(57)【要約】【課題】本発明は、二次燃焼を小規模に抑え触媒活性化を早めることを目的としている。【解決手段】このため、エンジンと制御手段と排気経路と触媒とを備え、燃焼器を触媒上流側の排気経路に設けるエンジンの排気浄化装置において、燃焼器を排気経路の集合部近傍とし、集合部上流の排気経路を燃焼器に指向させて設け、燃焼器内に点火装置を設け、制御手段は空気と燃料との供給状態を制御する。また、エンジンの排気浄化装置において、排気経路は燃焼器を備える第１の排気経路と燃焼器を備えない第２の排気経路を有し、第１、第２の排気経路を触媒の上流側と連通可能に合流させ、かつ合流部に第１、第２の排気経路のいずれか一方を連通可能とする弁装置を設け、燃焼器を第１の排気経路の集合部近傍とし、集合部上流の第１の排気経路を燃焼器に指向させて設け、燃焼器内に点火装置を設け、制御手段は弁装置を駆動するとともに空気と燃料との供給状態を制御する。【選択図】図１
2008095619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒に点火装置を備えたエンジンと、このエンジンの各気筒に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに前記点火装置を制御する制御手段と、前記エンジンの各気筒に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路と、この排気経路の集合部より下流となる中間部に設けられて排気ガスを浄化する触媒とを備え、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器を触媒の上流側となる排気経路に設けるエンジンの排気浄化装置において、前記燃焼器を排気経路の一つに集合する集合部近傍とし、この集合部の上流に位置する複数の排気経路を夫々の内部を流下するガス流同士が前記燃焼器内で互いに接するように指向させて設ける一方、そのガス流同士が前記燃焼器内で互いに接する位置に点火装置を設け、前記制御手段は、各気筒に連通する排気経路を流れる排気ガスの可燃成分が前記燃焼器内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気経路は、エンジンの各気筒に連通する分岐経路を所定の組み合わせで一次集合し、かつ一次集合部から下流側に向かって互いに集合する二次集合部を有し、この二次集合部を燃焼器とし、この燃焼器に濃度勾配を持ったガス流を流入する上流側の排気経路が、夫々同数の気筒に連通することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記制御手段は、エンジンを始動する始動装置と、触媒の温度を検知する触媒温度検知装置とを備え、エンジンの始動に先立って、触媒温度を検知し、検知された触媒温度が予め設定した所定温度より低い場合に、濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する触媒加熱制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
各気筒に点火装置を備えたエンジンと、このエンジンの各気筒に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに前記点火装置を制御する制御手段と、前記エンジンの各気筒に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路と、この排気経路の集合部より下流となる中間部に設けられて排気ガスを浄化する触媒とを備え、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器を触媒の上流側となる排気経路に設けるエンジンの排気浄化装置において、前記排気経路は、気筒から触媒の間に燃焼器を備える第１の排気経路と、気筒から触媒の間に燃焼器を備えない第２の排気経路とを有し、前記第１の排気経路と第２の排気経路とを触媒の上流側と連通可能に合流させ、かつその合流部に第１の排気経路と第２の排気経路とのいずれか一方を連通可能とする弁装置を設け、前記燃焼器を第１の排気経路の一つに集合する集合部近傍とし、この集合部の上流に位置する複数の第１の排気経路を夫々の内部を流下するガス流同士が燃焼器内で互いに接するように指向させて設ける一方、そのガス流同士が燃焼器内で互いに接する位置に点火装置を設け、前記制御手段は、前記弁装置を駆動するとともに、各気筒に連通する排気経路を流れる排気ガスの可燃成分が燃焼器内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記制御手段は、エンジンを始動する始動装置と、触媒の温度を検知する触媒温度検知装置とを備え、エンジン始動に先立って、触媒温度を検知し、検知された触媒温度が予め設定した第１所定温度より低い場合に、第１の排気経路が触媒と連通するように弁装置を駆動するとともに、濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する触媒加熱制御を行う一方、検知された触媒温度が予め設定した第２所定温度より高い場合に、第２の排気経路が触媒と連通するように弁装置を駆動することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエンジンの排気浄化装置に係り、特に触媒を早期に活性化させるために触媒を加熱するエンジンの排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、この内燃機関から排出される排気ガスに対して、排気ガス規制が施行されている。
そして、この排気ガス規制の強化に伴い、排気ガスの清浄化を図るために、触媒を早期活性化させる必要がある。
このとき、触媒を活性化させるためには、触媒を急速に加熱する方策が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第２７１０２６９号公報
【特許文献２】特開平０９−９６２１６号公報
