(57)【要約】【課題】内燃機関に置いて部分的に気筒を休止させた場合にあっても、排ガスの悪化を防止できる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置は、エンジン１のフロントバンク２およびリヤバンク４にそれぞれ接続されたフロント排気マニホールド２４およびリヤ排気マニホールド２６を備え、フロントバンク２に属する気筒群はエンジン１の運転状態に応じて燃焼が停止されるものとなっている。フロント排気マニホールド２４およびリヤ排気マニホールド２６には、それぞれ別個に三元触媒２８，３０が配設されており、このうちフロント側の三元触媒２８の方がリヤ側の三元触媒３０よりも排ガスの浄化性能が高く設定されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒のうち、内燃機関の運転状態に応じて燃焼が休止される休止気筒に接続された第１の排気通路と、
前記休止気筒とは別の稼働気筒に接続された第２の排気通路と、
前記第１および第２の排気通路に個別に配設された２つの排気浄化触媒を有し、これら排気浄化触媒による排気の浄化性能でみて、前記第１の排気通路の方を前記第２の排気通路よりも高性能に設定する排気浄化ユニットと
を具備したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記第１の排気通路に配設された排気浄化触媒は、前記第２の排気通路に配設された排気浄化触媒よりも貴金属の含有量が多いことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第１の排気通路に配設された排気浄化触媒は、排ガス中のＮＯｘを吸蔵可能であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置に係り、特に運転状態に応じて休筒状態となる気筒群を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の排気浄化装置に関する技術としては、例えば特開平７−１３３７１６号公報に記載された可変気筒エンジンの排気浄化装置が挙げられる。この公知の排気浄化装置は特定の運転条件になると部分的に気筒群を休止させて部分気筒運転を行う可変気筒エンジンに適用されており、部分気筒運転時に稼働気筒から排出される排ガスを第１の触媒に通すとともに、この第１の触媒を通った排ガスと休止気筒から排出される新気との混合気を第２の触媒に通している。そして、部分気筒運転時には稼働気筒の空燃比をリッチ側に制御することで、第１の触媒を通った後の未燃成分を新気と反応させ、その熱で第２の触媒の温度低下を防止するものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の部分気筒運転時には休止気筒から多量の新気が排出されるため、たとえ稼働気筒の空燃比をリッチ側に制御していても全体として排ガスの空燃比はリーンとなる。このため公知の排ガス浄化装置では、最終的に第２の触媒に導入される排ガスの空燃比がリーンとなる結果、部分気筒運転時に排ガスの悪化を招くという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、部分的に気筒を休止させた場合にあっても、排ガスの悪化を防止できる内燃機関の排気浄化装置の提供を課題としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の排気浄化装置（請求項１）は、休止気筒側と稼働気筒側とで別個の排気浄化触媒を配設するとともに、休止気筒側の排気浄化触媒の方を稼働気筒側の排気浄化触媒よりも高性能に設定することで上記の課題を解決している。
【０００６】
すなわち、稼働気筒側の排気浄化触媒は、通常の運転条件に応じた充分な浄化性能を有しているが、これよりも休止気筒側の排気浄化触媒を高性能に設定することで、休筒運転への移行時に休止気筒から新気が排出されたとしても、排ガスの悪化が有効に防止される。
排気浄化触媒の高性能化は、貴金属の含有量を増加することで容易に設定可能である（請求項２）。この場合、触媒コストの増加が最小限に抑えられる。
【０００７】
あるいは、休止気筒側の排気浄化触媒をＮＯｘ吸蔵型としてもよい（請求項３）。これにより、ＮＯｘ放出量の瞬間的な増大が確実に防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、例えば車両に搭載された内燃機関の排気浄化装置が概略的に示している。ただし、本発明は車両用の内燃機関だけでなく、その他の用途にも適用可能である。
【０００９】
