特許 6404181 排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6404181

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/24 20060101AFI20181001BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20181001BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20181001BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/24 N

   F01N3/20 U

   B01D53/94 300

   B01D53/94ZAB

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-112789(P2015-112789)

(22)【出願日】2015年6月3日

(65)【公開番号】特開2016-223401(P2016-223401A)

(43)【公開日】2016年12月28日

【審査請求日】2017年10月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】板津 龍司

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１６１１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１１１１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２２７９４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００− ３／３８

Ｆ０１Ｎ ９／００−１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気通路に設けられ、前記排気通路を流れる排気を浄化するための触媒を備えた排気浄化装置において、
前記触媒は上流側端面を含み、前記上流側端面より上流にて前記排気通路に設けられるバイパス通路と、
前記バイパス通路は、バイパス入口とバイパス出口を含み、前記バイパス出口が前記触媒の直前にて前記排気通路に連通し、前記バイパス入口が前記バイパス出口よりも上流にて前記排気通路に連通することと、
前記排気通路を流れる前記排気の一部が前記バイパス入口から流入し前記バイパス出口から流出するように前記バイパス通路にて前記排気に流れを付与すると共に、前記バイパス出口から流出する前記排気の流量が調節可能に構成される排気流付与手段と、
前記バイパス通路における前記排気の流量が定期的又は不定期的に変化するように前記排気流付与手段を制御するための制御手段と
を備え、
前記排気流付与手段は、前記排気を前記バイパス出口へ向けて圧送すると共に、前記排気の圧送量を調節可能としたポンプを含み、
前記制御手段は、前記ポンプにより前記バイパス出口から流出する前記排気の流量を制御することにより、前記排気通路を流れる排気に旋回流を形成すると共に前記旋回流の勢いを調節し、前記旋回流が最も強く当たる前記触媒の前記上流側端面における領域を経時的に移動させる
ことを特徴とする排気浄化装置。

【請求項2】

前記排気流付与手段は、前記バイパス通路の開度を調節可能とした制御弁を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。

【請求項3】

エンジンの排気通路に設けられ、前記排気通路を流れる排気を浄化するための触媒を備えた排気浄化装置において、
前記触媒は上流側端面を含み、前記上流側端面より上流にて前記排気通路に設けられるバイパス通路と、
前記バイパス通路は、バイパス入口とバイパス出口を含み、前記バイパス出口が前記触媒の直前にて前記排気通路に連通し、前記バイパス入口が前記バイパス出口よりも上流にて前記排気通路に連通することと、
前記排気通路を流れる前記排気の一部が前記バイパス入口から流入し前記バイパス出口から流出するように前記バイパス通路にて前記排気に流れを付与すると共に、前記バイパス出口から流出する前記排気の流量が調節可能に構成される排気流付与手段と、
前記バイパス通路における前記排気の流量が定期的又は不定期的に変化するように前記排気流付与手段を制御するための制御手段と
を備え、
前記排気流付与手段は、前記排気を前記バイパス出口へ向けて圧送すると共に、前記排気の圧送量を調節可能としたポンプと、前記バイパス通路の開度を調節可能とした制御弁とを含む
ことを特徴とする排気浄化装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて前記ポンプによる前記排気の圧送量を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排気浄化装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記エンジンの回転速度及び負荷が大きくなるほど前記ポンプによる前記排気の圧送量が多くなるように前記ポンプを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排気浄化装置。

【請求項6】

前記バイパス出口は、前記排気通路の中心軸に対してオフセットして配置されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の排気浄化装置。

【請求項7】

前記バイパス出口の直径をＣ、前記バイパス出口の近傍における前記排気通路の直径をＤ、前記オフセットの量をＢとしたとき、Ｂ，Ｃ，Ｄを次式（１）の関係を満たすように設定した
０＜Ｂ＜（Ｃ＋Ｄ）／２ ・・・式（１）
ことを特徴とする請求項６に記載の排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、エンジンから排気通路へ排出される排気を浄化する排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される排気浄化装置が知られている。この装置は、排気管に設けられる触媒コンバータを備え、排気管と触媒コンバータとの間の連結部にて、排気管を通過する排気に旋回流を起こさせる旋回流発生手段が設けられる。旋回流発生手段として、帯状板をねじって形成された螺旋部材、あるいは排気管端部の管壁に対し内方へ折り曲げられてなる旋回翼が設けられる。この装置は、排気を旋回流発生手段に当てて旋回流を発生させることで、触媒コンバータの通路断面全域に排気を満遍なく行き渡らせて排気の浄化効率を向上させるようになっている。特に、内燃機関の冷間始動時（触媒の非活性時）には、触媒を早期に暖機させる必要がある。この装置は、触媒コンバータに導入される排気に旋回流を発生させることで、排気を触媒の通路断面全域に満遍なく行き渡らせ、触媒の暖機を促進するようになっている。

