JP2003106143A

JP2003106143A - 内燃機関の排気流動制御装置

Info

Publication number: JP2003106143A
Application number: JP2001303481A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Tamura; 保樹田村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】排気流量が相対的に異なる条件であっても、
各条件に対応して適切な排気流動の制御を行うことがで
きる内燃機関の排気流動制御装置を提供する。【解決手段】排気流動制御装置４０は、主排気通路２
１内に設けられたバタフライ弁４２と、このバタフライ
弁４２をバイパスして設けられたリリーフ通路２２とを
備えている。バタフライ弁４２はその回動軸４３が偏心
して設けられており、排気圧によって開方向のトルクを
発生することができる。排気流量が小さい運転状態では
リリーフ弁４６のみが作動し、それより大流量となる運
転状態ではバタフライ弁４２が開弁されて排気圧が維持
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気系内での排気
流動を制御する内燃機関の排気流動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気に含まれる有害物質（Ｈ
Ｃ、ＣＯ、Ｈ₂等の未燃物の他、スモーク、ＮＯｘ等を
含む）を低減させるため、触媒上での反応を利用した排
気浄化技術が知られている。この種の触媒はその活性温
度に達するまで本来の浄化機能を充分に発揮しないた
め、冷態時には触媒を早期に活性化させる必要がある。

【０００３】排気流動の制御は、このような触媒活性化
の場合に有効である。例えば特開平３−１１７６１１号
公報や特開平４−１８３９２１号公報等には、冷態時に
排気圧を上昇させて燃焼室および排気通路を含む排気系
内で未燃物の反応を促進することにより、排気温度を上
昇させて触媒を早期に活性温度まで上昇させる技術が記
載されている。これら公知の技術は、例えば排気通路の
下流に密閉型の可変排気バルブを設けることにより、こ
の可変排気バルブを調節して排気管の断面積を変更させ
て排気通路抵抗や排気密度を上昇させたり、排気流速を
低下させたり、あるいは排気圧や排気温度の上昇を図る
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した公知の技術に
あっては、一般に排気圧を上昇させるほど、より効果的
な排気昇温が得られるものと考えられるが、その一方で
内部ＥＧＲの増大による燃焼悪化や排気抵抗の増大によ
る燃費悪化を招く等の問題があるため、排気圧をある最
適範囲に調整する必要が生じる。

【０００５】このため、例えば実開平３−１７１５４号
公報には、排気系に設けたバタフライ弁を閉じてその上
流側の排気圧を上昇させるとともに、排気圧が設定値を
超えたときはバイパス通路のリリーフ弁を開放してバタ
フライ弁の下流側に排気を放出することで上流側の排気
圧を所望に調整する技術が記載されている。ここで、排
気圧を所望に調整するためには、排気通路面積を所望の
通路面積まで減少させる必要がある。しかし排気圧は、
排気通路面積のみで決まるものではなく、排気流量およ
び排気温度によって影響を受ける。このため、排気流量
および排気温度に応じて排気通路面積を調整する必要が
ある。すなわち、所望の排気圧が同一であっても、排気
流量が大きい場合は、排気通路面積を大きくし、排気流
量が小さい場合は、排気通路面積を小さくする必要があ
る。一方、バルブストローク量あるいはバルブ回転角に
対する排気通路面積の変化量は、排気通路面積が大きい
ほど大きくなる、つまり制御性が悪化する傾向にある。
排気圧の調整において、排気通路面積が大きい場合、排
気流量が大きいと大きな面積変化量が要求されるため問
題はないが、排気流量が小さいと小さい面積変化量が要
求されるため制御性が悪化する。また、排気通路面積が
小さい場合、制御性は問題ないが、排気通路を全開とし
ても要求通路面積を確保することができないおそれがあ
り、この場合、排気圧が所望の値を超え、燃焼悪化・燃
費悪化等の不具合を伴うことになる。

【０００６】すなわち、一定断面積のバイパス通路を通
じて放出できる排気流量には限度があるため、内燃機関
のように運転状態に応じて排気流量が大きく変化するシ
ステムにあっては、排気流量が比較的小さい場合はバイ
パス通路の開放だけで排気圧の調整が可能であるが、そ
れよりも大流量の排気流動を制御する必要がある場合、
同一のバイパス通路では排気圧の調整が不能となるおそ
れがある。

