(57)【要約】【課題】  排気圧制御弁により上昇させた排気圧を風切音を抑えながら速やかに低下可能な内燃機関の排気圧制御装置を提供する。【解決手段】  排気圧制御弁を閉状態から開作動させて排気通路内の排気圧を低下させるとき、排気圧制御弁を第１の開度とする第１のデューティパターンと第１の開度より大きい第２の開度とする第２のデューティパターンとを交互に繰り返してアクチュエータを作動制御する。【選択図】      図５
2006112352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、開度調節により排気通路面積を可変させて前記排気通路内の排気圧を上昇可能な排気圧制御弁と、
前記排気圧制御弁を開閉作動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを作動制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、上昇した前記排気通路内の排気圧を前記排気圧制御弁を閉状態から開作動させて低下させるとき、前記排気圧制御弁を第１の開度とする第１のデューティパターンと前記第１の開度より大きい第２の開度とする第２のデューティパターンとを交互に繰り返して前記アクチュエータをデューティ制御することを特徴とする内燃機関の排気圧制御装置。
【請求項２】
前記第１の開度は、前記排気通路内の排気圧が急減し始める所定開度に満たない開度であり、前記第２の開度は該所定開度以上の開度であることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気圧制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１のデューティパターンと前記第２のデューティパターンとを交互に繰り返す前に、少なくとも前記排気圧制御弁が前記第１の開度となるまでの間、前記排気圧制御弁を前記第２の開度よりも大きな開度とする第３のデューティパターンで前記アクチュエータをデューティ制御することを特徴とする、請求項１または２記載の内燃機関の排気圧制御装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、負圧によりピストンを作動させて前記排気圧制御弁を開閉作動させるエアアクチュエータであって、該エアアクチュエータと負圧源との間に該エアアクチュエータへの負圧の供給と該エアアクチュエータ内の負圧の大気開放とを切り換え可能なソレノイドバルブを有し、
前記制御手段は、前記第１のデューティパターンと前記第２のデューティパターンとを交互に繰り返すことで前記ソレノイドバルブの切り換えをデューティ制御し、前記エアアクチュエータを作動制御することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の内燃機関の排気圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気圧制御装置に係り、詳しくは、内燃機関の排気系に設けられた排気圧制御弁を開弁制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された内燃機関の排気通路には、当該内燃機関から排出されるＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等の物質を浄化することを目的として触媒が設けられている。通常、触媒には貴金属が添加されており、これにより当該物質の酸化反応、還元反応が促進され、排気浄化性能の向上が図られる。
さらに、このような触媒を用いた排気浄化技術では、触媒が活性化されるまでの冷態時においてＨＣ等の有害物質が大気放出される等の問題があり、かかる問題を解決すべく、例えば触媒下流に設けた排気圧制御弁を閉弁させることで触媒上流側の排気圧を上昇させ、これによりＨＣ等の酸化反応の促進を図り、触媒を早期活性化させる技術が開発されている。
【０００３】
ところで、排気圧制御弁は簡易且つ安価であることから通常はバタフライバルブで構成されており、当該バタフライバルブにあっては、閉弁させて排気圧を上昇させた後にステップ的に一気に開弁させると、高圧の排ガスが当該バタフライバルブ内を急激に流れ、いわゆる風切音が発生するという問題が生じる。当該風切音は、特にエンジン音が小さく車両が停止しているようなときにおいて乗員に違和感を与え、好ましいものではない。
【０００４】
一方、排気圧制御弁を開弁制御するに際し、排気圧制御弁を開閉作動させるアクチュエータをデューティ制御し、当該デューティ制御のデューティ率を徐々に増加させることで排気圧制御弁を徐々に開弁する技術が公知である（特許文献１等参照）。この技術を適用すれば、上記風切音を低減させることは可能と考えられる。
