JP2000027639A

JP2000027639A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2000027639A
Application number: JP10193371A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Watanabe; 義正渡辺; Yasushi Araki; 康荒木; Yoshimitsu Henda; 良光辺田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2000-01-25
Anticipated expiration: 2018-07-08
Also published as: JP3334627B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機関排気系における排気集合部と、各気筒と
を連通する各排気ポートのそれぞれに配置されたパティ
キュレートトラップと、各パティキュレートトラップの
排気上流側において、各排気ポートを少なくとも一つの
他の排気ポートへ連通させるための連通路とを具備する
内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートの
良好な捕集を可能とすることである。【解決手段】排気ポートを通過する排気ガスの少なく
とも一部を連通路側へ導く導き手段１１，１２，１３を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、特に、ディーゼルエンジンの
排気ガス中には、カーボンを主成分とする有害なパティ
キュレートが含まれており、排気ガスを大気に放出する
以前にこのようなパティキュレートを除去することが望
まれている。そのためにディーゼルエンジンの排気系に
は、パティキュレートを捕集するフィルタとして、パテ
ィキュレートトラップを配置することが提案されてい
る。このようなパティキュレートトラップは、パティキ
ュレート捕集量の増加に伴い大きな排気抵抗となるため
に、捕集したパティキュレートを燃焼させ、パティキュ
レートトラップ自身を再生する必要がある。

【０００３】機関高負荷高速運転のように排気ガスが高
温となれば、パティキュレートは自然発火して燃焼する
ために、パティキュレートトラップを再生することがで
きる。実開平５−６９３１１号公報には、パティキュレ
ートトラップを各排気ポート毎に配置することが提案さ
れている。この構成によって、パティキュレートトラッ
プを機関本体に接近させることができ、パティキュレー
トトラップの再生に排気ガスの熱を有効に利用すること
が可能となる。

【０００４】パティキュレートの大きさは非常に小さい
ものであるのに対して、パティキュレートトラップの細
孔は、パティキュレートトラップ自身が大きな排気抵抗
とならないように、パティキュレートに比較して非常に
大きくされている。このようなパティキュレートトラッ
プにおいて、パティキュレートは、細孔の回りに付着堆
積して捕集される。この付着堆積パティキュレートが比
較的大きく成長して、パティキュレートトラップの実質
的な細孔の大きさを、ある程度に減少させると、パティ
キュレートトラップにおけるパティキュレート捕集率が
大幅に向上する。

【０００５】しかしながら、前述のようにパティキュレ
ートトラップを機関本体に接近させて配置すると、各パ
ティキュレートトラップには各気筒から排出された直後
における比較的高速の排気ガスが排気行程毎に通過する
ことになり、パティキュレートトラップの目の回りの付
着堆積パティキュレートは、比較的大きく成長する以前
に崩され、各パティキュレートトラップにおけるパティ
キュレート捕集率は向上することなく低いまま維持され
る。

【０００６】堆積パティキュレートを崩さないように、
各パティキュレートトラップへ流入する排気ガスの流速
を低下させることを意図して、各排気ポートを、パティ
キュレートトラップの上流側において、連通路により連
通することが考えられる。それにより、通常運転時に
は、各気筒の排気行程において、当該パティキュレート
トラップへ流入する排気ガス量は連通路を介して分散さ
れ、各パティキュレートトラップへ流入する排気ガスの
流速を十分に低下させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機関高
回転域となって排気ガスの流速が非常に高くなると、排
気ガスは、排気ポートの側壁に開口する連通路へ流入し
難くなる。それにより、各気筒の排気行程において、当
該パティキュレートトラップへ流入する排気ガス量を十
分に低減させることはできず、依然として高い流速を有
する排気ガスがパティキュレートトラップへ流入するた
めに、堆積パティキュレートは容易に崩され、パティキ
ュレート捕集率を向上することができない。

【０００８】従って、本発明の目的は、機関排気系にお
ける排気集合部と各気筒とを連通する各排気ポートのそ
れぞれに配置されたパティキュレートトラップと、各パ
ティキュレートトラップの排気上流側において、各前記
排気ポートを少なくとも一つの他の前記排気ポートへ連
通させるための連通路とを具備する内燃機関の排気浄化
装置において、パティキュレートの良好な捕集を可能と
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
による内燃機関の排気浄化装置は、機関排気系における
排気集合部と各気筒とを連通する各排気ポートのそれぞ
れに配置されたパティキュレートトラップと、各前記パ
ティキュレートトラップの排気上流側において、各前記
排気ポートを少なくとも一つの他の前記排気ポートと連
通させるための連通路と、前記排気ポートを通過する排
気ガスの少なくとも一部を連通路側へ導く導き手段とを
具備することを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、前記導き手段は、前記排気ポートに配置
された偏向板であることを特徴とする。

