(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関に接続された複数の排気通路と、前記排気通路を合流して形成される合流排気通路と、前記合流排気通路に設けられ、この合流排気通路を流れる排気を浄化する排気浄化手段と、前記各排気通路にそれぞれ設けられ、所定温度未満では前記排気通路を流れる排気ガス中の未燃ガス成分を吸着し、前記所定温度以上では吸着した未燃ガス成分を脱離する吸着脱離手段と、前記各吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成分が排気浄化触媒に到達するタイミングを所定の時期に一致させる脱離調整手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記吸着脱離手段は、未燃ガス成分を吸着する能力を有する三元触媒であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記脱離調整手段は、各排気通路の吸着脱離手段に流れ込む排気温度を制御することにより、各吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成分の排気浄化触媒に到達する時期を一致させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気温度は、前記内燃機関から前記吸着脱離手段までの距離によって温度制御されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排気温度は、各排気通路が接続される気筒の点火時期によって温度制御されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記排気温度は、各排気通路が接続される気筒で燃焼される混合気の空燃比によって温度制御されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記排気温度は、各排気通路が接続される気筒に供給される吸入空気量によって温度制御されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記排気温度は、各排気通路の熱容量によって温度制御されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記脱離調整手段は、各吸着脱離手段の熱容量を調整することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記吸着脱離手段は、排気ガスの流れ方向に沿う貫通孔を複数有する担体と、前記担体表面に形成された触媒層と、前記坦体を内装する外筒とを備え、前記脱離調整手段は、前記担体を構成する部材の厚さと、前記外筒を構成する部材の厚さと、前記貫通孔の密度と、前記担体の直径と、前記担体の軸方向の長さと、前記担体の容積とから選択される少なくとも１つを吸着脱離手段毎に調整することを特徴とする請求項９記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記吸着脱離手段は、排気ガスの流れ方向に沿う貫通孔を複数有する担体と、前記担体表面に触媒物質を担持するよう形成された触媒層と、前記担体を内装する外筒とを備え、前記脱離調整手段は、前記担体を構成する部材の材質と、前記触媒物質の量と、前記触媒層の厚さとから選択される少なくとも１つを吸着脱離手段毎に調整することを特徴とする請求項９記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記内燃機関は、２つ以上の気筒を直列に配置した第１の気筒群及び第２の気筒群を備えるＶ型内燃機関であり、前記排気通路は、前記各気筒群に接続される排気管であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記排気通路は、内燃機関に接続されたデュアル排気管であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
前記排気浄化手段は、ヒータ付触媒であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
前記未燃ガス成分が前記排気浄化手段に到達する所定の時期に前記ヒータ付触媒が活性化されるようにヒータを通電制御するヒータ通電制御手段を備えることを特徴とする請求項１４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、多気筒内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に関するものであって、特に冷間始動時における未燃ガス成分を浄化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関では、排出される排気ガス、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、及び炭化水素（ＨＣ）等の成分を大気に放出する前に浄化する必要がある。特に、内燃機関の始動時には、内燃機関の始動性を向上させるために機関空燃比が理論空燃比より低い空燃比（リッチ側）とされ、さらに内燃機関の温度が低く燃焼が不安定になるため、未燃炭化水素（ＨＣ）等が比較的多量に排出される。このため、始動時に内燃機関から排出される未燃炭化水素が大気中に放出されるのを抑制する必要がある。
【０００３】
このような要求に対して、特開平６−３３７４７号公報に記載された技術が知られている。この従来技術は、排気通路に設けられた三元触媒の上流に所定温度未満では排気中の未燃炭化水素を吸着し、所定温度以上では吸着していた未燃炭化水素を脱離する吸着材を設け、この吸着材と三元触媒との間の排気通路にヒータ付触媒（ＥＨＣ）を設けている。そして、エンジンが冷間始動されたときのように三元触媒が未活性状態にある場合は、エンジンの始動時に排出される未燃炭化水素を吸着材に吸着させるとともに、ヒータ付触媒のヒータに通電して触媒を活性化する。
【０００４】
排気ガス温度の上昇により吸着材が所定温度に達し、未燃炭化水素を脱離すると、吸着材を脱離した未燃炭化水素がヒータ付触媒に流れ込むが、このときヒータ付き触媒がヒータによって活性化されているので、未燃炭化水素がヒータ付き触媒で浄化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の吸着材をヒータ付触媒の上流側排気通路（例えば、Ｖ型内燃機関の各気筒群に対応した排気通路）に並列に複数個設けた場合、内燃機関の冷間始動時に未燃炭化水素（ＨＣ）がそれぞれの吸着材に吸着され、その後、吸着材が排気ガスにより加熱されて未燃炭化水素の脱離温度に達すると、未燃炭化水素が各吸着材からヒータ付触媒に流入する。このとき、吸着材の配置や各吸着材に流入する排気温度の違い等により、各吸着材から脱離した未燃炭化水素がヒータ付触媒に流れ込むタイミングが異なる。この結果、脱離した未燃炭化水素がヒータ付触媒に流れ込む時間が長くなり、未燃炭化水素を浄化するためにヒータの通電時間が長くなる。更にヒータの消費電力が大きくなるのでヒータ通電用にバッテリ容量を大型化する必要が発生する。
【０００６】
また、ヒータ付触媒の代わりにヒータのない三元触媒の上流の排気通路に並列に複数個の吸着材を設けた場合、暖機運転中に三元触媒に流入する排気ガスは通常の暖機増量運転によるリッチ空燃比の排気ガスの他に、各吸着材から脱離した未燃炭化水素（ＨＣ）が混入されるので、非常に小さな空燃比（過大なリッチ）が長時間続くので三元触媒の温度が低下し、三元触媒が活性化温度を維持できなくなり、未燃炭化水素（ＨＣ）等の未燃ガス成分が浄化されずに排出される恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数の吸着材から排出される未燃炭化水素（ＨＣ）等の未燃ガス成分を確実に浄化すると共に、ヒータ付触媒の電力消費を低減することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下のような構成を採用した。すなわち、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、多気筒内燃機関に接続された複数の排気通路と、排気通路を合流して形成される合流排気通路と、合流排気通路に設けられ、この合流排気通路を流れる排気を浄化する排気浄化手段と、各排気通路にそれぞれ設けられ、所定温度未満では排気通路を流れる排気ガス中の未燃ガス成分を吸着し、所定温度以上では吸着した未燃ガス成分を脱離する吸着脱離手段と、各吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成分が排気浄化触媒に到達するタイミングを所定の時期に一致させる脱離調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関を冷間始動したときのように排気浄化手段が未活性状態にあり、前記吸着脱離手段が所定温度未満にあるとき、内燃機関からの排気ガスは、各排気通路を通って各吸着脱離手段に流れ込み、排気ガス中の未燃ガス成分が各吸着脱離手段に吸着される。
【００１０】
そして、各吸着脱離手段から排出された排気ガスは、排気通路を通って合流排気通路に流れ込み、次いで排気浄化手段に流れ込む。このとき、排気浄化手段は、未活性状態にあり、排気ガス中の未燃ガス成分を十分に浄化することができないが、排気浄化手段に流れ込む排気ガスは吸着脱離手段により未燃ガス成分を取り除かれているので、未燃ガス成分が大気中に放出されることはない。
【００１１】
その後、各吸着脱離手段は、排気ガスの温度を受けて昇温するが、その際、前記脱離調整手段は、各吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成分が排気浄化触媒に到達するタイミングを所定の時期に一致させるように各吸着脱離手段の各種状態を調整する。
【００１２】
この結果、各吸着脱離手段から未燃ガス成分が脱離し、同時期に一斉に排気浄化手段に流れ込むので、未燃ガス成分が排気浄化手段で短時間で浄化される。
【００１３】
上記のような内燃機関の排気浄化装置では、吸着脱離手段として未燃ガス成分を吸着する能力を有する三元触媒を用いるようにしてもよい。三元触媒は、一般に、担体表面に多孔質の触媒層が形成されるので、排気ガス中の未燃ガス成分が触媒層の孔に流れ込む。このとき、未燃ガス成分が液状体であるため、三元触媒が所定温度未満のときは孔内に未燃ガス成分が付着する吸着作用を奏し、三元触媒が所定温度以上に達したときは前記孔内に付着していた未燃ガス成分が気化し、孔から放出される脱離作用を奏する。
【００１４】
その際、前記脱離調整手段は、前記吸着脱離手段の各種状態として吸着脱離手段に流れ込む排気温度を制御し、未燃ガス成分の脱離タイミングを調整して脱離した未燃ガス成分の排気浄化触媒に到達する時期を一致させてもよい。すなわち、各吸着脱離手段は、排気ガスの温度を受けて昇温するので、脱離調整手段により各吸着脱離手段に流れ込む排気温度を調整することにより、各吸着脱離手段が前記所定温度に昇温するまでにかかる時間を調整することができ、その結果、未燃ガス成分の排気浄化手段への到達タイミングが所定の時期に一致する。
