JP4586575B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。

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。）。

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。

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。）。

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。

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。

一方、排気浄化システム（以下、排気浄化装置及び、その制御系を含め、「排気浄化システム」という。）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ＳＯx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、Ｓ
Ｏx再生処理及び、ＰＭ再生処理などを行うことができる。

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、あるいは排気浄化システム
の構造が複雑となり、システム全体としてのコストダウンが困難となる場合があった。
特開２００４−１６９６８３号公報 特開２０００−３４５８３１号公報 特開２００２−２６６６３１号公報

本発明の目的とするところは、２個の排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、簡単な構成または制御によって、各排気浄化装置に導入される排気の量及び還元剤の量を制御可能とする技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、途中で２つの分岐通路に分岐する排気通路の分岐部分において、回転可能に支持された回転部材を備えており、該回転部材には、２つの分岐通路に還元剤を導入するための還元剤導入路と、２つの分岐通路に排気を流入するための排気連通路と、を設けるようにし、上記回転部材を回転させて、２つの分岐通路の各々に対する、前記還元剤導入路及び、前記排気連通路の開口面積を変化させることにより、２つの分岐通路の各々に流入する還元剤及び排気の量を制御することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関から排出される排気が通過する排気通路と、
前記排気通路が途中から２方向に分岐される分岐点としての分岐部と、
前記分岐部において前記排気通路から分岐した第１分岐通路と、
前記分岐部において前記排気通路から分岐した第２分岐通路と、
前記第１分岐通路に設けられ、前記第１分岐通路を通過する前記排気を浄化する第１排気浄化装置と、
前記第２分岐通路に設けられ、前記第２分岐通路を通過する前記排気を浄化する第２排気浄化装置と、
前記排気に還元剤を添加することにより、第１排気浄化装置および／または前記第２排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤添加手段と、
前記分岐部に設けられ、前記排気通路を通過する排気及び、前記還元剤添加手段により添加された還元剤の、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路への流入量を制御する流入量制御手段と、
を備えた排気浄化システムであって、
前記流入量制御手段には、前記分岐部に回転可能に支持されるとともに、その外形の少なくとも一部と前記分岐部の内壁とが密接することにより、前記排気通路と、前記第１分岐通路または前記第２分岐通路とを遮断可能とする回転部材が備えられ、
前記回転部材には、前記排気通路と前記第１分岐通路および／または前記第２分岐通路とを連通する排気連通路と、前記還元剤添加手段から添加された還元剤を前記第１分岐通路および／または前記第２分岐通路に導く還元剤導入路と、が設けられ、
前記回転部材を回転させることにより、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対する前記排気連通路の開口面積を変更し、前記排気の前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路への流入量を変化させるとともに、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積を変更し、前記還元剤の前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路への流入量を変化させることを特徴とする。

すなわち、内燃機関の排気通路を第１分岐通路と第２分岐通路に分岐する分岐部において、回転部材を備えるようにし、該回転部材を回転させるという単純な制御によって、２つの分岐通路の各々に対する、前記還元剤導入路及び、前記排気連通路の開口面積を変化させる。これによれば、前記還元剤導入路及び、前記排気連通路の開口部の形状及び位置
を適宜決定することにより、また、前記回転部材をどの角度まで回転させるかにより、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に流入する排気の量と、還元剤の量との両方を一度に制御することができる。また、前記回転部材に、前記排気連通路と前記還元剤導入路とを設けているので、一つの部材に対して複数の機能を備えさせることができ、構造を簡素化し、部品点数を低減することができる。その結果、内燃機関の排気浄化システム全体としてのコストダウンを図ることができる。

また、本発明においては、前記回転部材は、前記分岐部における前記第１分岐通路への分岐方向及び、前記第２分岐通路への分岐方向の両方に垂直な軸を中心に回転可能に支持されるとともに、該回転部材の少なくとも一部は、前記軸を回転軸とした回転体としての形状をなし、
前記回転部材における、前記排気連通路及び前記還元剤導入路の下流側の開口部は、前記回転体の部分に配置され、
前記排気連通路の前記開口部は、前記回転体の周方向について、前記還元剤導入路の前記開口部に対して略対称な２箇所の位置に設けられるようにしてもよい。

ここで、前記回転部材の形状の例としては、円柱形、円錐、球などの回転体を例示することができる。前記回転部材の形状として回転体を選択することにより、前記回転部材の角度位置によらず、その外形の少なくとも一部と、前記分岐部の内壁とを密接させることができる。そうすれば、前記回転部材と前記分岐部の間の隙間を排気が通過することを抑制することができる。その結果、前記排気通路を通過する排気を、前記排気連通路のみを介して前記第１分岐通路または前記第２分岐通路に流入させることができる。同様に前記還元剤添加手段から添加された還元剤を、前記還元剤導入路のみを介して前記第１分岐通路または前記第２分岐通路に流入させることができる。

また、前記回転部材の形状は、必ずしも完全な回転体である必要はなく、その一部が回転体の一部としての形状を有していればよい。例えば、回転体の一部が欠けた形状、すなわち、半円柱形や、上から見て扇型の断面を有するような形状でもよい。

そして、前記回転部材は、前記第１分岐通路への分岐方向と前記第２分岐通路への分岐方向の両方に垂直な軸を中心として回転するので、前記回転部材は、例えば前記第１分岐通路側から前記第２分岐通路側に向かって、あるいはその逆方向に回転することになる。

さらに、前記排気連通路の開口部及び前記還元剤導入路の前記開口部は、前記回転体の一部をなす部分、具体的には、例えば前記円柱形の側面、あるいは円錐形の錐面などに配置され、さらに、前記排気連通路の前記開口部は、前記回転体の周方向について、前記還元剤導入路の前記開口部に対して略対称な２箇所の位置に設けられている。すなわち、前記回転体の周方向について、前記排気連通路の開口部は、前記還元剤導入路の開口部を間に入れて２個設けられている。但し、この際、前記排気通路の開口部は、前記軸方向については、前記還元剤導入路の開口部に対して同じ位置に配置されても、異なる位置に配置されても構わない。

このような構成にすれば、前記回転部材を回転させることにより、前記回転体の一部をなす部分に設けられた前記排気連通路の開口部及び前記還元剤導入路の開口部の、前記第１分岐通路または前記第２分岐通路に対する位置を変更することができ、これにより、前記排気連通路の開口部及び前記還元剤導入路の開口部の、前記第１分岐通路または前記第２分岐通路に対する開口面積を異ならせることが容易に可能となる。

