以下、本発明を具体化した一実施形態につ� ��て説明する。
 図1に示すように、内燃機関10は燃焼室11と� �燃焼室11内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁 12とを含む。燃料噴射弁12には燃料ポンプ13を 通じて燃料タンク14から燃料が供給されてい� ��。なお、図1には1つの燃焼室11のみが示され ているが、内燃機関10は実際には複数の燃焼� ��11を備えている。

 内燃機関10の排気通路15には、排気を浄化 するための排気浄化装置20が設けられている� ��排気浄化装置20は、排気中の炭化水素(HC)や� ��酸化炭素(CO)を酸化して浄化する酸化触媒コ ンバータ21と排気中の粒子状物質(PM)を捕集す るフィルタ22とを含む。

 排気通路15の上記排気浄化装置20より排気 流れ方向上流側(以下、単に「上流側」)の位� ��には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁2 3が設けられている。燃料添加弁23には連通管 24を介して前記燃料ポンプ13が接続されてお� �、同燃料ポンプ13を通じて燃料タンク14から� ��料添加弁23に燃料が供給される。

 排気通路15の上記排気浄化装置20より排気 流れ方向下流側(以下、単に「下流側」)の位� ��には、同排気通路15の通路断面積を変更す� �ための排気絞り弁30が設けられている。排気 絞り弁30はいわゆるバタフライ式の開閉弁で� ��る。排気絞り弁30は、前記排気通路15に対し て回転自在に設けられる回動軸31と、同回動� ��31に一体形成された円板形状の弁体32とを含 む。回動軸31にはアクチュエータ33が連結さ� �ている。このアクチュエータ33の駆動を通じ て排気絞り弁30が回動軸31の軸線の周りで回� �して、排気通路15の通路断面積を大きくする 状態(開弁状態)と同通路断面積をごく小さく� ��る状態(閉弁状態)との間で切り替えられる� �

 排気通路15には、その上記排気絞り弁30の 上流側の部分と下流側の部分とを連通するバ イパス通路34が設けられており、このバイパ� ��通路34にはウェイストゲート弁35が設けられ ている。このウェイストゲート弁35は、自己� ��圧式の弁であり、排気通路15における排気� �り弁30より上流側の部分と同排気絞り弁30よ� ��下流側の部分との圧力差が所定値を超える� ��自動的に開弁される。排気絞り弁30が閉弁� �れてその上流側の圧力が高くなった場合に� �ウェイストゲート弁35が開弁されて排気絞り 弁30を迂回するように排気がバイパス通路34� �流れる。したがって、排気絞り弁30の上流側 の圧力が過度に高くなることが回避される。

 内燃機関10の吸気通路16には、燃焼室11内� ��吸入される空気の量(吸入空気量GA)を検出す るための吸気量センサ41が設けられている。� ��燃機関10の出力軸17の近傍には同出力軸17の� ��転速度(機関回転速度NE)を検出するための回 転速度センサ42が設けられている。

 電子制御装置40はCPU、ROM、RAMの他、燃料� �射弁12や燃料添加弁23、アクチュエータ33等� �駆動するための駆動回路を含む。電子制御� �置40は各種センサの出力信号を取り込むとと もに各種の演算を行い、その演算結果に基づ いて燃料噴射弁12、燃料添加弁23、および排� �絞り弁30(詳しくはアクチュエータ33)をそれ� �れ駆動および制御する。

 燃料噴射弁12の駆動制御は、基本的に、� �燃機関10の出力トルクを調節するために実行 される。具体的には、そのときどきの吸入空 気量GAや機関回転速度NEなどに基づいて燃料� �射量についての制御目標値(目標噴射量)が求 められ、同目標噴射量と実際の燃料噴射量と が一致するように燃料噴射弁12が開弁駆動さ� ��る。

 燃料添加弁23の駆動制御は、フィルタ22に 堆積したPMを除去するために実行される。具� ��的には、所定期間にわたり燃料添加弁23が� �欠的に開弁駆動される。燃料添加弁23を開弁 駆動する処理(PM除去処理)を実行することに� �り、排気中に燃料が継続的に添加され、そ� �燃料が酸化することによってフィルタ22の温 度が高くなる。その結果、フィルタ22に堆積� ��ているPMが燃焼して二酸化炭素(CO2)と水(H2O)� ��が生成され排気通路15の外部に放出される� �

 排気絞り弁30の駆動制御は、上記PM除去処理 においてPMを適切に除去するために実行され� ��。
 内燃機関10の運転領域が吸入空気量の少な� �低負荷領域にあるときには、燃焼室11から排 気通路15に排出される排気の量が少なく、し� ��がって単位時間当たりに排気通路15を通過� �る排気が有する熱の総量も少ない。そのた� �、燃料添加弁23を通じて排気中に燃料を添加 したとしても、フィルタ22の温度を十分に高� ��することができない場合がある。

 そこで本実施の形態では、PM除去処理の� �行中において内燃機関10の運転領域が低負荷 領域にあるときに排気絞り弁30が閉弁駆動さ� ��る。排気絞り弁30を閉弁駆動することによ� �、排気通路15における排気絞り弁30より上流� ��の部分の圧力が高くなって内燃機関10のポ� �ピングロスが大きくなることから、同ロス� �増加に伴う機関出力の減少分を補うために� �料噴射弁12から噴射される燃料の量が多くな る。その結果、単位時間当たりに燃焼室11か� ��排気通路15に排出される排気の有する熱の� �量が多くなってフィルタ22の温度が速やかに 上昇し、同フィルタ22に堆積しているPMの除� �が適切に行われる。

 一方、PM除去処理の実行中であっても内� �機関10の運転領域が中高負荷領域にあるとき には排気絞り弁30が開弁駆動される。これは� ��このとき単位時間当たりに燃焼室11から排� �通路15に排出される排気の有する熱の総量が 多く、排気絞り弁30を閉弁駆動しなくてもフ� ��ルタ22の温度を十分に高くすることが可能� �あるためである。また、PM除去処理が実行さ れないときにも排気絞り弁30は開弁駆動され� ��。

 本実施形態では、排気絞り弁30が閉弁駆� �されて閉弁状態になったときに、排気絞り� �30の弁体32と排気通路15の内壁面との間隙か� �少量の排気が流出する。これは排気絞り弁30 が閉弁状態になった直後にその上流側の部分 の圧力が過度に高い速度で上昇することを避 けるためである。

 図2(a)及び図2(b)に、排気絞り弁30が配設さ れた排気通路15の部位の断面構造を模式的に� ��す。なお図2(a)は排気通路15の延設方向に沿� ��た断面を示しており、図2(b)は同延設方向と 直交する方向に沿った断面を示している。

 図2(a)及び図2(b)に示すように、上記間隙� �ら少量の排気が流出する構造は、同間隙が� �体32の全周囲において均等になる排気絞り弁 30の動作位置(図2中に破線で示す位置)より若� ��大きい開度を有する動作位置(図2中に実線� �示す位置)を、閉弁状態にあるときの排気絞� ��弁30の動作位置として設定することにより� �現される。

 本実施の形態では、排気絞り弁30が閉弁� �態になると、前記間隙は、回動軸31の回転中 心L1と排気通路15の内壁面とが交差する点に� �方向に近いほど小さくなり、同回転中心L1と 排気通路15の内壁面とが交差する点から周方� ��に遠いほど大きくなる。図2においては理解 を容易にするために、隙間の大きさが誇張さ れて示されていると共に、大きい間隙と小さ い間隙との大きさの差も誇張されて示されて いる。

 以下、排気通路15の内壁面に開口する上� �バイパス通路34の下流側端部の形状、すなわ ちバイパス通路34の下流側の開口端部(出口)� �形状について、図3を参照して説明する。

 図3は、排気絞り弁30が配設された排気通� ��15の部位および該部位の周辺の構造を示し� �いる。図3においては、閉弁状態にあるとき� ��排気絞り弁30の動作位置を実線で示してお� �、開弁状態にあるときの排気絞り弁30の動作 位置を二点鎖線で示している。