【特許文献３】特開平１１−１５３０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のエンジンの排気浄化装置においては、上記特許文献１に開示されるような火花点火機関用触媒加熱バーナがある。
しかし、この火花点火機関用触媒加熱バーナにおいては、空気と燃料とを混合するために、他の排気通路に比べて断面積の大きな燃焼器が必要となり、熱容量が大きくなるので、排気ガス温度の低下の原因となるという不都合がある。
また、均一混合に燃焼させることにより、必要な燃料量が多く、かつ可燃領域が比較的狭い等の不具合が生じているという不都合がある。
【０００５】
また、上記特許文献３に開示されるものにおいては、二次エアなどの新たな酸素供給手段を必要とするという不都合がある。
【０００６】
更に、上記特許文献２に開示されるものにおいては、二次エアを用いずに排気通路内で排気ガスを燃焼させる技術が提案されている。
しかし、この特許文献２に開示されるものは、リッチ排気ガスと燃料カット排気ガスとを混合して再燃焼させているため、可燃領域になるように燃料の追加をする必要があり、燃費の悪化を引き起こす可能性があるという不都合がある。
【０００７】
すなわち、排気経路中に設ける燃焼器は、それ事態の熱容量を小さくし、かつ内部容量を小さくするように、コンパクトとすること（搭載性にも通じる）、一方、その小さな内部容量に対し、優れた燃焼状態を作り出すように、流入する排気ガスの流れを工夫し成層燃焼を可能とすること、を課題とする。
【０００８】
この発明は、二次燃焼を小規模に抑え、触媒活性化を早めることを主たるも目的とする。
また、この発明は、二次燃焼を小規模に抑えることにより、その動作維持のために投入する燃料を抑制すること、あるいは、二次空気供給装置のような追加システムをなくすること、を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、各気筒に点火装置を備えたエンジンと、このエンジンの各気筒に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに前記点火装置を制御する制御手段と、前記エンジンの各気筒に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路と、この排気経路の集合部より下流となる中間部に設けられて排気ガスを浄化する触媒とを備え、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器を触媒の上流側となる排気経路に設けるエンジンの排気浄化装置において、前記燃焼器を排気経路の一つに集合する集合部近傍とし、この集合部の上流に位置する複数の排気経路を夫々の内部を流下するガス流同士が前記燃焼器内で互いに接するように指向させて設ける一方、そのガス流同士が前記燃焼器内で互いに接する位置に点火装置を設け、前記制御手段は、各気筒に連通する排気経路を流れる排気ガスの可燃成分が前記燃焼器内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御することを特徴とする。
また、各気筒に点火装置を備えたエンジンと、このエンジンの各気筒に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに前記点火装置を制御する制御手段と、前記エンジンの各気筒に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路と、この排気経路の集合部より下流となる中間部に設けられて排気ガスを浄化する触媒とを備え、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器を触媒の上流側となる排気経路に設けるエンジンの排気浄化装置において、前記排気経路は、気筒から触媒の間に燃焼器を備える第１の排気経路と、気筒から触媒の間に燃焼器を備えない第２の排気経路とを有し、前記第１の排気経路と第２の排気経路とを触媒の上流側と連通可能に合流させ、かつその合流部に第１の排気経路と第２の排気経路とのいずれか一方を連通可能とする弁装置を設け、前記燃焼器を第１の排気経路の一つに集合する集合部近傍とし、この集合部の上流に位置する複数の第１の排気経路を夫々の内部を流下するガス流同士が燃焼器内で互いに接するように指向させて設ける一方、そのガス流同士が燃焼器内で互いに接する位置に点火装置を設け、前記制御手段は、前記弁装置を駆動するとともに、各気筒に連通する排気経路を流れる排気ガスの可燃成分が燃焼器内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、各気筒に点火装置を備えたエンジンと、エンジンの各気筒に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに点火装置を制御する制御手段と、エンジンの各気筒に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路と、排気経路の集合部より下流となる中間部に設けられて排気ガスを浄化する触媒とを備え、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器を触媒の上流側となる排気経路に設けるエンジンの排気浄化装置において、燃焼器を排気経路の一つに集合する集合部近傍とし、集合部の上流に位置する複数の排気経路を夫々の内部を流下するガス流同士が燃焼器内で互いに接するように指向させて設ける一方、ガス流同士が燃焼器内で互いに接する位置に点火装置を設け、制御手段は、各気筒に連通する排気経路を流れる排気ガスの可燃成分が燃焼器内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する構成を有する。
従いまして、濃度勾配により、成層燃焼を行うことができる。
また、ガスを混合するための空間を必要とせず、コンパクトにできる。
更に、ガスを均一化する混合をしないので、追加可燃成分を必要とせず、燃費の悪化を伴わない。そして、ＣＯや未燃ガスの排出も抑制できる。
更にまた、同じく、温度の低下を伴わないので、触媒の昇温を速やかに行うことができる。
