JP4650313B2

JP4650313B2 - 内燃機関の可変排気装置

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Publication number: JP4650313B2
Application number: JP2006080940A
Authority: JP
Inventors: 稔益田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: JP2007255319A

Description

本発明は、内燃機関の可変排気装置に関するものである。特に、この発明は、開閉手段の開閉によって排気ガスが通る通路を切り替える内燃機関の可変排気装置に関するものである。

従来の内燃機関では、排気ガスの通路中に、排気ガスの浄化手段である触媒を２つ設け、排気温度に応じて２つの触媒を使い分けているものがある。この場合、排気ガスの通路に主通路とバイパス通路とを設け、一方の触媒は主通路に設ける。また、他方の触媒は、排気ガスの通路においてバイパス通路が設けられている部分よりも下流側に設ける。さらに、主通路とバイパス通路との分岐部にはバイパスバルブを設け、内燃機関の運転状況に応じてバイパスバルブを切り替えることにより、排気ガスを主通路またはバイパス通路のいずれかを通すことができる。

これにより、運転状況に応じて、主通路に設けられる触媒の通過や不通過を切り替えることができ、具体的には、主通路に設けられる触媒は内燃機関に近いことにより温度が上昇し易くなっているため、内燃機関が低回転・低負荷で運転している場合には、主通路に設けられる触媒を通過させる。また、内燃機関が高回転・高負荷で運転している場合には、主通路に設けられる触媒は温度が高くなり過ぎる虞があるため、バイパスバルブを切り替えて排気ガスはバイパス通路を通し、主通路内の触媒を通らないようにし、バイパス通路の下流側に位置する触媒のみを通過するようにする。この結果、触媒による排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。

しかし、このように排気ガスの通路に設けられるバイパスバルブは、主通路やバイパス通路を閉じた際における密閉度が重要になるが、バイパスバルブの製造時における誤差や、バイパスバルブが高温の排気ガスに曝されることにより熱変形をした場合には、バイパスバルブによって一方の通路を閉じた場合も、排気ガスが下流方向に漏れる虞がある。例えば、排気ガスを、主通路内の触媒を通過させる必要がある場合において、排気ガスが主通路を通るようにバイパスバルブを切り替えた場合、バイパスバルブに漏れが生じると、排気ガスの一部はバイパス通路を通って下流方向に流れるので、主通路内の触媒を通過しない排気ガスが下流方向に流れる虞がある。この場合、触媒による排気ガスの浄化作用が低減する虞がある。

このため、従来の内燃機関の排気浄化装置では、バイパスバルブの故障を検出できるように設けられているものがある。例えば、特許文献１に記載の内燃機関の排気浄化装置では主通路内に触媒を設け、この触媒の上流側と下流側とに、排気ガス中の酸素の濃度を検出する酸素センサを設け、さらに、主通路とバイパス通路との合流部の下流側にも、酸素センサを設けている。ここで、主通路を通過する排気ガスは、触媒の酸素ストレージ効果によって、触媒の上流側における酸素濃度の変動周波数に対して触媒の下流側における酸素濃度の変動周波数は低くなる。

このような内燃機関の排気浄化装置において、バイパスバルブを切り替えることにより排気ガスを主通路内に流す場合、通常、排気ガスはバイパス通路を通らないため、主通路内における触媒の下流側での酸素濃度の変動周波数と、主通路とバイパス通路との合流部の下流側における酸素濃度の変動周波数は等しくなる。これに対し、バイパスバルブを切り替えることにより排気ガスを主通路内に流す場合においてバイパスバルブに漏れが生じている場合、排気ガスはバイパス通路内にも流れるが、この排気ガスは触媒を通過しないため、バイパス通路内には、酸素濃度の変動周波数が高い排気ガスが流れる。

また、この排気ガスは主通路とバイパス通路との合流部の下流側に流れ、この部分で主通路内を流れてきた排気ガスと合流する。このため、この部分では、主通路内を通り、触媒を通過することにより変動周波数が低い排気ガスと、バイパス通路を通り、触媒を不通過であることにより変動周波数が高い排気ガスとが合流する。これにより、合流した排気ガスは、触媒直下の酸素濃度の変動周波数に対して、酸素濃度の変動周波数が高くなる。従って、排気ガスが主通路内を通るようにバイパスバルブを切り替えた場合において、主通路内における触媒の直下に位置する酸素センサで検出した酸素濃度の変動周波数と、主通路とバイパス通路との合流部分の下流側に位置する酸素センサで検出した酸素濃度の変動周波数とを比較することにより、バイパスバルブに漏れが発生しているかを判断することができる。

特開平９−２０９７４４号公報

しかしながら、バイパスバルブの故障としては、バイパスバルブの漏れ以外にも考えられ、例えば、バイパスバルブの作動不良が挙げられる。バイパスバルブの作動不良の要因としては、機器の故障や排気ガス中に含まれるカーボンがバイパスバルブに付着することによってバイパスバルブが固着し、作動しなくなることなどが考えられるが、バイパスバルブに作動不良が生じた場合、排気ガスを任意の方向に流すことが困難になる虞がある。このようなバイパスバルブの作動不良の場合、特許文献１に記載の内燃機関の排気浄化装置では、通常の内燃機関を運転中の排気ガスの酸素濃度を検出することによってバイパスバルブの故障を検出している。このため、一時的に通常の運転状態の排気ガスが、バイパスバルブが故障した状態で流れる。

通常の運転状態において、バイパスバルブを作動させるのは、バイパスバルブを作動させる前の状態で排気ガスを流すことに不都合がある場合であり、この状態でバイパスバルブが作動しないまま排気ガスが流れると、不都合が生じる虞がある。例えば、内燃機関の運転時においてフューエルカットをする際には、リーン状態の排気ガスが主通路内に設けられた触媒に流れて触媒にシンタリングが進行しないように、バイパスバルブを作動させて排気ガスが主通路内に流れないようにする。

