(57)【要約】【課題】  簡単な構成、低コストにして排ガス改善効果と燃焼安定性或いは燃費とを両立可能な内燃機関の排気圧上昇装置を提供する。【解決手段】  弾性体(46)の付勢力により閉弁状態とされる一方、絞り弁の閉弁により上昇する排気通路内の排気圧によって弾性体の付勢力に抗して開弁し、弾性体の変位に応じて開口面積が増減することで上昇した排気圧を調整する排気圧調整弁(44)を備え、該排気圧調整弁は、弾性体の開弁側への変位に対し開口面積の増加度合いを徐々に拡大させる開口面積増加度合変更手段(48)を有する。【選択図】      図３
2005188307.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、閉弁させることにより前記排気通路の通路面積を減少させ前記排気通路内の排気圧を上昇させる絞り弁と、
弾性体の付勢力により閉弁状態とされる一方、前記絞り弁の閉弁により上昇する前記排気通路内の排気圧によって前記弾性体の付勢力に抗して開弁し、前記弾性体の変位に応じて開口面積が増減することで前記上昇した排気圧を調整する排気圧調整弁とを備え、
前記排気圧調整弁は、前記弾性体の開弁側への変位に対し前記開口面積の増加度合いを変更させる開口面積増加度合変更手段を有することを特徴とする内燃機関の排気圧上昇装置。
【請求項２】
前記開口面積増加度合変更手段は、排気流量と排気圧との関係において、排気流量が第１所定排気流量より小であるときには排気圧が第１所定排気圧に向けて短期間で上昇する一方、排気流量が前記第１所定排気流量以上になると、排気圧の上昇度合いが減少し、少なくとも第２所定排気流量以下の範囲内で排気圧が前記第１所定排気圧以上第２所定排気圧以下の領域内に納まるように前記開口面積の増加度合いを変更させることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気圧上昇装置。
【請求項３】
前記絞り弁は、前記第２所定排気流量以下の範囲内で前記排気通路内の排気圧を上昇させることを特徴とする、請求項２記載の内燃機関の排気圧上昇装置。
【請求項４】
前記開口面積増加度合変更手段は、前記排気圧調整弁の開口部に排気流に対向して設けられ、先端部が斜めに切り欠かれた遮蔽板であ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上昇装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気圧上昇装置に係り、詳しくは、排ガス改善効果と燃焼安定性或いは燃費とを両立させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば排気絞り弁からなる排気圧上昇装置を用いて排気系（燃焼室から排気管まで）内の排気圧を上昇させることにより、排気系内において未燃物（ＨＣ、ＣＯ等）と酸素との反応が促進され、冷態始動時における有害物質の排出量の低減及び触媒早期活性を実現可能であることが知られている。
斯かる排ガス改善効果を十分に得るためには、排気圧を所定の排気圧（例えば、８００hPa）以上とする必要があるが、一方、排気圧が高すぎると内部ＥＧＲの増大等による燃焼悪化や排気抵抗増大による燃費悪化を引き起こすことになるため、排気圧については所定の範囲内に調整する必要がある。
【０００３】
しかしながら、排気圧は、有効排気通路断面積（排気絞り量）、排気流量、排気温度の影響を受け、排気絞り弁が同一絞り量であっても排気流量或いは排気温度の変化に伴って変動するものであるため、通常、排気圧上昇装置に排気絞り弁とは別にリリーフ弁等の排気圧調整弁を設け、当該排気圧調整弁によって排気圧を所定範囲内に調整するようにしている。
【０００４】
