(57)【要約】【課題】複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関において、気筒群間の発生トルク差を低減するようにした過給機付き内燃機関を提供する。【解決手段】複数の気筒群１００、２００のうちの一部の気筒群１００の気筒からの排気ガスのみが過給機１０３を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関において、上記過給機１０３からの空気は上記一部の気筒群１００の気筒にのみ供給されるようになっていると共に、上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群１００の気筒の発生トルクと上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群２００の気筒の発生トルクとの差を低減する発生トルク差低減手段を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒群を有し、同複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関において、
上記過給機からの空気は上記一部の気筒群の気筒にのみ、もしくは上記一部の気筒群以外の気筒群の気筒にのみ供給されるようになっていると共に、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減する発生トルク差低減手段を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項２】
上記発生トルク差低減手段は、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒と上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒とでそれぞれ独立に吸入空気量と混合気の空燃比を制御する手段を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項３】
上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における吸入空気量と混合気の空燃比は、上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクが上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと一致するように制御されることを特徴とする、請求項２に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項４】
第１の気筒群と第２の気筒群とを有し、上記第１の気筒群の気筒からの排気ガスのみが上記過給機を駆動するのに利用されると共に同過給機からの空気は上記第１の気筒群の気筒にのみ供給されるようになっていることを特徴とする、請求項２または３に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項５】
第１の気筒群と第２の気筒群とを有し、上記第１の気筒群の気筒からの排気ガスのみが上記過給機を駆動するのに利用されると共に同過給機からの空気は上記第２の気筒群の気筒にのみ供給されるようになっていることを特徴とする、請求項２または３に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項６】
上記内燃機関に対する要求トルクが機関回転数に応じて予め定められる第１の基準トルク以下である場合には、上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における混合気の空燃比がリーンとされると共に、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における混合気の空燃比は上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における混合気の空燃比よりも大きくされることを特徴とする、請求項２から５の何れか一項に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項７】
上記内燃機関に対する要求トルクが、機関回転数に応じて予め定められる第１の基準トルクより大きく、且つ、機関回転数に応じて予め定められ上記第１の基準トルクよりも大きい第２の基準トルク以下である場合には、上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における混合気の空燃比がほぼ理論空燃比とされると共に、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における混合気の空燃比がリーンとされることを特徴とする、請求項２から６の何れか一項に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項８】
上記内燃機関に対する要求トルクが機関回転数に応じて予め定められる第２の基準トルクより大きい場合には、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における混合気の空燃比と上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における混合気の空燃比とが共にほぼ理論空燃比とされることを特徴とする、請求項２から７の何れか一項に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項９】
上記各気筒において吸気弁と排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを変更する開閉タイミング変更機構と、上記各気筒において吸気弁と排気弁の少なくとも一方のバルブリフト量を変更するバルブリフト量変更機構との少なくとも一方を具備していて、
上記各気筒においては、混合気の空燃比がリーンとされる場合には混合気の空燃比が理論空燃比とされる場合よりも吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量が増加されることを特徴とする、請求項１から８の何れか一項に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項１０】
上記発生トルク差低減手段として、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の排気量よりも上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の排気量が大きくされている、請求項１から９の何れか一項に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項１１】
上記発生トルク差低減手段として、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における圧縮比よりも上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における圧縮比が高くされている、請求項１から１０の何れか一項に記載の過給機付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は過給機付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等に搭載される内燃機関においては排気ガス通路に排気ガス浄化用触媒が配置され、同排気ガス浄化用触媒によって排気ガス中のＨＣ(炭化水素)、ＣＯ(一酸化炭素)、ＮＯｘ(窒素酸化物)等の大気汚染物質が水、二酸化炭素、窒素等に変換されて排気ガスが浄化されるようになっている。
【０００３】