【特許文献１】特開平７−１０３００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術の場合には、デューティ率を段階的に増加させて排気圧制御弁を少しずつ開弁するようにしており、このような構成では、風切音を低減させることは可能であっても、排気圧制御弁が完全に開弁して排気圧が通常の値に戻るまでに時間がかかるという問題がある。
このように排気圧制御弁の開弁までに時間がかかると、例えば内燃機関の出力を上げて車両を急発進或いは急加速させたいような場合において、排ガスの抜けが悪いために十分な加速を得られず好ましいことではない。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排気圧制御弁により上昇させた排気圧を風切音を抑えながら速やかに低下可能な内燃機関の排気圧制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気圧制御装置では、内燃機関の排気通路に設けられ、開度調節により排気通路面積を可変させて前記排気通路内の排気圧を上昇可能な排気圧制御弁と、前記排気圧制御弁を開閉作動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを作動制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記排気圧制御弁を閉状態から開作動させて前記排気通路内の排気圧を低下させるとき、前記排気圧制御弁を第１の開度とする第１のデューティパターンと前記第１の開度より大きい第２の開度とする第２のデューティパターンとを交互に繰り返して前記アクチュエータを作動制御することを特徴とする。
【０００８】
このように、排気圧制御弁を第１の開度とする第１のデューティパターンと第１の開度より大きい第２の開度とする第２のデューティパターンとを交互に繰り返してアクチュエータを作動制御させることにより、排気圧制御弁が第１の開度と第２の開度との間で揺動する。これにより、排ガスが脈流となって少しずつ排気圧制御弁を流れることになり、風切音が低減されつつ排気通路内の排気圧が比較的速やかに低下する。
【０００９】
また、請求項２の内燃機関の排気圧制御装置では、前記第１の開度は、前記排気通路内の排気圧が急減し始める所定開度に満たない開度であり、前記第２の開度は該所定開度以上の開度であることを特徴とする。
即ち、風切音は排ガスが多量に流れて排気圧が急減するときに発生することから、排気圧が急減し始める所定開度を挟んで排気圧制御弁を揺動させることにより、排気圧が継続して一気に低下することが抑制され、風切音が十分に低減される。
【００１０】
また、請求項３の内燃機関の排気圧制御装置では、前記制御手段は、前記第１のデューティパターンと前記第２のデューティパターンとを交互に繰り返す前に、少なくとも前記排気圧制御弁が前記第１の開度となるまでの間、前記排気圧制御弁を前記第２の開度よりも大きな開度とする第３のデューティパターンで前記アクチュエータをデューティ制御することを特徴とする。
【００１１】
即ち、アクチュエータに応答遅れが生じる場合、第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを繰り返す前に第２のデューティパターンよりも排気圧制御弁を大きな開度とするような第３のデューティパターンでソレノイドバルブをデューティ制御することにより、上記アクチュエータの応答遅れが速やかに解消され、風切音が低減されつつ排気通路内の排気圧が速やかに低下する。
【００１２】
また、請求項４の内燃機関の排気圧制御装置では、前記アクチュエータは、負圧によりピストンを作動させて前記排気圧制御弁を開閉作動させるエアアクチュエータであって、該エアアクチュエータと負圧源との間に該エアアクチュエータへの負圧の供給と該エアアクチュエータ内の負圧の大気開放とを切り換え可能なソレノイドバルブを有し、前記制御手段は、前記第１のデューティパターンと前記第２のデューティパターンとを交互に繰り返すことで前記ソレノイドバルブの切り換えをデューティ制御し、前記エアアクチュエータを作動制御することを特徴とする。
【００１３】
即ち、アクチュエータをエアアクチュエータ及び該エアアクチュエータへの負圧の供給と該エアアクチュエータ内の負圧の大気開放とを切り換え可能なソレノイドバルブで構成し、ソレノイドバルブの切り換えをデューティ制御してエアアクチュエータを作動制御することにより、アクチュエータが例えば吸気マニホールド内の負圧をエネルギ源として簡易且つ安価に構成される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の内燃機関の排気圧制御装置によれば、排気圧制御弁を閉状態から開作動させて排気通路内の排気圧を低下させる場合において、排気圧制御弁を第１の開度と第２の開度との間で揺動させるようにして排ガスが少しずつ脈流となって排気圧制御弁を流れるようにでき、風切音を低減しつつ排気圧を比較的速やかに低下させることができる。
