(57)【要約】【課題】内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質を捕集可能として排気浄化性能の向上を図ると共に排気通路における背圧の上昇による出力の低下を抑制可能とする。【解決手段】複数の気筒が左右の第１、第２バンク１２、１３に分けて配列された気筒群を設け、各バンク１２，１３の気筒群に対して第１、第２排気管５７，５８を連結し、各排気管５７，５８に第１、第２前段三元触媒５９，６０を設けると共に第１、第２制御弁６５，６６を設け、第２排気管５８にパティキュレートフィルタ６１を設け、各排気管５７，５８における前段三元触媒５９，６０、パティキュレートフィルタ６１、制御弁６５，６６の上流側を連通管６４により連通し、エンジンＥＣＵ１１２が運転状態に応じて各制御弁６５，６６を開閉制御可能とする。【選択図】        図１
2008231953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、該各気筒群に対して吸気通路が設けられる一方、排気通路がそれぞれ独立して設けられ、該各排気通路に前段浄化触媒が設けられる一方、前記各排気通路のいずれか一方にパティキュレートフィルタが設けられ、前記各排気通路に排気ガスの流量を調整する排気制御弁が設けられ、前記各排気通路における前記各前段浄化触媒と前記パティキュレートフィルタと前記各排気制御弁より上流側が連通通路により連通され、制御手段が運転状態に応じて前記排気制御弁を開閉制御可能であることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、前記各排気通路における前記パティキュレートフィルタが設けられていない前記排気通路に、前記連通通路と前記前段浄化触媒との間に位置して過給機が設けられることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関において、前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を閉止する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を開放することを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関において、前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に、点火時期を遅角すると共に、空燃比をリーン空燃比に変更することを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関において、前記制御手段は、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路に設けられた後段浄化触媒の温度が予め設定された所定温度以上になるか、または、前記パティキュレートフィルタに捕集された微粒子が予め設定された所定量以下となるか、内燃機関負荷が予め設定された所定値以上になったときに、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を開放する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を閉止することを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項１または２に記載の内燃機関において、前記制御手段は、前記内燃機関の暖機状態からの始動時に、空燃比がリッチ空燃比であるとき、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を閉止する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を開放することを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
請求項１または２に記載の内燃機関において、前記連通通路に排気ガスの流量を調整する連通制御弁が設けられ、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒が設けられ、前記制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒に吸蔵された硫黄成分を放出する硫黄被毒再生制御の実行中に、前記連通制御弁を閉止する一方、前記各排気制御弁を開放し、前記過給機を有する気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴とする内燃機関。
【請求項８】
請求項１または２に記載の内燃機関において、前記連通通路に排気ガスの流量を調整する連通制御弁が設けられ、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒が設けられ、前記制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元制御の実行中に、前記連通制御弁を開放し、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を閉止する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を開放し、前記各気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
請求項１または２に記載の内燃機関において、前記連通通路に排気ガスの流量を調整する連通制御弁が設けられ、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒が設けられ、前記制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元制御の実行中に、前記連通制御弁を閉止し、前記各排気制御弁を開放し、前記過給機を有する気筒群の空燃比をストイキ空燃比に変更する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、各気筒群の排気通路に浄化触媒及び制御弁が設けられると共に、各排気通路が浄化触媒及び制御弁の上流側で連通通路により連通される内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＶ型多気筒エンジンにおいて、シリンダブロックは上部に所定角度で傾斜した２つのバンクを有しており、各バンクに複数の気筒が設けられて２つの気筒群が構成されている。そして、各バンクに設けられた複数のシリンダにピストンが移動自在に嵌合し、各ピストンは下部に回転自在に支持されたクランクシャフトに連結されている。また、シリンダブロックの各バンクの上部にはシリンダヘッドが締結されることで各燃焼室が構成されており、各燃焼室には吸気ポート及び排気ポートが形成され、吸気弁及び排気弁により開閉可能となっている。そして、各バンクの吸気ポートに吸気管が連結される一方、各バンクの各排気ポートにそれぞれ排気管が連結され、各排気管同士が連通管により連通され、各排気管に排気弁及び浄化触媒が装着されて構成され、制御装置がエンジン運転状態に応じて各排気弁を開閉制御している。
【０００３】
ところで、エンジンから排出される排気ガスには、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘなどの他に黒鉛や未燃燃料などの粒子状物質、所謂、ＰＭ（Particulate Matter）が含まれている。特に、エンジンの冷間始動時には、燃焼振動が大きいことから、所定期間だけリッチ空燃比として燃焼させる必要があり、燃焼室における混合気中の酸素量が不足し、燃焼できない未燃燃料（燃料の燃え残り）が粒子状物質として排出されてしまう。また、排気管に、リーン空燃比のときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵可能なＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有するエンジンでは、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチスパイク制御時に、吸蔵したＮＯｘを放出して還元することから、このとき、燃焼室における混合気中の酸素量が不足して未燃燃料が粒子状物質として排出される。更に、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵された硫黄成分を放出する硫黄被毒再生制御時にも、燃焼室における混合気中の酸素量が不足して未燃燃料が粒子状物質として排出される。
【０００４】
そこで、エンジンから排出されるＰＭを処理するために、排気管にパティキュレートフィルタを装着することが提案されている。このパティキュレートフィルタは、エンジンから排出される排気ガス中の黒煙などの粒子状物質を捕集することができ、車両の加速時や高速走行時に、フィルタに捕集された粒子状物質を高温となった排気ガスにより再燃焼する。
【０００５】
なお、上述したような内燃機関としては下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−１２１１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来のＶ型多気筒エンジンでは、排気ガス中に粒子状物質（ＰＭ）が含まれることから、排気管にパティキュレートフィルタを装着し、このパティキュレートフィルタにより排気ガス中の粒子状物質を捕集し、捕集された粒子状物質を高温となった排気ガスにより再燃焼するようにしている。ところが、パティキュレートフィルタにより排気ガス中の粒子状物質を捕集することから、フィルタが目詰まりして背圧が高くなり、出力性能が低下してしまうという問題がある。この場合、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を定期的に再燃焼して除去するものの、一時的な背圧の上昇による出力低下を回避することは困難となる。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集可能として排気浄化性能の向上を図ると共に排気通路における背圧の上昇による出力の低下を抑制可能とする内燃機関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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、該各気筒群に対して吸気通路が設けられる一方、排気通路がそれぞれ独立して設けられ、該各排気通路に前段浄化触媒が設けられる一方、前記各排気通路のいずれか一方にパティキュレートフィルタが設けられ、前記各排気通路に排気ガスの流量を調整する排気制御弁が設けられ、前記各排気通路における前記各前段浄化触媒と前記パティキュレートフィルタと前記各排気制御弁より上流側が連通通路により連通され、制御手段が運転状態に応じて前記排気制御弁を開閉制御可能であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の内燃機関では、前記各排気通路における前記パティキュレートフィルタが設けられていない前記排気通路に、前記連通通路と前記前段浄化触媒との間に位置して過給機が設けられることを特徴としている。