一般には、排気絞り弁をバタフライ弁で構成するとともに排気圧調整弁をばね等の弾性体を用いて構成するようにしており、これにより、構造を簡素化して排気圧上昇装置の車両への搭載性向上とコスト低減を図りつつ、弾性体の特性により排気圧（荷重）に応じた絞り量（開口面積）が得られること利用して排気圧を調整可能としている。例えば、排気圧調整弁を板ばね状のリード弁により構成し、当該リード弁をバタフライ弁に設置した構成の排気圧上昇装置が公知である（特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平５−５０７９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、排気圧を所定の範囲内に調整し、燃焼安定性或いは燃費と排ガス改善効果とを両立させるためには、排気流量と排気圧との関係において、少なくとも排気流量が所定排気流量（比較的小排気流量）であるときに所定の排気圧（例えば、上記８００hPa）まで上昇させ、当該所定排気流量以上であるときに排気流量に対する排気圧上昇量を所定量以下に抑えて排気圧を略一定に保持することが要求される。
【０００６】
そのためには、排気流量に対する排気圧調整弁の開口面積の変化特性を当該要求を満たすような所定の特性とする必要があると考えられる。
この点、開度を自在に調整可能なリリーフ弁を排気圧調整弁として用いた場合には、当該要求を十分に満たすことができる。
しかしながら、自在に調整可能なリリーフ弁は、アクチュエータ等により作動させる必要があり、また排気系部品であるために高い耐熱性を具備する必要があることから、コストが嵩むという問題がある。
【０００７】
一方、上記特許文献１等に開示されるように、弾性体を用いる場合には、簡単な構成にして低コストで排気圧調整弁を実現することができるものの、排気圧に対する弾性体の変位特性は、当該弾性体の材質（弾性係数）が決まれば自動的に決まってしまうものであるため、その材質により排気流量と開口面積との関係が一義に決定され、その自由度が低く、上記要求を満たすような所定の特性を十分に得ることができないという問題がある。
【０００８】
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、簡単な構成、低コストにして排ガス改善効果と燃焼安定性或いは燃費とを両立可能な内燃機関の排気圧上昇装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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上昇装置では、内燃機関の排気通路に設けられ、閉弁させることにより前記排気通路の通路面積を減少させ前記排気通路内の排気圧を上昇させる絞り弁と、弾性体の付勢力により閉弁状態とされる一方、前記絞り弁の閉弁により上昇する前記排気通路内の排気圧によって前記弾性体の付勢力に抗して開弁し、前記弾性体の変位に応じて開口面積が増減することで前記上昇した排気圧を調整する排気圧調整弁とを備え、前記排気圧調整弁は、前記弾性体の開弁側への変位に対し前記開口面積の増加度合いを変更させる開口面積増加度合変更手段を有することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２の内燃機関の排気圧上昇装置では、前記開口面積増加度合変更手段は、排気流量と排気圧との関係において、排気流量が第１所定排気流量より小であるときには排気圧が第１所定排気圧に向けて短期間で上昇する一方、排気流量が前記第１所定排気流量以上になると、排気圧の上昇度合いが減少し、少なくとも第２所定排気流量以下の範囲内で排気圧が前記第１所定排気圧以上第２所定排気圧以下の領域内に納まるように前記開口面積の増加度合いを変更させることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３の内燃機関の排気圧上昇装置では、前記絞り弁は、前記第２所定排気流量以下の範囲内で前記排気通路内の排気圧を上昇させることを特徴としている。
また、請求項４の内燃機関の排気圧上昇装置では、前記開口面積増加度合変更手段は、前記排気圧調整弁の開口部に排気流に対向して設けられ、先端部が斜めに切り欠かれた遮蔽板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１の内燃機関の排気圧上昇装置によれば、排気圧調整弁は、絞り弁の閉弁により上昇する排気通路内の排気圧によって弾性体の付勢力に抗して開弁し、弾性体の変位に応じて開口面積が増減することで上昇した排気圧を調整することになるが、開口面積増加度合変更手段により弾性体の開弁側への変位に対し開口面積の増加度合いが変更するように特性付けられているので、排気流量が少なく弾性体の変位が小さいときには排気圧調整弁の開口面積を小さく抑えて排気圧を上昇し易くできる一方、排気流量が多くなり弾性体の変位が大きくなるに連れて排気圧調整弁の開口面積を飛躍的に大きくして排ガスを抜け易くでき、排気圧の上昇を抑えることができる。