また、請求項２の内燃機関の排気圧制御装置によれば、排気圧が急減し始める所定開度を挟んで排気圧制御弁を揺動させるので、排気圧が継続して一気に低下することを抑制でき、風切音を十分に低減することができる。
【００１５】
また、請求項３の内燃機関の排気圧制御装置によれば、アクチュエータに応答遅れがある場合、当該アクチュエータの応答遅れを速やかに解消でき、風切音を低減しつつ排気通路内の排気圧を速やかに低下させることができる。
また、請求項４の内燃機関の排気圧制御装置によれば、アクチュエータをエアアクチュエータとソレノイドバルブとで構成するので、アクチュエータを例えば吸気マニホールド内の負圧をエネルギ源として簡易且つ安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る排気圧制御装置を含む内燃機関のシステム構成図が概略的に示されている。
同図に示すように、内燃機関であるエンジン本体（以下、単にエンジンという）１としては、吸気管噴射型（Multi  Point  Injection：ＭＰＩ）ガソリンエンジンが採用される。
【００１７】
エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４が取り付けられており、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。
シリンダヘッド２には、各気筒毎に吸気ポート９が形成されており、各吸気ポート９の燃焼室５側には、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト１２のカムに倣って開閉作動し、各吸気ポート９と燃焼室５との連通と遮断とを行う吸気弁１１がそれぞれ設けられている。そして、各吸気ポート９には吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド１０には、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（図示せず）が接続されている。
【００１８】
吸気マニホールド１０の燃料噴射弁６よりも上流側には、吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１７が設けられており、併せてスロットル弁１７の作動量（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）１８が設けられている。また、スロットル弁１７よりも上流側には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１９が設けられている。
【００１９】
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略水平方向に排気ポート１３が形成されており、各排気ポート１３の燃焼室５側には、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト１６のカムに倣って開閉作動し、各排気ポート１３と燃焼室５との連通と遮断とを行う排気弁１５がそれぞれ設けられている。そして、各排気ポート１３には排気マニホールド１４の一端がそれぞれ接続されている。
【００２０】
なお、当該ＭＰＩエンジンは公知のものであるため、その構成の詳細については説明を省略する。
排気マニホールド１４の他端には排気管（排気通路）２０が接続されており、当該排気管２０には、排気浄化触媒装置として三元触媒３０が介装されている。三元触媒３０には当該三元触媒３０の温度を検出する触媒温度センサ３２が設けられており、また、排気管２０の三元触媒３０よりも上流側には、酸素濃度を検出する排気センサ（例えば、Ｏ2センサ）２２とともに排気管２０内の排気圧を検出する排気圧センサ２４が配設されている。
【００２１】
そして、排気管２０の三元触媒３０よりも下流側には、排気圧上昇弁ユニット４０が介装されている。
排気圧上昇弁ユニット４０は、三元触媒３０を含む排気系内の排気圧を上昇可能に構成されており、具体的には、排気管２０の流路面積を調節可能なバタフライバルブ（排気圧制御弁）４２、当該バタフライバルブ４２を作動制御する制御ユニット５０、バイパス通路２５及び排気管２０内の圧力を所定圧以下に抑えるべくバイパス通路２５の遮断と連通を行うリリーフ弁４４によって構成されている。
【００２２】
図２を参照すると、制御ユニット５０の詳細が示されており、同図に示すように、制御ユニット５０には、バタフライバルブ４２を開閉作動するエアアクチュエータ５２が設けられている。