【００１５】
このように各吸着脱離手段に流れ込む排気温度を制御する方法として、前記内燃機関から前記吸着脱離手段までの距離を調整する方法を例示することができる。この場合、内燃機関との距離が短いほど高温の排気ガスに曝されて前記所定温度まで昇温するのが早くなり、距離が長いほど昇温が遅くなる。この作用を利用して吸着脱離手段からの脱離を調整する。
【００１６】
続いて、各吸着脱離手段に流れ込む排気温度を制御する方法として、各排気通路が接続される気筒の点火時期を制御し、前記気筒から各排気通路に流れる排気ガスの温度を調整してもよい。この場合、点火時期が遅い気筒は、点火時期が早い気筒に比べ、より遅い時期に燃焼が行われるので、排気弁開弁時における気筒内の燃焼ガス温度が高くなる。この作用を利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００１７】
さらに、前記気筒から排出される排気ガスの温度を異ならせる方法として、例えば、各排気通路に接続された気筒の排気弁の開弁時期を制御する方法、あるいは各排気通路に接続された気筒内の燃焼速度を制御する方法等を例示することもできる。
【００１８】
各気筒の排気弁の開弁時期を調整する場合、各気筒で燃焼したガスの温度は経時的に低くなるので、早い時期に排気弁が開弁された気筒は、遅い時期に排気弁が開弁された気筒に比べ、より高い温度の燃焼ガスを排出する。この結果、早い時期に排気弁が開弁された気筒に接続された排気通路には、遅い時期に排気弁が開弁された気筒に接続された排気通路に比べ、より高い温度の排気ガスが流れる。この作用を利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００１９】
また、各気筒の燃焼速度を制御した場合、燃焼速度が遅い気筒ほど排気弁開弁時における燃焼ガスの温度が高くなるので、燃焼速度が遅い気筒は、燃焼速度が遠い気筒に比べ、より高温の燃焼ガスを排出することになる。この作用を利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００２０】
さらに、各吸着脱離手段に流れ込む排気温度を制御する方法として、各排気通路が接続される気筒で燃焼される混合気の空燃比を制御し、前記気筒から各排気通路に流れ込む排気ガスの温度を調整してもよい。この場合、リーン雰囲気の混合気を燃焼した気筒は、リッチ雰囲気の混合気を燃焼した気筒に比べ、混合気の燃焼温度が高くなるので、リーン雰囲気の混合気を燃焼した気筒に接続された排気通路には、リッチ雰囲気の混合気を燃焼した気筒に接続された排気通路よりも高温の排気ガスが流れることになる。この作用を利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００２１】
続いて、各吸着脱離手段に流れ込む排気温度を制御する方法として、各排気通路が接続される気筒に吸入される空気量を調整する方法がある。この場合、吸入空気量が多い気筒は、吸入空気量が少ない気筒に比べより多くの排気ガスを排出することになる。この結果、吸入空気量が多い気筒に接続された排気通路には、吸入空気量が少ない気筒に接続された排気通路に比べ、より多くの排気ガスが流れるので、吸入空気量が多い気筒に接続された排気通路の吸着脱離手段は、吸入空気量が少ない気筒に接続された排気通路の吸着脱離手段よりも多くの排気ガスに曝され、より早い時期に前記所定温度に達する。この作用を利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００２２】
また、各吸着脱離手段に流れ込む排気温度を制御する方法として、各排気通路の熱容量で調整するようにしてもよい。つまり、熱容量が大きい排気通路は、熱容量が小さい排気通路に比べ、吸収することができる熱の量が多くなる。この結果、熱容量が大きい排気通路を流れる排気ガスは、熱容量が小さい排気通路を流れる排気ガスに比べ、より多くの熱を排気通路に奪われ、吸着脱離手段に流れ込む際の温度が低くなる。このように、熱容量の設定により各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００２３】
次に、前記脱離調整手段は、各吸着脱離手段の熱容量で調整するようにしてもよい。この場合、熱容量が大きい吸着脱離手段は、熱容量が小さい吸着脱離手段に比べ、吸収することができる熱量が多くなるので、所定温度まで昇温するのに時間がかかる。この作用を利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００２４】
ここで、各吸着脱離手段が、排気ガスの流れ方向に沿う貫通孔を複数有する担体と、前記担体表面に形成された触媒層と、前記担体を内装する外筒とを備える場合、吸着脱離手段の熱容量を設定する方法として、前記担体を構成する部材の厚さと、前記外筒を構成する部材の厚さと、前記貫通孔の密度と、前記担体の直径と、前記担体の軸万向の長さと、前記担体の容積とから選択される少なくとも１つを利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整してもよい。
【００２５】
例えば、吸着脱離手段の担体を構成する部材の厚さ以外の構成が同一である２つの吸着脱離手段の場合、担体を構成する部材の厚さが厚い吸着脱離手段は、担体を構成する部材の厚さが薄い吸着脱離手段に比べ、吸収できる熱量が多くなるので、前記所定温度に昇温するまでに時間がかかる。
【００２６】
また、前記吸着脱離手段の外筒を構成する部材の厚さ以外の構成が同一である２つの吸着脱離手段の場合、外筒を構成する部材の厚さが厚い吸着脱離手段は、外筒を構成する部材の厚さが薄い吸着脱離手段に比べ、吸収することができる熱量が多くなるので、前記所定温度に昇温するまでに時間がかかる。
【００２７】
そして、吸着脱離手段を構成する担体の貫通孔の密度、つまり単位面積当たりの貫通孔の数で調整する場合、担体が吸収することができる熱量が多くなるので、貫通孔の密度が高い担体は、貫通孔の密度が低い担体に比べ、前記所定温度に昇温するまでの時間が長くなる。以上のような各作用を選択的に利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００２８】
さらに、前記吸着脱離手段の担体の直径以外の構成が同一である２つの吸着脱離手段の場合、担体の直径が大きい吸着脱離手段は、担体の直径が小さい吸着脱離手段に比べ、担体の実質的な体積が大きくなるので、吸収することができる熱量が多くなる。この結果、担体の直径が大きい吸着脱離手段は、担体の直径が小さい吸着脱離手段に比べ、前記所定温度に昇温するまでの時間が長くなる。
【００２９】
また、前記吸着脱離手段の担体の軸方向の長さ以外の構成が同一である２つの吸着脱離手段の場合、担体の軸方向の長さが長い吸着脱離手段は、担体の軸方向の長さが短い吸着脱離手段に比べ、担体の実質的な体積が大きくなるので、担体が吸収することができる熱量が多くなるとともに、吸着脱離手段の出口側端部に熱が伝わるまでに時間がかかる。この結果、担体の軸方向の長さが長い吸着脱離手段は、担体の軸方向の長さが短い吸着脱離手段に比べ、前記所定温度に昇温するまでの時間が長くなる。
【００３０】
続いて、前記担体の容積で調整する場合、担体の容積が大きい吸着脱離手段は、担体の容積が小さい吸着脱離手段に比べ、吸収することができる熱量が多くなるので、所定温度に昇温するまでにかかる時間が長くなる。
【００３１】
次に、前記吸着脱離手段の熱容量を調整する方法として、前記担体を構成する部材の材質と、前記触媒物質の量と、前記触媒層の厚さとから選択される少なくとも１つを利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整してもよい。
【００３２】
例えば、担体を構成する材質を熱容量の大きい材質と熱容量の小さい材質にした場合、熱容量の大きい材質からなる担体を有する吸着脱離手段は、熱容量の小さい材質からなる担体を有する吸着脱離手段に比べ、吸収することができる熱量が多くなるので、所定温度まで昇温するのに時間がかかる。
【００３３】
また、担体に担持される触媒物質の量で調整する場合、触媒物質の担持量が多い吸着脱離手段は、触媒物質の担持量が少ない吸着脱離手段に比べ、実質上の熱容量が大きくなる。更に、触媒層の厚さで調整する場合も、触媒層の厚さが厚い吸着脱離手段は、触媒層の厚さが薄い吸着脱離手段に比べ、実質上の熱容量が大きくなる。以上のような各作用を選択的に利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００３４】
ここで、上記の内燃機関は、例えば、２つ以上の気筒を直列に配置した気筒群を複数備えるものであって、例えば、第１の気筒群及び第２の気筒群を備えるＶ型内燃機関であり、前記排気通路は、前記各気筒群に接続される排気管であってもよい。また、前記排気通路は、内燃機関に接続されたデュアル排気管であってもよい。
【００３５】
更に、排気浄化手段はヒータ付触媒であってもよい。また、前記吸着脱離手段から未燃ガス成分が到達する時期を考慮してヒータ付触媒への通電を制御する。この結果、未燃ガス成分がヒータ付触媒に到達するときには触媒が活性化されているので短時間で効率よく浄化することができる
【００３６】
【発明の実施形態】
以下、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の一実施態様について図面に基づいて説明する。
【００３７】
（実施形態１）
図１は、本発明における内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその排気系の構成を示す側略構成図である。内燃機関１は、Ｖ型６気筒の縦置きエンジンであり、一方の気筒群１ａ（以下、第１気筒群ｌａと称する）には第１排気枝管２が接続され、他方の気筒群１ｂ（以下、第２気筒群ｌｂと称する）には第２排気枝管３が接続される。そして、第１排気枝管２が本発明にかかる第１排気通路としての第１排気管４に接続され、第２排気枝管３が本発明にかかる第２排気通路としての第２排気管５に接続される。なお、図１中矢印Ｆはエンジン前方方向を示す。
【００３８】
ここで、第１排気枝管２と第２排気枝管３とは、実質上互いに対称な形状をなし、第１排気枝管２と第１排気管４の接続部１６から第１気筒群ｌａまでの距離は、第２排気枝管３と第２排気管５の接続部１７から第２気筒群ｌｂまでの距離と等しくなるよう形成される。
【００３９】
続いて、第１排気管４と第２排気管５は下流にて合流し、本発明にかかる合流排気通路としての排気管６に接続される。そして、第１排気管４の途中には第１の三元触媒７が設けられ、第２の排気管５の途中には第２の三元触媒８が設けられる。その際、第１排気枝管２と第１排気管４の接続部１６から第１の三元触媒７の入口部分までの距離ｘは、第２排気枝管３と第２排気管５の接続部１７から第２の三元触媒８の入口部分までの距離ｙと等しくなるようにする。