 同図3に示すように、バイパス通路34の下� ��側の開口端部は、排気通路15の内壁面のう� �、回動軸31の回転中心L1が交差する点から周� ��向に遠い部位(図3における上部および下部)� ��は設けられず、同回動軸31の回転中心L1が交 差する点と周方向に一致する部位(図3の上下� ��向における中央部分)に設けられている。詳 細には、バイパス通路34の下流側の開口端部� ��、排気通路15の内壁面のうち、回動軸31の回 転中心L1が交差する点と周方向に対応する部� ��にのみ設けられる。

 また、バイパス通路34の下流側の開口端� �は、排気通路15の下流側に向かうほど排気流 れ方向と直交する方向(図3の上下方向)におけ る幅が徐々に小さくなる略台形形状に形成さ れる。すなわち、前記幅は排気通路15の下流� ��に向かうほど連続的に小さくなる。本実施� ��形態では、加工上の理由によりバイパス通� ��34の下流側の部分の内壁面が角部のない形� �に形成されており、上記のように略台形形� �に設定された開口端部における四つの角部� �それぞれ湾曲した形状になっている。

 前述のように、排気絞り弁30が閉弁状態� �なると、弁体32と排気通路15の内壁面との間� ��は、回動軸31の回転中心L1と排気通路15の内� ��面とが交差する点に周方向において近いほ� ��小さく、同回転中心L1と排気通路15の内壁面 とが交差する点から周方向に遠いほど大きく なる。そのため、排気絞り弁30が閉弁状態に� ��った場合、上記間隙から流出する排気の量� ��、排気通路15の周方向において、回動軸31の 回転中心L1と排気通路15の内壁面とが交差す� �点に近いほど少なく、遠いほど多くなる。

 一方、前記バイパス通路34の下流側の開� �端部は、排気通路15の内壁面のうち、回動軸 31の回転中心L1が交差する点と周方向に対応� �る部位、言い換えれば、排気絞り弁30が閉弁 状態になったときに排気流量が最も少なくな る部位に設けられる。そのため、排気絞り弁 30が閉弁駆動されるとともにウェイストゲー� ��弁35が開弁された状態(特定作動状態)では、 バイパス通路34から排気通路15に流出する排� �の流れと上記間隙から流出する排気の流れ� �の干渉によって生じる排気流の乱れを小さ� �抑えることが可能である。

 上記特定作動状態において、前記間隙を� ��過する排気の流量及び流速は、排気通路15� �内壁面と回動軸31の回転中心L1とが交差する� ��から周方向に遠い間隙の部位ほど大きくな� ��。そのため、前記排気通路15内において、� �気の流量及び流速が大きい2つの部分に挟ま� ��た部分(特定部分)においては、排気の流量� �び流速が小さい。

 図4に、排気絞り弁30の周辺の排気の流れを� ��式的に示す。
 弁体32と排気通路15の内壁面との間の間隙か ら流出した排気は下流側に進むほど広い範囲 に広がる。そのため、流量及び流速が大きい 前記部分においても同様に、排気が下流側ほ ど広い範囲に広がる(「B」で示される範囲を� ��照)。また、そのような大流量/流速部分に� �まれた上記特定部分においては、排気絞り� �30から下流側に進むほど、排気流れ方向と直 交する方向における排気の範囲が狭くなる(� �A」で示される範囲を参照)。この特定部位に 対応する排気通路15の内壁面の部分を特定壁� ��と称する。この特定壁面は、排気絞り弁30� �ら下流側に向かうほど、排気流れ方向と直� �する方向(図4における上下方向)における幅� �小さくなる形状を有する。

 バイパス通路34から流出する排気の流れ� �上記間隙から流出する排気の流れとの干渉� �よる乱れの発生を抑えるためには、上記特� �壁面においてバイパス通路34の下流側の端部 を開口させることが望ましい。

 本実施の形態では、バイパス通路34の開� �端部が、下流側に向かうほど排気流れ方向� �直交する方向における幅が小さくなる形状� �有している。すなわち、前記開口端部は上� �特定壁面に沿った形状を有するように形成� �れている。そのためバイパス通路34の下流側 の開口端部を上記特定壁面に容易に収めるこ とができる。したがって排気の流量及び流速 が大きい部分、すなわち排気流の干渉が発生 し易い部分において同バイパス通路34が開口� ��れることを抑えつつ、該バイパス通路34の� �部の開口面積を大きくすることが可能にな� �。