このような排気ガス浄化用触媒としては、例えば白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属触媒が酸化珪素等で形成された担体に担持されてなる三元触媒等が広く用いられているが、かかる排気ガス浄化用触媒はその温度が所定の活性化温度(例えば、３５０℃)以上にならなければ充分な排気ガス浄化性能が得られない。この点に関し、内燃機関がすでに暖機状態となっている通常の運転時においては、排気ガス浄化用触媒は、常時高温の排気ガス(例えば、７００〜９００℃)にさらされてその温度が活性化温度以上に保持されているので、充分な排気ガス浄化性能を有している。
【０００４】
しかしながら、内燃機関の冷間始動時においては、排気ガス浄化用触媒は内燃機関始動後に排気ガスによって常温から徐々に暖められることになり、したがって内燃機関始動後におけるある程度の期間は充分な排気ガス浄化性能を備えていないことになる。その結果、内燃機関の冷間始動時において、排気ガス浄化用触媒の温度が活性化温度に達するまでの間(すなわち、触媒暖機期間)は、排気ガスが充分に浄化されず、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の大気汚染物質を含んだまま大気中に排出されてしまうことになる。このため、内燃機関の冷間始動時において、排気ガス浄化用触媒の温度を迅速に活性化温度まで高めることが望まれる。
【０００５】
一方、内燃機関の吸気効率を高めて出力の増大を図るべく、過給機を具備している内燃機関が公知である。特に特許文献１には、空燃比がリーンの混合気で運転を行うことのできる内燃機関において、リーン空燃比運転領域を拡大する目的で過給機を設けたものが記載されている。一般に空燃比がリーンの混合気で運転を行うと燃費及び排気エミッションの改善を図ることができるので、このような過給機付き内燃機関では燃費及び排気エミッションの改善と高出力とを両立することが可能となる。
【０００６】
ところで、このような内燃機関の過給機としては、排気ガス流によって駆動される排気駆動式の過給機が広く用いられているが、かかる過給機を具備した内燃機関では、過給機を駆動するために排気ガスのエネルギが用いられるため、過給機を具備していない場合に比べて排気ガスの温度が低下することになる。
【０００７】
このように排気ガスの温度が低下すると排気ガス通路に配置された排気ガス浄化用触媒の温度を迅速に上昇させることができなくなるため、特に内燃機関の冷間始動時において排気ガス浄化用触媒の触媒暖機性が低下し、結果として上記過給機を具備していない場合に比べて排気ガスの浄化が不充分になることが懸念される。
【０００８】
このような問題に対し特許文献２には、排気ガス通路を過給すべき時とそうでない時とで切換えられるように構成することによって、必要に応じて出力増大等が可能であり、また触媒暖機性の確保も図れるという過給機付き内燃機関が開示されている。しかしながら、このような内燃機関では、上述したような切換えが可能な排気ガス通路を構成するために排気管の量が増加する傾向があり、また排気ガス通路に切換え弁を設置する必要があることから、コストが増加し搭載性が悪化する恐れがある。また排気管の量の増加や切換え弁の設置によって排気ガス通路の熱容量が増加するため触媒暖機の効率が低下し、実際には充分な触媒暖機性の向上が図れない可能性がある。更には上述したような切換えを行うことによって制御が複雑化するといった問題もある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−６９０２９号公報
【特許文献２】実開平１−１７３４２３号公報
【特許文献３】特開平１−３１５６３３号公報
【特許文献４】特開２００３−３０１７３６号公報
【特許文献５】特開平８−２３２６４５号公報
【特許文献６】特開２００３−９７２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
また、触媒暖機性を確保するようにした過給機付き内燃機関の別の構成として、内燃機関の一部の気筒からの排気ガス流のみを過給機を駆動するために利用する構成が考えられる。すなわち、例えば内燃機関の複数の気筒を第１気筒群と第２気筒群とに分け、第１気筒群の気筒からの排気ガスのみで過給機が駆動されると共に同過給機からの空気が両気筒群の気筒に供給されるように吸排気通路を構成する。このようにすると、過給を実施することができると共に、第２気筒群の気筒からの排気ガスは過給機を駆動しないので温度が高く維持され、その結果、触媒暖機性を確保することができる。
【００１１】
ところが、このような構成では、排気ガスが過給機の駆動に利用される第１気筒群の気筒において排気ガスが過給機の駆動に利用されない第２気筒群の気筒よりも高背圧になるため、気筒群間における空気の分配に偏りが生じ、その結果気筒群間において気筒の発生トルクに差が生じて振動等の問題が発生してしまう場合がある。
【００１２】
本発明は以上のようなことに鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の気筒群を有し、同複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関であって、気筒群間において生じる気筒の発生トルク差を低減するようにした過給機付き内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された過給機付き内燃機関を提供する。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、複数の気筒群を有し、同複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関において、上記過給機からの空気は上記一部の気筒群の気筒にのみ、もしくは上記一部の気筒群以外の気筒群の気筒にのみ供給されるようになっていると共に、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減する発生トルク差低減手段を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関を提供する。
【００１５】
例えば、排気ガス通路に配置された排気ガス浄化用触媒の温度を迅速に上昇させること等を目的として、上述したように複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関では、排気ガスが過給機の駆動に利用される気筒群の気筒において排気ガスが過給機の駆動に利用されない気筒群の気筒よりも高背圧になる。このため、気筒群間における空気の分配に偏りが生じ、その結果気筒群間において気筒の発生トルクに差が生じて振動等の問題が発生してしまう場合がある。
【００１６】
これに対し、請求項１に記載の発明では、複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関において、上記過給機からの空気が上記一部の気筒群の気筒にのみ、もしくは上記一部の気筒群以外の気筒群の気筒にのみ供給されるようになっていると共に、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差が上記発生トルク差低減手段により低減されるようになっている。したがって請求項１に記載の発明によれば、気筒群間において生じる気筒の発生トルク差に起因する振動等の問題の発生を抑制することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明において、上記発生トルク差低減手段は、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒と上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒とでそれぞれ独立に吸入空気量と混合気の空燃比を制御する手段を含んでいる。
【００１８】
