(57)【要約】【課題】複数の気筒群を有する内燃機関に対して排気制御を行う内燃機関の排気制御装置において、ターボチャージャーの冷却及び触媒の暖機を効果的に行う。【解決手段】内燃機関の排気制御装置は、第１及び第２の気筒群を有する内燃機関に対して排気制御を行う。具体的には、第１及び第２の気筒群は車両進行方向に対して前後に配設されており、第１及び第２の排気通路は内燃機関の後方で合流する。また、第１の気筒群は車両の前方に配設されており、第１の排気通路中にのみターボチャージャーが設けられている。このような構成により、排気ガス温度の維持と排気ガス温度の冷却を両立することができるため、触媒の早期暖機や触媒の浄化率の確保を効果的に行うことが可能となる。更に、ターボチャージャーが車両の前方に配設されているため、走行風によりターボチャージャーの温度上昇を効果的に抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両進行方向に対して前後に配設された第１及び第２の気筒群からなる内燃機関と、前記第１及び第２の気筒群のそれぞれに接続され、前記内燃機関の後方で合流する第１及び第２の排気通路と、を有する内燃機関の排気制御装置であって、
前記第１の気筒群は、前記車両の前方に配設されており、
前記第１の排気通路中には、ターボチャージャーが設けられていることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の排気通路が合流する箇所の上流側における、当該第１及び第２の排気通路上の各々に設けられた第１及び第２の触媒と、
前記第１及び第２の排気通路が合流する箇所の下流側に設けられた第３の触媒と、
前記第１の気筒群と前記ターボチャージャーとの間の前記第１の排気通路と、前記第２の触媒の上流側における前記第２の排気通路とを接続する連通路と、
前記第１及び第２の触媒の下流位置において前記第１及び第２の排気通路のそれぞれに配設された第１及び第２の排気制御弁と、を更に備え、
少なくとも前記第２の排気通路及び前記第２の触媒は、内部の温度を保つ保温構造を有しており、
少なくとも前記第１の排気通路は、内部を流通する排気ガスが冷却され易い冷却構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の冷間始動時に、前記第２の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第１及び第２の排気制御弁を制御すると共に、
前記内燃機関の出力が要求される場合に、前記第１の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第１及び第２の排気制御弁を制御する弁制御手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項４】
前記第１の触媒は、パラジウム系の成分を多く含有し、
前記第２の触媒は、白金系の成分を多く含有することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項５】
前記第３の触媒に対する硫黄被毒回復を行う際に、前記第１の気筒群をリーン燃焼させると共に、前記第２の気筒群をリッチ燃焼させる第１の制御手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項６】
前記第３の触媒に対する硫黄被毒回復を行う際において、低車速運転時にある場合に、前記第１及び第２の気筒群のいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させると共に、前記第２の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第１及び第２の排気制御弁を制御する第２の制御手段を備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関に対して排気制御を行う内燃機関の排気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるＶ型内燃機関など、複数の気筒群を有する内燃機関において、各気筒群の排気通路上に個別に触媒を配置するとともに、排気通路の合流位置の下流側に触媒を配置した構成の排気浄化装置が知られている。このような排気浄化装置の一例が特許文献１及び２に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２１１５３号公報