【００１１】
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を閉止する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を開放することを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に、点火時期を遅角すると共に、空燃比をリーン空燃比に変更することを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路に設けられた後段浄化触媒の温度が予め設定された所定温度以上になるか、または、前記パティキュレートフィルタに捕集された微粒子が予め設定された所定量以下となるか、内燃機関負荷が予め設定された所定値以上になったときに、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を開放する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を閉止することを特徴としている。
【００１４】
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記内燃機関の暖機状態からの始動時に、空燃比がリッチ空燃比であるとき、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を閉止する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を開放することを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関では、前記連通通路に排気ガスの流量を調整する連通制御弁が設けられ、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒が設けられ、前記制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒に吸蔵された硫黄成分を放出する硫黄被毒再生制御の実行中に、前記連通制御弁を閉止する一方、前記各排気制御弁を開放し、前記過給機を有する気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴としている。
【００１６】
本発明の内燃機関では、前記連通通路に排気ガスの流量を調整する連通制御弁が設けられ、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒が設けられ、前記制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元制御の実行中に、前記連通制御弁を開放し、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を閉止する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を開放し、前記各気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴としている。
【００１７】
本発明の内燃機関では、前記連通通路に排気ガスの流量を調整する連通制御弁が設けられ、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒が設けられ、前記制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型浄化触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元制御の実行中に、前記連通制御弁を閉止し、前記各排気制御弁を開放し、前記過給機を有する気筒群の空燃比をストイキ空燃比に変更する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の内燃機関によれば、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、各気筒群に対して排気通路を独立して設け、各排気通路に制御弁及び浄化触媒を設けると共に、各排気通路の一方にパティキュレートフィルタを設け、各排気通路における各浄化触媒、パティキュレートフィルタ、各制御弁より上流側を連通通路により連通し、制御手段が運転状態に応じて排気制御弁を開閉制御可能としている。
【００１９】
従って、制御手段が排気制御弁を開閉制御することで、排気ガス中に含まれる粒子状物質が多いとき、排気ガスは一方側の排気通路に流れてパティキュレートフィルタにより粒子状物質が捕集される一方、排気ガス中に含まれる粒子状物質が少ないとき、排気ガスは他方側の排気通路に流れてパティキュレートフィルタを通過しないため、背圧が上昇することはなく、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集可能として排気浄化性能を向上することができると共に、排気通路における背圧の上昇による出力の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図、図２は、実施例１のＶ型６気筒エンジンの概略断面図、図３は、実施例１のＶ型６気筒エンジンにおける制御弁の切換制御を表すフローチャート、図４は、実施例１のＶ型６気筒エンジンが適用されたハイブリッド車両の概略構成図である。
【００２２】
実施例１では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用しており、このＶ型６気筒エンジンと、電力の供給によりトルクを出力する電気モータとによりハイブリッド車両を構成している。
【００２３】
まず、このハイブリッド車両の全体構成について詳細に説明する。実施例１のハイブリッド車両において、図４に示すように、車両には、動力源として、Ｖ型６気筒エンジン（以下、エンジンと称する。）１０１と電気モータ（モータジェネレータ）１０２が搭載されており、また、この車両には、エンジン１０１の出力を受けて発電を行う発電機（モータジェネレータ）１０３も搭載されている。これらのエンジン１０１と電気モータ１０２と発電機１０３は、動力分割機構１０４によって接続されている。この動力分割機構１０４は、エンジン１０１の出力を発電機１０３と駆動輪１０５とに振り分けると共に、電気モータ１０２からの出力を駆動輪１０５に伝達したり、減速機１０６及び駆動軸１０７を介して駆動輪１０５に伝達される駆動力に関する変速機として機能する。
【００２４】
電気モータ１０２は交流同期電動機であり、交流電力によって駆動する。インバータ１０８は、バッテリ１０９に蓄えられた電力を直流から交流に変換して電気モータ１０２に供給すると共に、発電機１０３によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ１０９に蓄えるためのものである。発電機１０３も、基本的には上述した電気モータ１０２とほぼ同様の構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。この場合、電気モータ１０２が主として駆動力を出力するのに対し、発電機１０３は主としてエンジン１０１の出力を受けて発電するものである。
【００２５】
また、電気モータ１０２は主として駆動力を発生させるが、駆動輪１０５の回転を利用して発電（回生発電）することもでき、発電機として機能することも可能である。このとき、駆動輪１０５にはブレーキ（回生ブレーキ）が作用するので、これをフットブレーキやエンジンブレーキと併用することにより、車両を制動させることができる。一方、発電機１０３は主としてエンジン１０１の出力を受けて発電をするが、インバータ１０８を介してバッテリ１０９の電力を受けて駆動する電動機としても機能することができる。
【００２６】
エンジン１０１のクランクシャフト１１０には、クランク角度を検出するクランクポジションセンサ１１１が設けられている。このクランクポジションセンサ１１１は、エンジンＥＣＵ１１２に接続され、このエンジンＥＣＵ１１２は、検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）、排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、電気モータ１０２及び発電機１０３の各駆動軸１１３，１１４には、それぞれの回転位置及び回転数を検出する回転数センサ１１５，１１６が設けられている。この各回転数センサ１１５，１１６は、それぞれモータＥＣＵ１１７に接続され、検出した各駆動軸１１３，１１４の回転位置及び回転数をモータＥＣＵ１１７に出力している。
【００２７】
上述した動力分割機構１０４は、プラネタリギヤユニットにより構成されている。即ち、この動力分割機構（プラネタリギヤユニット）１０４は、サンギヤ２０１と、このサンギヤ２０１の周囲に配置された複数のプラネタリギヤ２０２と、この各プラネタリギヤ２０２を保持するギヤキャリア２０３と、プラネタリギヤ２０２のさらに外周に配置されたリングギヤ２０４とから構成されている。そして、エンジン１０１のクランクシャフト１１０が中心軸２０５を介してギヤキャリア２０３に結合されており、エンジン１０１の出力はプラネタリギヤユニット１０４のギヤキャリア２０３に入力される。また、電気モータ１０２は内部にステータ２０６とロータ２０７を有しており、このロータ２０７が駆動軸１１３を介してリングギヤ２０４に結合され、ロータ２０７及びリングギヤ２０４は図示しないギヤユニットを介して減速機１０６に結合されている。この減速機１０６は、電気モータ１０２からプラネタリギヤユニット１０４のリングギヤに入力された出力を駆動軸１０７に伝達するものであり、電気モータ１０２は駆動軸１０７と常時接続された状態となっている。
【００２８】
また、発電機１０３は、上述した電気モータ１０２と同様に、内部にステータ２０８とロータ２０９を有しており、このロータ２０９が駆動軸１１４及び図示しないギヤユニットを介してサンギヤ２０１に結合されている。つまり、エンジン１０１の出力は、プラネタリギヤユニット１０４で分割され、サンギヤ２０１を介して発電機１０３のロータ２０９に入力される。また、エンジン１０１の出力は、プラネタリギヤユニット１０４で分割され、リングギヤ２０４などを介して駆動軸１０７にも伝達可能となっている。
【００２９】