【００１３】
これにより、排気流量の広範囲に亘り排気圧を所定の範囲内に調整し略一定に保持するようにでき、有害物質の排出量の低減及び触媒早期活性を実現しながら、内部ＥＧＲの増大等による燃焼悪化や排気抵抗増大による燃費悪化を抑制することが可能となり、弾性体を用いた簡単な構成、低コストにして排ガス改善効果と燃焼安定性或いは燃費との両立を図ることができる。
【００１４】
また、請求項２の内燃機関の排気圧上昇装置によれば、開口面積増加度合変更手段は、排気流量と排気圧との関係において、排気流量が第１所定排気流量より小であるときには排気圧が第１所定排気圧に向けて短期間で上昇する一方、排気流量が第１所定排気流量以上になると、排気圧の上昇度合いが減少し、少なくとも第２所定排気流量以下の範囲内で排気圧が第１所定排気圧以上第２所定排気圧以下の領域内に納まるように開口面積の増加度合いを変更させるので、排気流量が少なく第１所定排気流量より小であるときには排気圧を第１所定排気圧まで急速に上昇させることができる一方、排気流量が増加し第１所定排気流量以上第２所定排気流量以下の範囲内では排気圧を第１所定排気圧以上第２所定排気圧以下の領域内で略一定に保持することができる。
【００１５】
これにより、排気流量の広範囲に亘り排気圧を確実に所定の範囲内に調整するようにでき、弾性体を用いた簡単な構成、低コストにして的確に排ガス改善効果と燃焼安定性或いは燃費との両立を図ることができる。
また、請求項３の内燃機関の排気圧上昇装置によれば、絞り弁は第２所定排気流量以下の範囲内で排気通路内の排気圧を上昇させるので、排気流量が第２所定排気流量を超えるほど増加し、絞り弁によらずとも排気圧が十分に高く排気温度も高いと考えられる場合には、絞り弁による排気圧の上昇を適切に中止でき、内部ＥＧＲの増大等による燃焼悪化や排気抵抗増大による燃費悪化をより一層確実に抑制することができる。
【００１６】
また、請求項４の内燃機関の排気圧上昇装置によれば、開口面積増加度合変更手段は、排気圧調整弁の開口部に排気流に対向して設けられ、先端部が斜めに切り欠かれた遮蔽板であるので、弾性体を用い且つ遮蔽板を用いた簡単な構成、低コストにして的確に排ガス改善効果と燃焼安定性或いは燃費との両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
先ず、第１実施例について説明する。
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上昇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。
【００１８】
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。
【００１９】
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の弁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。
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コンバータ３０が介装されている。また、排気管２０の三元触媒コンバータ３０よりも上流側には、酸素濃度を検出するＯ2センサ２２が配設されている。
【００２１】
さらに、排気管２０の三元触媒コンバータ３０よりも下流側には、本発明の排気圧上昇装置の第１実施例に係る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、主として排ガス中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ等の未燃物の他、ＮＯx、スモーク、Ｈ2等を含む）の低減を促進させることを目的とする装置であり、排気系内の排気圧を変更することが可能に構成されている。具体的には、排気圧上昇弁ユニット４０は、排気管２０の流路面積を調節可能なバタフライ弁（絞り弁）４２、バイパス通路２５及びバイパス通路２５の遮断と連通を行う排気圧調整弁４４によって構成されている。