【００１１】請求項３に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、前記偏向板は、前記連通路側への偏向角
度を可変とするように回動可能であることを特徴とす
る。

【００１２】請求項４に記載の本発明のよる内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、前記導き手段は、前記排気ポートにおけ
る連通路接続位置より上流側の上流側部分であり、前記
上流側部分は、前記連通路側へ偏倚していることを特徴
とする。

【００１３】請求項５に記載の本発明のよる内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、前記導き手段は、前記パティキュレート
トラップの排気上流側端部であり、前記排気上流側端部
は、前記連通路側の端面に比較して中央側の端面が排気
上流側に突出していることを特徴とする。

【００１４】請求項６に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置において、前記導き手段は、前記連通路の前記排気
ポート内へ突出する突出部分であり、前記突出部分は、
排気上流側開口部を有していることを特徴とする。

【００１５】請求項７に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１から６のいずれかに記載の内
燃機関の排気浄化装置において、前記排気ポートは略並
列配置され、前記連通路は全ての隣接する二つの前記排
気ポートを連通するものであり、最も外側に位置する前
記排気ポートにおける前記導き手段は、内側に位置する
前記排気ポートにおける前記導き手段に比較して多量の
排気ガスを前記連通路側に導くことを特徴とする。

【００１６】請求項８に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、請求項１から６のいずれかに記載の内
燃機関の排気浄化装置において、前記排気ポートは略並
列配置され、前記連通路は全ての隣接する二つの前記排
気ポートを連通するものであり、最も外側に位置する前
記連通路の通路断面積は、内側に位置する前記連通路の
通路断面積に比較して大きくされていることを特徴とす
る。

【００１７】請求項９に記載の本発明による内燃機関の
排気浄化装置は、機関排気系における排気集合部と各気
筒とを連通する各排気ポートのそれぞれに配置されたパ
ティキュレートトラップと、各前記パティキュレートト
ラップの排気上流側において、各前記排気ポートを少な
くとも一つの他の前記排気ポートと連通させるための連
通路とを具備し、少なくとも隣接配置されて排気行程が
連続する二つの気筒の排気弁は、一方が閉弁するとほぼ
同時に他方が開弁するようにバルブタイミングが設定さ
れていることを特徴とする。

【００１８】請求項１０に記載の本発明による内燃機関
の排気浄化装置は、機関排気系における排気集合部と各
気筒とを連通する各排気ポートのそれぞれに配置された
パティキュレートトラップと、各前記パティキュレート
トラップの排気上流側において、各前記排気ポートを少
なくとも一つの他の前記排気ポートと連通させるための
連通路とを具備し、少なくとも一つの気筒における排気
弁は、初期開弁速度が遅くされていることを特徴とす
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を説明
するが、ここで使用する左右は、各図面における左右に
対応している。図１は、本発明による第一実施形態の排
気浄化装置が取り付けられた機関排気系の断面図であ
る。同図において、１はシリンダヘッド排気側への取り
付けフランジ、２は各気筒の排気集合部、３は排気集合
部２と各気筒とを連通する排気ポートである。各排気ポ
ート３は略並列配置されている。排気集合部２の下流側
は、ターボチャージャのタービン８を介して大気へ通じ
ている。各排気ポート３には、それぞれ、パティキュレ
ートトラップ４が配置されている。

【００２０】各パティキュレートトラップ４は、例え
ば、セラミック等の多孔性物質からなる多孔性物質パテ
ィキュレートトラップである。このパティキュレートト
ラップは、複数の長手方向に延在する隔壁によって細分
化された複数の軸線方向空間を有し、隣接する二つの軸
線方向空間において、一方が排気上流側を、他方が排気
下流側をセラミック等の閉塞材によって閉塞されてい
る。こうして、隣接する二つの軸線方向空間は、排気上
流側から流入した排気ガスを隔壁を介して排気下流側に
流出するトラップ通路となり、多孔質物質からなる隔壁
は、トラップ壁として、排気ガス通過の際にパティキュ
レートを捕集するようになっている。