【特許文献２】特開２００３−２０１８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１及び２に記載された技術では、気筒群間で熱容量が異なる場合、例えば一方の気筒群の排気系にのみターボチャージャーを備える場合に、ターボチャージャーの冷却と触媒の暖機の両方を効果的に行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の気筒群を有する内燃機関に対して排気制御を行う内燃機関の排気制御装置において、ターボチャージャーの冷却及び触媒の暖機を効果的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、車両進行方向に対して前後に配設された第１及び第２の気筒群からなる内燃機関と、前記第１及び第２の気筒群のそれぞれに接続され、前記内燃機関の後方で合流する第１及び第２の排気通路と、を有する内燃機関の排気制御装置は、前記第１の気筒群は、前記車両の前方に配設されており、前記第１の排気通路中には、ターボチャージャーが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
上記の内燃機関の排気制御装置は、複数の気筒群（第１の気筒群及び第２の気筒群）を有する内燃機関に対して排気制御を行う。具体的には、第１及び第２の気筒群は、車両進行方向に対して前後に配設されており、これらに接続された第１及び第２の排気通路は、内燃機関の後方で合流する。また、第１の気筒群は車両の前方に配設されており、第１の排気通路中にのみターボチャージャーが設けられている。このように内燃機関の排気制御を構成することにより、第１及び第２の気筒群における排気系の熱容量が異なることとなる。そのため、排気ガス温度を維持すべき状況では第２の気筒群側の排気系に排気ガスを流すことにより、適切に排気ガス温度を維持することができると共に、排気ガス温度を冷却すべき状況では第１の気筒群側の排気系に排気ガスを流すことにより、排気ガス温度を適切に冷却することができる。これにより、排気ガス温度の維持と排気ガス温度の冷却を両立することができるため、触媒の早期暖機や触媒の浄化率の確保などを実現することが可能となる。また、ターボチャージャーが車両の前方に配設されているため、走行風によりターボチャージャーの温度上昇を効果的に抑制することができる。
【０００８】
上記の内燃機関の排気制御装置の一態様では、前記第１及び第２の排気通路が合流する箇所の上流側における、当該第１及び第２の排気通路上の各々に設けられた第１及び第２の触媒と、前記第１及び第２の排気通路が合流する箇所の下流側に設けられた第３の触媒と、前記第１の気筒群と前記ターボチャージャーとの間の前記第１の排気通路と、前記第２の触媒の上流側における前記第２の排気通路とを接続する連通路と、前記第１及び第２の触媒の下流位置において前記第１及び第２の排気通路のそれぞれに配設された第１及び第２の排気制御弁と、を更に備え、少なくとも前記第２の排気通路及び前記第２の触媒は、内部の温度を保つ保温構造を有しており、少なくとも前記第１の排気通路は、内部を流通する排気ガスが冷却され易い冷却構造を有している。
【０００９】
この態様では、第２の気筒群における排気系が保温構造を有している。これにより、第２の気筒群からの排気ガスの温度低下を効果的に抑制することができるため、第３の触媒を早期に暖機することが可能となる。また、第１の気筒群における排気系が冷却構造を有している。これにより、排気ガスを効果的に冷却することが可能となるため、第３の触媒を所望の温度に維持することが可能となる。よって、第３の触媒の浄化率を確保することができると共に、第３の触媒の劣化を防止することができる。
【００１０】
上記の内燃機関の排気制御装置において好適には、前記内燃機関の冷間始動時に、前記第２の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第１及び第２の排気制御弁を制御すると共に、前記内燃機関の出力が要求される場合に、前記第１の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第１及び第２の排気制御弁を制御する弁制御手段を備える。これにより、冷間始動時において、第３の触媒の早期暖機を実現することが可能となる。また、内燃機関の出力が要求される場合に、過給を効果的に行うことが可能となる。
【００１１】
上記の内燃機関の排気制御装置の他の一態様では、前記第１の触媒は、パラジウム系の成分を多く含有し、前記第２の触媒は、白金系の成分を多く含有する。
【００１２】
この態様では、第１の気筒群側の排気系に設けられた第１の触媒を、パラジウム（Ｐｄ）系の成分を多く含有するもので構成する。このようにパラジウム系の成分を多く含有させて触媒を構成することにより、高温リーン燃焼における劣化に対する耐性を向上させることができる。更に、第２の気筒群側の排気系に設けられた第２の触媒を、白金（Ｐｔ）系の成分を多く含有するもので構成する。このように白金系の成分を多く含有させて触媒を構成することにより、低温における浄化作用を向上させることができる。
【００１３】
上記の内燃機関の排気制御装置の他の一態様では、前記第３の触媒に対する硫黄被毒回復を行う際に、前記第１の気筒群をリーン燃焼させると共に、前記第２の気筒群をリッチ燃焼させる第１の制御手段を備える。
【００１４】