そして、発電機１０３の発電量を制御してサンギヤ２０１の回転を制御することにより、プラネタリギヤユニット１０４全体を無段変速機として用いることができる。即ち、エンジン１０１または電気モータ１０２の出力は、プラネタリギヤユニット１０４によって変速された後に駆動軸１０７に出力される。また、発電機１０３の発電量（電気モータとして機能する場合は電力消費量）を制御してエンジン１０１の回転数を制御することもできる。なお、電気モータ１０２、発電機１０３の回転数を制御する場合は、回転数センサ１１５，１１６の出力を参照してモータＥＣＵ１１７がインバータ１０８を制御することにより行われることとなり、これによりエンジン１０１の回転数も制御可能である。
【００３０】
上述した各種制御は、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御される。ハイブリッド車両として特徴的なエンジン１０１による駆動と電気モータ１０２及び発電機１０３による駆動とは、メインＥＣＵ１１８によって総合的に制御される。即ち、ドライバの要求出力に対して、車両の走行状態に応じてメインＥＣＵ１１８によりエンジン１０１の出力と電気モータ１０２及び発電機１０３による出力の配分が決定され、エンジン１０１、電気モータ１０２及び発電機１０３を制御すべく、各制御指令がエンジンＥＣＵ１１２及びモータＥＣＵ１１７に出力される。
【００３１】
また、エンジンＥＣＵ１１２及びモータＥＣＵ１１７は、エンジン１０１、電気モータ１０２及び発電機１０３の情報をメインＥＣＵ１１８にも出力している。このメインＥＣＵ１１８には、バッテリ１０９を制御するバッテリＥＣＵ１１９やブレーキを制御するブレーキＥＣＵ１２０にも接続されている。このバッテリＥＣＵ１１９はバッテリ１０９の充電状態を監視し、充電量が不足した場合には、メインＥＣＵ１１８に対して充電要求指令を出力する。充電要求を受けたメインＥＣＵ１１８はバッテリ１０９に充電をするように発電機１０３を発電させる制御を行う。ブレーキＥＣＵ１２０は車両の制動を司っており、メインＥＣＵ１１８と共に電気モータ１０２による回生ブレーキを制御する。
【００３２】
実施例１のハイブリッド車両は、上述したように構成されているので、ハイブリッド車両を運行している間に車両全体で要求される必要出力をエンジン１０１と電気モータ１０２（発電機１０３）とに配分することにより、エンジン１０１の運転状態を所望の運転状態に制御しつつ、車両全体で要求される出力をも満たすことが可能となっている。
【００３３】
次に、上述した実施例１のハイブリッド車両におけるＶ型６気筒エンジン１０１の構成について詳細に説明する。実施例１のハイブリッド車両におけるＶ型６気筒エンジン１０１において、図１及び図２に示すように、シリンダブロック１１は上部に所定角度で傾斜した左右のバンク１２，１３を有しており、各バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて２つの気筒群が構成されている。この各バンク１２，１３は、それぞれ３つのシリンダボア１４，１５が形成され、各シリンダボア１４，１５にピストン１６，１７がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１６，１７はコネクティングロッド１８，１９を介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
【００３４】
一方、シリンダブロック１１の各バンク１２，１３の上部にはシリンダヘッド２０，２１が締結されており、シリンダブロック１１とピストン１６，１７とシリンダヘッド２０，２１により各燃焼室２２，２３が構成されている。そして、この燃焼室２２，２３の上部、つまり、シリンダヘッド２０，２１の下面に吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７が対向して形成され、この吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７に対して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の下端部が位置している。この吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１は、シリンダヘッド２０，２１に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド２０，２１には、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転自在に支持されており、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９が図示しないローラロッカアームを介して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の上端部に接触している。
【００３５】
従って、エンジンに同期して吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転すると、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９がローラロッカアームを作動させ、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を開閉し、吸気ポート２４，２５と燃焼室２２，２３、燃焼室２２，２３と排気ポート２６，２７とをそれぞれ連通することができる。
【００３６】
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）４０，４１と排気可変動弁機構４２，４３により構成されている。この吸気可変動弁機構４０，４１及び排気可変動弁機構４２，４３は、例えば、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５の軸端部にＶＶＴコントローラが設けられて構成され、油圧ポンプ（または電動モータ）によりカムスプロケットに対する各カムシャフト３２，３３，３４，３５の位相を変更することで、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、各可変動弁機構４０，４１，４２，４３は、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ４４，４５，４６，４７が設けられている。
【００３７】
各シリンダヘッド２０，２１の吸気ポート２４，２５には吸気マニホールド４８，４９を介してサージタンク５０が連結されている。一方、吸気管（吸気通路）５１の空気取入口にはエアクリーナ５２が取付けられており、この吸気管５１には、エアクリーナ５２の下流側に位置してスロットル弁５３を有する電子スロットル装置５４が設けられている。そして、この吸気管５１の下流端部がサージタンク５０に連結されている。
【００３８】
排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５５，５６に連通しており、各集合通路５５，５６には、排気管接続部５５ａ，５６ａを介して第１、第２排気管（排気通路）５７，５８が連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａは、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１内に一体に形成されている。
【００３９】
そして、第１排気管５７には、第１前段三元触媒（前段浄化触媒）５９が装着される一方、第２排気管５８には、第２前段三元触媒（前段浄化触媒）６０とパティキュレートフィルタ６１が装着されている。この場合、第２排気管５８にて、排気ガスの流動方向における上流側に第２前段三元触媒６０が配置され、下流側にパティキュレートフィルタ６１が配置されている。そして、第１、第２排気管５７，５８は、下流端部が排気集合管６２に合流して連結されており、この排気集合管６２にＮＯｘ吸蔵還元型触媒（後段浄化触媒）６３が装着されている。
【００４０】
この各前段三元触媒５９，６０は、排気空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。パティキュレートフィルタ６１は、排気ガス中の粒子状物質であるＰＭ（パティキュレートマター）として、黒鉛、燃料の燃え残り（ＳＯＦ：可燃性有機成分）、エンジンオイルの燃え滓（オイルアッシュ）などを捕集するものである。そして、このパティキュレートフィルタ６１に捕集された粒子状物質は、自然着火あるいはパティキュレートフィルタ６１の強制再生により再燃焼され、パティキュレートフィルタ６１が再生処理される。この場合、パティキュレートフィルタ６１の自然着火は、エンジン１０１が高回転高負荷状態で運転されると、排気ガス温度が粒子状物質の着火温度（例えば、６００℃）となり、粒子状物質が自然に着火して燃焼する。一方、パティキュレートフィルタ６１の強制再生は、堆積した粒子状物質が所定量以上になったとき、空燃比をリッチに変更することでパティキュレートフィルタ６１を加熱し、堆積した粒子状物質に強制着火して燃焼する。
【００４１】
また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３は、ＮＯｘ吸蔵還元型の三元触媒であって、排気空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理することができ、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。
【００４２】
また、第１排気管５７と第２排気管５８の上流側は、各前段三元触媒５９，６０が装着された位置よりも排気ガスの流動方向の上流側で連通管（連通通路）６４により連通されている。そして、第１排気管５７及び第２排気管５８には、前段三元触媒５９，６０よりも排気ガスの流動方向の下流側に、排気制御弁としての第１制御弁６５及び第２制御弁６６が装着されている。この第１、第２制御弁６５，６６は流量制御弁であって、その開度を調整することで各排気管５７，５８を流れる排気ガスの流量を調整することができる。
【００４３】
そして、第１バンク１２側には、ターボ過給機６７が設けられている。このターボ過給機６７は、吸気管５１側に設けられたコンプレッサ６８と第１排気管５７側に設けられたタービン６９とが連結軸７０により一体に連結されて構成されている。この場合、ターボ過給機６７は、第１バンク１２側の第１排気管５７からの排気ガスによりタービン６９が駆動可能であり、連通管６４の端部が第１排気管５７におけるタービン６９の装着部分よりも上流側に連結されている。そして、このターボ過給機６７におけるコンプレッサ６８の下流側であって、電子スロットル装置５４（スロットル弁５３）の上流側の吸気管５１には、このコンプレッサ６８により圧縮されて温度上昇した吸入空気を冷却するインタークーラ７１が設けられている。
