(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に横置きに搭載したＶ型内燃機関の複数に区分した各気筒群の排気を導く各排気管に、それぞれ、冷間時に流入した炭化水素を吸着し、温度が所定値以上になると吸着した炭化水素を排出するＨＣ吸着触媒を配設し、
これら各排気管同士を各ＨＣ吸着触媒の下流で合流し、該合流点より下流の排気管に少なくとも炭化水素を浄化する排気浄化触媒を配設し、
前記Ｖ型内燃機関の冷間時に、リアバンク側に位置する気筒群で排気温度を早期に上昇させる昇温運転を、前記排気浄化触媒の温度が所定温度に達するまで実施することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
多気筒内燃機関の複数に区分した各気筒群の排気を導く各排気管に、それぞれ、冷間時に流入した炭化水素を吸着し、温度が所定値以上になると吸着した炭化水素を排出するＨＣ吸着触媒を配設し、
これら各排気管同士を各ＨＣ吸着触媒の下流で合流し、該合流点より下流の排気管に少なくとも炭化水素を浄化する排気浄化触媒を配設し、
冷間時に一部の気筒群で排気温度を早期に上昇させる昇温運転を、前記排気浄化触媒の温度が所定温度に達するまで実施し、
かつ、前記内燃機関は、３以上の気筒群に区分され、昇温運転される気筒群の数を切換可能としたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
排気バルブの開弁時期を早めて運転することで昇温運転を実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
過濃空燃比で運転することで昇温運転を実施することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
火花点火機関において、点火時期を遅らせて運転することで昇温運転を実施することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
圧縮着火機関において、燃料噴射時期を遅らせ、または吸気を絞ることの少なくとも一方を行って昇温運転を実施することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
一部の気筒群で昇温運転を実施している期間、昇温運転を実施しない気筒群で通常運転より排気温度を下げる低排温運転を実施することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
希薄空燃比で運転することで低排温運転を実施することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
対応する排気管に配設されたＨＣ吸着触媒の上流よりエアを導入することで低排温運転を実施することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
昇温運転を実施する気筒群と、昇温運転をしない気筒群とを昇温運転の実施回数に応じて変更することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
昇温運転を実施する気筒群をあらかじめ定めておき、その気筒群の排気管のみ保温を施すことを特徴とする請求項１、請求項３〜請求項９のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記各ＨＣ吸着触媒は、気筒群毎の各気筒からの排気が合流する排気管部分に配設されることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
２つの気筒群に区分され、一方の気筒群が昇温運転されることを特徴とする請求項１、請求項３〜請求項１２のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
昇温運転を行う気筒群と、行わない気筒群とのトルク差を低減する制御を行うことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
昇温運転を行う気筒群と、行わない気筒群とは、互いの気筒数が同一であり、かつ、点火順序が交互に設定されていることを特徴とする請求項１、請求項３〜請求項１４のいずれか１つ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、内燃機関の排気浄化技術に関し、特に、冷間時に炭化水素（ＨＣ）を効率よく浄化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術としては、例えば特開平７−９１２３７号がある。本従来技術は、各気筒毎に２つの排気弁を有し、各気筒の第１の排気弁から流出する排気を合流した後、ＨＣ吸着触媒に導く一方、各気筒の第２の排気弁から流出する排気を合流した後、前記ＨＣ吸着触媒下流に導いて前記第１の排気弁から流出する排気と合流し、触媒コンバータ（いわゆる三元触媒）に導く構成としている。