【０００７】また、排気圧を監視しながらバタフライ弁
の開度をフィードバック制御し、排気流量が極端に大き
い場合はバタフライ弁を開かせることも考えられるが、
この場合、排気圧を検出するセンサや弁開度をリアルタ
イムに制御するサーボアクチュエータ等の設備が必要に
なり、コストが増大するという問題がある。またその他
の対策として、例えば断面積の異なる複数のバイパス通
路を設けることも考えられるが、同様に構造の複雑化に
つながるためあまり得策でない。

【０００８】そこで本発明は、排気流量の条件が相異な
る場合であっても、簡単な構成で排気流動を制御するこ
とができる内燃機関の排気流動制御装置の提供を課題と
したものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の排気
流動制御装置（請求項１）は、小流量排気流動調整手段
と大流量排気流動調整手段とを排気系に並列に設けるこ
とで上記の課題を解決している。すなわち、小流量排気
流動調整手段は排気系内での比較的小流量の排気流動を
制御し、一方、大流量排気流動調整手段は小流量の排気
流動に比較して大流量の排気流動を制御するものであ
る。これらは互いに並列に設けられているため、排気系
を流れる排気が比較的小流量である場合は主として小流
量排気流動調整手段により排気流動が制御され、それよ
りも大流量の排気が流れる場合は主として大流量排気流
動調整手段により排気流動が制御される。

【００１０】車両に搭載される内燃機関では、その運転
状態の変化に応じて排気流量も大きく変化すると考えら
れる。このため本発明では、内燃機関の運転領域に応じ
て排気系内圧力の制御範囲を別個のものとし、各排気流
動調整手段にそれぞれ機能を分担させている。具体的に
は、上述した小流量排気流動調整手段は、排気流動が小
流量となる内燃機関の運転領域において排気系内の圧力
を所定範囲に維持するべくその排気流動を制御し、また
大流量排気流動調整手段は、排気流動が大流量となる内
燃機関の運転領域において排気系内の圧力を所定範囲に
維持するべくその排気流動を制御する（請求項２）。こ
れにより、排気圧は内燃機関の運転領域別にそれぞれ所
定範囲に維持される。

【００１１】上述のように、バイパス通路を用いて排気
流動を制御する手法は比較的小流量の排気流動に好適で
ある。このため、小流量排気流動調整手段は排気系内の
排気流動を閉塞する方向に付勢されたリリーフ弁を含
み、その付勢力の範囲内で排気系内の圧力を調整する態
様が好ましい（請求項３）。これに対し、排気流動が大
流量となる場合、パイパス通路の放出流量だけでは排気
流動を所望に制御しきれない場合がある。このため大流
量排気流動調整手段は、排気圧を受けて開方向へのトル
クを発生するべく受圧面の中心から偏心した位置に回動
中心が設定されたバタフライ弁と、目標排気圧に応じた
所定の閉方向トルクをバタフライ弁に与えることによ
り、その閉方向トルクの大きさに応じて排気系内の圧力
を調整する付勢手段とを含む態様が好ましい（請求項
４）。

【００１２】上述の態様によれば、バタフライ弁が排気
圧を受けて開こうとするトルクに対し、付勢手段がこれ
を押しとどめようとするトルクが打ち勝っている間はバ
タフライ弁が閉じられた状態にあり、この間、排気系内
の圧力は目標排気圧に維持される。これに対し、排気系
内の圧力が目標排気圧を超えると、付勢手段の閉方向ト
ルクに打ち勝ってバタフライ弁が開かれ、同様に排気系
内圧力は目標排気圧に維持される。このとき大流量の排
気流動はバタフライ弁を介してその下流側に放出される
ので、排気流動が大流量となる運転領域であっても速や
かに排気圧が定常化する。