エアアクチュエータ５２は、シリンダ内をロッド５２ａに連結されたピストン（図示せず）が摺動することでバタフライバルブ４２を開閉可能に構成されている。詳しくは、エアアクチュエータ５２は、通常はスプリング（図示せず）によりピストンが出側に付勢されてバタフライバルブ４２を開弁状態（一点鎖線で示す）に保持し、負圧室に負圧（大気圧よりも低い圧力）が供給されてスプリングの付勢力に抗してピストンが戻側に作動することでバタフライバルブ４２を閉弁状態（実線で示す）にすることが可能に構成されている。なお、エアアクチュエータ５２には、負圧室の圧力を検出する負圧センサ５２ｂが設けられている。
【００２３】
また、同図に示すように、エアアクチュエータ５２の負圧室からは連通管５３が延びており、当該連通管５３はソレノイドバルブ５４、連通管５５を介して吸気マニホールド（負圧源）１０に接続されている。
ソレノイドバルブ５４は、電磁式の切換弁であり、電気信号に応じて連通管５３と連通管５５の連通と連通管５３の大気開放との切り換えを行うことが可能に構成されている。つまり、ソレノイドバルブ５４が切り換えられて連通管５３と連通管５５との連通が開成すると、エアアクチュエータ５２の負圧室に吸気マニホールド１０内の負圧が供給され、即ち負圧室のエアが抜き去られてバタフライバルブ４２が閉弁状態とされ、一方、連通管５３と連通管５５との連通が閉成されて連通管５３が大気開放されると、エアアクチュエータ５２の負圧室に大気中のエアが供給されてバタフライバルブ４２が開弁状態とされる。
【００２４】
また、連通管５５には、エアアクチュエータ５２の負圧室に安定した負圧を供給することを目的として負圧タンク５６及びチェックバルブ５８が介装されている。
ＥＣＵ（電子コントロールユニット）６０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）等を備えており、当該ＥＣＵ６０により、排気圧制御装置を含めたエンジン１等の総合的な制御が行われる。
【００２５】
ＥＣＵ６０の入力側には、上述したＴＰＳ１８、エアフローセンサ１９、排気センサ２２、排気圧センサ２４、触媒温度センサ３２、負圧センサ５２ｂの他、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ６２、エンジン１の冷却水温度Ｔwを検出する水温センサ６４、アクセルペダル６５の操作量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）６６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。なお、クランク角センサ６２からのクランク角情報に基づいてエンジン回転速度Ｎeが検出される。
【００２６】
一方、ＥＣＵ６０の出力側には、上述の燃料噴射弁６、点火コイル８、スロットル弁１７、ソレノイドバルブ５４等の各種出力デバイスが接続されており、これら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き演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、開閉制御量等に対応した信号がそれぞれ出力され、これにより、空燃比が適正な目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）に制御され、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、所望の排気圧となるよう適正なタイミングで排気圧上昇弁ユニット４０のバタフライバルブ４２が作動制御される。
【００２７】
以下、ＥＣＵ６０の実行する本発明に係る排気圧制御装置の制御内容について説明する。
先ず第１実施例について説明する。
図３を参照すると、本発明の第１実施例に係るバタフライバルブ４２の制御、即ちバタフライバルブ制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており（制御手段）、以下、同フローチャートに沿い説明する。
【００２８】
先ず、ステップＳ１０では、エンジン１が冷態にあるか否かを水温センサ６４からの冷却水温情報に基づき判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、水温センサ６４の冷却水温情報に基づき冷却水温が所定温度よりも低くエンジン１が冷態にあると判定された場合には、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、三元触媒３０の温度、即ち触媒温度Ｔcatが所定温度Ｔ1以下であるか否かを触媒温度センサ３２からの温度情報に基づき判別する。ここに、所定温度Ｔ1は例えば三元触媒３０の活性下限温度である。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、触媒温度Ｔcatが所定温度Ｔ1以下と判定された場合には、三元触媒３０が未だ活性状態にないと判定でき、この場合にはステップＳ１４に進む。