さらに、前記排気連通路の開口部は、前記還元剤導入路の開口部に対して、回転体の周方向について略対称な２箇所の位置に設けられるようにしているので、前記排気連通路を
通過する排気を２箇所の開口部から独立に前記第１分岐通路及び第２分岐通路に流入させることができ、排気をより円滑に２つの分岐通路に流入させることができる。さらに、前記排気連通路を通過する排気の流れの方向と、前記還元剤導入路の開口部から導入される還元剤の流れの方向を異ならせることができ、前記排気連通路から前記第１分岐通路または第２分岐通路に流入する排気と、前記還元剤導入路から前記第１分岐通路及び第２分岐通路に流入する還元剤とを、より容易に、独立に制御することができる。

また、本発明においては、前記第１分岐通路または前記第２分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積は、前記還元剤導入路の前記開口部の外縁と、前記第１分岐通路における前記第２分岐通路側の外縁または、前記第２分岐通路における前記第１分岐通路側の外縁とによって確定され、
前記第１分岐通路または前記第２分岐通路に対する前記排気導入路の開口面積は、各前記排気導入路の前記開口部の外縁と、前記第１分岐通路における前記第２分岐通路と逆側の外縁または、前記第２分岐通路における前記第１分岐通路と逆側の外縁とによって確定され、
前記還元剤導入路の前記開口部が、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対して中立の位置にある中立状態から、前記回転部材が回転することにより、
前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路のうち、前記回転部材の回転方向側にある分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積を増加させるとともに、前記回転方向と逆側にある分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積を減少させ、
前記２箇所の位置に設けられた前記排気連通路のうち、前記回転部材の回転方向側にある排気連通路の、前記回転部材の回転方向側にある分岐通路に対する開口面積を減少させるとともに、前記回転部材の回転方向と逆側にある排気連通路の、前記回転方向と逆側にある分岐通路に対する開口面積を増加させるようにしてもよい。

ここで、前記回転部材は、前記還元剤導入路の開口部が、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対して中立の位置である中立状態を基準の状態としてもよい。そして、この中立状態から前記回転部材を所定角度回転させることにより、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に流入する排気及び還元剤の量を制御するようにしてもよい。

そして、前記回転部材が中立状態に近い状態である場合、すなわち、前記回転部材の角度位置が、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対して中立の位置の近傍に位置する場合には、例えば前記還元剤導入路の開口部の、前記第１分岐通路に対する開口面積は、前記還元剤導入路の開口部の面積のうち、前記還元剤導入路の開口部の外縁と、前記第１分岐通路の外縁のうち前記第２分岐通路側の外縁とで囲まれる領域の面積となる。同様に、前記還元剤導入路の開口部の、前記第２分岐通路に対する開口面積は、前記還元剤導入路の開口部の面積のうち、前記還元剤導入路の開口部の外縁と、前記第２分岐通路の外縁のうち前記第１分岐通路側の外縁とで囲まれる領域の面積となる。

そうすると、前記還元剤導入路が、中立状態である場合、前記第１分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積と、前記第２分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積とは略同等となる。そして、前記回転部材が、前記中立状態から前記第１分岐通路側に回転したとすると、前記第１分岐通路の前記第２分岐通路側の外縁は固定しているのに対し、前記還元剤導入路の開口部の外縁は、前記第１分岐通路の前記第２分岐通路側の外縁と離れる方向に移動するので、結果として前記還元剤導入路の開口部の、前記第１分岐通路に対する開口面積は増加する。同様に、前記第２分岐通路の前記第１分岐通路側の外縁は固定しているのに対し、前記還元剤導入路の開口部の外縁は、前記第２分岐通路の前記第１分岐通路側の外縁に近づく方向に移動するので、結果として前記還元剤導入路の開口部の、前記第２分岐通路に対する開口面積は減少する。

一方、前記回転部材が中立状態である場合に、例えば、前記２箇所の位置に設けられた２つの排気連通路の開口部のうち、前記第１分岐通路側に設けられた開口部の一部が、第１分岐通路に対して開口しており、他の一部は、前記第１分岐通路の前記第２分岐通路と逆側の外部に開口しているとする。この場合は、前記中立状態において、前記排気連通路の開口部の、前記第１分岐通路に対する開口面積は、前記排気連通路の第１分岐通路側に設けられた開口部の面積のうち、前記排気連通路の第１分岐通路側に設けられた開口部の外縁と、前記第１分岐通路の外縁のうち前記第２分岐通路と逆側の外縁とで囲まれる領域の面積となる。

そして、前記回転部材が中立状態から、第１分岐通路側に回転したとする。そうすると、前記第１分岐通路における前記第２分岐通路と逆側の外縁は固定されているのに対し、前記排気連通路の第１分岐通路側に設けられた開口部の外縁はさらに前記第２分岐通路側から前記第１分岐通路側へ移動するので、前記排気連通路の第１分岐通路側に設けられた開口部の、前記第１分岐通路に対する開口面積は減少する。

同様に、前記回転部材が中立状態である場合に、例えば、前記２箇所の位置に設けられた２個の排気連通路の開口部のうち、前記第２分岐通路側に設けられた開口部の一部が、第２分岐通路に対して開口しており、他の一部は、前記第２分岐通路の前記第１分岐通路と逆側の外部に開口しているとする。この場合は、前記中立状態において、前記排気連通路の第２分岐通路側に設けられた開口部の、前記第２分岐通路に対する開口面積は、前記排気連通路の第２分岐通路側に設けられた開口部の面積のうち、前記排気連通路の第２分岐通路側に設けられた開口部の外縁と、前記第２分岐通路の外縁のうち前記第１分岐通路と逆側の外縁とで囲まれる領域の面積となる。

そして、前記回転部材が中立状態から、第１分岐通路側に回転したとする。そうすると、前記第２分岐通路における前記第１分岐通路と逆側の外縁は固定されているのに対し、前記排気連通路の第２分岐通路側に設けられた開口部の外縁は第２分岐通路側から前記第１分岐通路側に移動するので、前記排気連通路の第２分岐通路側に設けられた開口部の、前記第２分岐通路に対する開口面積は増加する。

このような構成にすれば、前記回転部材を、中立状態から回転させるだけで、第１分岐通路及び第２分岐通路のうち、回転させた方向にある側の分岐通路に対する、前記還元剤導入路の開口面積を増加させ、前記排気連通路の開口面積を減少させるとともに、回転させた方向と逆側の分岐通路に対する、前記還元剤導入路の開口面積を減少させるとともに、前記排気連通路の開口面積を増加させることができる。

その結果、前記回転部材を回転させるという簡単な制御によって、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積を連続的に変化させることができる。同時に、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対する前記排気連通路の開口面積を連続的に変化させることができる。

