(57)【要約】【課題】  冷間始動時に排気浄化触媒を早期に昇温させるべくリッチ燃焼とリーン燃焼とを同時に行う内燃機関において、リーン燃焼を行う気筒の温度を早期に昇温させる技術を提供する。【解決手段】  冷間始動時に、４つの気筒のうち一部の気筒（＃１）の空燃比をリッチとし、その他残りの気筒のうちの少なくとも一部の気筒（＃２〜＃４）の空燃比をリーンとし、空燃比をリッチとする気筒（＃１）から排出された排気物質と空燃比をリーンとする気筒（＃２〜＃４）から排出された排気物質とを反応させて排気浄化触媒を昇温させる内燃機関の制御装置であって、空燃比をリーンとする気筒と空燃比をリッチとする気筒の温度を独立して変更可能な気筒温度制御手段を備える。そして、気筒温度制御手段は、冷間始動時に、空燃比をリーンとする気筒（＃２〜＃４）にのみ、蓄熱システム９内に貯蔵された高温の冷却水を流通させて当該気筒を昇温させる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間始動時に、複数の気筒のうち一部の気筒の空燃比をリッチとし、その他残りの気筒のうちの少なくとも一部の気筒の空燃比をリーンとし、前記空燃比をリッチとする気筒から排出された排気物質と前記空燃比をリーンとする気筒から排出された排気物質とを反応させて排気浄化触媒を昇温させる内燃機関の制御装置であって、
前記空燃比をリーンとする気筒の温度と前記空燃比をリッチとする気筒の温度を独立して変更可能な気筒温度制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記気筒温度制御手段は、冷間始動時に、前記空燃比をリーンとする気筒を昇温させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記複数の気筒のそれぞれには、熱媒体が流通可能となっており、
前記気筒温度制御手段は、前記熱媒体の流通を制御することにより、前記空燃比をリーンとする気筒の温度と前記空燃比をリッチとする気筒の温度を独立して変更可能とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記気筒温度制御手段により流通させる前記熱媒体は、温間時に加熱されて蓄熱システム内に貯蔵された高温の冷却水であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記気筒温度制御手段は、冷間始動時に、前記空燃比をリーンとする気筒に、前記蓄熱システム内に貯蔵された高温の冷却水を流通させて前記空燃比をリーンとする気筒を昇温させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記気筒温度制御手段は、冷間始動時に、前記空燃比をリーンとする気筒に低温の熱媒体を流通停止させて、前記空燃比をリーンとする気筒を、前記低温の熱媒体が流通している気筒よりも早く昇温させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間始動時に排気浄化触媒を昇温させるために内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンの排気系には、排気マニホールド直後や床下に位置して触媒コンバータが介装され、この触媒コンバータに内蔵された三元触媒等の排気浄化触媒により排気ガス中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に浄化・低減している。
【０００３】
そして、排気ガス温度が低く触媒温度の低い冷間始動時に、複数の気筒において空燃比を理論空燃比に対してリッチとする気筒とリーンとする気筒との２組に分けることでリッチ燃焼とリーン燃焼とを同時に行い、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯと、リーン燃焼の排気ガス中のＯ２（酸素）とを酸化反応させ、この反応によって発生する熱で触媒を早期に昇温させる技術が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３３２８３３号公報
【特許文献２】特開平８−１４４８０１号公報
【特許文献３】特開２００２−２７６４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術を行う際には、リッチとする気筒とリーンとする気筒との空燃比の差をできるだけ大きくすることが好ましい。またこれに従い、空燃比をリーンとする気筒においても空燃比のリーン度合いを強めたい。しかし、冷間始動時は気筒が冷えており、空燃比をリーンとする気筒の気筒温度としては良好な温度ではないおそれがある。それゆえ、当該気筒においてリーン燃焼が悪化してしまい、最悪失火を招くおそれがある。このことから、冷間始動時には空燃比をリーンとする気筒では空燃比のリーン度合いを強めることができなかった。
【０００５】