この態様では、第１の制御手段は、第３の触媒に対する硫黄被毒回復を行うためのバンク制御を実行する。具体的には、第１の気筒群をリーン燃焼させると共に、第２の気筒群をリッチ燃焼させる。これにより、第２の気筒群では常にストイキ〜リッチ燃焼が行われることとなるため（即ち、高温リーン燃焼が排除されるため）、第２の触媒の劣化を効果的に防止することができる。更に、高温リーン燃焼が排除されるので、第２の触媒を白金系の成分を多く含有させて構成しても、劣化が生じるおそれはほとんどないと言える。よって、バンク制御に起因する第２の触媒の劣化を適切に防止しつつ、低温における浄化作用を確保することが可能となる。
【００１５】
また、上記したバンク制御を実行することにより、第１の気筒群では高温リーン燃焼が増加する傾向にあるが、第１の気筒群側には熱容量となるターボチャージャーなどが存在するので排気ガス温度が低下する傾向にあるため、第１の触媒の劣化が生じるおそれはほとんどないと言える。特に、第１の触媒をパラジウム系の成分を多く含有させて触媒を構成した場合には、高温リーン燃焼の劣化に対する耐性が高くなるため、高温リーン燃焼に起因する劣化を高い確率で回避することが可能となる。以上より、第１の触媒の劣化防止と、エミッション浄化を両立することが可能となる。
【００１６】
上記の内燃機関の排気制御装置の他の一態様では、前記第３の触媒に対する硫黄被毒回復を行う際において、低車速運転時にある場合に、前記第１及び第２の気筒群のいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させると共に、前記第２の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第１及び第２の排気制御弁を制御する第２の制御手段を備える。
【００１７】
この態様では、第２の制御手段は、低車速運転時においてバンク制御の要求がある場合に、第１及び第２の気筒群のいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させると共に、第２の気筒群側に全ての排気ガスが流れるように制御を行う。これにより、第３の触媒に供給される排気ガス温度の低下を効果的に抑制することができるため、硫黄被毒回復に有効な温度にまで第３の触媒を早期に昇温させることができる。したがって、低車速運転時において、第３の触媒の硫黄被毒回復を効率的に行うことができる。
【００１８】
また、第２の気筒群側に全ての排気ガスが流れるように制御を行った場合、第１及び第２の気筒群からのリッチ燃焼ガス及びリーン燃焼ガスは、一旦第２の触媒でミキシングされることとなる。これにより、排気ガス量が少なく、断続流によるミキシング不良を抑制することができる。言い換えると、第３の触媒に対する昇温効果の低下を、効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２０】
［第１実施形態］
（装置構成）
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。なお、図１において、実線の矢印はガスの流れの一例を示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。また、図１の左側が車両の前方を示し、右側が車両の後方を示している。以下の説明では、左右の構成要素を区別する場合には参照符号に添え字「Ｌ」又は「Ｒ」を付し、左右の構成要素を区別しない場合には添え字を省略する。
【００２２】
内燃機関１は、左右のバンク（気筒群）８Ｌ、８Ｒにそれぞれ３つずつの気筒（シリンダ）８Ｌａ、８Ｒａが設けられたＶ型６気筒のエンジンとして構成されている。内燃機関１は、吸気通路３及び吸気マニホールド７を介して供給された空気と燃料との混合気を燃焼することによって、動力を発生する装置である。また、内燃機関１は、車両の進行方向に対して前後にバンク８Ｌ、８Ｒが配設される。具体的には、左バンク８Ｌが車両の前方に向くように、内燃機関１が配設される。このように、左バンク８Ｌは本発明における第１の気筒群に相当し、右バンク８Ｒは本発明における第２の気筒群に相当する。
【００２３】
各気筒８Ｌａ、８Ｒａに吸気を導くための吸気通路３には、エアクリーナ（ＡＣ）２ａ、エアフローメータ（ＡＦＭ）２ｂ、インタークーラー（ＩＣ）５、及びスロットルバルブ６などが設けられている。エアクリーナ２ａは供給される吸気を浄化し、エアフローメータ２ｂは通過する吸気流量を検出し、インタークーラー５は吸気を冷却する。スロットルバルブ６は、ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ６に基づいてスロットル開度が制御され、吸気通路４に流れる吸気の流量を制御する。更に、吸気通路３中には、ターボチャージャー４のコンプレッサ４ａが配設されている。なお、ターボチャージャー４も、車両の前方に配設されている。
【００２４】
各バンク８Ｌ、８Ｒの排気マニホールド９Ｌ、９Ｒは、それぞれ排気通路１１Ｌ、１１Ｒに接続されている。また、左バンク８Ｌの排気マニホールド９Ｌはターボチャージャー４のタービン４ｂに接続されると共に、連通路１０を通じて右バンク８Ｒの排気通路１１Ｒに接続されている。なお、右バンク８Ｒの排気マニホールド９Ｒにはターボチャージャー４のタービン４ｂは接続されていない。