【０００３】
ここで、冷間始動時には第１の排気弁のみ作動させて、排出されたＨＣをＨＣ吸着触媒に吸着させる。ＨＣ吸着触媒の温度が上昇し、吸着したＨＣが脱離を始める条件となった後は、第１の排気弁の作動を停止して第２の排気弁のみ作動させることで冷間時に排出された大量のＨＣをＨＣ吸着触媒に閉じ込める。触媒コンバータの温度が所定値以上となったときに第１の排気弁を作動させ、冷間時に排出された炭化水素を触媒コンバータに導いて浄化処理することで効率的な排気の浄化を図っている。
【０００４】
また、別の従来技術としては特開平９−２５６８４０号に開示される技術がある。この従来技術は、排気の加熱手段とＨＣ吸着触媒と三元触媒を上流から順に配置し、機関始動時に大量のＨＣをＨＣ吸着触媒に吸着させ、該吸着したＨＣが脱離しはじめる温度に達する直前から前記排気の加熱手段を作動させることで最下流の三元触媒を早期に活性化させている。これにより、ＨＣ吸着触媒から脱離したＨＣを、三元触媒で効率よく浄化することを図っている。
【０００５】
さらに、別の従来技術としては特開平５−４４４４７号に開示される技術がある。この従来技術は、最上流に第１の触媒を配置し、その下流にＨＣ吸着触媒を配置するとともに該ＨＣ吸着触媒をバイパスするバイパス路を設け、かつ、排気を該バイパス路に導くかＨＣ吸着触媒に導くかを選択可能な切換手段を設け、さらに、バイパス路下流とＨＣ吸着触媒下流で合流した排気管の下流に第２の触媒を設けている。そして、機関始動時などの冷間時は、排気はＨＣ吸着触媒へ導かれ、浄化できなかったＨＣが吸着される。第１の触媒が活性すると排気はバイパス路に導かれて第２の触媒へ直接流入する。第２の触媒が活性した段階で排気をＨＣ吸着触媒へ導くように制御することで冷間時に処理できなかった炭化水素を第２の触媒で浄化させることを図っている。また、ＨＣ吸着触媒へのＨＣ吸着を補助する目的で、ＨＣ吸着触媒の上流よりエアを導入している。エアを導入することでＨＣ吸着触媒の昇温が抑制され、通常よりも長時間流入してくるＨＣを吸着することができる。
【０００６】
エアをＨＣ吸着触媒の上流より導入する従来技術としては、他に特開平９−２２８８２８号に開示された技術がある。本従来技術では最上流にエア導入手段，その下流にＨＣ吸着触媒，最下流に三元触媒が配置される。冷間時はエア導入手段を作動させず、排出されるＨＣはＨＣ吸着触媒に吸着される。ＨＣ吸着触媒の温度が、吸着したＨＣが脱離を始める所定温度になったときにＨＣ吸着触媒上流よりエアを導入する。その結果排気が酸素過剰状態となり、ＨＣ吸着触媒より流出したＨＣが下流の三元触媒で効率よく浄化されるとしている。また、本従来技術では２次エアー導入以外の方法として、機関をリーン運転することも記載されている。機関をリーン運転すればその排気は酸素過剰状態となるため、２次エアー導入と同じ効果が得られる。
【０００７】
ＨＣ吸着触媒をＶ型内燃機関に適用した従来技術としては特開平８−９９０３３号に開示された技術がある。この従来技術では各バンクの排気管にそれぞれプリ三元触媒を配置し、その下流で各バンクからの排気を合流させ、その下流にＨＣ吸着触媒を設置し、さらにその下流にメインの三元触媒を配置している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば前記特開平７−９１２３７号の技術においては高い浄化率が得られるものの、片側弁停止機構が必要となるための高コストが問題となる。また、片側弁停止等の複雑な機構および排気マニホールド部の複雑な形状によりヒートマスが大きくなるため、触媒の活性までの時間が通常よりも長く必要となり、浄化率が悪くなるという問題点も想定される。さらに、触媒コンバータの温度が充分高くなったと判定して、ＨＣ吸着触媒側を排気が通過するように弁機構を制御した瞬間、ＨＣ吸着触媒は低温であるため触媒コンバータに流入する排気もまた低温となり、その結果ＨＣ吸着触媒から脱離した炭化水素の浄化率が一時的に低下するという問題点も想定される。
【０００９】
また、特開平９−２５６８４０号の技術では、通常よりも浄化効率は上がるものの、最上流に排気の加熱手段が設置されており、加熱手段が作動するとＨＣ吸着触媒まで加熱することになるため、ＨＣ吸着触媒からのＨＣ脱離も促進され、最下流の触媒が完全に活性する前に脱離したＨＣは大気に放出されてしまう。また、最下流の触媒自体を電熱ヒータ等の加熱手段で加熱する従来技術もあるが、流入してくる排気の温度が低いと、加熱手段による昇温効果は少なく、ＨＣ浄化率はそれほど向上しない。加熱手段で発生させる熱量を大きくしようとすると大きなエネルギが必要となり、実用性の面より効果的とならない。
【００１０】