【0003】

ところが、特許文献１に記載の装置では、旋回流発生手段が常に排気管中で排気抵抗となってしまう。そのため、エンジンの冷間始動時（触媒の非活性時）には、旋回流発生手段が触媒コンバータの暖機促進に有効に機能するものであっても、排気量が多くなるエンジンの高負荷運転時には大きな排気抵抗となってしまう。その結果、エンジンの背圧が高くなって圧力損失が増大し、エンジン性能を低下させる懸念があった。

【0004】

そこで、特許文献２に記載の排気浄化装置が提案された。この装置は、排気通路に設けられる触媒の上流にて排気通路にバイパス通路が設けられる。このバイパス通路は、同通路を経由した排気を触媒の直前にて排気通路に流出させて排気流に旋回流を発生させるようになっている。また、排気通路には、排気通路を開閉する排気流切替弁が設けられる。そして、この排気流切替弁を閉じることで、エンジンから触媒へ向かう排気流をバイパス通路を経由するバイパス流に切り替える。これにより、触媒の直前にて排気通路に排気の旋回流を発生させて排気を触媒の通路断面全域に満遍なく行き渡らせるようになっている。一方、排気流切替弁を開くことで、エンジンから触媒へ向かう排気流を主として排気通路のみを経由するメイン流に切り替える。これにより、排気を触媒にストレートに導入するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開平６−６９３１８号公報

【特許文献2】特開２００７−２１１６３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、特許文献２に記載の装置では、排気通路に対するバイパス通路の形状や配置が一つの形態に固定されている。そのため、排気の旋回流にしてもバイパス通路の形状等に依存することになり、例えば、図８に示すように、触媒４５の上流側端面４５ａにおいて、矢印で示す排気の旋回流が最も強く当たる領域Ｒ１が固定化され、特定の位置に偏る傾向があった。そのため、触媒４５の劣化箇所に偏りが生じ、触媒の寿命が低下するおそれがあった。図８は、触媒４５の上流側端面４５ａと排気の旋回流（矢印）との関係を示す平面図である。

【0007】

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジンに余分な圧力損失を生じさせることなく触媒により排気を浄化し、触媒の劣化箇所を分散させて触媒の寿命を向上させることを可能とした排気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】

【0008】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの排気通路に設けられ、排気通路を流れる排気を浄化するための触媒を備えた排気浄化装置において、触媒は上流側端面を含み、上流側端面より上流にて排気通路に設けられるバイパス通路と、バイパス通路は、バイパス入口とバイパス出口を含み、バイパス出口が触媒の直前にて排気通路に連通し、バイパス入口がバイパス出口よりも上流にて排気通路に連通することと、排気通路を流れる排気の一部がバイパス入口から流入しバイパス出口から流出するようにバイパス通路にて排気に流れを付与すると共に、バイパス出口から流出する排気の流量が調節可能に構成される排気流付与手段と、バイパス通路における排気の流量が定期的又は不定期的に変化するように排気流付与手段を制御するための制御手段とを備え、排気流付与手段は、排気をバイパス出口へ向けて圧送すると共に、排気の圧送量を調節可能としたポンプを含み、制御手段は、ポンプによりバイパス出口から流出する排気の流量を制御することにより、排気通路を流れる排気に旋回流を形成すると共に旋回流の勢いを調節し、旋回流が最も強く当たる触媒の上流側端面における領域を経時的に移動させることを趣旨とする。

【0009】

上記発明の構成によれば、制御手段が、バイパス通路における排気の流量が定期的又は不定期的に変化するように排気流付与手段を制御する。これにより、バイパス出口から流出する排気により排気通路を流れる排気に旋回流が形成され、その旋回流が最も強く当たる触媒の上流側端面における領域が定期的又は不定期的に移動する。従って、排気が拡散されて触媒の上流側端面のほぼ全域に排気が当たると共に、触媒の上流側端面にて排気が最も強く当たる領域が経時的に分散する。排気通路には、バイパス通路へ排気を案内するための手段や旋回流を形成する手段が特に設けられないので、触媒より上流の排気通路において排気抵抗が増えることがない。また、ポンプによる排気の圧送量が調節されることにより、バイパス出口から流出する排気の流量が調節される。

【0010】

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、排気流付与手段は、バイパス通路の開度を調節可能とした制御弁を更に含むことを趣旨とする。

