の割合の変更制御は上記第１実施形態（図４）と同様である。例えば、排気ガス温度が閾値温度以下の場合は、弁部材６１を全閉位置に位置させ、第２分岐排気管部１２’を通してハニカム状担体３２へ排気ガスを導入する。排気ガス温度が閾値温度を超えると、弁部材６１を全開位置側へ段階的に移動するか、全開位置に位置させる。更に、排気ガス温度が閾値温度を超え、エンジン回転数が閾値回転数を超えた場合は直ちに弁部材６１を全開位置に位置させる。
【００５０】
本実施形態も、上記第１実施形態と同様に、第２分岐排気管部１２’を通してハニカム状担体３２へ排気ガスを導入すると、排気ガスの乱流化による浄化性能の向上を図れ、第１分岐排気管部１１’を通してハニカム状担体３２へ排気ガスを導入すると背圧の増加防止を図れる。但し、本実施形態の場合、上記第１実施形態の第２分岐排気管部１２と比べて、第２分岐排気管部１２’を通過する排気ガスは、ハニカム状担体３２の上流側端面の周縁部全域に渡って導入されるので、ハニカム状担体３２の上流側端面の一部に集中して導入されることを抑制でき、ハニカム状担体３２の局所的な劣化防止を図れる。
【００５１】
また、第２分岐排気管部１２’を通過する排気ガスは、ハニカム状担体３２の径方向中央部よりも周縁側の領域（図５（ａ）の領域Ｅ）に導入され易くなる。触媒としてＨＣ吸着触媒及び酸化触媒を用いた場合、上述した排気ガス量の割合の変更制御により、触媒温度が低温域である場合、ＨＣは領域Ｅにおいてより多く吸着されることになる。一方、上述した排気ガス量の割合の変更制御により、閾値温度を超えると、第１分岐排気管部１１’を通過する排気ガス量が多くなるため、触媒温度はハニカム状担体３２の径方向中央部において、周縁側よりも早期に上昇し、周縁部に広がる。触媒温度が高くなるにしたがって、吸着されたＨＣは脱離することになるが、ＨＣがより多く吸着されているハニカム状担体３２の周縁部においては、触媒温度の昇温が中央部よりも遅れるために、ＨＣの離脱が遅延し、触媒温度が、より高くなって酸化触媒が活性化した段階において離脱することになる。この結果、ＨＣの浄化をより確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置Ａの説明図である。
【図２】（ａ）は図１の線Ｘ−Ｘに沿う断面図、（ｂ）は排気ガスの乱流生成の説明図、（ｃ）乃至（ｈ）はセル形状の例を示す図である。
【図３】（ａ）は実験に使用した触媒コンバータ１００の説明図、（ｂ）は実験結果を示す図である。
【図４】ＣＰＵ４１が実行する処理の例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は本発明の他の実施形態に係る排気ガス浄化装置Ｂの説明図、（ｂ）は図５（ａ）の線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ、Ｂ  排気ガス浄化装置
１１、１１’  第１分岐排気管部
１２、１２’  第２分岐排気管部
１１ａ、１１ａ’  第１排出口
１２ａ、１２ａ’  第２排出口
２０  弁ユニット
３０  触媒コンバータ
３１ａ  導入部
３２  ハニカム状担体
６０  弁
４０  制御ユニット
【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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