【００４０】
そして、第１の三元触媒７は、図２に示すように排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するモノリス型の触媒７ｂを筒状の外筒７ａに充填して構成される。詳しくは、触媒７ｂは、図３に示すように、排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成されたコージェライトからなるセラミック担体７ｃと、セラミック担体７ｃの表面にコーティングされた触媒層７ｄとから構成される。
【００４１】
触媒層７ｄは、図４に示すように、多数の細孔７ｆを有する多孔質のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の表面に、白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質７ｅを担持させて形成される。
【００４２】
このように形成された第１の三元触媒７では、触媒７ｂの温度が所定温度未満の時には、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）等の液状の未燃ガス成分が触媒層７ｄの細孔７ｆに流れ込み、細孔７ｆ内の壁面に付着する。そして、触媒７ｂの温度が所定温度以上に達すると、細孔７ｆ内に付着していた未燃炭化水素（ＨＣ）が気化して触媒層７ｄから脱離し、排気ガスとともに下流へ流れる。つまり、第１の三元触媒７は、本発明にかかる吸着脱離手段を実現する。
【００４３】
また、第２の三元触媒８は第１の三元触媒７と同様に構成され、本発明にかかる吸着脱離手段を実現する。ここで、図１において、合流排気管６の途中には通電により発熱するヒータ１２を内蔵した第３の三元触媒９が設けられる。ヒータ１２は、リレー１３を介してバッテリ１４に接続され、リレー１３がＯＮ状態のときバッテリ１４からの電流を受けて発熱する。リレー１３のＯＮ／ＯＦＦは、ＥＣＵ１５からの電気信号に応じて切り換えられる。
【００４４】
次に、第３の触媒９上流の合流排気管６には、二次空気供給管１０が接続され、この二次空気供給管１０はエアポンプ１１に接続される。エアポンプ１１は、ＥＣＵ１５からの電気信号に応じて駆動され、図示しないエアクリーナ下流の吸気通路を流れる新気を合流排気管６内へ圧送する。
【００４５】
さらに、第１の三元触媒７上流の第１排気管４と第２の三元触媒８上流の第２排気管５には、それぞれ空燃比センサ２５、２６が取り付けられる。これらの空燃比センサ２５、２６は、排気ガス中の酸素濃度に比例した値の電流を出力する、いわゆるリニア空燃比センサである。
【００４６】
また、第３の三元触媒９下流の合流排気管６には、合流排気管６を流れる排気ガス中の酸素濃度を検知する酸素センサ２４が取り付けられる。この酸素センサ２４は、例えば、理論空燃比を境にしてリッチ雰囲気では所定値以上の起電力を出力し、リーン雰囲気では所定値未満の起電力を出力するジルコニア型のセンサである。
【００４７】
続いて、上記各部を制御するＥＣＵ１５は、イグニッションスイッチセンサ（以下、ＩＧセンサ）２２と、スタータスイッチセンサ（以下、ＳＴセンサ）２３と、空燃比センサ２５、２６と、酸素センサ２４とに加え、図示しない吸入空気量センサ、エンジン回転数センサ、水温センサ、触媒温度センサ等の内燃機関の運転状態を検出する各種センサが接続され、各センサからの信号に従いヒータ１２の通電時期、二次空気の供給量及び供給時期、燃料噴射量及び燃料噴射時期、点火時期等を算出し、リレー１３、エアポンプ１１、図示しない燃料噴射弁、点火栓等を制御する。
【００４８】
例えば、ＥＣＵ１５は、ＩＧセンサ２２よりイグニッションスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力すると、所定時間後にヒータ１２の通電を開始する。そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の始動時の冷却水の温度と通電時間との関係を示すマップに従いヒータの通電開始時期、通電時間を算出する。
【００４９】
また、ＥＣＵ１５は、ＳＴセンサ２３よりスタータスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力すると、エアポンプ１１に駆動電流を供給する。続いて、ＥＣＵ１５は、各空燃比センサ２５、２６からの電気信号に応じて、第１気筒群１ａ及び第２気筒群１ｂの各気筒内あるいは各吸気ポート内で噴射される燃料量を補正し、第１気筒群ｌａ及び第２気筒群１ｂから排出される排気ガスの空燃比を、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８が有効に作用する理論空燃比に一致するように空燃比フィードバック制御を行う。
【００５０】
さらに、ＥＣＵ１５は、酸素センサ２４により第３の三元触媒９の下流での酸素濃度を検出し、第１〜第３の三元触媒７、８、９に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるよう、空燃比センサ２５、２６による空燃比フィードバック制御の制御量を補正する。
【００５１】
（実施形態１の作用・効果）
以下、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果について説明する。ＥＣＵ１５は、ＩＧセンサ２２よりイグニッションスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力すると、ヒータ通電用マップからヒータ通電開始時期及び通電時間を読み出し、リレー１３をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換え、バッテリ１４からの電流をヒータ１２に印加する。
【００５２】
ここで、三元触媒は、理論空燃比近傍の排気ガスが流入した場合は、排気ガスに含まれるＨＣ及びＣＯを排気ガス中の酸素Ｏ2と反応させてＨ2Ｏ及びＣＯ2へ酸化すると同時に、排気ガス中のＮＯｘを排気ガス中のＨＣ及びＣＯと反応させてＨ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2へ還元するが、内燃機関の始動時のように燃料噴射量の増量補正が行われ、排気ガス中の酸素濃度が低くＨＣ及びＣＯが過剰になると、排気ガス中のＮＯｘがＨＣ及びＣＯと反応してＨ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2に還元される一方、余剰のＨＣ及びＣＯが酸化されなくなる。
【００５３】
そこで、ＥＣＵ１５は、ＳＴセンサ２３よりスタータスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力すると、エアポンブ１１に駆動電流を印加し、エアクリナー下流の吸気通路を流れる新気を合流排気管６へ圧送する。このとき、合流排気管６を流れる排気ガスに二次空気が供給され、第３の三元触媒９に流れ込む排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍となる。
【００５４】
次に、内燃機関１の始動が完了すると、内燃機関１の第１気筒群１ａの各気筒からの排気ガスが第１排気枝管２を通って第１排気管４に流れ込み、第２気筒群１ｂの各気筒からの排気ガスが第２排気枝管３を通って第２排気管５へ流れ込む。第１排気管４に流れ込んだ排気ガスは、第１の三元触媒７に流れ込み、排気ガス中の未燃炭化水素が第１の三元触媒７に一時的に吸着される。続いて、第１の三元触媒７から排出された未燃ガス成分は、第１排気管４及び合流排気管６を経て第３の三元触媒９に流れ込む。
【００５５】
一方、第２排気管５に流れ込んだ排気ガスは、第２の三元触媒８に流れ込み、排気ガス中の未燃炭化水素が第２の三元触媒８に一時的に吸着される。そして、第２の三元触媒８から排出される排気ガスは、第２排気管５及び合流排気管６を経て第３の三元触媒９に流れ込む。
【００５６】
第１排気管４及び第２排気管５からの排気ガスは、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８により未燃炭化水素が除去されているので、第３の三元触媒９が未活性状態のときでも、第３の三元触媒９より下流へ未燃炭化水素が排出されない。
【００５７】
続いて、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８は、排気ガスの熱を受けて第３の三元触媒９より早く昇温する。また、第１及び第２の三元触媒７、８は内燃機関１の排気ポートから等距離に位置するので、両触媒の昇温速度はほぼ同じになる。この結果、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８に吸着されていた未燃炭化水素の脱離タイミングが等しくなり、第１及び第２の三元触媒７、８から第３の三元触媒９に未燃炭化水素が到達するタイミングを所定の時期に一致させることができる。このとき、第３の三元触媒９はヒータ１２によって活性化状態になるように通電制御されているので、未燃炭化水素が短時間のうちに効率的に浄化される。また、ヒータの通電時間を短くすることができるので、ヒータの消費電力を低減することができる。
【００５８】
ここで、第１の三元触媒７の脱離時期と第２の三元触媒８の脱離時期について図５に基づいて説明する。図５の横軸は内燃機関の始動開始からの時間を示し、縦軸は未燃炭化水素（ＨＣ）の濃度を示す。図５中のグラフａは、第１の三元触媒７あるいは第２の三元触媒８上流で排気ガス中の未燃炭化水素の濃度を計測した結果を示すグラフであり、内燃機関１の始動時に大量の未燃炭化水素が排気ガス中に存在することを示している。
【００５９】
続いて、図５中のグラフｂは第１の三元触媒７下流の排気ガス中の未燃炭化水素の濃度を示し、グラフｃは第２の三元触媒８下流の排気ガス中の未燃炭化水素の濃度を示すグラフである。内燃機関１の始動から約２５秒経過した時点で未燃炭化水素の濃度が高くなっており、この時点で第１及び第２の三元触媒７、８から同時期に未燃炭化水素を脱離していることを示している。
【００６０】
このように内燃機関１の排気ポートから第１の三元触媒７までの距離と、第２の三元触媒８までの距離を等しくすることにより、各三元触媒７、８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致させることができ、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８から脱離した未燃炭化水素が同時期に第３の三元触媒９に流れ込む。この結果、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、脱離した未燃炭化水素が第３の三元触媒９へ流入する時間が短時間となるので、触媒温度が活性化温度より低下することが抑制され、未燃炭化水素を含む未燃成分が確実に浄化される。また、第３の三元触媒９のヒータ１２やバッテリ１４の大型化、消費電力を抑制することができる。