【００１３】上述のように、本発明では小流量排気流動
調整手段と大流量排気流動調整手段とが並列に機能する
ことから、大流量排気流動調整手段にバタフライ弁を含
む場合、小流量の排気流動においてはバタフライ弁を閉
止弁として機能させることができる。このため大流量排
気流動調整手段は、バタフライ弁を全開位置と全閉位置
との間で往復回動させるアクチュエータをさらに含んで
おり、排気系内で排気流動の制御が実行される際、その
アクチュエータを作動させてバタフライ弁を全閉位置に
切り換える機能をも有する態様がさらに好ましい（請求
項５）。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の排気流動制御装
置が適用された内燃機関の全体構成を概略的に示してい
る。内燃機関（以下、単に「エンジン」と称する。）１
としては、例えば筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジ
ンを採用することができる。ただし、本発明の適用を当
該形式のエンジンのみに限定するものではない。

【００１５】このエンジン１は、例えば燃料噴射モード
を切り換えることで吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴
射モード）とともに圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴
射モード）を実施可能である。これによりエンジン１
は、吸気行程噴射モードでは容易にして理論空燃比（ス
トイキオ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空
燃比運転）が可能であり、圧縮行程噴射モードではリー
ン空燃比及び超リーン空燃比での運転（リーン空燃比運
転）が可能である。

【００１６】エンジン１のシリンダヘッド２には、気筒
毎に点火プラグ４とともに電磁式の燃料噴射弁６が取り
付けられており、燃料噴射弁６を通じて燃焼室内に燃料
を直接噴射可能である。これにより、燃料噴射弁６は主
燃焼用の主噴射手段として機能するとともに排気系に燃
料を追加供給する副噴射手段としても機能する。点火プ
ラグ４には高電圧を出力する点火コイル８が接続されて
いる。また燃料噴射弁６には、燃料パイプ７を介して燃
料タンクを擁した燃料供給装置（図示されていない）が
接続されている。より詳しくは、燃料供給装置は低圧燃
料ポンプと高圧燃料ポンプとを備えており、これによ
り、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧あ
るいは高燃圧で供給し、その燃料を燃料噴射弁６から燃
焼室内に向けて所望の燃圧で噴射することができる。

【００１７】シリンダヘッド２には、気筒毎に略直立方
向に延びる吸気ポートが形成されており、これら吸気ポ
ートに吸気マニホールド１０の一端が接続されている。
なお、吸気マニホールド１０には吸入空気量を調節する
電磁式のスロットル弁１４が設けられている。また、シ
リンダヘッド２には、気筒毎に略水平方向に延びる排気
ポートが形成されており、これら排気ポートに排気マニ
ホールド１２の一端が接続されている。排気マニホール
ド１２としては、ここでは、デュアル型エキゾーストマ
ニホールドシステムが採用される。その他、排気マニホ
ールド１２は、シングル型エキゾーストマニホールドシ
ステムであっても、またクラムシェル型エキゾーストマ
ニホールドシステムであってもよい。

【００１８】また、各排気ポートには空気通路１７を介
して２次エアポンプ１６が接続されており、この２次エ
アポンプ１６が作動することで各排気ポートに２次エア
を供給可能である。なお、エンジン１のその他の構成は
既に公知であるため、その詳細については説明を省略す
る。

【００１９】排気マニホールド１２の他端には排気管２
０が接続されており、この排気管２０には例えば三元型
の触媒３０が介装されている。この触媒３０は担体に触
媒層を担持させたものであり、触媒層には活性貴金属と
して銅（Ｃｕ），コバルト（Ｃｏ），銀（Ａｇ），白金
（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ）のい
ずれかを含むものとなっている。また排気管２０には、
触媒３０の入口手前に空燃比センサ３２が取り付けられ
ている。なお、触媒３０は三元型に限られず、ＮＯｘ吸
蔵型のものを使用してもよい。

