(57)【要約】【課題】複数気筒を有する内燃機関のＥＧＲ通路の排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒を昇温させる場合に、ＥＧＲ触媒の昇温効果と燃費低下の抑制とを両立できる内燃機関の排気装置を提供すること。【解決手段】複数気筒を有する内燃機関１の排気通路４と吸気通路３とを連通するＥＧＲ通路５１を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒５２を備え、ＥＧＲ触媒を昇温させるＥＧＲ触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気装置１００であって、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行する場合に、複数の気筒２のうち特定の気筒２ａの排気ガスの空燃比をリーンとさせる制御とリッチとさせる制御とを交互に実行する制御手段２０を備え、排気通路におけるＥＧＲ通路が接続される接続部５５は、排気通路のうち特定の気筒に接続され、特定の気筒からの排気ガスを流す第一通路４ａ，４０における、特定の気筒以外の気筒からの排気ガスを流す第二通路４ｂが合流する合流部４３よりも上流側である。【選択図】        図１
2009264203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒とを備え、前記ＥＧＲ触媒の温度を上昇させるＥＧＲ触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気装置であって、
前記ＥＧＲ触媒の状態に基づいて、前記ＥＧＲ触媒昇温制御を実行するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定された場合に、前記複数の気筒のうち予め定められた特定の気筒から排出される前記排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンとさせるリーン制御と前記空燃比を前記理論空燃比よりもリッチとさせるリッチ制御とを交互に実行する制御手段とを備え、
前記排気通路における前記ＥＧＲ通路が接続される接続部は、前記排気通路のうち前記特定の気筒に接続され、前記特定の気筒から排出される前記排気ガスを流す第一通路における、前記特定の気筒以外の前記気筒から排出される前記排気ガスを流す第二通路が合流する合流部よりも上流側である
ことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置において、
前記特定の気筒の数は、前記ＥＧＲ触媒昇温制御において前記ＥＧＲ触媒に与える熱量、あるいは、前記ＥＧＲ触媒昇温制御において前記ＥＧＲ通路を流れる前記排気ガスの流量の少なくともいずれか一方に基づく
ことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の排気装置において、
前記特定の気筒の数は、前記ＥＧＲ触媒昇温制御において前記ＥＧＲ触媒に与える熱量に加えて、前記リーン制御における前記空燃比のリーンの度合い、および、前記リッチ制御における前記空燃比のリッチの度合いに基づく
ことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置において、
前記排気通路を流れる前記排気ガスを浄化する排気浄化用触媒は、前記排気通路における前記合流部よりも下流側に配置される
ことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気装置に関し、特に、複数の気筒を有する内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒とを備え、ＥＧＲ触媒の温度を上昇させるＥＧＲ触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を備えた内燃機関の排気装置が知られている。ＥＧＲ通路を介して、排気通路を流れる排気ガスを吸気通路に還流させることにより、内燃機関の燃費向上等を図ることができる。ＥＧＲ通路には、ＥＧＲ通路を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒が設けられることがある。ＥＧＲ触媒が設けられる場合、ＥＧＲ触媒の状態に基づいてＥＧＲ触媒の温度を上昇させる制御が実行されることがある。例えば、ＥＧＲ触媒に硫黄分による被毒が生じた場合に、ＥＧＲ触媒を高温として被毒から回復させる場合である。
【０００３】