そこで、冷間始動時から空燃比をリーンとする気筒で空燃比のリーン度合いを強めるために、冷間始動時に、空燃比をリーンとする気筒の温度を、リーン燃焼に適した温度まで昇温させることが望まれている。
【０００６】
本発明の目的とするところは、冷間始動時に排気浄化触媒を早期に昇温させるべくリッチ燃焼とリーン燃焼とを同時に行う内燃機関において、リーン燃焼を行う気筒の温度を早期に昇温させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置にあっては、冷間始動時に、複数の気筒のうち一部の気筒の空燃比をリッチとし、その他残りの気筒のうちの少なくとも一部の空燃比をリーンとし、前記空燃比をリッチとする気筒から排出された排気物質と前記空燃比をリーンとする気筒から排出された排気物質とを反応させて排気浄化触媒を昇温させる内燃機関の制御装置であって、前記空燃比をリーンとする気筒の温度と前記空燃比をリッチとする気筒の温度を独立して変更可能な気筒温度制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このように構成された内燃機関の制御装置においては、触媒温度の低い冷間始動時に、
複数の気筒において空燃比を理論空燃比に対してリッチとする気筒とリーンとする気筒との２組を有することでリッチ燃焼とリーン燃焼とを同時に行い、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯと、リーン燃焼の排気ガス中のＯ２とを酸化反応させ、この反応によって発生する熱で排気浄化触媒を早期に昇温させる。
【０００９】
しかし、冷間始動時は気筒が冷えており、空燃比をリーンとする気筒の気筒温度としては良好な温度ではないおそれがある。それゆえ、当該気筒においてリーン燃焼が悪化してしまい、最悪失火を招くおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、空燃比をリーンとする気筒の温度と空燃比をリッチとする気筒の温度を独立して変更可能な気筒温度制御手段を備え、例えば、気筒温度制御手段は、冷間始動時に、前記空燃比をリーンとする気筒を昇温させる。
【００１１】
したがって、前記空燃比をリーンとする気筒は、冷間始動時に昇温されるので、失火することなくリーン燃焼をし易くすることができる。このため、前記空燃比をリーンとする気筒は、冷間始動時からリーン度合いを強めてリーン燃焼することができ、リッチとする気筒との空燃比の差を大きくすることができる。よって、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯとリーン燃焼の排気ガス中のＯ２との酸化反応を促進でき、排気浄化触媒を早期に昇温させることができる。
【００１２】
前記複数の気筒のそれぞれには、熱媒体が流通可能となっており、前記気筒温度制御手段は、前記熱媒体の流通を制御することにより、前記空燃比をリーンとする気筒の温度と前記空燃比をリッチとする気筒の温度を独立して変更可能とすることが好適である。これにより、簡易な構成で、前記空燃比をリーンとする気筒の温度と前記空燃比をリッチとする気筒の温度を独立して変更可能とすることができる。
【００１３】
前記気筒温度制御手段により流通させる前記熱媒体は、温間時に加熱されて蓄熱システム内に貯蔵された高温の冷却水であることが好適である。これにより、簡易な構成で、前記熱媒体を流通させて、気筒を昇温させることができる。
【００１４】
前記気筒温度制御手段は、冷間始動時に、前記空燃比をリーンとする気筒に、前記蓄熱システム内に貯蔵された高温の冷却水を流通させて前記空燃比をリーンとする気筒を昇温させることが好適である。
【００１５】
これにより、前記空燃比をリーンとする気筒は、冷間始動時に昇温されるので、失火することなくリーン燃焼をし易くすることができる。このため、前記空燃比をリーンとする気筒は、冷間始動時からリーン度合いを強めてリーン燃焼することができ、リッチとする気筒との空燃比の差を大きくすることができる。よって、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯとリーン燃焼の排気ガス中のＯ２との酸化反応を促進でき、排気浄化触媒を早期に昇温させることができる。
【００１６】
ここで、前記蓄熱システム内に貯蔵された冷却水量が限られている場合には、前記空燃比をリーンとする気筒だけに前記高温の冷却水を流通させるようにすることが好適である。冷間始動時に全ての気筒に前記高温の冷却水を流通させると、早期昇温が必要な前記空燃比をリーンとする気筒の温度が上昇する前に、高温の冷却水が全て供給され、足りなくなるおそれがあるためである。
【００１７】
前記気筒温度制御手段は、冷間始動時に、前記空燃比をリーンとする気筒に低温の熱媒体を流通停止させて、前記空燃比をリーンとする気筒を、前記低温の熱媒体が流通してい
る気筒よりも早く昇温させることが好適である。
【００１８】