特開平５−４４４４７号の技術においては、その浄化率は非常に高いと考えられるが、バイパス機構を追加することによるヒートマスの増加とコストアップが課題となる。また、最上流の触媒が３００℃程度の活性温度になったときにＨＣ吸着触媒の温度を１００℃程度のＨＣ脱離温度以下に抑えるためにはどうしても冷却手段が必要となると考えられ、さらにコストアップすることが想定される。さらに、弁機構を設けることによる排気の漏れや、弁の劣化による固着等の問題点も挙げられる。本従来技術も特開平７−９１２３７号の技術と同様に、第２の触媒が充分活性状態にあるとしてバイパスバルブを閉じた場合、ＨＣ吸着触媒を通過した低温の排気が第２の触媒に流入するため、ある期間第２の触媒の温度が低下してＨＣ吸着触媒から流出したＨＣの浄化率が低下することも考えられる。
【００１１】
特開平９−２２８８２８号の技術の場合は、通常よりも浄化効率は向上するものの、ＨＣ吸着触媒が三元触媒の上流に配置されているためＨＣ吸着触媒の昇温がどうしても下流の三元触媒の昇温よりもはやくなり、ＨＣ吸着触媒より脱離したＨＣの多くが下流の三元触媒で浄化されずに大気へ放出されると考えられる。特開平８−９９０３３号の技術では、そのＨＣ吸着触媒の能力の向上により、浄化率は向上するものの、ＨＣ吸着触媒の下流に配置されている三元触媒の活性温度がＨＣ吸着触媒からのＨＣ脱離温度よりも高いために、脱離したＨＣの多くを大気へ放出している。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
車両に横置きに搭載したＶ型内燃機関の複数に区分した各気筒群の排気を導く各排気管に、それぞれ、冷間時に流入した炭化水素を吸着し、温度が所定値以上になると吸着した炭化水素を排出するＨＣ吸着触媒を配設し、
これら各排気管同士を各ＨＣ吸着触媒の下流で合流し、該合流点より下流の排気管に少なくとも炭化水素を浄化する排気浄化触媒を配設し、
前記Ｖ型内燃機関の冷間時に、リアバンク側に位置する気筒群で排気温度を早期に上昇させる昇温運転を、前記排気浄化触媒の温度が所定温度に達するまで実施することを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る発明によると、
冷間時に、一部の気筒群が昇温運転されることにより、昇温運転を実施しない気筒群のＨＣ吸着触媒が、吸着したＨＣを脱離する温度に達する前に、下流側の排気浄化触媒が排気を十分に浄化できる活性温度に達する。なお、一部の気筒群の昇温運転は、排気浄化触媒が前記活性温度に達するまで行えばよいが、活性温度に近い所定温度に達するまで行うようにしてもよい。
【００１４】
その後、前記昇温運転を実施しない気筒群のＨＣ吸着触媒が、さらに温度上昇して、ＨＣ脱離温度に達したときに、該ＨＣ吸着触媒から脱離したＨＣは、活性化された排気浄化触媒により、効率よく浄化される。昇温運転を実施する気筒群のＨＣ吸着触媒に吸着されたＨＣの浄化性能は、通常のＨＣ吸着触媒と排気浄化触媒とを直列に配置した場合と、同様であるので、全体として、冷間時のＨＣ浄化効率を大きく向上できる。
【００１５】
また、特開平７−９１２３７号の技術のような弁停止機構や、排気通路切換機構を必要とせず、排気マニホールド形状が複雑となったりすることもないので、低コストで実現でき、排気浄化触媒上流のヒートマスも小さくすることができるので排気浄化触媒の昇温活性化も早められる。
また、昇温運転を行わない気筒群のＨＣ吸着触媒にも常時排気は流しておくため、特開平７−９１２３７号や特開平５−４４４４７号の技術で問題となるＨＣ吸着触媒側へ排気の流路を切り換えた場合の、下流の排気浄化触媒の一時的な温度低下が避けられ、ＨＣ吸着触媒から流出したＨＣを初期から効率よく浄化することができる。
通常車両では排気は後方へ排出されるため、車両に横置きに搭載したＶ型内燃機関の場合、フロントバンク側の排気配管はリアバンク側に対して長くなる。また、フロントバンク側は車速風によって冷却され易い。
そこで、リアバンク側に位置する気筒群で昇温運転を行い、フロントバンク側に位置する気筒群は昇温運転を行わないようにすることで、排気浄化触媒の昇温活性化と、昇温運転を行わない気筒群のＨＣ吸着触媒の昇温遅延とを、効果的に行うことができる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、
多気筒内燃機関の複数に区分した各気筒群の排気を導く各排気管に、それぞれ、冷間時に流入した炭化水素を吸着し、温度が所定値以上になると吸着した炭化水素を排出するＨＣ吸着触媒を配設し、
これら各排気管同士を各ＨＣ吸着触媒の下流で合流し、該合流点より下流の排気管に少なくとも炭化水素を浄化する排気浄化触媒を配設し、
冷間時に一部の気筒群で排気温度を早期に上昇させる昇温運転を、前記排気浄化触媒の温度が所定温度に達するまで実施し、
かつ、前記内燃機関は、３以上の気筒群に区分され、昇温運転される気筒群の数を切換可能としたことを特徴とする
請求項２に係る発明によると、
例えば、温度状態に応じて極低温時に昇温運転される気筒群の数を増やして、昇温をより促進させるようなことができる。
