(57)【要約】【課題】触媒後の空燃比センサが設けられた排気管の前端部を触媒ケーシング内に突出させた内燃機関において、空燃比センサへのガス当たりの異常を検出する。【課題手段】所定の第１流量の排気流量が測定されているときに、空燃比センサの応答性を表す第１指標値ΔＴＨを検出する。また第１流量より少ない所定の第２流量の排気流量が測定されているときに、空燃比センサの応答性を表す第２指標値ΔＴＬを検出する。これら第１指標値ΔＴＨと第２指標値ΔＴＬに基づき、空燃比センサへのガス当たりの異常を検出する。【選択図】図８
2014034896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を収容する触媒ケーシングと、
前記触媒ケーシングの下流側に接続され、前記触媒ケーシングより小径の触媒後排気管と、
前記触媒後排気管に設けられた空燃比センサと、
前記触媒後排気管の前端部に形成され、前記空燃比センサに排気ガスを導くよう前記触媒ケーシング内に突出された突出部と、
排気流量を測定する測定手段と、
前記空燃比センサの応答性を表す指標値を検出する指標値検出手段と、
前記測定手段により所定の第１流量の排気流量が測定されているときに前記指標値検出手段により検出された第１指標値と、前記測定手段により、前記第１流量より少ない所定の第２流量の排気流量が測定されているときに前記指標値検出手段により検出された第２指標値とに基づき、前記空燃比センサへのガス当たりの異常を検出する異常検出手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の異常検出装置。
【請求項２】
前記異常検出手段は、前記第１指標値と前記第２指標値の差または比に基づき、前記空燃比センサへのガス当たりの異常を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置。
【請求項３】
前記異常検出手段は、前記第１指標値と前記第２指標値の一方から所定の関係を利用して異常判定値を定め、前記第１指標値と前記第２指標値の他方を前記異常判定値と比較して、前記空燃比センサへのガス当たりの異常を検出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の異常検出装置。
【請求項４】
前記所定の関係は、前記第１指標値と前記第２指標値の一方が低応答側の値であるほど前記異常判定値が低応答側の値となるように、予め定められている
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の異常検出装置。
【請求項５】
前記異常検出手段は、少なくとも前記第１指標値に基づき、前記空燃比センサの応答性の異常をも検出する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の異常検出装置。
【請求項６】
前記異常検出手段は、
前記第１指標値が所定の第１応答性異常判定値より大きいときと、前記第２指標値が所定の第２応答性異常判定値より大きいときとに、前記空燃比センサを応答性異常と判定し、
それ以外のときに、前記第１指標値から所定の関係を利用して異常判定値を求め、前記第２指標値が前記異常判定値より大きいとき前記空燃比センサへのガス当たりの異常と判定し、前記第２指標値が前記異常判定値より小さいとき、応答性異常もガス当たり異常も生じていない正常と判定する
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の異常検出装置。
【請求項７】
前記空燃比センサへのガス当たりの異常が、前記突出部の周囲に堆積したＰＭに起因するものである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の異常検出装置に係り、特に排気系において触媒の下流側に設置された空燃比センサへのガス当たりの異常を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、触媒を利用した排気浄化システムを備える内燃機関では、排気中有害成分の触媒による浄化を高効率で行うため、内燃機関で燃焼される混合気の空気と燃料との混合割合、すなわち空燃比のコントロールが欠かせない。こうした空燃比の制御を行うため、内燃機関の排気通路に空燃比センサを設け、これによって検出された空燃比を所定の目標空燃比に一致させるようフィードバック制御を実施している。
【０００３】
この空燃比フィードバック制御に関して、触媒の上流側と下流側（前後）にそれぞれ空燃比センサを設け、これら二つの空燃比センサの出力に基づいて空燃比フィードバック制御を実行するのが一般的である。特に触媒前の空燃比センサによって実行される制御をメインフィードバック制御と称し、触媒後の空燃比センサによって実行される制御をサブフィードバック制御と称する（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、多気筒内燃機関において、ある１気筒のみに異常が発生し、気筒間の空燃比が比較的大きくばらつくことがある。この空燃比ばらつきが発生すると、異常が発生した１気筒の空燃比が他の正常気筒の空燃比よりも過剰にリッチまたはリーンとなる。
【０００６】
この空燃比ばらつき発生時に、触媒後の空燃比センサに対するガス当たりが悪いと、当該センサによるサブフィードバック制御ひいては空燃比フィードバック制御全体が良好に行われなくなり、空燃比を適切に制御できず、エミッションが悪化する。
【０００７】
よってこの対策として、触媒後の空燃比センサが設けられた排気管の前端部を触媒ケーシング内に突出させ、センサへのガス当たりを改善することが考えられる。
【０００８】
しかし、かかる排気管の突出部を設けると、突出部の周りに煤等のＰＭ（パティキュレートマター）が堆積し、この堆積ＰＭの影響によりセンサへのガス当たりが悪化し、ガス当たり改善効果が失われる虞がある。
【０００９】
そこで本発明は上記事情に鑑みて創案され、その目的は、触媒後の空燃比センサが設けられた排気管の前端部を触媒ケーシング内に突出させた内燃機関において、空燃比センサへのガス当たりの異常を検出することができる内燃機関の異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の態様によれば、