特許文献１には、排気管に設けた第１の触媒が活性化する前は排気空燃比がリッチ側とリーン側とに交互に振れるように空燃比を制御して第１の触媒を暖機するエンジンの排気浄化装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２２２０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のように排気空燃比がリッチ側とリーン側とに交互に振れるように空燃比を制御した場合、内燃機関の運転条件は、最適な燃費で運転できる領域から外れてしまうこととなる。すなわち、排気空燃比がリッチ側とリーン側とに交互に振れるように空燃比を制御した場合には、燃費が低下してしまうこととなる。
【０００６】
ＥＧＲ通路を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒の温度を上昇させる場合に、ＥＧＲ触媒の昇温効果と、内燃機関の燃費低下の抑制とを両立できることが望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、複数の気筒を有する内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒とを備え、ＥＧＲ触媒の温度を上昇させるＥＧＲ触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気装置において、ＥＧＲ触媒の昇温効果と内燃機関の燃費低下の抑制とを両立できる内燃機関の排気装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内燃機関の排気装置は、複数の気筒を有する内燃機関の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒とを備え、前記ＥＧＲ触媒の温度を上昇させるＥＧＲ触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気装置であって、前記ＥＧＲ触媒の状態に基づいて、前記ＥＧＲ触媒昇温制御を実行するか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定された場合に、前記複数の気筒のうち予め定められた特定の気筒から排出される前記排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンとさせるリーン制御と前記空燃比を前記理論空燃比よりもリッチとさせるリッチ制御とを交互に実行する制御手段とを備え、前記排気通路における前記ＥＧＲ通路が接続される接続部は、前記排気通路のうち前記特定の気筒に接続され、前記特定の気筒から排出される前記排気ガスを流す第一通路における、前記特定の気筒以外の前記気筒から排出される前記排気ガスを流す第二通路が合流する合流部よりも上流側であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の内燃機関の排気装置において、前記特定の気筒の数は、前記ＥＧＲ触媒昇温制御において前記ＥＧＲ触媒に与える熱量、あるいは、前記ＥＧＲ触媒昇温制御において前記ＥＧＲ通路を流れる前記排気ガスの流量の少なくともいずれか一方に基づくことを特徴とする。
【００１０】
本発明の内燃機関の排気装置において、前記特定の気筒の数は、前記ＥＧＲ触媒昇温制御において前記ＥＧＲ触媒に与える熱量に加えて、前記リーン制御における前記空燃比のリーンの度合い、および、前記リッチ制御における前記空燃比のリッチの度合いに基づくことを特徴とする。
【００１１】
本発明の内燃機関の排気装置において、前記排気通路を流れる前記排気ガスを浄化する排気浄化用触媒は、前記排気通路における前記合流部よりも下流側に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＥＧＲ通路を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒の温度を上昇させるＥＧＲ触媒昇温制御を実行する場合に、内燃機関の複数の気筒のうち、予め定められた特定の気筒から排出される排気ガスの空燃比をリーンとする制御とリッチとする制御とが交互に実行され、排気通路におけるＥＧＲ通路との接続部は、特定の気筒から排出される排気ガスを流す第一通路における、特定の気筒以外の気筒から排出される排気ガスを流す第二通路が合流する合流部よりも上流側である。これにより、リーンな排気ガスとリッチな排気ガスをＥＧＲ触媒に流れやすくして、ＥＧＲ触媒を昇温させつつ、排出する排気ガスの空燃比をリーンとする制御とリッチとする制御を実行する気筒の数を少なくすることで、内燃機関の燃費の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の内燃機関の排気装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１４】