【００１７】
また、請求項３に係る発明は、
排気バルブの開弁時期を早めて運転することで昇温運転を実施することを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、
排気バルブの開弁時期を早めることにより、燃焼室から排出されるときの排気の温度が高められ、昇温運転が実施される。
このようにすれば、通常に装着される可変バルブタイミング装置などを制御するだけで、安価で効率の良い昇温運転を実施できる。
また、請求項４に係る発明は、
過濃空燃比で運転することで昇温運転を実施することを特徴とする。
請求項４に係る発明によると、
過濃空燃比で運転することにより、排気の温度が高められ、昇温運転が実施される。
【００１８】
このようにすれば、特別な装置の追加が不要であり、安価でヒートマス増加がなく効率の良い昇温運転を実施できる。
また、請求項５に係る発明は、
火花点火機関において、点火時期を遅らせて運転することで昇温運転を実施することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る発明によると、
点火時期を遅らせて、燃焼行程の終了を遅らせることにより、燃焼室から排出されるときの排気の温度が高められ、昇温運転が実施される。
このようにすれば、昇温運転を実施するため特別な機構が不要であり、安価でヒートマス増加がなく効率の良い昇温運転を実施できる。
【００２０】
また、請求項６に係る発明は、
圧縮着火機関において、燃料噴射時期を遅らせ、または吸気を絞ることの少なくとも一方を行って昇温運転を実施することを特徴とする。
請求項６に係る発明によると、
噴射時期を遅らせて着火燃焼を遅らせることにより、また、吸気を絞ることにより燃焼室内の残留ガス率が増大して、燃焼室から排出されるときの排気の温度が高められ、昇温運転が実施される。
【００２１】
噴射時期遅延は噴射時期をコントロールできる電子制御噴射系を持つ最近のディーゼルエンジンであれば、特に追加の装置が不要である。また、吸気絞りはＥＧＲ率の詳細な制御を目的として設けられていれば昇温制御に流用することが可能である。以上より、特別な装置の付加無しに安価で効率の良い昇温運転が可能である。
【００２２】
また、請求項５に係る発明は、
一部の気筒群で昇温運転を実施している期間、昇温運転を実施しない他の気筒群で通常運転より排気温度を下げる低排温運転を実施することを特徴とする。
請求項５に係る発明によると、
一部の気筒群郁昇温運転を実施している期間、昇温運転を実施しない他の気筒群で低排温運転を実施するため、該低排温運転を実施する気筒群のＨＣ吸着触媒に吸着されているＨＣの脱離を極力遅らせることができる。
【００２３】
このため、下流の排気浄化触媒が活性化する温度に到達するまでの時間を稼ぐことが可能となり、低排温運転を実施する気筒群のＨＣ吸着触媒から脱離してくるＨＣの浄化効率をさらに向上させることができる。
また、請求項８に係る発明は、
希薄空燃比で運転することで低排温運転を実施することを特徴とする。
【００２４】
請求項８に係る発明によると、
希薄空燃比で運転することで低排温運転を実施するために、リーンバーンやいわゆる成層燃焼が可能な火花点火式機関に適用する場合は、特別な装置の追加が不要であり、コスト的にも効率よく排気を浄化することが可能となる。
また、請求項９に係る発明は、
対応する排気管に配設されたＨＣ吸着触媒の上流よりエアを導入することで低排温運転を実施することを特徴とする。
【００２５】
請求項９に係る発明によると、
一般に排気浄化触媒の活性化を早める手段として排気浄化触媒上流の排気管内にエアを導入する記述が公知である。そのような装置をあらかじめ保有しているエンジンシステムであればその装置を流用することで、低排温運転の実施による効果が安価に得られる。
【００２６】
また、上記請求項８，９に係る発明では、さらに、昇温運転を行う気筒群のＨＣ吸着触媒から脱離してきたＨＣと、昇温運転を行わない気筒群の排気管より流入する余剰の酸素とが排気浄化触媒で反応し、該ＨＣを処理できると同時に、その反応熱によって排気浄化触媒の活性が早まるという効果も期待できる。
また、請求項１０に係る発明は、
昇温運転を実施する気筒群と、昇温運転をしない気筒群とを昇温運転の実施回数に応じて変更することを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に係る発明によると、
昇温運転が全気筒で万遍なく実施されるため、可変バルブタイミング装置、燃料噴射装置、点火装置などの使用状態を全気筒一定とすることが可能となり、特定の気筒群の装置が異常に劣化する等の不具合を起こしにくくなる。
また、請求項１１に係る発明は、
昇温運転を実施する気筒群をあらかじめ定めておき、その気筒群の排気管のみ保温を施すことを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に係る発明によると、