【００２０】触媒３０の直下流に排気流動制御装置４０
が設けられており、以下、一実施形態の排気流動制御装
置４０について説明する。図２は排気流動制御装置４０
を具体的に示している。排気流動制御装置４０は触媒３
０の出口に連なる主排気通路２１を有し、この主排気通
路２１内にバタフライ弁４２が回動自在に設けられてい
る。また、バタフライ弁４２を迂回するようにしてリリ
ーフ通路２２が設けられており、このリリーフ通路２２
内にリリーフ弁４６が設けられている。このリリーフ弁
４６は常閉弁であり、その弁体４８がスプリング５０に
よって付勢され、リリーフ通路２２の内周面に設けられ
た被弁体２４と当接することでリリーフ通路２２内の排
気流動を閉塞している。

【００２１】図３から図６はバタフライ弁４２を具体的
に示している。バタフライ弁４２は主排気通路２１内を
直行する方向に延びる回動軸４３を有し、この回動軸４
３の回動に伴い、その回りに弁体４４が回動することで
主排気通路２１の流路面積を調節可能に構成されてい
る。回動軸４３の一端は主排気通路２１の外壁に突出し
ており、その突出端にアクチュエータ４５が接続されて
いる。アクチュエータ４５は回動軸４３を回動させるこ
とにより、バタフライ弁４２を開閉動作させることがで
きる。

【００２２】さらに、回動軸４３には主排気通路２１の
外側でコイルスプリング４７の一端が接続されており、
その他端は主排気通路２１の外壁に固定されている。こ
の状態で、コイルスプリング４７の反発力はバタフライ
弁４２を閉作動させる方向にトルクを働かせることがで
きる。図６に示されるように弁体４４は長円形をしてお
り、回動軸４３は弁体４４の長手方向の中心線Ｙから一
側寄りに偏倚して取り付けられている。弁体４４の外形
は、長手方向でみて両側一対の半円部Ａ，Ｃと、これら
半円部Ａ，Ｃの間に挟まれた長方形部Ｂとから構成され
ており、半円部Ａ，Ｃはそれぞれ半径ａを有し、また長
方形部Ｂの短辺は長さｂを有している。

【００２３】回動軸４３は半円部Ｃと長方形部Ｂの境界
線上に配設されており、回動軸４３は弁体４４の長手方
向の中心線（受圧面中心）Ｙから距離ｄ（図６の例では
ｄ＝ｂ／２）だけ偏心した位置に設けられている。また
弁体４４は、全閉位置でその外周縁が主排気通路２０の
内壁に密着し、その前後を略密閉するように成形されて
いる。

【００２４】上述した燃料噴射弁６や点火コイル８、ス
ロットル弁１４、アクチュエータ４５等の各種出力デバ
イスは、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と略称す
る。）６０の出力側に接続されている。また、ＥＣＵ６
０の入力側には空燃比センサ３２等の各種センサ類が接
続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力さ
れる。

【００２５】ＥＣＵ６０は、入出力装置や記憶装置（Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）等を備えており、このＥＣＵ６０はエンジン１を
含めて排気流動制御装置４０を総合的に制御することが
できる。また各種出力デバイスには、各種センサ類から
の検出情報に基づいて演算された燃料噴射量、燃料噴射
時期、点火時期、回転トルク等の各種情報がそれぞれ出
力される。これにより、燃料噴射弁６から適正量の燃料
が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ４により適
正なタイミングで火花点火が実施される。またアクチュ
エータ４５に所望の回転トルクが与えられてバタフライ
弁４２が開閉される。

【００２６】以下、ＥＣＵ６０による制御とともに排気
流動制御装置４０の作用について第１〜第３の実施例を
挙げながら説明する。第１実施例では、例えば始動直後
などでエンジン１や排気系が冷態（いわゆるコールモー
ド）にある場合、触媒３０を早期に活性化させるべく一
時的にバタフライ弁４２を閉弁操作して排気流動制御を
行う（図２の状態）。これにより、バタフライ弁４２よ
り上流側の排気系内、つまり排気管２０内の排気圧や排
気密度が上昇するとともに、排気流速が低下して排気管
２０内の未燃燃料の反応が促進される。このため、有害
物質の排出を抑制しつつ排気系内で排気温度が上昇し、
触媒３０が早期に活性化される。