また、各気筒に点火装置を備えたエンジンと、エンジンの各気筒に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに点火装置を制御する制御手段と、エンジンの各気筒に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路と、排気経路の集合部より下流となる中間部に設けられて排気ガスを浄化する触媒とを備え、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器を触媒の上流側となる排気経路に設けるエンジンの排気浄化装置において、排気経路は、気筒から触媒の間に燃焼器を備える第１の排気経路と、気筒から触媒の間に燃焼器を備えない第２の排気経路とを有し、第１の排気経路と第２の排気経路とを触媒の上流側と連通可能に合流させ、かつその合流部に第１の排気経路と第２の排気経路とのいずれか一方を連通可能とする弁装置を設け、燃焼器を第１の排気経路の一つに集合する集合部近傍とし、集合部の上流に位置する複数の第１の排気経路を夫々の内部を流下するガス流同士が燃焼器内で互いに接するように指向させて設ける一方、そのガス流同士が燃焼器内で互いに接する位置に点火装置を設け、制御手段は、弁装置を駆動するとともに、各気筒に連通する排気経路を流れる排気ガスの可燃成分が燃焼器内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する構成を有する。
従いまして、二次燃焼を行う燃焼器を備えない排気経路を備えることにより、経路長を通常運転時に最適なものとし、経路長増大による熱容量の増加や、排気ガスの膨張等による排気ガス温度の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上述の如く発明したことにより、制御手段によって、各気筒に連通する排気経路を流れる排気ガスの可燃成分が燃焼器内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御し、濃度勾配により成層燃焼を行うとともに、ガスを混合するための空間を必要とせず、コンパクトを可能としている。
また、制御手段によって、弁装置を駆動するとともに、各気筒に連通する排気経路を流れる排気ガスの可燃成分が燃焼器内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御し、二次燃焼を行う燃焼器を備えない排気経路を備えることにより、経路長を通常運転時に最適なものとし、経路長増大による熱容量の増加や、排気ガスの膨張等による排気ガス温度の低下を防止している。
【実施例１】
【００１２】
以下図面に基づいてこの発明の第１実施例を詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１はエンジン（「多気筒エンジン」ともいう。）である。
このエンジン１は、図２に示す如く、複数個、例えば４個の気筒＃１、＃２、＃３、＃４を有するとともに、これらの気筒＃１、＃２、＃３、＃４毎に図示しない燃料噴射装置と点火装置（図示せず）とを備えている。
また、制御手段２を設け、この制御手段２によって、前記エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに、前記点火装置を制御する。
つまり、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４について個別に、燃料噴射（燃料の有・無、噴射時期、噴射時間（＝噴射量）など）を変更でき、点火の有・無も変更できるものである。
【００１４】
例えば、燃料噴射を無（カット）とし、点火を無とすれば、エア・リッチとなる。
そして、燃料噴射を理論空燃比に対しリーンで行えば、点火を有としても、エア・リッチなる。
逆に、燃料噴射を有とし、点火を無とすれば、フューエル・リッチとなる。
また、燃料噴射を理論空燃比に対しリッチとすれば、点火を有としても、未燃成分によってフューエル・リッチとなる。
これに理論空燃比での燃焼を加え、要求される負荷に対し、エンジン全体として必要な出力を発生するように制御する。
これらを気筒＃１、＃２、＃３、＃４毎に個別に制御することにより、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４からの排気ガスに濃度勾配を持たせ、後述する排気系路３の集合部４付近では成分比の異なる各排気ガス同士が成層状態となる。
なお、気筒＃１、＃２、＃３、＃４毎の燃焼のバラツキによるゆらぎによって成層状態となるものでは、
安定した燃焼が得られないものであるが、この実施例においては、気筒＃１、＃２、＃３、＃４別に特定の各燃焼状態を割り当てて、ある一定の層状燃焼を行うものである。
そして、この割り当ては、フューエル・リッチ側気筒とエア・リッチ側気筒との比率で、フューエル・リッチ側気筒が多ければ、エンジン１の出力が高くなる反面、成層の濃度勾配が大きくなる。
逆に、フューエル・リッチ側気筒が少なければ、エンジン１の出力が低くなる反面、成層の濃度勾配が大きくなる。
つまり、フューエル・リッチ側気筒のトータルとエア・リッチ側気筒のトータルとが等しくなるように、あるいは、一定の範囲に収まるように行うことによって、少ない可燃成分、すなわち、少ない燃料によって行うことにより、後述の触媒１１の活性状態に関わらず、最終的に排出される排気ガス成分の浄化効果も得られる。
また、車両走行のための駆動力に使われない燃料が少なくて済むものである。
【００１５】
また、前記エンジン１には、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路３を設ける。
更に、この排気経路３の集合部４より下流となる中間部に排気ガスを浄化する触媒５を設けるとともに、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器６を触媒５の上流側となる排気経路３に設けて前記エンジン１の排気浄化装置７を構成する。
そして、図２に示す如く、前記排気経路３は、気筒＃１に連通する第１排気分岐経路３−１と、気筒＃２に連通する第２排気分岐経路３−２と、気筒＃３に連通する第３排気分岐経路３−３と、気筒＃４に連通する第４排気分岐経路３−４とを有する。
【００１６】
