(57)【要約】【課題】排気ガス成分の検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを配置すること。【解決手段】本発明は、エンジン（３）から延びて排気流路の一部を形成するエキゾーストパイプ（６）と、排気流路の開度を調整する排気バルブ（７）と、排気流路を流れる排気ガス中の所定成分を検出する第１排気ガスセンサ（８ａ）と、を備える排気ガスセンサの配置構造に関するものである。第１排気ガスセンサは、検出部（８０）が排気流路内に突出するように配置される。排気バルブは、排気流路の流路断面を拡縮する板状の弁体（７０）と、排気流路の軸方向に交差する方向に延在して弁体の回動中心となる回転軸（７１）と、を有する。弁体が流路断面を縮小する方向に回動するに従って、弁体の下流端が検出部に近づく。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから延びて排気流路の一部を形成する排気管と、
前記排気流路の開度を調整する排気バルブと、
前記排気流路を流れる排気ガス中の所定成分を検出する排気ガスセンサと、を備え、
前記排気ガスセンサは、検出部が前記排気流路内に突出するように配置され、
前記排気バルブは、
前記排気流路の流路断面を拡縮する板状の弁体と、
前記排気流路の軸方向に交差する方向に延在して前記弁体の回動中心となる回転軸と、を有し、
前記弁体が前記流路断面を縮小する方向に回動するに従って、前記弁体の下流端が前記検出部に近づくことを特徴とする排気ガスセンサの配置構造。
【請求項２】
前記弁体は、前記排気ガスセンサに前記排気ガスを誘導するガイド壁を構成することを特徴とする請求項１に記載の排気ガスセンサの配置構造。
【請求項３】
前記回転軸は、前記弁体の厚み方向に直交する平面内で前記弁体の中央に配置され、
前記検出部は、少なくとも一部が前記回転軸に対向する位置、又は前記回転軸の上流側に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガスセンサの配置構造。
【請求項４】
前記排気バルブ及び前記排気ガスセンサは、前記排気管の途中に配置され、
前記検出部は、少なくとも一部が前記回転軸より上流側に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガスセンサの配置構造。
【請求項５】
前記排気管の下流端に接続されるチャンバを更に備え、
前記チャンバは、前記排気管に対して膨張した形状を有し、
前記排気バルブ及び前記排気ガスセンサは、前記チャンバの上流端に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の排気ガスセンサの配置構造。
【請求項６】
前記回転軸と、前記検出部の少なくとも一部とが対向配置されることを特徴とする請求項５に記載の排気ガスセンサの配置構造。
【請求項７】
前記排気管には、前記排気流路を複数に分岐する分岐部が設けられ、
前記検出部は、少なくとも一部が前記分岐部に対向するように配置され、
前記排気バルブは、前記検出部の上流側に配置され、前記弁体が前記流路断面を縮小する方向に回動するに従って、前記弁体の下流端が前記分岐部の上流端に近づくことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガスセンサの配置構造。
【請求項８】
前記回転軸は、前記分岐部の上流端より上流側に配置されることを特徴とする請求項７に記載の排気ガスセンサの配置構造。
【請求項９】
前記排気管は、前記分岐部に対応する部分が所定方向に突出する突出部を有し、
前記排気ガスセンサは、前記突出部に配置されることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の排気ガスセンサの配置構造。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の排気ガスセンサの配置構造と、
前記排気バルブの開閉制御、及び前記排気ガスセンサの検出結果を用いた所定の制御を実施する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記所定の制御を実行する際に、前記排気バルブを、前記所定の制御を実行しない場合に比べて閉じる方向に制御することを特徴とする排気制御システム。
【請求項１１】
前記排気ガスセンサより上流側の前記排気流路を流れる排気ガス中の所定成分を検出する第２排気ガスセンサを更に備え、
前記制御装置は、前記排気ガスセンサ及び前記第２排気ガスセンサの検出結果を用いて前記所定の制御を実施することを特徴とする請求項１０に記載の排気制御システム。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記排気ガスセンサ及び前記第２排気ガスセンサの検出結果を用いて、前記エンジンの燃料噴射量を調節するフィードバック制御を実施することを特徴とする請求項１１に記載の排気制御システム。