本実施形態において内燃機関であるエンジン１は、例えばＶ型６気筒のシリンダレイアウトを有している。このエンジン１は、例えば燃料噴射モード（運転モード）を切換えることで吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射モード）または圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射モード）を実施可能な筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジンである。そして、エンジン１は理論空燃比（ストイキ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リーン空燃比運転）を容易に実現可能であり、特に圧縮行程噴射モードでは、超リーン空燃比での燃焼を実現可能である。
【００１０】
エンジン１は、そのシリンダブロックが２つのバンク２，４に分かれており、各バンク２，４に気筒群（例えば３気筒毎）が一纏めにして配列されている。車両用のエンジン１はエンジンルームへの配置の都合上、一方のバンク２がフロント側に位置付けられ、他方のバンク４がリヤ側に位置付けられている。そのため以下の説明では、便宜上、２つのバンク２，４をそれぞれフロントバンク２，リヤバンク４と呼称する。
【００１１】
図１に示すように、フロントバンク２およびリヤバンク４の各シリンダヘッド６，８には、その気筒毎に点火プラグ１０とともに電磁式の燃料噴射弁１２が取り付けられており、これにより、各燃焼室１４内に燃料を直接噴射可能となっている。なお、点火プラグ１０にはそれぞれイグニションコイル１６が接続されている。
【００１２】
燃料噴射弁１２には、燃料パイプを介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（いずれも図示していない）が接続されている。より詳しくは、燃料供給装置は低圧燃料ポンプおよび高圧燃料ポンプを有しており、これら２種類の燃料ポンプから低圧または高圧の燃料を燃料噴射弁１２に供給し、これを燃料噴射弁１２から燃焼室１４内に噴射させることができる。
【００１３】
各シリンダヘッド６，８には、気筒毎にその軸線方向に延びる吸気ポートが形成されており、これら吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド１８がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド１８の上流端には電子スロットルバルブ２０が設けられており、この電子スロットルバルブ２０は、例えばモータ２２により所望の開度に開閉作動することができる。
【００１４】
また各シリンダヘッド６，８には、気筒毎に排気ポートが形成されており、これら排気ポートと連通するようにしてフロント排気マニホールド（第１の排気通路）２４およびリヤ排気マニホールド（第２の排気通路）２６の一端がそれぞれ接続されている。
これらフロント排気マニホールド２４およびリヤ排気マニホールド２６には、それぞれ三元触媒２８，３０が配設されている。そして、フロント排気マニホールド２４およびリヤ排気マニホールド２６は、各三元触媒２８，３０の下流側で１つの排気管３２に集合している。なお、排気管３０には後段触媒を介してマフラー（いずれも図示されていない）が接続されている。これら三元触媒２８，３０は、いずれもエンジン１に近接して配設されているため、エンジン１が冷態状態にあるような場合であっても急速に活性化することができ、これによりエンジン１の冷態始動直後からＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）を良好に浄化する性能を有している。また、これら三元触媒２８，３０は、その触媒反応により発生する反応熱によって上述した後段触媒を早期に昇温させる機能をも有している。
【００１５】
エンジン１には、その運転を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する。）３４が接続されている。ＥＣＵ３４は、例えば電気的な入出力装置や記憶装置、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えており、このＥＣＵ３４により、エンジン１の総合的な制御が行われる。
ＥＣＵ３４には、上述したイグニションコイル１６や燃料噴射弁１２、モータ２２等が接続されており、ＥＣＵ３４はこれら機器類に制御信号を出力することができる。例えば、イグニションコイル１６や燃料噴射弁１２には、その内部で演算された燃料噴射量や点火時期等の最適値がそれぞれ出力される。これにより、燃料噴射弁１２から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、また点火プラグ１０によって適正なタイミングで点火が実施される。
【００１６】