触媒を収容する触媒ケーシングと、
前記触媒ケーシングの下流側に接続され、前記触媒ケーシングより小径の触媒後排気管と、
前記触媒後排気管に設けられた空燃比センサと、
前記触媒後排気管の前端部に形成され、前記空燃比センサに排気ガスを導くよう前記触媒ケーシング内に突出された突出部と、
排気流量を測定する測定手段と、
前記空燃比センサの応答性を表す指標値を検出する指標値検出手段と、
前記測定手段により所定の第１流量の排気流量が測定されているときに前記指標値検出手段により検出された第１指標値と、前記測定手段により、前記第１流量より少ない所定の第２流量の排気流量が測定されているときに前記指標値検出手段により検出された第２指標値とに基づき、前記空燃比センサへのガス当たりの異常を検出する異常検出手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の異常検出装置が提供される。
【００１１】
好ましくは、前記異常検出手段は、前記第１指標値と前記第２指標値の差または比に基づき、前記空燃比センサへのガス当たりの異常を検出する。
【００１２】
好ましくは、前記異常検出手段は、前記第１指標値と前記第２指標値の一方から所定の関係を利用して異常判定値を定め、前記第１指標値と前記第２指標値の他方を前記異常判定値と比較して、前記空燃比センサへのガス当たりの異常を検出する。
【００１３】
好ましくは、前記所定の関係は、前記第１指標値と前記第２指標値の一方が低応答側の値であるほど前記異常判定値が低応答側の値となるように、予め定められている。
【００１４】
好ましくは、前記異常検出手段は、少なくとも前記第１指標値に基づき、前記空燃比センサの応答性の異常をも検出する。
【００１５】
好ましくは、前記異常検出手段は、
前記第１指標値が所定の第１応答性異常判定値より大きいときと、前記第２指標値が所定の第２応答性異常判定値より大きいときとに、前記空燃比センサを応答性異常と判定し、
それ以外のときに、前記第１指標値から所定の関係を利用して異常判定値を求め、前記第２指標値が前記異常判定値より大きいとき前記空燃比センサへのガス当たりの異常と判定し、前記第２指標値が前記異常判定値より小さいとき、応答性異常もガス当たり異常も生じていない正常と判定する。
【００１６】
好ましくは、前記空燃比センサへのガス当たりの異常が、前記突出部の周囲に堆積したＰＭに起因するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、触媒後の空燃比センサが設けられた排気管の前端部を触媒ケーシング内に突出させた内燃機関において、空燃比センサへのガス当たりの異常を検出することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概略図である。
【図２】触媒前センサおよび触媒後センサの出力特性を示すグラフである。
【図３】突出部が無いと仮定した場合の排気ガスの流れを示す概略図である。
【図４】突出部が有る本実施形態の場合の排気ガスの流れを示す概略図である。
【図５】突出部の周囲にＰＭが堆積した場合の排気ガスの流れを示す概略図である。
【図６】フューエルカット開始直後における触媒後センサの出力変化を示すタイムチャートであり、排気流量が比較的少ない場合を示す。
【図７】フューエルカット開始直後における触媒後センサの出力変化を示すタイムチャートであり、排気流量が比較的多い場合を示す。
【図８】ガス当たり異常検出ルーチンのフローチャートである。
【図９】他の実施形態に係る２次元マップを示す。
【図１０】他の実施形態に係る異常検出ルーチンのフローチャートである。
【図１１】上流触媒付近の構成の第１変形例を示す断面図である。
【図１２】上流触媒付近の構成の第２変形例を示す断面図である。
【図１３】上流触媒付近の構成の第３変形例を示す断面図である。
【図１４】上流触媒付近の構成の第４変形例を示す断面図である。
【図１５】上流触媒付近の構成の第５変形例を示す断面図である。
【図１６】上流触媒付近の構成の第６変形例を示す断面図である。
【図１７】上流触媒付近の構成の第７変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の概略図である。図示されるように、内燃機関（エンジン）１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストンを往復移動させることにより動力を発生する。本実施形態の内燃機関１は自動車に搭載された多気筒内燃機関であり、より具体的には直列４気筒火花点火式内燃機関である。内燃機関１は＃１〜＃４気筒を備える。但し気筒数、形式等は特に限定されない。
【００２１】
図示しないが、内燃機関１のシリンダヘッドには吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁とが気筒毎に配設されており、各吸気弁および各排気弁はカムシャフトによって開閉させられる。シリンダヘッドの頂部には、燃焼室３内の混合気に点火するための点火プラグ７が気筒毎に取り付けられている。
【００２２】
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管４を介して吸気集合室であるサージタンク８に接続されている。サージタンク８の上流側には吸気管１３が接続されており、吸気管１３の上流端にはエアクリーナ（図示せず）が設けられている。そして吸気管１３には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ５と、電子制御式のスロットルバルブ１０とが組み込まれている。吸気ポート、枝管４、サージタンク８及び吸気管１３により吸気通路が形成される。
【００２３】
吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）１２が気筒毎に配設されている。インジェクタ１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁の開弁時に燃焼室３に吸入され、ピストンで圧縮され、点火プラグ７で点火燃焼させられる。なおインジェクタは燃焼室３内に燃料を直接噴射するものであってもよい。
【００２４】