このとき、前記燃焼器６を排気経路３の一つに集合する集合部４近傍とし、この集合部４の上流に位置する複数の排気経路３を夫々の内部を流下するガス流同士が前記燃焼器６内で互いに接するように指向させて設ける一方、そのガス流同士が前記燃焼器６内で互いに接する位置に点火装置８を設け、前記制御手段２は、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する排気経路３を流れる排気ガスの可燃成分が前記燃焼器６内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する構成を有する。
詳述すれば、前記排気経路３の集合部４は、図２に示す如く、エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する第１〜第４排気分岐経路３−１、３−２、３−３、３−４を所定の組み合わせで一次集合する一次集合部９を有するとともに、一次集合部９から下流側に向かって互いに集合する二次集合部１０を有する。
そして、前記第１〜第４排気分岐経路３−１、３−２、３−３、３−４の所定の組み合わせからなる前記一次集合部９は、図２に示す如く、第１排気分岐経路３−１と第４排気通路３−４とが集合する第１・一次集合部９−１と、第２排気分岐経路３−２と第３排気通路３−３とが集合する第２・一次集合部９−２とからなる。
また、前記排気経路３は、前記第１・一次集合部９−１より下流側の第１・一次集合排気経路３−５と、前記第２・一次集合部９−２より下流側の第２・一次集合排気経路３−６とをも有している。
【００１７】
そして、前記二次集合部１０は、第１〜第４排気通路３−１、３−２、３−３、３−４とが一つに集合、つまり、前記第１・一次及び第２・一次集合排気経路３−５、３−６とが下流側に向かって互いに集合した位置に設けられる。
このとき、前記二次集合部１０の上流に位置する複数の排気経路３、つまり第１〜第４排気分岐経路３−１、３−２、３−３、３−４や第１・一次及び第２・一次集合排気経路３−５、３−６を夫々の内部を流下するガス流同士が前記燃焼器６内で互いに接するように指向させて設けるものである。
更に、前記二次集合部１０を前記燃焼器６とし、この燃焼器６には濃度勾配を持ったガス流を流入する上流側の排気経路３が、夫々同数の気筒に連通している。
なお、前記燃焼器６内では、フューエル・リッチ側気筒の排気ガスが高い圧力で流入する時と、エア・リッチ側気筒の排気ガスが高い圧力で流入する時とが異なるため、燃焼器６内での燃焼は、フューエル・リッチ側気筒の排気ガスが高い圧力で流入する時に燃焼が激しくなり、それ以外の時には小さいか、なくなるものである。
つまり、燃焼タイミングに依存した波がある。
各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に繋がる分岐管の集合のさせ方は、この波の間隔（「周期」とも換言できる。）を速くしたり、遅くしたりすることに影響し、起伏の大きさにも影響する。
【００１８】
更にまた、前記点火装置８は、グロープラグなどからなり、ガス流同士が前記燃焼器６内で互いに接する位置、例えば図２及び図３に示す如く、前記二次集合部１０の上流側端部、かつ第１・一次集合排気経路３−５側に少し偏倚させて設ける。
【００１９】
また、前記燃焼器６よりも下流側の排気経路３に前記触媒５を設け、前記エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４と触媒５との間に燃焼器６を備える構成とする。
そして、燃料器６と触媒５との間に開閉用バルブ１１を設けるとともに、触媒５には触媒温度を検知する温度センサ１２を設ける。
【００２０】
前記制御手段２は、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する排気経路３を流れる排気ガスの可燃成分が前記燃焼器６内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御するとともに、この制御手段２は、エンジン１を始動する始動装置１３と、前記点火装置８と、開閉用バルブ１１と、触媒５の温度を検知する触媒温度検知装置である前記温度センサ１２とを備え、エンジン１の始動に先立って、触媒温度Ｔｃを検知し、検知された触媒温度Ｔｃが予め設定した所定温度Ｔ１より低い場合に、濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する触媒加熱制御を行う。
つまり、前記制御手段２は、図１に示す如く、エンジン（「Ｅ／Ｇ」とも記載する。）１の始動前に、検知された触媒温度Ｔｃが予め設定した所定温度Ｔ１（例えば３００度）未満であるか否かを判断し、触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔ１未満の場合に、触媒加熱制御を例えば１分間だけ行うものである。
そして、触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以上の場合には、前記始動装置１３によるエンジン１の始動処理を行う。
【００２１】
追記すれば、前記排気浄化装置７においては、エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４毎に備えた燃料噴射装置と点火装置とに対して、例えば気筒＃１と気筒＃４とに備えた燃料噴射装置及び点火装置をともに停止し、前記燃焼器６に空気を供給する空気経路Ａとするとともに、気筒＃２と気筒＃３とに備えた燃料噴射装置を作動し、かつ点火装置を停止することで、前記燃焼器６に未燃燃料を供給する燃料経路Ｆとするものである。
そして、空気経路Ａからの空気と燃料経路Ｆからの未燃燃料とが前記燃焼器６内で出会う地点に前記点火装置８を設置している。
この地点では燃料と空気とは完全には混合せず、局部的に燃料が濃くなって可燃ガスに濃度勾配が生ずる。
このとき、この濃度勾配の生じている可燃ガス中のリッチ状態となっている地点で点火することにより、成層燃焼が可能となる。
これにより、成層燃焼とすることで、均一混合燃焼に比べて可燃範囲を広げることができ、加えて燃料の供給量を低減することができるものである。