（実施形態）
図１および図２を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、複数の気筒を有する内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒とを備え、ＥＧＲ触媒の温度を上昇させるＥＧＲ触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気装置に関する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。
【００１６】
図１において、符号１は、エンジン（内燃機関）を示す。エンジン１は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるエンジンであり、気筒２内に往復運動可能に設けられるピストン（図示せず）が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンであるが、本実施形態の内燃機関の排気装置（符号１００参照）は、この形式の内燃機関に限らず、種々の内燃機関に適用することができる。エンジン１は、４つの気筒２（第一気筒２ａ，第二気筒２ｂ，第三気筒２ｃ，第四気筒２ｄ）を有する。エンジン１には、吸気マニホルド（吸気通路）３、および排気マニホルド（排気通路）４がそれぞれ接続されている。
【００１７】
吸気マニホルド３は、４本の吸気枝通路３ａおよびサージタンク３ｂを有する。各吸気枝通路３ａは、それぞれ異なる気筒２に接続されている。サージタンク３ｂは、吸気マニホルド３における吸気枝通路３ａよりも吸気の流れ方向の上流側に設けられている。吸気枝通路３ａにおける上流側の端部は、サージタンク３ｂに接続されており、下流側の端部は、気筒２に接続されている。サージタンク３ｂには、吸気管５が接続されている。吸気管５を介して、空気がサージタンク３ｂに導入される。
【００１８】
排気マニホルド４は、排気主通路４０と、排気主通路４０に合流する４本の排気枝通路（第一排気枝通路４ａ，第二排気枝通路４ｂ，第三排気枝通路４ｃ，第四排気枝通路４ｄ）とを有する。排気主通路４０の第一合流部４１において、排気主通路４０に第四排気枝通路４ｄが合流している。排気主通路４０における第一合流部４１よりも上流側の第二合流部４２において、排気主通路４０に第三排気枝通路４ｃが合流している。また、排気主通路４０における第二合流部４２よりも上流側の第三合流部４３において、排気主通路４０に、第一排気枝通路４ａと第二排気枝通路４ｂがそれぞれ合流している。
【００１９】
第一排気枝通路４ａは第一気筒２ａに接続され、第二排気枝通路４ｂは第二気筒２ｂに接続され、第三排気枝通路４ｃは第三気筒２ｃに接続され、第四排気枝通路４ｄは第四気筒２ｄに接続されている。
【００２０】
従って、第一排気枝通路４ａは、第一気筒２ａに接続され、第一気筒２ａから排出される排気ガスを流す。第二排気枝通路４ｂは、第二気筒２ｂに接続され、第二気筒２ｂから排出される排気ガスを流す。第三排気枝通路４ｃは、第三気筒２ｃに接続され、第三気筒２ｃから排出される排気ガスを流す。第四排気枝通路４ｄは、第四気筒２ｄに接続され、第四気筒２ｄから排出される排気ガスを流す。
【００２１】
また、排気主通路４０における第二合流部４２と第三合流部４３との間の部分４０ｃは、第一気筒２ａおよび第二気筒２ｂに接続され、第一気筒２ａおよび第二気筒２ｂから排出される排気ガスを流す通路として機能する。排気主通路４０における第一合流部４１と第二合流部４２との間の部分４０ｂは、第一気筒２ａ，第二気筒２ｂ，および第三気筒２ｃに接続され、第一気筒２ａ，第二気筒２ｂ，および第三気筒２ｃから排出される排気ガスを流す通路として機能する。排気主通路４０における第一合流部４１よりも下流側の部分４０ａは、全ての気筒２に接続され、全ての気筒２から排出される排気ガスを流す通路として機能する。
【００２２】
排気主通路４０における第一合流部４１よりも下流側には、排気浄化用触媒７が設けられている。排気浄化用触媒７は、排気浄化用触媒７を通過する排気ガスを浄化する。排気浄化用触媒７における下流側の端部は、排気管６に接続されている。排気浄化用触媒７により浄化された排気ガスは、排気管６へ流れる。
【００２３】