また、上記の構成によれば、例えば、前記回転部材を回転させることにより、前記第１分岐通路または第２分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積が増加する場合には、前記第１分岐通路または第２分岐通路に対する前記排気連通路の開口面積は減少する。従って、前記第１分岐通路または第２分岐通路に流入する排気の量と、還元剤の量とが相反する変化をするような制御を行うことができる。

また、本発明においては、前記内燃機関の運転中においては、前記回転部材は、前記中立状態とされるようにしてもよい。

そうすれば、前記内燃機関の運転中は、原則的に、前記第１分岐通路と第２分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積及び前記還元剤導入路の開口面積を同等にすることができ、前記第１分岐通路及び、前記第２分岐通路に均等に排気を流入させることができる。その結果、前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置において、均等に排気を浄化させることができるとともに、前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置の浄化能力の低下の度合いを同等にすることができる。加えて、ＮＯx還元処理やＳＯx再生処理、ＰＭ再生処理などの実施時期を揃えることができ、ＮＯx還元処理やＳＯx再生処理、ＰＭ再生処理などの実施時期に関する制御をより簡単にすることができる。

また、本発明においては、前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置は吸蔵還元型ＮＯx触媒を含み、
前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置におけるＮＯx還元処理が行われる
際には、前記回転部材を、
前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路のうち、ＮＯx還元処理が行われるべき排気浄
化装置を備える方の分岐通路に対する、前記還元剤導入路の開口面積が、前記中立状態におけるより大きくなるとともに、前記ＮＯx還元処理が行われるべき排気浄化装置が設け
られた方の分岐通路に対する、前記排気連通路の開口面積が略零となる、ＮＯx還元角ま
で回転させるようにしてもよい。

ここで、例えば、第１排気浄化装置または第２排気浄化装置に含まれる吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx還元処理を実施する場合を想定する。この場合には、ＮＯx還元処理を行う
べき吸蔵還元型ＮＯx触媒を含む方の排気浄化装置に導入される排気の量を減少させ、そ
の上で、該排気浄化装置に還元剤を供給することが望ましい。これは、先述のように、還元剤添加手段から添加された還元剤が多量の排気によって、該排気浄化装置に到達する前に酸化され、ＮＯx還元処理の効率が低下することを抑制するためである。

そこで、本発明においては、ＮＯx還元処理を実施する際には、前記回転部材を、前記
中立状態から、第１分岐通路及び第２分岐通路のうち、前記ＮＯx還元処理を実施する方
の分岐通路側に回転させるようにした。具体的には、前記ＮＯx還元処理を実施する方の
分岐通路に対する、前記還元剤導入路の開口面積が、前記中立状態におけるより大きくなるとともに、前記排気連通路の開口面積が略零となるＮＯx還元角まで回転させるように
した。

このことにより、前記回転部材を回転させるとともに、還元剤添加手段から還元剤を添加するだけで、前記ＮＯx還元処理を実施すべき排気浄化装置が備えられた方の分岐通路
に流入する排気の量を略零にするとともに、還元剤添加手段から添加された還元剤の多くを、前記ＮＯx還元処理を実施すべき排気浄化装置が備えられた方の分岐通路に流入させ
ることができる。

その結果、簡単な制御によって、より低燃費で、より確実にＮＯx還元処理を実施する
ことができる。

また、本発明においては、前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置は吸蔵還元型ＮＯx触媒および／または排気中の微粒子物質を捕集するフィルタを含み、
前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置におけるＳＯx再生処理を行う際お
よび／またはＰＭ再生処理を行う際には、前記回転部材を、
前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路のうち、ＳＯx再生処理および／またはＰＭ再
生処理を行うべき排気浄化装置が設けられた方の分岐通路に対する、前記還元剤導入路の開口面積が、前記中立状態におけるより大きくなるとともに、前記ＳＯx再生処理および
／またはＰＭ再生処理を行うべき排気浄化装置が設けられた方の分岐通路に対する、前記
排気連通路の開口面積が、前記中立状態におけるより小さく且つ零より大きくなる、ＳＯx/ＰＭ再生角まで回転させるようにしてもよい。

ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒に対してＳＯx再生処理を実施する場合やフィルタに対してＰＭ再生処理を実施する場合には、吸蔵還元型ＮＯx触媒やフィルタの温度を上昇させ
る必要がある。これらの温度を上昇させるために、フィルタの上流側の酸化触媒または吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給し、触媒における反応熱によって温度を上昇させる方
法を用いる場合がある。このような場合には、前述のＮＯx還元処理を実施する場合と比
較して多量の還元剤を供給する必要が生じる。

そうすると、ＳＯx再生処理やＰＭ再生処理を行うべき排気浄化装置に供給されるべき
還元剤の量が増加するので、ＮＯx還元処理を行う場合のように、分岐通路に流入する排
気の量を略零にしたのでは、充分な量の還元剤を排気浄化装置まで到達させることが困難となる場合があった。

そこで、本発明においては、ＳＯx再生処理やＰＭ再生処理を行う際には、前記回転部
材を、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路のうち、ＳＯx再生処理やＰＭ再生処理を
行うべき排気浄化装置が設けられた方の分岐通路に対する、前記還元剤導入路の開口面積が、前記中立状態におけるより大きくなるとともに、該分岐通路に対する、前記排気連通路の開口面積が、前記中立状態におけるより小さく且つ零より大きくなるＳＯx/ＰＭ再生角まで回転させることとし、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路のうち、ＳＯx再生
処理やＰＭ再生処理を行うべき排気浄化装置が設けられた方の分岐通路に対しても、適量の排気が流入するようにした。

そうすれば、ＳＯx被毒回復処理やＰＭ再生処理を実施する場合など、多量の還元剤を
供給する必要がある場合にも、前記回転部材を回転させるとともに、還元剤添加手段から還元剤を添加するだけで、ＳＯx被毒回復処理やＰＭ再生処理を実施すべき排気浄化装置
が設けられた分岐通路に、還元剤を流入させるとともに、適量の排気を流入させることができる。従って、簡単な制御で、ＳＯx被毒回復処理やＰＭ再生処理を、より低燃費で、
より確実に実施することができる。

また、本発明においては、前記回転部材における前記還元剤導入路の前記開口部は、前記回転部材の軸方向については、前記回転部材の一方の端面の近傍に配置され、
前記回転部材における前記排気連通路の前記開口部は、前記回転部材の軸方向については、前記還元剤導入路の前記開口部に対して、前記端面の逆側に配置され、
前記回転部材における、前記２箇所の位置に設けられた排気連通路の前記開口部の合計面積は、前記還元剤導入路の開口部の面積より大きいようにしてもよい。

ここで、前記還元剤導入路の開口部は、還元剤が流入することができるだけの面積が確保されえいればよい。それに対して、前記排気連通路の開口部は、高負荷の運転状態において内燃機関から排出される排気を充分に流通させるだけの面積が必要である。従って、前記還元剤導入路の開口部は前記排気連通路の開口部の面積に対して小さく設定できる。