【0011】

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、制御弁によりバイパス通路の開度が調節されることにより、バイパス通路における排気の流れが遮断又は許容されると共に、バイパス出口から流出する排気の流量が調節される。

【0012】

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、エンジンの排気通路に設けられ、排気通路を流れる排気を浄化するための触媒を備えた排気浄化装置において、触媒は上流側端面を含み、上流側端面より上流にて排気通路に設けられるバイパス通路と、バイパス通路は、バイパス入口とバイパス出口を含み、バイパス出口が触媒の直前にて排気通路に連通し、バイパス入口がバイパス出口よりも上流にて排気通路に連通することと、排気通路を流れる排気の一部がバイパス入口から流入しバイパス出口から流出するようにバイパス通路にて排気に流れを付与すると共に、バイパス出口から流出する排気の流量が調節可能に構成される排気流付与手段と、バイパス通路における排気の流量が定期的又は不定期的に変化するように排気流付与手段を制御するための制御手段とを備え、排気流付与手段は、排気をバイパス出口へ向けて圧送すると共に、排気の圧送量を調節可能としたポンプと、バイパス通路の開度を調節可能とした制御弁とを含むことを趣旨とする。

【0013】

上記発明の構成によれば、制御手段が、バイパス通路における排気の流量が定期的又は不定期的に変化するように排気流付与手段を制御する。これにより、バイパス出口から流出する排気により排気通路を流れる排気に旋回流が形成され、その旋回流が最も強く当たる触媒の上流側端面における領域が定期的又は不定期的に移動する。従って、排気が拡散されて触媒の上流側端面のほぼ全域に排気が当たると共に、触媒の上流側端面にて排気が最も強く当たる領域が経時的に分散する。排気通路には、バイパス通路へ排気を案内するための手段や旋回流を形成する手段が特に設けられないので、触媒より上流の排気通路において排気抵抗が増えることがない。ポンプによる排気の圧送量が調節されることにより、バイパス出口から流出する排気の流量が調節される。制御弁によりバイパス通路の開度が調節されることにより、バイパス通路における排気の流れが遮断又は許容されると共に、バイパス出口から流出する排気の流量が調節される。

【0014】

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、１乃至３のいずれかに記載の発明において、制御手段は、エンジンの運転状態に応じてポンプによる排気の圧送量を制御することを趣旨とする。

【0015】

上記発明の構成によれば、１乃至３のいずれかに記載の発明の作用に加え、排気通路における排気の流量はエンジンの運転状態に応じて変化する。ここで、制御手段は、ポンプによる排気の圧送量を、エンジンの運転状態に応じて制御するので、排気通路における排気の流量が増えるときはバイパス出口からの排気の流量も多くなり、排気通路を流れる排気に確実に旋回流が形成されるようになる。

【0016】

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、１乃至３のいずれかに記載の発明において、制御手段は、エンジンの回転速度及び負荷が大きくなるほどポンプによる排気の圧送量が多くなるようにポンプを制御することを趣旨とする。

【0017】

上記発明の構成によれば、１乃至３のいずれかに記載の発明の作用に加え、排気通路における排気の流量はエンジンの回転速度及び負荷が大きくなるほど増える。ここで、制御手段は、ポンプによる排気の圧送量を、エンジンの回転速度及び負荷が大きくなるほど多くなるように制御するので、排気通路における排気の流量が増えるときはバイパス出口からの排気の流量も多くなり、排気通路を流れる排気に確実に旋回流が形成されるようになる。

【0018】

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、バイパス出口は、排気通路の中心軸に対してオフセットして配置されたことを趣旨とする。

【0019】

上記発明の構成によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の作用に加え、バイパス出口が、排気通路の中心軸に対してオフセットして配置されるので、バイパス出口からの排気によって排気通路を流れる排気が旋回しやすくなる。

【0020】

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、バイパス出口の直径をＣ、バイパス出口の近傍における排気通路の直径をＤ、オフセットの量をＢとしたとき、Ｂ，Ｃ，Ｄを次式（１）の関係を満たすように設定した
０＜Ｂ＜（Ｃ＋Ｄ）／２ ・・・式（１）
ことを趣旨とする。

【0021】

上記発明の構成によれば、請求項６に記載の発明の作用に加え、排気通路の中心軸に対するバイパス出口のオフセット量を、式（１）の関係で設定するので、バイパス出口からの排気によって排気通路を流れる排気が確実に旋回する。

【発明の効果】

【0022】

請求項１に記載の発明によれば、エンジンに余分な圧力損失を生じさせることなく触媒により排気を浄化することができ、触媒の劣化箇所を分散させて触媒の寿命を向上させることができる。また、バイパス出口からの排気の流量を応答性よく制御することができる。