本実施形態の内燃機関の排気装置１００は、排気マニホルド４、排気管６、および排気浄化用触媒７に加えて、排気通路を流れる排気ガスを吸気通路に還流させる排気ガス還流装置５０を備える。排気ガス還流装置５０は、ＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）通路５１と、ＥＧＲ触媒５２と、ＥＧＲ弁５４とを有する。
【００２４】
ＥＧＲ通路５１は、エンジン１の排気通路と吸気通路とを連通している。具体的には、ＥＧＲ通路５１の一端部は、排気マニホルド４における第一排気枝通路４ａに接続されている。以下、ＥＧＲ通路５１と排気マニホルド４との接続部を排気側接続部５５と記す。ＥＧＲ通路５１における第一排気枝通路４ａに接続された側と反対側の端部（他端部）は、サージタンク３ｂに接続されている。
【００２５】
ＥＧＲ通路５１には、ＥＧＲ通路５１を流れる排気ガスを浄化するＥＧＲ触媒５２、およびＥＧＲ通路５１を開閉するＥＧＲ弁５４が設けられている。ＥＧＲ触媒５２は、ＥＧＲ弁５４よりも排気側接続部５５に近い位置に設けられている。
【００２６】
従って、排気通路を流れる排気ガスをＥＧＲ通路５１を介して吸気通路に還流させる排気ガス還流制御がなされる場合に、第一排気枝通路４ａからＥＧＲ通路５１へ流入する排気ガスは、ＥＧＲ触媒５２、ＥＧＲ弁５４の順に通過してサージタンク３ｂへ流れる。以下、ＥＧＲ通路５１を介して吸気通路に還流される排気ガスを「ＥＧＲガス」と記す。サージタンク３ｂへ流入したＥＧＲガスは、吸気管５を介してサージタンク３ｂに導入される空気（新気）と共に、吸気枝通路３ａを経て各気筒２に流入する。これにより、ＥＧＲ通路５１を介してエンジン１の気筒２内に排気ガスを還流させる、いわゆる外部ＥＧＲが実現される。外部ＥＧＲにより、エンジン１の燃費向上等を図ることができる。
【００２７】
ＥＧＲ触媒５２は、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分やＰＭ（粒子状物質）等を浄化するものである。ＥＧＲ弁５４よりも上流側にＥＧＲ触媒５２が配置されていることにより、未燃燃料成分等がＥＧＲ弁５４、あるいは吸気系に付着することが抑制される。これにより、ＥＧＲ弁５４、あるいは吸気系においてデポジットが生成したり成長したりすることを抑制することができる。
【００２８】
ＥＧＲ弁５４は、任意の開度に調節されてＥＧＲ通路５１を流れるＥＧＲガスの流量を制御することができる。また、ＥＧＲ弁５４は、閉じることによりＥＧＲ通路５１を遮断することが可能である。
【００２９】
エンジン１が搭載された車両（図示せず）には、車両各部を制御するＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）を有する制御部２０が設けられている。ＥＧＲ弁５４は、制御部２０に接続されており、制御部２０により制御される。エンジン１は、制御部２０に接続されており、燃料の噴射量や噴射タイミング等のエンジン１の動作が制御部２０により制御される。制御部２０は、排気浄化用触媒７に流入する排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ（図示せず）の検出結果に基づいて、排気ガスの空燃比を目標値とする空燃比制御を実行する。制御部２０は、空燃比センサの検出結果に基づいて、排気浄化用触媒７に流入する排気ガスの空燃比を目標値とするように、燃料の噴射量を制御する。エンジン１のそれぞれの気筒２には、気筒２ごとに燃料を供給する燃料噴射装置（図示せず）が設けられている。制御部２０は、各気筒２の燃料噴射装置による燃料の噴射量をそれぞれ制御することにより、各気筒２から排出される排気ガスの空燃比を制御することができる。
【００３０】
本実施形態の制御部２０は、ＥＧＲ触媒５２の状態に基づいて、ＥＧＲ触媒５２の温度を上昇させるＥＧＲ触媒昇温制御を実行するか否かを判定する判定手段、および、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定された場合に、複数の気筒２のうち予め定められた特定の気筒２から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンとさせるリーン制御と上記排気ガスの空燃比をリッチとさせるリッチ制御とを交互に実行する制御手段としての機能を有する。
【００３１】
制御部２０は、ＥＧＲ弁５４を開いて排気通路を流れる排気ガスをＥＧＲ通路５１を介して吸気通路に還流させる排気ガス還流制御を実行する。制御部２０は、エンジン１の運転条件、例えば、エンジン回転数やエンジン１の機関負荷等に基づいて、気筒２へＥＧＲガスを導入するか否か（排気ガス還流制御を実行するか否か）を判定する。さらに、制御部２０は、気筒２へＥＧＲガスを導入すると判定された場合に、気筒２へ導入される吸気におけるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率の目標値を算出する。制御部２０は、目標のＥＧＲ率を実現するように、ＥＧＲ弁５４の開閉制御を実行する。