例えば、蓄熱システムを備えていても高温の冷却水がない場合、あるいはクランクシャフトにより駆動されるメカニカルポンプで熱媒体としての冷却水が供給される内燃機関の場合においては、冷間始動時に前記空燃比をリーンとする気筒に冷却水が供給されると、冷却水が低温であることから、当該気筒が冷却される。よって、当該気筒の早期昇温が不可能となる。そこで、早期昇温すべき気筒に対しては、低温の冷却水を流通停止させることにより、早期昇温を行うようにしている。
【００１９】
これにより、前記空燃比をリーンとする気筒は、冷間始動時に昇温されるので、失火することなくリーン燃焼をし易くすることができる。このため、前記空燃比をリーンとする気筒は、冷間始動時からリーン度合いを強めてリーン燃焼することができ、リッチとする気筒との空燃比の差を大きくすることができる。よって、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯとリーン燃焼の排気ガス中のＯ２との酸化反応を促進でき、排気浄化触媒を早期に昇温させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、冷間始動時に排気浄化触媒を早期に昇温させるべくリッチ燃焼とリーン燃焼とを同時に行う内燃機関において、リーン燃焼を行う気筒の温度を早期に昇温させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本実施例に係る内燃機関１とその冷却水循環系の概略構成を示す図である。内燃機関１は、ガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関（ガソリン機関）であり、自動車等に搭載される。
【００２３】
内燃機関１は、第１気筒（＃１）〜第４気筒（＃４）の４つの気筒が直列に並んだ直列４気筒である。内燃機関１の各気筒（＃１、＃２、＃３、＃４）には熱媒体としての冷却水が流通するための通路である機関内冷却水通路２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が、冷却水が燃焼室の外周を流れるように設けられている。
【００２４】
また、機関内冷却水通路２には、開いた時に冷却水を流通し、閉じた時に冷却水の流通を阻止する開閉弁３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が備えられている。開閉弁３は、後述するＥＣＵ１４の指令信号により開弁・閉弁が制御される。
【００２５】
そして、図１に示すように、内燃機関１の機関内冷却水通路２は、車室内暖房用のヒータコア４に冷却水を導く第１循環路５と、ラジエータ６に冷却水を導く第２循環路７と、内燃機関１のシリンダブロック内に冷却水を通過させる第１バイパス通路８と、に接続されている。また、第１循環路５には、ヒータコア４を迂回して蓄熱システム９に冷却水を導く第２バイパス通路１０が接続されている。
【００２６】
これら第１循環路５、第２循環路７、第１バイパス通路８、第２バイパス通路１０は内燃機関１の手前で合流しており、合流地点には電動ウォータポンプ１１が備えられている。電動ウォータポンプ１１は、バッテリ（図示省略）を駆動源としており、後述するＥＣＵ１４の指令信号により電圧が印加されると、その印加電圧に応じた分の流量の冷却水を機関内冷却水通路２に送り込む。
【００２７】
ここで、第２バイパス通路１０の途中には、蓄熱システム９が備えられている。蓄熱システム９は、内部と外部とを断熱する断熱材により囲まれて内部に貯蔵した冷却水を長時間保温することができる保温容器を備えている。
【００２８】
また、第１循環路５と第２バイパス通路１０との分流位置には三方弁１２が設けられている。三方弁１２は、後述するＥＣＵ１４の指令信号により弁位置の移動ができ、第１循環路５と第２バイパス通路１０の両方に冷却水を流通させる場合と、第２バイパス通路１０に冷却水を流通させて第１循環路５に冷却水を流通させないようにする場合と、第１循環路５に冷却水を流通させて第２バイパス通路１０に冷却水を流通させないようにする場合とを選択できる。
【００２９】
例えば、第２バイパス通路１０に冷却水を流通させるように三方弁１２の弁位置を設定している状態で電動ウォータポンプ１１が駆動されると、蓄熱システム９に冷却水が流れ込み、蓄熱システム９に貯蔵されていた冷却水が機関内冷却水通路２に送り込まれる。蓄熱システム９には、貯蔵されていた冷却水と入れ替わりに新たな冷却水が貯蔵される。
【００３０】
第２循環路７には、ラジエータ６に加えてサーモスタット１３が設けられている。サーモスタット１３の感知する冷却水の温度が所定温度（約８０〜９０℃）に達していない場合は、サーモスタット１３が閉じ、第２循環路７は流れが遮断される。これにより、冷却水は第１循環路５及びバイパス通路８を循環する。一方、サーモスタット１３の感知する冷却水の温度が所定温度に達している場合は、サーモスタット１３が開き、冷却水は第２循環路７にも循環する。
【００３１】
この内燃機関１には、内燃機関１等を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic
Control Unit）１４が併設されている。ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどからなる算術論理演算回路である。
【００３２】
ＥＣＵ１４は電動ウォータポンプ１１と電気的に接続されており、ＥＣＵ１４が電動ウォータポンプ１１を制御することで冷却水の循環流量を制御することが可能になっている。また、ＥＣＵ１４は、開閉弁３及び三方弁１２と電気的に接続されており、ＥＣＵ１４が開閉弁３及び三方弁１２を制御することで冷却水循環系における冷却水の循環経路を変更することが可能になっている。さらに、ＥＣＵ１４は、電気的に接続された燃料噴射弁（図示省略）を制御することで周知の燃料噴射量制御をも実行することができる。
【００３３】
図２は、内燃機関１の通常運転時の冷却水の循環経路を示す図である。内燃機関１の通常運転時は、ＥＣＵ１４は全ての機関内冷却水通路２の開閉弁３（３ａ〜３ｄ）を開弁させ、第１循環路５に冷却水を流通させて第２バイパス通路１０に冷却水を流通させないように三方弁１２の弁位置を設定させ、電動ウォータポンプ１１を駆動させる。その結果、冷却水の温度が所定温度に達しており、サーモスタット１３が開いた場合は、図２に示した矢印のように冷却水が流れる。これにより、ヒータコア４やラジエータ６に冷却水が流通する。
【００３４】
次に、蓄熱システム９に高温の冷却水（以下、「温水」という場合もある。）を回収する場合について述べる。冷却水回収は、内燃機関１の通常運転中に冷却水温度が高温になった場合、あるいは内燃機関１を運転停止する場合等に行われる。
【００３５】
図３は、冷却水回収時の温水の循環経路を示す図である。冷却水回収時は、ＥＣＵ１４は全ての機関内冷却水通路２の開閉弁３（３ａ〜３ｄ）を開弁させ、冷却水を少なくとも第２バイパス通路１０に流通させるように三方弁１２の弁位置を設定させ、電動ウォータポンプ１１を駆動させる。その結果、図３に示した矢印のように冷却水が流れる。これに
より、蓄熱システム９に貯蔵されていた冷却水が機関内冷却水通路２に送り込まれ、貯蔵されていた冷却水と入れ替わりに蓄熱システム９に新たな冷却水（温水）が貯蔵される。
【００３６】
ところで、本実施例においては、触媒温度の低い冷間始動時には、内燃機関１の４つの気筒（＃１〜＃４）において、空燃比を理論空燃比に対してリッチとする気筒（本実施例では、＃１の気筒である）とリーンとする気筒（本実施例では、＃２、＃３、＃４の気筒である）との２組に分けることで、リッチ燃焼とリーン燃焼とを同時に行わせるようにする。これは、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯと、リーン燃焼の排気ガス中のＯ２とを酸化反応させ、この反応によって発生する熱で排気浄化触媒を早期に昇温させるためである。この気筒別にリッチ燃焼とリーン燃焼を同時に行わせる制御を気筒別リッチ・リーン制御という。
【００３７】
しかし、冷間始動時には、気筒が冷えており、リーン燃焼を行わせる第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の気筒温度としては良好な温度ではないおそれがある。それゆえ、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）においてリーン燃焼が悪化してしまい、最悪失火を招くおそれがある。
【００３８】
そこで、本実施例では、内燃機関１の冷間始動時に、気筒別リッチ・リーン制御を行う前に、蓄熱システム９内に貯蔵された温水を、リーン燃焼を行わせる第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄにのみ供給し、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）を昇温させるようにする。
【００３９】
ここで、本実施例では、蓄熱システム９内に貯蔵することができる温水量は限られているので、空燃比をリーンとする第２〜第４気筒（＃２〜＃４）だけに温水を流通させるようにする。冷間始動時に全ての気筒に温水を流通させると、早期昇温が必要な第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の温度が上昇する前に、温水が全て供給され、足りなくなるおそれがあるためである。
【００４０】
なお、気筒別リッチ・リーン制御は通常は望まれる制御であるが、極低温時の場合にはリーン燃焼を行うと失火を招き易くなるため、極低温時には行わないようにする。つまり、触媒暖機が必要であれば、極低温時を除いて気筒別リッチ・リーン制御を行う。一方、極低温時には、触媒暖機が必要であっても気筒別リッチ・リーン制御を行わず、通常の触媒暖機制御を行う。ここでいう通常の触媒暖機制御とは、点火遅角を行い、排気ガス温度の上昇により触媒暖機を行うことである。
【００４１】