【0023】

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ポンプの動作と相俟ってバイパス出口からの排気の流量を精度良く制御することができる。

【0024】

請求項３に記載の発明によれば、エンジンに余分な圧力損失を生じさせることなく触媒により排気を浄化することができ、触媒の劣化箇所を分散させて触媒の寿命を向上させることができる。バイパス出口からの排気の流量を応答性よく制御することができる。ポンプの動作と相俟ってバイパス出口からの排気の流量を精度良く制御することができる。

【0025】

請求項４に記載の発明によれば、１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、エンジンの運転状態の変化にかかわらず触媒により安定的に排気を浄化することができる。

【0026】

請求項５に記載の発明によれば、１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、エンジンの回転速度及び負荷の変化にかかわらず触媒により安定的に排気を浄化することができる。

【0027】

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、排気通路にて旋回流を生じやすくすることができる。

【0028】

請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明の効果に加え、排気通路にて確実に旋回流を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】第１実施形態に係り、排気浄化装置を示す概略構成図。

【図2】第１実施形態に係り、触媒コンバータを示す図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図3】第１実施形態に係り、触媒の上流側端面上に想定される複数の領域を示す平面図。

【図4】第１実施形態に係り、排気流制御の内容を示すフローチャート。

【図5】第１実施形態に係り、エンジン回転速度とエンジン負荷とに対する狙い領域の初期値の関係を示すマップ。

【図6】第１実施形態に係り、エンジン回転速度とエンジン負荷に応じた基本ポンプ駆動量の関係を示すポンプ駆動量マップ。

【図7】第２実施形態に係り、触媒コンバータを示す図２に準ずる断面図。

【図8】従来例に係り、触媒の上流側端面と排気の旋回流との関係を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

＜第１実施形態＞
以下、本発明の排気浄化装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

【0031】

図１に、この実施形態の排気浄化装置を概略構成図により示す。この排気浄化装置は、エンジン１の排気通路２に設けられ、排気通路２を流れる排気を浄化するための触媒コンバータ３を備える。触媒コンバータ３は、ケーシング４と、ケーシング４に格納された触媒５とを含む。ケーシング４は、円筒形状をなし、入口側と出口側がそれぞれテーパ形状をなすテーパ部４ａ，４ｂとなっている。触媒５は、ケーシング４の下流部分に配置され、ケーシング４の中流部分及び上流部分は何も配置されていないメイン通路６となっている。触媒５は、上流側端面５ａを含み、例えば、貴金属製の三元触媒より構成され、ハニカム構造の円柱形状をなす。この実施形態で、触媒コンバータ３は排気通路２の一部を構成する。触媒５の上流側端面５ａより上流にてケーシング４のメイン通路６に対応する部分には、バイパス通路７が設けられる。バイパス通路７は、メイン通路６から排気が流入するバイパス入口７ａと、メイン通路６へ排気が流出するバイパス出口７ｂを含む。バイパス出口７ｂは、触媒５の直前にてメイン通路６に連通し、バイパス入口７ａは、バイパス出口７ｂより上流にてメイン通路６に連通する。ケーシング４におけるバイパス入口７ａの位置については、バイパス出口７ｂからの排気の流れの影響を受け難くするために、バイパス出口７ｂとの間で十分な距離Ｌを確保するようになっている。

【0032】

図２に、触媒コンバータ３を図１のＡ−Ａ線に沿った断面図により示す。バイパス通路７は、ケーシング４の外側に設けられる。図２に示すように、バイパス出口７ｂの中心軸Ｍ１の位置は、ケーシング４の中心軸Ｍ２に対してオフセットして配置される。そのオフセット量Ｂは、バイパス出口７ｂの直径を「Ｃ」、バイパス出口７ｂの近傍におけるケーシング４の直径を「Ｄ」としたとき、「Ｂ，Ｃ，Ｄ」は次式（１）の関係を有するように設定される。
０＜Ｂ＜（Ｃ＋Ｄ）／２ ・・・式（１）

【0033】

このようにバイパス出口７ｂをケーシング４に対しオフセットさせることで、バイパス出口７ｂからメイン通路６へ流出する排気により、メイン通路６を流れる排気に旋回流を生じやすくしている。