あらかじめ定めた昇温運転を実施する気筒群の排気管のみ保温を施すため、昇温運転の効果がより得られるとともに、低排温運転の効果も保温が無いために最大限に得られる。
【００３１】
また、請求項１２に係る発明は、
前記各ＨＣ吸着触媒は、気筒群毎の各気筒からの排気が合流する排気管部分に配設されることを特徴とする。
請求項１２に係る発明によると、ＨＣ吸着触媒の装着数を少なくでき、排気管構造もシンプルとなってヒートマスを低減できる。
【００３２】
また、請求項１３に係る発明は、
２つの気筒群に区分され、一方の気筒群が昇温運転されることを特徴とする。
請求項１３に係る発明によると、
本発明の適用を、最もシンプルな形態で行うことができる。
【００３３】
また、請求項１４に係る発明は、
昇温運転を行う気筒群と、行わない気筒群とのトルク差を抑制する制御を行うことを特徴とする。
【００３４】
請求項１４に係る発明によると、
昇温運転を行う気筒群と、行わない気筒群とでは、そのままではトルク差を生じるので、例えば点火時期を遅角して昇温運転を行う気筒群に対し、昇温運転を行わない気筒群の燃料噴射量を減少補正するなどしてトルク差を抑制することができ、特に低回転領域での回転変動を抑制できる。
【００３５】
また、請求項１５に係る発明は、
昇温運転を行う気筒群と、行わない気筒群とは、互いの気筒数が同一であり、かつ、点火順序が交互に設定されていることを特徴とする。
請求項１５に係る発明によると、
昇温運転を行わない気筒群のＨＣ吸着触媒から脱離された高濃度のＨＣが分散して排気浄化触媒に導かれるので、無理なく効率的にＨＣを浄化処理でき、また、運転の相違によるトルクなどの変動が高周波で生じることによって、人体への感じ方を低減できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明を、希薄空燃比運転（リーンバーン）が可能な、火花点火機関に適用した第１の実施形態のシステム構成を示す。本実施形態では４気筒機関を例に示すが、多気筒機関であれば同様に構成できる。
【００３７】
エンジン本体１の＃２，３気筒からなる第１気筒群の燃焼室２に接続された排気管を合流させて第１の排気管３とし、該第１の排気管３に第１のＨＣ吸着触媒４を配設する。また、＃１，４気筒からなる第２気筒群の燃焼室２に接続された排気管を合流させて第２の排気管５とし、該第２の排気管５に第２のＨＣ吸着触媒６を配設する。これら、第１のＨＣ吸着触媒４および第２のＨＣ吸着触媒６は、冷間時に排気中のＨＣを吸着し、温度が所定値以上になると吸着したＨＣを排出する機能を有する。
【００３８】
前記第１のＨＣ吸着触媒４の下流と第２のＨＣ吸着触媒６の下流で、第１の排気管３と第２の排気管５とを合流させ、該合流点７の下流に排気浄化触媒８を設ける。排気浄化触媒８は、ＨＣ，ＣＯを酸化しつつＮＯｘを還元する通常の三元触媒でよい。
前記第１のＨＣ吸着触媒５、第２のＨＣ吸着触媒６、排気浄化触媒８には、それぞれ温度センサ９，１０，１１を配設し、これら温度センサ９，１０，１１によって検出された各部の温度信号を、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）へ入力する。ＥＣＵ１２へはこれら温度信号の他に、少なくとも図示しないエンジンの回転速度センサ（クランク角センサ），吸入空気量センサ（エアフロメータ）からの信号が入力される。
【００３９】
エンジン本体１は、燃料噴射弁１３、点火プラグ１４を備え、前記ＥＣＵ12の演算結果に応じて、最適な燃料量を噴射し、最適なタイミングで点火するように制御する。また、第１気筒群の燃焼室２に接続された第１の吸気管１５に第1のスロットル弁１６、第２気筒群の燃焼室２に接続された第２の吸気管１７に第2のスロットル弁１８がそれぞれ介装され、これらスロットル弁１６，１８は、図示しないアクセル開度センサの出力に応じて開度が制御される。
【００４０】
以下に、ＥＣＵ１２で演算される制御について説明する。図２は、第１の実施形態における制御の流れを示すブロック図である。温度センサ９で測定した排気浄化触媒８の温度やその他の運転条件に応じて昇温運転許可手段で昇温運転を実施するか否かを判断する。
昇温運転を実施する場合は昇温運転気筒決定手段で第１気筒群（＃２，３気筒）で昇温運転を実施するか、第２気筒群（＃１，４気筒）で昇温運転を実施するかを決定し、昇温運転手段の演算値に基づいて昇温運転するように選択された気筒のみ昇温運転を実施する。
【００４１】
その後昇温運転しない気筒群で通常運転より低い排気温度とする低排温運転を実施するか否かを、昇温運転しない気筒群に設置されたＨＣ吸着触媒６もしくは４の温度（温度センサ１０もしくは１１で検知）に応じて低排温運転許可手段で判断する。
低排温運転を実施する場合は、低排温運転手段によって演算された結果に基づいて低排温運転が実施される。