一方、各気筒の排気ポートは排気マニフォールド１４に接続される。排気マニフォールド１４は、その上流部をなす気筒毎の枝管とその下流部をなす集合部とからなる。排気マニフォールド１４の下流側には排気管６が接続されている。排気ポート、排気マニフォールド１４及び排気管６により排気通路が形成される。
【００２５】
なお、排気マニフォールド１４の集合部から下流側の排気通路は、複数の気筒である＃１〜＃４気筒に共通の排気通路を形成する。
【００２６】
排気管６の上流側と下流側にはそれぞれ三元触媒からなる触媒、すなわち上流触媒１１と下流触媒１９が直列に取り付けられている。これら触媒１１，１９は酸素吸蔵能（Ｏ２ストレージ能）を有する。すなわち、触媒１１，１９は、排気ガスの空燃比がストイキ（理論空燃比、例えばＡ／Ｆ＝１４．６）より大きい（リーンな）ときに排気ガス中の過剰酸素を吸蔵し、ＮＯｘを還元する。また触媒１１，１９は、排気ガスの空燃比がストイキより小さい（リッチな）ときに吸蔵酸素を放出し、排気ガス中のＨＣ，ＣＯを酸化する。
【００２７】
上流触媒１１の上流側及び下流側（前後）に、それぞれ排気ガスの空燃比を検出するための第１及び第２の空燃比センサ、即ち触媒前センサ１７及び触媒後センサ１８が設置されている。これら触媒前センサ１７及び触媒後センサ１８は、上流触媒１１の直前及び直後の位置に設置され、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する。このように上流触媒１１の上流側の排気合流部に単一の触媒前センサ１７が設置されている。なお本実施形態の場合、触媒後センサ１８が本発明にいう「空燃比センサ」に該当する。
【００２８】
上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０及びインジェクタ１２等は、制御装置としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵ２０には、図示されるように、前述のエアフローメータ５、触媒前センサ１７、触媒後センサ１８のほか、内燃機関１のクランク角を検出するクランク角センサ１６、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。
【００２９】
スロットルバルブ１０にはスロットル開度センサ（図示せず）が設けられ、スロットル開度センサからの信号がＥＣＵ２０に送られる。ＥＣＵ２０は、通常、アクセル開度に応じて定まる目標スロットル開度に、スロットルバルブ１０の開度（スロットル開度）をフィードバック制御する。
【００３０】
ＥＣＵ２０は、エアフローメータ５からの信号に基づき、単位時間当たりの吸入空気の量である吸入空気量すなわち吸気流量を検出する。そしてＥＣＵ２０は、検出したアクセル開度、スロットル開度および吸入空気量の少なくとも一つに基づき、エンジン１の負荷を検出する。
【００３１】
ＥＣＵ２０は、クランク角センサ１６からのクランクパルス信号に基づき、クランク角自体を検出すると共にエンジン１の回転数を検出する。ここで「回転数」とは単位時間当たりの回転数のことをいい、回転速度と同義である。本実施形態では１分間当たりの回転数ｒｐｍのことをいう。
【００３２】
触媒前センサ１７は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能である。図２に触媒前センサ１７の出力特性を示す。図示するように、触媒前センサ１７は、排気空燃比に比例した大きさの電圧信号Ｖｆを出力する。排気空燃比がストイキであるときの出力電圧はＶｒｅｆｆ（例えば約３．３Ｖ）である。
【００３３】
他方、触媒後センサ１８は所謂Ｏ2センサまたは酸素センサからなり、ストイキを境に出力値が急変する特性を持つ。図２に触媒後センサ１８の出力特性を示す。図示するように、排気空燃比がストイキであるときの出力電圧、すなわちストイキ相当値はＶｒｅｆｒ（例えば０．４５Ｖ）である。触媒後センサ１８の出力電圧は所定の範囲（例えば０〜１Ｖ）内で変化する。排気空燃比がストイキよりリーンのとき、触媒後センサの出力電圧はストイキ相当値Ｖｒｅｆｒより低くなり、排気空燃比がストイキよりリッチのとき、触媒後センサの出力電圧はストイキ相当値Ｖｒｅｆｒより高くなる。
【００３４】
上流触媒１１及び下流触媒１９は、それぞれに流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆがストイキ近傍のときに排気中の有害成分であるＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを同時に浄化する。この三者を同時に高効率で浄化できる空燃比の幅（ウィンドウ）は比較的狭い。
【００３５】
そこで通常運転時、上流触媒１１に流入する排気ガスの空燃比がストイキ近傍に制御されるように、空燃比フィードバック制御がＥＣＵ２０により実行される。この空燃比フィードバック制御は、触媒前センサ１７によって検出された排気空燃比を所定の目標空燃比であるストイキに一致させるようなメインフィードバック制御と、触媒後センサ１８によって検出された排気空燃比をストイキに一致させるようなサブフィードバック制御とからなる。
【００３６】
なお、このように目標空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御をストイキ制御という。ストイキは基準空燃比をなす。
【００３７】
さて、かかる多気筒内燃機関において、ある１気筒のみに燃料噴射系の故障等の異常が発生し、気筒間の空燃比が比較的大きくばらつく場合がある。このばらつきをインバランス（imbalance）と称する。このばらつきが発生すると、異常気筒の空燃比が他の正常気筒の空燃比よりも過剰にリッチまたはリーンとなる。
【００３８】
通常、全気筒に対し同一の制御量を用いて空燃比制御が行われるため、全気筒正常であれば１気筒のみの大きな空燃比ずれは生じない。しかし、ある１気筒に例えば燃料噴射系の故障による異常が発生すると、同一の制御量が与えられているにも拘わらずその異常気筒において燃料噴射量が不正確となり、大きな空燃比ずれが生じる。
【００３９】
このとき、前述の空燃比フィードバック制御により比較的大きな補正量を与えれば、トータルガスの空燃比をストイキに制御できる場合がある。しかしこの場合でも、気筒別に見ると、例えば異常な１気筒がストイキより大きくリッチ、他の正常な３気筒がストイキより若干リーンであり、全体のバランスとしてストイキになっているに過ぎず、エミッション上好ましくないことは明らかである。