【0034】

図１に示すように、バイパス通路７には、同通路７における排気の流れを調節するための排気流調節装置１１が設けられる。排気流調節装置１１は、ポンプ１２と制御弁１３を含む。制御弁１３はポンプ１２より下流に配置される。ポンプ１２は電動式であり、バイパス出口７ｂへ向けて排気を圧送するように構成される。このポンプ１２は、内蔵モータにより駆動され、排気の圧送量を調節可能に構成される。ポンプ１２による排気の圧送量が調節されることにより、バイパス出口７ｂからメイン通路６へ流出する排気の流量が調整される。制御弁１３は、同じく電動式であり、バイパス通路７の開度を調節可能に構成される。制御弁１３によりバイパス通路７の開度が調節されることにより、バイパス通路７における排気の流れが遮断又は許容されると共に、バイパス出口７ｂからメイン通路６へ流出する排気の流量が調整される。この排気流調節装置１１は、本発明の排気流調節手段の一例に相当する。

【0035】

図１に示すように、この排気浄化装置は、エンジン１の運転状態に応じて排気流調節装置１１を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）３０と、排気流調節装置１１を駆動するための駆動回路３１とを備える。ＥＣＵ３０は、本発明の制御手段に相当する。また、排気浄化装置は、エンジン１の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出するための回転速度センサ２１と、エンジン１の負荷（エンジン負荷）ＫＬを検出するための負荷センサ２２とを備える。これらセンサ２１，２２はＥＣＵ３０に接続される。駆動回路３１には、ポンプ１２と制御弁１３が接続される。駆動回路３１はＥＣＵ３０に接続される。そして、ＥＣＵ３０は、各センサ２１，２２からの検出信号に基づき駆動回路３１を介してポンプ１２と制御弁１３を制御することにより、バイパス通路７のバイパス出口７ｂからメイン通路６へ流出する排気の流量を制御するようになっている。この排気の流量を制御することにより、メイン通路６を流れる排気に旋回流が形成されると共に、その旋回流の勢いが調節され、旋回流が最も強く当たる触媒５の上流側端面５ａにおける領域を制御するようになっている。

【0036】

図３に、触媒５の上流側端面５ａ上に想定される複数の領域ＳＴＰ１〜ＳＴＰ８を平面図により示す。触媒５の上流側端面５ａは、第１領域ＳＴＰ１から第８領域ＳＴＰ８まで、等角度に８つに分割される。この実施形態では、メイン通路６を流れる排気に形成される旋回流が最も強く当たる上流側端面５ａ上の領域を、第１領域ＳＴＰ１から第８領域ＳＴＰ８の間で変化させるようになっている。そのために、バイパス出口７ｂから流出する排気の流量を調節するようになっている。例えば、排気の流量を最小にすることで、旋回流が最も強く当たる位置が第１領域ＳＴＰ１となり、排気の流量を徐々にアップさせることで、旋回流が最も強く当たる位置が第２領域ＳＴＰ２、第３領域ＳＴＰ３・・・と順次移動する。そして、排気の流量を最大にすることで、旋回流が最も強く当たる位置が第８領域ＳＴＰ８となる。

【0037】

ここで、バイパス出口７ｂから流出する排気の流量を制御するための排気流制御について説明する。図４に、その排気流制御の内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ４０は、このルーチンを所定時間毎に周期的に実行するようになっている。

【0038】

処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ３０は、先ずステップ１００で、触媒５が新品か否かを判断する。例えば、触媒５を交換した直後はこの判断結果が肯定となる。ＥＣＵ３０は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ１１０へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ１４０へ移行する。

【0039】

ステップ１１０では、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態（エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬ）に応じた狙い領域ＳＴＰｎの初期値を設定する。ＥＣＵ３０は、図５に示すマップを参照することにより、エンジン回転速度ＮＥの各数値ＮＥ１〜ＮＥ４とエンジン負荷ＫＬの各数値ＫＬ１〜ＫＬ８とに対する、狙い領域（各領域ＳＴＰ１〜ＳＴＰ８）の初期値を設定する。

【0040】

次に、ステップ１２０では、ＥＣＵ３０は、回転速度センサ２１と負荷センサ２２の検出値に基づき、エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬを読み込む。

【0041】

次に、ステップ１３０では、ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬから、狙い領域ＳＴＰｎを決定する。ＥＣＵ３０は、ステップ１１０で設定した狙い領域ＳＴＰｎの初期値（図５参照）から、現在のエンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬに応じた狙い領域ＳＴＰｎを決定する。例えば、図５において、エンジン回転速度ＮＥが数値ＮＥ２、エンジン負荷ＫＬが数値ＫＬ３となるとき、狙い領域は、図５にハッチングで示すように第２領域ＳＴＰ２となる。あるいは、図５において、エンジン回転速度ＮＥが数値ＮＥ３、エンジン負荷ＫＬが数値ＫＬ６となるとき、狙い領域ＳＴＰｎは、図５にハッチングで示すように第４領域ＳＴＰ４となる。