【００２９】
ステップＳ１４では、加速要求が有るか否かをＡＰＳ６６からのアクセル開度情報に基づき判別する。なお、アクセル開度情報以外であっても、例えばＴＰＳ１８からのスロットル開度情報やエンジン回転速度Ｎe情報等に基づいて加速要求の有無を判定するようにしてもよい。判別結果が偽（Ｎｏ）で、例えばアイドリング運転状態等であって特に加速要求が無いと判定された場合には、ステップＳ１６に進む。
【００３０】
ステップＳ１６では、バタフライバルブ４２を閉作動させる。具体的には、ソレノイドバルブ５４を連通管５３と連通管５５との連通が開成するように切り換える。これにより、エアアクチュエータ５２の負圧室に吸気マニホールド１０内の負圧が供給され、即ち負圧室のエアが抜き去られ、バタフライバルブ４２が完全に閉弁状態となり、三元触媒３０を含むバタフライバルブ４２上流側部分の排気圧が所定の高圧まで上昇する。
【００３１】
このように排気圧が上昇すると、排気管２０及び三元触媒３０内における未燃ＨＣ、ＣＯ及び残存Ｏ2の密度が上昇し、未燃ＨＣ、ＣＯと残存Ｏ2との接触率が高まり、未燃ＨＣ、ＣＯの酸化反応が促進されて排気浄化性能が向上する。また、酸化反応の熱により排気温度が上昇することで、三元触媒３０が速やかに昇温し、三元触媒３０の早期活性化が図られる。
【００３２】
一方、ステップＳ１０の判別によりエンジン１が冷態にないと判定された場合、ステップＳ１２の判別により上記バタフライバルブ４２の閉弁により触媒温度Ｔcatが所定温度Ｔ1を超えたと判定された場合、或いはステップＳ１４の判別により例えばアクセル開度が大で加速要求が有ると判定された場合には、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、排気圧センサ２４からの情報に基づき、排気圧Ｐexが所定圧Ｐe1以下であるか否かを判別する。この判別は、即ち上記ステップＳ１６を実行して排気圧を上昇させたか否かを判別するものであり、所定圧Ｐe1は上記所定の高圧よりも十分に低い値に設定されている。判別結果が偽（Ｎｏ）で、排気圧Ｐexが所定圧Ｐe1よりも大きい場合には、上記ステップＳ１６の実行によりバタフライバルブ４２を閉弁して排気圧を上昇させたと判定でき、この場合には、ステップＳ２０に進む。
【００３３】
ステップＳ２０では、閉弁させていたバタフライバルブ４２を開弁させるべくバタフライバルブ開弁デューティ制御を実施する。即ち、バタフライバルブ４２をデューティ制御を実施しながら開弁するようにする。具体的には、図４に示すバタフライバルブ開弁デューティ制御のサブルーチンを実行する。
バタフライバルブ開弁デューティ制御は、ソレノイドバルブ５４の連通管５３と連通管５５の連通と連通管５３の大気開放との時間率（デューティ率）を適宜設定してこれらを交互に切り換えるようにしてソレノイドバルブ５４の駆動信号をデューティ制御するようなものである。これより、ステップＳ２６では、ソレノイドバルブ５４の駆動信号を所定のデューティパターンでデューティ制御するようにする。
【００３４】
詳しくは、ここでは、図５（ａ）〜（ｃ）に駆動信号をタイムチャートで示すように、第１のデューティパターン（ｂ）と第２のデューティパターン（ｃ）とを交互に繰り返すような変則デューティパターン、即ちデューティを更にデューティ制御するようなデューティパターンでソレノイドバルブ５４の駆動信号をデューティ制御する（ａ）。なお、図中駆動信号ＯＮが負圧供給を示し、ＯＦＦが大気開放を示す。
【００３５】
第１のデューティパターン（ｂ）は、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧が、バタフライバルブ４２の開弁開始後に排気圧が急減し始める負圧、即ち駆動負圧（例えば、−１２０mmHg）よりも若干負圧側の所定負圧Ｐa1に制御されるようデューティ率を設定して駆動信号をデューティ制御するデューティパターンである。また、第２のデューティパターン（ｃ）は、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧が、上記駆動負圧よりも若干正圧（大気圧）側の所定負圧Ｐa2に制御されるようデューティ率を設定して駆動信号をデューティ制御するパターンである。
【００３６】