【請求項１３】
前記排気ガスを浄化する触媒装置を更に備え、
前記触媒装置は、前記排気管の途中で前記排気ガスセンサ及び前記第２排気ガスセンサの間に配置され、
前記制御装置は、前記排気ガスセンサ及び前記第２排気ガスセンサの検出結果を用いて、前記触媒装置の劣化判断を実施することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の排気制御システム。
【請求項１４】
前記制御装置は、前記排気ガスセンサ及び前記第２排気ガスセンサの検出結果を用いて、前記排気ガスセンサ及び／又は前記第２排気ガスセンサの劣化判断を実施することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の排気制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスセンサの配置構造及び排気制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の排気システムにおいては、排気管に取り付けられた排気ガスセンサーによって排気ガス成分を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、排気管内の排気流量を制御する排気絞り弁の下流に排気ガスセンサーが配位置されている。排気ガスセンサーは、排気ガス中の酸素濃度を検出し、当該検出値を制御用ＣＰＵに入力する。制御用ＣＰＵは、当該酸素濃度に基づいて燃料噴射装置の燃料噴射量を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、昨今の排ガス規制に伴い、車両用エンジンの排気システムにおいては、排気ガス成分を精度よく検出することが一層求められている。しかしながら、マフラや触媒等といった排気装置の他の部品の構成によっては、排気ガスセンサの配置に制約が生じ、排気ガス成分を適切に検出できる位置に排気ガスセンサを配置することが困難な場合が想定される。
【０００５】
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、排気ガス成分の検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを配置することができる排気ガスセンサの配置構造及び排気制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の排気ガスセンサの配置構造は、エンジンから延びて排気流路の一部を形成する排気管と、前記排気流路の開度を調整する排気バルブと、前記排気流路を流れる排気ガス中の所定成分を検出する排気ガスセンサと、を備え、前記排気ガスセンサは、検出部が前記排気流路内に突出するように配置され、前記排気バルブは、前記排気流路の流路断面を拡縮する板状の弁体と、前記排気流路の軸方向に交差する方向に延在して前記弁体の回動中心となる回転軸と、を有し、前記弁体が前記流路断面を縮小する方向に回動するに従って、前記弁体の下流端が前記検出部に近づくことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、排気ガス成分の検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】自動二輪車の概略構成を示す左側面図である。
【図２】第１実施形態に係る自動二輪車の排気システムの概略斜視図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図で、排気バルブが開いた状態を示す図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図で、排気バルブが閉じた状態を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る排気ガスセンサの配置構造を示す模式図である。
【図７】第３実施形態に係る排気ガスセンサの配置構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明をスポーツタイプの自動二輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係る排気ガスセンサの配置構造及び排気制御システムを、他のタイプの自動二輪車や、バギータイプの自動三輪車、自動四輪車等に適用してもよい。また、方向について、車両前方を矢印ＦＲ、車両後方を矢印ＲＥ、車両左方を矢印Ｌ、車両右方を矢印Ｒ、車両上方を矢印ＵＰ、車両下方を矢印ＬＯでそれぞれ示す。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。