また、ＣＯと未燃燃料との排出も低減できる。
更に、可燃ガスを混合するための空間を必要としないので、燃焼器を小型化することができ、従って熱容量が小さくなり、排気ガス温度の低下を避けることができるものである。
【００２２】
次に、図１のエンジン１の排気浄化装置７の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００２３】
このエンジン１の排気浄化装置７の制御用プログラムがスタート（Ａ０１）すると、前記制御手段２が各種データを取り込む処理（Ａ０２）に移行し、この処理（Ａ０２）の後に、エンジン１が始動前であるか否かの判断（Ａ０３）に移行する。
なお、「エンジン１が始動前」には、エンジン冷機始動時等の触媒が活性化温度以下であるエンジン始動前、またはセルモータ作動中、あるいはハイブリッド車におけるエンジン始動前などが含まれる。
そして、判断（Ａ０３）がＹＥＳの場合には、触媒温度検知装置である前記温度センサ１２によって触媒５の触媒温度Ｔｃを検知する処理（Ａ０４）に移行する。
【００２４】
この触媒温度Ｔｃを検知する処理（Ａ０４）の後には、検知した触媒温度Ｔｃが予め設定した所定温度Ｔ１（例えば３００度）未満であるか否かの判断（Ａ０５）に移行する。
そして、この判断（Ａ０５）がＹＥＳの場合には、前記制御手段２によって、例えば１分間だけ触媒加熱制御を行う処理（Ａ０６）に移行し、その後に上述の前記制御手段２が各種データを取り込む処理（Ａ０２）に戻る。
また、判断（Ａ０５）がＮＯの場合には、前記始動装置１３によるエンジン１の始動処理（Ａ０７）に移行する。
【００２５】
そして、この始動装置１３によるエンジン１の始動処理（Ａ０７）の後、及び上述したエンジン１が始動前であるか否かの判断（Ａ０３）がＮＯの場合には、前記エンジン１の排気浄化装置７の制御用プログラムのエンド（Ａ０８）に移行する。
【００２６】
これにより、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に点火装置を備えたエンジン１と、このエンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに前記点火装置を制御する制御手段２と、前記エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路３と、この排気経路３の集合部４より下流となる中間部に設けられて排気ガスを浄化する触媒５とを備え、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器６を触媒５の上流側となる排気経路３に設けるエンジン１の排気浄化装置７において、前記燃焼器６を排気経路３の一つに集合する集合部４近傍とし、この集合部４の上流に位置する複数の排気経路３を夫々の内部を流下するガス流同士が前記燃焼器６内で互いに接するように指向させて設ける一方、そのガス流同士が前記燃焼器６内で互いに接する位置に点火装置８を設け、前記制御手段２は、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する排気経路３を流れる排気ガスの可燃成分が前記燃焼器６内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する構成を有する。
従いまして、濃度勾配により、成層燃焼を行うことができる。
また、ガスを混合するための空間を必要とせず、コンパクトにすることができる。
更に、ガスを均一化する混合をしないので、追加可燃成分を必要とせず、燃費の悪化を伴わないという利点がある。そして、ＣＯや未燃ガスの排出も抑制できる。
更にまた、同じく、温度の低下を伴わないので、触媒の昇温を速やかに行うことができる。
【００２７】
また、前記排気経路３は、エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する分岐経路である第１〜第４排気分岐経路３−１、３−２、３−３、３−４を所定の組み合わせで一次集合し、かつ一次集合部９から下流側に向かって互いに集合する二次集合部１０を有し、この二次集合部１０を燃焼器６とし、この燃焼器６に濃度勾配を持ったガス流を流入する上流側の排気経路３が、夫々同数の気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する。
従いまして、層状燃焼を行うガス流量の制御を、機関の出力確保と安定燃焼できることのバランスがとれるよう最適にできる。
【００２８】
更に、前記制御手段２は、エンジン１を始動する始動装置１３と、触媒５の温度を検知する触媒温度検知装置である温度センサ１２とを備え、エンジン１の始動に先立って、触媒温度Ｔｃを検知し、検知された触媒温度Ｔｃが予め設定した所定温度Ｔ１より低い場合に、濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する触媒加熱制御を行う。
従いまして、触媒温度Ｔｃによって経路を切り換えるので、触媒５を異常加熱などから保護できる。
【実施例２】
【００２９】
図４〜図６はこの発明の第２実施例を示すものである。
この第２実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００３０】
この第２実施例の特徴とするところは、排気経路２１が、気筒＃１、＃２、＃３、＃４から触媒５の間に燃焼器２２を備える第１の排気経路２３と、気筒＃１、＃２、＃３、＃４から触媒５の間に燃焼器２２を備えない第２の排気経路２４とを有する構成とした点にある。
【００３１】
すなわち、図５に示す如く、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に図示しない点火装置を備えたエンジン１と、このエンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに前記点火装置を制御する制御手段２５と、前記エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路２１と、この排気経路２１の集合部４より下流となる中間部に設けられて排気ガスを浄化する触媒５とを備え、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器２２を触媒５の上流側となる排気経路２１に設けるエンジン１の排気浄化装置２６において、前記排気経路２１は、第１の排気経路（「経路Ｉ」とも表記する。）２３と第２の排気経路（「経路ＩＩ」とも表記する。）２４とを有するものである。