【００４２】
次に各制御手段の具体的な制御フローについて詳細に説明する。図３は、昇温運転許可手段のフローチャートに相当する。
Ｓ１では、排気浄化触媒８の温度ＴＣＡＴを温度センサ９の出力値として読み込む。その温度が所定温度ＴＣＡＴＳＬよりも低い場合はＳ３へ進む。
Ｓ３では、基本燃料噴射量Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅで定義される運転領域に応じて、運転条件フラグＦＡＲＥＡをセットする。低負荷低回転運転の場合は１、高負荷高回転運転の場合は０にセットする。ここで基本燃料噴射量Ｔｐは以下の式で演算された値のことである。
【００４３】
Ｔｐ＝ｋ１×Ｑａ／Ｎｅ…（１）
ｋ１は定数
Ｓ４で、昇温運転許可範囲で運転されていると判断されれば（ＦＡＲＥＡ＝１）Ｓ５で昇温運転許可フラグＦＨＥＡＴを１とし、許可範囲外と判断されればＳ６でＦＡＥＡＴ＝０とする。
【００４４】
また、Ｓ２でＴＣＡＴ＞ＴＣＡＴＳＬであれば、排気浄化触媒８は十分に排気を浄化できる温度になっていると判断して昇温運転を行わない（ＦＨＥＡＴ＝０）。
図４は、昇温運転気筒決定手段のフローチャートである。
Ｓ１１では、ＦＣＹＬが０か１かを判定する。０の場合は前回の昇温運転を行った気筒は第１気筒群（＃２，３気筒）だったことを示し、１の場合は第２気筒群（＃１，４気筒）だったことを示す。
【００４５】
ＦＣＹＬ＝０の場合はＳ１２でＦＣＹＬ＝１とし、ＦＣＹＬ：１の場合はＳ１３でＦＣＹＬ＝０とする。
これによって前回昇温運転を実施した気筒群と異なる気筒群に昇温運転を実施させることができ、燃料噴射弁１３などの劣化を全気筒ほぼ均一に保つことができる。
【００４６】
図５は、昇温運転手段のフローチャートである。
Ｓ２１では、昇温が許可されているか（ＦＨＥＡＴ＝１）確認し、不許可であればそのまま本フローを終了するが、許可されていればＳ２２で基本燃料噴射量Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅのマップより昇温運転時の点火時期ＡＤＶＨを読み込む。この点火時期は通常運転時の点火時期よりも遅角するようにマッチングされている。
【００４７】
さらにＳ２３で昇温運転時の燃料噴射量補正係数ＴＨＥＡＴを基本燃料噴射量Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅのマップより読み込む。Ｓ２２，２３のマップの値はあらかじめ実験にて、エンジン安定度，昇温効果などが最適となるようにマッチングされている。
Ｓ２４では、昇温運転用の燃料噴射量Ｔｉを、基本燃料噴射量Ｔｐと昇温時燃料噴射量補正係数ＴＨＥＡＴより次式で演算する。
【００４８】
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＨＥＡＴ…（２）
ここでＴＨＥＡＴ＞１であり、燃料は増量される。
Ｓ２５でＦＣＹＬの値を判断し、ＦＣＹＬ＝０であれば第１気筒群（＃２，３気筒）に、ＦＣＹＬ＝１であれば第２気筒群（＃１，４気筒）に、前記昇温運転用の点火時期ＡＤＶＨと燃料噴射量Ｔｉの信号を出力する。
【００４９】
以上で、点火時期の遅角と燃料噴射量増量による排温上昇制御が可能となる。
図６は、低排温運転許可手段のフローチャートである。
Ｓ３１で昇温運転が許可されているか判定し、不許可であればＳ３５で低排温運転も不許可である（ＦＣＯＬＤ＝０）として本フローを終了する。
昇温運転が許可されている場合は、Ｓ３２で第２ＨＣ吸着触媒温度ＴＨＣＴ２を読み込む。ここで第２ＨＣ吸着触媒とは昇温運転を行わない気筒群の排気が流入するＨＣ吸着触媒のことであり、ＦＣＹＬが０か１かによって決定される。
【００５０】
Ｓ３３でＴＨＣＴ２とＴＨＣＴＳＬとを比較し、ＴＨＣＴ２＞ＴＨＣＴＳＬであればＳ３４で低排温運転を許可（ＦＣＯＬＤ＝１）し、そうでなければＳ３５で低排温運転を禁止（ＦＣＯＬＤ＝Ｏ）する。
図７は、低排温運転手段のフローチャートである。
Ｓ４１で低排温運転が許可されているか（ＦＣＯＬＤ＝１）、否か（ＦＣＯＬＤ＝０）を判定し、不許可であれば本フローを終了する。
【００５１】
許可されていればＳ４２でＴｐとＮｅのマップより低排温運転時点火時期ＡＤＶＣを読み込みＳ４３で低排温運転時燃料噴射量補正係数ＴＣＯＬＤを読み込む。ここでＡＤＶＣは、通常運転時の点火時期よりも進角しており、ＴＣＯＬＤは０＜ＴＣＯＬＤ＜１である。
次に、Ｓ４４で低排温運転用の燃料噴射量Ｔｉを下式により演算する。
【００５２】
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＣＯＬＤ…（３）
これによりＴｉＣは通常の燃料噴射量よりも少なく補正され、希薄空燃比運転が可能となる。希薄空燃比で運転すると排気温度は通常運転時よりも低下するので低排温運転が可能となる。