上述した、冷間始動時に、蓄熱システム９内に貯蔵された温水を、リーン燃焼を行わせる気筒の機関内冷却水通路に供給し、当該気筒を昇温させるようにする制御をプレヒートという。プレヒートは、内燃機関１の冷間始動時に内燃機関１の排気系の三元触媒等の排気浄化触媒を暖機する場合において、気筒別リッチ・リーン制御を行う前に実行される。図４は、内燃機関１のプレヒート実行時の温水の循環経路を示す図である。
【００４２】
プレヒートを実行するにあたっては、ＥＣＵ１４は、第１気筒（＃１）の開閉弁３ａを閉弁させ、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の開閉弁３ｂ、３ｃ、３ｄを開弁させ、冷却水を少なくとも第２バイパス通路１０に流通させるように三方弁１２の弁位置を設定させ、電動ウォータポンプ１１を駆動させる。その結果、図４に示した矢印のように温水が流れる。
【００４３】
これにより、蓄熱システム９内に貯蔵されていた温水が、蓄熱システム９から流出し、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄに供給される。そして、温水の熱の一部が、燃焼室壁面へ伝わり、内燃機関１の第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の温
度が上昇する。
【００４４】
このようなプレヒートにおける制御は以下のようにして決定される。以下、具体的に触媒暖機時の制御について図５に基づいて説明する。
【００４５】
図５は、触媒暖機時の制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、予めＥＣＵ１４に記憶されており、所定時間毎、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵが実行するルーチンである。
【００４６】
本ルーチンにおいて、ＥＣＵ１４は、先ずステップ（以下、「Ｓ」という。）１０１において、触媒暖機が必要であるか否かを判別する。例えば、前回の内燃機関１の運転停止からの経過時間、各種データ、排気浄化触媒に付した温度センサの検出温度などに基づいて推定あるいは検出された触媒の温度が活性温度より低い場合に、触媒暖機が必要であると判別される。
【００４７】
Ｓ１０１で触媒暖機が必要であると判別された場合には、Ｓ１０２へ進み、気筒別リッチ・リーン制御が要求されているか否かを判別する。
【００４８】
Ｓ１０２で気筒別リッチ・リーン制御が要求されていると判別された場合には、Ｓ１０３へ進み、空燃比をリッチとする第１気筒（＃１）の開閉弁３ａを閉弁し、空燃比をリーンとする第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の開閉弁３ｂ〜３ｄを開弁する。
【００４９】
またＳ１０３の後には、Ｓ１０４へ進み、冷却水を少なくとも第２バイパス通路１０に流通させるように三方弁１２の弁位置を設定させ、電動ウォータポンプ１１を駆動させ、冷却水を流す。すると、図４に示した矢印のように温水が流れ、温水は第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄに供給される。これにより、温水の熱が燃焼室壁面へ伝わり、内燃機関１の第２〜第４気筒（＃２〜＃４）が昇温される。
【００５０】
Ｓ１０４の制御の後、Ｓ１０５へ進み、気筒別リッチ・リーン制御を開始する。つまり、第１気筒（＃１）でリッチ燃焼を行うと共に、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）でリーン燃焼を行わせるように各気筒における空燃比を制御する。
【００５１】
この際、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）は、Ｓ１０３、Ｓ１０４により気筒温度が昇温されているので、失火せずにリーン燃焼をし易くなっている。このため、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）は、冷間始動時からリーン度合いを強め、リッチ燃焼を行う第１気筒（＃１）との空燃比の差をできるだけ大きくしている。よって、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯとリーン燃焼の排気ガス中のＯ２との酸化反応を促進でき、排気浄化触媒を早期に昇温させることができる。
【００５２】
一方、Ｓ１０２で気筒別リッチ・リーン制御が要求されていないと判別された場合には、Ｓ１０６へ進み、通常の触媒暖機制御を行う。
【００５３】
また一方、Ｓ１０１で触媒暖機が必要でないと判別された場合には、Ｓ１０７へ進み、気筒別リッチ・リーン制御や通常の触媒暖機制御などの各種触媒暖機の制御を実施しない。
【００５４】
なお、Ｓ１０５の気筒別リッチ・リーン制御においては、Ｓ１０６での通常の触媒暖機制御である点火遅角も同時に行ってもよく、点火時期は任意に定めることができる。これにより、冷間始動時に排気浄化触媒を早期に昇温させるので、排気浄化触媒は冷間始動時
でも早期にその機能を発揮できるようになる。
【００５５】