【００２２】
バタフライ弁４２にはアクチュエータ４３が設けられており、バタフライ弁４２は当該アクチュエータ４３によって開閉作動する。なお、ここではバタフライ弁４２を採用したが、バタフライ弁４２に代えて種々の密閉型開閉弁を採用することも可能である。
バイパス通路２５はバタフライ弁４２を迂回するように構成されており、排気圧調整弁４４が排気管２０とバイパス通路２５の上流側との分岐部に設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ５０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えており、当該ＥＣＵ５０により、排気圧上昇装置を含めたエンジン１等の総合的な制御が行われる。
ＥＣＵ５０の入力側には、上述したＴＰＳ１８、エアフローセンサ１９、Ｏ2センサ２２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５２、エンジン１の冷却水温度Ｔwを検出する水温センサ５４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５２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。
【００２４】
一方、ＥＣＵ５０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、アクチュエータ４３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、排気流動制御量等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に制御されて燃料噴射弁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（目標排気圧）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のバタフライ弁４２が作動制御される。
【００２５】
詳しくは、本発明に係る排気圧上昇装置では、エンジン１が冷態状態にあるときに、バタフライ弁４２を閉弁操作してバタフライ弁４２より上流側の排気系（燃焼室から排気管まで）内の排気圧を上昇させるようにしている。これにより、排気系内の排気圧の上昇によって排気系内のＨＣ、ＣＯ等の未燃物と酸素或いはＮＯxとの関わりが強化されて反応が促進され、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等の有害物質の排出が良好に防止されるとともに排気温度が上昇して三元触媒コンバータ３０の早期活性化が実現される。
【００２６】
図２を参照すると、排気圧上昇弁ユニット４０のバタフライ弁４２、バイパス通路２５及び排気圧調整弁４４が拡大して示されており、図３を参照すると、第１実施例に係る排気圧調整弁４４の詳細図が全開状態（ａ）及び中開状態（ｂ）として示されており、以下、図２、３に基づき当該第１実施例に係る排気圧調整弁４４の詳細について説明する。
図２、３に示すように、排気圧調整弁４４は、排気管２０とバイパス通路２５の上流側との分岐部に開口孔２１が形成され、当該開口孔２１を弁体４７で開閉するように構成されている。
【００２７】
詳しくは、排気管２０の外周面には、開口孔２１の排気上流側の周縁近傍に位置して回動軸４５が支持されており、排気圧調整弁４４は当該回動軸４５に弁体４７の終端が接合されて構成されている。より詳しくは、回動軸４５（または弁体４７の終端部）と排気管２０の外周面との間にはコイルスプリング（弾性体）４６が介装されており、弁体４７は、コイルスプリング４６の付勢力によって開口孔２１の周縁に付勢されている。つまり、排気圧調整弁４４は、コイルスプリング４６の付勢力によって常閉弁をなし、弁体４７が開口孔２１の周縁から離間する側に押圧されると、当該押圧力に応じて弁体４７がコイルスプリング４６の付勢力に抗して回動軸４５回りに回動し、開弁するように構成されている。
【００２８】