また、第１の排気経路２３は、気筒＃１、＃２、＃３、＃４から触媒５の間に燃焼器２２を備えるものであり、上述第１実施例と同様に、気筒＃１に連通する第１排気分岐経路２３−１と、気筒＃２に連通する第２排気分岐経路２３−２と、気筒＃３に連通する第３排気分岐経路２３−３と、気筒＃４に連通する第４排気分岐経路２３−４とを有する。
【００３２】
このとき、前記第１の排気経路２３と第２の排気経路２４とを触媒５の上流側と連通可能に合流させ、かつその合流部２７に第１の排気経路２３と第２の排気経路２４とのいずれか一方を連通可能とする弁装置２８を設け、前記燃焼器６を第１の排気経路２３の一つに集合する集合部４近傍とし、この集合部４の上流に位置する複数の第１の排気経路２３を夫々の内部を流下するガス流同士が燃焼器６内で互いに接するように指向させて設ける一方、そのガス流同士が燃焼器６内で互いに接する位置に点火装置８を設け、前記制御手段２５は、前記弁装置２８を駆動するとともに、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する排気経路２１を流れる排気ガスの可燃成分が燃焼器２２内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する構成を有する。
詳述すれば、前記第１の排気経路２３の集合部４は、図５に示す如く、エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する第１〜第４排気分岐経路２３−１、２３−２、２３−３、２３−４を所定の組み合わせで一次集合する一次集合部９を有するとともに、一次集合部９から下流側に向かって互いに集合する二次集合部１０を有する。
そして、前記第１〜第４排気分岐経路２３−１、２３−２、２３−３、２３−４の所定の組み合わせからなる前記一次集合部９は、図５に示す如く、第１排気分岐経路２３−１と第４排気通路２３−４とが集合する第１・一次集合部９−１と、第２排気分岐経路２３−２と第３排気通路２３−３とが集合する第２・一次集合部９−２とからなる。
また、前記第１の排気経路２３は、前記第１・一次集合部９−１より下流側の第１・一次集合排気経路２３−５と、前記第２・一次集合部９−２より下流側の第２・一次集合排気経路２３−６とをも有している。
【００３３】
そして、前記二次集合部１０は、第１〜第４排気通路２３−１、２３−２、２３−３、２３−４とが一つに集合、つまり、前記第１・一次及び第２・一次集合排気経路２３−５、２３−６とが下流側に向かって互いに集合した位置に設けられる。
このとき、前記二次集合部１０の上流に位置する複数の第１〜第４排気分岐経路２３−１、２３−２、２３−３、２３−４や第１・一次及び第２・一次集合排気経路２３−５、２３−６を夫々の内部を流下するガス流同士が前記燃焼器２２内で互いに接するように指向させて設けるものである。
更に、前記二次集合部１０を前記燃焼器２２とし、この燃焼器２２には濃度勾配を持ったガス流を流入する上流側の第１の排気経路２３が、夫々同数の気筒に連通している。
なお、前記燃焼器２２内では、上述第１実施例と同様に、フューエル・リッチ側気筒の排気ガスが高い圧力で流入する時と、エア・リッチ側気筒の排気ガスが高い圧力で流入する時とが異なるため、燃焼器２２内での燃焼は、フューエル・リッチ側気筒の排気ガスが高い圧力で流入する時に燃焼が激しくなり、それ以外の時には小さいか、なくなるものである。
つまり、燃焼タイミングに依存した波がある。
各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に繋がる分岐管の集合のさせ方は、この波の間隔（「周期」とも換言できる。）を速くしたり、遅くしたりすることに影響し、起伏の大きさにも影響する。
【００３４】
更に、前記点火装置８は、グロープラグなどからなり、ガス流同士が前記燃焼器２２内で互いに接する位置、例えば図５に示す如く、前記二次集合部１０の上流側端部、かつ第１・一次集合排気経路２３−５側に少し偏倚させて設ける。
【００３５】
更にまた、気筒＃１、＃２、＃３、＃４から触媒５の間に燃焼器２２を備えない前記第２の排気経路２４は、図５に示す如く、気筒＃１に連通する第１排気分岐経路２４−１と、気筒＃２に連通する第２排気分岐経路２４−２と、気筒＃３に連通する第３排気分岐経路２４−３と、気筒＃４に連通する第４排気分岐経路２４−４とを有する。
このとき、これらの第１〜第４排気分岐経路２４−１、２４−２、２４−３、２４−４を１箇所に集合させる集合部２９を設け、この集合部２９よりも下流側の集合排気経路２４−５を前記第１の排気経路２３との合流部２７に連通させる。
そして、この合流部２７部位に３ポート電磁等のバルブからなる前記弁装置２８を設けて、第１の排気経路２３と第２の排気経路２４とのいずれか一方を連通可能とするものである。
なお、符号３０は、前記集合部２９と前記合流部２７との間の集合排気経路２４−５途中に配設される第２の温度センサである。
【００３６】
また、前記触媒５は、図５に示す如く、前記第１の排気経路２３と第２の排気経路２４との合流部２７よりも下流側の排気経路３に設けられることとなり、この触媒５には触媒温度を検知する温度センサ１２を設けている。
【００３７】
前記制御手段２は、前記弁装置２８を駆動するとともに、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する排気経路３、例えば第１の排気系路２３を流れる排気ガスの可燃成分が前記燃焼器２２内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御している。