従って、本発明においては、前記排気連通路の開口部の面積を、前記還元剤導入路の開口部の面積よりも大きく設定するようにした。そうすれば、前記回転部材の限られた面積において、充分な量の排気及び還元剤を前記第１分岐通路または第２分岐通路に流入させることができる。

また、本発明においては、前記第１分岐通路及び第２分岐通路は、各々の途中において前記軸方向の段差を有し、該段差の下流側においては、前記第１分岐通路及び第２分岐通
路の前記軸方向の中心位置と、前記回転部材における前記還元剤導入路の前記開口部の前記軸方向の位置とは略一致するようにしてもよい。

ここで、前述のように、本発明において、前記回転部材における前記還元剤導入路の開口部は、前記回転部材の軸方向については、前記回転部材の一方の端面の近傍に配置された場合について考える。また、一般的には、前記排気通路が分岐部において前記第１分岐通路と第２分岐通路とに分岐される構成においては、分岐部の高さと、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路の高さは略同等である。そうすると、前記回転部材の高さと、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路の高さも略同等である場合が多い。

このような場合においては、前記回転部材の高さ方向の中心と、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路の高さ方向の中心との位置は略一致することとなる。このことは、換言すると、前記還元剤導入路の開口部が、前記第１分岐通路または第２分岐通路の高さ方向の中心に位置しないことを示す。

そうすると、前記還元剤添加手段から還元剤を添加した場合にも、第１分岐通路または第２分岐通路の壁面に付着して、第１排気浄化装置または第２排気浄化装置に到達しない還元剤の量が増加する場合があった。また、第１排気浄化装置または第２排気浄化装置に還元剤が到達したとしても、第１排気浄化装置または第２排気浄化装置の中心部分に還元剤が供給されないので、第１排気浄化装置または第２排気浄化装置の全体に還元剤を分布させることが困難となる場合があった。

その結果、ＮＯx還元処理、ＳＯx被毒再生処理、ＰＭ再生処理などにおける燃費が悪化したり、各々の処理が充分に完了しなかったりすることが考えられた。

そこで、本発明においては、前記第１分岐通路及び第２排気通路における下流側に段差を設け、該段差の下流側においては、前記還元剤導入路の中心の高さと、前記第１分岐通路及び第２分岐通路の高さが略一致するようにした。

そうすれば、還元剤導入路から導入された還元剤をより確実に、第１排気浄化装置または第２浄化装置の中心に供給することができ、ＮＯx還元処理、ＳＯx被毒再生処理、ＰＭ再生処理などを確実に完了させることができるとともに、各処理における燃費を向上させることができる。

また、本発明においては、前記還元剤添加手段における還元剤の添加方向は、前記回転部材の回転による前記還元剤導入路の前記開口部の変位に応じて、該還元剤導入路の前記開口部の方向に添加されるよう変更されるようにしてもよい。

すなわち、前記回転部材が回転した場合に、前記還元剤添加手段からの還元剤の添加方向が変化しない場合には、還元剤添加手段から添加された還元剤が、還元剤導入路の壁面などに付着し、還元剤を、第１分岐通路または第２分岐通路に効率よく流入することが困難になるおそれがあった。

そこで、本発明において前記回転部材を回転させる際に、前記回転部材の回転による前記還元剤導入路の開口部の変位に応じて、前記還元剤添加手段による還元剤の添加方向が、該還元剤導入路の開口部の方向に添加されるよう変更されるようにしてもよい。そうすれば、前記回転部材の角度位置によらず、前記還元剤を効率よく、前記第１分岐通路または第２分岐通路に流入させることができる。そうすれば、ＮＯx還元処理、ＳＯx被毒再生処理、ＰＭ再生処理などを確実に完了させることができるとともに、各処理における燃費を向上させることができる。

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。

本発明にあっては、２個の排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、簡単な構成または制御によって、各排気浄化装置に導入される排気の量及び還元剤の量を制御することができる。

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。

図１は、本実施例に係る内燃機関１と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。なお、図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。

図１において、内燃機関１には、内燃機関１からの排気が流通する排気通路５が接続され、この排気通路５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気通路５は、途中で第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂに分岐されており、この第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂは下流において合流している。そして、第１分岐通路１０ａには、第１分岐通路１０ａを通過する排気を浄化する第１排気浄化装置１１ａが設けられており、第２分岐通路１０ｂには、同じく第２排気浄化装置１１ｂが設けられている。

本実施例における第１排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂは、多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持されたものであり、
第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂを通過する排気に含まれる微粒子物質を捕集するとともに、第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂを通過する排気に含まれるＮＯxを吸蔵する。但し、必ずしも第１排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂ
はフィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持された構成でなくてもよく、例えば、吸蔵還元
型ＮＯx触媒が担持されていないフィルタと、それに直列に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒とからなる構成にしてもよい。

なお、排気通路５から第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂが分岐する分岐部１０ｃには、円柱弁１２が備えられ、さらに排気通路５における分岐部１０ｃの上流側には、還元剤としての燃料を添加する燃料添加弁１４が備えられている。上記した円柱弁１２は、排気通路５を通過する排気及び、燃料添加弁１４から添加された燃料の、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂへの流入量を制御する。ここで、本実施例における流入量制御手段は、円柱弁１２を含んで構成される。

以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設さ
れている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御する他、内燃機関１の第１排気浄化装置１１ａ及び、第２排気浄化装置１１ｂに対するＮＯx還元処理などに係る制御を行うユニットである。

ＥＣＵ３５には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、内燃機
関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における円柱弁１２、燃料添加弁１４が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。従って、本実施例における還元剤添加手段は、燃料添加弁１４及びＥＣＵ３５を含んで構成される。

また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。第１排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂに吸蔵されたＮＯxを還元放出
させるためのＮＯx還元処理ルーチンの他、ＳＯx再生処理ルーチン、ＰＭ再生処理ルーチン（説明は省略）なども、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。

次に、図２を用いて、本実施例における円柱弁１２について詳細に説明する。図２（Ａ）は、本実施例における分岐部１０ｃ付近を詳細に示した断面図である。図２（Ｂ）は、分岐部１０ｃに設けられた円柱弁１２を詳細に示した斜視図である。