弁体４７の先端部には、排気流に対向し垂直面を形成するよう開口孔２１側に延びて遮蔽板４８が設けられている。
詳しくは、図３に示すように、遮蔽板４８は長方形の板の先端部を排気流の方向から見て当該長方形の対角線で斜めに切り欠いた三角形状をなしている。
つまり、弁体４７が開口孔２１の周縁から離間して開弁すると、通常は弁体４７の先端と開口孔２１の周縁との間に形成される開口面積が排気圧調整弁４４の開度、即ちコイルスプリング４６の弾性変位に比例して増大するのであるが、当該排気圧調整弁４４は、弁体４７の先端部に三角形状の遮蔽板４８を設けることにより、コイルスプリング４６の弾性変位が増加するに連れて徐々に遮蔽板４８の先端と開口孔２１の周縁間に形成される開口面積の増加度合いを変更させながら、例えば増加度合いを徐々に拡大させながら当該開口面積を増大させる機能を有している（開口面積増加度合変更手段）。
【００２９】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、遮蔽板４８の一辺の長さをそれぞれＬ及びＤとし、コイルスプリング４６の弾性変位に比例した弁体４７の先端と開口孔２１の周縁との間の距離をＸとすると、遮蔽板４８の先端と開口孔２１の周縁との間の開口面積は次式(1)で示され、例えば排気圧調整弁４４の両側面が遮断されている場合には、排気圧調整弁４４は、開口面積が、最初は非常に小さい一方、コイルスプリング４６の弾性変位の２乗のオーダーで徐々に拡大しながら増大するように構成されている。
【００３０】
開口面積＝（Ｌ・Ｘ／Ｄ）・Ｘ・１／２＝Ｌ／２Ｄ・Ｘ2  …(1)
以下、このように構成された、排気圧上昇装置の第１実施例に係る作用について説明する。
例えば水温センサ５４によりエンジン１が冷態状態にあることが検出されると、ＥＣＵ５０はバタフライ弁４２を閉弁制御する。これにより、バタフライ弁４２は、図２中に実線で示すように全閉状態となり、バタフライ弁４２よりも上流側の排気系（燃焼室から排気管まで）内の排気圧が上昇し始める。
【００３１】
そして、このように排気系内の排気圧が上昇し始めると、排気圧に押圧されて弁体４７が開弁し始め、当該弁体４７の開弁量が排気流量の増加に伴って増大する。
この際、上述したように、遮蔽板４８の先端と開口孔２１の周縁との間の開口面積は、最初は非常に小さい一方、コイルスプリング４６の弾性変位の２乗のオーダーで徐々に拡大しながら増大する。故に、排気流量が少なくコイルスプリング４６の弾性変位が小さい間は排ガスは排気圧調整弁４４の下流側に抜け難く、排気系内の排気圧が上昇し易い一方、排気流量が多くなりコイルスプリング４６の弾性変位が大きくなると、急速に開口面積が増大して排ガスは排気圧調整弁４４を通って下流側に抜け易くなり、排気系内の排気圧の上昇度合いが減少して排気圧の上昇が抑制される。
【００３２】
即ち、図４を参照すると、排気圧調整弁４４に遮蔽板４８を用いた場合の排気流量と排気圧との関係（実線Ａ）が遮蔽板４８を有しない場合（破線）と比較して示されているが、同図に示すように、排気圧調整弁４４に遮蔽板４８を有しない場合には排気流量に対し排気圧が比例して増加し略一定に保持されない一方、遮蔽板４８を用いた場合には排気流量の増加に拘わらず排気流量の広範囲に亘って排気圧が所定の範囲内に調整され略一定に保持される。
【００３３】
実際には、所定の排気流量Ｑ1（第１所定排気流量）であるときに排気系内のＨＣ、ＣＯ等と酸素或いはＮＯxとの反応が十分に促進される所定の排気圧Ｐ1（第１所定排気圧、例えば、８００hPa）にまで達するとともに、所定の排気流量Ｑ1以上所定の排気流量Ｑ2（第２所定排気流量）以下の範囲内において排気圧が所定の排気圧Ｐ1以上所定の排気圧Ｐ2（第２所定排気圧）以下の領域内に保持されるように遮蔽板４８の形状（上記Ｌ、Ｄ寸法等）を設定しておくのがよい。これにより、図４に示すように、排気流量の広範囲（Ｑ1〜Ｑ2）に亘り排気圧が確実に所定の範囲内（Ｐ1〜Ｐ2）に調整され略一定に保持される。
【００３４】