このとき、前記制御手段２は、エンジン１を始動する始動装置１３と、前記点火装置８と、前記弁装置２８と、触媒５の温度を検知する触媒温度検知装置である前記温度センサ１２と、前記第２の温度センサ３０とを備え、エンジン１の始動に先立って、触媒温度Ｔｃを検知し、検知された触媒温度Ｔｃが予め設定した第１所定温度Ｔ１より低い場合に、濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する触媒加熱制御を行う一方、検知された触媒温度（「触媒前温度」ともいう。）Ｔｃｆが予め設定した第２所定温度Ｔ２より高い場合に、第２の排気経路２４が触媒５と連通するように弁装置２８を駆動する。
つまり、前記制御手段２は、図４及び図６（ａ）に示す如く、エンジン（「Ｅ／Ｇ」とも記載する。）１の始動前に、検知された触媒温度Ｔｃが予め設定した第１所定温度Ｔ１（例えば触媒活性温度の３００度）未満であるか否かを判断し、触媒温度Ｔｃが第１所定温度Ｔ１未満の場合、すなわちエンジン１の始動前判断がＹＥＳとなる触媒活性温度が３００度に達するまでは、図６（ａ）に示す如く、前記弁装置２８により前記第１の排気経路２３を「開」状態とし、かつ前記第２の排気経路２４を「閉」状態として、第１の排気経路２３を触媒５に連通させ、触媒加熱制御の処理を例えば１分間だけ行う。
また、触媒活性温度が３００度に達し、触媒温度Ｔｃが第１所定温度Ｔ１以上の場合、すなわちエンジン１の始動前判断がＮＯとなると、図６（ｂ）に示す如く、前記弁装置２８により前記第１の排気経路２３を「閉」状態とし、かつ前記第２の排気経路２４を「開」状態として、第１の排気経路２３を触媒５に連通させ、触媒加熱制御の処理を停止するものである。
これにより、通常運転時には、前記燃焼器２２を介さずに、排気ガスを触媒５に直接供給できるので、排気ガス温度の低下を回避することができる。
更に、前記エンジン１の始動前判断がＮＯとなり、検知された触媒前温度Ｔｃｆが予め設定した第２所定温度Ｔ２（例えば８００度）より高い場合、すなわち運転中に排気ガス温度が異常上昇した場合には、前記弁装置２８により前記第１の排気経路２３を「開」状態とするとともに、前記第２の排気経路２４を「閉」状態とする。
これにより、前記弁装置２８を第１の排気経路２３へ切り替えることで、排気数の低下させ、触媒５の異常劣化を防止することができる。
【００３８】
追記すれば、前記排気浄化装置２６においては、上述第１実施例と同様に、エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４毎に備えた燃料噴射装置と点火装置とに対して、例えば気筒＃１と気筒＃４とに備えた燃料噴射装置及び点火装置をともに停止し、前記燃焼器２２に空気を供給する空気経路とするとともに、気筒＃２と気筒＃３とに備えた燃料噴射装置を作動し、かつ点火装置を停止することで、前記燃焼器２２に未燃燃料を供給する燃料経路とするものである。
そして、空気経路からの空気と燃料経路からの未燃燃料とが前記燃焼器２２内で出会う地点に前記点火装置８を設置している。
この地点では燃料と空気とは完全には混合せず、局部的に燃料が濃くなって可燃ガスに濃度勾配が生ずる。
このとき、この濃度勾配の生じている可燃ガス中のリッチ状態となっている地点で点火することにより、成層燃焼が可能となる。
これにより、成層燃焼とすることで、均一混合燃焼に比べて可燃範囲を広げることができ、加えて燃料の供給量を低減することができるものである。
また、ＣＯと未燃燃料との排出も低減できる。
更に、可燃ガスを混合するための空間を必要としないので、燃焼器を小型化することができ、従って熱容量が小さくなり、排気ガス温度の低下を避けることができるものである。
【００３９】
次に、図４のエンジン１の排気浄化装置２６の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００４０】
このエンジン１の排気浄化装置２６制御用プログラムがスタート（Ｂ０１）すると、前記制御手段２が各種データを取り込む処理（Ｂ０２）に移行し、この処理（Ｂ０２）の後に、エンジン１が始動前であるか否かの判断（Ｂ０３）に移行する。
なお、「エンジン１が始動前」には、エンジン冷機始動時等の触媒が活性化温度以下であるエンジン始動前、またはセルモータ作動中、あるいはハイブリッド車におけるエンジン始動前などが含まれる。
そして、判断（Ｂ０３）がＹＥＳの場合には、触媒温度検知装置である前記温度センサ１２によって触媒５の触媒温度Ｔｃを検知する処理（Ｂ０４）に移行する。
また、判断（Ｂ０３）がＮＯの場合には、触媒温度（「触媒前温度」ともいう。）Ｔｃｆを検知する処理（Ｂ０５）に移行する。
【００４１】
上述の触媒温度Ｔｃを検知する処理（Ｂ０４）の後には、検知した触媒温度Ｔｃが予め設定した第１所定温度Ｔ１（例えば３００度）未満であるか否かの判断（Ｂ０６）に移行する。
そして、この判断（Ｂ０６）がＹＥＳの場合には、前記制御手段２によって前記弁装置２８を制御し、この弁装置２８により前記第１の排気経路２３を「開」状態とするとともに、前記第２の排気経路２４を「閉」状態として、第１の排気経路２３を触媒５に連通させ、例えば１分間だけ触媒加熱制御を行う処理を実行する（Ｂ０７）。
この処理の実行（Ｂ０７）の後には、上述の前記制御手段２が各種データを取り込む処理（Ｂ０２）に戻る。
また、触媒活性温度が３００度に達し、触媒温度Ｔｃが第１所定温度Ｔ１以上となった時、つまり、判断（Ｂ０６）がＮＯの場合には、前記弁装置２８により前記第１の排気経路２３を「閉」状態とし、かつ前記第２の排気経路２４を「開」状態として、第１の排気経路２３を触媒５に連通させ、触媒加熱制御の処理を停止する（Ｂ０８）。
そして、エンジン始動可の処理（Ｂ０９）を行い、後述する前記エンジン１の排気浄化装置２６の制御用プログラムのエンド（Ｂ１２）に移行する。
【００４２】
また、上述の触媒前温度Ｔｃｆを検知する処理（Ｂ０５）の後には、検知された触媒前温度Ｔｃｆが予め設定した第２所定温度Ｔ２（例えば８００度）を越えているか否かの判断（Ｂ１０）に移行する。
そして、この判断（Ｂ１０）がＹＥＳの場合には、運転中に排気ガス温度が異常上昇したと判断し、前記弁装置２８により前記第１の排気経路２３を「開」状態とするとともに、前記第２の排気経路２４を「閉」状態とする処理（Ｂ１１）に移行する。
つまり、この処理（Ｂ１１）は、前記弁装置２８を第１の排気経路２３へ切り替えるものである。