【００１０】
図１を参照して、本発明が適用される自動二輪車の概略構成について説明する。図１は、自動二輪車の概略構成を示す左側面図である。
【００１１】
図１に示すように、自動二輪車１は、電装系等の各部を搭載する車体フレーム２にパワーユニットの一部としてのエンジン３を懸架して構成される。エンジン３は、例えば、並列４気筒エンジンで構成される。エンジン３は、クランクシャフト（不図示）等が収容されるエンジンケース３０の上部に、シリンダヘッド及びシリンダヘッドカバー（不図示）を取り付けて構成される。エンジンケース３０の下部には、オイルパン（不図示）が設けられる。
【００１２】
車体フレーム２は、鉄又はアルミニウム合金等によって形成されるツインスパータイプのフレームであり、上記のようにエンジン３を懸架することで、車体全体として剛性が得られるように構成される。車体フレーム２は、全体として、前方から後方に向かって延在し、後端側で下方に向かって湾曲した形状を有している。
【００１３】
具体的に車体フレーム２は、ヘッドパイプ（不図示）から後方に向かって左右二股に分岐して延びるメインフレーム２０と、メインフレーム２０の後端から下方に延びるボディフレーム２１とを備えている。メインフレーム２０の上部には、燃料タンク１０が配置される。ボディフレーム２１の上下方向の略中央部分には、スイングアーム１１が揺動可能に支持されている。スイングアーム１１は、後方に向かって延びている。
【００１４】
ボディフレーム２１の上端には、後上方に向かって延びるシートレール（不図示）及びバックステー２２が設けられている。シートレールには、燃料タンク１０に連接されるライダーシート１２及びピリオンシート１３が設けられる。
【００１５】
ヘッドパイプには、ステアリングシャフト（不図示）を介して左右一対のフロントフォーク１４が操舵可能に支持される。フロントフォーク１４の下部には前輪１５が回転可能に支持されており、前輪１５の上方はフロントフェンダ１６によって覆われる。スイングアーム１１の後端には後輪１７が回転可能に支持されている。後輪１７の上方は、リヤフェンダ１８によって覆われる。
【００１６】
また、シリンダヘッドの各排気ポートには、エキゾーストパイプ４及びマフラ５が接続される。エキゾーストパイプ４は、各排気ポートから下方に向かって複数本（本実施の形態では４本）延び、エンジン３の前下方で後方に屈曲した後、１本にまとめられ、車両後方に向かって延びている。マフラ５は、エキゾーストパイプ４の後端に接続される。
【００１７】
次に図２から図４を参照して、本実施の形態に係る排気制御システム、及び排気ガスセンサの配置構造について説明する。図２は、第１実施形態に係る自動二輪車の排気システムの概略斜視図である。図３は、図２の部分拡大図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００１８】
図２に示すように、排気制御システム６は、エンジン３（図１参照）から延びて排気流路の一部を形成するエキゾーストパイプ４と、エキゾーストパイプ４の下流端に接続されるマフラ５と、排気流路の開度を調整する排気バルブ７と、排気流路を流れる排気ガス中の所定成分を検出する第１排気ガスセンサ８ａ及び第２排気ガスセンサ８ｂと、排気ガスを浄化する触媒装置９と、排気バルブ７の開閉制御を実行するＥＣＵ６０と、を含んで構成される。
【００１９】
エキゾーストパイプ４は、シリンダヘッドの各排気ポートから下方に延出される４つのエキゾーストパイプ４ａ−４ｄを、第１集合パイプ４０ａ、４０ｂと第２集合パイプ４１で１つにまとめて構成される。ここで、車幅方向右側からエキゾーストパイプ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとする。右側の２つのエキゾーストパイプ４ａ、４ｂは、第１集合パイプ４０ａに接続されて１つにまとめられ、左側の２つのエキゾーストパイプ４ｃ、４ｄは、第１集合パイプ４０ｂに接続されて１つにまとめられる。第１集合パイプ４０ａ、４０ｂは、それぞれ第２集合パイプ４１に接続されて１つにまとめられる。
【００２０】
第２集合パイプ４１の下流端には、縮径したのちに拡径するテーパパイプ４２が接続される。テーパパイプ４２中央のストレート部分には、後述する第２排気ガスセンサ８ｂが設けられる。テーパパイプ４２の下流端には、触媒装置９が接続される。触媒装置９は、例えば三元触媒で構成され、筒状の触媒ケース９０内に円柱状のハニカム部９１を収容して構成される。ハニカム部９１は、排気ガス内の汚染物質（一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等）を吸着して無害な物質（二酸化炭素、水、窒素等）に変換する。触媒ケース９０の下流端は、右後方に向かって僅かに屈曲している。また、詳細は後述するが、触媒装置９は、エンジン３の下方に配置されており（図１参照）、エキゾーストパイプ４の途中で第１排気ガスセンサ８ａ及び第２排気ガスセンサ８ｂの間に配置される。