従って、エンジン回転速度Ｎeが小さく或いは排気温度が低く排気流量が少ないとき（例えば、所定の排気流量Ｑ1以下の範囲）には、速やかに排気圧を上昇させてＨＣ、ＣＯ等の未燃物と酸素或いはＮＯxとの反応を促進させるようにして有害物質の排出量の低減及び三元触媒コンバータ３０の早期活性化を実現でき、一方、エンジン回転速度Ｎeが大きくなり或いは排気温度が高くなり排気流量が多くなると（例えば、所定の排気流量Ｑ1を超える範囲）、排気圧の過度の上昇を抑えて内部ＥＧＲの増大等による燃焼悪化や排気抵抗増大による燃費悪化を抑制することができる。
【００３５】
これにより、コイルスプリング４６を用いるとともに三角形状の遮蔽板４８を設けるという簡単な構成にして低コスト化を図りながら、排ガス改善効果と燃焼安定性或いは燃費との両立を図ることができる。
なお、排気流量が所定の排気流量Ｑ2に達したときには、バタフライ弁４２によらずとも排気圧が十分に高く排気温度も高くなっていると考えられ、バタフライ弁４２を全開状態に戻し、バタフライ弁４２による排気圧の上昇を中止するのがよい。この場合、排気流量は例えばエアフローセンサ１９からの吸入空気量情報に基づき推定される。
【００３６】
このようにすれば、図４に示すように、排気圧の過度の上昇が確実に抑えられることになり、内部ＥＧＲの増大等による燃焼悪化や排気抵抗増大による燃費悪化をより一層確実に抑制することができる。
また、図４に示すように、遮蔽板４８を有しない場合（破線）には、早期に排気圧を上昇させる必要があるため、排気圧がすぐに所定の範囲内（Ｐ1〜Ｐ2）を超過してしまうほど弾性係数の高いコイルスプリングを用いる必要があるが、遮蔽板４８を用いる場合にはコイルスプリング４６の弾性係数をそれほど高くする必要はなく、これによっても低コスト化を図ることができる。
【００３７】
次に、第２実施例について説明する。
第２実施例では、上記第１実施例の排気圧調整弁４４に対し遮蔽板の取り付け位置が異なっており、以下第１実施例との共通部分については説明を省略し、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。
図５を参照すると、第２実施例に係る排気圧調整弁４４’の詳細図が全開状態（ａ）及び中開状態（ｂ）として示されており、以下、図５に基づき当該第２実施例に係る排気圧調整弁４４’の詳細について説明する。
【００３８】
同図に示すように、排気圧調整弁４４’では、弁体４７の先端部ではなく、排気管２０の外周面に開口孔２１の排気下流側の周縁に位置して遮蔽板４８’が立設されている。
詳しくは、遮蔽板４８’は、第１実施例の遮蔽板４８と同様に長方形の板を対角線で斜めに切り欠いた三角形状をなしており、遮蔽板４８を上下逆転させた状態で、弁体４７の先端に沿うように排気管２０の外周面に立設されている。
【００３９】
このように排気圧調整弁４４’を構成した場合であっても、上記第１実施例の場合と同様に、弁体４７の先端と遮蔽板４８’の先端との間の開口面積は、最初は非常に小さい一方、コイルスプリング４６の弾性変位の２乗のオーダーで徐々に拡大しながら増大することになる。故に、排気流量が少なくコイルスプリング４６の弾性変位が小さい間は排ガスは排気圧調整弁４４’の下流側に抜け難く、排気系内の排気圧が上昇し易い一方、排気流量が多くなりコイルスプリング４６の弾性変位が大きくなると、急速に開口面積が増大して排ガスは排気圧調整弁４４’を通って下流側に抜け易くなり、排気系内の排気圧の上昇度合いが減少して排気圧の上昇が抑制される。
【００４０】
これにより、当該第２実施例の場合にも、上記第１実施例と同様の効果を得ることができる。
次に、第３実施例について説明する。
第３実施例では、上記第２実施例の排気圧調整弁４４’における遮蔽板４８’を改良した点が異なっており、以下第１、２実施例との共通部分については説明を省略し、第２実施例と異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
図６を参照すると、第３実施例に係る排気圧調整弁４４”の詳細図が全開状態（ａ）及び中開状態（ｂ）として示されており、以下、図６に基づき当該第３実施例に係る排気圧調整弁４４”の詳細について説明する。
同図に示すように、排気圧調整弁４４”では、排気管２０の外周面に開口孔２１の排気下流側の周縁に位置して遮蔽板４８”が立設されている。
【００４２】