上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒と上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒とでそれぞれ独立に吸入空気量と混合気の空燃比を制御することによって、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒と上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒とで発生トルクをそれぞれ独立に制御することが可能となる。したがって、請求項２に記載の発明によれば、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減することができ、振動等の問題の発生を抑制することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では請求項２に記載の発明において、上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における吸入空気量と混合気の空燃比は、上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクが上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと一致するように制御されるようになっている。
【００２０】
請求項３に記載の発明のようにすることによって、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差が低減され、振動等の問題の発生を抑制することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明では請求項２または３に記載の発明において、第１の気筒群と第２の気筒群とを有し、上記第１の気筒群の気筒からの排気ガスのみが上記過給機を駆動するのに利用されると共に同過給機からの空気は上記第１の気筒群の気筒にのみ供給されるようになっている。
【００２２】
請求項４に記載の発明のようにすると、上記第１の気筒群の気筒については過給が行われるため、過給が行われない場合に比べて、より大きな要求トルクまで混合気の空燃比をよりリーンにして運転することができる。そしてこれにより、燃費を向上することができると共にＮＯｘの生成量を低減することができる。このようなことから、請求項４に記載の発明によれば、上述したような発生トルク差低減による振動抑制効果に加え、燃費及び排気エミッションの改善効果も得ることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明では請求項２または３に記載の発明において、第１の気筒群と第２の気筒群とを有し、上記第１の気筒群の気筒からの排気ガスのみが上記過給機を駆動するのに利用されると共に同過給機からの空気は上記第２の気筒群の気筒にのみ供給されるようになっている。
【００２４】
請求項５に記載の発明のようにすると、上記第２の気筒群の気筒については過給が行われるため、過給が行われない場合に比べて、より大きな要求トルクまで混合気の空燃比をよりリーンにして運転することができ、それによって燃費を向上することができると共にＮＯｘの生成量を低減することができる。
【００２５】
特に、請求項５に記載の発明では、上記第２の気筒群の気筒からの排気ガスは上記過給機の駆動に利用されない（すなわち上記第２の気筒群の気筒の排気系には過給機が設けられていない）ため、上記第２の気筒群の気筒において背圧が高くならず、したがって新気と既燃ガスの入換えが容易に行われて筒内残留既燃ガスの量を少なくできるので、混合気の空燃比をより一層リーンにして安定した運転を行うことが可能となる。そしてこの結果、排気ガスが過給機の駆動に利用される気筒について過給が行われる場合に比べて、より一層燃費を向上することができると共にＮＯｘの生成量を低減することができる。
【００２６】
また、請求項５に記載の発明では、上記第１の気筒群の気筒からの排気ガスが上記過給機の駆動に利用される（すなわち上記第１の気筒群の気筒の排気系に過給機が設けられている）。このため、上記第１の気筒群の気筒においては背圧が高くなり、したがって排気ガス再循環量（すなわち、筒内残留既燃ガス量であり、いわゆる内部ＥＧＲ量）を確保し易くなる。一方、混合気の空燃比をリーンとして運転する場合には一般に充分な排気ガス再循環量を確保することによってＮＯｘの生成量を低減することができ、この効果は混合気の空燃比を理論空燃比に近いリーン（例えば２０未満）として運転する場合に特に大きくなる。
【００２７】
したがって、請求項５に記載の発明によれば、上記第１の気筒群の気筒で混合気の空燃比をリーンとして運転する場合（特に理論空燃比に近いリーン（例えば２０未満）として運転する場合）に、排気ガスが過給機の駆動に利用されない気筒で同様の運転をする場合に比べて、ＮＯｘの生成量を容易に低減することができる。そしてこのことは結果として、より大きな要求トルクまで混合気の空燃比をリーンにして運転することを可能にし、それによってより広い運転領域において燃費向上とＮＯｘ生成量の低減を図ることが可能となる。
【００２８】
以上のようなことから、請求項５に記載の発明によれば、上述したような発生トルク差低減による振動抑制効果に加え、燃費及び排気エミッションの改善効果も得ることができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明では請求項２から５の何れか一項に記載の発明において、上記内燃機関に対する要求トルクが機関回転数に応じて予め定められる第１の基準トルク以下である場合には、上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における混合気の空燃比がリーンとされると共に、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における混合気の空燃比は上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における混合気の空燃比よりも大きくされるようになっている。
【００３０】
請求項６に記載の発明のようにすることによって、要求トルクが比較的低い場合において、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減することができ、振動等の問題の発生を抑制することができる。また特に、請求項６に記載の発明によれば、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における混合気の空燃比をより大きくすることで、燃費の向上とＮＯｘ生成量低減による排気エミッションの改善とが図られる。
【００３１】
請求項７に記載の発明では請求項２から６の何れか一項に記載の発明において、上記内燃機関に対する要求トルクが、機関回転数に応じて予め定められる第１の基準トルクより大きく、且つ、機関回転数に応じて予め定められ上記第１の基準トルクよりも大きい第２の基準トルク以下である場合には、上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における混合気の空燃比がほぼ理論空燃比とされると共に、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における混合気の空燃比がリーンとされるようになっている。
【００３２】
請求項７に記載の発明のようにすることによって、要求トルクが中程度の場合において、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減することができ、振動等の問題の発生を抑制することができる。また、上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における混合気の空燃比をほぼ理論空燃比とすることで燃焼及び運転の安定化が図られる。更に請求項７に記載の発明においても、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における混合気の空燃比をより大きくすることで、燃費の向上とＮＯｘ生成量低減による排気エミッションの改善とが図られる。
【００３３】
請求項８に記載の発明では請求項２から７の何れか一項に記載の発明において、上記内燃機関に対する要求トルクが機関回転数に応じて予め定められる第２の基準トルクより大きい場合には、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における混合気の空燃比と上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における混合気の空燃比とが共にほぼ理論空燃比とされるようになっている。