Ｓ４５では、基本燃料噴射量Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅのマップより低排温運転時スロットル開度補正係数ＴＶＯＣＯＬＤを読み込み、Ｓ４６でスロットルバルブ開度ＴＶＯＣを下式により演算する。
【００５３】
ＴＶＯＣ＝ＴＶＯ０×ＴＶＯＣＯＬＤ
ここで、ＴＶＯ０は低排温運転を実施しないときのスロットルバルブ開度であり、アクセル開度に応じて定められている。なお、前記昇温運転を実施している気筒群のスロットルバルブ開度は、ＴＶＯ０に制御される。
次に、Ｓ４７でＦＣＹＬ＝０であれば第２気筒群（＃１，４気筒）の点火プラグ１４および燃料噴射弁１３に、前記低排温運転用の点火時期ＡＤＶＣおよび燃料噴射量ＴｉＣを出力し、かつ、第２気筒群への吸入空気を調整している第２のスロットルバルブ１８に低排温運転用のＴＶＯＣを出力する。
【００５４】
一方、ＦＣＹＬ＝１であれば第１気筒群（＃２，３気筒）の点火プラグ１４および燃料噴射弁１３に、前記低排温運転用の点火時期ＡＤＶＣおよび燃料噴射量ＴｉＣを出力し、かつ、第１のスロットルバルブ１７に低排温運転用のＴＶＯＣを出力する。ここで、Ｓ４２，４３，Ｓ４５で定めたＡＤＶＣ，ＴＣＯＬＤおよびＴＶＯＣＯＬＤはあらかじめ実験によりマッチングされており、エンジンの安定度，排気性能などが最適となるように調整されている。
【００５５】
以上のハード構成とフローを実行することにより、低コストで良好な排気性能を実現することができる。
また、本実施形態において、４気筒機関で一般的な点火順序＃１→＃３→＃４→＃２とすれば、昇温運転を行う気筒群と、行わない（低排温運転を行う）気筒群とが交互に点火される。このため、昇温運転を行わない気筒群のＨＣ吸着触媒から脱離された高濃度のＨＣが分散して排気浄化触媒８内に導かれるので、無理なく効率的にＨＣを浄化処理でき、また、運転の相違によるトルクなどの変動が高周波で生じることによって、人体への感じ方を低減できる。
【００５６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８は本実施形態のエンジンシステム図である。第１の実施形態と異なるところは、２次エアポンプ２１と２次空気導入口切換バルブ２２が付加されていることである。また、制御フローで第１の実施形態と異なるのは低排温運転手段のみであるので、図９を用いて低排温運転手段のフローのみを説明する。
【００５７】
Ｓ５１で低排温運転の許可が出ているか否かを判定し、不許可であればＳ５６で２次エアポンプ２１をＯＦＦして本フローを終了する。
Ｓ５１で低排温運転が許可されていれば、Ｓ５２で２次エアポンプ２１をＯＮとした後、Ｓ５３でＦＣＹＬの状態を判定し、ＦＣＹＬ＝０であれば、第2気筒群（＃１，４）側へ２次エアが導入されるように切換バルブ２２を切り換え、ＦＣＹＬ＝１であれば第1気筒群（＃２，３）側へ２次エアを導入する。
【００５８】
以上によりリーン運転によらず低排温運転が可能である。コスト的には不利であるが、ＨＣ吸着触媒の温度をより低温に保つには第１の実施形態よりも自由度が広い。
次に、本発明の第３の実施形態について、図１０を用いて説明する。本実施形態は、Ｖ型横置きのエンジンに適用した例である。なお、前記第１、第２の実施形態と同一機能を有する構成要素には同一符号を付してある。本実施形態では昇温運転を実施する気筒を切り換えることはせず、リア側のバンクのみで昇温運転を実施し、低排温運転を実施する場合はフロント側のバンクのみで実施する。通常車両では排気は後方へ排出されるため、フロント側の排気配管はリア側に対して長くなる。また、フロント側は車速風によって冷却され易い。したがって、昇温運転を実施する気筒群と、低排温運転を実施する気筒群とを特定した簡易な方式において、有利である。
【００５９】
すなわち、昇温運転を実施するリア側バンクでは、燃焼室から排出された排気の温度低下が抑制されて排気浄化触媒８の活性が促進されると共に、昇温運転を実施しない（低排温運転を実施する）フロント側バンクではＨＣ吸着触媒６の昇温が遅延されて排気浄化触媒８が活性温度に達するまでのＨＣの脱離を抑制できるので、ＨＣ浄化性能を十分に高めることができる。
【００６０】
また、昇温運転を行うリア側の排気管３のみ、保温材でくるむなどして保温するようにすれば、昇温をより促進できる。
次に、本発明の第４の実施形態について、図１１を用いて説明する。本実施形態は、３以上の気筒群に区分し、昇温運転される気筒群を温度状態に応じて切り換えるようにしたものである。
【００６１】
直列６気筒エンジンのエンジン本体２１の＃１，６気筒からなる第１気筒群と、＃２，５気筒からなる第２気筒群と、＃３，４気筒からなる第３気筒群と、に対応した各排気管２２，２３，２４に、それぞれＨＣ吸着触媒２５，２６，２７を配設し、下流側で合流させ、該合流点の下流側に排気浄化触媒２８を配設する。
【００６２】
ＨＣ吸着触媒２５，２６，２７と排気浄化触媒２８には、それぞれ温度センサ２９〜３２を配設する。