【００４４】
従って、第１バンク１２に設けられたターボ過給機６７は、この第１バンク１２の燃焼室２２から排気ポート２６及び集合通路５５を介して第１排気管５７に排出された排気ガスによりタービン６９を駆動し、連結軸７０により連結されたコンプレッサ６８が駆動することで吸気管５１を流れる空気を圧縮することができる。そのため、エアクリーナ５２から吸気管５１に導入された空気は、圧縮吸気となってインタークーラ７１で冷却された後にサージタンク５０に導入され、各バンク１２，１３の各吸気マニホールド４８，４９及び吸気ポート２４，２５を介して燃焼室２２，２３に吸入されることとなる。
【００４５】
各シリンダヘッド２０，２１には、各燃焼室２２，２３に直接燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ７２，７３が装着されており、各インジェクタ７２，７３にはデリバリパイプ７４，７５が連結され、この各デリバリパイプ７４，７５には高圧燃料ポンプ７６から所定圧の燃料を供給可能となっている。また、シリンダヘッド２０，２１には、燃焼室２２，２３の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ７７，７８が装着されている。
【００４６】
車両には、上述したエンジンＥＣＵ１１２に加え、メインＥＣＵ１１８が搭載されており、このエンジンＥＣＵ１１２は、インジェクタ７２，７３の燃料噴射タイミングや点火プラグ７７，７８の点火時期などを制御可能となっており、吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。
【００４７】
即ち、吸気管５１の上流側にはエアフローセンサ８１及び吸気温センサ８２が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をエンジンＥＣＵ１１２に出力している。また、電子スロットル装置５４にはスロットルポジションセンサ８３が設けられ、現在のスロットル開度をエンジンＥＣＵ１１２に出力している。更に、クランクシャフト１１０にはクランク角センサ１１１が設けられ、検出したクランク角度をエンジンＥＣＵ１１２に出力し、エンジンＥＣＵ１１２はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ８４が設けられており、検出したエンジン冷却水温をエンジンＥＣＵ１１２に出力している。また、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ８５が設けられており、現在のアクセル開度をメインＥＣＵ１１８に出力している。
【００４８】
従って、メインＥＣＵ１１８は、図４に示すように、ドライバの要求に応じて、エンジンＥＣＵ１１２を介してエンジン１０１を制御すると共に、モータＥＣＵ１１７を介して電気モータ１０２及び発電機１０３を制御する。即ち、メインＥＣＵ１１８は、アクセル開度から要求出力を設定し、車両の走行停止状態に応じて最大効率となるようにエンジン１０１の出力と電気モータ１０２の出力の配分が決定され、エンジンＥＣＵ１１２はエンジン１０１を制御し、モータＥＣＵ１１７は電気モータ１０２を制御する。
【００４９】
例えば、車両の発進時や低中速走行時に、エンジン効率が悪くなる領域では燃料をカットまたはエンジン１０１を停止し、電気モータ１０２のみにより駆動輪１０５を駆動して走行（エコラン走行）する。通常走行時には、エンジン１０１の出力を動力分割機構１０４により１系路に分割し、一方を発電機１０３に送って発電し、その電力により電気モータ１０２を駆動して駆動輪１０５を駆動し、他方により駆動輪１０５を直接駆動し、エンジン１０１及び電気モータ１０２により走行する。急加速時（高負荷時）には、通常走行時における制御に加えて、電気モータ１０２がバッテリ１０９から電力を受けて駆動輪１０５を駆動して走行する。減速時や制動時には、駆動輪１０５により電気モータ１０２を駆動し、この電気モータ１０２を発電機として作動させると共に、回生ブレーキとして作用させ、回収した電力をバッテリ１０９に充電する。バッテリ充電時は、エンジン１０１の出力を動力分割機構１０４を介して発電機１０３に送って発電し、電力をバッテリ１０９に蓄電する。
【００５０】
そして、エンジンＥＣＵ１１２は、メインＥＣＵ１１８からのエンジン出力配分に加え、吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ７２，７３及び点火プラグ７７，７８を制御する。
【００５１】
また、各排気管５７，５８における各前段三元触媒５９，６０よりも上流側には、Ａ／Ｆセンサ８６，８７が設けられている。このＡ／Ｆセンサ８６，８７は、排気空燃比に対してリニアな出力特性を有する酸素センサであって、各燃焼室２２，２３から各排気ポート２６，２７を通して各排気管５７，５８に排気された排気ガスの排気空燃比を検出し、検出した排気空燃比をエンジンＥＣＵ１１２に出力している。エンジンＥＣＵ１１２は、Ａ／Ｆセンサ８６，８７が検出した排気空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を実行している。
【００５２】
また、エンジンＥＣＵ１１２は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構４０，４１及び排気可変動弁機構４２，４３を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁３０，３１の開放時期と吸気弁２８，２９の開放時期のオーバーラップとをなくすことで、排気ガスが吸気ポート２４，２５または燃焼室２２，２３に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２８，２９の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート２４，２５に吹き返す量を少なくして体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２８，２９の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとして体積効率を向上させる。
【００５３】
ところで、本実施例のＶ型６気筒エンジン１０１では、上述したように、各シリンダヘッド２０，２１の燃焼室２２，２３に第１排気管５７及び第２排気管５８が連結され、この第１排気管５７及び第２排気管５８に、第１、第２前段三元触媒５９，６０、パティキュレートフィルタ６１、第１、第２制御弁６５，６６が装着され、各排気管５７，５８の上流部が連通管６４により連通されている。そのため、エンジンＥＣＵ１１２は、エンジン運転状態に応じて各制御弁６５，６６を開閉制御することで、排気ガスの排出経路を変更可能となっている。
【００５４】
例えば、エンジン１０１の冷間始動時には、第１制御弁６５を閉止状態とする一方、第２制御弁６６を開放状態とし、第１バンク１２の気筒群から集合通路５５を介して第１排気管５７に排出された排気ガスを連通管６４を通して第２排気管５８にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８で合流させた後、大量の排気ガスを第２前段三元触媒６０に流入させることで、この第２前段三元触媒６０を暖機するようにしている。また、このとき、第１、第２バンク１２，１３の気筒群から排出される排気ガスを第２排気管５８のパティキュレートフィルタ６１を通過させることで、冷間始動時に多く発生する排気ガス中のＰＭをこのパティキュレートフィルタ６１により捕集するようにしている。そして、冷間始動時に、空燃比を弱リーンに変更することで、各バンク１２，１３の気筒群から排出された排気ガスを酸素余剰状態とし、パティキュレートフィルタ６１に堆積しているＰＭを燃焼している。
【００５５】
その後、第２前段三元触媒６０の暖機が完了して活性化されると、第１制御弁６５を開放状態とする一方、第２制御弁６６を閉止状態とし、第２バンク１３の気筒群から集合通路５６を介して第２排気管５８に排出された排気ガスを連通管６４を通して第１排気管５７にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第１排気管５７で合流させた後、大量の排気ガスを第１前段三元触媒５９に流入させることで、この第１前段三元触媒５９を暖機するようにしている。なお、このとき、第１、第２バンク１２，１３の気筒群から排出される排気ガスをパティキュレートフィルタのない第１排気管５７に通すが、既にエンジン１０１が暖機完了しており、排気ガス中のＰＭはほとんどない。
【００５６】
そして、エンジン１０１及び各前段三元触媒５９，６０の暖機完了後やエンジン１０１の高負荷状態には、同様に、第１制御弁６５を開放状態とする一方、第２制御弁６６を閉止状態とする。そして、第２バンク１３の気筒群から集合通路５６を介して第２排気管５８に排出された排気ガスを連通管６４を通して第１排気管５７にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第１排気管５７で合流させた後、大量の排気ガスをターボ過給機６７に流入させることで、このターボ過給機６７を高効率で稼動して高過給を可能とし、出力を向上するようにしている。
【００５７】
また、エンジンＥＣＵ１１２は、第１バンク１２の気筒群からの排気ガスをリーン雰囲気とし、第２バンク１３の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気とすると共に、第１制御弁６５及び第２制御弁６６を開放状態とし、第１バンク１２の気筒群から排出されたリーン雰囲気の排気ガスを第１排気管５７に流し、第２バンク１３の気筒群から排出されたリッチ雰囲気の排気ガスを第２排気管５８に流し、排気集合管６２で合流させてＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流入させるようにしている。そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３における酸化発熱反応を利用してこのＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３を暖機したり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に蓄積された硫黄成分を放出して再生している。
【００５８】