【００２１】また、各パティキュレートトラップ４は、
例えば、耐熱性金属繊維の不織布と耐熱性金属の波板か
ら構成された金属繊維パティキュレートトラップとして
も良い。このパティキュレートトラップは、二枚の不織
布と二枚の波板とが互いに違いに厚さ方向に積層されて
螺旋状に巻かれ、不織布と波板とによって複数の軸線方
向空間が形成されているものである。不織布を構成する
耐熱性金属繊維及び波板を構成する耐熱金属として、例
えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金又はＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金
等が利用可能である。二枚の不織布は、排気上流側端部
において一方の面同士を互いに密着させて螺旋状に連続
して溶接され、また、排気下流側端部において他方の面
同士を互いに密着させて螺旋状に連続して溶接される。
こうして、半径方向に隣接する二つの軸線方向空間は、
排気上流側から流入した排気ガスをいずれかの不織布を
介して排気下流側に流出するトラップ通路となり、不織
布は、トラップ壁として、排気ガス通過の際にパティキ
ュレートを捕集するようになっている。

【００２２】本実施形態の排気浄化装置には、さらに、
各パティキュレートトラップ４の排気上流側において、
各排気ポート３を隣接する排気ポート３へ連通するため
の連通路６が設けられている。各連通路６には、常時開
の開閉弁６ａが配置されている。

【００２３】また、最も右側に位置する排気ポート３に
は、パティキュレートトラップ４の排気上流側の中央部
分において、連通路接続位置側（左側）に傾斜する第一
偏向板１１が配置されている。また、最も左側に位置す
る排気ポート３には、パティキュレートトラップ４の排
気上流側の中央部分において、連通路接続位置側（右
側）に傾斜する第二偏向板１２が配置されている。ま
た、これら二つの最も外側に位置する排気ポート以外の
排気ポート３には、パティキュレートトラップ４の排気
上流側の中央部分において、左右の連通路接続位置側に
それぞれ傾斜する傾斜部分を有する第三偏向板１３が配
置されている。

【００２４】このように構成された本実施形態の排気浄
化装置によれば、最も右側に位置する気筒の排気行程に
おいては、排気ガスの一部が、当該パティキュレートト
ラップ４へ流入する以前に第一偏向板１１によって連通
路接続位置側に偏向されるために、機関高回転域で排気
ガスの流速が非常に高くても確実に十分な量の排気ガス
を連通路６へ流入させることができる。それにより、当
該パティキュレートトラップ４へ流入する排気ガス量は
十分に低減され、このパティキュレートトラップ４へ流
入する排気ガスの流速は大幅に低下する。この時に連通
路６へ流入した排気ガスは、他のパティキュレートトラ
ップ４へ分散して流入するために、この時に他のパティ
キュレートトラップへ高速の排気ガスが流入することは
ない。

【００２５】また、最も左側に位置する気筒の排気行程
においても、第二偏向板１２が同様に機能し、各パティ
キュレートトラップへ高速の排気ガスが流入することは
防止される。また、これら二つ以外の気筒の排気行程に
おいては、排気ガスの一部が、第三偏向板１３によっ
て、左右の連通路接続位置側にそれぞれ偏向されるため
に、二つの連通路６へ確実に十分な量の排気ガスを流入
させることができる。それにより、機関高回転域におい
ても、当該パティキュレートトラップ４へ流入する排気
ガスの流速は大幅に低下され、他のパティキュレートト
ラップへも高速の排気ガスが流入することはない。

【００２６】図５は、機関高回転域における特定のパテ
ィキュレートトラップ４へ流入する排気ガスの流速変化
を示しており、点線は本実施形態のような偏向板が設け
られていない場合であり、当該気筒の排気行程におい
て、排気ガスの流速は非常に高くなる。これに対して、
実線は本実施形態の場合であり、当該気筒の排気行程に
おいて、排気ガスの流速は連通路を介しての排気ガスの
分散によって約半減されており、各パティキュレートト
ラップに、高速の排気ガスが流入することは防止され
る。それにより、各パティキュレートトラップの細孔の
回りのパティキュレートの堆積は、阻害されることなく
容易に比較的大きく成長し、実質的な細孔の大きさを減
少させるために、パティキュレート捕集率を向上させる
ことができる。