【００２７】また触媒３０の早期活性化のため、ＥＣＵ
６０が燃料噴射弁６により燃料の２段噴射を行って排気
管２０内に未燃物を混入させたり、あるいは２次エアポ
ンプ１６を作動させて排気管２０内に２次エアを供給し
たり、ＥＧＲ（排気再循環）を実施したり、排気空燃比
の変調（排気Ａ／Ｆ変調）を行う制御を実施する場合
は、それぞれの効果が排気流動制御によって増強され
る。

【００２８】上述のように、冷態始動時に触媒３０の早
期活性化を行う場合、エンジン１は比較的低負荷（無負
荷）の運転領域にある。このような運転領域では、排気
流動が比較的小流量となるので、このときバタフライ弁
４２は常時全閉の位置にあり、排気流動はリリーフ弁４
６の開閉により制御される（小流量排気流動調整手
段）。なお、スプリング５０の付勢力は触媒３０の早期
活性化に適した排気昇温や排気圧の上昇、排気密度上昇
が得られるようなリリーフ圧に基づいて適正に設定され
ており、それゆえ、実際の排気系内の圧力は予め設定さ
れたスプリング５０の付勢力の範囲で調整される。

【００２９】ここで、バタフライ弁４２の閉弁により排
気管２０内の排気圧が上昇すると、バタフライ弁４２の
弁体４４にも排気圧が作用する。上述のようにバタフラ
イ弁４２は、その回動軸４３が弁体４４の長手方向の中
心線Ｘから偏心した位置に設けられているので、弁体４
４が排気圧を受けると、回動軸４３を挟んで一方の受圧
面積の広い側（半円部Ａおよび長方形部Ｂ）の方が他方
の受圧面積の狭い側（半円部Ｃ）よりも大きな力を受け
ることになり、回動軸４３の回りにバタフライ弁４２を
開弁しようとする回転モーメント、つまり開方向トルク
Ｔｅｘが発生することになる。しかしながら、触媒昇温
時の運転領域では、排気圧によりバタフライ弁４２に作
用する開方向トルクがコイルスプリング４７による閉方
向へのトルクＴｓｐを上回らないようにその反発力が予
め設定されているため、バタフライ弁４２は常時閉状態
に維持される（図３中の実線で示される状態）。

【００３０】次に第２実施例では、例えば触媒３０に吸
蔵された硫黄分（Ｓ）をパージする場合、触媒３０をパ
ージ温度まで昇温するべくバタフライ弁４２を閉弁操作
して排気流動制御を行う。触媒３０のＳパージを行う場
合は、早期活性化のときよりも排気温度を高温（例えば
６００℃〜７００℃程度）に上昇させる必要があるた
め、エンジン１は例えば車両の加速時のように高負荷の
運転領域にあることが制御条件となる。このような高負
荷の運転領域では上記の低負荷運転領域と比較して排気
流動が大流量となるので、第２実施例ではバタフライ弁
４２により排気流動が制御される（大流量排気流動調整
手段）。

【００３１】この場合、排気管２０内の排気圧が上昇す
ると、閉弁状態にあるバタフライ弁４２の弁体４４に排
気圧が作用し、コイルスプリング４７による閉方向トル
クＴｓｐを上回るだけの開方向トルクＴｅｘがバタフラ
イ弁４２に発生することになる（図３参照）。このとき
発生する開方向トルクＴｅｘの大きさは、弁体４４が受
ける排気圧の大きさ、半円部Ａ、長方形部Ｂおよび半円
部Ｃの各受圧面積、そして、これら各図形の幾何学的要
素から力学的に求められる。

【００３２】ここで、コイルスプリング４７による閉方
向トルクＴｓｐは、例えば所定の目標排気圧Ｐ０に対応
する目標トルクＴｅｘ０と等しい値に予め設定され、こ
の目標トルクＴｅｘ０に応じてコイルスプリング４７の
反発力が決定されている。なお、目標排気圧Ｐ０に応じ
てコイルスプリング４７の他端の取付け位置を変更し、
閉方向トルクＴｓｐの大きさを適宜変更するようにして
もよい。