また、エンジンＥＣＵ１１２は、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気とし、第１制御弁６５を閉止状態とする一方、第２制御弁６６を開放状態とし、第１バンク１２の気筒群から集合通路５５を介して第１排気管５７に排出された排気ガスを連通管６４を通して第２排気管５８にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８で合流させた後、大量の排気ガスを排気集合管６２を介してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流入させるようにしている。そして、空燃比をリッチとしたリッチ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元している。
【００５９】
更に、エンジンＥＣＵ１１２は、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気として運転するとき、第１制御弁６５を閉止状態とする一方、第２制御弁６６を開放状態とし、第１バンク１２の気筒群から集合通路５５を介して第１排気管５７に排出された排気ガスを連通管６４を通して第２排気管５８にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８で合流させた後、大量の排気ガスをパティキュレートフィルタ６１に流入させるようにしている。
【００６０】
ここで、本実施例のイブリッド車両に適用されたＶ型６気筒エンジンの作動について簡単に説明する。
【００６１】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにて、エアクリーナ５２を通して吸気管５１に導入された空気は、第１バンク１２側に設けられたターボ過給機６７のコンプレッサ６８により圧縮され、過給吸気となってスロットル弁５３に調量されてからサージタンク５０に流れ、各吸気マニホールド４８，４９を介して各吸気ポート２４，２５に至り、吸気弁２８，２９の開放時に、吸気ポート２４，２５の空気が燃焼室２２，２３に吸入される。そして、この吸気行程時またはピストン１６，１７が上昇して吸入空気を圧縮する圧縮行程時に、インジェクタ７２，７３が燃焼室２２，２３に対して所定量の燃料を噴射する。すると、燃焼室２２，２３にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気に対して点火プラグ７７，７８が着火して爆発することで、ピストン１６，１７が押し下げられて駆動力を出力する一方、排気弁３０，３１の開放時に、燃焼室２２，２３の排気ガスが排気ポート２６，２７から集合通路５５，５６で集合されてから第１排気管５７及び第２排気管５８に排出される。そして、第１排気管５７に排出された排気ガスは、ターボ過給機６７のタービン６９を駆動し、このタービン６９と連結軸７０により連結されたコンプレッサ６８が駆動し、吸気管５１に導入された空気を圧縮する。
【００６２】
そして、第１バンク１２にて、燃焼室２２から排気ポート２６及び集合通路５５を通して第１排気管５７に排出された排気ガスは、第１前段三元触媒５９を暖機して活性化させると共に、含有する有害物質が浄化処理されて排気集合管６２に流れる。一方、第２バンク１３にて、燃焼室２３から排気ポート２７及び集合通路５６を通して第２排気管５８に排出された排気ガスは、第２前段三元触媒６０を暖機して活性化させると共に、含有する有害物質が浄化処理されて排気集合管６２に流れる。そして、排気集合管６２に流れ込んだ排気ガスは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３を暖機して活性化させると共に、残留する有害物質が適正に浄化処理されてから大気に放出される。
【００６３】
また、ここで、本実施例のハイブリッド車両に適用されたＶ型６気筒エンジンにおける各制御弁６５，６６の開閉制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００６４】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図３に示すように、ステップＳ１１では、イグニッションキースイッチ（ＩＧ）がＯＮされ、且つ、エンジン停止しているかどうかを判定する。この場合、エンジンＥＣＵ１１２は、メインＥＣＵ１１８からのイグニッションキー信号に基づいてＩＧ−ＯＮを判定し、クランクポジションセンサ１１１が検出したクランク角度に基づいて算出されたエンジン回転数によりエンジン停止を判定する。ここで、ＩＧ−ＯＮで、且つ、エンジン停止であれば、ハイブリッド車両は電気モータ１０２により駆動しているものとなる。
【００６５】
そのため、ステップＳ１２にて、第１制御弁６５を閉止状態とし、第２制御弁６６を開放状態とする。ステップＳ１３では、エンジン１０１の始動要求があったかどうかを判定する。この場合、メインＥＣＵ１１８は、ドライバの要求（アクセル開度選さ５が検出したアクセル開度）に応じて、車両の走行停止状態が最大効率となるようにエンジン１０１の出力と電気モータ１０２の出力の配分が決定されることから、エンジンＥＣＵ１１２は、このメインＥＣＵ１１８からのエンジン始動指令に基づいてエンジン１０１の始動要求があったかどうかを判定する。ここで、エンジン１０１の始動要求がなければ、この状態で待機する。
【００６６】
ステップＳ１３にて、エンジン１０１の始動要求があったと判定されたら、ステップＳ１４にて、エンジン１０１を始動する。すると、エンジン１０１にて、第１バンク１２の気筒群から第１排気管５７に排出された排気ガスが連通管６４を通して第２排気管５８にバイパスし、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８で合流した後、この大量の排気ガスを第２前段三元触媒６０及びパティキュレートフィルタ６１に流入する。このエンジン１０１の始動時には、燃焼室２２，２３での燃焼が不安定となってＰＭが多く発生するが、このＰＭを含んだ排気ガスが第２排気管５８のパティキュレートフィルタ６１を通過することで、この排気ガス中のＰＭがパティキュレートフィルタ６１により捕集される。
【００６７】
そして、ステップＳ１５にて、第２前段三元触媒６０の急速暖機制御の要求があったかどうかを判定する。この場合、エンジン１０１が冷間始動である場合、第２前段三元触媒６０が低温状態にあって、排気ガスの活性化温度まで達していないため、点火時期を大幅に遅角して点火プラグ７７，７８により点火することで、燃料の燃焼エネルギがエンジン１０１を駆動させるために消費されるのを減じ、排気ガスを高温のまま第２排気管５８へ流すことにより第２前段三元触媒６０を急速暖機させる必要がある。そのため、エンジンＥＣＵ１１２は、水温センサ８４が検出したエンジン冷却水温が予め設定された所定温度より低いときに冷間始動であると判定し、急速暖機制御の要求があったと判定する。
【００６８】
ここで、エンジン１０１が冷間始動であって、第２前段三元触媒６０の急速暖機制御の要求があったと判定されたら、ステップＳ１６にて、エンジンＥＣＵ１１２は、第２前段三元触媒６０の急速暖機制御を開始する。即ち、このエンジンＥＣＵ１１２は、点火プラグ７７，７８の点火時期を大幅遅角する。すると、エンジン１０１にて、圧縮行程における上死点付近でインジェクタ７２，７３が燃料を噴射し、膨張行程で点火プラグ７７，７８により点火することとなり、燃料の燃焼エネルギは、ピストン１６，１７を駆動するために消費されるのが減少する。各バンク１２，１３の気筒群から排出された高温の排気ガスが第２排気管５８を通して第２前段三元触媒６０に流入することとなり、この第２前段三元触媒６０を急速暖機する。
【００６９】
また、第２前段三元触媒６０の急速暖機制御を実行するとき、エンジンＥＣＵ１１２は、空燃比をリーンに変更する。すると、各バンク１２，１３の気筒群から排出された排気ガスは、高温で、且つ、酸素余剰状態となり、パティキュレートフィルタ６１に堆積しているＰＭが燃焼して再生される。
【００７０】
続いて、ステップＳ１７では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３における現在の床温を推定する。即ち、エンジン１０１の始動後は、第１制御弁６５を閉止状態とし、第２制御弁６６を開放状態とすることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを全量第２排気管５８に流し、第２前段三元触媒６０及びパティキュレートフィルタ６１を通して排気集合管６２からＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流しており、第１排気管５７の第１前段三元触媒５９は低温状態のままとなっている。そのため、排気ガスの経路を第２排気管５８から第１排気管５７側に変更したとき、この第１排気管５７を流れる排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３により浄化処理することから、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の床温を把握する必要がある。
【００７１】
具体的に、エンジンＥＣＵ１１２は、エアフローセンサ８１が検出した吸入空気量に基づいて算出したエンジン始動時からの積算空気量と、エンジン負荷率に基づいてＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の床温Ｔｃを推定する。なお、エンジン負荷率は、吸入空気量とエンジン回転数に基づいて算出する。また、Ｆは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の床温Ｔｃに起因する関数である。
【００７２】
また、ステップＳ１８では、パティキュレートフィルタ６１における粒子状物質の堆積量を推定する。即ち、エンジン１０１の冷間始動時には、排気ガス中に多くのＰＭが含まれ、パティキュレートフィルタ６１がこの排気ガス中のＰＭを捕集する一方、その後の第２前段三元触媒６０の急速暖機制御では、パティキュレートフィルタ６１に堆積するＰＭを燃焼して再生しており、第２排気管の流動抵抗を低減するためにこのパティキュレートフィルタ６１におけるＰＭの堆積量を把握する必要がある。
【００７３】
具体的に、エンジンＥＣＵ１１２は、インジェクタ７２，７３が噴射する燃料噴射量と、各Ａ／Ｆセンサ８６，８７が検出した排気空燃比に基づいてパティキュレートフィルタ６１におけるＰＭの堆積量Ｑｐを推定する。なお、Ｆは、パティキュレートフィルタ６１におけるＰＭの堆積量Ｑｐに起因する関数である。
【００７４】
そして、ステップＳ１９にて、推定したＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の床温Ｔｃが予め設定された所定値（例えば、触媒活性化温度）以上であるかどうかを判定する。ここで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の床温Ｔｃが所定値以上であると判定されたら、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３が活性化状態にあると推定し、ステップＳ２０に移行する。このステップＳ２０にて、推定したパティキュレートフィルタ６１におけるＰＭの堆積量Ｑｐが予め設定された所定値以下であるかどうかを判定する。ここで、ＰＭの堆積量Ｑｐが所定値以下であると判定されたら、パティキュレートフィルタ６１に堆積したＰＭがほとんど燃焼して再生されたものと推定し、ステップＳ２１に移行する。