しかし、通常の内燃機関の運転中における排気ガスの酸素濃度を検出することによりバイパスバルブの故障を検出する場合には、バイパスバルブがバイパス通路を閉じて固着した際にリーン状態の排気ガスが主通路内を通ることになり、この排気ガスが触媒を通過する状態でバイパスバルブの故障を検出することになる。このため、触媒のシンタリングが進行する要因が生じた後にバイパスバルブの故障を検出することになり、シンタリングを抑制するのが困難になっていた。つまり、バイパスバルブを作動させる際におけるバイパスバルブの作動不良の検出が、バイパスバルブを作動させる基となるとなる排気ガスが流れた後に行なわれるため、浄化手段である触媒の劣化を抑制することが困難になっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より確実に開閉手段の作動不良に起因する浄化手段の劣化を抑制できる内燃機関の可変排気装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る内燃機関の可変排気装置は、燃料供給手段によって供給される燃料と空気との混合気により運転する内燃機関から排出される排気ガスが流れる第１通路を有し、さらに、前記排気ガスが流れると共に両端で前記第１通路に接続される第２通路を有する排気通路と、前記第１通路内に配設され、且つ、前記排気ガスを浄化する浄化手段と、前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段と、前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を流れる前記排気ガスの成分を検出するガス成分検出手段と、前記開閉手段の開閉を制御する開閉制御手段と、前記燃料供給手段によって前記内燃機関に供給する前記燃料の量を制御すると共に、前記開閉制御手段が前記開閉手段を開く制御をした後に前記混合気中の前記燃料の割合を増加させる燃料供給量制御手段と、前記燃料供給量制御手段が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた後に前記ガス成分検出手段が検出した前記排気ガスの成分が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた場合における成分であるかを判断するガス成分判断手段と、前記ガス成分判断手段が、前記排気ガスの成分が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた場合における成分ではないと判断した場合に、前記燃料供給量制御手段に対して異常時制御をさせる異常時制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、開閉制御手段が第２通路に設けられる開閉手段を開く制御をした後に、燃料供給量制御手段によって混合気中の燃料の割合を増加し、その後、第２通路に配設されているガス成分検出手段が検出した排気ガスの成分が、混合気中の燃料の割合を増加させた場合における成分であるかを、ガス成分判断手段によって判断している。これにより、第２通路に配設されているガス成分検出手段が検出した排気ガスの成分が、混合気中の燃料の割合を増加させた場合における成分である場合には、開閉手段は開いていることになり、ガス成分検出手段が検出した排気ガスの成分が、混合気中の燃料の割合を増加させた場合における成分ではない場合には、開閉手段は閉じていることになる。これにより、開閉手段が開いているかを判断することができる。

さらに、この発明では、ガス成分判断手段が、排気ガスの成分が、混合気中の燃料の割合を増加させた場合における成分ではないと判断した場合に、異常時制御手段によって、燃料供給量制御手段に対して異常時制御をさせる。このため、内燃機関の運転状態を変化させる場合において、第１通路内の浄化手段を保護するために第２通路内の開閉手段を開く制御をする必要がある場合に、ガス成分判断手段が、排気ガスの成分が、混合気中の燃料の割合を増加させた場合における成分ではないと判断した場合、即ち、開閉手段は閉じていると判断される場合には、異常時制御によって、内燃機関の運転状態を変化させることを取り止めることができる。これにより、第１通路内の浄化手段を保護することができる。この結果、より確実に開閉手段の作動不良に起因する浄化手段の劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る内燃機関の可変排気装置は、前記燃料供給量制御手段が前記燃料供給手段に対して前記内燃機関への前記燃料供給の停止をする制御を行なう場合において、前記異常時制御手段は、前記ガス成分判断手段が前記排気ガスの成分が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた場合における成分ではないと判断した場合に、前記燃料供給量制御手段に対して前記燃料供給の停止を取り止める制御を行なわせることを特徴とする。

この発明では、内燃機関への燃料供給の停止をする際において、ガス成分判断手段が排気ガスの成分が、混合気中の燃料の割合を増加させた場合における成分ではないと判断した場合、即ち、第２通路内の開閉手段が閉じていると判断した場合には、燃料供給の停止を取り止めている。つまり、内燃機関を備えた車両の減速時などに内燃機関への燃料供給の停止をすると、排気通路内には、リーン状態の排気ガスが流れる。この排気ガスには、酸素が多く含まれているため、この排気ガスが第１通路内に流れ、第１通路内の浄化手段を通過すると、浄化手段にシンタリングなどの劣化が発生する虞がある。このため、内燃機関への燃料供給の停止をする際には、第２通路内の開閉手段を開き、排気ガスは第２通路のみを通すことにより、第１通路内の浄化手段を通らないようにすることができ、浄化手段の劣化を抑制できる。

しかし、第２通路内の開閉手段が作動不良により閉じたままである場合には、排気ガスは第１通路内を通り、浄化手段を通るので、排気ガスの成分の判断を介して第２通路内の開閉手段が閉じていると判断した場合には、燃料供給の停止を取り止めることにより、浄化手段の劣化を抑制することができる。この結果、より確実に開閉手段の作動不良に起因する浄化手段の劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る内燃機関の可変排気装置は、さらに、前記第１通路内には、前記浄化手段の温度である床温を検出する床温検出手段が設けられており、前記開閉制御手段は、前記床温検出手段で検出した床温が所定の温度以上の場合に前記開閉手段を開く制御をし、前記異常時制御手段は、前記ガス成分判断手段が前記排気ガスの成分が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた場合における成分ではないと判断した場合に、前記燃料供給量制御手段に対して前記内燃機関に供給する前記燃料を増量させることを特徴とする。

この発明では、第１通路内に床温検出手段を設け、床温検出手段で検出した床温が所定の温度以上の場合には、開閉手段を開く制御をしている。浄化手段は、床温が所定の温度以上の場合には熱劣化が生じる虞があるため、床温が所定の温度以上の場合には、第２通路内の開閉手段を開くことにより、排気ガスは第２通路内に流れ、第１通路内には流れなくなる。これにより、浄化手段は排気ガスによって温度が上昇しなくなるので、熱劣化を抑制できる。

しかし、第２通路内の開閉手段が作動不良により閉じたままである場合には、排気ガスは第１通路内を通り、浄化手段を通るので、排気ガスの成分の判断を介して第２通路内の開閉手段が閉じていると判断した場合には、内燃機関に供給する燃料を増量する。これにより、内燃機関から排出される排気ガスは温度が低下するので、浄化手段の熱劣化を抑制することができる。この結果、より確実に開閉手段の作動不良に起因する浄化手段の劣化を抑制することができる。