 本実施の形態によれば、バイパス通路34� �ら流出する排気の流れと上記間隙から流出� �る排気の流れとの干渉による排気流の乱れ� �抑えるとともにバイパス通路34の開口面積を 大きくすることができる。そのため、排気絞 り弁30およびウェイストゲート弁35が前記特� �作動状態になったときに、バイパス通路34を 通じて排気絞り弁30の上流側から下流側へと� ��正量の排気をバイパスさせつつ騒音の発生� ��抑えることができる。

 ところで、排気絞り弁30が閉弁状態にな� �たときには、上記大流量/流速部分に沿う部� ��、具体的には図4において「A」で示す部分� �うち「B」で示す部分との境界付近の部分の� ��力が低くなる。本実施の形態では、バイパ� ��通路34の開口端部が下流側に向かうほど排� �流れ方向と直交する方向において小さい幅� �有するため、同開口端部を、排気通路15にお いて比較的圧力が低くなる部分に沿って配置 することができる。そのため、バイパス通路 34を通じて排気絞り弁30の上流側から下流側� �と排気をスムーズにバイパスさせることが� �能になる。

 バイパス通路34の断面積は排気通路15の断 面積と比較して小さいことから、バイパス通 路34の開口端部から排気通路15に流入する排� �の流速は同開口端部の近傍において最も高� �、開口端部より下流側に向かうに連れて急� �に低くなる。そのため、上述した大流量/流� ��部分から適度に離れた位置にバイパス通路3 4の開口端部を設けることにより、同開口端� �から排気通路15に流入する排気は、その流速 がごく低くなった後に前記間隙から流出する 排気と干渉するようになる。したがって、大 流量/流速部分から適度に離れた位置にバイ� �ス通路34の開口端部を形成することにより、 排気同士の干渉に起因する排気流の大きな乱 れを回避することが可能になる。

 以上説明したように、本実施の形態によれ� ��、以下に記載する利点が得られる。
 バイパス通路34を通じて排気絞り弁30の上流 側の部分から下流側の部分へと適正量の排気 をバイパスさせつつ騒音の発生を抑えること ができる。

 なお、上記実施の形態は、以下のように変� ��してもよい。
 上記実施の形態は、トルク発生のための燃� ��噴射とは別に内燃機関10の膨張行程中ある� �は排気行程中において燃料噴射弁12から燃料 を噴射する、いわゆるポスト噴射を行う処理 をPM除去処理として実行する機関システムに� ��適用することができる。また、そうした構� ��にあっては、燃料添加弁23および連通管24を 省略することができる。

 バイパス通路34の下流側の開口端部は、� �流側に向かうほど幅が小さくなる形状であ� �ば、例えば下流側に向かうほど幅が段階的� �小さくなる形状など、任意の形状に変更可� �である。

 バイパス通路34の開口端部のうち、その� �流側の部分のみを下流側に向かうほど幅が� �さくなる形状に形成してもよい。また、排� �絞り弁30より下流側により進んだ排気通路15� ��内壁面ほど、前記間隙から流出した排気の� ��速が低くて上記開口端部の形成に適した部� ��であると云える。その一方で、排気絞り弁3 0より下流側により進んだ排気通路15の内壁面 ほど、前記特定壁面(図4中に「A」で示す部分 )が狭くなって上記開口端部を形成するため� �スペースの確保が困難な部分であるとも云� �る。上記構成によれば、そうした下流側の� �分において上記開口端部を形成するための� �ペースを好適に確保することができる。

 本発明は、排気浄化装置より上流側に排� ��絞り弁が設けられた排気通路にも適用する� ��とができる。なお、排気浄化装置より上流� ��に設けられる排気絞り弁としては、内燃機� ��の温度が低いときに閉弁することによって� ��温度を速やかに上昇させるための排気絞り� ��や、内燃機関を減速する際に閉弁すること� ��よって、いわゆるエンジンブレーキの効果� ��高めるための排気絞り弁などを挙げること� ��できる。