【0042】

一方、ステップ１００から移行してステップ１４０では、触媒５が新品でないことから、ＥＣＵ３０は、回転速度センサ２１と負荷センサ２２の検出値に基づき、エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬを読み込む。次に、ステップ１５０で、ＥＣＵ３０は、前回の狙い領域ＳＴＰｎを読み込む。

【0043】

次に、ステップ１３０又はステップ１５０から移行してステップ１６０では、ＥＣＵ３０は、本制御の前提条件が成立するのを待ってステップ１７０へ移行する。このステップ１６０で、ＥＣＵ３０は、具体的には、エンジン１の始動後に触媒５を有効に機能させる条件が成立したかを判断する。一般に、触媒５は、所定の暖機状態で有効に機能することから、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態が触媒５の暖機完了を確保できる状態にあるか否かを判断することになる。

【0044】

次に、ステップ１７０では、ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬと、ステップ１３０で決定した、あるいはステップ１５０で読み込んだ狙い領域ＳＴＰｎ（各領域ＳＴＰ１〜ＳＴＰ８）に応じて目標ポンプ駆動量ＴＰＦを算出する。ＥＣＵ３０は、例えば、図６に示すように、予め設定された所定のポンプ駆動量マップ（図示略）を参照することにより、エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬに応じた基本ポンプ駆動量を算出する。このポンプ駆動量マップは、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬが大きくなるほどポンプ１２による排気の圧送量が多くなるように基本ポンプ駆動量が設定されている。そして、ＥＣＵ３０は、その基本ポンプ駆動量を、狙い領域ＳＴＰｎに応じて補正することにより、目標ポンプ駆動量ＴＰＦを算出することができる。

【0045】

次に、ステップ１８０では、ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬと、狙い領域ＳＴＰｎ（各領域ＳＴＰ１〜ＳＴＰ８）に応じて目標開度ＴＶＯを算出する。ＥＣＵ３０は、例えば、予め設定された所定の開度マップ（図示略）を参照することにより、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び狙い領域ＳＴＰｎに応じた目標開度ＴＶＯを算出することができる。

【0046】

ここで、エンジン１の運転状態（エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ）に応じてポンプ１２と制御弁１３を制御するのは、排気通路２における排気の流量や背圧がエンジンの運転状態（エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ）に応じて変わり、その排気流に対し旋回流を起こすためにバイパス通路７から流出する排気の勢いを変える必要があるからである。それに加え、狙い領域ＳＴＰｎに応じてポンプ１２と制御弁１３を制御するのは、狙い領域ＳＴＰｎに旋回流が最も強く当たるようにするために、バイパス通路７から流出する排気の勢いを狙い領域ＳＴＰｎに応じて更に調節する必要があるからである。

【0047】

次に、ステップ１９０で、ＥＣＵ３０は、ポンプ１２を目標ポンプ駆動量ＴＰＦに制御し、制御弁１３を目標開度ＴＶＯに制御する。これにより、バイパス出口７ｂからメイン通路６へ流出する排気の流量が調節される。

【0048】

次に、ステップ２００で、ＥＣＵ３０は、ステップ１９０の制御を開始してからの継続時間ＴＮＳＭのカウントを開始する。

【0049】

次に、ステップ２１０では、ＥＣＵ３０は、エンジン１が停止したか否かを判断する。ＥＣＵ３０は、例えば、エンジン回転速度ＮＥからエンジン１が停止したか否かを判断することができる。ＥＣＵ３０は、この判断結果が否定の場合に処理をステップ２２０へ移行し、この判断結果が肯定の場合に処理をステップ２８０へ移行する。

【0050】

ステップ２２０では、ＥＣＵ３０は、継続時間ＴＮＳＭが所定時間ΔＴＮ以上となったか否かを判断する。ＥＣＵ３０は、この判断結果が否定の場合に処理をステップ２１０へ戻し、この判断結果が肯定の場合に処理をステップ２３０へ移行し、継続時間ＴＮＳＭを「０」にリセットする。

【0051】

次に、ステップ２４０で、ＥＣＵ３０は、狙い領域ＳＴＰｎが最終領域ＳＴＰmaxであるか否かを判断する。この実施形態では、最終領域ＳＴＰmaxが第８領域ＳＴＰ８であることから、ＥＣＵ３０は、狙い領域ＳＴＰｎが第８領域ＳＴＰ８であるか否かを判断することになる。ＥＣＵ３０は、この判断結果が肯定の場合に処理をステップ２５０へ移行し、この判断結果が否定の場合に処理をステップ２６０へ移行する。