図２（Ａ）に示すように、本実施例においては、排気通路５及び、第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂは略同一平面状に構成されている。そして、該平面に垂直な方向から見て、分岐部１０ｃは略円形の断面を有する。そして、分岐部１０ｃの内部には、円柱弁１２が回転可能に嵌入されている。前記平面に垂直な方向から見た、円柱弁１２の円形の外形と、分岐部１０ｃの内壁との間には隙間は殆どなく、排気通路５を通過した排気が、この隙間を通過することは不可能となっている。すなわち、排気通路５と、第１分岐通路１０ａまたは第２分岐通路１０ｂとは、後述する還元剤導入路１２ｃ及び第１排気連通路１２ｆ、第２排気連通路１２ｇ以外の部分においては、円柱弁１２の外形によって遮断されている。

分岐部１０ｃの内部において円柱弁１２は、その中心軸まわりに回転可能となっており、その角度位置は、図示しないステッピングモータによって制御されるようになっている。

次に、図２（Ｂ）に示すように、円柱弁１２における図中上側の端面１２ａの近傍の部分である第１領域１２ｂには、円柱弁１２の側面を貫通する還元剤導入路１２ｃが形成されている。また、円柱弁１２における第１領域１２ｂ以外の領域である、第２領域１２ｅにおいては、還元剤導入路１２ｃの下流側の開口部１２ｄの図中下側の部分である遮断部１２ｉを残して、円柱弁１２の一部を削除することにより、排気連通路が形成されている。この排気連通路における、第１分岐通路１０ａ側の部分が第１排気連通路１２ｆ、第２分岐通路１０ｂ側の部分が第２排気連通路１２ｇとして機能する。

上記したように、本実施例の円柱弁１２は、基本的に円柱形状をしているので、円柱弁１２の一部は回転体の一部としての形状をなしていると言える。また、円柱弁１２の周方向について、還元剤導入路１２ｃの下流側の開口部１２ｄに対して対称な位置に第１排気連通路１２ｆ及び、第２排気連通路１２ｇの開口部が配置されていると言える。また、本実施例における還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄと、第１排気連通路１２ｆ及び、第２排気連通路１２ｇの開口部とは、円柱弁１２の軸方向の位置が異なった場所に配置されていると言える。

なお、図２（Ａ）において、第１分岐通路１０ａと分岐部１０ｃとの接続部と、第２分岐通路１０ｂと分岐部１０ｃとの接続部とは、所定の間隔をあけることにより、両者の間に所定の中間部分１０ｄが設けられている。また、図２（Ｂ）に示すように、還元剤導入路１２ｃにおける排気通路５側の開口部１２ｈは、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路
１０ｂ側の開口部より大きくなっている。

ここで、図２（Ａ）に示す状態においては、円柱弁１２は、分岐部１０ｃの内部で、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄが、中間部分１０ｄと対向するような姿勢をとっている。この状態においては、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄは、第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂに対して中立の状態となっているので、以下、この状態を中立状態という。この中立状態において、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄの円周方向の幅は、中間部分１０ｄより若干大きく作られており、また、遮断部１２ｉの幅も中間部分１０ｄより大きく作られている。

そうすると、図２（Ａ）に示す中立状態においては、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄの、図２（Ａ）における左側の一部は、第１分岐通路１０ａに対して開口し、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄの、図２（Ａ）における右側の一部は、第２分岐通路１０ｂに対して開口している。一方、第１排気連通路１２ｆの開口部の一部は、第１分岐通路１０ａに対して開口し、第２排気連通路１２ｇの開口部の一部は、第２分岐通路１０ｂに対して開口している。

上記したように、本実施例においては、第１分岐通路１０ａに対する、還元剤導入路１２ｃの開口面積は、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄの、図２（Ａ）における左側の一部の面積であり、その面積は、開口部１２ｄの外縁と、第１分岐通路１０ａの、第２分岐通路１０ｂ側の外縁とで確定される。

また、第２分岐通路１０ｂに対する、還元剤導入路１２ｃの開口面積は、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄの、図２（Ａ）における右側の一部の面積であり、その面積は、開口部１２ｄの外縁と、第２分岐通路１０ｂの、第１分岐通路１０ａ側の外縁とで確定される。

さらに、第１分岐通路１０ａに対する、排気導入路の開口面積は、図２（Ａ）における第１排気連通路１２ｆの開口部の一部の面積であり、その面積は、第１排気連通路１２ｆの外縁と、第１分岐通路１０ａの、第２分岐通路１０ｂとは逆側の外縁とで確定される。

同様に、第２分岐通路１０ｂに対する、排気導入路の開口面積は、図２（Ａ）における第２排気連通路１２ｇの開口部の一部の面積であり、その面積は、第２排気連通路１２ｇの外縁と、第２分岐通路１０ｂの、第１分岐通路１０ａとは逆側の外縁とで確定される。

本実施例に係る内燃機関１においては、内燃機関１の稼動中は、円柱弁１２は基本的に図２（Ａ）に示すような中立状態を維持している。この中立状態においては、内燃機関１から排出された排気は、図３（Ａ）に示すように、第１排気連通路１２ｆを経て第１分岐通路１０ａに流入するとともに、第２排気連通路１２ｇを経て第２分岐通路１０ｂに流入する。

一方、燃料添加弁１４から添加された還元剤としての燃料は、図３（Ｂ）に示すように、還元剤導入路１２ｃを介して、第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂに流入する。

このように、内燃機関１の稼動中は、円柱弁１２を中立状態とすることで、内燃機関１から排出される排気を第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂに均等に流入させることができる。そうすれば、第１排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂにおいて均等に排気中のＮＯx及び、微粒子物質を浄化することができるので、各排気浄化装置
の容量を有効に利用できるとともに、ＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理及び、ＰＭ再生処理
の実施時期を揃えることができ、ＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理及び、ＰＭ再生処理の実施時期に関する制御を簡略化することができる。

なお、燃料添加弁１４の取り付け部分の、図３における左側から見た詳細断面図を図４に示す。図４（Ａ）に示すように、燃料添加弁１４の取り付け部分は、隔離部材１０ｅによって排気通路５において排気が通過する部分から隔離されている。こうすることにより、燃料添加弁１４から添加された燃料は第１排気連通路１２ｆ、第２排気連通路１２ｇに流入することなく、還元剤導入路１２ｃに流入させることができるようになっている。

また、この際、隔離部材１０ｅに、排気流入口１０ｆを設けることにより、排気通路５を通過する排気の一部を還元剤導入路１２ｃに流入させ、燃料添加弁１４から添加された燃料をより円滑に、還元剤導入路１２ｃを介して第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂに流入させるようにしてもよい。

次に、本実施例に係る内燃機関１において、例えば、第２排気浄化装置１１ｂに対するＮＯx還元処理を実施する場合を考える。このＮＯx還元処理においては、第２排気浄化装置１１ｂに導入される排気の流量を抑えた上で、第２排気浄化装置１１ｂに対してＮＯx
を還元する還元剤としての燃料を供給する必要がある。ここで、第２排気浄化装置１１ｂに導入される排気の流量を抑えるのは、第２排気浄化装置１１ｂに供給すべく排気に添加された還元剤が、多量の高温の排気に曝されることにより酸化され、第２排気浄化装置１１ｂにおけるＮＯxの還元に用いられなくなることを抑制するためである。