【００６１】
（実施形態２）
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第２の実施形態について図面に基づいて説明する。ここでは、前述の第１の実施形態と異なる構成のみ説明する。図６は、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。本実施形態では、第１気筒群ｌａの排気ポートから第１の三元触媒７までの距離が、第２気筒群ｌｂの排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より短い場合である。距離が異なる一例として、車両のエンジンルームに搭載されたＶ型横置きエンジンがある。即ち、第１気筒群１ａが前側で第２気筒群１ｂが後側である場合は、エンジンルームの各種エンジン部品、補機、電装部品等の配置により各排気ポートから第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８までの距離を等しくすることができない場合がある。距離が異なる場合、第１の三元触媒７と第２の三元触媒８に対する排気温度の伝熱が相違するため、吸着された未燃炭化水素の脱離タイミングが異なる。しかし第２の実施形態では各気筒群の気筒の点火時期を制御することで、排気ポートからの距離が異なっても各三元触媒に伝熱する排気温度を等しく制御する。
【００６２】
内燃機関１の各気筒には、イグニッションコイル１８が取り付けられ、イグナイタ１９からの低圧電流を高圧電流に変換し、図示しない点火栓に印加するようになっている。イグナイタ１９は、ＥＣＵ１５からの制御信号に従って各イグニッションコイル１８に駆動電流を印加する。
【００６３】
また、内燃機関１には、クランク角センサ２１と、冷却水の温度を検知する水温センサ２８と、図示しないカムシャフトの回転位置を検知するカムポジションセンサ２０と、内燃機関１の吸気管には、吸気管内を流れる空気質量に応じた電気信号を出力するエアフローメータ３０が取り付けられている。
【００６４】
カムポジションセンサ２０は、電磁ピックアップ方式のセンサであり、基準となる気筒の圧縮上死点前に電気信号を出力する。その際、例えば、カムポジションセンサ２０は、カムポジションセンサ２０からの出力直後にクランク角センサ２１から出力された電気信号が基準気筒の圧縮上死点前１０°になるよう設定される。
【００６５】
次に、ＥＣＵ１５は、ＩＧセンサ２２と、ＳＴセンサ２３と、空燃比センサ２５、２６と、酸素センサ２４と、カムポジションセンサ２０と、クランク角度センサ２１と、水温センサ２８とに加え、図示しない内燃機関の各種センサと接続され、これらの各センサからの信号に従いヒータ１２の通電時期及び通電時間、二次空気の供給量及び供給時期、燃料噴射量及び燃料噴射時期、点火時期側等を算出し、リレー１３、エアポンプ１１、イグナイタ１９等を制御する。
【００６６】
例えば、内燃機関１の各気筒の点火時期を決定する際、ＥＣＵ１５は、圧縮上死点前１０°を基準気筒の点火基準位置とし、冷却水温、機関回転数、あるいは吸気管負圧等に従って点火基準位置を補正し、最適な点火時期を算出する。
【００６７】
そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の始動時にカムポジションセンサ２０及びクランク角センサ２１からの信号に従って基準気筒の点火基準位置を求め、その点火基準位置を基準気筒の点火時期とする。続いて、内燃機関１の始動完了後は、ＥＣＵ１５は、吸気管負圧あるいは機関回転数等に基づいて基本進角度を算出するととに、冷却水温に基づいて暖機補正進角度を算出し、点火基準位置に基本進角度及び暖機補正進角度を加算して各気筒の点火時期を決定する。
【００６８】
さらに、本実施形態では、ＥＣＵ１５は内燃機関１の始動完了後の暖機時において、第２気筒群ｌｂの点火時期を第１気筒群ｌａの点火時期に比べて遅角制御することで、排気ポートから第１、第２の三元触媒７、８までの距離の相違により発生する排気温度変化の差を是正し、それぞれの三元触媒での排気温度を等しく変化させる。その際、ＥＣＵ１５は、始動時の冷却水の温度に応じて暖機時間を設定し、次いで図７に示すようなマップに従って各気筒群ｌａ、ｌｂの点火時期を決定する。
【００６９】
図７では、内燃機関１の冷間始動時は第１気筒群１ａ及び第２気筒群ｌｂの点火時期が点火基準位置（各気筒の圧縮上死点前１０°）に設定される。そして、内燃機関１の始動完了後の暖機時には、第１気筒群１ａの点火時期（図中ｄ）が圧縮上死点直前の約５度に設定されるとともに、第２気筒群１ｂの点火時期（図中ｅ）が第１気筒群ｌａの点火時期よりも遅い時期（圧縮上死点付近）に設定される。
【００７０】
（実施形態２の作用・効果）
以下、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果について説明する。内燃機関１を始動する際、ＥＣＵ１５は、ＩＧセンサ２３からの信号を入力した時点で内燃機関１の始動開始を判定し、カムポジションセンサ２０とクランク角センサ２１と水温センサ２８とエアフローメータ３０からの電気信号を入力する。そして、ＥＣＵ１５は、各センサからの信号より各燃料噴射弁の噴射時間（開弁時間）を算出するとともに、カムポジションセンサ２０及びクランク角センサ２１からの電気信号より基準気筒の点火基準位置を判定し、点火基準位置を基準気筒の点火時期とみなしてイグナイタ１９に点火信号を送信する。
【００７１】
イグナイタ１９は、点火信号を受信すると、基準気筒のイグニッションコイル１８へ駆動電流を印加する。このとき、基準気筒のイグニッションコイル１８は、駆動電流を高圧の駆動電流に変換して点火栓に印加する。続いて、ＥＣＵ１５は、点火信号を出力した後、クランク角センサ２１からの最初の電気信号を入力したとき、次の気筒の点火時期を算出する。
【００７２】
このような処理を繰り返すことにより内燃機関１の始動が完了すると、前述の第１の実施形態で述べたように大量の未燃炭化水素が内燃機関から排出されるが、この未燃炭化水素は、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８に一時的に吸着される。
【００７３】
そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の暖機時において、前述の図７で説明したように、第２気筒群１ｂの点火時期が第１気筒群ｌａの点火時期よりも遅くなるよう各気筒の点火時期を決定する。このとき、第１気筒群１ａと第２気筒群ｌｂでは、点火時期以外の条件が同一に設定されるので、第２気筒群ｌｂの各気筒では、第１気筒群ｌａの各気筒よりも遅い時期に燃焼が行われることになり、図示しない排気弁開弁時において第２気筒群１ｂの各気筒内の燃焼ガス温度が第１気筒群１ａの各気筒内の燃焼ガス温度よりも高くなる。
【００７４】
この結果、第２気筒群１ｂから排出される排気ガスは、第１気筒群１ａから排出される排気ガスよりも高温になる。しかしながら、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８における排気温度の変化は略類似した変化を示す。即ち前述したように第２の三元触媒８は排気ポートから遠い位置に設けられているので、高温の排気ガスが流れても、第２の三元触媒８に到達するときには排気管等の放熱作用により、排気ガスが第１の三元触媒７に到達したときと同様の排気温度に低下している。従って、本実施形態では、距離の差によって発生する温度変化の相違を低減するため、気筒の点火時期を制御することで、第１、第２の三元触媒７、８に流入する排気温度が等しくなる。
【００７５】
従って、第１の三元触媒７と第２の三元触媒８は同時期に所定温度に達し、内燃機関１の始動時に吸着した未燃炭化水素を脱離する。そして、第１の三元触媒７と第２の三元触媒８から脱離した未燃炭化水素は、排気ガスとともに合流排気管６を通って第３の三元触媒９に流れ込む。なお、本実施態様では第１の三元触媒７及び第２の三元触媒が脱離温度に達する前に第３の三元触媒９が活性化するようヒータ１２が通電制御されているので、二つの三元触媒から脱離した未燃炭化水素は、第３の三元触媒９により短時間のうちに浄化される。
【００７６】
従って、本実施形態によれば、第１の三元触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致させることができ、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８から脱離した未燃炭化水素が同時期に第３の三元触媒９に流れ込むので、未燃炭化水素が第３の三元触媒９へ流入する時間が短時間となる。この結果、触媒温度が活性化温度より低下することが抑制され、未燃炭化水素を含む未燃成分が浄化能力が維持される。また、第３の三元触媒９のヒータ１２やバッテリ１４の大型化、消費電力を抑制することができる。
【００７７】
（実施形態３）
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第３の実施形態について、前述の第１、第２の実施形態と異なる構成のみ説明する。本実施形態では、図６の第２の実施形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より短い構成である。
【００７８】
図６に基づいて説明すると、内燃機関１の各気筒に対応する吸気ポートには燃料噴射弁２７が取り付けられ、駆動回路２９からの駆動電流が印加されると燃料を噴射する。駆動回路２９は、ＥＣＵ１５からの制御信号に従って各燃料噴射弁２７に駆動電流を印加する。
【００７９】
また、燃料噴射量を決定する際、ＥＣＵ１５は、クランク角度センサ２１で検出される機関回転数と、エアフローメータ３０で検出される吸入空気量とに基づいて各気筒の基本燃料噴射量（燃料噴射弁の基本噴射時間）を算出し、算出した基本燃料噴射量を、空燃比、吸気温度、冷却水温等の内燃機関の各種運転状態に応じて補正し、各燃料噴射弁２７の燃料噴射量（燃料噴射時間）を決定する。
【００８０】
さらに、本実施形態では、ＥＣＵ１５は内燃機関１の始動完了後の暖機時において、第１気筒群ｌａの各気筒で燃焼される混合気の空燃比と第２気筒群１ｂの各気筒で燃焼される混合気の空燃比を調整することで排気温度を制御する。その際、ＥＣＵ１５は、始動時の冷却水の温度に応じて暖機時間を設定し、次いで図８に示すような制御マップに従って各気筒群ｌａ、ｌｂの燃料噴射時間を算出する。
【００８１】
図８のグラフｆは第１気筒群ｌａの燃料噴射時間を示すグラフであり、グラフｇは第２気筒群ｌｂの燃料噴射時間を示すグラフである。この場合、内燃機関１の始動時は、内燃機関１の始動性を向上させるため第１気筒群ｌａ及び第２気筒群１ｂの両方の燃料噴射時間が長い時間（リッチ空燃比の混合気）に設定されている。次いで、内燃機関１の始動が完了し暖機状態に移行すると、第１気筒群１ａの燃料噴射時間が第２気筒群ｌｂの燃料噴射時間よりも長くなるよう設定され、さらに暖機が完了すると、第１気筒群ｌａの燃料噴射時間と第２気筒群ｌｂの燃料噴射時間は同一になるよう設定される。