請求項８に記載の発明のようにすることによって、要求トルクが比較的高い場合においても要求トルクを実現することが可能となる。
【００３４】
請求項９に記載の発明では請求項１から８の何れか一項に記載の発明において、上記各気筒において吸気弁と排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを変更する開閉タイミング変更機構と、上記各気筒において吸気弁と排気弁の少なくとも一方のバルブリフト量を変更するバルブリフト量変更機構との少なくとも一方を具備していて、上記各気筒においては、混合気の空燃比がリーンとされる場合には混合気の空燃比が理論空燃比とされる場合よりも吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量が増加されるようになっている。
【００３５】
一般に、混合気の空燃比をリーンとして運転する場合（特に理論空燃比に近いリーン（例えば２０未満）として運転する場合）には、充分な排気ガス再循環量（ここではすなわち筒内残留既燃ガス量であり、いわゆる内部ＥＧＲ量）を確保することによってＮＯｘの生成量を低減することができる。また通常、上記排気ガス再循環量は上記バルブオーバーラップ量を増加することによって増加することができる。
【００３６】
以上のようなことから、請求項９に記載の発明によれば、上述したような発生トルク差低減による振動抑制効果に加え、ＮＯｘ生成量低減による排気エミッションの改善効果も得ることができる。
【００３７】
請求項１０に記載の発明では請求項１から９の何れか一項に記載の発明において、上記発生トルク差低減手段として、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の排気量よりも上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の排気量が大きくされている。
【００３８】
一般に、排気量を大きくすることでその気筒の発生トルクを大きくすることができる。したがって、請求項１０に記載の発明のようにすることによって、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減することができ、振動等の問題の発生を抑制することができる。
【００３９】
請求項１１に記載の発明では請求項１から１０の何れか一項に記載の発明において、上記発生トルク差低減手段として、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における圧縮比よりも上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における圧縮比が高くされている。
【００４０】
一般に、圧縮比を高くすることでその気筒の発生トルクを大きくすることができる。したがって、請求項１１に記載の発明のようにすることによって、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減することができ、振動等の問題の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００４１】
各請求項に記載の発明は、複数の気筒群を有し、同複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関であって、気筒群間において生じる気筒の発生トルク差を低減するようにした過給機付き内燃機関を提供するという共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一または対応する部分には同一の参照符号が付けられている。
【００４３】
上述したように、例えば排気ガス通路に配置された排気ガス浄化用触媒の温度を迅速に上昇させること等を目的として、複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関においては、排気ガスが過給機の駆動に利用される気筒群の気筒において排気ガスが過給機の駆動に利用されない気筒群の気筒よりも高背圧になるため、気筒群間における空気の分配に偏りが生じ、その結果気筒群間において気筒の発生トルクに差が生じて振動等の問題が発生してしまう場合がある。
【００４４】
本発明はこのような気筒群間において生じる気筒の発生トルク差を低減するようにした過給機付き内燃機関を提供しようとするものであり、本発明の実施形態の過給機付き内燃機関は、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減する発生トルク差低減手段を備えている。
【００４５】
図１は、本発明の一実施形態の過給機付き内燃機関について説明するための全体構成図である。本実施形態における内燃機関は過給機付きＶ型６気筒ガソリンエンジンである。なおここではガソリンエンジンを例にとって説明するが本発明はこれに限定されるものではなく、他の実施形態ではディーゼルエンジンであってもよい。
【００４６】
図１において１０は機関本体であり、同機関本体１０は第１気筒（＃１）、第２気筒（＃２）、第３気筒（＃３）からなる第１気筒群１００と、第４気筒（＃４）、第５気筒（＃５）、第６気筒（＃６）からなる第２気筒群２００とを有している。また、機関本体１０は各気筒の吸気弁１２１、２２１及び排気弁１２２、２２２の開閉タイミングを変更するための開閉タイミング変更機構１６と、各気筒の吸気弁１２１、２２１及び排気弁１２２、２２２のバルブリフト量を変更するためのバルブリフト量変更機構１７とを備えている。更に、機関本体１０には機関冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１５が設けられている。
【００４７】
図１に示されているように、第１気筒群１００の各気筒に連結されている吸気マニホルド１０１は吸気管１０２を介して過給機１０３のコンプレッサ１０３ａの出口に連結され、コンプレッサ１０３ａの入口はエアクリーナ１０４に連結される。エアクリーナ１０４とコンプレッサ１０３ａとの間には第１気筒群１００の気筒の吸入空気量を検出するエアフローメータ１０５が設けられている。吸気管１０２内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０６が配置され、更に吸気管１０２周りには吸気管１０２内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置（インタークーラ）１０７が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水がインタークーラ１０７内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。一方、第１気筒群１００の各気筒に連結されている排気マニホルド１１０は過給機１０３の排気タービン１０３ｂの入口に連結され、排気タービン１０３ｂの出口は排気管１１１を介して上流側三元触媒１１２へと連結される。
【００４８】
他方、第２気筒群２００の各気筒に連結されている吸気マニホルド２０１は吸気管２０２を介してエアクリーナ２０４に連結される。吸気管２０２内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁２０６が配置され、エアクリーナ２０４とスロットル弁２０６との間には第２気筒群２００の気筒の吸入空気量を検出するエアフローメータ２０５が設けられている。また、第２気筒群２００の各気筒に連結されている排気マニホルド２１０は排気管２１１を介して上流側三元触媒２１２へと連結される。
【００４９】
そして図１に示されているように、排気管１１１及び２１１は上記上流側三元触媒１１２及び２１２の下流において合流して集合排気管２０となり、同集合排気管２０は下流側三元触媒３０に連結される。なお、本実施形態では、同下流側三元触媒３０の更に下流側に排気ガス中のＮＯｘを除去するためのＮＯｘ吸蔵触媒４０が設けられている。