【００２１】
触媒ケース９０の下流端には、３つのパイプ４３ａ−４３ｃを１つに接続した連結管４３が接続される。連結管４３の上流部分（３つのうち最も上流側のパイプ４３ａ）には、後述する第１排気ガスセンサ８ａ及び排気バルブ７が設けられる。連結管４３の下流端には、マフラ５が接続される。なお、本実施形態においては、４つのエキゾーストパイプ４ａ−４ｄから連結管４３までを全て含めて１つのエキゾーストパイプ４と呼ぶことにする。エキゾーストパイプ４及びマフラ５により、エンジンからの排気ガスを排出するための排気流路が形成される。
【００２２】
触媒装置９の前後には、排気流路を流れる排気ガス中の所定成分を検出する第１排気ガスセンサ８ａ及び第２排気ガスセンサ８ｂ（以下、まとめて排気ガスセンサと呼ぶことがある）が配置される。各排気ガスセンサ８ａ、８ｂは、例えば、ジルコニア式酸素センサで構成され、排気ガス内の酸素濃度に応じて出力（電流値）が変化する。当該電流値は、ＥＣＵ６０（Electronic  Control  Unit）に出力される。なお、排気ガスセンサ８ａ、８ｂは、酸素センサに限らず、例えば、空燃比センサであってもよい。
【００２３】
排気ガスセンサ８ａ、８ｂは、所定の長さを有する円柱状に形成され（図４参照）、一端側が検出部８０（図４参照）となっており、他端側に配線（不図示）が接続される。各排気ガスセンサ８ａ、８ｂは、エキゾーストパイプ４を貫通して検出部８０が排気流路内に突出するように配置される。具体的には図４に示すように、エキゾーストパイプ４（連結管４３又はテーパパイプ４２）の外面に貫通穴８１が形成され、当該貫通穴８１を塞ぐようにナット８２が溶接される。ナット８２に排気ガスセンサ８ａ、８ｂ（検出部８０側）をねじ込むことで固定される（図４では第１排気ガスセンサ８ａのみ図示）。検出部８０が排気流路内に突出することで、排気流路を流れる排気ガスを排気ガスセンサ８ａ、８ｂで検出することが可能である。なお、第１排気ガスセンサ８ａは、軸方向が鉛直方向に対してやや前側に傾斜しており、第２排気ガスセンサ８ｂは、軸方向が左右方向に向けられている。
【００２４】
排気バルブ７は、排気流路の開度を調整するものであり、第１排気ガスセンサ８ａの下流側で連結管４３（パイプ４３ａ）に設けられている。排気バルブ７は、例えばバタフライバルブで構成される。具体的に排気バルブ７は、排気流路の流路断面（の面積）を拡縮する板状の弁体７０と、排気流路の軸方向に交差する方向に延在して弁体の回動中心となる回転軸７１と、ＥＣＵ６０からの指令に応じてワイヤ７２を介して弁体７０を駆動するアクチュエータ７３と、を含んで構成される。
【００２５】
弁体７０は、パイプ４３ａの内径に相補形状の円板状に形成されており、その直径部分を通るように回転軸７１が設けられている。回転軸７１は、弁体７０の厚み方向に直交する平面内で弁体７０の中央に配置されている。また、回転軸７１の軸方向は、排気流路の軸方向（パイプ４３ａの延在方向）に直交する方向に向けられている。回転軸７１は、パイプ４３ａを貫通しており、パイプ４３ａの右側の側面における回転軸７１の端部に、アクチュエータ７３が設けられている。アクチュエータ７３には、ワイヤ７２の一端が接続されており、ワイヤ７２の押引きにより弁体７０が回転軸７１回りに回動可能となっている。ワイヤ７２の他端は車体側に接続されており、車体側に別途設けられる車体側アクチュエータ（不図示）に接続される。車体側アクチュエータは、ＥＣＵ６０によって電気的に制御される。
【００２６】
このように構成される排気バルブ７は、ＥＣＵ６０の指令に応じて弁体７０を回転軸７１回りに回動させることで排気流路の断面積を拡縮してその開度を調整する。これにより、排気流路を流れる排気ガスの流量及び流速を調整することが可能である。なお、排気バルブ７と第１排気ガスセンサ８ａとの位置関係の詳細については後述する。
【００２７】
ＥＣＵ６０は、自動二輪車１内の各種動作を統括制御する。ＥＣＵ６０は、自動二輪車１内の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の記憶媒体で構成される。メモリには、自動二輪車１の各部を制御する制御プログラム等が記憶されている。特に本実施の形態においてＥＣＵ６０は、排気バルブ７の開閉制御、及び第１排気ガスセンサ８ａ及び第２排気ガスセンサ８ｂの検出結果を用いた所定の制御を実施する。
【００２８】
所定の制御としては、例えば、エンジン３（図１参照）の燃料噴射量を調節するフィードバック制御（Ｏ２フィードバック制御と呼ばれてもよい）、触媒装置９の劣化判断、第１排気ガスセンサ８ａ及び／又は第２排気ガスセンサ８ｂの劣化判断等が挙げられる。例えば、フィードバック制御は、第１排気ガスセンサ８ａの出力が目標出力に収束するように第２排気ガスセンサ８ｂの目標出力を調整して空燃比を設定し、燃料噴射補正量を調整する制御である。また、フィードバック制御では、車両の走行状況に応じて目標排気バルブ開度を設定し、適宜排気バルブ７の駆動を制御する。なお、所定の制御は、これらに限らず、各排気ガスセンサの検出結果に基づいて他の制御を実施してもよい。