以上のように本実施例では、気筒別リッチ・リーン制御においてリーン燃焼を行わせる第２〜第４気筒（＃２〜＃４）は、プレヒートにより、冷間始動時に昇温されるので、失火することなくリーン燃焼をし易くすることができる。このため、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）では、冷間始動時からリーン度合いを強めてリーン燃焼することができ、第１気筒（＃１）との空燃比の差を大きくすることができる。よって、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯとリーン燃焼の排気ガス中のＯ２との酸化反応を促進でき、排気浄化触媒を早期に昇温させることができる。
【実施例２】
【００５６】
冷間始動時の蓄熱システムから供給される冷却水は温水であるのが通常である。しかし、冷却水回収が短期間の運転の後に行われた場合やプレヒート実行によって温水の温度が低下した場合などでは、蓄熱システムに貯蔵された冷却水の温度が低温であることも考えられる。蓄熱システムの冷却水が低温の場合に気筒に冷却水を供給すると、低温の冷却水によって気筒が冷却されてしまい、リーン燃焼に適する温度に気筒を昇温できないこととなる。そこで、本実施例では、蓄熱システムに貯蔵された冷却水の温度に応じて異なる制御を行う例を示す。なお、実施例１で説明した構成についてはその詳細な説明は省略する。
【００５７】
本実施例では、図６、図７に示すように、第２バイパス通路１０における蓄熱システム９の出口近傍には、水温センサ１５が設けられている。ＥＣＵ１４には、水温センサ１５が電気的に接続され、水温センサ１５の出力信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００５８】
そして、本実施例においては、内燃機関１の冷間始動時に排気浄化触媒を暖機する場合には、気筒別リッチ・リーン制御を行う前に、プレヒート又は冷却水供給気筒選択制御を実行する。
【００５９】
プレヒートは、蓄熱システム９に貯蔵された冷却水が高温の温水である場合に、実施例１と同様に、内燃機関１の冷間始動時に、蓄熱システム９内に貯蔵された温水を内燃機関１の第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄに供給することである。図６は、内燃機関１のプレヒート実行時の温水の循環経路を示す図である。かかる場合の温水の循環経路は、図６に示す一点鎖線の矢印で示すようになる。
【００６０】
上記のプレヒートを行うと、利用された温水はその分熱を失い、温水の温度は低下していく。このようにプレヒートが継続され温水の温度が低温となった場合や、冷間始動時の初めから冷却水が低温の場合には、以下の冷却水供給気筒選択制御を行うようにする。
【００６１】
冷却水供給気筒選択制御は、蓄熱システム９に貯蔵された冷却水が低温の冷却水（以下、「冷水」という場合もある。）である場合に、プレヒートとは異なり、内燃機関１の冷間始動時に気筒別リッチ・リーン制御を行う前に、冷水を、空燃比をリッチとする第１気筒（＃１）の機関内冷却水通路２ａにのみ供給し、空燃比をリーンとする第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄには供給しないことである。
【００６２】
冷却水供給気筒選択制御を実行するにあたっては、ＥＣＵ１４は、第１気筒（＃１）の開閉弁３ａを開弁させ、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の開閉弁３ｂ〜３ｄを閉弁させ、電動ウォータポンプ１１を駆動させる。
【００６３】
図７は、内燃機関１の冷却水供給気筒選択制御実行時の冷水の循環経路を示す図である
。かかる場合の冷水の循環経路は、図７に示す一点鎖線の矢印で示すようになる。
【００６４】
これにより、冷却水供給気筒選択制御では、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄに冷水が供給されないので、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）は冷却されない。このため、気筒の温度が低温になることに起因してリーン燃焼し難くなることを防止することができる。
【００６５】
なお、この冷却水供給気筒選択制御では、少なくとも空燃比をリーンとする第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄに低温の冷却水を供給しなければよく、第１気筒（＃１）の機関内冷却水通路２ａには、上述したように冷却水を供給してもよいし、供給しなくてもよい。
【００６６】
このようなプレヒート及び冷却水供給気筒選択制御を含む触媒暖機時における制御は以下のようにして決定される。以下、具体的に触媒暖機時の制御について図８に基づいて説明する。なお、本実施例でのＳ２０１〜Ｓ２０７の処理は、実施例１でのＳ１０１〜Ｓ１０７の処理と同じものであるので、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