【００２５】
また、排気通路１１Ｌにはスタート触媒１２Ｌが設けられ、排気通路１１Ｒにはスタート触媒１２Ｒが設けられている。排気通路１１Ｌと１１Ｒは、各スタート触媒１２Ｌ、１２Ｒの下流における合流部１４において合流し、共通排気通路１５に接続されている。即ち、排気通路１１Ｌと１１Ｒは、内燃機関１の後方で合流する。また、共通排気通路１５には、アンダーフロア（ＵＦ）触媒１６が設けられている。この場合、右バンク８ＲからＵＦ触媒１６までの距離は、左バンク８ＬからＵＦ触媒１６までの距離よりも長く構成されている。そのため、右バンク８Ｒ側における排気通路１１Ｒの熱容量は、左バンク８Ｌ側における排気通路１１Ｌの熱容量と比較すると小さい。
【００２６】
なお、スタート触媒１２及びＵＦ触媒１６の種類は特に限定されるものではないが、好適な例では、スタート触媒１２として三元触媒を、ＵＦ触媒１６としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を使用することができる。また、スタート触媒１２Ｌ、１２Ｒは本発明における第１及び第２の触媒に相当し、ＵＦ触媒１６は本発明における第３の触媒に相当する。
【００２７】
更に、各バンク８Ｌ、８Ｒの排気通路１１Ｌ、１１Ｒ上には、スタート触媒１２Ｌ、１２Ｒの下流位置に排気制御弁１３Ｌ、１３Ｒが設けられている。排気制御弁１３Ｌ、１３Ｒは、各排気通路１１Ｌ、１１Ｒを流れる排気ガスの流量を制御する役割を有する。各排気制御弁１３Ｌ、１３Ｒへは、ＥＣＵ５０から制御信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒが供給され、弁の開閉が制御される。
【００２８】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。ＥＣＵ５０は、各種センサから供給される出力に基づいて、車両内の制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、車両の運転状態やＵＦ触媒１６の状態などに応じて、制御信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒを排気制御弁１３Ｌ、１３Ｒに供給することによって排気の流れを制御する。即ち、ＥＣＵ５０は、本発明における弁制御手段として機能する。
【００２９】
（排気制御弁の制御方法）
ここで、ＥＣＵ５０が排気制御弁１３Ｌ、１３Ｒに対して行う制御方法について、具体的に説明する。
【００３０】
ＥＣＵ５０は、冷間始動時には、右バンク８Ｒ側にのみ排気ガスが流れるように、排気制御弁１３Ｌ、１３Ｒに対して制御を行う。即ち、冷間始動時に、左バンク８Ｌ側に設けられた排気通路１１Ｌ、ターボチャージャー４、及びスタート触媒１２Ｌなどに排気ガスが流れないように制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、排気制御弁１３Ｌを閉に制御すると共に、排気制御弁１３Ｒを開に制御する。この場合、左バンク８Ｌからの排気ガスは、連通路１０を通過して右バンク８Ｒ側に流れていく。
【００３１】
このように、ＥＣＵ５０は、冷間始動時には、比較的大きな熱容量を有する左バンク８Ｌ側のターボチャージャー４及び排気通路１１Ｌに排気ガスが流れてしまうことを抑制して、左バンク８Ｌ側のこれらの構成部よりも熱容量が小さい右バンク８Ｒ側の排気通路１１Ｒに、全ての排気ガスが流れるように制御を行う。これにより、冷間始動時において、ＵＦ触媒１６に供給されることとなる排気ガス温度の低下を効果的に抑制することができるため、ＵＦ触媒１６の早期暖機（暖機時間短縮）を実現することが可能となる。
【００３２】
更に、ＥＣＵ５０は、内燃機関１の出力要求がある場合に、左バンク８Ｌ側にのみ排気ガスが流れるように、排気制御弁１３Ｌ、１３Ｒに対して制御を行う。即ち、左バンク８Ｌ側に設けられたターボチャージャー４などに全ての排気ガスが流れるように制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、排気制御弁１３Ｌを開に制御すると共に、排気制御弁１３Ｒを閉に制御する。この場合、右バンク８Ｒからの排気ガスは、連通路１０を通過して左バンク８Ｌ側に流れていく。例えば、ＥＣＵ５０は、スロットルバルブ６の全開時（ＷＯＴ；Wide Open Throttle）などにおいて、上記した制御を行う。このような制御を行うことにより、全ての排気ガスをターボチャージャー４に供給することができるため、過給を効果的に行うことが可能となる。
【００３３】