【００２９】
ところで上記したように、車両用エンジンの排気システムにおいては、昨今の排ガス規制に伴い、排ガス浄化装置としての触媒の劣化状況をモニタリングすることが求められている。触媒の劣化判定を実施するためには、触媒の上流と下流に排気ガスセンサを設置する必要がある。
【００３０】
例えば、触媒の上流側に設けられた排気ガスセンサ（酸素センサ）で排気ガス中の酸素濃度を検出し、空燃比を制御することは従来より実施されていた。しかしながら、触媒の劣化判定を目的として、触媒の下流側にも排気ガスセンサを配置しようとすると、自動二輪車特有のレイアウトの制約から、所定の検出精度を確保しつつ排気ガスセンサを配置することが困難となっていた。
【００３１】
そこで、本件発明者は、排気ガスセンサと排気流量を調整する排気バルブとの位置関係に着目して本発明に想到した。例えば、排気ガスセンサを排気バルブの上流側又は下流側で近接配置し、排気ガスセンサで排気ガスを検出したい場合には、排気バルブを閉じる方向に駆動する。このとき、排気ガスは、排気バルブがガイド壁となって排気ガスセンサに導かれる。これにより、排気ガスが積極的に排気ガスセンサに向かって流れ込むため、排気ガスセンサの検出精度が向上することが可能である。
【００３２】
ここで、図４及び図５を参照して、排気ガスセンサ及び排気バルブ周辺の詳細レイアウトについて説明する。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図で、排気バルブが開いた状態（開度１００％）を示す図である。図５は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図で、排気バルブが閉じた状態（開度０％）を示す図である。なお、図４及び図５に示す排気バルブの開閉図は、あくまで一例を示すものであり、排気バルブは、開度０％から開度１００％の間で、連続的に開度を調整することが可能である。
【００３３】
第１実施形態では、排気バルブ７及び第１排気ガスセンサ８ａがエキゾーストパイプ４（図２参照）の途中に配置されている。具体的には図４及び図５に示すように、排気バルブ７は、連結管４３を構成するパイプ４３ａの下流側において、回転軸７１がパイプ４３ａの中心を通るように配置されている。また、回転軸７１は、第１排気ガスセンサ８ａの軸方向に対して直交する方向に延びている。図４に示すように、排気バルブ７が開かれた状態では、弁体７０の面方向が、排気流路の軸方向と平行になっている。ここで、弁体７０の上流側の端部（縁部分）を上流端部７０ａ、弁体７０の下流側の端部（縁部分）を下流端部７０ｂと呼ぶことにする。
【００３４】
第１排気ガスセンサ８ａは、回転軸７１の上流側で且つパイプ４３ａの前後方向略中央より上流側に、上方から検出部８０がパイプ４３ａ内に貫通するように配置されている。図４に示す排気バルブ７の開状態では、検出部８０は、排気流路の軸方向において、少なくとも一部が弁体７０の上流端部７０ａに比べて同位置もしくは下流側に位置する様に設けられる。更には排気流路の軸方向に直交する方向（第１排気ガスセンサ８ａの軸方向）において、検出部８０と弁体７０の上流端部７０ａとが対向する位置関係にある。
【００３５】
例えば、パイプ４３ａ内（排気流路）を流れる排気ガスの流量を調整したい場合、弁体７０を回転軸７１回りに回動させる。このように、排気バルブ７は、通常、排気流量を調整するために開閉駆動されるものである。ところが、本実施形態では、排気流量の調整とは関係なく、第１排気ガスセンサ８ａで排気ガス成分を検出したい場合に排気バルブ７を閉方向に駆動する。これにより、排気ガスの流れ方向が変更され、排気ガスを検出部８０に向かって誘導することが可能である。
【００３６】
具体的には図４及び図５に示すように、弁体７０は、下流端部７０ｂが検出部８０に近づくように回転駆動される。すなわち、弁体７０が排気流路の流路断面（断面積）を縮小する方向に回動するに従って、弁体７０の下流端部７０ｂが検出部８０に近づく。このとき、弁体７０の上流端部７０ａは、検出部８０から離れる一方、検出部８０とは反対側のパイプ４３ａの内側面に近づく。
【００３７】
図５に示すように、下流端部７０ｂが検出部８０に近づいて排気バルブ７が閉じた状態において、上流側から流れる排気ガスは、弁体７０が壁となって上流端部７０ａ側から下流端部７０ｂに向かって流路が曲げられる。その後、排気ガスは、下流端部７０ｂ側からパイプ４３ａの内側面を伝って前側に流路が曲げられ、検出部８０に向かって流れる。
【００３８】