この場合には、円柱弁１２を図５に示す位置まで回転させる。すなわち、円柱弁１２の角度位置を、図５（Ａ）に示すように、第１排気連通路１２ｆが、第１分岐通路１０ａに対して開口するとともに、第２排気連通路１２ｇは、第２分岐通路１０ｂに開口していない角度位置であって、且つ、図４（Ｂ）に示すように、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄが第２分岐通路１０ｂにのみ開口し、第１分岐通路１０ａには開口しない角度位置とする。

そうすれば、第２分岐通路１０ｂに流入する排気の量を略零とすることができるとともに、燃料添加弁１４から添加された燃料を第２分岐通路１０ｂにのみに流入させることができる。よって、燃料添加弁１４から添加された燃料が、第２排気浄化装置１１ｂに到達するまでに高温の排気に曝されて酸化してしまうことを抑制できる。その結果、円柱弁１２を上記角度位置まで回転させて、燃料添加弁１４から燃料を添加するだけの簡単な制御で、より効率よく、第２排気浄化装置１１ｂのＮＯx還元処理を完了させることができる
。なお、本実施例においては、図５に示す円柱弁１２の角度位置は、ＮＯx還元角に相当
する。

次に、本実施例に係る内燃機関１において、例えば、第２排気浄化装置１１ｂに対するＳＯx再生処理またはＰＭ再生処理を実施する場合を考える。この場合には、円柱弁１２
を図６に示す角度位置まで回転させる。すなわち、円柱弁１２の角度位置を、図６（Ａ）に示すように、第１排気連通路１２ｆが、第１分岐通路１０ａに開口するとともに、第２排気通路１２ｇが、第２分岐通路１０ｂに若干量のみ開口する角度位置であって、且つ、図６（Ｂ）に示すように、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄが第２分岐通路１０ｂにのみ開口し、第１分岐通路１０ａには開口しない角度位置とする。

そうすれば、ＳＯx再生処理やＰＭ再生処理など、処理の目的となる排気浄化装置の温
度を上昇させるために、燃料添加弁１４からの燃料の添加量を、ＮＯx還元処理時と比較
して増量しなければならない処理を行う場合にも、排気通路５を通過する排気の一部を第２分岐通路１０ｂに流入させることができるので、還元剤としての燃料の運搬性を確保す
ることができる。

その結果、燃料添加弁１４から添加された燃料をより確実に、第２排気浄化装置１１ｂに到達させるとともに、燃料添加弁１４から添加された燃料が、第２排気浄化装置１１ｂに到達するまでに高温の排気に曝されて酸化してしまうことをも抑制することができる。従って、円柱弁１２を上記角度位置まで回転させて、燃料添加弁１４から燃料を添加するだけの簡単な制御で、第２排気浄化装置１１ｂのＳＯx再生処理及びＰＭ再生処理をより
効率よく行うことができる。なお、本実施例においては、図６に示す円柱弁１２の角度位置は、ＳＯx／ＰＭ再生角に相当する。

ここで、上記実施例においては、第２排気浄化装置１１ｂについてＮＯx還元処理を実
施する場合には、円柱弁１２の角度位置を、図５（Ａ）に示すように、第１排気連通路１２ｆが、第１分岐通路１０ａに対して開口するとともに、第２排気連通路１２ｇは、第２分岐通路１０ｂに開口していない角度位置であって、且つ、図４（Ｂ）に示すように、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄが第２分岐通路１０ｂにのみ開口し、第１分岐通路１０ａには開口しない角度位置とした。

しかし、第２排気浄化装置１１ｂについてＮＯx還元処理を実施する場合の円柱弁１２
の角度位置は、必ずしもこの角度位置には限定されない。燃料添加弁１４から添加された燃料が、第２排気浄化装置１１ｂに到達するまでに高温の排気に曝されて酸化してしまうことを抑制できる範囲であれば、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄが第１分岐通路１０ａに開口してもよい。

すなわち、第２排気浄化装置１１ｂの特性や、内燃機関１の運転状態などに応じて、ＮＯx還元処理を実施する際の円柱弁１２の角度位置は任意に設定可能である。このことに
ついては、ＳＯx再生処理やＰＭ再生処理を実施する際の円柱弁１２の角度位置に関して
も同様である。

また、上記実施例においては、第２排気浄化装置１１ｂについてＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理及び、ＰＭ再生処理を行う例について説明したが、第１排気浄化装置１１ａについてＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理及び、ＰＭ再生処理を行う場合には、上記の制御に対して、図５又は図６において左右対称となる制御を行えばよい。

また、本実施例においては、排気通路５、第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂが略同一平面上にある場合について説明したが、本実施例は、そうでない場合についても適用できる。その場合は、円柱弁１２の回転軸の方向を、分岐部１０ｃにおける、第１分岐通路１０ａへの分岐方向と、第２分岐通路１０ｂへの分岐方向との両方に垂直な方向とすれば、円柱弁１２を常に第１分岐通路１０ａ側から第２分岐通路１０ｂ側に、またはその逆に回転させることができる。

さらに、上記の実施例における円柱弁１２の回転方向は、常に一定方向としてもよいし、例えば、第１排気浄化装置１１ａに対してＮＯx還元処理を実施する場合のＮＯx還元角と、第２排気浄化装置１１ｂに対してＮＯx還元処理を実施する場合のＮＯx還元角との間で往復運動をさせてもよい。すなわち、本実施例における回転とは回動運動も含む。

加えて、上記の実施例においては、例えば第１排気浄化装置１１ａまたは第２排気浄化装置１１ｂに対してＳＯx再生処理またはＰＭ再生処理を実施する場合には、円柱弁１２
をＳＯx／ＰＭ再生角まで回転させるようにした。しかし、第１排気浄化装置１１ａまた
は第２排気浄化装置１１ｂに対してＳＯx再生処理またはＰＭ再生処理を実施する場合に
も、円柱弁１２はＮＯx還元角まで回転させるようにし、円柱弁１２が中立状態からＮＯx
還元角まで回転している期間中に、燃料添加弁１４から燃料を添加するような制御を行ってもよい。

そうすれば、第１排気連通路１２ｆまたは第２排気連通路１２ｇが、第１分岐通路１０ａまたは第２分岐通路１０ｂに開口している時点で燃料を還元剤導入路１２ｃから流入させることができるので、充分な燃料の運搬性を確保することができる。