【0052】

ステップ２５０では、ＥＣＵ３０は、狙い領域ＳＴＰｎを第１領域ＳＴＰ１に設定し、処理をステップ２７０へ移行する。

【0053】

一方、ステップ２６０では、ＥＣＵ３０は、現在の狙い領域ＳＴＰｎを次の狙い領域ＳＴＰｎ+１に変更し、処理をステップ２７０へ移行する。例えば、現在の狙い領域ＳＴＰｎが第３領域ＳＴＰ３である場合に、次の第４領域ＳＴＰ４へ変更する。

【0054】

そして、ステップ２７０では、ＥＣＵ３０は、エンジン１が停止したか否かを判断する。ＥＣＵ３０は、この判断結果が否定の場合に処理をステップ１７０へ戻し、この判断結果が肯定の場合に処理をステップ１００へ戻す。

【0055】

一方、ステップ２１０から移行してステップ２８０では、エンジン１が停止したことから、ＥＣＵ３０は、継続時間ＴＮＳＭのカウントを停止し、処理をステップ１００へ戻す。この場合、エンジン１が再始動されたときに継続時間ＴＮＳＭのカウントが再開されることになる。

【0056】

上記制御によれば、ＥＣＵ３０は、バイパス通路７における排気の流量が所定時間ΔＴＮ毎に定期的に変化するようにポンプ１２及び制御弁１３を制御するようになっている。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じてポンプ１２による排気の圧送量と制御弁１３の開度を制御するようになっている。更に、ＥＣＵ３０は、図６のポンプ駆動量マップを参照することで、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬが大きくなるほどポンプ１２による排気の圧送量が多くなるようにポンプ１２を制御するようになっている。

【0057】

以上説明したこの実施形態の排気浄化装置によれば、ＥＣＵ３０が、バイパス通路７における排気の流量が定期的に変化するようにポンプ１２と制御弁１３を制御する。これにより、バイパス出口７ｂから流出する排気により排気通路２（メイン通路６）を流れる排気に旋回流が形成され、その旋回流が最も強く当たる触媒５の上流側端面５ａにおける領域が定期的に移動する。従って、排気が拡散されて触媒５の上流側端面５ａのほぼ全域に排気が当たると共に、その上流側端面５ａにて排気が最も強く当たる領域が経時的に分散する。また、排気通路２（メイン通路６）には、バイパス通路７へ排気を案内するための手段や旋回流を形成する手段が特に設けられないので、触媒５より上流の排気通路２（メイン通路６）において排気抵抗が増えることがない。このため、エンジン１に余分な圧力損失を生じさせることなく触媒５により排気を浄化することができ、触媒５の劣化箇所を分散させて触媒５の寿命を向上させることができる。

【0058】

この実施形態では、ポンプ１２による排気の圧送量が調節されることにより、バイパス出口７ｂから流出する排気の流量が調節される。このため、バイパス出口７ｂからの排気の流量を応答性よく制御することができる。また、この実施形態では、制御弁１３によりバイパス通路７の開度が調節されることにより、バイパス通路７における排気の流れが遮断又は許容されると共に、バイパス出口７ｂから流出する排気の流量が調節される。このため、ポンプ１２の動作と相俟ってバイパス出口７ｂからの排気の流量を精度良く制御することができる。

【0059】

この実施形態では、排気通路２（メイン通路６）における排気の流量は、エンジン１の運転状態に応じて変化する。具体的には、排気の流量はエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬが大きくなるほど増える。ここで、ＥＣＵ３０は、ポンプ１２による排気の圧送量を、エンジンの運転状態に応じて制御する。具体的には、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬが大きくなるほど圧送量が多くなるようにポンプ１２を制御する。従って、排気通路２（メイン通路６）における排気の流量が増えるときはバイパス出口７ｂから流出する排気の流量も多くなり、メイン通路６を流れる排気に確実に旋回流が形成されるようになる。このため、エンジン１の運転状態（エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬ）の変化にかかわらず触媒５により安定的に排気を浄化することができる。

【0060】

この実施形態では、バイパス出口７ｂの中心軸Ｍ１の位置が、ケーシング４の中心軸Ｍ２に対してオフセットして配置されるので、バイパス出口７ｂから流出する排気によってメイン通路６を流れる排気が旋回しやすくなる。このため、メイン通路６にて旋回流を生じやすくすることができる。

【0061】

特に、この実施形態では、ケーシング４の中心軸Ｍ２に対するバイパス出口７ｂのオフセット量Ｂを、上記した式（１）の関係で設定するので、バイパス出口７ｂから流出する排気によってメイン通路６を流れる排気が確実に旋回する。このため、メイン通路６にて確実に旋回流を形成することができる。