本発明に係る内燃機関の可変排気装置は、より確実に開閉手段の作動不良に起因する浄化手段の劣化を抑制することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る内燃機関の可変排気装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係る可変排気装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す内燃機関１は、内部に燃焼室５が形成されたシリンダヘッド２とシリンダブロック３とを有しており、シリンダブロック３内には当該シリンダブロック３内を往復運動可能に設けられたピストン４が配設されている。また、燃焼室５はピストン４の上死点側に位置しており、当該燃焼室５には吸気通路である吸気管１０と、排気通路である排気管１１とが接続されている。このうち、吸気管１０と燃焼室５との接続部分には、吸気バルブ１２が設けられており、排気管１１と燃焼室５との接続部分には、排気バルブ１３が設けられている。また、この燃焼室５には、点火プラグ６が設けられている。

また、排気管１１は可変排気装置１５の一部を構成しており、当該排気管１１は、内側に内燃機関１運転時の排気ガスが流れる第１通路である主通路２１と、同様に内燃機関１運転時の排気ガスが流れる第２通路であるバイパス通路２５とを有している。これらの主通路２１とバイパス通路２５とは、排気管１１が、内燃機関１から排気ガスの下流方向に向かった所定の位置で分岐しており、分岐した後さらに接続されている。詳しくは、バイパス通路２５は、その両端部で主通路２１に接続されており、両端部のうち、主通路２１内を流れる排気ガスの流れの上流側に位置する端部が上流側接続部２６となり、主通路２１内を流れる排気ガスの流れの下流側に位置する端部が下流側接続部２７となり、上流側接続部２６と下流側接続部２７とで主通路２１に接続されている。

換言すると、上流側接続部２６と下流側接続部２７とは、主通路２１の形成方向、或いは主通路２１内を流れる排気ガスの流れの方向において、上流側接続部２６は下流側接続部２７よりも内燃機関１寄りに位置し、下流側接続部２７は上流側接続部２６よりも内燃機関１から離れた部分に位置している。

また、バイパス通路２５には、開閉手段であるバイパスバルブ４０が設けられている。このバイパスバルブ４０は、バイパス通路２５内に設けられており、バイパス通路２５内において上流側接続部２６よりも排気ガスの流れ方向における下流側で、且つ、下流側接続部２７よりも排気ガスの流れ方向における上流側に設けられている。また、このバイパスバルブ４０には、内圧を変化させることにより作動するアクチュエータ４１が接続されており、バイパスバルブ４０は、このアクチュエータ４１によって作動可能になっている。また、バイパスバルブ４０は、このようにアクチュエータ４１によって作動することによりバイパス通路２５内を開閉可能に設けられている。

このようにバイパスバルブ４０に接続されるアクチュエータ４１には、内側に空気が通るチューブである制御チューブ４６が接続されており、さらに、この制御チューブ４６においてアクチュエータ４１に接続されている側に位置する端部の反対側の端部には、ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）４２が接続されている。このＶＳＶ４２は、内側の空気圧が、大気圧よりも低い状態を維持できるように設けられた負圧タンク４３に接続されており、負圧タンク４３は負圧チューブ４７によって吸気管１０に接続されている。このように、負圧タンク４３は吸気管１０に接続されているため、内側の空気圧は、吸気管１０内の空気圧と同程度の圧力になる。また、ＶＳＶ４２は、制御チューブ４６と負圧タンク４３内とを連通する、または、制御チューブ４６と外気、即ち大気とを連通することを、切り替えることができるように設けられている。

また、前記排気管１１内には、内側に排気ガスを浄化する浄化手段である触媒３０が設けられており、このうち、前記主通路２１には、内側に排気ガスを浄化する触媒３０のうち第１触媒３１が配設されている。詳しくは、第１触媒３１は、主通路２１内における上流側接続部２６と下流側接続部２７との間に位置している。また、排気管１１には、当該排気管１１内を流れる排気ガスの流れ方向における下流側接続部２７の下流側に、触媒３０のうち第２触媒３２が配設されている。これらの第１触媒３１と第２触媒３２とは、炭化水素（ＨＣ）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、窒素酸化物（ＮＯｘ）との３物質を酸化・還元反応によって同時に除去する、いわゆる三元触媒となっている。また、これらの第１触媒３１と第２触媒３２とでは、浄化温度は同じであるが、排気ガスは、流れ方向で放熱し温度勾配を持つため、第２触媒３２よりも、排気ガスの流れ方向において上流側に位置する第１触媒３１の方が、高温に晒されることになる。

また、バイパス通路２５には、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの成分を検出するガス成分検出手段であるＯ₂センサ５５が配設されている。このＯ₂センサ５５は、排気ガス内に含まれる酸素（Ｏ₂）の量を検出可能に設けられている。また、このＯ₂センサ５５は、詳しくはバイパス通路２５においてバイパスバルブ４０よりも下流側で、且つ、下流側接続部２７よりも上流側に設けられている。

また、前記吸気管１０には、燃料を吸気管１０内に噴射する燃料供給手段であるインジェクタ５０が配設されており、当該インジェクタ５０は、燃料を吸気管１０内に噴射することにより内燃機関１に対して燃料を供給可能に設けられている。

これらのＯ₂センサ５５、インジェクタ５０及び前記ＶＳＶ４２は、全て当該内燃機関１を搭載する車両（図示省略）の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０に接続されている。

このＥＣＵ６０には、処理部６１、記憶部６８及び入出力部６９が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ６０に接続されているＯ₂センサ５５、インジェクタ５０及びＶＳＶ４２は、入出力部６９に接続されており、入出力部６９は、これらのセンサ等との間で信号の入出力を行なう。また、記憶部６８には、本発明に係る内燃機関１の可変排気装置１５を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部６８は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。

また、処理部６１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、少なくとも、当該内燃機関１を搭載する車両の運転状態を判断する運転状態判断部６２と、バイパスバルブ４０の開閉を制御する開閉制御手段である開閉制御部６３と、インジェクタ５０によって内燃機関１に供給する燃料の量を制御する燃料供給量制御手段である燃料供給量制御部６４と、排気管１１内の排気ガスの成分を判断するガス成分判断手段であるガス成分判断部６５と、バイパスバルブ４０に異常がある場合に、燃料供給量制御部６４に対して異常時制御をさせる異常時制御手段である異常時制御部６６と、バイパスバルブ４０が異常であるか否かの判定をする異常判定手段である異常判定部６７とを有している。

当該可変排気装置１５が有するバイパスバルブ４０の制御は、Ｏ₂センサ５５など車両の各部に設けられたセンサ（図示省略）による検出結果に基づいて、処理部６１が前記コンピュータプログラムを当該処理部６１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてＶＳＶ４２を作動させることにより、バイパスバルブ４０を制御する。その際に処理部６１は、適宜記憶部６８へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように可変排気装置１５を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ６０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。