Ｓ２０２で気筒別リッチ・リーン制御が要求される場合には、Ｓ２１０へ進み、蓄熱システム９に貯蔵された冷却水の温度Ｔが所定温度Ｔｆよりも高いか否か（Ｔ＞Ｔｆ）を判別する。蓄熱システム９に貯蔵された冷却水の温度Ｔは、前回運転終了時に水温センサ１５によって測定された測定結果の履歴を、ＥＣＵ１４に予め登録された所定温度Ｔｆと比較することで判別することができる。また、冷却水の温度Ｔは、水温センサ１５によって測定され、測定結果をＥＣＵ１４に予め登録された所定温度Ｔｆと比較することで判別することもできる。
【００６８】
Ｓ２１０でＴ＞Ｔｆと判別された場合（Ｙｅｓ）には、Ｓ２０３へ進み、実施例１と同様な制御を行う。
【００６９】
一方、Ｓ２１０でＴ≦Ｔｆと判別された場合（Ｎｏ）には、Ｓ２１１へ進み、第１気筒（＃１）の開閉弁３ａを開弁し、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の開閉弁３ｂ〜３ｄを閉弁する。
【００７０】
またＳ２１１の後には、Ｓ２０４へ進み、三方弁１２の弁位置を任意としながら、電動ウォータポンプ１１を駆動させ、冷却水を流す。すると、図７に示した矢印のように冷水が流れ、冷水は第１気筒（＃１）の機関内冷却水通路２ａにのみ供給される。
【００７１】
その結果、冷水により第１気筒（＃１）が冷却されるが、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄには冷水が供給されないので、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）は冷却されない。このため、気筒の温度が低温になることに起因してリーン燃焼し難くなることを防止することができ、失火させることなくリーン燃焼をし易くすることができる。
【００７２】
このため、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）は、冷間始動時からリーン度合いを強めてリーン燃焼することができ、第１気筒（＃１）との空燃比の差を大きくすることができる。よって、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯとリーン燃焼の排気ガス中のＯ２との酸化反応を促進でき、排気浄化触媒を早期に昇温させることができる。
【００７３】
以上のように本実施例でも、プレヒート又は冷却水供給気筒選択制御により、気筒別リッチ・リーン制御の際にリーン燃焼を行わせる気筒を、失火することなくリーン燃焼をし易くすることができる。このため、当該気筒で冷間始動時からリーン度合いを強めてリー
ン燃焼することができ、リッチ燃焼を行わせる気筒との空燃比の差を大きくすることができる。よって、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯとリーン燃焼の排気ガス中のＯ２との酸化反応を促進でき、排気浄化触媒を早期に昇温させることができる。
【実施例３】
【００７４】
本実施例に係る内燃機関１は、蓄熱システムを備えておらず、冷却水のポンプとしてクランクシャフトの回転に伴い作動するメカニカルポンプを備えている。なお、実施例１、２で説明した構成についてはその詳細な説明は省略する。
【００７５】
本実施例では、図９に示すように、内燃機関１は蓄熱システムを備えておらず、冷却水は、第１循環路５、第２循環路７、第１バイパス通路８を循環するだけである。よって、冷却水は冷間始動時には冷水となっている。また、メカニカルポンプ１６は、クランクシャフトの回転に伴い作動するため、内燃機関１の作動中は冷却水が循環し続ける。
【００７６】
そして、本実施例における冷却水供給気筒選択制御は、実施例２での冷却水供給気筒選択制御と同様なもので、内燃機関１の冷間始動時に、冷水を内燃機関１の空燃比をリッチとする第１気筒（＃１）の機関内冷却水通路２ａに供給し、空燃比をリーンとする第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄには供給しないことである。
【００７７】
図９は、内燃機関１の冷却水供給気筒選択制御実行時の冷水の循環経路を示す図である。かかる場合の冷水の循環経路は、図９に示す一点鎖線の矢印で示すようになる。なお、本実施例では、メカニカルポンプ１６を用いている構成上、内燃機関１の作動中は冷却水が循環し続けるので、本実施例における冷却水供給気筒選択制御では、第１気筒（＃１）の機関内冷却水通路２ａに冷却水が供給される。
【００７８】
このような触媒暖機時における制御は以下のようにして決定される。以下、具体的に触媒暖機時の制御について図１０に基づいて説明する。なお、本実施例でのＳ３０１〜Ｓ３０７の処理は、実施例１でのＳ１０１〜Ｓ１０７の処理と同じものであるので、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