【００３２】
また、制御部２０は、ＥＧＲ触媒５２の状態に基づいて、ＥＧＲ触媒５２の温度を上昇させるＥＧＲ触媒昇温制御を実行するか否かを判定する。制御部２０は、例えば、ＥＧＲ触媒５２を硫黄被毒から回復させる場合に、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定する。排気ガス中の硫黄分によりＥＧＲ触媒５２が硫黄被毒した（硫黄分が硫酸化合物として吸蔵された）場合、ＥＧＲ触媒５２の貴金属活性が阻害され、ＥＧＲ触媒５２の浄化性能が低下する。触媒が硫黄被毒した場合、触媒を高温かつリーンでない条件で硫黄被毒から回復できることが知られている。制御部２０は、ＥＧＲ触媒５２が硫黄被毒した（硫黄被毒の状態が予め定められた所定の状態に達した）と判定された場合に、ＥＧＲ触媒５２を硫黄被毒から回復させるために、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定する。
【００３３】
ＥＧＲ触媒５２が硫黄被毒しているか否かは、従来公知の方法により判定されることができる。制御部２０は、ＥＧＲ触媒５２が硫黄被毒していると判定された場合、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定する。ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定されると、制御部２０は、ＥＧＲ触媒昇温制御を行う。より具体的には、制御部２０は、第一気筒２ａから排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンとさせるリーン制御と、第一気筒２ａから排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチとさせるリッチ制御とを交互に実行する。
【００３４】
図２は、本実施形態においてＥＧＲ触媒昇温制御を実行する場合の各気筒２の空燃比制御の時間的な推移を示す図である。
【００３５】
図２において、符号２０１は、第一気筒２ａから排出される排気ガスの空燃比の推移を示す。符号２０２は、第一気筒２ａ以外の気筒２、すなわち、第二気筒２ｂ，第三気筒２ｃ，および第四気筒２ｄから排出される排気ガスの空燃比の推移を示す。
【００３６】
図２に符号２０１で示すように、本実施形態では、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行する場合に、第一気筒２ａから排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比（ストイキ）よりもリーンとさせるリーン制御（符号２０１ａ参照）と、第一気筒２ａから排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチとさせるリッチ制御（符号２０１ｂ参照）とを交互に実行する。すなわち、複数の気筒２のうち特定の気筒２である第一気筒２ａから排出される排気ガスの空燃比をリーンとするリーン制御とリッチとするリッチ制御とを交互に実行する。一方、符号２０２で示すように、第二気筒２ｂから第四気筒２ｄでは、排出される排気ガスの空燃比を概ね理論空燃比（ストイキ）とする空燃比制御が実行される。
【００３７】
これにより、以下に説明するように、ＥＧＲ触媒５２の昇温効果とエンジン１の燃費低下の抑制とを両立することができる。
【００３８】
ＥＧＲ触媒昇温制御が実行されると、第一気筒２ａからリーンな排気ガスとリッチな排気ガスとが交互に排出される。これにより、第一排気枝通路４ａおよびＥＧＲ通路５１を介してＥＧＲ触媒５２にリーンな排気ガスとリッチな排気ガスとが交互に供給される。リーンな排気ガスがＥＧＲ触媒５２を通過する際には、排気ガスに含まれる酸素がＥＧＲ触媒５２に吸蔵される。ＥＧＲ触媒５２に吸蔵された酸素は、リッチな排気ガスがＥＧＲ触媒５２を通過する際に、排気ガスに含まれる未燃成分（ＨＣ，ＣＯ等）と反応し、反応熱を発生する。これにより、ＥＧＲ触媒５２が昇温される。また、第一排気枝通路４ａやＥＧＲ通路５１において酸素と未燃成分とが反応した場合に、その反応熱によりＥＧＲ触媒５２が昇温されることができる。これにより、ＥＧＲ触媒５２の昇温効果を奏することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、ＥＧＲ通路５１が第一排気枝通路４ａに接続されていることで、ＥＧＲ触媒５２の昇温効率が高められている。特定の気筒２である第一気筒２ａの直後にＥＧＲ通路５１が接続されているため、ＥＧＲ触媒昇温制御において、ＥＧＲ触媒５２に確実にリーンな排気ガスとリッチな排気ガスとを交互に供給することができる。