このように、弁体７０は、第１排気ガスセンサ８ａに排気ガスを誘導するガイド壁を構成する。このため、第１排気ガスセンサ８ａから離れた箇所を流れる排気ガスであっても、検出部８０に向かって積極的に排気ガスを流すことができ、排気ガス成分の検出精度を高めることが可能である。また、排気バルブ７が閉じられることで第１排気ガスセンサ８ａ周辺の排気ガスの流量も調整されるため、第１排気ガスセンサ８ａの出力特性が安定し、より正確な検出が可能となる。
【００３９】
特に、図５に示す状態では、排気バルブ７が閉じているため、排気バルブ７の下流側から戻りの排気ガス（例えば、脈動による排気ガス）や大気が弁体７０によって遮られる。このため、戻りの排気ガスや大気が弁体７０の上流側（検出部８０側）に流入（逆流）することがなく、排気ガス成分の検出が阻害されることがない。よって、排気ガスや大気の逆流を考慮して、第１排気ガスセンサ８ａを排気下流端から離して配置する必要がなくなる。この結果、第１排気ガスセンサ８ａの配置自由度が高められ、例えば触媒下流側の排気管長が短い、いわゆるショートタイプのマフラであっても、排気ガス成分の検出精度を損なうことなく第１排気ガスセンサ８ａを配置することが可能である。
【００４０】
また、触媒装置９の下流側に排気バルブ７を配置したことで、排気バルブ７が閉じられた際に触媒装置９の下流側で排気ガスの流量を低減することが可能である。この結果、触媒装置９で排気ガスが吹き抜け難くなり（滞留し易くなり）、排気ガスの浄化を促進することが可能である。
【００４１】
また、排気制御システム６は、上記したように、各排気ガスセンサ８ａ、８ｂの検出結果を用いて、燃料噴射量のフィードバック制御、触媒装置９の劣化判断、各排気ガスセンサ８ａ、８ｂの劣化判断等の所定の制御を実施する。これらの所定の制御を実施する場合、所定の制御を実行しない場合に比べて、排気バルブ７を閉じる方向に制御する。上記したように、排気バルブ７の駆動で第１排気ガスセンサ８ａの検出精度が高められることで、これらの所定の制御をより好適に実施することが可能である。
【００４２】
なお、排気バルブ７の制御は、制御前のバルブ開度や、車両の走行フィーリング等を考慮して実施することが可能である。例えば、排気ガスセンサに十分排気ガスが当たる場合等、排気バルブ７を閉じなくても良好な検出条件が得られると推定できる場合には、排気バルブ７を開く方向に制御してもよい。このように、車両の状態に応じて排気バルブ７の開度を制御することで、本来の出力特性や走行フィーリングを保ちながらも、必要に応じて適切に排気ガス成分の検出及び当該検出結果を用いた所定の制御を実施することが可能である。
【００４３】
次に、図６を参照して、第２実施形態に係る排気ガスセンサの配置構造について説明する。図６は、第２実施形態に係る排気ガスセンサの配置構造を示す模式図である。図６Ａは排気バルブが開いた状態を示し、図６Ｂは排気バルブが閉じた状態を示している。なお、第２実施形態では、エキゾーストパイプにチャンバを接続し、排気バルブ及び排気ガスセンサをチャンバ内に配置した点で、第１実施形態と相違する。以下、主に相違点について説明し、既出の構成は適宜説明を省略する。なお、第２実施形態では、チャンバの代わりにマフラ内に排気バルブ及び排気ガスセンサが配置されてもよい。また、チャンバの下流側にマフラが接続されてもよい。
【００４４】
図６に示すように、触媒装置９の下流側のエキゾーストパイプ４（連結管４３）には、チャンバ５０が接続されている。チャンバ５０は、連結管４３に対して膨張した形状を有する箱型に形成される。チャンバ５０内に形成される所定の膨張室は、隔壁５１によって前後の２つの部屋（第１室５０ａ、第２室５０ｂ）に仕切られる。隔壁５１の中央には、第１室５０ａと第２室５０ｂとを連通する連通管５２が設けられている。チャンバ５０の下流側に位置する第２室５０ｂの後端には、マフラ（不図示）に連通するテールパイプ５３が接続される。
【００４５】
排気バルブ７及び第１排気ガスセンサ８ａは、連結管４３とチャンバ５０の接続部分の近傍、すなわち、チャンバ５０の上流端に配置されている。具体的に排気バルブ７は、連結管４３の軸中心延長上で、第１室５０ａの入口付近に回転軸７１が位置するように配置される。
【００４６】
第１排気ガスセンサ８ａは、第１室５０ａを形成するチャンバ５０の側面から取り付けられ、検出部８０が第１室５０ａ内に突出している。検出部８０の先端は、連結管４３の外面と略同一の位置、又は連結管４３の外面より径方向外側に突出している。なお、検出部８０の先端は、連結管４３の外面より径方向内側に突出してもよい。また、排気バルブ７の開状態では、検出部８０は、排気流路の軸方向において、少なくとも一部が弁体７０の上流端部７０ａに比べて下流側に位置し、また下流端部７０ｂに比べて上流側に位置する様に設けられている。更には排気流路の軸方向に直交する方向（第１排気ガスセンサ８ａの軸方向）において、回転軸７１と検出部８０とは対向する位置関係にある。