【００３３】このように第２実施例では、排気圧が目標
排気圧Ｐ０に達し、開方向トルクＴｅｘが目標回転トル
クＴｅｘ０に等しい大きさに達すると、自動的にバタフ
ライ弁４２が開弁側に作動するように設定されている。
したがって、排気圧が目標排気圧Ｐ０に達したときに
は、常にバタフライ弁４２が開弁して余剰の排気が適宜
その下流側に逃がされることになり（図３中に破線で示
す状態）、簡単な構成でありながら排気圧は目標排気圧
Ｐ０に良好に保持されることになる。

【００３４】第３実施例は、触媒３０の急速冷却処理を
行う場合の排気流動制御である。例えば車両が高速走行
中に大きく減速されると、燃料噴射弁６からの燃料供給
がカットされて排気は急激にリーン空燃比となる。この
ような状況では、触媒３０は高温かつリーン雰囲気とな
るため、そのままでは触媒３０の熱劣化が進行するとこ
ろであるが、この対策としてＥＣＵ６０はスロットル弁
１４を開方向に補正する吸気スロットル制御を行う。こ
の結果、減速走行時に冷却熱容量（排気流量）が増大し
て触媒３０は急速に冷却されるので、熱劣化が有効に防
止される。ただし、この場合は通常の減速時よりも吸気
抵抗が減少してエンジンブレーキ力が目減りするため、
これを補償するためにＥＣＵ６０は合わせて排気流動制
御を行う。この場合も同様に、第１実施例のような低負
荷運転領域と比較して排気流動が大流量となるので、第
３実施例にあってもバタフライ弁４２により排気流動が
制御される（大流量排気流動調整手段）。

【００３５】上述した触媒３０の急速冷却処理を行う場
合、排気流動制御装置４０ではバタフライ弁４２が閉じ
られて排気管２０内での排気圧が上昇し、排気抵抗の増
加によってエンジンブレーキ力が有効に補償される。こ
の場合、排気圧が所定の目標排気圧Ｐ０を超えると、第
２実施例の場合と同様にバタフライ弁４２が開いて余剰
な排気が放出されるので、エンジンブレーキ力の補償に
必要な排気圧が適正に保持される。

【００３６】排気流動制御を終了すると、ＥＣＵ６０は
アクチュエータ４５を作動させてバタフライ弁４２を全
開位置まで回動させる（図４参照）。バタフライ弁４２
は、次に排気流動制御が実行されるまで全開位置にて休
止状態となる。上述のように、エンジン１の運転領域に
応じて排気流量が相対的に異なる状況にあっては、比較
的小流量の排気流動の場合はリリーフ弁４６の開閉動作
により所望の排気圧に維持され、また、それよりも大流
量の排気流動の場合はバタフライ弁４２の開閉動作によ
って所望の排気圧に維持される。特に、いずれの実施例
にあっても排気流量や排気圧等の検出・フィードバック
等の操作を必要とせず、機械要素の作動だけで排気流動
を適切に制御することができる。

【００３７】なお第２，第３実施例では、バタフライ弁
４２の閉方向トルクＴｓｐを単にコイルスプリング４７
の反発力だけで与えるものとしているが、これにアクチ
ュエータ４５の駆動トルクを合わせて閉方向トルクＴｓ
ｐを発生させてもよい。あるいは、本発明ではコイルス
プリング４７を用いずにアクチュエータ４５の駆動トル
クのみによって閉方向トルクＴｓｐを発生させることに
より、大流量の排気流動を制御することも可能である。

【００３８】また各実施例では、バタフライ弁４２を駆
動するアクチュエータ４５として電気式のものを用いた
が、アクチュエータは吸引力により作動するものであっ
てもよい。また上述の一実施形態ではリリーフ弁４６が
常時閉弁の構造となっているが、リリーフ弁４６はその
弁体４８に初期変位が与えられた状態で閉方向に付勢さ
れているものでもよい。

【００３９】また、バタフライ弁４２は長円形からなる
弁体４４で構成されているが、バタフライ弁４２の回動
軸４３が偏心して設けられており、この回動軸４３を挟
んで両翼の受圧面積が相異なっていれば、弁体４４の形
状は例えば楕円形や長方形、多角形等であってもよい。
またバタフライ弁４２は、その回動軸４３が弁体４４の
長手方向の一端に設けられており、弁体４４を閉作動さ
せる側の受圧面積がゼロとなるものであってもよい。