ここで、全ての排気ガスをターボチャージャー４に供給することによって、ターボチャージャー４が大きく温度上昇（ＯＴ；Over Temperature）してしまうことが問題となる。この点、第１実施形態では、ターボチャージャー４を車両の前方に配設したため、ターボチャージャー４に効果的に走行風が供給されるため、ターボチャージャー４は適切に冷却されることとなる。即ち、第１実施形態によれば、内燃機関１の出力要求がある場合にターボチャージャー４に全ての排気ガスを供給しても、走行風によってターボチャージャー４を適切に冷却することができるため、ターボチャージャー４の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００３４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、内燃機関の制御装置の構成が、前述した第１実施形態とは異なる。具体的には、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置は、排気通路１１Ｒ及びスタート触媒１２Ｒが内部の温度を保つ保温構造を有していると共に、排気通路１１Ｌが内部を流通する排気ガスが冷却され易い冷却構造を有している。
【００３５】
図２は、本発明の第２実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。図２において、実線の矢印はガスの流れの一例を示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。また、図２の左側が車両の前方を示し、右側が車両の後方を示している。なお、図１に示した内燃機関の制御装置における構成部と同一の構成部に対しては同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００３６】
第２実施形態では、排気通路１１Ｒ及びスタート触媒１２Ｒを、断熱材１８（図２中のハッチング部分）によって覆う。これにより、排気通路１１Ｒ及びスタート触媒１２Ｒの内部を通過する排気ガスの温度の低下を抑制することが可能となる。したがって、前述したように冷間始動時に右バンク８Ｒ側にのみ排気ガスが流れるように排気制御弁１３を制御した際に、ＵＦ触媒１６に供給される排気ガス温度の低下を更に効果的に抑制することができるため、ＵＦ触媒１６をより早期に暖機することが可能となる。
【００３７】
更に、第２実施形態では、図２中の矢印１９で示すように、排気通路１１Ｌにおいて排気制御弁１３Ｌから合流部１４までの排気通路を複数の通路によって構成する。即ち、排気通路１１Ｌを多本数化する。これにより、排気通路１１Ｌの表面積が拡大するため、左バンク８Ｌからの排気ガスを効果的に冷却することができる。
【００３８】
ここで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、触媒温度が所定範囲内にあるとき（即ち、触媒温度が活性温度にある場合）にのみ、リーン運転時のＮＯｘを効率的に吸蔵できることが知られている。よって、ＵＦ触媒１６をＮＯｘ吸蔵還元触媒で構成した場合には、過給を必要とするリーン運転時では高温の排気ガスがＵＦ触媒１６に供給される傾向にあるため、ＵＦ触媒１６のＮＯｘ吸蔵機能を確保するためには排気ガスを冷却する必要がある。この点、上記のように排気通路１１Ｌを構成した場合には、排気ガスを効果的に冷却することが可能となるため、ＵＦ触媒１６を活性温度に維持することができ、ＵＦ触媒１６のＮＯｘ吸蔵機能を適切に確保することができる。また、ＵＦ触媒１６の温度上昇に起因する劣化も、適切に防止することができる。更に、上記の構成により、排気通路の切り換え型の排気冷却管などが不要となるため、装置を簡便に構成することができる。
【００３９】
なお、上記では保温構造として断熱材１８を用いる例を示したが、これに限定はされない。他の例では、断熱材１８を用いる代わりに、或いは断熱材１８を用いると共に、右バンク８Ｒにおける排気通路を二重管で構成することができる。更に他の例では、右バンク８Ｒにおける排気通路を細径化することができる。この場合、排気通路に断熱材１８を用いたり、排気通路を二重管で構成したりしても良い。
【００４０】
また、上記では冷却構造として排気通路１１Ｌを多本数化する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、排気通路１１Ｌを多本数化する代わりに、或いは多本数化すると共に、左バンク８Ｌにおける排気通路を一重管で構成することができる。更に他の例では、左バンク８Ｌにおける排気通路を太径化することができる。この場合、排気通路を多本数化したり、排気通路を一重管で構成したりしても良い。
【００４１】
更に、上記では、排気制御弁１３Ｌから合流部１４までの排気通路１１Ｌのみに冷却構造を適用する例を示したが、排気制御弁１３Ｌの上流側の排気通路１１Ｌにも冷却構造を適用することができる。
【００４２】
［第３実施形態］
（装置構成）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、スタート触媒の構成が、前述した第１実施形態及び第２実施形態とは異なる。
【００４３】