【００２７】本実施形態において、第一、第二、及び第
三偏向板１１，１２，１３は、機関高回転域における各
気筒の排気行程において、当該パティキュレートトラッ
プ４へ流入する排気ガス流速が、パティキュレートの堆
積を崩さないように十分に低減されることを意図し、当
該パティキュレートトラップ４へ流入する排気ガスを比
較的多い所定量だけ低減するようになっている。第一又
は第二偏向板１１，１２が配置される排気ポート３はそ
れぞれ、一つの連通路６しか有しておらず、この連通路
６へ比較的多い所定量の排気ガスを流入させるために
は、第一及び第二偏向板１１，１２は比較的大きいもの
とされている。これに対して、第三偏向板１３が配置さ
れる排気ポートはそれぞれ、二つの連通路６を有してお
り、各連通路６へは所定量の半分を流入させれば良く、
第３偏向板１３の各傾斜部分は、それほど大きくする必
要はない。

【００２８】また、第一及び第二偏向板１１，１２の傾
斜角度を、第３偏向板１３の各部分の傾斜角度より大き
くして、前述の関係を満たすようにしても良い。さら
に、図６に示すように、第一、第二、及び第三偏向板１
１，１２，１３を、それぞれ、各排気ポート３の中心を
通る垂直軸線（１１ａ，１２ａだけが図示されている）
回りに回動可能として、それぞれの傾斜角度ＴＡを可変
としても良い。ここで、第三偏向板１３の回動軸線は、
各傾斜部分の接合位置となる。

【００２９】機関低回転域等のように気筒内から排出さ
れる排気ガスの流速が比較的遅い時、又は、機関中回転
域のように気筒内から排出される排気ガスの流速は比較
的速いが、偏向板を使用しなくても、排気ガスが連通路
へ十分に流入する時には、第一及び第二偏向板１１，１
２と、第三偏向板１３の各傾斜部分とを、排気ガス流れ
と平行位置（ＴＡ＝０°）へ回動させることにより、各
排気ポート３の排気抵抗を低減して機関出力を向上させ
ることができる。また、各偏向板は、傾斜角度ＴＡが大
きいほど、各排気ポート３における排気抵抗を増加させ
るために、各偏向板を必要とする機関高回転域において
も、回転数が低いほど第一及び第二偏向板１１，１２と
第三偏向板１３の各傾斜部分との傾斜角度ＴＡを小さく
するようにしても良い。

【００３０】図２は、本発明による第二実施形態の排気
浄化装置が取り付けられた機関排気系の断面図である。
以下に、第一実施形態との違いについてのみ説明する。
同図において、５は機関本体である。本実施形態では、
最も右側に位置する気筒の排気ポート３は、機関本体５
内の排気ポートも含めて、連通路接続位置より上流側の
上流側部分が、連通路６’側に偏倚され、排気ガスが連
通路６’へ流入し易くなっている。それにより、機関高
回転域で気筒内から排出される排気ガスの流速が非常に
高くても、十分な量の排気ガスを連通路６’へ流入させ
ることができ、第一実施形態と同様に、この時に、各パ
ティキュレートトラップ４へ高速の排気ガスが流入する
ことは防止される。

【００３１】また、最も右側に位置する排気ポート３へ
接続される連通路６’、すなわち、最も外側に位置する
連通路６’の通路断面積は、内側に位置する連通路６の
通路断面積に比較して大きくされている。これによって
も、最も右側に位置する排気ポート３において、排気ガ
スは連通路６’へ流入し易くなっており、機関高回転域
においても、当該パティキュレートトラップ４へ流入す
る排気ガスの流速を大幅に低減することができる。

【００３２】最も左側に位置する気筒の排気ポート３及
びこの排気ポート３に接続される連通路６’も同様に構
成されており、機関高回転域におけるこの気筒の排気行
程においても、各パティキュレートトラップ４へ高速の
排気ガスが流入することは防止される。

【００３３】これら二つの最も外側に位置する排気ポー
ト以外の排気ポート３では、前述の偏倚形状部分又は第
一実施形態における偏向板のような排気ガスを連通路へ
導く導き手段は設けられていない。しかしながら、これ
らの排気ポート３には、二つの連通路６が接続されてい
るために、機関高回転域における高速の排気ガスはそれ
ぞれの連通路６には流入し難くても、二つの連通路６を
合わせて比較的十分に排気ガスを分散させることがで
き、特に問題が発生することはない。