【００７５】
一方、ステップＳ１９にて、推定したＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の床温Ｔｃが所定値以上でないと判定されたり、ステップＳ２０にて、推定したパティキュレートフィルタ６１におけるＰＭの堆積量Ｑｐが所定値以下でないと判定されたら、ステップＳ１７に戻って処理を繰り返す。
【００７６】
ステップＳ２１では、エンジンＥＣＵ１１２は、第２前段三元触媒６０の急速暖機制御を終了すると共に、空燃比をストイキに変更する。そして、ステップＳ２２にて、エンジンＥＣＵ１１２は、第１制御弁６５を開放状態とし、第２制御弁６６を閉止状態とする。すると、第２バンク１３の気筒群から第２排気管５８に排出された排気ガスが連通管６４を通して第１排気管５７にバイパスし、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスが第１排気管５７で合流した後、大量の排気ガスをターボ過給機６７を通り、第１前段三元触媒５９を経て排気集合管６２を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流れる。
【００７７】
このとき、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの大量の排気ガスがターボ過給機６７に導入されることで、このターボ過給機６７による過給圧が上昇し、エンジン出力が向上する。また、第１、第２バンク１２，１３の気筒群から排出される排気ガスをパティキュレートフィルタのない第１排気管５７を通るが、既にエンジン１０１が暖機完了しており、排気ガス中のＰＭはほとんどないため、大量のＰＭが外部に排出されることはない。更に、第１排気管５７の第１前段三元触媒５９は低温状態であるが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３が既に活性化しているため、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３により排気ガスを浄化処理することができる。
【００７８】
一方、ステップＳ１１にて、イグニッションキースイッチがＯＦＦ状態であったり、イグニッションキースイッチがＯＮ状態であっても、既にエンジン１０１が始動しているときには、ステップＳ２２に移行し、エンジンＥＣＵ１１２は、第１制御弁６５を開放状態とし、第２制御弁６６を閉止状態とする。
【００７９】
また、ステップＳ１５にて、第２前段三元触媒６０の急速暖機制御の要求がないと判定されたら、エンジン１０１が冷間始動ではなく、既に暖機されていることから、電気モータ１０２だけのエコラン走行からエンジン１０１及び電気モータ１０２を用いた通常走行に移行したものと判定する。そして、ステップＳ２３にて、エンジンＥＣＵ１１２は、空燃比がリッチかどうかを判定する。
【００８０】
即ち、ハイブリッド車両にて、エコラン走行から通常走行に移行してエンジン１０１を始動するとき、空燃比をリッチとして始動性を良好にしている。エンジン１０１がリッチ空燃比で駆動しているとき、燃焼室２２，２３から排出される未燃燃料が増加してＰＭが多く発生する。そのため、ステップＳ２３にて、空燃比がリッチであると判定されたときには、各制御弁６５，６６の開閉状態を維持することで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスが第２排気管５８に流れ、このＰＭを含んだ排気ガスが第２排気管５８のパティキュレートフィルタ６１を通過するときに、この排気ガス中のＰＭがパティキュレートフィルタ６１により捕集される。
【００８１】
その後、エンジン１０１の空燃比がストイキまたはリーンに変更され、ステップＳ２３にて、空燃比がリッチでないと判定されたときには、ステップＳ２２に移行し、エンジンＥＣＵ１１２は、第１制御弁６５を開放状態とし、第２制御弁６６を閉止状態とする。
【００８２】
なお、第１制御弁６５を閉止状態とする一方、第２制御弁６６を開放状態とし、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを全量第２排気管５８に流してエンジン１０１を駆動するとき、ターボ過給機６７を作動することができずにハイブリッド車両の出力が不足するおそれがある。この場合は、エンジン１０１の排気浄化制御を優先して実行し、電気モータ１０２の出力（アシスト量）を上昇することで、不足する出力を補うようにしている。
【００８３】
このように実施例１にあっては、Ｖ型６気筒エンジン１０１と電気モータ１０２を搭載したハイブリッド車両にて、複数の気筒が左右の第１バンク１２及び第２バンク１３に分けて配列された気筒群を設け、各バンク１２，１３の気筒群に対して吸気管５１を連結する一方、第１排気管５７及び第２排気管５８を連結し、各排気管５７，５８に第１前段三元触媒５９及び第２前段三元触媒６０をそれぞれ設けると共に第１制御弁６５及び第２制御弁６６を設け、第２排気管５８にパティキュレートフィルタ６１を設け、各排気管５７，５８における前段三元触媒５９，６０、パティキュレートフィルタ６１、制御弁６５，６６の上流側を連通管６４により連通してエンジン１０１を構成し、エンジンＥＣＵ１１２が運転状態に応じて各制御弁６５，６６を開閉制御している。
【００８４】
従って、排気ガス中に含まれるＰＭが多いときには、第１制御弁６５を閉止状態とする一方、第２制御弁６６を開放状態とし、各バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気環５８に流すことで、パティキュレートフィルタ６１によりＰＭを捕集することができる一方、排気ガス中に含まれるＰＭが少ないときには、第１制御弁６５を開放状態とする一方、第２制御弁６６を閉止状態とし、各バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第１排気環５７に流すことで、排気ガスがパティキュレートフィルタ６１を通過しないために背圧が上昇することはなく、その結果、排気ガス中に含まれるＰＭを効率的に捕集可能として排気浄化性能を向上することができると共に、排気ガスの背圧の上昇による出力の低下を抑制することができる。
【００８５】
また、実施例１のエンジン１０１では、第２排気管５８側のみにパティキュレートフィルタ６１を設け、第１排気管５７側のみにターボ過給機６７を設けている。従って、排気ガス中に含まれるＰＭが多いときには、各バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気環５８に流すことで、パティキュレートフィルタ６１によりＰＭを適正に捕集することができる一方、排気ガス中に含まれるＰＭが少ないときには、各バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第１排気環５７に流すことで、ターボ過給機６７を稼動して所定の出力を確保することができる。
【００８６】
そして、実施例１では、エンジン１０１の冷間始動時に、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８に流すことで、この冷間始動時に多く発生する排気ガス中のＰＭをこのパティキュレートフィルタ６１により捕集することができ、排気浄化性能を向上することができる。
【００８７】
また、このエンジン１０１の冷間始動時に、点火時期を遅角すると共に、空燃比をリーン空燃比に変更するようにしている。従って、エンジン１０１の冷間始動時に、点火プラグ７７，７８の点火時期を大幅遅角することで、各バンク１２，１３の気筒群から排出される排気ガス温度を上昇し、高温の排気ガスを第２排気管５８から第２前段三元触媒６０に流入することで、この第２前段三元触媒６０を急速暖機することができる。また、このとき、空燃比を弱リーンに変更することで、各バンク１２，１３の気筒群から排出された排気ガスは、高温で、且つ、酸素余剰状態となり、パティキュレートフィルタ６１に堆積しているＰＭを早期に燃焼することができ、パティキュレートフィルタ６１を確実に再生することができる。
【００８８】
また、実施例１にて、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８に流している状態から、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の推定床温Ｔｃが所定値以上になって活性化し、パティキュレートフィルタ６１におけるＰＭの堆積量Ｑｐが所定値以下になって再生が完了したら、第１制御弁６５を開放状態とする一方、第２制御弁６６を閉止状態とし、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第１排気管５７に流すようにしている。
【００８９】
従って、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の推定床温Ｔｃが所定値以上になって活性化した後に、全ての排気ガスを第１排気管５７に流すことで、排気経路を第２排気管５８から第１排気管５７に変更したとき、第１前段三元触媒５９が活性化していなくとも、既に活性化しているＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３により排気ガスを浄化処理することができる。また、パティキュレートフィルタ６１におけるＰＭの堆積量Ｑｐが所定値以下になって再生が完了した後に、全ての排気ガスを第１排気管５７に流すことで、パティキュレートフィルタ６１に堆積量するＰＭによる第２排気管５８の背圧上昇を抑制することができる。
【００９０】
なお、上述の実施例１では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の推定床温Ｔｃが所定値以上になり、且つ、パティキュレートフィルタ６１におけるＰＭの堆積量Ｑｐが所定値以下になったときに、排気経路を第２排気管５８から第１排気管５７に変更したが、この構成に限定されるものではない。例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の推定床温Ｔｃが所定値以上になったら排気経路を変更したり、パティキュレートフィルタ６１におけるＰＭの堆積量Ｑｐが所定値以下になったら排気経路を変更してもよい。また、エンジン１０１の負荷が予め設定された所定値以上になったときに、排気経路を第２排気管５８から第１排気管５７に変更し、ターボ過給機６７を駆動して出力を確保するようにしてもよい。
【００９１】