【００８２】
このように各気筒群ｌａ、ｌｂの燃料噴射時間を設定することにより、各気筒群ｌａ、ｌｂの空燃比は、図９に示すように、内燃機関１の暖機時に第１気筒群１ａの空燃比（図９のグラフｉ、例えば空燃比＝１３．５）が第２気筒群１ｂの空燃比（図９のグラフｈ、例えば空燃比＝１２．０）よりもリッチ雰囲気になるように空燃比を異ならせることで脱離調整手段を実現する。
【００８３】
（実施形態の作用・効果）
以下、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果について説明する。内燃機関１を始動する際、ＥＣＵ１５は、ＳＴセンサ２３の信号を入力した時点で内燃機関１の始動を判定し、クランク角センサ２１と水温センサ２８とエアフローメータ３０からの電気信号を入力する。そして、ＥＣＵ１５は、各センサの信号に基づいて各燃料噴射弁の噴射時間を算出するとともに、クランク角センサ２１からの信号に従い各燃料噴射弁の燃料噴射開始時期を算出する。続いて、ＥＣＵ１５はクランク角センサ２１の信号から燃料噴射開始時期を検出すると、駆動回路２９を介して各気筒の燃料噴射弁に対し駆動電流を印加する。
【００８４】
内燃機関１の始動が完了すると、前述の第１の実施形態で説明したように大量の未燃炭化水素が内燃機関から排出されるが、この未燃炭化水素は、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８に一時的に吸着される。
【００８５】
そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の暖機時において、図８で説明したように、第１気筒群ｌａの燃料噴射時間が第２気筒群１ｂの燃料噴射時間よりも長くなるよう各気筒の燃料噴射時間を決定する。このとき、第１気筒群ｌａと第２気筒群ｌｂの燃料噴射時間以外の条件が同一に設定されるので、第２気筒群ｌｂの各気筒内では、第１気筒群１ａの各気筒よりもリーンな混合気が燃焼されることになり、第２気筒群ｌｂの各気筒内の燃焼温度が第１気筒群ｌａの各気筒内の燃焼温度よりも高くなる。
【００８６】
この結果、第２気筒群ｌｂから排出される排気ガスは、第１気筒群１ａから排出される排気ガスよりも高温になる。しかしながら、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８における排気温度はほぼ類似した変化を示す。即ち前述したように第２の三元触媒８は排気ポートから遠い位置に設けられているので、高温の排気ガスが流れても、第２の三元触媒８に到達するときには排気管等の放熱作用により、排気ガスが第１の三元触媒７に到達したときと同様の排気温度に低下している。従って、本実施形態は、距離の差によって発生する温度変化の相違を低減するため、気筒の空燃比を制御することで、第１、第２の三元触媒７、８に流入する温度を等しくする。
【００８７】
このようにして第１の三元触媒７と第２の三元触媒８は同時期に所定温度に達し、吸着した未燃炭化水素を脱離する。そして、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８から脱離した未燃炭化水素は、合流排気管６を通って第３の三元触媒９に流れ込む。なお、本実施態様では第１の三元触媒７及び第２の三元触媒が脱離温度に達する前に第３の三元触媒９が活性化するようヒータ１２が通電制御されるので、二つの三元触媒から脱離した未燃炭化水素は、活性化した第３の三元触媒９により短時間のうちに浄化される。
【００８８】
従って、本実施形態によれば、第１の三元触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致させることができる。
【００８９】
（実施形態４）
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第４の実施形態について、前述の実施形態と異なる構成のみ説明する。図１０は、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。本実施形態では、第２の実施形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より短い構成である。
【００９０】
内燃機関１の第１気筒群１ａと第２気筒群１ｂには、互いに独立したサージタンク３２ａ、３２ｂが設けられ、第１気筒群１ａ側のサージタンク３２ａには第１吸気管３６が接続され、第２気筒群１ｂ側のサージタンク３２ｂには第２吸気管３７が接続される。第１及び第２吸気管３６、３７は上流で合流し、吸気管３１を形成する。
【００９１】
吸気管３１の上流側端部には、エアクリナー４０が接続され、このエアクリナー４０下流の吸気管３１には、空気質量に応じた電気信号を出力するエアフローメータ３０が取り付けられる。さらに、エアフローメータ３０の下流にはスロットルバルブ３３が取り付けられる。
【００９２】
スロットルバルブ３３とエアフローメー夕３０との間の吸気管３１には、二本のバイパス管３８、３９が接続される。一方のバイパス管３８は、第１のアイドルスピードコントロールバルブ（以下、第１のＩＳＣバルブ）３４を介して第１吸気管３６に接続され、他方のバイパス管３９は、第２のアイドルスピードコントロールバルブ（以下、第２のＩＳＣバルブ）３５を介して第２吸気管３７に接続される。
【００９３】
第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５は、内燃機関１がアイドル状態（スロットルバルブ３３がほぼ全閉状態）にあるとき、ＥＣＵ１５からの制御信号に応じて開弁し、スロットルバルブ３３上流の吸気管３１内を流れる新気を第１吸気管３６及び第２吸気管３７に供給する。
【００９４】
また、ＥＣＵ１５は、スロットル弁３３の全閉状態や車両の停止状態等から内燃機関１のアイドル状態を判定したとき、水温センサ２８からの出力信号やエアコンディショナ用のコンプレッサの運転状態等より目標回転数を算出し、この目標回転数とクランク角センサ２１の出力信号から検出された機関回転数とを比較し、実際の機関回転数が目標回転数と一致するよう第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５をフィードバック制御する。そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１が冷間始動されたときのように冷却水の温度が低い場合は、暖機促進を目的として、第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５の開度量を大きくし、機関回転数が通常時よりも５００（ｒｐｍ）程度高くなるよう制御する。続いて、ＥＣＵ１５は、冷却水温の上昇に応じて第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５の開度量が小さくなるよう制御する。
【００９５】
さらに、本実施形態にかかるＥＣＵ１５は、内燃機関１の暖機時に、第２のＩＳＣバルブ３５の開度量を第１のＩＳＣバルブ３４の開度量よりも大きくし、第２気筒群ｌｂの各気筒の吸入空気量が第１気筒群１ａの各気筒の吸入空気量よりも多くなるように制御する。第２気筒群１ｂの各気筒から排出される排気ガス量は、第１気筒群１ａの各気筒から排出される排気ガス量よりも多くなる。
【００９６】
このように、ＥＣＵ１５、第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５は、各排気通路（第１排気管４、第２排気管５）が接続される気筒の吸入空気量を異ならせ、気筒から排出される排気量を各排気通路毎に異ならせることで脱離調整手段を実現する。
【００９７】
（実施形態４の作用・効果）
以下、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果について
説明する。内燃機関１の始動時、ＥＣＵ１５は、ＩＧセンサ２２よりイグニッションスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力すると、リレー１３をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換え、バッテリ１４からの電流を第３の三元触媒９のヒータ１２へ供給する。次いで、ＥＣＵ１５は、ＳＴセンサ２３よりスタータスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力すると、エアポンプ１１に駆動電流を供給し、エアクリナー４０下流の吸気通路を流れる新気を排気管６へ圧送し、第３の三元触媒９に流れ込む排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍にする。
【００９８】
次に、内燃機関１の始動が完了すると、ＥＣＵ１５は、水温センサ２８の出力信号やコンプレッサの運転状態等に基づいて目標回転数を算出するとともに、クランク角センサ２１の出力信号から機関回転数を算出する。そして、ＥＣＵ１５は、目標回転数と機関回転数とを比較し、実際の機関回転数が目標回転数と一致するよう第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５をフィードバック制御する。
【００９９】
その際、ＥＣＵ１５は、第２気筒群ｌｂ側の第１のＩＳＣバルブ３５の開度量が第１気筒群１ａ側の第１のＩＳＣバルブ３４の開度量よりも大きくなるよう、第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５を制御する。
【０１００】
この結果、第２気筒群１ｂの各気筒の吸入空気量は、第１気筒群ｌａの各気筒の吸入空気量よりも多くなるので、第２気筒群ｌｂの各気筒から排出される排気ガス量は、第１気筒群１ａの各気筒から排出される排気ガス量よりも多くなる。図１１に示すように、内燃機関１の始動完了後、第２のＩＳＣバルブ３５の開度量を第１のＩＳＣバルブ３４の開度量よりも大きくすることにより、第２気筒群ｌｂの各気筒から排出される排気ガス量が第１気筒群ｌａの各気筒から排出される排気ガス量よりも多くなる。
【０１０１】
このようにして第１気筒群１ａの各気筒から排出された排気ガスは第１の三元触媒７に流れ込み、排気ガス中の未燃炭化水素が第１の三元触媒７に一時的に吸着される。そして、第１の三元触媒７から排出された排気ガスは、合流排気管６を経て第３の三元触媒９に流れ込む。同様に第２気筒群ｌｂの各気筒からの排気ガスが第２の三元触媒８に流れ込み、排気ガス中の未燃炭化水素が第２の三元触媒８に一時的に吸着される。そして、第２の三元触媒８から排出された排気ガスは、第３の三元触媒９に流れ込む。
【０１０２】
第１排気管４及び第２排気管５からの排気ガスは、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８で未燃炭化水素が除去されているので、第３の三元触媒９が未活性状態のときでも、第３の三元触媒９より下流へ未燃炭化水素が排出されない。