図３は、本発明の第３実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。図３において、実線の矢印はガスの流れの一例を示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。また、図３の左側が車両の前方を示し、右側が車両の後方を示している。なお、図１に示した内燃機関の制御装置における構成部と同一の構成部に対しては同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４４】
第３実施形態では、左バンク８Ｌ側の排気系に設けられたスタート触媒１２Ｌｘを、パラジウム（Ｐｄ）系の成分を多く含有するもので構成する。このようにパラジウム系の成分を多く含有させてスタート触媒１２Ｌｘを構成した場合、高温リーン燃焼における劣化に対する耐性が向上する傾向にある。更に、第３実施形態では、右バンク８Ｒ側の排気系に設けられたスタート触媒１２Ｒｘを、白金（Ｐｔ）系の成分を多く含有するもので構成する。このように白金系の成分を多く含有させてスタート触媒１２Ｒｘを構成した場合、低温における浄化作用が向上する傾向にある。
【００４５】
なお、上記のように内燃機関の制御装置を構成した場合にも、第２実施形態で示したような排気通路の構成を適用しても良い。即ち、右側バンク８Ｒの排気系に保温構造を適用すると共に、左側バンク８Ｌの排気系に冷却構造を適用することができる。
【００４６】
（バンク制御）
第３実施形態では、上記のようにスタート触媒１２Ｌｘ、１２Ｒｘを構成すると共に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒によって構成されたＵＦ触媒１６を硫黄被毒回復するために、バンク制御を実行する。バンク制御とは、各バンク８Ｌ、８Ｒの一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させることで、ＵＦ触媒１６に供給させる排気ガスの空燃比をストイキにしてＵＦ触媒１６で反応させるための制御である。このような制御を実行することにより、ＵＦ触媒１６の触媒床温が上昇し、硫黄被毒が回復する。
【００４７】
より詳しくは、第３実施形態では、左バンク８Ｌをリーン燃焼させると共に、右バンク８Ｒをリッチ燃焼させることによって、バンク制御を実行する。これにより、右バンク８Ｒでは常にストイキ〜リッチ燃焼が行われることとなるため（即ち、高温リーン燃焼が排除されるため）、スタート触媒１２Ｒｘの劣化を効果的に防止することができる。更に、高温リーン燃焼が排除されるので、スタート触媒１２Ｒｘを白金系の成分を多く含有させて構成しても、劣化が生じるおそれはほとんどないと言える。言い換えると、上記したバンク制御を実行することにより、スタート触媒１２Ｒｘを白金系の成分を多く含有させて構成することが可能となる。よって、バンク制御に起因するスタート触媒１２Ｒｘの劣化を適切に防止しつつ、低温における浄化作用を確保することが可能となる。
【００４８】
一方、上記したバンク制御を実行することにより、左バンク８Ｌでは高温リーン燃焼が増加する傾向にあるため、スタート触媒１２Ｌｘの劣化が問題となる。この点、第３実施形態に係る構成によれば、左バンク８Ｌ側には熱容量となるターボチャージャー４などが存在するので排気ガス温度が低下する傾向にあると共に、スタート触媒１２Ｌｘは前述したように高温リーン燃焼の劣化に対する耐性が比較的高いため、スタート触媒１２Ｌｘの劣化が生じるおそれはほとんどないと言える。よって、スタート触媒１２Ｌｘの劣化防止と、エミッション浄化を両立することが可能となる。
【００４９】
次に、バンク制御時に実行される処理について具体的に説明する。
【００５０】
図４は、第３実施形態に係るバンク制御を示すフローチャートである。なお、この処理は、ＥＣＵ５０によって繰り返し実行される。この場合、ＥＣＵ５０は、本発明における第１の制御手段として機能する。
【００５１】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ５０は、バンク制御の要求があるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、ＵＦ触媒１６に堆積された硫黄の量（推定などによって得られた量に対応する）が所定範囲内にあるか否かを判定する。バンク制御要求がある場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、バンク制御要求がない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
【００５２】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ５０は、左バンク８Ｌをリーン燃焼させると共に、右バンク８Ｒをリッチ燃焼させることによって、バンク制御を実行する。この場合、ＥＣＵ５０は、各バンク８Ｌ、８Ｒに設けられた燃料噴射弁からの燃料噴射量をそれぞれ設定することによって、バンク制御を実行する。なお、ＥＣＵ５０は、排気制御弁１３Ｌを開に制御すると共に、排気制御弁１３Ｒを開に制御する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。上記の処理によれば、スタート触媒１２Ｌｘ、１２Ｒｘの劣化を効果的に防止しつつ、ＵＦ触媒１６の硫黄被毒回復を適切に行うことができる。