Ｓ３０２で気筒別リッチ・リーン制御が要求されていると判別された場合には、Ｓ３１０へ進み、第１気筒（＃１）の開閉弁３ａを開弁し、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の開閉弁３ｂ〜３ｄを閉弁する。
【００８０】
またＳ３１０の後には、内燃機関１を作動させ、これに伴いメカニカルポンプ１６が駆動されて冷水を流す。そして、図９に示した矢印のように冷水が流れ、冷水は第１気筒（＃１）の機関内冷却水通路２ａにのみ供給される。
【００８１】
その結果、冷水により第１気筒（＃１）が冷却されるが、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）の機関内冷却水通路２ｂ〜２ｄには冷水が供給されないので、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）は冷却されない。このため、気筒の温度が低温になることに起因してリーン燃焼し難くなることを防止することができ、失火させることなくリーン燃焼をし易くすることができる。
【００８２】
このため、第２〜第４気筒（＃２〜＃４）は、冷間始動時からリーン度合いを強めてリーン燃焼することができ、第１気筒（＃１）との空燃比の差を大きくすることができる。よって、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯとリーン燃焼の排気ガス中のＯ２との酸化反応を促進でき、排気浄化触媒を早期に昇温させることができる。
【００８３】
以上のように本実施例でも、冷却水供給気筒選択制御により、気筒別リッチ・リーン制
御の際にリーン燃焼を行わせる気筒を、失火することなくリーン燃焼をし易くすることができる。このため、当該気筒で冷間始動時からリーン度合いを強めてリーン燃焼することができ、リッチ燃焼を行わせる気筒との空燃比の差を大きくすることができる。よって、リッチ燃焼の排気ガス中のＣＯとリーン燃焼の排気ガス中のＯ２との酸化反応を促進でき、排気浄化触媒を早期に昇温させることができる。
【００８４】
なお、以上の実施例では、気筒別リッチ・リーン制御における空燃比をリーンとする気筒を３気筒（＃２〜＃４）としていたが、これに限られず、１気筒や２気筒にすることもできる。また、総気筒数も実施例での４気筒に限定されるものではない。また、総気筒の全てを、空燃比をリーンとする気筒と空燃比をリッチとする気筒とに分けるだけでなく、それ以外に空燃比を理論空燃比とする気筒を有するものであってもよい。
【００８５】
なお、上述した実施例１〜３においては、第１気筒（＃１）〜第４気筒（＃４）の４つの気筒の全てに、開閉弁３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が備えられている。しかし、実施例３において、空燃比をリッチあるいは理論空燃比とする気筒が定められているのであれば、その気筒に開閉弁３を設けない構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る内燃機関における通常運転時の冷却水の流れを示す図である。
【図３】実施例１に係る内燃機関における冷却水回収時の冷却水の流れを示す図である。
【図４】実施例１に係る内燃機関におけるプレヒート実行時の温水の流れを示す図である。
【図５】実施例１に係る触媒暖機時の制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図６】実施例２に係る内燃機関におけるプレヒート実行時の温水の流れを示す図である。
【図７】実施例２に係る内燃機関における冷却水供給気筒選択制御実行時の冷水の流れを示す図である。
【図８】実施例２に係る触媒暖機時の制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図９】実施例３に係る内燃機関における冷却水供給気筒選択制御実行時の冷水の流れを示す図である。
【図１０】実施例３に係る触媒暖機時の制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００８７】
１     内燃機関
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）機関内冷却水通路
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）開閉弁
４     ヒータコア
５     循環路
６     ラジエータ
７     循環路
８     第１バイパス通路
９     蓄熱システム
１０   第２バイパス通路
１１   電動ウォータポンプ
１２   三方弁
１３   サーモスタット
１４   ＥＣＵ
１５   水温センサ
１６   メカニカルポンプ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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