【００５０】
また、本実施形態においては図１に示されているように、空燃比を検出する空燃比センサ１１３及び２１３が上記上流側三元触媒１１２及び２１２の上流側（空燃比センサ１１３については詳細には排気タービン１０３ｂの入口上流）にそれぞれ設けられており、酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１１４及び２１４が上記上流側三元触媒１１２及び２１２の下流側にそれぞれ設けられている。
【００５１】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなり、上述した冷却水温度センサ１５、エアフローメータ１０５及び２０５、空燃比センサ１１３及び２１３、酸素濃度センサ１１４及び２１４を含む各種センサや駆動装置と信号をやり取りして機関回転数や吸入空気量等の制御に必要なパラメータを求めると共に、求められたパラメータに基づいて空燃比制御（燃料噴射量制御）や点火時期制御等の機関の運転に関する種々の制御を行なう。
【００５２】
なお、上述した開閉タイミング変更機構１６及びバルブリフト量変更機構１７もＥＣＵ５０に接続されており、ＥＣＵ５０からの信号によって各吸排気弁の開閉タイミング及びバルブリフト量が制御される。また、上述したスロットル弁１０６及び２０６もＥＣＵ５０に接続されており、ＥＣＵ５０からの信号によって各スロットル弁１０６及び２０６の開度が制御される。本実施形態においては各スロットル弁１０６及び２０６の開度は独立に制御することができる。
【００５３】
以上の構成の説明から理解されるように本実施形態の内燃機関では、複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒（すなわち第１気筒群１００の気筒）からの排気ガスのみが過給機１０３を駆動するのに利用されるようになっている。また、上記過給機１０３の駆動に利用された排気ガス（すなわち第１気筒群１００の気筒からの排気ガス）と上記過給機１０３の駆動に利用されなかった排気ガス（すなわち第２気筒群２００の気筒からの排気ガス）の両方が通る排気ガス通路（すなわち集合排気管２０）に排気ガス浄化用触媒（下流側三元触媒３０、ＮＯｘ吸蔵触媒４０）が設けられている。
【００５４】
ところで、上述したように、一般に本実施形態で用いられているような排気ガス浄化用の触媒は、その温度がある程度高い場合、すなわち、いわゆる活性化温度以上にある場合に充分な排気ガス浄化性能を発揮するという性質を有している。このため、排気エミッション改善の観点から、内燃機関の運転時には排気ガス浄化用触媒の温度を上記活性化温度以上に維持することが望ましく、また特に冷間始動時には排気ガス浄化用触媒の温度を迅速に上昇させることが望ましい。
【００５５】
この点、本実施形態のように複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒（すなわち第１気筒群１００の気筒）からの排気ガスのみが過給機１０３を駆動するのに利用されるようになっていて、上記過給機１０３の駆動に利用された排気ガス（すなわち第１気筒群１００の気筒からの排気ガス）と上記過給機１０３の駆動に利用されなかった排気ガス（すなわち第２気筒群２００の気筒からの排気ガス）の両方が通る排気ガス通路（すなわち集合排気管２０）に排気ガス浄化用触媒（下流側三元触媒３０、ＮＯｘ吸蔵触媒４０）が設けられている場合には、上記過給機１０３の駆動に利用されなかった排気ガス（すなわち第２気筒群２００の気筒からの排気ガス）の温度が高く維持されるので、排気ガス浄化用触媒の温度を迅速に上昇させることが可能となる。
【００５６】
ところが、その一方で、複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている場合、排気ガスが過給機の駆動に利用される気筒群の気筒において排気ガスが過給機の駆動に利用されない気筒群の気筒よりも高背圧になるため、気筒群間における空気の分配に偏りが生じ、その結果気筒群間において気筒の発生トルクに差が生じて振動等の問題が発生してしまう場合がある。
【００５７】
そこで、この点に関し本実施形態では、図１に示されるように上記第１気筒群１００の気筒と上記第２気筒群２００の気筒とで吸気通路を独立にし、上記第１気筒群１００の気筒と上記第２気筒群２００の気筒とでそれぞれ独立に吸入空気量と混合気の空燃比を制御するようにして、上記第１気筒群１００の気筒の発生トルクと上記第２気筒群２００の気筒の発生トルクとの差を低減し、振動等の問題の発生を抑制するようにしている。
【００５８】
すなわち、上記第１気筒群１００の気筒と上記第２気筒群２００の気筒とでそれぞれ独立に吸入空気量と混合気の空燃比を制御することによって、上記第１気筒群１００の気筒と上記第２気筒群２００の気筒とで発生トルクをそれぞれ独立に制御し、上記発生トルク差を低減するようにしている。なお、本実施形態では、上記第１気筒群１００の気筒と上記第２気筒群２００の気筒とで吸気通路を独立にした結果、上記過給機１０３からの空気は上記第１気筒群１００の気筒にのみ供給されるようになっている。
【００５９】
詳細には本実施形態では、上記第２気筒群２００の気筒における吸入空気量と混合気の空燃比が、同第２気筒群２００の気筒の発生トルクが上記第１気筒群１００の気筒の発生トルクと一致するように制御されるようになっている。すなわち、上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群の気筒（すなわち第２気筒群２００の気筒）における吸入空気量と混合気の空燃比が、上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群の気筒（すなわち第２気筒群２００の気筒）の発生トルクが上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群の気筒（すなわち第１気筒群１００の気筒）の発生トルクと一致するように制御されるようになっている。そしてこのようにすることで、上記発生トルク差が低減され、振動等の問題の発生が抑制される。
【００６０】
空燃比に関し具体的には、本実施形態では通常運転時、各気筒群１００、２００の気筒における混合気の空燃比が図２及び図３に示すマップに基づいて制御されるようになっている。すなわち、図２及び図３に示されたマップは機関回転数ＮＥと内燃機関に対する要求トルクＴｑｒで特定される機関運転状態に応じて各気筒群１００、２００の気筒における混合気の空燃比を適切に決定するためのものであり、実験等に基づいて予め作成しておく。
【００６１】
まず図２について説明する。図２は第１気筒群１００の気筒に対して適用されるマップであり、横軸が機関回転数ＮＥを示し、縦軸が内燃機関に対する要求トルクＴｑｒを示している。そして、機関運転状態が図２中のＸ１で示される領域にある場合、すなわち、上記要求トルクＴｑｒが機関回転数ＮＥに応じて予め定められる基準トルクであって図２中の曲線Ｒ１で表される基準トルク以下である場合には、本実施形態においては第１気筒群１００の気筒における混合気の空燃比が理論空燃比よりもかなり大きい値のリーン空燃比（例えば、２３以上の所定値）になるように制御される。
【００６２】
一方、機関運転状態が図２中のＸ２で示される領域にある場合、すなわち、上記要求トルクＴｑｒが、図２中の曲線Ｒ１で表される上記基準トルクより大きく、且つ、機関回転数ＮＥに応じて予め定められる基準トルクであって図２中の曲線Ｒ２で表される基準トルク以下である場合には、本実施形態においては第１気筒群１００の気筒における混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように制御される。
【００６３】
次に図３について説明する。図３は第２気筒群２００の気筒に対して適用されるマップであり、図２の場合と同様、横軸が機関回転数ＮＥを示し、縦軸が内燃機関に対する要求トルクＴｑｒを示している。図３中に示されている曲線Ｒ１（点線）及びＲ２は図２中のそれらと同じトルク値を示すものである。
【００６４】