【００４０】
よって本実施形態では、かかる気筒間空燃比ばらつき異常をオンボードで検出する装置が装備されている。例えば、空燃比ばらつき度合いが大きくなるほど触媒前センサ１７の出力変動が大きくなるため、この特性を利用してばらつき異常を検出する。あるいは、空燃比ばらつき度合いが大きくなるほどエンジンの回転変動が大きくなるため、この特性を利用してばらつき異常を検出する。ばらつき異常の検出方法は他にも任意の方法が可能である。
【００４１】
ここで、空燃比ばらつき度合いを表す一つのパラメータであるインバランス率について説明する。インバランス率とは、ばらつき異常検出対象となる複数の気筒のうちある１気筒のみが燃料噴射量ズレを起こしている場合に、その燃料噴射量ズレを起こしている気筒（インバランス気筒）の燃料噴射量がどれくらいの割合で、燃料噴射量ズレを起こしていない気筒（バランス気筒）の燃料噴射量即ち基準噴射量からズレているかを示す値である。インバランス率をＩＢ、インバランス気筒の燃料噴射量をＱｉｂ、バランス気筒の燃料噴射量即ち基準噴射量をＱｓとすると、ＩＢ（％）＝（Ｑｉｂ−Ｑｓ）／Ｑｓ×１００で表される。インバランス率ＩＢが大きいほど、インバランス気筒のバランス気筒に対する燃料噴射量ズレが大きく、空燃比ばらつき度合いは大きい。
【００４２】
ところで、空燃比ばらつき発生時に、触媒後センサ１８に対するガス当たりが悪いと、触媒後センサ１８によるサブフィードバック制御ひいては空燃比フィードバック制御全体が良好に行われなくなり、空燃比を適切に制御できず、エミッションが悪化する。
【００４３】
よって本実施形態では、この対策として、触媒後センサ１８が設けられた排気管の前端部を触媒ケーシング内に突出させ、センサへのガス当たりを改善している。以下この点について述べる。
【００４４】
図１に示すように、また図１１により詳細に示すように、上流触媒１１は触媒ケーシング３１に収容され、触媒ケーシング３１の下流側には前記排気管６の一部である触媒後排気管３２が接続されている。触媒後排気管３２は上流触媒１１および触媒ケーシング３１より小径とされている。触媒後排気管３２に触媒後センサ１８が取り付けられている。触媒ケーシング３１のうち、上流触媒１１よりも下流側ないし後方の部分は、触媒後排気管３２にスムーズに接続するよう、触媒後排気管３２に向かって徐々に縮径するコーン部３３となっている。このコーン部３３内に触媒後排気管３２の前端部の一部が突出され、これにより当該前端部に突出部３４が形成される。
【００４５】
図示例の場合、触媒ケーシング３１の中心Ｃ１に対し触媒後排気管３２の中心Ｃ２がオフセットされており、触媒後排気管３２は触媒ケーシング３１の最も偏心した位置に接続されている。そしてそのオフセットないし偏心方向（図中上方向）に沿い、且つ触媒ケーシング３１の中心Ｃ１から触媒後排気管３２の中心Ｃ２よりもさらに離れるように、触媒後センサ１８が配設されている。なお触媒ケーシング３１の中心Ｃ１と触媒後排気管３２の中心Ｃ２とは互いに平行である。
【００４６】
他方、図１に示すように、触媒ケーシング３１の上流側にも前記排気管６の一部である触媒前排気管３５が接続され、触媒前排気管３５は上流触媒１１および触媒ケーシング３１より小径とされている。触媒前排気管３５に触媒前センサ１７が取り付けられている。触媒ケーシング３１のうち、上流触媒１１より上流側の部分も、触媒前排気管３５にスムーズに接続すべく徐々に縮径するコーン部３６となっている。触媒前排気管３５の後端部に突出部は形成されない。
【００４７】
触媒ケーシング３１の中心Ｃ１に対し、前記オフセット方向とは反対の反オフセット方向（図中下方向）の最も偏心した位置に、触媒前排気管３５が斜めに接続されている。そして触媒前排気管３５からの排気ガスが反オフセット方向に向かって触媒ケーシング３１内に斜めに流入するよう、触媒前排気管３５が接続されている。
【００４８】
この構成において、仮に突出部３４が無いと仮定した場合、図３に示すように、排気ガスＧは触媒ケーシング３１の中心Ｃ１に対し反オフセット方向、つまり触媒後センサ１８から離れる方向に偏って流れる傾向にある。このため、排気ガスＧが触媒後センサ１８に当たりづらい。
【００４９】
この状態で空燃比ばらつきが発生すると、気筒毎の排気ガスの触媒後センサ１８への当たり方も比較的大きくばらつくようになるため、サブフィードバック制御による空燃比制御を適切に行うことが困難となり、エミッションが悪化する。
【００５０】
適合に際し、空燃比ばらつき異常検出の観点からは、法規等により検出が要請される最小のインバランス率（例えばＩＢ＝４０（％））のばらつきを確実に検出できるようにしている。またエミッションの観点からは、そのような最小インバランス率以下のばらつきに対しエミッションがＯＢＤ規制値以内に確実に収まるようにしている。
【００５１】
しかし、空燃比ばらつき発生時に上記のようなエミッション悪化があると、最小インバランス率以下のばらつきが起こった場合でもエミッションがＯＢＤ規制値を超えてしまう虞がある。
【００５２】
これに対し、突出部３４が有る本実施形態の場合だと、図４に示すように、上流触媒１１から排出された排気ガスＧの一部を突出部３４に衝突させ、攪拌流Ｇ１を発生させることができる。これにより、排気ガスＧの全体的な流れをよりオフセット方向すなわち触媒後センサ１８側にシフトさせることができ、同時に排気ガス全体を攪拌ないしミキシングすることができる。
【００５３】
それ故、突出部３４により、上流触媒１１から排出された排気ガスＧを総じて触媒後センサ１８に導き、また気筒毎の排気ガスの触媒後センサ１８への当たり方のばらつきを軽減し、触媒後センサ１８へのガス当たりを改善あるいは向上することができる。そして空燃比ばらつき発生時においてもサブフィードバック制御による空燃比制御を適切に行うことが可能となり、エミッション悪化を抑制あるいは防止することができる。
【００５４】
しかし、この突出部３４を設けると次の新たな課題が発生することが判明した。
【００５５】