【０１０３】
続いて、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８は、排気ガスの熱を受けて昇温するが、第２気筒群１ｂからの排気ガス量が第１気筒群ｌａからの排気ガス量よりも多くなるので、第２気筒群ｌｂからの排気温度が第１気筒群ｌａからの排気温度よりも高くなる。しかしながら、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８における排気温度はほぼ類似した変化を示す。即ち前述したように第２の三元触媒８は排気ポートから遠い位置に設けられているので、高温の排気ガスが流れても、第２の三元触媒８に到達するときには排気管等の放熱作用により、排気ガスが第１の三元触媒７に到達したときと同様の排気温度に低下している。従って、本実施形態は、距離の差によって発生する温度変化の相違を低減するため、気筒の吸入空気量を制御することで、第１、第２の三元触媒７、８に流入する温度を等しくする。
【０１０４】
このようにして第１の三元触媒７と第２の三元触媒８は同時期に所定温度に達し、未燃炭化水素を脱離する。そして、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８から脱離した未燃炭化水素は、第３の三元触媒９に流れ込む。なお、本実施態様では、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒が脱離温度に達する前に第３の三元触媒９が活性化するようヒータ１２が通電制御されるので、二つの三元触媒から脱離した未燃炭化水素は、活性化した第３の三元触媒９により短時間のうちに浄化される。
【０１０５】
従って、本実施形態によれば、第１の三元触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致させることができる。
【０１０６】
また、第１気筒群ｌａの吸入空気量と第２気筒群ｌｂの吸入空気量とを異ならせる方法として、第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５の代わりにモーター駆動式のサブスロットルバルブを第１吸気管３６及び第２吸気管３７に設けるようにしてもよい。
【０１０７】
（実施形態５）
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第３の実施形態について、前述の実施形態と異なる構成のみ説明する。図１２は、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。本実施形態では、第２の実施形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より短い構成である。
【０１０８】
第１気筒群１ａ側サージタンク３２ａは、吸気枝管４１ａを介して第１気筒群１ａの各気筒の吸気ポートに接続される。そして、吸気枝管４１ａには、枝管内の流路を開閉する吸気流制御弁４２ａが取り付けられ、この吸気流制御弁４２ａ下流の枝管には、エアクリナー４０より下流を流れる新気を枝管内に供給するエアアシストノズル４３ａが取り付けられる。
【０１０９】
吸気流制御弁４２ａは、アクチュエータ４６ａにより、全開状態と半開状態と全閉状態とを切り換えられるようになっており、アクチュエータ４６ａは、ＥＣＵ１５からの制御信号に応じて吸気流制御弁４２ａの開閉状態を切り換える。
【０１１０】
そして、第１気筒群ｌａ側の各エアアシストノズル４３ａは、エアデリバリパイプ４４を介して第１のＩＳＣバルブ３４に接続される。ここで、本実施形態にかかる第１のＩＳＣバルブ３４は、三方弁で形成され、スロットルバルブ３３より上流の吸気管３１から取り込まれた新気がエアデリバリパイプ４４と第１吸気管３６の何れか一方に流れるよう流路を切り換える。
【０１１１】
次に、第２気筒群側サージタンク３２ｂは、吸気枝管４１ｂを介して第２気筒群１ｂの各気筒の吸気ポートに接続される。そして、吸気枝管４１ｂには、第１気筒群側と同様に、吸気流制御弁４２ｂとエアアシストノズル４３ｂが取り付けられ、吸気流制御弁４２ｂがアクチュエータ４６ｂにより全開状態と半開状態と全閉状態とを切り換えられる。
【０１１２】
そして、第２気筒群ｌｂ側の各エアアシストノズル４３ｂは、エアデリバリバイプ４５を介して第２のＩＳＣバルブ３５に接続される。この第２のＩＳＣバルブ３５も第１のＩＳＣバルブ３４と同様に、三方弁で構成され、スロットルバルブ３３より上流の吸気管３１から取り込まれた新気を第２吸気管３７とエアデリバリバイプ４５の何れか一方に流れるよう流路を切り換える。
【０１１３】
また、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の始動時には、アクチュエータ４６ａ、４６ｂに制御信号を送信し、第１気筒群１ａ及び第２気筒群ｌｂの全ての吸気流制御弁４２ａ、４２ｂを全閉状態にするとともに、ＩＳＣバルブ３４、３５の流路をエアデリバリパイプ４４、４５に切り換える。
【０１１４】
このような状態において、内燃機関１の始動が開始され、各気筒の吸気弁が開弁されると、気筒内のピストンの下降により吸気流制御弁４２ａ、４２ｂの下流に負圧が発生する。その際、エアアシストノズル４３ａ、４３ｂから新気を供給すると、新気は各気筒の燃焼室内に勢いよく吸い込まれるので、この流速の速い新気により、図示しない燃料噴射弁から噴射された燃料が勢いよく拡散され、霧状の良好な混合気を形成することが可能となる。
【０１１５】
さらに、本実施形態にかかるＥＣＵ１５は、内燃機関１の始動完了後の暖機時に、第１気筒群ｌａ側の吸気流制御弁４２ａが半開状態になり、第２気筒群ｌｂ側の吸気流制御弁４２ｂが全開状態になるようアクチュェータ４６ａ、４６ｂを制御する。この場合、第１気筒群ｌａ側の吸気枝管４１ａ内を流れる新気は、半開状態の吸気流制御弁４２ａに干渉して乱れを生成しつつ燃焼室内に流れ込む。そして、第１気筒群１ａの各気筒は、乱れにより燃焼速度が速められるので、第２気筒群ｌｂの各気筒よりも燃焼時間が短くなる。
【０１１６】
この結果、第１気筒群ｌａの各気筒の燃焼が終了してから排気弁が開弁するまでにかかる時間は、第２気筒群１ｂの各気筒の燃焼が終了してから排気弁が開弁するまでにかかる時間よりも長くなり、燃焼室内の燃焼ガス温度が低下する。このため、第１気筒群１ａの各気筒からの排気ガス温度は、第２気筒群ｌｂの各気筒からの排気ガス温度よりも低くなる。
【０１１７】
（実施形態５の作用・効果）
以下、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果について
説明する。内燃機関１の始動時、ＥＣＵ１５は、ＩＧセンサ２２よりイグニッションスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力すると、リレー１３をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換え、バッテリ１４からの電流をヒータ１２へ供給する。そして、ＥＣＵ１５は、アクチュエータ４６ａ、４６ｂに制御信号を送信し、第１気筒群１ａ及び第２気筒群ｌｂの全ての吸気流制御弁４２ａ、４２ｂを全閉状態にするとともに、第１、第２のＩＳＣバルブ３４、３５の流路をエアデリバリパイブ４４、４５側に切り換える。次いで、ＥＣＵ１５は、ＳＴセンサ２８よりスタータスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力すると、エアポンプ１１に駆動電流を供給し、エアクリナー下流の吸気通路を流れる新気を排気管６へ圧送し、第３の三元触媒９に流れ込む排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍にする。
【０１１８】
次に、内燃機関１の始動が完了すると、ＥＣＵ１５は、第１、第２のＩＳＣバルブ３４、３５の流路をエアデリバリバイプ４４、４５側から第１吸気管３６、第２吸気管３７側に切り換える。そして、ＥＣＵ１５は、水温センサ２８からの出力信号やエアコンディショナ用のコンプレッサの運転状態等から目標回転数を算出するとともに、クランク角センサ２１の出力信号に基づいて機関回転数を算出する。
【０１１９】
続いて、ＥＣＵ１５は、目標回転数と機関回転数とを比較し、実際の機関回転数が目標回転数と一致するよう第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５の開度量をフィードバック制御する。この場合、ＥＣＵ１５は、第１気筒群ｌａ側の第１のＩＳＣバルブ３４の開度量と第２気筒群ｌｂ側の第２のＩＳＣバルブ３５の開度量とが同一になるよう制御する。
【０１２０】
さらに、ＥＣＵ１５は、第１気筒群ｌａ側の吸気流制御弁４２ａが半開状態になるようアクチュエータ４６ａを制御するとともここ、第２気筒群ｌｂ側の吸気流制御弁４２ｂが全開状態になるようアクチュエータ４６ｂを制御する。
【０１２１】
このとき、第１気筒群１ａ側の吸気枝管４１ａ内を流れる新気は、半開状態の吸気流制御弁４２ａに干渉して乱れを生成しつつ燃焼室内に流れ込むが、第２気筒群ｌｂ側の吸気枝管４ｌｂ内を流れる新気は、全開状態の吸気流制御弁４２ｂと殆ど干渉しないので、乱れを生成することなく燃焼室内に流れ込む。このため、第１気筒群ｌａの各気筒の燃焼速度は、第２気筒群ｌｂの各気筒の燃焼速度よりも遅くなる。
【０１２２】
そして、排気弁開弁時において、第１気筒群ｌａの各気筒内の燃焼ガス温度が第２気筒群ｌｂの各気筒内の燃焼ガス温度よりも低くなり、第１気筒群ｌａの各気筒から排出される排気ガス温度は、第２気筒群ｌｂの各気筒から排出される排気ガス温度より低くなる。排出された排気ガスは、第１及び第２排気枝管２、３を介して、それぞれ第１及び第２の三元触媒７、８に流れ込む。
【０１２３】
このようにして第１気筒群ｌａは第２気筒群ｌｂより排出される燃焼ガス温度が低くなるが、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８における排気温度はほぼ類似した変化を示す。即ち前述したように第２の三元触媒８は排気ポートから遠い位置に設けられているので、高温の排気ガスが流れても、第２の三元触媒８に到達するときには排気管等の放熱作用により、排気ガスが第１の三元触媒７に到達したときと同様の排気温度に低下している。従って、本実施形態は、距離の差によって発生する温度変化の相違を低減するため、気筒の燃焼室に導入される吸気流あるいは燃料と新気の混合度合いを制御することで、第１、第２の三元触媒７、８に流入する温度を等しくする。
【０１２４】
従って、本実施形態によれば、第１の三元触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致させることができる。
【０１２５】
なお、上記実施例では吸気流制御弁にて燃焼室に導入される吸気の流れを制御したが、その流れは縦スワール、横スワールなど吸気が流する方向は適宜選択して良い。また吸気流制御のみあるいはエアアシスト制御のみで燃料と新気の混合度合いを変更してもよい。気筒内に噴射弁を設けた筒内噴射式エンジンにおいては、燃料の噴射時期を変更して、燃料と新気の混合度合いを変更してもよい。