そして、機関運転状態が図３中のＸ３で示される領域にある場合、すなわち、上記要求トルクＴｑｒが機関回転数ＮＥに応じて予め定められる基準トルクであって図３中の曲線Ｒ３で表される基準トルク以下である場合には、本実施形態においては第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比が比較的理論空燃比に近いリーン空燃比（例えば、２０未満の所定値）になるように制御される。
【００６５】
一方、機関運転状態が図３中のＸ４で示される領域にある場合、すなわち、上記要求トルクＴｑｒが、図３中の曲線Ｒ３で表される上記基準トルクより大きく、且つ、曲線Ｒ２で表される上記基準トルク以下である場合には、本実施形態においては第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように制御される。
【００６６】
なお、上記要求トルクＴｑｒが、図２及び図３中の曲線Ｒ２で表される上記基準トルクより大きい場合には、出力増大を目的とした燃料増量運転が行われ、各気筒における混合気の空燃比がリッチとされる。また、触媒温度の低下を目的として燃料増量運転が行われる場合にも各気筒における混合気の空燃比がリッチとされる。
【００６７】
また、図２に示したマップにおいて図３に示したマップよりも、より大きな要求トルクＴｑｒまで（すなわちより広い運転領域において）混合気の空燃比をよりリーンにして（すなわちより大きなリーン空燃比で）運転することが可能であるのは、上記第１気筒群１００の気筒については過給が行われるためである。そして、このようにより大きな要求トルクＴｑｒまで混合気の空燃比をよりリーンにして運転することができることで、燃費を向上することができると共にＮＯｘの生成量を低減することができる。
【００６８】
更に、上述した図２及び図３の説明から理解されるように、本実施形態では内燃機関に対する要求トルクＴｑｒが図３中の曲線Ｒ３で表される上記基準トルク以下である場合には、上記第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比がリーンとされると共に、上記第１気筒群１００の気筒における混合気の空燃比は上記第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比よりも大きくされるようになっている。
【００６９】
そしてこのようにすることで、要求トルクＴｑｒが比較的低い場合において、上記第１気筒群１００の気筒の発生トルクと上記第２気筒群２００の気筒の発生トルクとの差を低減することができ、振動等の問題の発生を抑制することができる。また特に、この場合には、上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群である第１気筒群１００の気筒における混合気の空燃比をより大きくすることで、燃費の向上とＮＯｘ生成量低減による排気エミッションの改善とを図ることができる。
【００７０】
また、上述した図２及び図３の説明から理解されるように、本実施形態では内燃機関に対する要求トルクＴｑｒが、図３中の曲線Ｒ３で表される上記基準トルクより大きく、且つ、上記曲線Ｒ１で表される上記基準トルク以下である場合には、上記第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比がほぼ理論空燃比とされると共に、上記第１気筒群１００の気筒における混合気の空燃比がリーンとされるようになっている。
【００７１】
そしてこのようにすることで、要求トルクＴｑｒが中程度の場合において、上記第１気筒群１００の気筒の発生トルクと上記第２気筒群２００の気筒の発生トルクとの差を低減することができ、振動等の問題の発生を抑制することができる。また、上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群である第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比をほぼ理論空燃比とすることで燃焼及び運転の安定化を図ることができる。更に、上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群である第１気筒群の気筒における混合気の空燃比をより大きくすることで、燃費の向上とＮＯｘ生成量低減による排気エミッションの改善とを図ることができる。
【００７２】
更に、上述した図２及び図３の説明から理解されるように、本実施形態では内燃機関に対する要求トルクＴｑｒが、上記曲線Ｒ１で表される上記基準トルクより大きく、且つ、上記曲線Ｒ２で表される上記基準トルク以下である場合には、上記第１気筒群１００の気筒における混合気の空燃比と上記第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比とが共にほぼ理論空燃比とされるようになっている。そしてこのようにすることによって、上記要求トルクＴｑｒが比較的高い場合においても、その要求トルクを実現することが可能となる。
【００７３】
また、本実施形態では機関運転状態が図３中のＸ３で示される領域にあって第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比が比較的理論空燃比に近いリーン空燃比（例えば、２０未満の所定値）とされて運転される場合には、第２気筒群２００の気筒における吸気弁２２１と排気弁２２２のバルブオーバーラップ量が混合気の空燃比が理論空燃比とされて運転される場合よりも増加されるようになっている。なお、このバルブオーバーラップ量の増加は上記開閉タイミング変更機構１６とバルブリフト量変更機構１７の少なくとも一方を作動させることにより実現される。
【００７４】
一般に、混合気の空燃比をリーンとして運転する場合、充分な排気ガス再循環量（ここではすなわち筒内残留既燃ガス量であり、いわゆる内部ＥＧＲ量）を確保することによってＮＯｘの生成量を低減することができ、その効果は混合気の空燃比を理論空燃比に近いリーン（例えば２０未満）として運転する場合に特に大きくなる。また通常、上記排気ガス再循環量は上記バルブオーバーラップ量を増加することによって増加することができる。このようなことから、上述したようにバルブオーバーラップ量を増加することによって更なるＮＯｘ生成量低減による排気エミッションの改善効果を得ることができる。なお、他の実施形態では、第１及び第２気筒群１００、２００の各気筒において混合気の空燃比がリーンとされる場合に上記バルブオーバーラップ量が混合気の空燃比が理論空燃比とされる場合よりも増加されるようになっていてもよい。
【００７５】
また、ここでは各気筒の吸気弁１２１、２２１と排気弁１２２、２２２の開閉タイミングを変更するための開閉タイミング変更機構１６と、各気筒の吸気弁１２１、２２１と排気弁１２２、２２２のバルブリフト量を変更するためのバルブリフト量変更機構１７とを備えている場合を例にとって説明しているが、上記バルブオーバーラップ量の増加のためには、上記各気筒において吸気弁１２１、２２１と排気弁１２２、２２２の少なくとも一方の開閉タイミングを変更する開閉タイミング変更機構と、上記各気筒において吸気弁１２１、２２１と排気弁１２２、２２２の少なくとも一方のバルブリフト量を変更するバルブリフト量変更機構との少なくとも一方を具備していればよい。
【００７６】
以上、説明したように、本実施形態の過給機付き内燃機関によれば、冷間始動時において排気ガス通路に配置された排気ガス浄化用触媒の温度を迅速に上昇させることができ、また、気筒群間における発生トルク差を低減して振動等の問題の発生を抑制することができる。更に、混合気の空燃比をリーンにして運転することにより、燃費の向上とＮＯｘ生成量低減による排気エミッションの改善とを図ることができる。
【００７７】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下で説明する各実施形態は上述した実施形態と構成及び作用効果において多くの共通する部分を有しており、これら共通する部分については原則として説明を省略する。
【００７８】