すなわち、図５に示すように、突出部３４の周囲、より詳しくは突出部３４とコーン部３３との隙間に、排気中に含まれる煤等のＰＭ（パティキュレートマター）４０が堆積し、当該隙間がＰＭ４０によって埋め尽くされてしまう（詰まってしまう）ことがある。このＰＭの堆積が生じると、上述の攪拌流Ｇ１が減少あるいは消失し、突出部３４によるガス当たり改善効果が喪失される虞がある。すなわち、触媒後センサ１８に対し排気ガスが再び当たりづらくなってしまうと共に、気筒毎の排気ガスの触媒後センサ１８への当たり方のばらつきも大きくなってしまう。結果的に、空燃比ばらつき発生時にエミッションが悪化してしまう。
【００５６】
そこで本実施形態では、このようなＰＭ堆積による触媒後センサ１８へのガス当たりの悪化をガス当たり異常として検出する装置も装備されている。以下これについて詳述する。
【００５７】
本実施形態においては、排気流量を測定する測定手段が設けられている。ここで「測定」には「検出」と「推定」の両方が含まれる。本実施形態では、排気流量の代用値または推定値として吸気流量すなわち吸入空気量Ｇａを用い、吸入空気量Ｇａをエアフローメータ５により検出する。但し、排気通路に設けた排気流量センサにより排気流量を直接検出してもよいし、エンジン回転数、負荷等に基づき排気流量をＥＣＵ２０により推定してもよい。
【００５８】
また本実施形態においては、触媒後センサ１８の応答性を表す指標値を検出する指標値検出手段が設けられている。かかる指標値としては様々な値を用いることができるが、本実施形態では、フューエルカット（Ｆ／Ｃ）開始直後の触媒後センサ１８の出力に基づく値を当該指標値としている。
【００５９】
なお、ここでいうフューエルカットについては、ドライバがアクセルペダルを完全に戻して車両およびエンジンを減速する際に燃料噴射および点火を停止する減速フューエルカットが好ましい例として挙げられる。この場合、ＥＣＵ２０は、１）アクセル開度センサ１５によって検出されたアクセル開度Ａｃが略全閉相当の値であり、２）検出されたエンジン回転数Ｎｅがアイドル回転数より若干高い所定の復帰回転数以上である場合に、フューエルカットを実行する。
【００６０】
図６は、Ｆ／Ｃ開始直後の触媒後センサ１８の出力電圧Ｖｒの変化を示す。以下、当該出力電圧Ｖｒを単に「センサ出力Ｖｒ」ともいう。図中、ＶＲおよびＶＬは図２にも示したリッチ判定値およびリーン判定値である。ＥＣＵ２０は、センサ出力Ｖｒの減少中すなわちリーン側への移動中にセンサ出力Ｖｒがリーン判定値ＶＬに達した時、センサ出力Ｖｒがリーンに反転した、すなわち触媒後の排気ガスがストイキよりリーンになったと判断する。同様に、ＥＣＵ２０は、センサ出力Ｖｒの増大中すなわちリッチ側への移動中にセンサ出力Ｖｒがリッチ判定値ＶＲに達した時、センサ出力Ｖｒがリッチに反転した、すなわち触媒後の排気ガスがストイキよりリッチになったと判断する。
【００６１】
図示例において、線ａは、正常な触媒後センサ１８（正常センサ）の場合であって且つ突出部３４の周囲にＰＭが堆積してない場合を示す。線ｂは、正常センサの場合であって且つ突出部３４の周囲にＰＭが堆積した場合を示す。線ｃは、劣化等により応答性が低下した触媒後センサ１８（応答性低下センサ）の場合であって且つ突出部３４の周囲にＰＭが堆積してない場合を示す。また図示例は、排気流量すなわち吸入空気量Ｇａが比較的少ない低空気量域にあるときのデータである。
【００６２】
ここでは線ｂに着目して、時刻ｔ０でフューエルカットが開始されると、触媒後センサ１８には空気が供給されるようになるので、リッチ判定値ＶＲよりリッチ側にあったセンサ出力Ｖｒは、最小のリーン出力値に向かって徐々に変化する。このとき、センサ出力Ｖｒはまずリッチ判定値ＶＲに達し、次いでリーン判定値ＶＬに達する。このようなリッチ判定値ＶＲからリーン判定値ＶＬに変化するまでの経過時間ΔＴを、本実施形態では触媒後センサ１８の応答性を表す指標値として用いる。経過時間ΔＴは、所定条件下におけるセンサ出力Ｖｒの変化速度を表し、触媒後センサ１８の応答性の良し悪しを表す。以下、経過時間ΔＴを応答性指標値ΔＴともいう。経過時間ないし応答性指標値ΔＴはＥＣＵ２０が自身のタイマにより計測する。
【００６３】
なお、かかる指標値の代替例としては、公知のものも含め様々な例が考えられる。例えば上記と逆に、リーン判定値ＶＬよりリーン側にあったセンサ出力Ｖｒがリーン判定値ＶＬからリッチ判定値ＶＲに変化するまでの経過時間を指標値としてもよい。この場合、触媒後センサ１８に対する排気ガスの空燃比が比較的急激にリッチに変化するような運転条件であるのが望ましい。かかる運転条件の例として、例えば、触媒劣化検出等の際に行われるアクティブ空燃比制御のリッチ制御の実行時が挙げられる。また例えば、通常の空燃比フィードバック制御中においてセンサ出力Ｖｒがリッチ判定値ＶＲとリーン判定値ＶＬとの間で変化する際の経過時間を指標値としてもよい。センサ出力Ｖｒの変化範囲はリッチ判定値ＶＲとリーン判定値ＶＬとの間に限らず、任意に定めることができる。他には例えば特許文献１に記載されたような例が挙げられる。
【００６４】
ところで、図７には、排気流量すなわち吸入空気量Ｇａが図６の場合よりも多い高空気量域にあるときのデータを示す。線ａ〜ｃの種別は図６と同様である。
【００６５】
線ｂに着目して、センサ出力Ｖｒがリッチ判定値ＶＲからリーン判定値ＶＬに変化するまでの経過時間ΔＴは、図６に示した低空気量域のときの経過時間ΔＴよりも短くなっている。その理由は、高空気量域では、比較的多量の排気流量が存在するためセンサ応答性の悪化代が少なくなるからと考えられる。
【００６６】
別の観点から見れば、正常センサ且つＰＭ堆積がある場合の線ｂは、低空気量域（図６）のときには、応答性低下センサ且つＰＭ堆積がない場合の線ｃに近づき、高空気量域（図７）のときには、正常センサ且つＰＭ堆積がない場合の線ａに近づく。
【００６７】
そこでこの特性を利用して、本実施形態では触媒後センサ１８へのガス当たりの異常を検出する。すなわち、所定の第１吸入空気量ＧａＨ（第１流量の排気流量）が検出（測定）されているときに第１応答性指標値ΔＴＨ（第１指標値）を検出する。また第１吸入空気量ＧａＨより少ない所定の第２吸入空気量ＧａＬ（第２流量の排気流量）が検出（測定）されているときに第２応答性指標値ΔＴＬ（第２指標値）を検出する。これら第１応答性指標値ΔＴＨと第２応答性指標値ΔＴＬとに基づき、触媒後センサ１８へのガス当たりの異常を検出する。
【００６８】
以下、理解容易のため、第１吸入空気量ＧａＨを高空気量ＧａＨ、第１応答性指標値ΔＴＨを高空気量時指標値ΔＴＨ、第２吸入空気量ＧａＬを低空気量ＧａＬ、第２応答性指標値ΔＴＬを低空気量時指標値ΔＴＬともいう。