【００４０】
本実施形態では、複数の気筒２のうち、リーン制御とリッチ制御とが交互に実行される気筒２は、特定の気筒２である第一気筒２ａであり、他の気筒２では、空燃比が概ね理論空燃比に制御される。すなわち、複数の気筒２のうち、ＥＧＲ触媒５２へ向けて流れる排気ガスを排出する特定の気筒２においてリーン制御とリッチ制御とを交互に実行し、他の気筒２ではこのような空燃比制御を行わない。これにより、ＥＧＲ触媒５２の昇温を実現しつつ、リーン制御とリッチ制御とを交互に行う気筒２の数を減らすことでエンジン１の燃費低下を抑制することができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、排気浄化用触媒７の高温化による劣化を抑制することができる。ＥＧＲ触媒昇温制御を実行する場合、ＥＧＲ触媒５２だけでなく、排気浄化用触媒７にもリーンな排気ガスとリッチな排気ガスとが交互に流れるため、排気浄化用触媒７の温度が上昇する。しかしながら、本実施形態では、リーンな排気ガスとリッチな排気ガスとを交互に排出するのは、全ての気筒２ではなく、複数の気筒２のうち第一気筒２ａに限られる。従って、エンジン１から排出されるリーンな排気ガスおよびリッチな排気ガスの量は少なくて済む。例えば、全ての気筒２でリーン制御とリッチ制御とを交互に実行する場合と比較して、排気浄化用触媒７の昇温効果を小さくすることができる。
【００４２】
また、第一気筒２ａから排出されるリーンまたはリッチな排気ガスのうち、実際に排気浄化用触媒７まで到達するのは、ＥＧＲ通路５１へ流入した分を除く残りの排気ガスだけである。さらに、第一気筒２ａから排出されたリーンまたはリッチな排気ガスは、排気浄化用触媒７へ到達するまでに、第二気筒２ｂ，第三気筒２ｃ，第四気筒２ｄのそれぞれから排出される排気ガス、すなわち、ストイキ燃焼された後の反応性の低い排気ガスと合流する。
【００４３】
従って、排気浄化用触媒７を通過する排気ガスでは、反応性の低い排気ガスが大部分となるため、ＥＧＲ触媒昇温制御による排気浄化用触媒７の昇温効果はわずかとなる。よって、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行した場合の排気浄化用触媒７の高温化による劣化を抑制することができる。
【００４４】
本実施形態では、ＥＧＲ通路５１が排気マニホルド４における第一排気枝通路４ａに接続されたが、排気マニホルド４におけるＥＧＲ通路５１との接続部（排気側接続部５５）の位置は、これには限定されない。排気マニホルド４における排気側接続部５５の位置は、第一気筒２ａから排出される排気ガスを流す通路において、３つの合流部４１，４２，４３のいずれかよりも上流側に設けられていればよい。言い換えると、排気側接続部５５の位置は、排気マニホルド４のうち特定の気筒２である第一気筒２ａに接続され、第一気筒２ａから排出される排気ガスを流す通路（第一通路）における、第一気筒２ａ以外の気筒２から排出される排気ガスを流す通路（第二通路）が合流する合流部（４１，４２，４３）よりも上流側であればよい。本実施形態における第一通路は、第一排気枝通路４ａ、および排気主通路４０である。一方、第二通路は、第二排気枝通路４ｂ，第三排気枝通路４ｃ，第四排気枝通路４ｄである。第一通路（４ａ，４０）に第二通路（４ｂ，４ｃ，４ｄ）が合流する合流部（４１，４２，４３）のうちで、最も下流側に位置する第一合流部４１よりも上流側の第一通路にＥＧＲ通路５１が接続されていればよい。
【００４５】
排気側接続部５５の位置がこのように設定されることにより、ＥＧＲ触媒昇温制御がなされる場合に、リーンな排気ガスとリッチな排気ガスをＥＧＲ通路５１に入りやすくする（リーンな排気ガスとリッチな排気ガスをより多くＥＧＲ触媒５２に供給する）ことができる。なお、ＥＧＲ触媒５２を昇温させる観点からは、ＥＧＲ触媒５２に供給される排気ガスのリーン及びリッチの度合いが低下してしまわないように、第一排気枝通路４ａにＥＧＲ通路５１が接続されることが好ましい。また、ＥＧＲ触媒５２を昇温させる観点からは、より高温の排気ガスをＥＧＲ触媒５２に供給できるように、ＥＧＲ通路５１が第一排気枝通路４ａにおける上流側の部分に接続されることが好ましい。例えば、第一気筒２ａの排気ポートにＥＧＲ通路５１を接続するようにしてもよい。
【００４６】