以上の構成から明らかなように、エンジン１の運転中、２つの三元触媒２８，３０には、フロント排気マニホールド２４およびリヤ排気マニホールド２６のそれぞれを流れる排気が別個に導入される。したがって、フロントバンク２に含まれる気筒から排出される排ガスはフロント側の三元触媒２８を通り、一方、リヤバンク４に含まれる気筒から排出される排ガスはリヤ側の三元触媒３０を通ってそれぞれ浄化される。
【００１７】
ここで、本実施形態ではフロント側の三元触媒２８の方がリヤ側の三元触媒３０よりも貴金属の含有量が多く、それゆえ、２つの三元触媒２８，３０による排ガス浄化性能でみて、フロント側（フロント排気マニホールド２４）の方がリヤ側（リヤ排気マニホールド２６）よりも高性能に設定されている（排気浄化ユニット）。なお公知のように、三元触媒２８，３０に使用される貴金属としては、例えば白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等を挙げることができ、これら貴金属は担体上に担持されている。
【００１８】
次に、ＥＣＵ３４によるエンジン１の休筒運転制御について説明する。上述したＥＣＵ３４は、図示しないアクセルポジションセンサやクランク角センサ、スロットル開度センサ、車速センサ等から各種センサ信号を収拾することで、エンジン１の運転状態を検出することができる。このとき、例えば車速が低速域でエンジン１が比較的低負荷の運転状態であったり、あるいは車両の停止中でアイドル運転状態であったりする場合、これら運転状態に応じてＥＣＵ３４はエンジン１の休筒運転制御を実施する。
【００１９】
具体的には、ＥＣＵ３４はフロントバンク２に設けられた燃料噴射弁１２の作動を停止させ、フロントバンク２に属する気筒への燃料供給を停止する。燃料供給を停止した後、さらにＥＣＵ３４はフロントバンク２側の吸排気弁の作動を停止させる。これにより、フロントバンク２に属する気筒は休止気筒となり、リヤバンク４に属する気筒のみが稼働気筒となって運転が行われる。なお、吸排気弁の作動を電子制御により停止させる技術は既に公知であり、ここではその具体的な説明を省略する。
【００２０】
このような休筒運転制御を実施するに際して、フロントバンク２側の気筒による燃焼が急激に停止されると、そこでトルクショックが生じるおそれがあるため、このようなショック対策として、ＥＣＵ３４は過渡的に所定時間内は燃料供給を停止しても吸排気弁を作動させている。この過渡期間においては、フロントバンク２に属する気筒群が燃焼を伴わない空気サイクルを実行し、排ガスの空燃比がリーンとなるが、上述のようにフロント側の三元触媒２８は排ガス浄化性能が高められているので、一時的な排ガスの悪化が有効に防止される。
【００２１】
なお、リヤ側の三元触媒３０は、通常の運転状態で充分な浄化性能を有しており、それゆえ、休筒運転制御中であってもリヤバンク４に属する気筒群からの排ガスは三元触媒３０により引き続き浄化される。
また上述のように、本実施形態ではフロント側の三元触媒２８についてのみ貴金属量を増やしているので、両方の三元触媒２８，３０を一律に高性能化する場合に比較してコストの増加が抑えられる。
【００２２】
上述した一実施形態では、フロント側およびリヤ側とも三元触媒２８，３０を用いているが、フロント側にＮＯｘ吸蔵型触媒を用いてもよい。ＮＯｘ吸蔵型触媒は、例えば貴金属として白金（Ｐｔ）やロジウム（Ｒｈ）等を有するとともに、吸蔵材としてはバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属を有している。この場合、休筒運転が終了して燃料噴射を開始したときに一時的にＮＯｘが増加するが、このＮＯｘをＮＯｘ吸蔵型触媒に吸着させることができる。
【００２３】
その他、本発明は一実施形態に制約されることなく、各種の変形が可能である。内燃機関の具体的な構成は図１のものに限られず、例えば直列型や対向型のシリンダレイアウトを有するものであってもよい。この場合でも、休筒される気筒とその他の気筒とで別々の排気通路を設け、これらに２つの触媒を別個に配設することで本発明を構成することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、休止気筒側と稼働気筒側の排気浄化触媒についてそれぞれ適切な浄化性能を設定することで、排ガスの悪化やコストの増加を確実に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の排気浄化装置を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１　エンジン
２４　フロント排気マニホールド（第１の排気通路）
２６　リヤ排気マニホールド（第２の排気通路）
２８，３０　三元触媒（排気浄化触媒）
【図１】
2004027972.tif 000003