【００６９】
ＰＭ堆積によるガス当たり異常が発生している場合、高空気量時指標値ΔＴＨは低空気量時指標値ΔＴＬよりも小さくなる（あるいは高応答側の値となる）。よってこの特性を利用して両者に基づきガス当たり異常を好適に検出することができる。
【００７０】
本実施形態では、高空気量時指標値ΔＴＨと低空気量時指標値ΔＴＬの差、より具体的には低空気量時指標値ΔＴＬから高空気量時指標値ΔＴＨを減じてなる指標値差Ｄ＝ΔＴＬ−ΔＴＨに基づき、ガス当たり異常を検出する。ガス当たり異常が発生すると指標値差Ｄが大きくなるので、このことを利用して指標値差Ｄに基づきガス当たり異常を好適に検出することができる。
【００７１】
ＥＣＵ２０は、指標値差Ｄを所定のガス当たり異常判定値Ｄｓと比較し、指標値差Ｄがガス当たり異常判定値Ｄｓより大きければガス当たり異常有りと判定し、指標値差Ｄがガス当たり異常判定値Ｄｓ以下であればガス当たり異常無しと判定する。
【００７２】
なお、高空気量時指標値ΔＴＨと低空気量時指標値ΔＴＬの差に代わって両者の比（例えばΔＴＬ／ΔＴＨ）を用いることもできる。
【００７３】
ここで、高空気量ＧａＨと低空気量ＧａＬについては、所定のしきい値より大きい吸入空気量を高空気量ＧａＨ、当該しきい値以下の吸入空気量を低空気量ＧａＬとすることができる。代替的に、相対的に大きい吸入空気量の範囲と小さい吸入空気量の範囲とを予め定め、前者の範囲内にある任意の吸入空気量を高空気量ＧａＨ、後者の範囲内にある任意の吸入空気量を低空気量ＧａＬとすることができる。高空気量ＧａＨ時は低空気量ＧａＬ時よりもアクセル開度が大きく、エンジン負荷が高い。
【００７４】
図８には、ガス当たり異常検出ルーチンのフローチャートを示す。当該ルーチンはＥＣＵ２０により所定の演算周期（例えば４ｍｓ）毎に繰り返し実行される。
【００７５】
ステップＳ１０１において、高空気量時指標値ΔＴＨが図示しない別ルーチンによって検出されたか否かが判断される。この別ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は、高空気量ＧａＨの検出中且つフューエルカット実行中に、センサ出力Ｖｒがリッチ判定値ＶＲからリーン判定値ＶＬに変化するまでの経過時間ΔＴを計測し、この計測した経過時間ΔＴを高空気量時指標値ΔＴＨとする。よって経過時間ΔＴが計測された時点で高空気量時指標値ΔＴＨが検出されることとなる。
【００７６】
高空気量時指標値ΔＴＨが検出されてないと判断された場合には今回のルーチンが終了される。高空気量時指標値ΔＴＨが検出されたと判断された場合には、次のステップＳ１０２において、低空気量時指標値ΔＴＬが図示しない別ルーチンによって検出されたか否かが判断される。このときにも前記同様、ＥＣＵ２０は、低空気量ＧａＬの検出中且つフューエルカット実行中に、センサ出力Ｖｒがリッチ判定値ＶＲからリーン判定値ＶＬに変化するまでの経過時間ΔＴを計測し、この計測した経過時間ΔＴを低空気量時指標値ΔＴＬとする。
【００７７】
低空気量時指標値ΔＴＬが検出されてないと判断された場合には今回のルーチンが終了される。低空気量時指標値ΔＴＬが検出されたと判断された場合には、次のステップＳ１０３において、指標値差ＤがＤ＝ΔＴＬ−ΔＴＨにより算出される。なお、ここではまず高空気量時指標値ΔＴＨが検出されたか否かを判断し、次いで低空気量時指標値ΔＴＬが検出されたか否かを判断しているが、これらの順番は逆でも構わない。
【００７８】
次に、ステップＳ１０４において、指標値差Ｄが所定のガス当たり異常判定値Ｄｓと比較される。指標値差Ｄがガス当たり異常判定値Ｄｓより大きければ、ステップＳ１０５に進んでガス当たり異常有りと判定される。指標値差Ｄがガス当たり異常判定値Ｄｓ以下であれば、ステップＳ１０６に進んでガス当たり異常無しと判定される。
【００７９】
なお、ステップＳ１０５でガス当たり異常有りと判定された場合、好ましくは、その異常の事実をユーザーに伝えるべくチェックランプ等の警告装置が起動される。そしてガス当たり異常である旨の診断コードがＥＣＵ２０のメモリに書き込まれる。整備工場では当該診断コードが読み出され、必要な点検整備が実施される。例えば堆積ＰＭを強制的に吹き飛ばして除去したり、触媒ケーシングごと触媒を交換したりすることなどが考えられる。
【００８０】
また、ガス当たり異常有りと判定された場合、前述したように、突出部３４によるガス当たり改善効果が喪失されるため、サブフィードバック制御による空燃比制御を適切に行うことが困難となり、特に空燃比ばらつき発生時においてエミッションが悪化する虞がある。よってこの場合、好ましくは、サブフィードバック制御を停止したりその制御ゲインを変更したりする。
【００８１】
次に、他の実施形態について説明する。ここで前記実施形態（基本実施形態という）と同様の部分については説明を省略し、以下相違点を中心に述べる。
【００８２】
本実施形態では、図６および図７に示した特性を利用して、少なくとも高空気量時指標値ΔＴＨに基づき、触媒後センサ１８の応答性の異常をも併せて検出する。なお、ここでいう応答性の異常とは、触媒後センサ自体が有する固有の応答性が触媒後センサの劣化等により著しく低下する異常をいう。
【００８３】
図６および図７に示すように、劣化等により応答性が低下したセンサ且つＰＭ堆積がない場合（線ｃ）は、正常センサ且つＰＭ堆積がない場合（線ａ）に比べ、当然ながら経過時間ΔＴが長い。一方、前者の応答性低下センサの場合の経過時間ΔＴは、図６に示す低空気量域のときと図７に示す高空気量域のときとでそれ程変わらない。特に、本来経過時間ΔＴが短くなるはずの高空気量域のときでさえも、経過時間ΔＴは比較的大きな値となる。
【００８４】
そこで本実施形態では、少なくとも高空気量時指標値ΔＴＨを所定の応答性異常判定値（第１応答性異常判定値）ＴＨｓと比較し、高空気量時指標値ΔＴＨが応答性異常判定値ＴＨｓより大きければ触媒後センサ１８の応答性異常有りと判定し、高空気量時指標値ΔＴＨが応答性異常判定値ＴＨｓ以下であれば触媒後センサ１８の応答性異常無しと判定する。
【００８５】
これにより、触媒後センサ１８のガス当たり異常に加え、触媒後センサ１８の応答性異常をも併せて検出することが可能となり、検出の利便性を高めることが可能となる。