【００５３】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態は、ＵＦ触媒１６を硫黄被毒回復するために行うバンク制御が、前述した第３実施形態とは異なる。なお、第４実施形態に係る制御は、前述した第１実施形態乃至第３実施形態に係る内燃機関の排気制御装置（図１〜図３参照）のいずれかによって実行される。
【００５４】
具体的には、第４実施形態では、低車速運転時においてバンク制御の要求がある場合に、バンク８Ｌ、８Ｒのいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させると共に、右バンク８Ｒ側に全ての排気ガスが流れるように制御を行う。即ち、ＥＣＵ５０は、バンク制御時に、排気制御弁１３Ｌを閉に制御すると共に、排気制御弁１３Ｒを開に制御する。
【００５５】
上記のような制御を行う理由は、以下の通りである。低車速運転時においてはＵＦ触媒１６が低温である可能性が高いため、硫黄被毒回復するのに有効な高温（例えば６００℃以上）にまで、ＵＦ触媒１６を昇温する必要があると言える。ここで、右バンク８Ｒ側に全ての排気ガスが流れるように制御を行うことにより、ＵＦ触媒１６に至る最短の経路を全ての排気ガスに通過させることができる共に、熱容量が比較的小さい右バンク８Ｒ側の排気系を全ての排気ガスに通過させることができる。これにより、ＵＦ触媒１６に供給される排気ガス温度の低下を抑制することができるため、ＵＦ触媒１６を早期に昇温させることが可能となる。したがって、低車速運転時において、ＵＦ触媒１６の硫黄被毒回復を効率的に行うことができる。
【００５６】
また、右バンク８Ｒ側に全ての排気ガスが流れるように制御を行った場合、バンク８Ｌ、８Ｒからのリッチ燃焼ガス及びリーン燃焼ガスは、一旦スタート触媒１２Ｒでミキシングされることとなる。これにより、排気ガス量が少なく、断続流によるミキシング不良を抑制することができる。言い換えると、ＵＦ触媒１６に対する昇温効果の低下を、効果的に防止することができる。
【００５７】
なお、上記したリッチ燃焼ガス及びリーン燃焼ガスはスタート触媒１２Ｒにおいてミキシングされるため、スタート触媒１２Ｒも昇温し、劣化が問題となる場合がある。したがって、本実施形態では、スタート触媒１２Ｒが所定温度以上となった場合、或いはバンク制御開始後にスタート触媒１２Ｒに供給された排気ガス量が所定値以上となった場合、スタート触媒１２Ｒの劣化を防止することを優先して、左バンク８Ｌ側及び右バンク８Ｒ側の両方に排気ガスが流れるように制御する。即ち、ＥＣＵ５０は、排気制御弁１３Ｌを開に制御すると共に、排気制御弁１３Ｒを開に制御する。これにより、上記したバンク制御に起因するスタート触媒１２Ｒの劣化を適切に防止することができる。
【００５８】
（バンク制御）
次に、第４実施形態に係るバンク制御について説明する。図５は、第４実施形態に係るバンク制御を示すフローチャートである。なお、この処理は、ＥＣＵ５０によって繰り返し実行される。この場合、ＥＣＵ５０は、本発明における第２の制御手段として機能する。
【００５９】
まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ５０は、バンク制御の要求があるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、ＵＦ触媒１６に堆積された硫黄の量（推定などによって得られた量に対応する）が所定範囲内にあるか否かを判定する。バンク制御要求がある場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０２に進み、バンク制御要求がない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
【００６０】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ５０は、車両が低車速運転中であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ５０は、ＵＦ触媒１６を昇温させるバンク制御を行うべき状況であるか否かを判定する。低車速運転中である場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０３に進み、低車速運転中でない場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０７に進む。
【００６１】