図１２は、本実施形態の制御フローを示す。
Ｓ６１では、排気浄化触媒２８の温度Ｔｃが、ＴＬＬ未満の極低温であるかを判定する。
【００６３】
極低温と判定された場合は、Ｓ６２へ進んで、前記第１〜第３の３つの気筒群のうち、２つの気筒群を昇温運転する。
極低温でないと判定された場合は、Ｓ６３へ進んで、温度Ｔｃが、ＴＬ未満の低温であるかを判定する。
低温と判定された場合は、Ｓ６４へ進んで、１つの気筒群について昇温運転する。
【００６４】
なお、昇温運転しない気筒群は、通常運転か低排温運転を実施する。
このようにすれば、極低温時は、２つの気筒群を昇温運転することにより、排気浄化触媒２８の昇温が早められ、活性がより促進される。また、排気浄化触媒２８が活性温度に達する時間が早められるので、昇温運転時間を短縮でき、昇温運転する気筒群のＨＣ吸着触媒の昇温を抑制でき、これによってもＨＣ浄化率を向上できる。
【００６５】
また、１つの気筒群のみを昇温運転する場合（温度状態によらず１つの気筒群のみ昇温運転する場合を含む）、異なる気筒群を所定時間毎に交互に昇温運転して、１個のＨＣ吸着触媒の温度を過度に上昇させず、さらには排気浄化触媒２８の活性終了時に、２個のＨＣ吸着触媒の温度を共にＨＣ脱離温度以下に留めておくようなことも可能となる。
【００６６】
次に、本発明の第５の実施形態について、図１３のフローチャートを用いて説明する。本実施形態は、昇温運転を行う気筒群と、行わない気筒群との間に、運転の相違により生じるトルク差を抑制するものである。なお、ハードウエアは、以上示したすべての実施形態のものを適用できる。
昇温運転により排気温度を高めることは、排熱量を増加しているので熱効率は低下することになり、通常運転する場合よりトルクが低下する。そこで、Ｓ７１では、所定の昇温運転を実施することにより、昇温運転しない場合とのトルク差を算出する。
【００６７】
Ｓ７２では、昇温運転しない気筒群を、前記算出されたトルク差だけトルクを減少させる補正制御を行う。具体的には、点火時期の遅角制御等で昇温運転を行った場合、昇温運転しない気筒群の燃料噴射量を減少するようなことで実行できる。なお、第１の実施形態でも希薄空燃比制御で燃料噴射量を減少しつつ、かつ、スロットルバルブ開度を調整して、気筒群間のトルク段差を少なくしているが、本実施形態は、トルク差が抑制される程度に燃料噴射量などを減少させるものであり、希薄空燃比としなくてもよく、より一層緻密な各気筒群間のトルク段差の均一化が図れる構成としている。また、該トルク差を抑制する制御を、特にトルク変動が問題となる低回転領域のみに限定して実行するようにしてもよい。
【００６８】
以上説明してきた実施形態では、昇温運転として、過濃空燃比とし、点火時期を遅角するものを示したが、この他、２次エアの供給を行っても良く、一方、可変バルブタイミング装置を備えたエンジンでは、排気バルブの開弁時期を早めて、開弁時の排気温度を上昇させる構成を用いてよい。また、圧縮着火機関では、噴射時期を遅らせて着火燃焼を遅らせたり、吸気を絞って燃焼室内の残留ガス率を増大させたりするなどして昇温運転を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のシステム構成を示す図。
【図２】第１の実施形態の制御ブロック図。
【図３】第１の実施形態における昇温運転許可手段のルーチンを示すフローチャート。
【図４】第１の実施形態における昇温運転気筒決定手段のルーチンを示すフローチャート。
【図５】第１の実施形態における昇温運転手段のルーチンを示すフローチャート。
【図６】第１の実施形態における低排温運転許可手段のルーチンを示すフローチャート。
【図７】第１の実施形態における低排温運転手段のルーチンを示すフローチャート。
【図８】第２の実施形態のシステム構成を示す図。
【図９】第２の実施形態における低排温運転手段のルーチンを示すフローチャート。
【図１０】第３の実施形態のシステム構成を示す図。
【図１１】第４の実施形態のシステム構成を示す図。
【図１２】第４の実施形態における昇温運転ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】第５の実施形態におけるトルク段差回避ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１    エンジン本体
３    第１の排気管
４    第１のＨＣ吸着触媒
５    第２の排気管
６    第２のＨＣ吸着触媒
７    合流点
８    排気浄化触媒
９〜11  温度センサ
21    エンジン本体
22〜24  排気管
25〜27  ＨＣ吸着触媒
28    排気浄化触媒
29〜32  温度センサ
【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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