詳しくは、遮蔽板４８”は、第２実施例の遮蔽板４８’と同様に長方形の板を対角線で斜めに切り欠いた三角形状をなしており、第１実施例の遮蔽板４８を上下逆転させた状態で、弁体４７の先端に沿うように排気管２０の外周面に回動可能に立設されている。より詳しくは、遮蔽板４８”は、排気管２０の外周面との間にコイルスプリング４９を有しており、当該コイルスプリング４９によって排気管２０の外周面に対し垂直となるよう付勢されている。
【００４３】
このように排気圧調整弁４４”が構成されていると、排気流量が少なくコイルスプリング４６の弾性変位が小さい間は排ガスは排気圧調整弁４４”の下流側に抜け難く、排気系内の排気圧が上昇し易い一方、排気流量が多くなりコイルスプリング４６の弾性変位が大きくなると、遮蔽板４８”が排ガスに押圧されてコイルスプリング４９の付勢力に抗して傾倒し、上記第２実施例の場合よりもさらに急速に開口面積が増大して排ガスは排気圧調整弁４４”を通って下流側にさらに抜け易くなり、排気圧の上昇がより一層抑制される。
【００４４】
これにより、簡単な構成にして上記第１実施例や第２実施例の場合よりもさらに良好に排ガス改善効果と燃焼安定性或いは燃費との両立を図ることができる。
なお、ここでは遮蔽板４８”がコイルスプリング４９によって排気管２０の外周面に対し垂直となるよう付勢される場合を示したが、コイルスプリング４９に代えて他の弾性体を適用するようにしてもよい。例えば、遮蔽板４８”自体を弾性部材（例えば、板ばね、耐熱ラバー）で構成するようにしてもよい。
【００４５】
次に、第４実施例について説明する。
図７を参照すると、本発明の排気圧上昇装置の第４実施例に係る排気圧上昇弁ユニット１４０が拡大して示されており、以下同図を参照しながら説明する。
第４実施例では、排気圧上昇弁ユニット１４０は、排気管２０の流路面積を調節可能なバタフライ弁１４２と、当該バタフライ弁１４２に設けられた排気圧調整弁１４４によって構成されている。
【００４６】
バタフライ弁１４２にはアクチュエータ１４３が設けられており、バタフライ弁１４２は当該アクチュエータ１４３によって開閉作動する。
そして、バタフライ弁１４２の弁体１４２ａには、貫通して開口孔１５０が設けられており、排気圧調整弁１４４は、当該開口孔１５０を開閉するように設けられている。
なお、排気圧調整弁１４４の構成は、上記第１実施例における排気圧調整弁４４において排気管２０を弁体１４２ａと置き換え、開口孔２１を開口孔１５０と置き換えたものと同様であり、その構造の詳細については上述した通りであるためここでは説明を省略する。なお、図７では、回動軸４５を開口孔１５０よりもバタフライ弁１４２の回転軸１４２ｂ側に位置させるようにしているが、当該第４実施例の場合には、回動軸４５の位置は開口孔１５０の周縁の如何なる位置であってもよい。
【００４７】
以下、このように構成された、排気圧上昇装置の第４実施例に係る作用について説明する。
例えば水温センサ５４によりエンジン１が冷態状態にあることが検出され、ＥＣＵ５０によりバタフライ弁１４２が閉弁制御されると、バタフライ弁１４２は、図７中に実線で示すように全閉状態となる。そして、バタフライ弁１４２よりも上流側の排気系（燃焼室から排気管まで）内の排気圧が上昇し始めるとともに当該排気圧に押圧されて弁体４７が開弁し始め、当該弁体４７の開弁量が排気流量の増加に伴って増大する。
【００４８】
この際、上記同様に、遮蔽板４８の先端と開口孔１５０の周縁との間の開口面積は、最初は非常に小さい一方、コイルスプリング４６の弾性変位の２乗のオーダーで徐々に拡大しながら増大する。故に、排気流量が少なくコイルスプリング４６の弾性変位が小さい間は排ガスは排気圧調整弁１４４の下流側に抜け難く、排気系内の排気圧が上昇し易い一方、排気流量が多くなりコイルスプリング４６の弾性変位が大きくなると、急速に開口面積が増大して排ガスは排気圧調整弁１４４を通って下流側に抜け易くなり、排気系内の排気圧の上昇度合いが減少し、排気圧の上昇が抑制される。
【００４９】
従って、排気流量の増加に拘わらず排気流量の広範囲に亘って排気圧が所定の範囲内に調整され略一定に保持され（図４参照）、エンジン回転速度Ｎeが小さく或いは排気温度が低く排気流量が少ないとき（例えば、所定の排気流量Ｑ1以下の範囲）には、速やかに排気圧を上昇させてＨＣ、ＣＯ等の未燃物と酸素或いはＮＯxとの反応を促進させるようにして有害物質の排出量の低減及び三元触媒コンバータ３０の早期活性化を実現でき、一方、エンジン回転速度Ｎeが大きくなり或いは排気温度が高くなり排気流量が多くなると（例えば、所定の排気流量Ｑ1を超える範囲）、排気圧の過度の上昇を抑えて内部ＥＧＲの増大等による燃焼悪化や排気抵抗増大による燃費悪化を抑制することができる。