この実施例１に係る内燃機関１の可変排気装置１５は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関１を運転すると、吸気管１０に設けられたインジェクタ５０から吸気管１０内に燃料を噴射することにより、吸気管１０内を流れる空気と燃料とが混合し、吸気管１０内で燃料と空気との混合気が作られる。この混合気は、吸気バルブ１２が開いた際に吸気管１０から燃焼室５内に入り込む。燃焼室５内に入り込んだ混合気は、点火プラグ６が点火した際に着火し、燃焼室５内で燃焼する。このように燃焼室５内で燃料が燃焼してピストン４を押し下げることにより、内燃機関１は作動する。燃料の燃焼後のガスは、排気ガスとなって排気バルブ１３が開いた際に排気管１１の方向に流れ、燃焼室５内から排出される。

また、このように内燃機関１を運転している際には、吸気管１０から燃焼室５内に混合気が吸い込まれるため、吸気管１０内の空気圧は大気圧よりも低くなる。即ち、吸気管１０内は負圧になる。このため、負圧チューブ４７によって吸気管１０に接続される負圧タンク４３内の空気は、吸気管１０の方向に流れ、負圧タンク４３内の空気圧は、吸気管１０内の圧力と同程度の圧力になる。これにより、負圧タンク４３内は負圧になる。また、負圧タンク４３はＶＳＶ４２と接続されているが、ＶＳＶ４２は、制御チューブ４６と負圧タンク４３内とを連通する、または、制御チューブ４６と大気とを連通することを、切り替えることができるように設けられている。

この制御チューブ４６は、アクチュエータ４１に接続されているため、ＶＳＶ４２を切り替えることにより、アクチュエータ４１に大気圧、または負圧を伝えることができる。つまり、制御チューブ４６と負圧タンク４３内とを連通するようにＶＳＶ４２を切り替えた場合には、アクチュエータ４１に負圧を伝えることができ、制御チューブ４６と大気とを連通するようにＶＳＶ４２を切り替えた場合には、アクチュエータ４１に大気圧を伝えることができる。このように、大気圧や負圧を伝えることにより、アクチュエータ４１は作動し、アクチュエータ４１に接続されるバイパスバルブ４０も作動する。つまり、バイパスバルブ４０は、ＶＳＶ４２を切り替えることにより作動可能になっている。

また、このＶＳＶ４２は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する開閉制御部６３によって制御されている。このため、バイパスバルブ４０は、ＶＳＶ４２の制御を介して開閉制御部６３によって作動が制御可能になっており、開閉制御部６３は、ＶＳＶ４２を介してバイパスバルブ４０の、バイパス通路２５内の開閉を制御可能に設けられている。

内燃機関１の運転時には、排気ガスが排気管１１内を流れるが、内燃機関１の始動直後や内燃機関１を低回転低負荷で運転している際には、ＥＣＵ６０の開閉制御部６３からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を閉じる。これにより、バイパス通路２５内は閉じられるが、この状態では、排気ガスは、バイパス通路２５には流れず、上流側接続部２６付近から主通路２１内に流れ込む。この主通路２１内には、第１触媒３１が設けられているため、主通路２１内を流れる排気ガスは、第１触媒３１を通過し、排気ガスは第１触媒３１により浄化される。第１触媒３１を通過した排気ガスは、さらに、排気ガスの流れ方向において下流側接続部２７よりも下流側に位置する第２触媒３２の方向に流れる。このため、排気ガスは、第２触媒３２を通過し、第２触媒３２により浄化される。バイパスバルブ４０を閉じた状態では、排気ガスはこのように主通路２１内を流れるが、内燃機関１の暖気運転時や低回転低負荷時には、排気ガスの温度は低くなっている。このため、バイパスバルブ４０を閉じることにより、主通路２１内に設けられ、高温の排気ガスに晒され易い第１触媒３１を排気ガスが通過するようにした場合でも、排気ガスの温度は低くなっているため、第１触媒３１の温度が高くなり過ぎることを抑制できる。

また、内燃機関１を高回転高負荷で運転している際には、ＥＣＵ６０の開閉制御部６３からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける。バイパスバルブ４０を開けることによってバイパス通路２５内が開かれると、排気ガスは上流側接続部２６付近からバイパス通路２５に流れ込む。この場合、排気管１１内を流れる排気ガスは、ほぼ全てバイパス通路２５に流れるため、主通路２１内には流れなくなる。このように、バイパスバルブ４０を開けた状態では、排気ガスは主通路２１内に流れないため、排気ガスは第１触媒３１を通過することなく第２触媒３２の方向に流れて第２触媒３２を通過し、第２触媒３２のみにより浄化される。また、内燃機関１を高回転高負荷で運転する際には排気ガスの温度は高くなるが、排気ガスは放熱しながら下流方向に流れ、また、第２触媒３２は、排気ガスの流れ方向において第１触媒３１よりも下流側に位置している。このため、高温の排気ガスが第２触媒３２を通過する際には、排気ガスの温度は低下しているので、第２触媒３２の温度が高くなり過ぎることが抑制される。

このように、内燃機関１は低回転で運転したり高回転で運転したりするが、その過程、即ち、加速時や減速時には、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する燃料供給量制御部６４によって、インジェクタ５０から吸気管１０内に噴射する燃料の量を変化させる。具体的には、内燃機関１を加速させる場合には、インジェクタ５０から噴射する燃料の量を増加させる。これにより、内燃機関１に吸入される燃料が増加するため、燃料の燃焼時にピストン４を押し下げる力が強くなるので、内燃機関１は加速する。

一方、内燃機関１を減速させる場合には、インジェクタ５０から噴射する燃料を減少させる、または、燃料の噴射を停止させる。これにより、内燃機関１に吸入される燃料が減少する、または、内燃機関１に燃料が供給されなくなるため、ピストン４を押し下げる力が低下し、内燃機関１は減速する。

このように、内燃機関１の減速時にはインジェクタ５０から噴射する燃料を減少させる、または、燃料の噴射を停止させるが、内燃機関１の回転数が所定の回転数よりも高い状態において内燃機関１を減速させる場合には、インジェクタ５０による燃料の噴射を停止させる。即ち、インジェクタ５０は内燃機関１への燃料の供給を停止した状態になり、いわゆるフューエルカットの状態になる。