【００３４】図３は、本発明による第三実施形態の排気
浄化装置が取り付けられた機関排気系の断面図である。
以下に、第一実施形態と違いについてのみ説明する。本
実施形態では、最も右側に位置するパティキュレートト
ラップ４の排気上流側端部は、連通路６側に傾斜してい
る。パティキュレートトラップ４内の通過抵抗は、上流
側の排気ポートにおける通過抵抗より大きくなる。それ
により、排気ガスは、パティキュレートトラップ４へ流
入するより通過抵抗の低い排気ポート３内を通過しよう
とする。こうして、前述の構成によれば、排気ポート３
のパティキュレートトラップ４直上流側では、連通路と
反対側に比較して連通路側を多くの排気ガスが通過する
こととなり、機関高回転域における高速の排気ガスの一
部は確実に連通路６内へ導かれ、第一実施形態と同様
に、各パティキュレートトラップ４へ高速の排気ガスが
流入することは防止される。

【００３５】また、最も左側に位置するパティキュレー
トトラップ４の排気上流側端部も、連通路側に傾斜して
おり、同様に、機関高回転域において各パティキュレー
トトラップ４へ高速の排気ガスが流入することは防止さ
れる。また、これら二つ以外のパティキュレートトラッ
プの排気上流側端部は、排気ポート３の中央を境にそれ
ぞれ近接する連通路側に傾斜している。それにより、排
気ポート３のパティキュレートトラップ４直上流側で
は、中央側に比較して各連通路側を多くの排気ガスが通
過することとなり、機関高回転域における高速の排気ガ
スの一部は確実にに二つの各連通路６へ導かれ、各パテ
ィキュレートトラップ４へ高速の排気ガスが流入するこ
とは防止される。

【００３６】このように、本実施形態は、連通路側に傾
斜させたパティキュレートトラップ４の排気上流側端部
を、排気ガスを連通路へ導く導き手段として使用するも
のであるが、パティキュレートトラップ４の排気上流側
端部の形状は、特に、傾斜とする必要はない。例えば、
パティキュレートトラップ４の排気上流側端部は、連通
路側の端面に比較して、少なくとも中央側の端面を排気
上流側に突出させるようにすれば良い。それにより、排
気ポートにおいて、中央側に比較して連通路側を多くの
排気ガスが通過するようになり、前述の効果を得ること
ができる。

【００３７】図４は、本発明による第四実施形態の排気
浄化装置が取り付けられた機関排気系の断面図である。
以下に、第一実施形態と違いについてのみ説明する。本
実施形態では、各連通路６１，６２，６３が各排気ポー
ト３内へ突出しており、各連通路６１，６２，６３のこ
れらの各突出部分は、排気下流側の方が排気上流側より
長く突出するように斜めに切断されている。こうして、
各連通路６１，６２，６３の各突出部分は、各排気ポー
ト３内に排気上流側の開口部を有することとなり、排気
ガスの一部は、この各開口部から各連通路６内へ導かれ
る。

【００３８】こうして、機関高回転域における各気筒の
排気行程において、高速の排気ガスの一部は、確実に連
通路内へ導かれ、各パティキュレートトラップ４へ高速
の排気ガスが流入することは防止される。

【００３９】これまで説明したように、最も外側に位置
する排気ポート３は、一つの連通路６１又は６２しか接
続されていないために、機関高回転域において、この連
通路には比較的多量の排気ガスを流入させる必要があ
る。それにより、最も外側に位置する排気ポート３内へ
突出する連通路の突出部分は、他の排気ポート内へ突出
する突出部分に比較して、排気下流側の突出長さが長く
され、すなわち、排気上流側の開口部の開口面積が大き
くされている。

【００４０】図７は、特定気筒の排気行程において、当
該パティキュレートトラップへ流入する排気ガスの流速
変化を示している。点線は、前述した実施形態のような
連通路へ排気ガスを導く導き手段を有していない一般的
な排気浄化装置の場合を示している。この場合におい
て、二つのピーク流速が発生している。第一のピーク流
速は、特定気筒の排気弁の開弁と同時に、気筒内の高圧
の既燃ガスが噴出することによってもたらされる。ま
た、第二のピーク流速は、ピストンの上昇に伴って気筒
内の既燃ガスが多量に排出されることによってもたらさ
れるものである。