ステップＳ２０３〜Ｓ２０４では、ＥＣＵ５０は、低車速運転中であるため、ＵＦ触媒１６を昇温させることを目的としたバンク制御を実行する。まず、ステップＳ２０３では、ＥＣＵ５０は、排気制御弁１３Ｌを閉に制御すると共に、排気制御弁１３Ｒを開に制御する。即ち、ＥＣＵ５０は、経路が最短で熱容量が比較的小さい右バンク８Ｒ側の排気通路１１Ｒに、全ての排気ガスが流れるように制御する。これにより、ＵＦ触媒１６に供給される排気ガス温度の低下を抑制することができるため、ＵＦ触媒１６早期に昇温させることが可能となる。そして、処理はステップＳ２０４に進む。
【００６２】
ステップＳ２０４では、ＥＵＣ５０は、バンク８Ｌ、８Ｒのいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させる制御を行う。即ち、バンク制御を行う。そして、処理はステップＳ２０５に進む。
【００６３】
ステップＳ２０５では、ＥＣＵ５０は、スタート触媒１２Ｒの温度が所定温度以上であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ５０は、右バンク８Ｒ側の排気通路１１Ｒに全ての排気ガスを流すバンク制御を終了すべき状況であるか否かを判定する。言い換えると、スタート触媒１２Ｒの劣化が生じるような状況であるか否かを判定する。なお、ＥＣＵ５０は、検出又は推定等によってスタート触媒１２Ｒの温度を得ることができる。スタート触媒１２Ｒの温度が所定温度以上である場合（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０６に進む。
【００６４】
ステップＳ２０６では、ＥＣＵ５０は、スタート触媒１２Ｒの劣化を防止することを優先して、排気制御弁１３Ｌを開に制御すると共に、排気制御弁１３Ｒを開に制御する。即ち、ＥＣＵ５０は、左バンク８Ｌ側及び右バンク８Ｒ側の両方に排気ガスが流れるように制御する。この処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。一方、スタート触媒１２Ｒの温度が所定温度未満である場合（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０５に戻る。この場合には、スタート触媒１２Ｒの劣化が生じる可能性はほとんどないため、ＥＣＵ５０は、右バンク８Ｒ側の排気通路１１Ｒに全ての排気ガスを流すバンク制御を継続する。即ち、スタート触媒１２Ｒの温度が所定温度以上となるまで、ＥＣＵ５０は、排気制御弁１３Ｌを閉に維持すると共に、排気制御弁１３Ｒを開に維持する。
【００６５】
一方、低車速運転中でない場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、ステップＳ２０７〜Ｓ２０８において、ＥＣＵ５０は通常のバンク制御を実行する。まず、ステップＳ２０７では、ＥＣＵ５０は、排気制御弁１３Ｌを開に制御すると共に、排気制御弁１３Ｒを開に制御する。即ち、各バンク８Ｌ、８Ｒの排気通路１１Ｌ、１１Ｒのそれぞれに排気ガスが流れるように制御を行う。そして、処理はステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、ＥＵＣ５０は、バンク８Ｌ、８Ｒのいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させる制御を行う。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００６６】
以上の処理によれば、低車速運転中において、ＵＦ触媒１６を効果的に昇温させることができるため、ＵＦ触媒１６の硫黄被毒回復を効率的に行うことが可能となる。また、バンク制御に起因するスタート触媒１２Ｒの劣化も適切に防止することができる。
【００６７】
なお、上記した第４実施形態において、第３実施形態に係る内燃機関の排気制御装置を適用した場合には、即ちスタート触媒１２Ｌｘ、１２Ｒｘを適用した場合、第３実施形態に係るバンク制御を実行することが好ましい。即ち、左バンク８Ｌをリーン燃焼させると共に、右バンク８Ｒをリッチ燃焼させるバンク制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。
【図２】本発明の第２実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。
【図３】本発明の第３実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。
【図４】第３実施形態に係るバンク制御を示すフローチャートである。
【図５】第４実施形態に係るバンク制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１  内燃機関（エンジン）
３  吸気通路
４  ターボチャージャー
８Ｌ、８Ｒ  バンク（気筒群）
１０  連通路
１１Ｌ、１１Ｒ  排気通路
１２Ｌ、１２Ｒ  スタート触媒
１３Ｌ、１３Ｒ  排気制御弁
１６  ＵＦ触媒
５０  ＥＣＵ
【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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