まず、図４に示された実施形態について説明する。図４はこの実施形態の過給機付き内燃機関について説明するための全体構成図である。図４から明らかなように本実施形態の構成は上述した実施形態の構成（図１）とほぼ同様であるが、過給機１０３からの空気が第２気筒群２００の気筒にのみ供給されるようになっている点で上述した実施形態の構成とは異なっている。すなわち、上述した実施形態では上記第１気筒群１００の気筒からの排気ガスのみが上記過給機１０３を駆動するのに利用されると共に同過給機１０３からの空気が上記第１気筒群１００の気筒にのみ供給されるようになっていたのに対し、本実施形態では、第１気筒群１００の気筒からの排気ガスのみが過給機１０３を駆動するのに利用されると共に同過給機１０３からの空気は第２気筒群２００の気筒にのみ供給されるようになっている。なお、本実施形態の構成によっても上述した実施形態の場合と同様、排気ガス通路に配置された排気ガス浄化用触媒の温度を迅速に上昇させることができる。
【００７９】
そして本実施形態においても上述した実施形態の場合と同様、上記第１気筒群１００の気筒と上記第２気筒群２００の気筒とで吸気通路を独立にして上記第１気筒群１００の気筒と上記第２気筒群２００の気筒とでそれぞれ独立に吸入空気量と混合気の空燃比を制御すようにし、上記第１気筒群１００の気筒の発生トルクと上記第２気筒群２００の気筒の発生トルクとの差を低減して振動等の問題の発生を抑制するようにしている。
【００８０】
本実施形態においては通常運転時、各気筒群１００、２００の気筒における混合気の空燃比が、図５及び図６に示すマップに基づいて制御されるようになっている。図５及び図６に示されたマップは、先に説明した図２及び図３に示されたマップと同様、機関回転数ＮＥと内燃機関に対する要求トルクＴｑｒで特定される機関運転状態に応じて各気筒群１００、２００の気筒における混合気の空燃比を適切に決定するためのものであり、実験等に基づいて予め作成しておく。
【００８１】
まず図５について説明する。図５は上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群である第２気筒群２００の気筒に対して適用されるマップであり、横軸が機関回転数ＮＥを示し、縦軸が内燃機関に対する要求トルクＴｑｒを示している。そして、機関運転状態が図５中のＹ１で示される領域にある場合、すなわち、上記要求トルクＴｑｒが機関回転数ＮＥに応じて予め定められる基準トルクであって図５中の曲線Ｋ１で表される基準トルク以下である場合には、本実施形態においては第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比が理論空燃比よりもかなり大きい値のリーン空燃比（例えば、２３以上の所定値）になるように制御される。
【００８２】
一方、機関運転状態が図５中のＹ２で示される領域にある場合、すなわち、上記要求トルクＴｑｒが、図５中の曲線Ｋ１で表される上記基準トルクより大きく、且つ、機関回転数ＮＥに応じて予め定められる基準トルクであって図５中の曲線Ｋ２で表される基準トルク以下である場合には、本実施形態においては第２気筒群２００の気筒における混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように制御される。
【００８３】
次に図６について説明する。図６は上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群である第１気筒群１００の気筒に対して適用されるマップであり、図５の場合と同様、横軸が機関回転数ＮＥを示し、縦軸が内燃機関に対する要求トルクＴｑｒを示している。図６中に示されている曲線Ｋ１（点線）及びＫ２は図６中のそれらと同じトルク値を示すものである。
【００８４】
そして、機関運転状態が図６中のＹ３で示される領域にある場合、すなわち、上記要求トルクＴｑｒが機関回転数ＮＥに応じて予め定められる基準トルクであって図６中の曲線Ｋ３で表される基準トルク以下である場合には、本実施形態においては第１気筒群１００の気筒における混合気の空燃比が比較的理論空燃比に近いリーン空燃比（例えば、２０未満の所定値）になるように制御される。
【００８５】
一方、機関運転状態が図６中のＹ４で示される領域にある場合、すなわち、上記要求トルクＴｑｒが、図６中の曲線Ｋ３で表される上記基準トルクより大きく、且つ、曲線Ｋ２で表される上記基準トルク以下である場合には、本実施形態においては第１気筒群１００の気筒における混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように制御される。
【００８６】
なお、上述した実施形態の場合と同様、本実施形態においても上記要求トルクＴｑｒが、図５及び図６中の曲線Ｋ２で表される上記基準トルクより大きい場合には、出力増大を目的とした燃料増量運転が行われ、各気筒における混合気の空燃比がリッチとされる。また、触媒温度の低下を目的として燃料増量運転が行われる場合にも各気筒における混合気の空燃比がリッチとされる。
【００８７】
また、図５に示したマップにおいて図６に示したマップよりも、より大きな要求トルクＴｑｒまで（すなわちより広い運転領域において）混合気の空燃比をよりリーンにして（すなわちより大きなリーン空燃比で）運転することが可能であるのは、上記第２気筒群２００の気筒について過給が行われるためである。そして、このようにより大きな要求トルクＴｑｒまで混合気の空燃比をよりリーンにして運転することができることで、燃費を向上することができると共にＮＯｘの生成量を低減することができる。
【００８８】
特に、本実施形態では、上記第２気筒群２００の気筒からの排気ガスは上記過給機１０３の駆動に利用されない（すなわち上記第２気筒群２００の気筒の排気系には過給機が設けられていない）ため、上記第２気筒群２００の気筒において背圧が高くならず、したがって新気と既燃ガスの入換えが容易に行われて筒内残留既燃ガスの量を少なくできるので、混合気の空燃比をより一層リーンにして安定した運転を行うことが可能となる。そしてこの結果、例えば上述した実施形態の場合のように排気ガスが過給機の駆動に利用される気筒について過給が行われる場合に比べて、より一層燃費を向上することができると共にＮＯｘの生成量を低減することができる。
【００８９】
また、本実施形態では、上記第１気筒群１００の気筒からの排気ガスが上記過給機１０３の駆動に利用される（すなわち上記第１気筒群１００の気筒の排気系に過給機１０３が設けられている）。このため、上記第１気筒群１００の気筒においては背圧が高くなり、したがって排気ガス再循環量（すなわち、筒内残留既燃ガス量であり、いわゆる内部ＥＧＲ量）を確保し易くなる。つまり、バルブオーバーラップ量を増加することによって、上記排気ガス再循環量を容易に増加させることができる。
【００９０】
上述したように、混合気の空燃比をリーンとして運転する場合には一般に充分な排気ガス再循環量を確保することによってＮＯｘの生成量を低減することができ、この効果は混合気の空燃比を理論空燃比に近いリーン（例えば２０未満）として運転する場合に特に大きくなる。
【００９１】
したがって、本実施形態によれば、上記第１気筒群１００の気筒で混合気の空燃比をリーンとして運転する場合（すなわち、機関運転状態が図６中のＹ３で示される領域にあって混合気の空燃比を理論空燃比に近いリーン（例えば２０未満）として運転する場合）に、例えば上述した実施形態の第２気筒群２００の気筒のように排気ガスが過給機の駆動に利用されない気筒で同様の運転をする場合に比べて、ＮＯｘの生成量を容易に低減することができる。そしてこのことは結果として、より大きな要求トルクＴｑｒまで混合気の空燃比をリーンにして運転することを可能にし、それによってより広い運転領域において燃費向上とＮＯｘ生成量の低減を図ることが可能となる。
【００９２】
なお、これまでの説明から明らかであると思われるので、本実施形態については、先の実施形態について行ったような要求トルクＴｑｒの程度毎の空燃比制御及びその効果の詳細な説明は省略するが、本実施形態においても、各気筒群１００、２００の気筒における混合気の空燃比を図５及び図６に示すマップに基づいて制御することによって、上記第１気筒群１００の気筒の発生トルクと上記第２気筒群２００の気筒の発生トルクとの差を低減して振動等の問題の発生を抑制することができると共に、燃費の向上とＮＯｘ生成量低減による排気エミッションの改善とを図ることができる。