内燃機関１の運転時には、回転数が高い状態における減速時に、このようにフューエルカットを行なうが、フューエルカットを行なう際には、バイパスバルブ４０を開ける。詳しくは、バイパスバルブ４０が閉じた状態において内燃機関１を減速し、フューエルカットを行なう場合には、開閉制御部６３からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける。このようにフューエルカットをすると、空気のみが燃焼室５内に吸気されて排出されるため、酸素の含有量が多い排気ガスであるリーン状態の排気ガスが排気管１１内を流れるが、バイパスバルブ４０を開けることにより、このリーン状態の排気ガスはバイパス通路２５内を流れ、主通路２１には流れない。このため、主通路２１内の第１触媒３１の周囲はリーン雰囲気にはならない。

内燃機関の運転時においてフューエルカットを行なう場合には、このようにバイパスバルブ４０を開けるが、フューエルカットに伴ってバイパスバルブ４０を開ける場合には、バイパスバルブ４０を開ける制御をした後、内燃機関１に供給する混合気中の燃料の割合を増加させる。即ち、燃料供給量制御部６４によってインジェクタ５０を制御し、インジェクタ５０から燃料をリッチ噴射させる。

インジェクタ５０から燃料をリッチ噴射させた後、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの成分を検出するＯ₂センサ５５が、排気ガスがリッチ領域であることを示す信号であるリッチ信号を検出したかを判断し、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出した場合には、バイパスバルブ４０は正常に開いていると判断され、フューエルカットを行なう。これに対し、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出していない場合には、バイパスバルブ４０は開いていないと判断され、フューエルカットを禁止する。さらに、この場合、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する異常判定部６７で、バイパスバルブ４０に作動不良等の異常があるとの判定をする。

図２は、本発明の実施例１に係る可変排気装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例１に係る可変排気装置１５の制御方法、即ち、当該可変排気装置１５の処理手順について詳細に説明する。内燃機関１の運転時には、内燃機関１や車両の各部に設けられたセンサ等によって運転状態を検出することにより、内燃機関は適切な運転がなされるが、当該内燃機関１の可変排気装置１５の処理手順では、まず、内燃機関１の運転状態が、燃料供給の停止をする制御、即ちフューエルカットが必要な状態であるかが判断される（ステップＳＴ１０１）。この判断は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する運転状態判断部６２で判断され、運転状態判断部６２は、例えば、吸気管１０に設けられ、吸入する空気の量を調節するスロットル（図示省略）の開度を検出するスロットルセンサ（図示省略）による検出結果や、内燃機関１の回転数などより判断する。運転状態判断部６２では、これらの検出結果より、内燃機関１の運転状態が減速状態など、フューエルカットが必要な状態であるかを判断する。この判断により、内燃機関１の運転状態が、フューエルカットが必要な状態ではない場合には、この処理手順から抜け出る。

次に、運転状態判断部６２の判断により、内燃機関１の運転状態が、フューエルカットが必要であると判断された場合には、バイパスバルブ４０を開く制御を行なう（ステップＳＴ１０２）。つまり、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する開閉制御部６３からＶＳＶ４２に対して、バイパスバルブ４０を開ける信号を送信し、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける制御を行なう。

次に、インジェクタ５０から吸気管１０内に対して燃料をリッチ噴射する（ステップＳＴ１０３）。つまり、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する燃料供給量制御部６４によってインジェクタ５０を制御し、内燃機関１に供給する混合気中の燃料の割合を増加させて内燃機関１に供給する混合気をリッチ状態にさせる。換言すると、燃料供給量制御部６４は、開閉制御部６３がバイパス通路２５に設けられるバイパスバルブ４０を開く制御をした後に、インジェクタ５０を制御して混合気中の燃料の割合を増加させる。具体的には、所定時間、ストイキ領域の空燃比よりも、混合気中の燃料の割合が多くなるように燃料供給量制御部６４によってインジェクタ５０を制御して、インジェクタ５０から燃料を噴射させる。

次に、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの成分をＯ₂センサ５５で検出し、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出したかを判断する（ステップＳＴ１０４）。この判断は、Ｏ₂センサ５５での検出結果が、ＥＣＵ６０の処理部６１が有するガス成分判断部６５に伝達され、このガス成分判断部６５で行なわれる。即ち、Ｏ₂センサ５５が、排気ガスがリッチ領域であることを示す信号であるリッチ信号を検出したかを、ガス成分判断部６５で判断する。換言すると、ガス成分判断部６５は、燃料供給量制御部６４が混合気中の燃料の割合を増加させる制御をした後に、Ｏ₂センサ５５が検出した排気ガスの成分が混合気中の燃料の割合を増加させた場合における成分であるかを判断する。

この判断により、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出したと判断された場合には、フューエルカットを行なう（ステップＳＴ１０５）。つまり、インジェクタ５０からリッチ噴射をした状態で、バイパス通路２５に設けられるＯ₂センサ５５がリッチ信号を検出した場合には、バイパスバルブ４０は開いていると判断することができるので、バイパスバルブ４０は正常に作動していると判断することができる。これにより、燃料供給量制御部６４は、内燃機関１の運転状態に適した制御を行い、インジェクタ５０に対してフューエルカットを行なわせる。

これに対し、ガス成分判断部６５での判断により、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出していないと判断された場合には、フューエルカットを禁止する（ステップＳＴ１０６）。つまり、インジェクタ５０からリッチ噴射をした状態で、バイパス通路２５に設けられるＯ₂センサ５５がリッチ信号を検出しない場合には、バイパス通路２５内に排気ガスが流れていない状態であると判断することができ、バイパスバルブ４０は開いていないと判断することができる。これにより、バイパスバルブ４０に作動不良が生じていると判断することができる。

この場合、排気ガスは主通路２１内を流れるので、この状態でフューエルカットを行なうと、第１触媒３１にはリーン状態の排気ガスが流れ、シンタリングが進行する虞がある。このため、この場合には、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する異常時制御部６６は、燃料供給量制御部６４に対して異常時制御をさせ、具体的にはフューエルカットを禁止させる。即ち、異常時制御部６６は、Ｏ₂センサ５５の検出結果が伝達されたガス成分判断部６５が、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの成分が内燃機関１に供給する混合気をリッチ状態にした場合における成分ではないと判断した場合に、燃料供給量制御部６４に対してフューエルカットを取り止める制御を行なわせる。

また、このようにガス成分判断部６５での判断により、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出していないと判断され、フューエルカットを禁止した際には、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する異常判定部６７は、バイパスバルブ４０の異常判定をする（ステップＳＴ１０７）。このように異常判定をすることにより、バイパスバルブ４０に作動不良が生じていることを検出することができる。