【００４７】
図６Ａに示すように、排気バルブ７が開かれた状態では、弁体７０の面方向が、排気流路の軸方向と平行になっている。この場合、触媒装置９を通過した排気ガスは、弁体７０によって流れが妨げられることなく、チャンバ５０に流れ込み、第１室５０ａ、連通管５２、第２室５０ｂを経由した後、テールパイプ５３を通じてマフラへと流れる。
【００４８】
第１排気ガスセンサ８ａで排気ガス成分を検出したい場合、図６Ｂに示すように、弁体７０は、下流端部７０ｂが検出部８０に近づくように回転駆動される。すなわち、弁体７０が排気流路の流路断面（断面積）を縮小する方向に回動するに従って、弁体７０の下流端部７０ｂが検出部８０に近づく。この場合、上流側から流れる排気ガスは、チャンバ５０（第１室５０ａ）に流入する際、弁体７０が壁となって上流端部７０ａ側から下流端部７０ｂに向かって流路が曲げられる。下流端部７０ｂは、検出部８０に接近しているため、排気ガスを検出部８０に向かって誘導することが可能である。
【００４９】
このように、第２実施形態においても、弁体７０が第１排気ガスセンサ８ａに排気ガスを誘導するガイド壁を構成することで、検出部８０に向かって積極的に排気ガスを流すことができ、排気ガス成分の検出精度を高めることが可能である。
【００５０】
なお、マフラ内に第１排気ガスセンサ８ａを配置する場合は、上記のチャンバと同様に、第１室（第１膨張室）を形成するマフラの側面から取り付けることで、同様の効果を得ることができる。
【００５１】
次に、図７を参照して、第３実施形態に係る排気ガスセンサの配置構造について説明する。図７は、第３実施形態に係る排気ガスセンサの配置構造を示す模式図である。図７Ａは排気バルブが開いた状態を示し、図７Ｂは排気バルブが閉じた状態を示している。なお、第３実施形態では、排気バルブ及び排気ガスセンサが配置されるエキゾーストパイプ（連結管）が分岐部（後述する分岐壁）によって２つの流路に分岐される点で、第１実施形態と相違する。以下、主に相違点について説明し、既出の構成は適宜説明を省略する。
【００５２】
図７に示すように、触媒装置９の下流側に接続される連結管４３の内部には、排気流路を２つに分岐する分岐部として、分岐壁４４が設けられている。分岐壁４４は、上流から下流に向かって前後に延びるように形成されている。また、連結管４３の途中には、径方向に突出（膨出）する突出部４５が形成されている。突出部４５は、分岐壁４４に対応する位置に設けられている。すなわち、分岐壁４４は、突出部４５の前後方向の範囲内で延びており、その上流端部４４ａは、突出部４５の上流端より下流側に位置し、下流端部４４ｂは、突出部４５の下流端より上流側に位置している。
【００５３】
分岐壁４４により、連結管４３内の排気流路は、突出部４５の突出方向とは反対側を通る第１排気流路Ｆ１と、突出部４５側を通る第２排気流路Ｆ２に分岐される。第２排気流路Ｆ２は、突出部４５の下流端（分岐壁４４）で第１排気流路Ｆ１に合流する。
【００５４】
第１排気ガスセンサ８ａは、突出部４５に配置される。具体的に第１排気ガスセンサ８ａは、突出部４５の側面から取り付けられ、検出部８０が突出部４５（連結管４３）内に突出している。検出部８０は、連結管４３の軸方向に直交する方向において、分岐壁４４に対向するように配置されている。より具体的に検出部８０の先端は、分岐壁４４の上流端部４４ａに向けられている（近づけられている）。
【００５５】
排気バルブ７は、連結管４３内で、検出部８０及び分岐壁４４の上流側に配置されている。具体的に排気バルブ７は、連結管４３の軸中心延長上に回転軸７１が位置するように、突出部４５の上流端側に配置される。すなわち、回転軸７１は、分岐壁４４の上流端部４４ａより上流側に位置している。
【００５６】
図７Ａに示すように、排気バルブ７が開かれた状態では、弁体７０の面方向が、排気流路の軸方向と平行になっており、弁体７０の下流端部７０ｂが、流路の直交する方向で分岐壁４４の上流端部４４ａに対向している。この場合、触媒装置９を通過した排気ガスは、弁体７０によって流れが妨げられることなく、第１排気流路Ｆ１及び第２排気流路Ｆ２を通じて下流側に流れ込む。
【００５７】
第１排気ガスセンサ８ａで排気ガス成分を検出したい場合、図７Ｂに示すように、弁体７０は、下流端部７０ｂが分岐壁４４の上流端部４４ａ（検出部８０）に近づくように回転駆動される。すなわち、弁体７０が排気流路の流路断面（断面積）を縮小する方向に回動するに従って、弁体７０の下流端部７０ｂが分岐壁４４の上流端部４４ａ（検出部８０）に近づく。
【００５８】
このとき、弁体７０の上流端部７０ａは、検出部８０から離れる一方、検出部８０とは反対側のパイプ４３ａの内側面に近づくため、第１排気流路Ｆ１が弁体７０によって遮断される。上流側から流れる排気ガスは、弁体７０が壁となって流路が曲げられ、突出部４５に向かって流れ込む。すなわち、排気ガスは、第２排気流路Ｆ２のみを通じて下流側に流れる。弁体７０の下流端部７０ｂが分岐壁４４の上流端部４４ａに近づくことで、排気ガスの流路を検出部８０に向かって誘導することが可能である。