次に、図７を用いて、本発明の実施例２について説明する。実施例１において説明した円柱弁１２では、還元剤導入路１２ｃは端面１２ａの近傍の第１領域１２ｂに設けられていた。従って、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂが、円柱弁１２の高さ方向における略全体に亘って設けられている場合には、還元剤導入路１２ｃから第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂに流入する燃料は、図７（Ａ）に示すように、第１分岐通路１０ａまたは第２分岐通路１０ｂの壁面に近い部分を通過する。

そうすると、流入した燃料のうち、第１分岐通路１０ａまたは第２分岐通路１０ｂの壁面に付着するなどして、第１排気浄化装置１１ａまたは第２排気浄化装置１１ｂに到達しない燃料の量が増加するおそれがあった。また、第１排気浄化装置１１ａまたは第２排気浄化装置１１ｂに到達したとしても、それらの中央部に到達しないために、第１排気浄化装置１１ａまたは第２排気浄化装置１１ｂの全体に充分な燃料を供給することが困難となる場合があった。

そこで、本実施例においては、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂにおいて、段差部１３ａ及び１３ｂを設けることによって、段差部１３ａ及び１３ｂの下流側における第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂの、円柱弁１２の高さ方向の中心の位置を、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄと略同じ位置とすることにした。

そうすれば、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄを介して第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂに流入した燃料が、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂの壁面に付着することを抑制でき、さらに、還元剤としての燃料が第１排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂの中央部に到達するようにできる。

その結果、ＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理及び、ＰＭ再生処理における燃費を向上させることができ、より確実にＮＯx還元処理や、ＳＯx再生処理及び、ＰＭ再生処理を完了させることができる。

次に、図８及び図９を用いて本発明の実施例３について説明する。本実施例においては、円柱弁１２の回転に応じて、燃料添加弁１４からの燃料の添加方向を変更する例について説明する。

図８には、円柱弁１２の回転に伴う、還元剤導入路１２ｃの方向の変化と、それに応じた燃料添加弁１４からの燃料の添加方向について示す。図８（Ａ）及び、図８（Ｂ）に破線で示すように、円柱弁１２の角度位置にかかわらず、燃料添加弁１４から常に一定の方向に燃料を添加した場合には、添加された燃料のうち、還元剤導入路１２ｃまたは分岐部１０ｃの中間部分１０ｄに直接衝突し、付着してしまう燃料の量が増加する。そうすると、燃料添加弁１４から添加された燃料を第１排気浄化装置１１ａまたは第２排気浄化装置１１ｂに効率よく供給することが困難となる場合があった。

そこで、本実施例においては、円柱弁１２の角度位置に応じて、燃料添加弁１４からの
燃料の添加方向を変更することにした。具体的には、燃料添加弁１４を、円柱弁１２の回転軸と並行な軸を中心に回転可能とし、円柱弁１２の角度位置に応じて、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄにおける、第１分岐通路１０ａまたは第２分岐通路１０ｂに対する開口部分に燃料が直接向かうように、燃料添加弁１４自体を回転させる。

そうすることにより、燃料添加弁１４から常に一定の方向に燃料が添加された場合と比較して、添加された燃料のうち、還元剤導入路１２ｃまたは分岐部１０ｃの中間部分１０ｄに直接衝突し、付着してしまう燃料の量を減少させることができる。その結果、ＮＯx
還元処理、ＳＯx再生処理及び、ＰＭ再生処理における燃費を向上させることができる。

また、簡単には、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、燃料添加弁１４を、燃料の添加口の方向が、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄの方向になるように円柱弁１２に固定し、円柱弁１２と共に回転させるようにしてもよい。そうすれば、より簡単な構成及び制御によって、燃料添加弁１４から添加された燃料のうち、還元剤導入路１２ｃまたは分岐部１０ｃの中間部分１０ｄに直接衝突し、付着してしまう燃料の量を減少させることができ、ＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理及び、ＰＭ再生処理における燃費を向上させることができる。

なお、本発明における円柱弁１２の形状は、上記の実施例で説明したものに限られない。例えば図１０（Ａ）に示すように、第１排気連通路１２ｆ及び第２排気連通路１２ｇと、遮蔽部１２ｉの境界線を傾斜させるようにすれば、円柱弁１２を回転させることにより、第１分岐通路１０ａまたは第２分岐通路１０ｂに流入する排気の量をより精密に制御することができる。

また、第１排気連通路１２ｆ及び第２排気連通路１２ｇの形状も上記の実施例で説明したものに限られない。例えば図１０（Ｂ）に示すように、遮蔽部１２ｉの上流側の形状を変更してもよい。また、図１０（Ｃ）に示すように、円柱弁１２の上流側に１つの開口部を有し、途中で第１排気連通路１２ｆ及び第２排気連通路１２ｇに分岐する形状としてもよい。さらに、図１０（Ｄ）に示すように、第１排気連通路１２ｆと第２排気連通路１２ｇとを完全に独立に設けても良い。

また、第１排気連通路１２ｆ及び第２排気連通路１２ｇの開口部と、還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄとの位置関係も、上記実施例において説明したものに限られない。すなわち、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂの各々の幅及び位置関係などに併せて適宜変更してもよい。場合によっては、第１排気連通路１２ｆ及び第２排気連通路１２ｇの開口部は、円柱弁１２の周方向について、必ずしも還元剤導入路１２ｃの開口部１２ｄに対して対称な位置に配置される必要はない。

また、上記の実施例においては、第１排気浄化装置１１ａまたは第２排気浄化装置１１ｂのＮＯx還元処理またはＳＯx再生処理の際に、還元剤としての燃料を添加する例について説明したが、還元剤として尿素水を用いる排気浄化システムに対して本実施例を適用してもよい。

本発明の実施例における内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例における分岐部及び、円柱弁の詳細な構成を示す図である。 本発明の実施例１における内燃機関の稼動時の、円柱弁の角度位置及び効果について示す図である。 本発明の実施例１における燃料添加弁の取り付け部付近の詳細な構成を示す図である。 本発明の実施例１におけるＮＯx還元処理時の、円柱弁の角度位置及び効果について示す図である。 本発明の実施例１におけるＳＯx再生処理時またはＰＭ再生処理時の、円柱弁の角度位置及び効果について示す図である。 本発明の実施例２における第１分岐通路及び、第２分岐通路の概略構成について示す図である。 本発明の実施例３における円柱弁の角度位置と、燃料の添加方向との関係を示す図である。 本発明の実施例３における円柱弁の角度位置と、燃料の添加方向との関係の他の例を示す図である。 本発明の実施例における円柱弁、第１排気連通路、第２排気連通路の形状の変更例について示す図である。