以上の内燃機関１の可変排気装置１５は、開閉制御部６３がバイパス通路２５に設けられるバイパスバルブ４０を開く制御をした後に、燃料供給量制御部６４によって混合気中の燃料の割合を増加し、その後、バイパス通路２５に配設されているＯ₂センサ５５が検出した排気ガスの成分が、混合気中の燃料の割合を増加させた場合における成分、即ち、リッチ状態における成分であるかを、ガス成分判断部６５によって判断している。これにより、バイパス通路２５に配設されているＯ₂センサ５５が検出した排気ガスの成分が、リッチ状態の成分である場合には、バイパスバルブ４０は開いていることになり、Ｏ₂センサ５５が検出した排気ガスの成分が、リッチ状態の成分ではない場合には、バイパスバルブ４０は閉じていることになる。これにより、バイパスバルブ４０が開いているかを判断することができる。

さらに、当該可変排気装置１５は、ガス成分判断部６５が、排気ガスの成分が、リッチ状態の成分ではないと判断した場合に、異常時制御部６６によって、燃料供給量制御部６４に対して異常時制御をさせる。このため、内燃機関１の運転状態を変化させる場合において、主通路２１内の第１触媒３１を保護するためにバイパス通路２５内のバイパスバルブ４０を開く制御をする必要がある場合に、ガス成分判断部６５が、排気ガスの成分が、リッチ状態の成分ではないと判断した場合、即ち、バイパスバルブ４０は閉じていると判断される場合には、異常時制御によって、内燃機関１の運転状態を変化させることを取り止めることができる。これにより、主通路２１内の第１触媒３１を保護することができる。この結果、より確実に開閉手段であるバイパスバルブ４０の作動不良に起因する浄化手段である第１触媒３１の劣化を抑制することができる。

また、内燃機関１の運転中に当該内燃機関１への燃料供給の停止をする制御を行う場合において、ガス成分判断部６５が排気ガスの成分が、リッチ状態の成分ではないと判断した場合、即ち、バイパス通路２５内のバイパスバルブ４０が閉じていると判断した場合には、燃料供給の停止を取り止めている。つまり、内燃機関１を備えた車両の減速時などに内燃機関１への燃料供給の停止をすると、排気管１１内には、リーン状態の排気ガスが流れる。この排気ガスには、酸素が多く含まれているため、この排気ガスが主通路２１内に流れ、主通路２１内の第１触媒３１を通過すると、第１触媒３１にシンタリングなどの劣化が発生する虞がある。このため、内燃機関１への燃料供給の停止をする際には、バイパス通路２５内のバイパスバルブ４０を開き、排気ガスはバイパス通路２５のみを通すことにより、主通路２１内の第１触媒３１を通らないようにすることができ、第１触媒３１の劣化を抑制できる。

しかし、バイパス通路２５内のバイパスバルブ４０が作動不良により閉じたままである場合には、排気ガスは主通路２１内を通り、第１触媒３１を通るので、排気ガスの成分の判断を介してバイパス通路２５内のバイパスバルブ４０が閉じていると判断した場合には、燃料供給の停止を取り止めることにより、第１触媒３１の劣化を抑制することができる。この結果、より確実にバイパスバルブ４０の作動不良に起因する第１触媒３１の劣化を抑制することができる。

本実施例２に係る内燃機関の可変排気装置は、実施例１に係る内燃機関の可変排気装置と略同様の構成であるが、第１触媒の床温を検出し、床温をバイパスバルブの開閉の基準としている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図３は、本発明の実施例２に係る可変排気装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す内燃機関１の可変排気装置８０は、主通路２１内に、当該主通路２１に配設された第１触媒３１の温度である床温を検出する床温検出手段である床温検出センサ８５が設けられている。また、この実施例２に係る内燃機関１の可変排気装置８０は、実施例１に係る内燃機関１の可変排気装置１５と同様にＥＣＵ９０を有している。このＥＣＵ９０には、実施例１に係る内燃機関１の可変排気装置１５が有するＥＣＵ６０と同様に処理部６１が設けられており、この処理部６１は、少なくとも開閉制御部６３と、燃料供給量制御部６４と、ガス成分判断部６５と、異常時制御部６６と、異常判定部６７とを有している。さらに、この処理部６１は、床温検出センサ８５で検出した検出結果より第１触媒３１の床温を取得する床温取得部９１と、第１触媒３１の床温が所定の温度以上であるかを判断する床温判断部９２とを有している。

なお、この第１触媒３１の床温と比較する所定の温度は、バイパスバルブ４０を開く基準の温度である開基準温度として、ＥＣＵ９０が有する記憶部６８に記憶されており、この開基準温度は、第１触媒３１に熱劣化が発生しないほぼ限界の温度となっている。また、床温検出センサ８５は、このＥＣＵ９０に接続されている。

この実施例２に係る内燃機関１の可変排気装置８０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関１の運転時には排気管１１内に排気ガスが流れるが、バイパスバルブ４０を閉じている場合には、排気ガスは主通路２１内に流れるため、排気ガスは第１触媒３１を通過し、第１触媒３１によって浄化される。その際に、第１触媒３１には排気ガスからの温度が伝達される。このため、第１触媒３１は、内燃機関１の運転中に温度が変化するが、主通路２１には、第１触媒３１の温度である床温を検出する床温検出センサ８５が設けられているので、第１触媒３１の床温は、この床温検出センサ８５によって検出される。検出された床温はＥＣＵ９０に伝達され、ＥＣＵ９０の処理部６１が有する床温取得部９１で取得される。このように取得された床温は、床温判断部９２で、記憶部６８に記憶された開基準温度以上であるか判断され、床温が開基準温度以上であると判断された場合には、バイパスバルブ４０を開ける。

つまり、内燃機関１の運転中にバイパスバルブ４０が閉じた状態において第１触媒３１の床温が高くなった場合には、開閉制御部６３からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける。第１触媒３１の床温が高くなった状態で排気ガスを主通路２１内に流し続けると、第１触媒３１は床温が高くなり過ぎて熱劣化が生じる虞があるが、第１触媒３１の床温が高い場合には、バイパスバルブ４０を開けることにより、排気ガスはバイパス通路２５内に流れるので、排気ガスの熱は第１触媒３１には伝達されなくなる。このため、第１触媒３１は主通路２１内に放熱し、第１触媒３１の床温は低下する。