【０１２６】
（実施形態６）
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第６の実施形態について、前述の実施形態と異なる構成のみ説明する。図１３は、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１の概略構成を示す図である。本実施形態では、第２の実施形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より短い構成である。
【０１２７】
そして、内燃機関１の第１気筒群１ａの各気筒は、サージタンク３２から燃焼室内へ向かって直線状の流路としてのストレートポート６０と、旋回流を発生するための流路としてのヘリカルポート４７とを備えている。
【０１２８】
第１気筒群ｌａの各気筒のストレートポート６０は、第１のストレートポート側吸気枝管４８を介してサージタンク３２に接続され、各気筒のへリカルポート４７は、第１のへリカルポート側吸気枝管４９を介してサージタンク３２に接続される。そして、第１のストレートポート側吸気枝管４８には、管内の流路を開閉する第１スワールコントロールバルブ５０が取り付けられ、アクチュエータ５１により駆動されるようになっている。
【０１２９】
一方、内燃機関１の第２気筒群ｌｂの各気筒は、第１気筒群１ａと同様に、ストレートポート５３及びヘリカルポート５４を備え、ストレートポート５３が第２のストレートポート側吸気枝管５６を介してサージタンクに接続され、ヘリカルポート５４が第２のへリカルポート側吸気枝管５７を介してサージタンク３２に接続される。そして、第２のストレートポート側吸気枝管５６には、第２スワールコントロールバルブ５５が取り付けられ、アクチュエータ５２により駆動される。
【０１３０】
ＥＣＵ１５は、内燃機関１の暖機時に、第１気筒群ｌａ側の第１スワールコントロールバルブ５０が閉弁し、第２気筒群ｌｂ側の第２スワールコントロールバルブ５５が開弁するようにアクチュエータ５１、５２を制御する。
【０１３１】
この場合、第１気筒群ｌａの各気筒の燃焼室には、ヘリカルポート４７のみから新気あるいは混合気が流れ込み、燃焼室内に強力な旋回流（スワール流）を生成する。このスワール流により、第１気筒群ｌａの各気筒の火炎伝播が促進され、燃焼速度が速められる。
【０１３２】
一方、第２気筒群ｌｂの各気筒の燃焼室には、ヘリカルポート５４及びストレートポート５３の双方から新気あるいは混合気が流れ込むので、燃焼室内には強力なスワール流が発生することがない。この結果、第２気筒群１ｂの各気筒の火炎伝播が第１気筒群１ａに比べ促進されないので、第２気筒群１ｂの各気筒の燃焼速度は、第１気筒群ｌａの各気筒よりも遅くなる。
【０１３３】
従って、排気弁の開弁時において、第１気筒群１ａの各気筒内の燃焼ガス温度が第２気筒群ｌｂの各気筒内の燃焼ガス温度よりも低くなるので、第２気筒群１ｂの各気筒から排出される排気ガスの温度は、第１気筒群ｌａの各気筒から排出される排気ガスの温度よりも高くなる。排出された排気ガスは、第１及び第２排気枝管２、３を介して、それぞれ第１及び第２の三元触媒７、８に流れ込む。
【０１３４】
このようにして第２気筒群１ｂからの排気ガスの温度が第１気筒群ｌａからの排気ガスの温度よりも高くなるが、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８における排気温度はほぼ類似した変化を示す。即ち前述したように第２の三元触媒８は排気ポートから遠い位置に設けられているので、高温の排気ガスが流れても、第２の三元触媒８に到達するときには排気管等の放熱作用により、排気ガスが第１の三元触媒７に到達したときと同様の排気温度に低下している。従って、本実施形態は、距離の差によって発生する温度変化の相違を低減するため、気筒の燃焼室に導入される吸気流を制御することで、第１、第２の三元触媒７、８に流入する温度を等しくする。
【０１３５】
従って、本実施形態によれば、第１の三元触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致させることができる。
【０１３６】
（実施形態７）
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第７の実施形態について、前述の実施形態と異なる構成のみ説明する。図１４は、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１の慨略構成を示す図である。本実施形態では、第２の実施形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より短い構成である。
【０１３７】
そして、内燃機関１の第１気筒群１ａには、各気筒の吸気弁を駆動するカムシャフト（図示せず）の回転位相を変更する第１の可変バルブタイミング機構５８が取り付けられ、第２気筒群ｌｂには、各気筒の吸気弁を駆動するカムシャフト（図示せず）の回転位相を変更する第２の可変バルブタイミング機構５９が取り付けられている。これら第１及び第２の可変バルブタイミング機構５８、５９は、ＥＣＵ１５からの制御信号に従い、カムシャフトの位相を変更する。
【０１３８】
続いて、第１気筒群ｌａには、吸気弁側のカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ２０ａが取り付けられ、第２気筒群ｌｂには、吸気弁側のカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ２０ｂが取り付けられている。
【０１３９】
次に、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の機関回転数や吸入空気量等の運転状態に応じて、各吸気弁の最適な開閉タイミング（目標バルブタイミング）を算出するとともに、カムポジションセンサ２０ａ、２０ｂの出力信号より実際の開閉タイミング（実バルブタイミング）を算出し、実バルブタイミングが目標バルブタイミングと一致するよう第１及び第２の可変バルブタイミング機構５８、５９を制御する。なお、吸気弁の代わりに排気弁のバルブタイミングを制御してもよい。あるいは、吸気弁及び排気弁の両方のバルブタイミングを制御してもよい。
【０１４０】
ＥＣＵ１５は、内燃機関１の暖機時に、第２気筒群１ｂの吸気弁の開弁時期が第１気筒群ｌａの吸気弁の開弁時期よりも早くなるよう、第１及び第２の可変バルブタイミング機構５８、５９を制御する。この場合、第２気筒群１ｂの吸気弁が開弁されたときの燃焼室内の燃焼ガス温度は、第１気筒群１ａの吸気弁が開されたときの燃焼室内の燃焼ガス温度よりも高くなるので、第２気筒群１ｂの各気筒から排出される排気ガスの温度は、第１気筒群ｌａの各気筒から排出される排気ガスの温度よりも高くなる。排出された排気ガスは、それぞれ第１及び第２の三元触媒７、８に流れ込む。
【０１４１】
このようにして第２気筒群１ｂからの排気ガスの温度が第１気筒群ｌａからの排気ガスの温度よりも高くなるが、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８における排気温度はほぼ類似した変化を示す。即ち前述したように第２の三元触媒８は排気ポートから遠い位置に設けられているので、高温の排気ガスが流れても、第２の三元触媒８に到達するときには排気管等の放熱作用により、排気ガスが第１の三元触媒７に到達したときと同様の排気温度に低下している。従って、本実施形態は、距離の差によって発生する温度変化の相違を低減するため、気筒の吸気弁、排気弁のバルブタイミングを制御することで、第１、第２の三元触媒７、８に流入する温度を等しくする。。
【０１４２】
従って、本実施形態によれば、第１の三元触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致させることができる。
【０１４３】
（実施形態８）
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第８の実施形態について、前述の実施形態と異なる構成のみ説明する。本実施形態では、第２の実施形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より短い構成である。
【０１４４】
本実施形態では、各気筒の排気ポートから第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８までの排気枝管、排気管の構成以外は同一の条件であることが前提である。従って、第１気筒群１ａの排気ポート及び第２気筒群１ｂの排気ポート位置における排気ガスの排気温度がほぼ同じである。
【０１４５】
内燃機関１の第１排気枝管２は、ステンレスで形成され、第２排気枝管３は、鋳鉄で形成される。この場合、ステンレスは、鋳鉄よりも熱容量が大きいので、第１排気枝管２の熱容量が第２排気枝管３の熱容量よりも大きくなる。本実施態様では、第１排気枝管２及び第２排気枝管３が本発明にかかる脱離調整手段を実現する。
【０１４６】
このように構成された第１及び第２排気枝管２、３は、内燃機関１から排出された排気ガスの熱を吸収するが、第１排気枝管２の熱容量が第２排気枝管３の熱容量よりも大きいので、第１排気枝管２は、第２排気枝管３に比べ、より多くの熱を排気ガスから奪うことになる。それゆえ、第１排気枝管２を通過する排気ガスは、第２排気枝管３を通過する排気ガスに比べて排気温度が低下しやすい。
【０１４７】
従って、第１気筒群１ａの排気ガスが第１の三元触媒７に到達するときの排気温度は、第２気筒群１ｂの排気ガスが第２の三元触媒８に到達するときの排気温度まで低下されているので、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８における排気温度はほぼ類似した変化を示す。この結果、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８に吸着された未燃炭化水素がほぼ同時期に脱離を始め、第３の三元触媒に同時期に流入する。
【０１４８】
なお、上記実施態様ではステンレスと鋳鉄で熱容量を異ならせたが、材料は上記組み合わせに限定されない。排気枝管の材料は三元触媒までの距離、暖機時の排気ガスの温度、排気流量を考慮して、各排気枝管の熱容量が異なるように適宜選択すれば良い。
【０１４９】
（実施形態９）
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第９の実施形態について、前述の実施形態と異なる構成のみ説明する。本実施形態では、第２の実施形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より短い構成である。本実施形態では、各気筒の排気ポートから第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８までの排気枝管、排気管の構成以外は同一の条件であることが前提である。