符号の説明

１・・・内燃機関
５・・・排気通路
１０ａ・・・第１分岐通路
１０ｂ・・・第２分岐通路
１０ｃ・・・分岐部
１０ｄ・・・中間部分
１０ｅ・・・隔離部材
１０ｆ・・・排気流入口
１１ａ・・・第１排気浄化装置
１１ｂ・・・第２排気浄化装置
１２・・・円柱弁
１２ａ・・・端部
１２ｂ・・・第１領域
１２ｃ・・・還元剤導入路
１２ｄ・・・還元剤導入路の下流側の開口部
１２ｅ・・・第２領域
１２ｆ・・・第１排気連通路
１２ｇ・・・第２排気連通路
１２ｈ・・・還元剤導入路の上流側の開口部
１２ｉ・・・遮蔽部
１３ａ、１３ｂ・・・段差部
１４・・・燃料添加弁
３５・・・ＥＣＵ

Claims (9)

1. 内燃機関から排出される排気が通過する排気通路と、
   前記排気通路が途中から２方向に分岐される分岐点としての分岐部と、
   前記分岐部において前記排気通路から分岐した第１分岐通路と、
   前記分岐部において前記排気通路から分岐した第２分岐通路と、
   前記第１分岐通路に設けられ、前記第１分岐通路を通過する前記排気を浄化する第１排気浄化装置と、
   前記第２分岐通路に設けられ、前記第２分岐通路を通過する前記排気を浄化する第２排気浄化装置と、
   前記排気に還元剤を添加することにより、第１排気浄化装置および／または前記第２排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤添加手段と、
   前記分岐部に設けられ、前記排気通路を通過する排気及び、前記還元剤添加手段により添加された還元剤の、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路への流入量を制御する流入量制御手段と、
   を備えた排気浄化システムであって、
   前記流入量制御手段には、前記分岐部に回転可能に支持されるとともに、その外形の少なくとも一部と前記分岐部の内壁とが密接することにより、前記排気通路と、前記第１分岐通路または前記第２分岐通路とを遮断可能とする回転部材が備えられ、
   前記回転部材には、前記排気通路と前記第１分岐通路および／または前記第２分岐通路とを連通する排気連通路と、前記還元剤添加手段から添加された還元剤を前記第１分岐通路および／または前記第２分岐通路に導く還元剤導入路と、が設けられ、
   前記回転部材を回転させることにより、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対する前記排気連通路の開口面積を変更し、前記排気の前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路への流入量を変化させるとともに、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積を変更し、前記還元剤の前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路への流入量を変化させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記回転部材は、前記分岐部における前記第１分岐通路への分岐方向及び、前記第２分岐通路への分岐方向の両方に垂直な軸を中心に回転可能に支持されるとともに、該回転部材の少なくとも一部は、前記軸を回転軸とした回転体の一部としての形状をなし、
   前記回転部材における、前記排気連通路及び前記還元剤導入路の下流側の開口部は、前記回転体の一部としての形状をなす部分に配置され、
   前記排気連通路の前記開口部は、前記回転体の一部としての形状をなす部分の周方向について、前記還元剤導入路の前記開口部に対して略対称な２箇所の位置に設けられ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システム。
3. 前記第１分岐通路または前記第２分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積は、前記還元剤導入路の前記開口部の外縁と、前記第１分岐通路における前記第２分岐通路側の外縁または、前記第２分岐通路における前記第１分岐通路側の外縁とによって確定され、
   前記第１分岐通路または前記第２分岐通路に対する前記排気導入路の開口面積は、各前記排気導入路の前記開口部の外縁と、前記第１分岐通路における前記第２分岐通路と逆側の外縁または、前記第２分岐通路における前記第１分岐通路と逆側の外縁とによって確定され、
   前記還元剤導入路の前記開口部が、前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路に対して中立の位置にある中立状態から、前記回転部材が回転することにより、
   前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路のうち、前記回転部材の回転方向側にある分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積を増加させるとともに、前記回転方向と逆側にある分岐通路に対する前記還元剤導入路の開口面積を減少させ、
   前記２箇所の位置に設けられた前記排気連通路のうち、前記回転部材の回転方向側にあ
   る排気連通路の、前記回転部材の回転方向側にある分岐通路に対する開口面積を減少させるとともに、前記回転部材の回転方向と逆側にある排気連通路の、前記回転方向と逆側にある分岐通路に対する開口面積を増加させ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システム。
4. 前記内燃機関の運転中においては、前記回転部材は、前記中立状態とされることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置は吸蔵還元型ＮＯx触媒を含み、
   前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置におけるＮＯx還元処理が行われる
   際には、前記回転部材を、
   前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路のうち、ＮＯx還元処理が行われるべき排気浄
   化装置を備える方の分岐通路に対する、前記還元剤導入路の開口面積が、前記中立状態におけるより大きくなるとともに、前記ＮＯx還元処理が行われるべき排気浄化装置が設け
   られた方の分岐通路に対する、前記排気連通路の開口面積が略零となる、ＮＯx還元角ま
   で回転させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置は吸蔵還元型ＮＯx触媒および／また
   は排気中の微粒子物質を捕集するフィルタを含み、
   前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置におけるＳＯx再生処理を行う際お
   よび／またはＰＭ再生処理を行う際には、前記回転部材を、
   前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路のうち、ＳＯx再生処理および／またはＰＭ再
   生処理を行うべき排気浄化装置が設けられた方の分岐通路に対する、前記還元剤導入路の開口面積が、前記中立状態におけるより大きくなるとともに、前記ＳＯx再生処理および
   ／またはＰＭ再生処理を行うべき排気浄化装置が設けられた方の分岐通路に対する、前記排気連通路の開口面積が、前記中立状態におけるより小さく且つ零より大きくなる、ＳＯx/ＰＭ再生角まで回転させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記回転部材における前記還元剤導入路の前記開口部は、前記回転部材の軸方向については、前記回転部材の一方の端面の近傍に配置され、
   前記回転部材における前記排気連通路の前記開口部は、前記回転部材の軸方向については、前記還元剤導入路の前記開口部に対して、前記端面の逆側に配置され、
   前記回転部材における、前記２箇所の位置に設けられた排気連通路の前記開口部の合計面積は、前記還元剤導入路の前記開口部の面積より大きいことを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
8. 前記第１分岐通路及び第２分岐通路は、各々の途中において前記軸方向の段差を有し、該段差の下流側においては、前記第１分岐通路及び第２分岐通路の前記軸方向の中心位置と、前記回転部材における前記還元剤導入路の前記開口部の前記軸方向の位置とは略一致することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化システム。
9. 前記還元剤添加手段における還元剤の添加方向は、前記回転部材の回転による前記還元剤導入路の前記開口部の変位に応じて、該還元剤導入路の前記開口部の方向に添加されるよう変更されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

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