また、第１触媒３１の床温が開基準温度以上になったことによりバイパスバルブ４０を開ける場合には、バイパスバルブ４０を開ける制御をした後、内燃機関１に供給する混合気中の燃料の割合を増加させる。即ち、燃料供給量制御部６４によってインジェクタ５０を制御し、インジェクタ５０から燃料をリッチ噴射させる。

インジェクタ５０から燃料をリッチ噴射させた後、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの成分を検出するＯ₂センサ５５がリッチ信号を検出したかを判断し、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出した場合には、バイパスバルブ４０は正常に開いていると判断される。このように、バイパスバルブ４０は正常に開いていると判断された場合、可変排気装置８０は、通常の制御が行なわれる。これに対し、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出していない場合には、バイパスバルブ４０は開いていないと判断され、内燃機関１に供給する燃料を増量する。これにより、排気ガスの温度は低下するので、排気ガスが主通路２１内に流れ、第１触媒３１を通過する場合でも、第１触媒３１の床温が高くなり過ぎることが抑制される。さらに、この場合、ＥＣＵ９０の処理部６１が有する異常判定部６７で、バイパスバルブ４０に作動不良等の異常があるとの判定をする。

図４は、本発明の実施例２に係る可変排気装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例２に係る可変排気装置８０の制御方法、即ち、当該可変排気装置８０の処理手順について詳細に説明する。この処理手順では、まず、主通路２１内に設けられた床温検出センサ８５により第１触媒３１の床温を検出し、この検出結果より床温を取得する（ステップＳＴ２０１）。詳しくは、床温検出センサ８５での検出結果は、ＥＣＵ９０の処理部６１が有する床温取得部９１に伝達され、床温取得部９１では、この床温検出センサ８５での検出結果より第１触媒３１の床温を取得する。

次に、取得した第１触媒３１の床温が、開基準温度以上であるかを判断する（ステップＳＴ２０２）。つまり、床温取得部９１が取得した第１触媒３１の床温と、ＥＣＵ９０の記憶部６８に記憶されている開基準温度とを、ＥＣＵ９０の処理部６１が有する床温判断部９２で比較し、床温≧開基準温度であるか、即ち床温が開基準温度以上であるかを判断する。この判断により、第１触媒３１の床温が開基準温度未満であると判断された場合には、この処理手順から抜け出る。

また、床温判断部９２での判断により、床温≧開基準温度であると判断された場合には、バイパスバルブ４０を開く制御を行なう（ステップＳＴ２０３）。つまり、ＥＣＵ９０の処理部６１が有する開閉制御部６３からＶＳＶ４２に対して、バイパスバルブ４０を開ける信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける制御を行なう。換言すると、開閉制御部６３は、床温検出センサ８５で検出した床温が開基準温度以上の場合に、バイパスバルブ４０を開く制御をする。

次に、インジェクタ５０から吸気管１０内に対して燃料をリッチ噴射する（ステップＳＴ２０４）。つまり、燃料供給量制御部６４によってインジェクタ５０を制御し、内燃機関１に供給する混合気中の燃料の割合を増加させ、内燃機関１に供給する混合気を所定時間リッチ状態にさせる。なお、このように内燃機関１に供給する混合気をリッチ状態にさせる場合において、既にインジェクタ５０から燃料をリッチ噴射している場合には、混合気中の燃料の割合が、より多くなるようにインジェクタ５０を制御する。

次に、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの成分をＯ₂センサ５５で検出し、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出したかを判断する（ステップＳＴ２０５）。この判断は、Ｏ₂センサ５５での検出結果がガス成分判断部６５に伝達され、このガス成分判断部６５で行なわれる。即ち、ガス成分判断部６５で、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出したかを判断する。

この判断により、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出したと判断された場合には、可変排気装置８０は通常の制御が行なわれる（ステップＳＴ２０６）。つまり、インジェクタ５０からリッチ噴射をした状態で、バイパス通路２５に設けられるＯ₂センサ５５がリッチ信号を検出した場合には、バイパスバルブ４０は開いていると判断することができるので、バイパスバルブ４０は正常に作動していると判断することができる。これにより、可変排気装置８０は、内燃機関１の運転状態に適した通常の制御、即ちフィードバック制御が行なわれる。

これに対し、ガス成分判断部６５での判断により、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出していないと判断された場合には、内燃機関１に供給する燃料を増量する（ステップＳＴ２０７）。つまり、インジェクタ５０からリッチ噴射をした状態で、バイパス通路２５に設けられるＯ₂センサ５５がリッチ信号を検出しない場合には、バイパス通路２５内に排気ガスが流れていない状態であると判断することができ、バイパスバルブ４０は開いていないと判断することができる。これにより、バイパスバルブ４０に作動不良が生じていると判断することができる。

この場合、排気ガスは主通路２１内を流れるので、この状態で排気ガスを流し続けると、床温が高くなっている第１触媒３１は、排気ガスの熱により、床温がさらに高くなる虞がある。このため、第１触媒３１は、熱劣化が生じ易くなる虞がある。従って、この場合には、ＥＣＵ９０の処理部６１が有する異常時制御部６６は、燃料供給量制御部６４に対して異常時制御をさせ、具体的には、インジェクタ５０から噴射する燃料を増量させる。即ち、異常時制御部６６は、Ｏ₂センサ５５の検出結果が伝達されたガス成分判断部６５が、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの成分が内燃機関１に供給する混合気をリッチ状態にした場合における成分ではないと判断した場合に、燃料供給量制御部６４に対して内燃機関１に供給する燃料を増量させる制御を行なわせる。これにより、内燃機関１に供給する混合気は、増量した燃料の気化熱により温度が下がるので、内燃機関１から排出される排気ガスの温度も下がり、排気ガスが第１触媒３１を通過する場合でも、床温は上昇し難くなる。

また、このようにガス成分判断部６５での判断により、Ｏ₂センサ５５がリッチ信号を検出していないと判断され、内燃機関１に供給する燃料を増量した際には、ＥＣＵ９０の処理部６１が有する異常判定部６７は、バイパスバルブ４０の異常判定をする（ステップＳＴ２０８）。このように異常判定をすることにより、バイパスバルブ４０に作動不良が生じていることを検出することができる。

以上の内燃機関１の可変排気装置８０は、主通路２１内に床温検出センサ８５を設け、床温検出センサ８５で検出した床温が所定の温度、即ち開基準温度以上の場合には、バイパスバルブ４０を開く制御をしている。第１触媒３１は、床温が開基準温度以上の場合には熱劣化が生じる虞があるため、床温が開基準温度以上の場合には、バイパス通路２５内のバイパスバルブ４０を開くことにより、排気ガスはバイパス通路２５内に流れ、主通路２１内には流れなくなる。これにより、第１触媒３１は排気ガスによって温度が上昇しなくなるので、熱劣化を抑制できる。