【００５０】
なお、この場合にも、排気流量が所定の排気流量Ｑ2に達したときには、バタフライ弁１４２を全開状態に戻し、バタフライ弁１４２による排気圧の上昇を中止するのがよい。
これにより、上記第１実施例の場合と同様に、簡単な構成にして低コスト化を図りながら、排ガス改善効果と燃焼安定性或いは燃費との両立を図ることができる。
なお、ここでは排気圧調整弁１４４について第１実施例の排気圧調整弁４４を適用した場合について説明したが、排気圧調整弁１４４に第２実施例の排気圧調整弁４４’や第３実施例の排気圧調整弁４４”を適用するようにしてもよい。
【００５１】
また、ここでは排気圧調整弁１４４をバタフライ弁１４２に一つだけ設けた場合を示したが、排気圧調整弁１４４をバタフライ弁１４２に複数設けるようにしてもよい。
以上で、本発明に係る排気圧上昇装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、コイルスプリング４６を用いて弁体４７に付勢力を付与するようにしているが、これに限られず、コイルスプリング４６に代えて他の弾性体を適用するようにしてもよい。例えば、図８に示すように、弁体４７自体を弾性部材４７’（例えば、板ばね、耐熱ラバー）で構成するようにしてもよいし、回動軸４５自体をトーションバーとしてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、遮蔽板４８、４８’、４８”を長方形の板を対角線で斜めに切り欠いた三角形状とし、排気圧調整弁４４、４４’、４４”の開口面積がコイルスプリング４６の弾性変位の２乗のオーダーで徐々に拡大しながら増大するようにしたが、これに限られず、開口面積の増加度合いが徐々に拡大するような特性を有していれば、遮蔽板４８、４８’、４８”の形状は曲線を持つ形状や多角形形状等の如何なるものであってもよい。
【００５３】
また、上記図４に示す排気流量と排気圧との関係は、実線Ａのような段折れ特性の他、実線Ｂのような曲線状の特性であってもよい。
また、上記実施形態では、エンジン１として吸気管噴射型ガソリンエンジンを採用したが、これに限られず、エンジン１は如何なるエンジンであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】車両に搭載された本発明に係る排気圧上昇装置を含む内燃機関のシステム構成図である。
【図２】第１実施例に係る排気圧上昇弁ユニットの拡大図である。
【図３】第１実施例に係る排気圧調整弁の詳細図であって、全開状態（ａ）及び中開状態（ｂ）を示す図である。
【図４】排気圧調整弁に遮蔽板を用いた場合の排気流量と排気圧との関係（実線）を遮蔽板を有しない場合（破線）と比較して示した図である。
【図５】第２実施例に係る排気圧調整弁の詳細図であって、全開状態（ａ）及び中開状態（ｂ）を示す図である。
【図６】第３実施例に係る排気圧調整弁の詳細図であって、全開状態（ａ）及び中開状態（ｂ）を示す図である。
【図７】第４実施例に係る排気圧上昇弁ユニットの拡大図である。
【図８】排気圧調整弁の弁体自体を弾性部材とした図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  エンジン
２０  排気管（排気通路）
４０  排気圧上昇弁ユニット
４２、１４２  バタフライ弁（絞り弁）
４４、４４’、４４”、１４４  排気圧調整弁
４５  回動軸
４６  コイルスプリング（弾性体）
４７、４７’  弁体
４８、４８’、４８”  遮蔽板
【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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【図８】
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