また、実施例１では、エンジン１０１の暖機状態からの始動時に、空燃比がリッチであるとき、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８に流すことで、このリッチ空燃比での運転時に多く発生する排気ガス中のＰＭをパティキュレートフィルタ６１により捕集することができ、排気浄化性能を向上することができる。
【実施例２】
【００９２】
図５は、本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図、図６は、実施例２のＶ型６気筒エンジンにおける制御弁の切換制御を表すフローチャートである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００９３】
実施例２では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用している。実施例２のＶ型６気筒エンジンにおいて、図５に示すように、複数の気筒が左右の第１バンク１２及び第２バンク１３に分けて配列された気筒群を有し、各バンク１２，１３の気筒群に対して第１排気管５７及び第２排気管５８が連結され、各排気管５７，５８に第１前段三元触媒５９及び第２前段三元触媒６０、パティキュレートフィルタ６１、第１制御弁６５及び第２制御弁６６が設けられ、各排気管５７，５８における前段三元触媒５９，６０及び制御弁６５，６６の上流側が連通管６４により連通され、この連通管６４における長手方向の中間部に第３制御弁（連通制御弁）９１が設けられ、エンジンＥＣＵ１１２は、エンジン運転状態に応じて各制御弁６５，６６，９１を開閉制御可能としている。
【００９４】
ここで、本実施例のＶ型６気筒エンジンにおける各制御弁６５，６６，９１の開閉制御について、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００９５】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図６に示すように、ステップＳ３１にて、エンジンＥＣＵ１１２は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３が硫黄被毒再生制御中であるかどうかを判定する。この場合、エンジンＥＣＵ１１２は、燃料中の硫黄含有量とインジェクタからの燃料噴射量の積算値に基づいてＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に吸蔵された硫黄吸蔵量を推定し、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に吸蔵された硫黄吸蔵量が予め設定された所定値を超えたときに硫黄被毒再生制御を実行するようにしている。なお、硫黄吸蔵量の推定方法は、この方法に限らず、例えば、車両の走行距離や走行時間などに基づいて推定してもよい。
【００９６】
そして、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の硫黄被毒再生制御は、第１バンク１２の気筒群からの排気ガスをリーン雰囲気として第１排気管５７に流し、第２バンク１３の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気として第２排気管５８に流し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３で合流させることで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３における酸化発熱反応を利用し、吸蔵されている硫黄成分を放出して再生するものである。
【００９７】
そして、ステップＳ３１にて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３が硫黄被毒再生制御中であると判定されたら、ステップＳ３２にて、第１制御弁６５及び第２制御弁６６を開放状態とし、第３制御弁９１を閉止状態とする。すると、第１バンク１２の気筒群から排出されたリーン雰囲気の排気ガスが第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の気筒群から排出されたリッチ雰囲気の排気ガスが第２排気管５８に流れ、排気集合管６２で合流してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流入することとなり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３では、酸化発熱反応を利用して吸蔵されている硫黄成分を放出することで再生することができる。
【００９８】
一方、ステップＳ３１にて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３が硫黄被毒再生制御中でないと判定されたら、ステップＳ３３にて、エンジンＥＣＵ１１２は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３がＮＯｘ還元制御中であるかどうかを判定する。この場合、エンジンＥＣＵ１１２は、リーンバーン運転時間に基づいてＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量を推定し、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定値を超えたときにＮＯｘ還元制御を実行するようにしている。
【００９９】
そして、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３のＮＯｘ還元制御（リッチスパイク制御）は、第１、第２バンク１２、１３の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に供給することで、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３が吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。
【０１００】
そして、ステップＳ３３にて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３がＮＯｘ還元制御中であると判定されたら、ステップＳ３４にて、第１制御弁６５を閉止状態とする一方、第２制御弁６６を開放状態とし、第３制御弁９１を開放状態とする。すると、第１バンク１２の気筒群から第１排気管５７に排出された排気ガスが連通管６４を通して第２排気管５８にバイパスし、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８で合流した後、この大量の排気ガスを第２前段三元触媒６０及びパティキュレートフィルタ６１に流し、排気集合管６２を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流入することとなり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３では、吸蔵したＮＯｘを放出し、燃料によりＮＯｘを還元することができる。
【０１０１】
上述したＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の硫黄被毒再生制御中及びＮＯｘ還元制御中では、第２バンク１３の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガス、または、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガスが第２排気管５８に流れ、第２前段三元触媒６０及びパティキュレートフィルタ６１を通過する。そのため、空燃比がリッチであるときに多く発生する排気ガス中のＰＭは、このパティキュレートフィルタ６１により捕集されることとなる。
【０１０２】
一方、ステップＳ３３にて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３がＮＯｘ還元制御中でないと判定されたら、ステップＳ３５にて、エンジンＥＣＵ１１２は、第１制御弁６５を開放状態とする一方、第２制御弁６６を閉止状態とし、第３制御弁９１を開放状態とする。すると、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスが第１排気管５７で合流した後、ターボ過給機６７を通って第１前段三元触媒５９に流れ、排気集合管６２を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流れる。そのため、ターボ過給機６７による過給圧が上昇し、エンジン出力が向上する。
【０１０３】
このように実施例２のＶ型６気筒エンジンにあっては、複数の気筒が左右の第１バンク１２及び第２バンク１３に分けて配列された気筒群を設け、各バンク１２，１３の気筒群に対して吸気管５１を連結する一方、第１排気管５７及び第２排気管５８を連結し、各排気管５７，５８に第１前段三元触媒５９及び第２前段三元触媒６０をそれぞれ設けると共に第１制御弁６５及び第２制御弁６６を設け、第２排気管５８にパティキュレートフィルタ６１を設け、各排気管５７，５８における前段三元触媒５９，６０、パティキュレートフィルタ６１、制御弁６５，６６の上流側を連通管６４により連通し、この連通管６４に第３制御弁９１を設け、各排気管５７，５８を排気集合管６２で集合してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３を設けて構成し、エンジンＥＣＵ１１２が運転状態に応じて各制御弁６５，６６，９１を開閉制御している。
【０１０４】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に吸蔵された硫黄成分を放出する硫黄被毒再生制御の実行中に、第１バンク１２をリーンとして第２バンク１３をリッチとし、第１、第２制御弁６５，６６を開放し、第３制御弁を閉止することで、各バンク１２，１３からのリッチ雰囲気の排気ガスとリッチ雰囲気の排気ガスを連通管６４で混合させることなく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３の直前で混合してこのＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に供給することとなり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３にて、酸化発熱反応を利用して吸蔵されている硫黄成分を適正に放出して再生することができる。
【０１０５】