【００４１】ところで、この特定気筒に隣接する隣接気
筒が、特定気筒に次いで排気行程を迎える場合がある。
この場合には、一般的に、特定気筒の排気弁の閉弁以前
に隣接気筒の排気弁が開弁するために、特定気筒の第二
のピーク流速発生時に、隣接気筒の第一のピーク流速発
生時の排気ガスが連通路を介して特定気筒の排気ポート
へ流入し、実際の特定気筒の第二のピーク流速は、点線
で示すように非常に高いものとなる。

【００４２】排気ガスを連通路へ導く導き手段を有する
前述の実施形態によれば、このように非常に高い流速の
排気ガスがパティキュレートトラップへ流入することを
確実に防止することができる。しかしながら、このよう
な導き手段を有していなくても、特定気筒の排気弁が閉
弁するとほぼ同時に隣接気筒の排気弁が開弁するよう
に、バルブタイミングを設定すれば、特定気筒の排気ポ
ートへ隣接気筒からの排気ガスの流入が防止される。そ
れにより、図７に実線で示すように、特定気筒における
第二のピーク流速を低減させることができ、特定気筒の
パティキュレートトラップへ高速の排気ガスが流入する
ことを防止することができる。内燃機関が一般的に公知
の可変バルブタイミング機構を有する場合には、機関高
回転域に限りこのようなバルブタイミングを実現するよ
うにしても良い。

【００４３】また、隣接気筒における排気弁用のカム形
状を変更して、排気弁の初期開弁速度を遅くするように
しても良い。それにより、隣接気筒の第一のピーク流速
を低減させ、その分、特定気筒の第二のピーク流速を低
減させることができ、特定気筒のパティキュレートトラ
ップへ高速の排気ガスが流入することを防止することが
できる。

【００４４】特に二つの気筒が互いに隣接していなくて
も、各気筒の排気ポートは、他の全ての気筒の排気ポー
トへ連通路を介して連通されているために、各気筒にお
ける第一のピーク流速は、直前に排気行程を迎えている
気筒における第二のピーク流速を増加させるように作用
する。それにより、排気行程が連続する全ての二つの気
筒において前述のようにバルブタイミングを設定し、全
ての気筒において排気弁の初期開弁速度を遅くすること
が好ましい。

【００４５】このようにして、各パティキュレートトラ
ップへ高速の排気ガスが流入することを防止して、パテ
ィキュレート捕集率を高めると、その一方で、アッシュ
と称されるエンジンオイルの燃焼生成物も良好に捕集さ
れる。このアッシュは、カルシウム及びリン等の酸化物
及び硫化物であり、非常に燃焼し難いものである。それ
により、機関高負荷高速運転時等の高温の排気ガスを利
用してパティキュレートトラップに捕集されたパティキ
ュレートを焼失させても、アッシュは依然としてパティ
キュレートトラップに堆積して排気抵抗を増加させる。
このような場合には、各連通路に配置された開閉弁６ａ
又は６ａ’を閉弁して各連通路を無効とすることによっ
て、各パティキュレートトラップ４へ比較的高速の排気
ガスを流入させるようになっている。それにより、アッ
シュは崩されて細かくされ、パティキュレートトラップ
の下流側に排出される。

【００４６】また、機関高負荷高速運転は、頻繁に行わ
れる保証はなく、次回の機関高負荷高速運転までに各パ
ティキュレートトラップ４には比較的多量のパティキュ
レートが捕集されている可能性がある。このような多量
のパティキュレートが一度に燃焼すると多量の熱が発生
してパティキュレートトラップを溶損させることがあ
る。これを防止するために、各パティキュレートトラッ
プ４に所定量のパティキュレートが捕集されても機関高
負荷高速運転が実施されない時には、各連通路の開閉弁
を閉弁させ、アッシュ同様にパティキュレートをパティ
キュレートトラップ４の下流側に排出させるようになっ
ている。各連通路の開閉弁の閉弁時期は、パティキュレ
ートトラップの上流側と下流側との差圧によって決定し
ても良いが、所定時間毎又は所定走行距離毎としても良
い。