つまり、図６を参照すると、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧と排気管２０内の排気圧との関係（実線）及びバタフライバルブ４２の開度との関係（一点鎖線）が示されているが、排気管２０内の排気圧が急減し始める駆動負圧を挟んでエアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧Ｐが所定負圧Ｐa1と所定負圧Ｐa2間で揺動するようにソレノイドバルブ５４をデューティ制御する。即ち、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧とバタフライバルブ４２の開度とは比例関係にあることから、バタフライバルブ４２の開度が、駆動負圧に対応する所定開度θ0を挟んで所定開度θ1（第１の開度）と所定開度θ2（第２の開度）間となるようにソレノイドバルブ５４をデューティ制御する。
【００３７】
このように、第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返すような変則デューティパターンでソレノイドバルブ５４をデューティ制御すると、図５（ａ）に示すように、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧が駆動負圧を挟んで揺動し、バタフライバルブ４２が多少開弁した位置で微開閉することになり（図２に破線で示す）、排気管２０内の排ガスが脈流となって徐々にバタフライバルブ４２を通過し、排気圧が一気に低下してしまうことなく緩やかに低下する。
【００３８】
つまり、図７を参照すると、第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返した場合のアクチュエータ５２の負圧室内の負圧（ａ）、発生する風切音レベル（ｂ）及び排気管２０内の排気圧（ｃ）がタイムチャートとしてそれぞれ実線で示されており、併せてデューティ制御を行わない場合（一点鎖線）とエアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧が駆動負圧に制御されるように通常のデューティ制御を行った場合（破線）とが示されているが、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧が駆動負圧を挟むようバタフライバルブ４２を所定開度θ1と所定開度θ2間で微開閉させることにより（ａ）、風切音レベルをデューティ制御を行わない場合や通常のデューティ制御の場合に比べて大幅に低減しつつ（ｂ）、通常のデューティ制御を行った場合に比べて排気圧を比較的速やかに低下させることができる（ｃ）。
【００３９】
ステップＳ２８では、排気圧センサ２４からの情報に基づき、排気圧Ｐexが所定圧Ｐe2以下であるか否かを判別する。この判別は、即ち上記ステップＳ２６の変則デューティパターンでのデューティ制御を実施して排気圧が十分に低下したか否かを判別するものであり、所定圧Ｐe2は上記所定圧Ｐe1より小さく通常の排気圧近傍値（例えば、大気圧近傍値）に設定されている。判別結果が偽（Ｎｏ）で、排気圧Ｐexが所定圧Ｐe2よりも未だ大きいと判定された場合には、上記ステップＳ２６の変則デューティパターンでのデューティ制御を継続し、一方、排気圧Ｐexが所定圧Ｐe2以下と判定された場合には、当該バタフライバルブ開弁デューティ制御のサブルーチンを終了し、図３のステップＳ３０に進む。
【００４０】
ステップＳ３０では、排気圧が十分に低下したことから、もはや風切音の発生はないと判断でき、ソレノイドバルブ５４を完全に大気開放側に切り換え、バタフライバルブ４２を一気に開弁させる。
また、ステップＳ１８の判別結果が真（Ｙｅｓ）で排気圧Ｐexが所定圧Ｐe1以下と判定された場合には、上記ステップＳ１６を実行しておらず、排気圧を上昇させていない状況と判定でき、この場合には上記バタフライバルブ開弁デューティ制御を実施する必要はなく、ステップＳ３０に進み、バタフライバルブ４２を開弁状態に保持する。
【００４１】
次に第２実施例について説明する。
第２実施例は、上記第１実施例に対しバタフライバルブ開弁デューティ制御部分が異なっており、以下第１実施例との相違点についてのみ説明する。
図８を参照すると、本発明の第２実施例に係るバタフライバルブ開弁デューティ制御のサブルーチンがフローチャートで示されており、以下、同フローチャートに沿い説明する。
【００４２】
ステップＳ２２では、図９に駆動信号をタイムチャートで示すように、最初に第２のデューティパターンよりも大気開放側の時間比率の大きい第３のデューティパターンでソレノイドバルブ５４をデューティ制御する。
このように大気開放側の時間比率の大きい第３のデューティパターンでソレノイドバルブ５４をデューティ制御すると、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧が急速に正圧（大気圧）側に近づくことになる。