しかし、バイパス通路２５内のバイパスバルブ４０が作動不良により閉じたままである場合には、排気ガスは主通路２１内を通り、第１触媒３１を通るので、排気ガスの成分の判断を介してバイパス通路２５内のバイパスバルブ４０が閉じていると判断した場合には、内燃機関１に供給する燃料を増量する。これにより、内燃機関１に供給される混合気は、増量された燃料の気化熱により温度が低下するので、これに伴い内燃機関１から排出される排気ガスも温度が低下する。従って、排気ガスが第１触媒３１を通る場合における第１触媒３１の熱劣化を抑制することができる。この結果、より確実にバイパスバルブ４０の作動不良に起因する第１触媒３１の劣化を抑制することができる。

なお、バイパス通路２５に設けられるＯ₂センサ５５は、バイパスバルブ４０よりも下流側で、且つ、下流側接続部２７よりも上流側に設けられているが、Ｏ₂センサ５５は、これ以外の部分に設けられていてもよい。例えば、Ｏ₂センサ５５は、バイパスバルブ４０よりも上流側で、且つ、上流側接続部２６よりも下流側に設けられていてもよい。バイパスバルブ４０を開閉した際には、バイパス通路２５内全体が同じ排気ガスの雰囲気になるので、Ｏ₂センサ５５は、バイパス通路２５内であれば、どの位置に設けてもよく、どの位置に設けてもほぼ同一の検出結果を得ることができる。

また、上述した可変排気装置１５、８０では、アクチュエータ４１等を使用してバイパスバルブ４０を作動させているが、バイパスバルブ４０の作動は、アクチュエータ４１等以外により行なってもよい。内燃機関１の運転中にバイパスバルブ４０の作動を確実に行なえるものであれば、アクチュエータ４１等以外のものを使用してもよい。

また、浄化手段として主通路２１内に設けられる第１触媒３１、及びバイパス通路２５内に設けられる第２触媒３２は、共に三元触媒となっているが、浄化手段は三元触媒以外のものでもよい。例えば、浄化手段として、炭化水素（ＨＣ）を吸着する吸着手段を用いてもよい。上述した可変排気装置の主通路２１及びバイパス通路２５内に、三元触媒以外の浄化手段を用いた場合でも、より確実に必要な浄化手段に排気ガスを流すことができる。この結果、より確実に排気ガスを浄化することができる。

以上のように、本発明に係る内燃機関の可変排気装置は、排気管がバイパス通路を有している場合に有用であり、特に、触媒をバイパスする機構を有している場合に適している。

本発明の実施例１に係る可変排気装置が設けられた内燃機関の概略図である。本発明の実施例１に係る可変排気装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。本発明の実施例２に係る可変排気装置が設けられた内燃機関の概略図である。本発明の実施例２に係る可変排気装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。

符号の説明

１内燃機関
２シリンダヘッド
３シリンダブロック
４ピストン
５燃焼室
６点火プラグ
１０吸気管
１１排気管
１２吸気バルブ
１３排気バルブ
１５、８０可変排気装置
２１主通路
２５バイパス通路
２６上流側接続部
２７下流側接続部
３０触媒
３１第１触媒
３２第２触媒
４０バイパスバルブ
４１アクチュエータ
４２ＶＳＶ
４３負圧タンク
４６制御チューブ
４７負圧チューブ
５０インジェクタ
５５Ｏ₂センサ
６０、９０ＥＣＵ
６１処理部
６２運転状態判断部
６３開閉制御部
６４燃料供給量制御部
６５ガス成分判断部
６６異常時制御部
６７異常判定部
６８記憶部
６９入出力部
８５床温検出センサ
９１床温取得部
９２床温判断部

Claims

燃料供給手段によって供給される燃料と空気との混合気により運転する内燃機関から排出される排気ガスが流れる第１通路を有し、さらに、前記排気ガスが流れると共に両端で前記第１通路に接続される第２通路を有する排気通路と、
前記第１通路内に配設され、且つ、前記排気ガスを浄化する浄化手段と、
前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段と、
前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を流れる前記排気ガスの成分を検出するガス成分検出手段と、
前記開閉手段の開閉を制御する開閉制御手段と、
前記燃料供給手段によって前記内燃機関に供給する前記燃料の量を制御すると共に、前記開閉制御手段が前記開閉手段を開く制御をした後に前記混合気中の前記燃料の割合を増加させる燃料供給量制御手段と、
前記燃料供給量制御手段が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた後に前記ガス成分検出手段が検出した前記排気ガスの成分が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた場合における成分であるかを判断するガス成分判断手段と、
前記ガス成分判断手段が、前記排気ガスの成分が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた場合における成分ではないと判断した場合に、前記燃料供給量制御手段に対して異常時制御をさせる異常時制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変排気装置。
前記燃料供給量制御手段が前記燃料供給手段に対して前記内燃機関への前記燃料供給の停止をする制御を行なう場合において、
前記異常時制御手段は、前記ガス成分判断手段が前記排気ガスの成分が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた場合における成分ではないと判断した場合に、前記燃料供給量制御手段に対して前記燃料供給の停止を取り止める制御を行なわせることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変排気装置。
さらに、前記第１通路内には、前記浄化手段の温度である床温を検出する床温検出手段が設けられており、
前記開閉制御手段は、前記床温検出手段で検出した床温が所定の温度以上の場合に前記開閉手段を開く制御をし、
前記異常時制御手段は、前記ガス成分判断手段が前記排気ガスの成分が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた場合における成分ではないと判断した場合に、前記燃料供給量制御手段に対して前記内燃機関に供給する前記燃料を増量させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変排気装置。
前記開閉制御手段は、前記燃料供給量制御手段が前記燃料供給手段に対して前記内燃機関への前記燃料供給の停止をする制御を行なう場合に、前記開閉手段を開く制御をし、
前記ガス成分判断手段は、前記開閉制御手段が前記開閉手段を開く制御をして前記燃料供給量制御手段で前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた後に、前記ガス成分検出手段が検出した前記排気ガスの成分が前記混合気中の前記燃料の割合を増加させた場合における成分であるかを判断することを特徴する請求項１または２に記載の内燃機関の可変排気装置。