【００４７】

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の排
気浄化装置によれば、機関排気系における排気集合部と
各気筒とを連通する各排気ポートのそれぞれに配置され
たパティキュレートトラップと、各パティキュレートト
ラップの排気上流側において、各排気ポートを少なくと
も一つの他の排気ポートと連通させるための連通路と、
排気ポートを通過する排気ガスの少なくとも一部を連通
路側へ導く導き手段とを具備しており、機関高回転域で
の各気筒の排気行程において、各気筒から排出される排
気ガスの流速が非常に高速となっても、導き手段によっ
て、排気ガスの一部を確実に連通路へ流入させて他気筒
の排気ポートへ分散させることができる。それにより、
各パティキュレートトラップへ高速の排気ガスの流入が
防止されるために、各パティキュレートトラップにおい
て堆積パティキュレートの成長が阻害されることはな
く、堆積パティキュレートによって各パティキュレート
トラップの実質的な細孔の大きさが減少され、パティキ
ュレートの良好な捕集が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第一実
施形態を示す概略断面図である。

【図２】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第二実
施形態を示す概略断面図である。

【図３】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第三実
施形態を示す概略断面図である。

【図４】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第四実
施形態を示す概略断面図である。

【図５】クランク角度に対する特定パティキュレートト
ラップへ流入する排気ガスの流速変化を示すグラフであ
る。

【図６】図１の最も右側に位置するパティキュレートト
ラップ近傍の拡大図である。

【図７】開閉弁閉弁時における特定パティキュレートト
ラップへ流入する排気ガスの流速のタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

２…排気集合部３…排気ポート４，４１，４２，４３…パティキュレートトラップ５…機関本体６，６’，６１，６２，６３…連通路６ａ，６ａ’…開閉弁１１，１２，１３…偏向板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者辺田良光愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G004 AA09 DA02 DA12 DA24 EA01 FA01 FA04 GA06 3G031 AA02 AA11 AA17 AB05 CA06 CA07 CA12 CB02 GA13 3G090 AA02 AA04 BA01 CA01 CB23 DA04 DB06 EA01 3G092 AA02 AA18 AB03 DC14 DF02 DF09 FA13 GA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関排気系における排気集合部と各気筒
とを連通する各排気ポートのそれぞれに配置されたパテ
ィキュレートトラップと、各前記パティキュレートトラ
ップの排気上流側において、各前記排気ポートを少なく
とも一つの他の前記排気ポートと連通させるための連通
路と、前記排気ポートを通過する排気ガスの少なくとも
一部を連通路側へ導く導き手段とを具備することを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記導き手段は、前記排気ポートに配置
された偏向板であることを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】前記偏向板は、前記連通路側への偏向角
度を可変とするように回動可能であることを特徴とする
請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】前記導き手段は、前記排気ポートにおけ
る連通路接続位置より上流側の上流側部分であり、前記
上流側部分は、前記連通路側へ偏倚していることを特徴
とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】前記導き手段は、前記パティキュレート
トラップの排気上流側端部であり、前記排気上流側端部
は、前記連通路側の端面に比較して中央側の端面が排気
上流側に突出していることを特徴とする請求項１に記載
の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】前記導き手段は、前記連通路の前記排気
ポート内へ突出する突出部分であり、前記突出部分は、
排気上流側開口部を有していることを特徴とする請求項
１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】前記排気ポートは略並列配置され、前記
連通路は全ての隣接する二つの前記排気ポートを連通す
るものであり、最も外側に位置する前記排気ポートにお
ける前記導き手段は、内側に位置する前記排気ポートに
おける前記導き手段に比較して多量の排気ガスを前記連
通路側に導くことを特徴とする請求項１から６のいずれ
かに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】前記排気ポートは略並列配置され、前記
連通路は全ての隣接する二つの前記排気ポートを連通す
るものであり、最も外側に位置する前記連通路の通路断
面積は、内側に位置する前記連通路の通路断面積に比較
して大きくされていることを特徴とする請求項１から６
のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】機関排気系における排気集合部と各気筒
とを連通する各排気ポートのそれぞれに配置されたパテ
ィキュレートトラップと、各前記パティキュレートトラ
ップの排気上流側において、各前記排気ポートを少なく
とも一つの他の前記排気ポートと連通させるための連通
路とを具備し、少なくとも隣接配置されて排気行程が連
続する二つの気筒の排気弁は、一方が閉弁するとほぼ同
時に他方が開弁するようにバルブタイミングが設定され
ていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】機関排気系における排気集合部と各気
筒とを連通する各排気ポートのそれぞれに配置されたパ
ティキュレートトラップと、各前記パティキュレートト
ラップの排気上流側において、各前記排気ポートを少な
くとも一つの他の前記排気ポートと連通させるための連
通路とを具備し、少なくとも一つの気筒における排気弁
は、初期開弁速度が遅くされていることを特徴とする内
燃機関の排気浄化装置。