【０１５０】
第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８は、排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するモノリス型の触媒を筒状の外筒に充填して形成されるが、その際、第１の三元触媒７の単位面積当たりの貫通孔の数が第２の三元触媒８の単位面積当たりの貫通孔の数よりも多くなるよう形成する。
【０１５１】
この場合、第１の三元触媒７は、単位面積当たりの貫通孔の密度が第２の三元触媒８の単位面積当たりの貫通孔の密度よりも高くなるので、第１の三元触媒７の熱容量が第２の三元触媒８の熱容量よりも大きくなる。このように第１及び第２の三元触媒７、８は、本発明にかかる脱離調整手段を実現する。
【０１５２】
そして、第１及び第２の三元触媒７、８は、内燃機関１が始動されると、内燃機関１から排出された排気ガスの熱を受けて昇温するが、第２の三元触媒８の熱容量が第１の三元触媒７の熱容量よりも小さいので、第２の三元触媒８は、第１の三元触媒７よりも昇温率が高くなる。
【０１５３】
ここで、三元触媒の熱容量と脱離時期との関係を図１５に基づいて説明する。図１５のグラフｊは、第１の三元触媒７あるいは第２の三元触媒８上流で排気ガス中の未燃炭化水素の濃度を計測した結果を示すグラフであり、内燃機関１の始動時に多量の未燃炭化水素が排気ガス中に存在することを示している。
【０１５４】
続いて、図１５のグラフｋは、熱容量の異なる４つの三元触媒の下流で排気ガス中の未燃炭化水素の濃度を計測した結果を示すグラフであり、熱容量が大きい三元触媒ほど未燃炭化水素の脱離時期が遅くなっていることを示している。
【０１５５】
このように第１の三元触媒７の熱容量と第２の三元触媒８の熱容量とを異ならせることにより、第１の三元触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致させることができる。従って、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８に吸着された未燃炭化水素が同時期に第３の三元触媒９に流れ込む。
【０１５６】
第１の三元触媒７と第２の三元触媒８の熱容量を異ならせる方法として、各三元触媒を構成するセラミック担体の厚さを異ならせるようにしてもよく、例えば、第１の三元触媒７のセラミック担体の厚さを第２の三元触媒８のセラミック担体より厚くした場合、第１の三元触媒７の熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量よりも大きくなる。
【０１５７】
また、各三元触媒の触媒層を構成するアルミナコートの厚さを異ならせるようにしてもよい。例えば、第１の三元触媒７のアルミナコートの厚さを第２の三元触媒８のアルミナコートより厚くした場合、第１の三元触媒７の熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量よりも大きくなる。
【０１５８】
さらに、各三元触媒のアルミナコートに担持される触媒物質の量を異ならせるようにしてもよい。例えば、第１の三元触媒７の触媒物質の量を第２の三元触媒８の触媒物質より多くした場合、第１の三元触媒７の熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量よりも大きくなる。
【０１５９】
また、各三元触媒の容量を異ならせるようにしてもよい。例えば、第１の三元触媒７の容量を第２の三元触媒よりも大きくした場合、第１の三元触媒７の熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量よりも大きくなる。
【０１６０】
さらに、各三元触媒の担体を熱容量の異なる材料で形成するようにしてもよい。例えば、第１の三元触媒７の担体をメタルで形成し、第２の三元触媒８の担体をセラミックで形成した場合、メタルの熱容量がセラミックの熱容量よりも大きいので、第１の三元触媒７の熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量よりも大きくなる。
【０１６１】
また、各三元触媒を構成する外筒の厚さを異ならせるようにしてもよい。例えば、第１の三元触媒７の外筒の厚さを第２の三元触媒８の外間よりも厚くした場合、第１の三元触媒７の熱容量は、第２の三元触媒の熱容量よりも大きくなる。
【０１６２】
次に、二つの三元触媒の脱離タイミングを一致させる方法として、各三元触媒の伝熱性を異ならせるようにしてもよい。例えば、第１の三元触媒７と第２の三元触媒８の容量を同一にするとともに、第２の三元触媒８の形状を第１の三元触媒７よりも太く短い形状とした場合、第１の三元触媒７は、第２の三元触媒８に比べ、下流側端部に熱が伝わり難く、所定温度まで昇温するのに時間がかかる。その結果、第２の三元触媒８は、第１の三元触媒７よりも昇温が早くなる。
【０１６３】
以上述べた第１〜第９の実施形態では、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置をＶ型の多気筒内燃機関に適用した実施形態を説明したが、直列型の多気筒内燃機関、例えば直列６気筒の内燃機関に適用してもよい。図１６に示すように１番気筒から３番気筒は第１の排気枝管２ａに接続され、４番気筒から６番気筒は第２の排気枝管２ｂに接続される。次いで第１の排気枝管２ａは第１排気管４に接続し、第２の排気枝管２ｂは第２排気管５に接続する。このようなデュアル排気管の構造において、第１排気管４に設けられた第１の三元触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと、第２排気管５に設けられた第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングとを一致させてもよい。
【０１６４】
また、上記各実施態様では、各三元触媒の脱離タイミングを一致させたが、この他の方法として吸着脱離手段としての各三元触媒で脱離タイミングが相違しても最終的に第３の三元触媒９に流入するタイミングが同時期になるように排気の流れを制御しても良い。例えば第１または第２の三元触媒と第３の三元触媒の間の排気通路に排気流量または排気流速を制御する排気制御弁を設けたり、第３の三元触媒までの排気管の長さを異ならせたりすることで、第３の三元触媒への流入タイミングを一致させる。
【０１６５】
また、上記各実施例では、吸着脱離手段として三元触媒を一例に説明したが、この他にゼオライト系材料、活性炭材料を用いた吸着材を利用しても良い。更に吸着脱離手段を排気通路と並列に設けたバイパス通路に設け、未燃炭化水素（ＨＣ）の吸着時及び脱離時にバイパス通路に設けた吸着脱離手段に排気ガスを流れるようにしてもよい。バイパス通路に吸着脱離手段を設けた場合は、脱離時にバイパス通路に設けた排気バイパス弁の開弁時期を制御することで、合流排気管に設けられた排気浄化手段への未燃炭化水素の流入タイミングを一致させる。
【０１６６】
【発明の効果】
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、未燃ガス成分を所定温度未満では吸着し、所定温度以上では脱離する吸着脱離手段を複数の排気管にそれぞれ設け、各吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成分が合流排気管に設けた排気浄化手段に到達するタイミングを所定の時期に一致させることにより、排気ガスを排気浄化手段で効率的に浄化することができる。
【０１６７】
各吸着脱離手段の脱離タイミングを各吸着脱離手段に流れ込む排気ガスの排気温度で調整するので、同一性能の吸着脱離手段を用いた場合は内燃機関の運転制御のみで簡易に未燃ガス成分が排気浄化手段に到達するタイミングを一致させることができる。
【０１６８】
また、各吸着脱離手段の熱容量を調整することにより、内燃機関の制御を複雑にすることなく、未燃ガス成分が排気浄化手段に到達するタイミングを一致させることができる。
【０１６９】
特に排気浄化手段がヒータ付触媒の場合、未燃ガス成分が排気浄化手段に到達するタイミングを一致させることで、ヒータの消費電力、大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる排気浄化装置を適用する内燃機関及び排気系の概略構成図
【図２】第１の三元触媒７の構成を示す図
【図３】触媒７ｂの構成を示す図
【図４】第１の三元触媒７の吸着性能を説明する図
【図５】第１の三元触媒７と第２の三元触媒８の未燃炭化水素脱離タイミングを示す図
【図６】実施形態２にかかる排気浄化装置を適用する内燃機関及び排気系の柳略構成図
【図７】第１気筒群の点火時期と第２気筒群の点火時側との関係を示す図
【図８】第１気筒群の燃料噴射タイミングと第２気筒群の燃料噴射タイミングとの関係を示す図
【図９】第１気筒群の空燃比と第２気筒群の空燃比との関係を示す図
【図１０】実施形態４にかかる排気浄化装置を適用する内燃機関及び排気系の概略構成図
【図１１】第１気筒群の排気ガス量と第２気筒群の排気ガス量との関係を示す図
【図１２】実施形態５にかかる排気浄化装置を適用する内燃機関及び排気系の概略構成図
【図１３】実施形態６にかかる排気浄化装置を適用する内燃機関の概略構成図
【図１４】実施形態７にかかる排気浄化装置を適用する内燃機関の概略構成図
【図１５】三元触媒の熱容量と未燃炭化水素脱離タイミングとの関係を示す図
【図１６】本発明にかかる排気浄化装置を適用する内燃機関の他の実施形態を示す図
【符号の説明】
１・・内燃機関
ｌａ・・第１気筒群
ｌｂ・・第２気筒群
２・・第１排気枝管
３・・第２排気枝管
４・・第１排気管
５・・第２排気管
６・・排気管
７・・第１の三元触媒
７ａ・・外筒
７ｂ・・触媒
８・・第２の三元触媒
９・・第３の三元触媒
１５・・ＥＣＵ
１８・・点火栓
１９・・イグナイタ
２０・・カムポジションセンサ
２１・・クランクポジションセンサ
２７・・燃料噴射弁
２９・・駆動回路
３０・・エアフローメータ
３１・・吸気管
３２・・サージタンク
３３・・スロットル弁
３４・・第１のアイドルスピードコントロールバルブ
３５・・第２のアイドルスピードコントロールバルブ
３６・・第１吸気管
３７・・第２吸気管
３８・・バイパス管
３９・・バイパス管
４１・・吸気枝管
４２・・吸気流制御弁
４３・・エアアシストノズル
４６・・アクチュエータ
４７・・スワールポート
５０・・スワールコントロールバルブ
５１・・アクチュエータ
５２・・アクチュエータ
５３・・ストレートポート
５４・・スワールポート
５５・・スワールコントロールバルブ
５８・・第１の可変バルブタイミング機構
５９・・第２の可変バルブタイミング機構
６０・・ストレートポート
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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