【００４０】また、実施例では、バタフライ弁はコイル
スプリングの付勢力によって常時全閉位置にある場合を
示したが、これに限るものではなく、例えば、コイルス
プリングの付勢力によって常時全開位置にある場合でも
よい。この場合、排気流動制御が必要な場合に、アクチ
ュエータ等により、コイルスプリングの付勢力に抗して
バタフライ弁が閉方向に駆動されることで排気通路面積
の変更が行われる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の内燃機関の排気流動制御装置
（請求項１）は、排気流量が異なる条件においても、そ
れぞれの条件において排気流動制御による利益を効果的
に得ることができる。また、排気流量に対応した内燃機
関の運転領域別に排気系内の圧力を所定範囲に維持する
ものであれば（請求項２）、それぞれの条件に好適した
排気流動制御を実行することができる。

【００４２】特に、リリーフ弁やバタフライ弁を用いて
排気系内の圧力を調整するものであれば（請求項３，
４）、排気流動制御装置の構造がより簡易となり、コス
ト増大を招くことがない。またアクチュエータによりバ
タフライ弁を駆動することができるので（請求項５）、
排気流動制御を実行する際の作動応答性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の排気流動制御装置が適用されたエ
ンジンの概略図である。

【図２】排気流動制御の構成を具体的に示した図であ
る。

【図３】バタフライ弁の構成を具体的に示した図であ
る。

【図４】図３の状態から、バタフライ弁が全開されたと
きの状態を示す図である。

【図５】図３中、Ｓ−Ｓ線に沿う断面図である。

【図６】バタフライ弁の詳細図である。

【符号の説明】

１エンジン２０排気管２１主排気通路２２リリーフ通路４２バタフライ弁４５アクチュエータ４６リリーフ弁４７コイルスプリング（付勢手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G004 BA06 BA09 DA24 EA02 3G065 AA04 AA09 AA10 CA12 DA04 EA02 EA03 EA08 EA09 KA16 3G091 AA17 AB03 BA02 BA13 CA13 CA27 EA21 FA04 FB14 GA06 GB01W GB05W GB06W GB07W HA46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載される内燃機関の排気系に設
けられ、この排気系内で比較的小流量の排気流動を制御
する小流量排気流動調整手段と、前記排気系に前記小流量排気流動調整手段と並列に設け
られ、前記小流量の排気流動に比較して大流量の排気流
動を制御する大流量排気流動調整手段とを具備したこと
を特徴とする内燃機関の排気流動制御装置。
【請求項２】前記小流量排気流動調整手段は、前記排
気系内での排気流動が前記小流量となる内燃機関の運転
領域において前記排気系内の圧力を所定範囲に維持する
べくその排気流動を制御し、前記大流量排気流動調整手段は、前記排気系内での排気
流動が前記大流量となる内燃機関の運転領域において前
記排気系内の圧力を所定範囲に維持するべくその排気流
動を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の排気流動制御装置。
【請求項３】前記小流量排気流動調整手段は前記排気
系内の排気流動を閉塞する方向に付勢されたリリーフ弁
を含み、その付勢力の範囲内で前記排気系内の圧力を調
整することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排
気流動制御装置。
【請求項４】前記大流量排気流動調整手段は、排気圧を受けて開方向へのトルクを発生するべく受圧面
の中心から偏心した位置に回動中心が設定されたバタフ
ライ弁と、目標排気圧に応じた所定の閉方向トルクを前記バタフラ
イ弁に与えることにより、前記閉方向トルクの大きさに
応じて前記排気系内の圧力を調整する付勢手段とを含む
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気流動
制御装置。
【請求項５】前記大流量排気流動調整手段は、前記バ
タフライ弁を全開位置と全閉位置との間で往復回動させ
るアクチュエータをさらに含み、前記排気系内で排気流
動の制御が実行される際、前記アクチュエータを作動さ
せて前記バタフライ弁を全閉位置に切り換えることを特
徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気流動制御装
置。