また、特定の気筒２の数は、１つには限定されず、複数であってもよい。例えば、第一気筒２ａおよび第二気筒２ｂを特定の気筒２としてもよい。この場合、ＥＧＲ触媒昇温制御では、第一気筒２ａおよび第二気筒２ｂにおいて、排出される排気ガスの空燃比をリーンとするリーン制御とリッチとするリッチ制御とが交互に実行される。また、第一通路は、第一排気枝通路４ａ，第二排気枝通路４ｂ，および排気主通路４０となる。一方、第二通路は、第三排気枝通路４ｃ、および第四排気枝通路４ｄとなる。従って、排気側接続部５５の位置は、排気主通路４０における第一合流部４１と第三合流部４３との間の部分４０ｂ，４０ｃであればよい。なお、ＥＧＲ触媒５２を昇温させる観点からは、排気主通路４０における第二合流部４２と第三合流部４３との間の部分４０ｃにＥＧＲ通路５１が接続されることが好ましい。
【００４７】
特定の気筒２の数は、例えば、ＥＧＲ触媒昇温制御においてＥＧＲ触媒５２に与える熱量、あるいは、ＥＧＲ触媒昇温制御においてＥＧＲ通路５１を流れる排気ガスの流量の少なくともいずれか一方に基づいて設定することができる。例えば、特定の気筒２の数は、ＥＧＲ触媒昇温制御において、所望の温度までＥＧＲ触媒５２の温度を上昇させるために必要となる熱量をＥＧＲ触媒５２に与えることができる必要最低限とすることができる。あるいは、特定の気筒２の数は、ＥＧＲ触媒昇温制御において、所望の温度までＥＧＲ触媒５２の温度を上昇させるために必要となるＥＧＲ通路５１を流れる排気ガスの流量を満たす必要最低限の数とすることができる。
【００４８】
特定の気筒２の数は、ＥＧＲ触媒昇温制御においてＥＧＲ触媒５２に与える熱量に加えて、リーン制御における空燃比のリーンの度合い、および、リッチ制御における空燃比のリッチの度合いに基づいて設定することができる。すなわち、リーン制御において、特定の気筒２から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもどの程度リーンとするか、および、リッチ制御において、特定の気筒２から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもどの程度リッチとするかに基づいて、特定の気筒２の数を設定することができる。この場合、リーン制御におけるリーンの度合い、および、リッチ制御におけるリッチの度合いがそれぞれ大きいほど、特定の気筒２の数を低減することができる。
【００４９】
また、特定の気筒２の数は、上記に加えて、ＥＧＲ触媒５２の特性（熱容量等）に基づいて設定されることができる。ＥＧＲ触媒５２の特性に基づいて、ＥＧＲ触媒５２の温度を上昇させる（硫黄被毒から回復させる）ために必要な熱量や排気ガス量が算出される。ＥＧＲ触媒５２に与える熱量やＥＧＲ通路５１を流れる排気ガス量が算出結果を満足することができる範囲で最も小さな値として、特定の気筒２の数を定めることができる。このように特定の気筒２の数を決めることにより、ＥＧＲ触媒昇温制御において、ＥＧＲ触媒５２の昇温とエンジン１の燃費低下の抑制とを最大限に両立することが可能となる。
【００５０】
本実施形態では、排気浄化用触媒７は、排気主通路４０における第一合流部４１よりも下流側に設けられていたが、排気浄化用触媒７の設置位置は、これには限定されない。排気浄化用触媒７は、第一通路に第二通路が合流する合流部４１，４２，４３よりも下流側に配置されていればよい。例えば、第一気筒２ａを特定の気筒２とした場合、排気浄化用触媒７は、第一通路としての第一排気枝通路４ａに第二通路としての第二排気枝通路４ｂが合流する第三合流部４３よりも下流側に配置されていればよい。
【００５１】
言い換えると、排気浄化用触媒７は、第一通路（４ａ，４０）に第二通路（４ｂ，４ｃ，４ｄ）が合流する合流部（４１，４２，４３）のうちで、最も上流側に位置する第三合流部４３よりも下流側に設けられていればよい。なお、排気浄化用触媒７の高温化による劣化を抑制する観点からは、排気浄化用触媒７は、排気ガスの流れ方向の下流側に位置する合流部よりも下流側に配置されることが望ましい。例えば、本実施形態のように、排気浄化用触媒７が、排気主通路４０における第一合流部４１よりも下流側に配置されることが好ましい。
【００５２】
また、本実施形態では、ＥＧＲ触媒昇温制御が実行される際に、特定の気筒２以外の気筒２、すなわち、第二気筒２ｂから第四気筒２ｄにおいて、排出される排気ガスの空燃比が概ね理論空燃比（ストイキ）とされたが、特定の気筒２以外の気筒２の空燃比制御は、これには限定されない。ＥＧＲ触媒昇温制御が実行される際の特定の気筒２以外の気筒２の空燃比制御は、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行していない場合と同様であることができる。言い換えると、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行する場合と、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行しない場合とで空燃比制御を異ならせる気筒２は、特定の気筒２（第一気筒２ａ）のみであることができる。