【００８６】
図９には、高空気量時指標値ΔＴＨと低空気量時指標値ΔＴＬで規定される所定の２次元マップを示す。この２次元マップの全領域は複数の領域に分割される。領域Ｉは、触媒後センサ１８の応答性異常有りと判定する領域を示す。領域ＩＩは、触媒後センサ１８のガス当たり異常有りと判定する領域を示す。残りの領域ＩＩＩは、触媒後センサ１８の応答性異常もガス当たり異常も生じていない、正常と判定する領域を示す。
【００８７】
領域Ｉに関し、図示されるように、高空気量時指標値ΔＴＨが応答性異常判定値（高空気量時応答性異常判定値）ＴＨｓより大きい場合だけでなく、低空気量時指標値ΔＴＬが所定の別の応答性異常判定値（第２応答性異常判定値あるいは低空気量時応答性異常判定値）ＴＬｓより大きい場合にも、触媒後センサ１８の応答性異常有りと判定している。ΔＴＨ≦ＴＨｓ且つΔＴＬ＞ＴＬｓの場合、高空気量時にはある程度良好な応答性を示すものの、これは単に吸入空気量が多いためであり、低吸気量時には低い応答性しか示さないと言える。従ってこの場合には軽度の応答性異常が有ると判定する。一方、ΔＴＨ＞ＴＨｓのときは、応答性に有利な高空気量時であっても低い応答性しか示さず、且つＰＭ堆積によるガス流れ変化の影響も少ないと考えられるため、重度の応答性異常が有ると判定する。
【００８８】
また図示されるように、領域ＩＩとＩＩＩは、可変のガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐで仕切られている。ガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐは、高空気量時指標値ΔＴＨおよび低空気量時指標値ΔＴＬの一方の関数であり、実際上は図示するような関係がマップまたは関数の形式でＥＣＵ２０に記憶されている。高空気量時指標値ΔＴＨおよび低空気量時指標値ΔＴＬの一方が大きい値（低応答側の値）であるほど、ガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐも大きい値（低応答側の値）となる傾向にある。但し、ガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐは、応答性異常判定値ＴＨｓ，ＴＬｓよりも概して小さい値である。
【００８９】
図１０には、本実施形態に係る異常検出ルーチンのフローチャートを示す。当該ルーチンはＥＣＵ２０により所定の演算周期（例えば４ｍｓ）毎に繰り返し実行される。
【００９０】
ステップＳ２０１，Ｓ２０２は前記ステップＳ１０１，Ｓ１０２と同じである。ステップＳ２０２において低空気量時指標値ΔＴＬが検出されたと判断された場合、次のステップＳ２０３において、高空気量時指標値ΔＴＨが応答性異常判定値ＴＨｓと比較される。高空気量時指標値ΔＴＨが応答性異常判定値ＴＨｓより大きければ、ステップＳ２０４に進んで触媒後センサ１８の応答性異常有りと判定される。
【００９１】
他方、高空気量時指標値ΔＴＨが応答性異常判定値ＴＨｓ以下の場合、ステップＳ２０５に進んで、高空気量時指標値ΔＴＨに対応するガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐが図９に示したようなマップから算出される。そしてステップＳ２０６において、低空気量時指標値ΔＴＬがガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐと比較される。
【００９２】
低空気量時指標値ΔＴＬがガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐより小さい場合、ステップＳ２０７に進んで、触媒後センサ１８の応答性異常もガス当たり異常も無し、すなわち正常と判定される。他方、低空気量時指標値ΔＴＬがガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐ以上の場合、ステップＳ２０８に進む。
【００９３】
ステップＳ２０８においては、低空気量時指標値ΔＴＬが別の応答性異常判定値ＴＬｓと比較される。低空気量時指標値ΔＴＬが応答性異常判定値ＴＬｓより大きい場合、ステップＳ２０９に進んで触媒後センサ１８の応答性異常有りと判定される。
【００９４】
他方、低空気量時指標値ΔＴＬが応答性異常判定値ＴＬｓ以下の場合、ステップＳ２１０に進んで触媒後センサ１８のガス当たり異常有りと判定される。この場合、ΔＴＨ≦ＴＨｓ且つＴｓｍａｐ≦ΔＴＬ≦ＴＬｓであり、図９に示したように高空気量時指標値ΔＴＨと低空気量時指標値ΔＴＬとの組み合わせは領域ＩＩ内にある。そして前述の指標値差Ｄ＝ΔＴＬ−ΔＴＨは応答性異常判定値Ｔｓｍａｐ以上となっている。このためガス当たり異常有りと判定される。
【００９５】
なお、この例では高空気量時指標値ΔＴＨに基づいてガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐを算出し、低空気量時指標値ΔＴＬをガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐと比較したが、逆でもよく、すなわち低空気量時指標値ΔＴＬに基づいてガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐを算出し、高空気量時指標値ΔＴＨをガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐと比較してもよい。また、この例では応答性異常判定値ＴＨｓ，ＴＬｓを予め定められた一定値としたが、吸入空気量の値に応じて変更してもよい。
【００９６】
本実施形態において、応答性異常の検出に係る部分を省略し、ガス当たり異常の検出に係る部分のみを実施するよう変形することも可能である。この場合、図９のマップのうちガス当たり異常判定値Ｔｓｍａｐのみが用いられる。
【００９７】
応答性異常とガス当たり異常の少なくとも一方が判定ないし検出された場合、好ましくは前記同様に、異常の事実をユーザーに伝えるべくチェックランプ等の警告装置が起動される。そして各異常に対応した診断コードがＥＣＵ２０のメモリに書き込まれ、整備工場では当該診断コードが読み出され、必要な点検整備が実施される。応答性異常の場合には典型的に触媒後センサ１８の交換が実施される。