【0062】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の排気浄化装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

【0063】

なお、以下の説明において第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。

【0064】

この実施形態では、バイパス通路に係る構成の点で第１実施形態と異なる。図７に、触媒コンバータ３を図２に準ずる断面図により示す。図７に示すように、この実施形態では、触媒コンバータ３のケーシング４に対して２つのバイパス通路７Ａ，７Ｂが設けられる。これら第１のバイパス通路７Ａ及び第２のバイパス通路７Ｂのそれぞれには、第１実施形態と同様、ポンプ及び制御弁が設けられる。そして、それらポンプ及び制御弁を制御するために駆動回路とＥＣＵが設けられる。図７に示すように、第１及び第２のバイパス通路７Ａ，７Ｂは、ケーシング４の中心軸Ｍ２を中心におおよそ点対称に配置される。

【0065】

ここで、図７に示すように、第１のバイパス通路７Ａについても、バイパス出口７ｂの中心軸Ｍ１の位置が、ケーシング４の中心軸Ｍ２に対してオフセットして配置される。そのオフセット量Ｂは、バイパス出口７ｂの直径Ｃ、ケーシング４の直径Ｄとの間で、上記した式（１）の関係を有するように設定される。一方、第２のバイパス通路７Ｂについては、バイパス出口７ｂの直径Ｆと、中心軸Ｍ２に対するバイパス出口７ｂの中心軸Ｍ３の位置のオフセット量Ｅとを、第１のバイパス通路７Ａの直径Ｃ及びオフセット量Ｂと異なる値に設定することができる。そして、第２のバイパス通路７Ｂについては、そのオフセット量Ｅを次式（２）の関係を有するように設定することができる。
０＜Ｅ＜（Ｆ＋Ｄ）／２ ・・・式（２）

【0066】

従って、この実施形態でも、前記第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。加えて、この実施形態では、ケーシング４に対して二つのバイパス通路７Ａ，７Ｂが設けられるので、二つのバイパス出口７ｂからの排気によってメイン通路６を流れる排気がより旋回しやすくなる。このため、メイン通路６にて旋回流をより一層生じやすくすることができる。

【0067】

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で次のように実施することができる。

【0068】

（１）前記第１実施形態では、触媒５の上流側端面５ａを第１領域ＳＴＰ１〜第８領域ＳＴＰ８の８つの領域に区分し、排気の旋回流が最も強く当たる領域を、それら第１領域ＳＴＰ１〜第８領域ＳＴＰ８の順に所定時間ΔＴＮ毎に定期的に移動させるようにした。これに対し、触媒の上流側端面を区分する領域の数を減少させ（例えば「４つ」）、各領域の間で排気の旋回流が最も強く当たる領域を移動させるように構成することもできる。

【0069】

（２）前記第１実施形態では、排気の旋回流が最も強く当たる領域を、第１領域ＳＴＰ１〜第８領域ＳＴＰ８の順に所定時間ΔＴＮ毎に定期的に移動させるようにしたが、排気の旋回流が最も強く当たる領域を移動させる間隔を適宜変化させるなど不定期的にすることもできる。

【0070】

（３）前記各実施形態では、排気流調節装置１１を、ポンプ１２と制御弁１３により構成したが、排気流調節装置をポンプのみで構成することもできる。

【0071】

（４）前記各実施形態につき、触媒５の劣化を定量的に検出する検出手段を設け、触媒５の劣化を検出した場合に、ポンプ１２の駆動量を変化させ、排気が最も強く当たる上流側端面５ａ上の領域を移動させて触媒５の寿命を向上させるように構成することもできる。

【0072】

（５）前記第２実施形態では、本発明のバイパス通路を、第１のバイパス通路７Ａと第２のバイパス通路７Ｂの２本で構成したが、３本以上のバイパス通路で構成することもできる。

【産業上の利用可能性】

【0073】

この発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの排気通路に利用することができる。

【符号の説明】

【0074】

１ エンジン
２ 排気通路
３ 触媒コンバータ
４ ケーシング
５ 触媒
５ａ 上流側端面
６ メイン通路
７ バイパス通路
７Ａ バイパス通路
７Ｂ バイパス通路
７ａ バイパス入口
７ｂ バイパス出口
１１ 排気調節装置（排気流付与手段）
１２ ポンプ
１３ 制御弁
３０ ＥＣＵ（制御手段）
Ｍ２ 中心軸（ケーシングの）
Ｂ オフセット量
Ｃ 直径（バイパス出口の）
Ｄ 直径（ケーシングの）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】