この処理（Ｂ１１）の後には、上述の前記制御手段２が各種データを取り込む処理（Ｂ０２）に戻る。
また、判断（Ｂ１０）がＮＯの場合には、前記エンジン１の排気浄化装置２６の制御用プログラムのエンド（Ｂ１２）に移行する。
【００４３】
さすれば、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に点火装置を備えたエンジン１と、このエンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に供給する空気と燃料との供給を制御するとともに前記点火装置を制御する制御手段２５と、前記エンジン１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通し下流側に向かって互いに集合する排気経路２１と、この排気経路２１の集合部４より下流となる中間部に設けられて排気ガスを浄化する触媒５とを備え、流下する排気ガスを燃焼する燃焼器２２を触媒５の上流側となる排気経路２１に設けるエンジン１の排気浄化装置２６において、前記排気経路２１は、気筒＃１、＃２、＃３、＃４から触媒５の間に燃焼器２２を備える第１の排気経路２３と、気筒＃１、＃２、＃３、＃４から触媒５の間に燃焼器２２を備えない第２の排気経路２４と有し、前記第１の排気経路２３と第２の排気経路２４とを触媒５の上流側と連通可能に合流させ、かつその合流部２７に第１の排気経路２３と第２の排気経路２４とのいずれか一方を連通可能とする弁装置２８を設け、前記燃焼器２２を第１の排気経路２３の一つに集合する集合部１０近傍とし、この集合部１０の上流に位置する複数の第１の排気経路２３を夫々の内部を流下するガス流同士が燃焼器２２内で互いに接するように指向させて設ける一方、そのガス流同士が燃焼器２２内で互いに接する位置に点火装置８を設け、前記制御手段２５は、前記弁装置２８を駆動するとともに、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に連通する排気経路２１を流れる排気ガスの可燃成分が燃焼器２２内で互いに接するガス流同士間で濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する構成を有する。
従いまして、二次燃焼を行う燃焼器２２を備えない排気経路を備えることにより、経路長を通常運転時に最適なものとし、経路長増大による熱容量の増加や、排気ガスの膨張等による排気ガス温度の低下を防止できる。
【００４４】
また、前記制御手段２５は、エンジン１を始動する始動装置１３と、触媒５の温度を検知する触媒温度検知装置である温度センサ１２とを備え、エンジン始動に先立って、触媒温度Ｔｃを検知し、検知された触媒温度Ｔｃが予め設定した第１所定温度Ｔ１より低い場合に、第１の排気経路２３が触媒５と連通するように弁装置２８を駆動するとともに、濃度勾配を有するように空気と燃料との供給状態を制御する触媒加熱制御を行う一方、検知された触媒温度Ｔｃｆが予め設定した第２所定温度Ｔ２より高い場合に、第２の排気経路２４が触媒５と連通するように弁装置２８を駆動する。
従いまして、触媒温度によって経路を切り換えるので、触媒５を異常加熱などから保護できる。
また、通常運転を燃焼器２２を介さず行え、膨張等による排気ガス温度の低下を防止できる。
【００４５】
なお、この発明は上述第１及び第２実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００４６】
例えば、この発明の第１及び第２実施例においては、気筒集合方法を、「気筒＃１・気筒＃４」と「気筒＃２・気筒＃３」とを集合する構成としたが、燃焼順が連続する気筒をペアとして、「気筒＃１・気筒＃２」と「気筒＃３・気筒＃４」とを集合する特別構成とすることも可能である。
この場合、ブランチの長さに配慮して、互いに排気干渉を起こさないようにする必要がある。
【００４７】
また、この発明の第１及び第２実施例においては、燃料供給あるいは空気供給を夫々２気筒としたが、１気筒のみとする特別構成とすることも可能である。
すなわち、燃料噴射量（０を含む。）や点火有無によって制御する。
なお、上述の第１及び第２実施例をも含め、各気筒の噴射（時期、時間（量））と点火有無とが個別に制御できる構成となっている必要がある。
これにより、２気筒以上のエンジンにおいて、考え得る全ての組み合わせについて応用が可能である。
【００４８】
更に、Ｖ型あるいは対向型エンジンにおいて、片方のバンクを燃料供給とするとともに、他方のバンクを空気供給とする構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の第１実施例を示すエンジンの排気浄化装置の制御用フローチャートである。
【図２】エンジンの排気浄化装置概略構成図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による拡大断面図である。
【図４】この発明の第２実施例を示すエンジンの排気浄化装置の制御用フローチャートである。
【図５】エンジンの排気浄化装置概略構成斜視図である。
【図６】弁装置を示し、（ａ）は経路Ｉと触媒と連通した状態の概略説明図、（ｂ）は経路ＩＩと触媒と連通した状態の概略説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  エンジン（「多気筒エンジン」ともいう。）
＃１、＃２、＃３、＃４  気筒
２  制御手段
３  排気経路
３−１  第１排気分岐経路
３−２  第２排気分岐経路
３−３  第３排気分岐経路
３−４  第４排気分岐経路
３−５  第１・一次集合排気経路
３−６  第２・一次集合排気経路
４  集合部
５  触媒
６  燃焼器
７  排気浄化装置
８  点火装置
９  一次集合部
９−１  第１・一次集合部
９−２  第２・一次集合部
１０  二次集合部
１１  開閉用バルブ
１２  温度センサ
１３  始動装置
【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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