【００９８】
特に重度の応答性異常が検出された場合（Ｓ２０４）、空燃比フィードバック制御に際して制御のハンチング等が生じてエミッションが悪化する可能性がある。このため、サブフィードバック制御を停止したりその制御ゲインを変更したりするのが好ましい。また、上流触媒１１の劣化を検出するための触媒劣化検出処理（触媒ＯＢＤ）において、触媒後センサ１８の出力を利用する場合がある。例えば触媒上流側の空燃比をアクティブにリーン、リッチと交互に切り換えるアクティブ空燃比制御を実行し、その切り換えタイミングを触媒後センサ１８の出力反転時期に同期させ、リーンおよびリッチ制御中にそれぞれ劣化指標値としての触媒酸素吸蔵容量を計測する場合がある。あるいは、アクティブ空燃比制御中に触媒後センサ１８の出力軌跡長を劣化指標値として計測することがある。このとき、重度の応答性異常が検出された場合だと、その応答性異常に起因して触媒ＯＢＤの劣化指標値に誤差が生じ、正確な劣化検出を実施できなくなる虞がある。このため、かかる場合には、劣化指標値を補正したり、触媒ＯＢＤを禁止するなどの措置を講じるのが好ましい。
【００９９】
ところで、上流触媒１１付近の構成は下記のように変形することも可能である。
【０１００】
図１１には第１変形例を示す。この第１変形例において、上流触媒１１よりも下流側の構成は前記実施形態と同様であり、上流触媒１１よりも上流側の構成が異なる。すなわち、触媒ケーシング３１の中心Ｃ１に対し同軸に触媒前排気管３５が接続されている。そして触媒前排気管３５は、上流触媒１１よりも上流側に設けられた触媒ケーシング３１のコーン部３６の中心部に接続されている。
【０１０１】
図１２には第２変形例を示す。この第２変形例において、上流触媒１１よりも上流側の構成は第１変形例と同様であり、上流触媒１１よりも下流側の構成が異なる。すなわち、触媒ケーシング３１の中心Ｃ１に対し同軸に触媒後排気管３２が接続されている。そして触媒後排気管３２は、上流触媒１１よりも下流側に設けられた触媒ケーシング３１のコーン部３３の中心部に接続されている。
【０１０２】
コーン部３３内に突出された突出部３４は完全なリング状になっている。こうした突出部３４を設けても、上流触媒１１から排出された排気ガスの一部を突出部３４に衝突させ、攪拌流を発生させ、排気ガス全体を攪拌ないしミキシングして触媒後センサ１８へのガス当たりを改善することができる。突出部３４の全周の周囲に、ＰＭが堆積する可能性のあるコーン部３３との隙間が形成される。よって前記実施形態と同様の課題が生じる。
【０１０３】
図１３には第３変形例を示す。この第３変形例においては、触媒ケーシング３１の中心Ｃ１に対し触媒後排気管３２の中心Ｃ２が前記実施形態とは逆方向（図中下方向）にオフセットされるよう、触媒後排気管３２が触媒ケーシング３１の下流側コーン部３３に接続されている。このオフセット方向は、触媒後センサ１８が設置される方向（図中上方向）とは逆である。触媒後排気管３２は下流側コーン部３３の最も偏心した位置に接続されている。この構成における突出部３４も、触媒後センサ１８へのガス当たりを改善できることが判明している。よってＰＭが堆積すると前記実施形態と同様の課題が生じる。
【０１０４】
図１４には第４変形例を示す。この第４変形例は、第２変形例と同様の同軸タイプの触媒下流側の構成を有する。但し、触媒後排気管３２の前端部は二重管構造とされ、コーン部３３に突き合わせ接続（溶接）される外管５１と、外管５１の内周面に溶接等により嵌合固定される内管５２とを有する。内管５２の前端部が外管５１の前端面から前方に突き出され、コーン部３３内に突出する突出部３４を形成している。
【０１０５】
図１５には第５変形例を示す。この第５変形例は、第４変形例に類似した構造を有するが、次の点で異なる。すなわち、触媒ケーシング３１に関しては、コーン部３３から後方に一体的に延びる直管状の延長部５３が設けられ、延長部５３の後端にフランジ５４が設けられる。一方、触媒後排気管３２は、前部５５と、より後方の本体部５６とに分割されており、前部５５の後端と本体部５６の前端とにそれぞれフランジ５７，５８が設けられている。前部５５が延長部５３内に嵌合挿入され、三つのフランジ５４，５７，５８が重ね合わされボルト等により共締めされることで、三者が組み立てられる。組立後の状態において、前部５５の前端部がコーン部３３内に突出し、突出部３４を形成している。触媒後センサ１８は本体部５６に設置される。
【０１０６】
図１６には第６変形例を示す。この第６変形例は、図１４に示した第４変形例と基本的に同様であり、触媒後排気管３２の中心Ｃ２が触媒ケーシング３１の中心Ｃ１に対し図中下方向にオフセットされる点のみが異なる。
【０１０７】
図１７には第７変形例を示す。この第７変形例は、図１５に示した第５変形例と基本的に同様であり、触媒後排気管３２の中心Ｃ２が触媒ケーシング３１の中心Ｃ１に対し図中下方向にオフセットされる点のみが異なる。
【０１０８】
なお、図１および図４に示した基本実施形態の構成と、上記各変形例の構成とは、部分的に任意の組み合わせで組み合わせることが可能である。
【０１０９】
以上、本発明の好適な実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば本発明は気筒数、シリンダ配置形式、用途等の異なる内燃機関にも当然に適用可能であり、例えば直列４気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、自動車用以外のエンジン等にも適用可能である。
【０１１０】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  内燃機関（エンジン）
５  エアフローメータ
６  排気管
１１  上流触媒
１２  インジェクタ
１４  排気マニフォールド
１７  触媒前センサ
１８  触媒後センサ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１  触媒ケーシング
３２  触媒後排気管
３４  突出部
４０  ＰＭ
【図１】
2014034896.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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