【００５３】
また、本実施形態の内燃機関の排気装置１００では、ＥＧＲ触媒５２の昇温を促進させつつ排気浄化用触媒７の温度上昇を抑制する制御が可能である一方、これとは逆に、排気浄化用触媒７の昇温を促進させつつＥＧＲ触媒５２の温度上昇を抑制する制御を行うことが可能である。例えば、第二気筒２ｂから第四気筒２ｄにおいて、リーン制御とリッチ制御とを交互に実行する一方、第一気筒２ａから排出される排気ガスを概ね理論空燃比とすることで、排気浄化用触媒７の昇温を促進させつつＥＧＲ触媒５２の温度上昇を抑制することができる。
【００５４】
内燃機関の排気装置１００において、排気浄化用触媒７の昇温を促進させつつＥＧＲ触媒５２の温度上昇を抑制しようとする場合、例えば、ＥＧＲ弁５４を閉じた状態で全ての気筒２でリーン制御とリッチ制御とを交互に実行することなどが考えられる。しかしながら、この場合、排気浄化用触媒７を昇温させる制御を実行する間は排気ガス還流制御を行うことができない。これに対して、第一気筒２ａを除く第二気筒２ｂから第四気筒２ｄにおいて、リーン制御とリッチ制御とを交互に実行する場合には、排気ガス還流制御を実行しつつ、排気浄化用触媒７の昇温とＥＧＲ触媒５２の温度上昇の抑制とを両立することが可能となる。
【００５５】
（実施形態の変形例）
実施形態の変形例について説明する。
【００５６】
上記実施形態では、ＥＧＲ触媒５２を硫黄被毒から回復させる場合にＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定されたが、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定される条件は、これには限定されない。例えば、ＥＧＲ触媒５２に排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）をトラップする機能を付加して、ＥＧＲ通路５１の清浄化を行う場合がある。この場合に、ＥＧＲ触媒５２の状態（ＰＭの蓄積状態）に基づいて、蓄積したＰＭを浄化する必要がある。ＰＭは、高温かつリーンな条件で燃焼することが知られている。従って、ＥＧＲ触媒５２に蓄積されたＰＭの状態に基づいて、ＰＭを浄化する必要があると判定された場合に、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定することができる。
【００５７】
また、エンジン１の運転中に、ＥＧＲ触媒５２の温度が低下してしまう場合がある。例えば、ＥＧＲ弁５４が閉じられている場合である。排気ガス還流制御は、エンジン１の運転条件等に基づいて実行されるものであるため、エンジン１の運転条件によっては、ＥＧＲ弁５４が閉じられる（排気ガス還流制御が実行されない）場合がある。この場合、ＥＧＲ触媒５２に排気ガスが流れなくなるため、ＥＧＲ触媒５２の温度が低下してしまうことがある。ＥＧＲ弁５４が閉じられて、ＥＧＲ触媒５２の温度が低下したと判定された場合に、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行すると判定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の内燃機関の排気装置の実施形態に係る装置の概略構成図である。
【図２】本発明の内燃機関の排気装置の実施形態において、ＥＧＲ触媒昇温制御を実行する場合の各気筒の空燃比制御の時間的な推移を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  エンジン
２  気筒
２ａ  第一気筒
２ｂ  第二気筒
２ｃ  第三気筒
２ｄ  第四気筒
３  吸気マニホルド
３ａ  吸気枝通路
３ｂ  サージタンク
４  排気マニホルド
４ａ  第一排気枝通路
４ｂ  第二排気枝通路
４ｃ  第三排気枝通路
４ｄ  第四排気枝通路
５  吸気管
６  排気管
７  排気浄化用触媒
２０  制御部
４０  排気主通路
４１  第一合流部
４２  第二合流部
４３  第三合流部
５０  排気ガス還流装置
５１  ＥＧＲ通路
５２  ＥＧＲ触媒
５４  ＥＧＲ弁
５５  排気側接続部
１００  内燃機関の排気装置
【図１】
2009264203.tif 000003
【図２】
2009264203.tif 000004