【００９３】
次に本発明の更に他の実施形態について説明する。この実施形態では、上記気筒群間における発生トルクの差を低減する手段として、過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の排気量よりも過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の排気量が大きくされている。
【００９４】
すなわち、この実施形態の構成は、例えば図１に示した構成において、上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群である第１気筒群１００の気筒の排気量よりも上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群である第２気筒群２００の気筒の排気量が大きくされているというものである。
【００９５】
あるいは、図４に示した構成において、上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群である第２気筒群２００の気筒の排気量よりも上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群である第１気筒群１００の気筒の排気量が大きくされているというものであってもよい。
【００９６】
なおここで、過給機１０３からの空気が供給されない気筒群の気筒の排気量を過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の排気量よりも大きくするのは、例えば、過給機１０３からの空気が供給されない気筒群の気筒において過給機１０３からの空気が供給される気筒群の気筒よりもシリンダボア径を大きくすること及びピストンストロークを長くすることの少なくとも一方により行われる。
【００９７】
そして一般に、排気量を大きくすることでその気筒の発生トルクを大きくすることができるので、本実施形態のようにすることによって、上記過給機からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減することができ、振動等の問題の発生を抑制することができる。
【００９８】
次に本発明の更に他の実施形態について説明する。この実施形態では、上記気筒群間における発生トルクの差を低減する手段として、過給機からの空気が供給される気筒群の気筒における圧縮比よりも過給機からの空気が供給されない気筒群の気筒における圧縮比が高くされている。
【００９９】
すなわち、この実施形態の構成は、例えば図１に示した構成において、上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群である第１気筒群１００の気筒における圧縮比よりも上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群である第２気筒群２００の気筒における圧縮比が大きくされているというものである。
【０１００】
あるいは、図４に示した構成において、上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群である第２気筒群２００の気筒における圧縮比よりも上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群である第１気筒群１００の気筒における圧縮比が大きくされているというものであってもよい。
【０１０１】
なおここで、過給機１０３からの空気が供給されない気筒群の気筒と過給機１０３からの空気が供給される気筒群の気筒とで圧縮比を異ならせるのは、例えば、過給機１０３からの空気が供給されない気筒群の気筒と過給機１０３からの空気が供給される気筒群の気筒とでシリンダボア径、ピストンストローク、吸排気弁の開閉タイミング等を異ならせることにより行われる。
【０１０２】
そして一般に、圧縮比を高くすることでその気筒の発生トルクを大きくすることができるので、本実施形態のようにすることによって、上記過給機１０３からの空気が供給される気筒群の気筒の発生トルクと上記過給機１０３からの空気が供給されない気筒群の気筒の発生トルクとの差を低減することができ、振動等の問題の発生を抑制することができる。
【０１０３】
また、排気ガス通路に配置された排気ガス浄化用触媒の温度を迅速に上昇させること等を目的として複数の気筒群のうちの一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関であって、気筒群間において生じる気筒の発生トルク差を低減するようにした過給機付き内燃機関の更に別の構成としては、図７に示すような構成が考えられる。
【０１０４】
図７に示されているように、この内燃機関では、排気ガスが過給機１０３の駆動に利用される気筒（すなわち第１気筒群１００の気筒）への吸入空気通路と排気ガスが上記過給機１０３の駆動に利用されない気筒（すなわち第２気筒群２００の気筒）への吸入空気通路とがスロットル弁１０６及び２０６の直上流まで共通であり、上記過給機１０３からの空気が排気ガスが過給機１０３の駆動に利用される気筒（すなわち第１気筒群１００の気筒）と排気ガスが上記過給機１０３の駆動に利用されない気筒（すなわち第２気筒群２００の気筒）の両方に供給されるようになっている。なお、図７において３０２は吸気管、３０４はエアクリーナ、３０５はエアフローメータ、３０７は冷却装置（インタークーラ）を示している。
【０１０５】
そして、このような構成においても、上記第１気筒群１００の気筒と上記第２気筒群２００の気筒とでそれぞれ独立に吸入空気量と混合気の空燃比を制御するようにして、上記第１気筒群１００の気筒の発生トルクと上記第２気筒群２００の気筒の発生トルクとの差を低減し、振動等の問題の発生を抑制することができる。
【０１０６】
なお、以上では幾つかの特定の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、他の実施形態では、例えば上述した各実施形態の特徴を適宜組合せるようにしてもよい。また、ここでは二つの気筒群を有する場合を例にとって説明したが、他の実施形態ではより多くの気筒群を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の過給機付き内燃機関について説明するための全体構成図である。
【図２】図２は、図１に示した構成において過給機からの空気が供給される気筒群である第１気筒群の気筒に対して適用される混合気の空燃比を決定するためのマップである。
【図３】図３は、図１に示した構成において過給機からの空気が供給されない気筒群である第２気筒群の気筒に対して適用される混合気の空燃比を決定するためのマップである。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態の過給機付き内燃機関について説明するための全体構成図である。
【図５】図５は、図４に示した構成において過給機からの空気が供給される気筒群である第２気筒群の気筒に対して適用される混合気の空燃比を決定するためのマップである。
【図６】図６は、図４に示した構成において過給機からの空気が供給されない気筒群である第１気筒群の気筒に対して適用される混合気の空燃比を決定するためのマップである。
【図７】図７は、一部の気筒群の気筒からの排気ガスのみが過給機を駆動するのに利用されるようになっている過給機付き内燃機関であって、気筒群間において生じる気筒の発生トルク差を低減するようにした過給機付き内燃機関の別の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０    機関本体
３０    下流側三元触媒
５０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１００    第１気筒群
１０３    過給機
２００    第２気筒群
【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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