【００４３】
つまり、エアアクチュエータ５２を用いる場合、エアアクチュエータ５２は通常は負圧室内の負圧がある程度正圧寄りになったところでバタフライバルブ４２が開弁作動するようスプリング力が設定されているため（図６参照）、エアアクチュエータ５２がバタフライバルブ４２を開弁するまでに応答遅れがあり、ソレノイドバルブ５４をデューティ制御する場合には大気開放の比率が小さく負圧室の大気開放時間が短いためにバタフライバルブ４２がなかなか開弁しないのであるが、このように第３のデューティパターンでソレノイドバルブ５４をデューティ制御することにより、このような応答遅れが解消される。
【００４４】
ステップＳ２４では、負圧センサ５２ｂからの負圧情報に基づき、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧Ｐactが上記第１のデューティパターンに対応した上記所定負圧Ｐa1以上まで正圧寄りになったか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）でエアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧Ｐactが未だ所定負圧Ｐa1に達していないと判定された場合には、ステップＳ２２において第３のデューティパターンでのデューティ制御を継続する。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で負圧Ｐactが所定負圧Ｐa1以上と判定された場合には、ステップＳ２６に進む。
【００４５】
なお、ここでは負圧Ｐactが所定負圧Ｐa1以上になったか否かを判別するようにしているが、負圧Ｐactが少なくとも所定負圧Ｐa1以上になったか否かを判別すればよく、判別値は駆動負圧であってもよく、排気圧が一気に低下してしまわない範囲であれば駆動負圧以上の値であってもよい。
また、ここでは第３のデューティパターンでのデューティ制御をエアアクチュエータ５２の負圧を閾値として行なっているが、第３のデューティパターンでのデューティ制御が所定時間継続した後ステップＳ２６に進むようにしてもよい。この場合、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧が所定負圧Ｐa1に達するまでの時間はチェックバルブ５８から負圧室内までの体積によって決定されるため、負圧センサを設ける必要もなく時間によりエアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧を判断して制御することができる。
【００４６】
ステップＳ２６では、上記第１実施例と全く同様にして、第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返すような変則デューティパターンでソレノイドバルブ５４をデューティ制御する。そして、ステップＳ２８において、やはり上記第１実施例と同様に、排気圧Ｐexが所定圧Ｐe2以下であるか否かを判別し、判別結果が偽（Ｎｏ）で、排気圧Ｐexが所定圧Ｐe2よりも未だ大きいと判定された場合には、上記ステップＳ２６の変則デューティパターンでのデューティ制御を継続し、一方、排気圧Ｐexが所定圧Ｐe2以下と判定された場合には、当該バタフライバルブ開弁デューティ制御のサブルーチンを終了し、図３のステップＳ３０に進む。
【００４７】
このように、第２実施例では、第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返すような変則デューティパターンでデューティ制御を実施する前に大気開放側の時間比率の大きい第３のデューティパターンでソレノイドバルブ５４をデューティ制御するようにしており、これにより、バタフライバルブ４２が速やかに開弁を開始するとともに排気管２０内の排ガスが脈流となって徐々にバタフライバルブ４２を通過することになり、排気圧が緩やかでありながら速やかに低下する。
【００４８】
つまり、図１０を参照すると、大気開放側の時間比率を例えば１００％とした第３のデューティパターンでデューティ制御した後に第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返した場合のアクチュエータ５２の負圧室内の負圧（ａ）、発生する風切音レベル（ｂ）及び排気管２０内の排気圧（ｃ）がタイムチャートとしてそれぞれ太実線で示されており、併せて第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返した上記第１実施例の場合（細実線）が示されているが、エアアクチュエータ５２の負圧室内の負圧を速やかに正圧（大気圧）側に制御し且つ駆動負圧を挟むようバタフライバルブ４２を開度θ1と開度θ2間で微開閉させることにより（ａ）、風切音レベルを上記第１実施例の場合と同様に低減しながら（ｂ）、排気圧を速やかに低下させ（ｃ）、バタフライバルブ４２を早期に開弁状態とすることができる。