【００５９】
このように、第３実施形態においても、弁体７０が第１排気ガスセンサ８ａに排気ガスを誘導するガイド壁を構成することで、検出部８０に向かって積極的に排気ガスを流すことができ、排気ガス成分の検出精度を高めることが可能である。
【００６０】
以上説明したように、本発明によれば、排気ガスセンサを排気バルブの上流側又は下流側で近接配置し、排気ガスセンサで排気ガスを検出したい場合には、排気バルブを閉じる方向に駆動する。すなわち、弁体７０が下流端部７０ｂが検出部８０に近づくように回転駆動される。これにより、排気ガスは、排気バルブがガイド壁となって排気ガスセンサに導かれる。この結果、排気ガスが積極的に排気ガスセンサに向かって流れ込むため、排気ガスセンサの検出精度が向上することが可能である。また、排気ガスセンサの配置に制約を受けることなく、排気システムの態様に応じて適宜本発明を適用することが可能である。
【００６１】
なお、上記実施形態では、並列４気筒のエンジン３を例にして説明したが、この構成に限定されない。例えば、エンジン３は、単気筒や３気筒以上のエンジンで構成されてもよく、各気筒の配置も並列に限らず適宜変更が可能である。
【００６２】
また、上記実施形態では、車体フレーム２をツインスパータイプのフレームで構成したが、この構成に限定されない。車体フレーム２は、例えばダイヤモンドタイプや他のタイプのフレームであってもよい。
【００６３】
また、上記の各実施形態において、第１排気ガスセンサ８ａと排気バルブ７の位置関係はあくまで例示したものであり、その前後関係等は適宜変更が可能である。例えば、第１次実施形態では、検出部８０が回転軸７１の上流側に配置されるが、検出部８０は回転軸７１に対向する位置や、回転軸７１の下流側に配置されてもよい。第２、第３実施形態も同様に、第１排気ガスセンサ８ａと排気バルブ７の位置関係も適宜変更可能である。
【００６４】
また、上記の各実施形態では、第１排気ガスセンサ８ａと排気バルブ７とを近接配置する構成としたが、この構成に限定されない。第２排気ガスセンサ８ｂと排気バルブ７とを近接配置し、上記した各実施形態のように構成してもよい。
【００６５】
また、上記の各実施形態では、排気ガス成分を検出する際、排気バルブ７を略全閉状態（開０％）にする例を示したが、これに限定されない。排気バルブ７は、少しでも弁体７０の下流端部７０ｂが検出部８０に近づくように閉じられればよく、その開度は、例えば開度１０％等、適宜変更が可能である。
【００６６】
また、上記の各実施形態では、弁体７０の回転軸７１が弁体７０の中心を通る構成としたが、この構成に限定されない。回転軸７１は、例えば、弁体７０の一端側に偏って配置されてもよい。
【００６７】
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
【００６８】
また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上説明したように、本発明は、排気ガス成分の検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを配置することができるという効果を有し、特に、自動二輪車に適用可能な排気ガスセンサの配置構造および排気制御システムに有用である。
【符号の説明】
【００７０】
３              ：エンジン
４              ：エキゾーストパイプ（排気管）
６              ：排気制御システム
６ａ−６ｄ      ：エキゾーストパイプ
７              ：排気バルブ
８ａ            ：第１排気ガスセンサ（排気ガスセンサ）
８ｂ            ：第２排気ガスセンサ
９              ：触媒装置
４４            ：分岐壁
４４ａ          ：上流端部
４４ｂ          ：下流端部
４４ｂ          ：分岐壁（分岐部）
４５            ：突出部
５０            ：チャンバ
６０            ：ＥＣＵ
７０            ：弁体
７０ａ          ：上流端部
７０ｂ          ：下流端部
７１            ：回転軸
８０            ：検出部
【図１】
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【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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