また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元制御の実行中に、第１バンク１２及び第２バンク１３をリッチとし、第１制御弁６５を閉止する一方、第２制御弁６６を開放し、第３制御弁を開放することで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガスが第２排気管５８に流れ、第２前段三元触媒６０及びパティキュレートフィルタ６１を通過することとなり、空燃比がリッチであるときに多く発生する排気ガス中のＰＭをパティキュレートフィルタ６１により適正に捕集することができる。
【実施例３】
【０１０６】
図７は、本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおける制御弁の切換制御を表すフローチャートである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１０７】
実施例３では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用している。実施例２のＶ型６気筒エンジンにおいて、図５に示すように、複数の気筒が左右の第１バンク１２及び第２バンク１３に分けて配列された気筒群を有し、各バンク１２，１３の気筒群に対して第１排気管５７及び第２排気管５８が連結され、各排気管５７，５８に第１前段三元触媒５９及び第２前段三元触媒６０、パティキュレートフィルタ６１、第１制御弁６５及び第２制御弁６６が設けられ、各排気管５７，５８における前段三元触媒５９，６０及び制御弁６５，６６の上流側が連通管６４により連通され、この連通管６４における長手方向の中間部に第３制御弁（連通制御弁）９１が設けられ、エンジンＥＣＵ１１２は、エンジン運転状態に応じて各制御弁６５，６６，９１を開閉制御可能としている。
【０１０８】
ここで、本実施例のＶ型６気筒エンジンにおける各制御弁６５，６６，９１の開閉制御について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【０１０９】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図７に示すように、ステップＳ４１にて、エンジンＥＣＵ１１２は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３が硫黄被毒再生制御中であるかどうかを判定する。ここで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３が硫黄被毒再生制御中であると判定されたら、ステップＳ４２にて、第１制御弁６５及び第２制御弁６６を開放状態とし、第３制御弁９１を閉止状態とする。すると、第１バンク１２の気筒群から排出されたリーン雰囲気の排気ガスが第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の気筒群から排出されたリッチ雰囲気の排気ガスが第２排気管５８に流れ、排気集合管６２で合流してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流入することとなり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３では、酸化発熱反応を利用して吸蔵されている硫黄成分を放出することで再生することができる。
【０１１０】
一方、ステップＳ４１にて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３が硫黄被毒再生制御中でないと判定されたら、ステップＳ４３にて、エンジンＥＣＵ１１２は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３がＮＯｘ還元制御中であるかどうかを判定する。ここで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３がＮＯｘ還元制御中であると判定されたら、ステップＳ４４にて、第１バンク１２の気筒群の空燃比をストイキに変更し、第２バンク１３の気筒群の空燃比をリッチに変更し、ステップＳ４２に移行する。そして、ステップＳ４２にて、第１制御弁６５及び第２制御弁６６を開放状態とし、第３制御弁９１を閉止状態とする。すると、第１バンク１２の気筒群から排出されたストイキ雰囲気の排気ガスが第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の気筒群から排出されたリッチ雰囲気の排気ガスが第２排気管５８に流れ、排気集合管６２で合流してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流入することとなり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３では、リッチ雰囲気となって吸蔵したＮＯｘを放出し、燃料によりＮＯｘを還元することができる。
【０１１１】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３のＮＯｘ還元制御中では、第１バンク１２の気筒群からのストイキ雰囲気の排気ガスが第１排気管５７に流れ、第１前段三元触媒５９を通過するが、空燃比がストイキであることから排気ガス中のＰＭは微量となる。一方、第２バンク１３の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガスが第２排気管５８に流れ、第２前段三元触媒６０及びパティキュレートフィルタ６１を通過するため、空燃比がリッチであるときに多く発生する排気ガス中のＰＭは、このパティキュレートフィルタ６１により捕集されることとなる。
【０１１２】
一方、ステップＳ４３にて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３がＮＯｘ還元制御中でないと判定されたら、ステップＳ４５にて、エンジンＥＣＵ１１２は、第１制御弁６５を開放状態とする一方、第２制御弁６６を閉止状態とし、第３制御弁９１を開放状態とする。すると、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスが第１排気管５７で合流した後、ターボ過給機６７を通って第１前段三元触媒５９に流れ、排気集合管６２を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流れる。そのため、ターボ過給機６７による過給圧が上昇し、エンジン出力が向上する。
【０１１３】
このように実施例３のＶ型６気筒エンジンにあっては、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元制御の実行中に、第１バンク１２をストイキとする一方、第２バンク１３をリッチとし、第１、第２制御弁６５、６６を開放する一方、第３制御弁６６を閉止することで、第１バンク１２の気筒群からのストイキ雰囲気の排気ガスが第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガスが第２排気管５８に流れ、排気集合管６２で合流してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３に流入することとなり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６３では、リッチ雰囲気となって吸蔵したＮＯｘを放出し、燃料によりＮＯｘを還元することができる。このとき、第１バンク１２の気筒群はストイキであることから、排気ガス中にＰＭはほとんどなく、排気ガスがパティキュレートフィルタのない第１排気管５７に流れても排気浄化性能を低下させることはない。一方、第２バンク１３の気筒群はリッチであることから、排気ガス中に多くのＰＭが存在しているが、排気ガス中のＰＭがパティキュレートフィルタ６１により捕集されることとなり排気浄化性能を向上することができる。
【０１１４】
なお、上述した実施例１では、本発明の内燃機関をハイブリッド車両に搭載して説明したが、実施例２、３のように、一般的な車両に搭載しても同様の作用効果を奏することができる。また、各実施例では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用したが、エンジン形式や気筒数などは実施例に限定されるものではない。更に、内燃機関の燃料噴射形式を筒内噴射式としたが、ポート噴射式であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、排気ガス中の粒子状物質を捕集可能として排気浄化性能の向上を図ると共に、排気通路における背圧の上昇による出力の低下を抑制可能とするものであり、いずれの内燃機関にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図２】実施例１のＶ型６気筒エンジンの概略断面である。
【図３】実施例１のＶ型６気筒エンジンにおける制御弁の切換制御を表すフローチャートである。
【図４】実施例１のＶ型６気筒エンジンが適用されたハイブリッド車両の概略構成図である。
【図５】本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図６】実施例２のＶ型６気筒エンジンにおける制御弁の切換制御を表すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおける制御弁の切換制御を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１７】
１２  第１バンク
１３  第２バンク
２２，２３  燃焼室
２４，２５  吸気ポート
２６，２７  排気ポート
２８，２９  吸気弁
３０，３１  排気弁
５１  吸気管（吸気通路）
５４  電子スロットル装置
５７  第１排気管（排気通路）
５８  第２排気管（排気通路）
５９  第１前段三元触媒（前段浄化触媒）
６０  第２前段三元触媒（前段浄化触媒）
６１  パティキュレートフィルタ
６２  排気集合管
６３  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（後段浄化触媒）
６４  連通管（連通通路）
６５  第１制御弁（排気制御弁）
６６  第２制御弁（排気制御弁）
６７  ターボ過給機
７２，７３  インジェクタ
７７，７８  点火プラグ
９１  第３制御弁（連通制御弁）
１０１  Ｖ型６気筒エンジン（内燃機関）
１０２  電気モータ
１１２  エンジンＥＣＵ（制御手段）
１１８  メイン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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【図６】
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【図７】
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