【００４９】
従って、例えば、排気圧の上昇中、図３のステップＳ１４の判別により加速要求有りと判定されたような場合には、即座に排気圧の上昇を中止してエンジン１の出力を上昇させる必要があるのであるが、このような場合であっても、バタフライバルブ４２を速やかに開弁させて排ガスの抜けをよくでき、十分な加速性能を確保することができる。
以上で本発明に係る内燃機関の排気圧制御装置の実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、簡易且つ安価である等の理由からエアアクチュエータ５２とソレノイドバルブ５４とを用い、ソレノイドバルブ５４をデューティ制御してバタフライバルブ４２を開閉弁するようにしているが、エアアクチュエータ５２に代えて液圧式アクチュエータを用いてデューティ制御を行うようにしてもよい。液圧式アクチュエータを用いる場合にはエアアクチュエータのような応答遅れがないことから、第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返すだけで風切音を低減しつつ排気圧を速やかに低下させることができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、エンジン１を吸気管噴射型ガソリンエンジンとしたが、エンジン１は筒内噴射型ガソリンエンジンであってもディーゼルエンジンであってもよい。
また、上記実施形態では、三元触媒３０を用いた例を示したが、本発明はＮＯx触媒、ＨＣトラップ触媒、その他の種々の触媒を用いた触媒システムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】車両に搭載された本発明に係る排気圧制御装置を含む内燃機関のシステム構成図である。
【図２】図１の排気圧上昇弁ユニットにおける制御ユニットの詳細図である。
【図３】本発明の第１実施例に係るバタフライバルブ制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図３のバタフライバルブ開弁デューティ制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施例に係る第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返す変則デューティパターンを示す図である。
【図６】エアアクチュエータの負圧室内の負圧と排気圧との関係及びバタフライバルブの開度との関係を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例に係る第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返した場合の効果を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例に係るバタフライバルブ開弁デューティ制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施例に係る最初に第３のデューティパターンでデューティ制御を行う変則デューティパターンを示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例に係る第１のデューティパターンと第２のデューティパターンとを交互に繰り返す前に第３のデューティパターンを実施した場合の効果を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  エンジン本体
１０  吸気マニホールド
２０  排気管（排気通路）
２４  排気圧センサ
３０  三元触媒
４０  排気圧上昇弁ユニット
４２  バタフライバルブ（排気圧制御弁）
５２  エアアクチュエータ
５２ｂ  負圧センサ
５４  ソレノイドバルブ
６０  ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
【図１】
2006112352.tif 000003
【図２】
2006112352.tif 000004
【図３】
2006112352.tif 000005
【図４】
2006112352.tif 000006
【図５】
2006112352.tif 000007
【図６】
2006112352.tif 000008
【図７】
2006112352.tif 000009
【図８】
2006112352.tif 000010
【図９】
2006112352.tif 000011
【図１０】
2006112352.tif 000012