JP2002317628A

JP2002317628A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2002317628A
Application number: JP2001119847A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Tamura; 保樹田村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】排気圧を上昇させた場合であっても、コスト
アップなく排気系内に確実に２次エアを供給して排気浄
化効率の向上を実現可能な内燃機関の排気浄化装置を提
供する。【解決手段】それぞれの気筒群（#1,#4及び#2,#3)毎
に独立に設けられた２つの排気通路(20a,20b)を連通す
る連通路(15,16)と、２つの排気通路内の排気流動を抑
制する排気流動制御手段(40)と、排気昇温が必要なと
き、２つの気筒群のうちのいずれか一方の気筒群(#1,#
4)から排出される排気中の酸素量を増大させる排出酸素
量増大手段と、連通路(15,16)に介装され、一方の気筒
群(#1,#4)の排気通路から他方の気筒群(#2,#3)の排気通
路へ排気の圧送を行うエアポンプ(18)を備える。

Description

【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
化装置に係り、詳しくは、２次エアを用いて内燃機関か
らの有害物質の排出量を低減する技術に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、
Ｈ₂等の未燃物の他、スモーク、ＮＯx等を含む）を低減
させることを目的とした技術として、触媒上での反応を
利用した排気浄化技術が知られている。その一つとし
て、排気ポートに排気系外からエア（以下、２次エア）
を供給して触媒の早期昇温を行い、有害物質を低減させ
る技術がある。

【０００３】そして、２次エアを供給するとともに、排
気圧を上昇させることにより、例えば冷態時における触
媒の早期活性化を図る技術が特開平８−１５８８９７号
公報等に開示されている。これにより、２次エアの供給
による触媒上での反応が促進され、排ガスの浄化能力が
増強され、浄化効率の向上及び触媒の早期活性化が図ら
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、２次エアの
供給による排気系内での反応を十分に促進させるために
は、排気圧を９３３hPa（７００mmHg）程度まで上昇さ
せる必要があり、そのためには、２次エアを供給する２
次エアポンプに当該排気圧よりも大きな吐出圧が要求さ
れる。

【０００５】しかしながら、２次エアの供給用として一
般に使用されるエアポンプは吐出圧が２００hPa（１５
０mmHg）程度であることから、上記のような大きな吐出
圧を有したエアポンプを装備するためにはエアポンプの
大幅な性能向上が要求され、コストアップに繋がり好ま
しいことではない。また、エアポンプを駆動する電動モ
ータの駆動消費電力が増大することになり、燃費悪化に
繋がるという問題もある。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、排気圧を
上昇させた場合であっても、コストアップなく排気系内
に確実に２次エアを供給して排気浄化効率の向上を実現
可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１の発明では、多気筒内燃機関の気筒を
２つの気筒群に分け、それぞれの気筒群毎に独立に設け
られた２つの排気通路と、これら２つの排気通路を連通
する連通路と、排気昇温が必要なとき、前記２つの排気
通路内の排気流動を抑制する排気流動制御手段と、前記
２つの気筒群のうちのいずれか一方の気筒群から排出さ
れる排気中の酸素量を増大させる排出酸素量増大手段
と、前記連通路に介装され、前記一方の気筒群の排気通
路から他方の気筒群の排気通路へ排気の圧送を行うエア
ポンプとを備えたことを特徴としている。

【０００８】従って、排気昇温が必要なとき、排気流動
制御手段により排気流動を抑制するとともに排出酸素量
増大手段により一方の気筒群から排出される排気中の酸
素量を増大させ、且つ、エアポンプを作動させることに
より、排気流動の抑制による排気圧の上昇に拘わらず、
酸素量の多い排気が一方の気筒群の排気通路から連通路
を介して他方の気筒群の排気通路に２次エアとして容易
に供給される。

【０００９】これにより、排気流動を抑制し排気圧を上
昇させた場合において、容量の大きな２次エアポンプを
装備することなく小容量のエアポンプを用いてコストア
ップなく排気系内に確実に２次エアを供給することが可
能とされ、反応が促進されて排気温度が急速に上昇し、
触媒の早期活性化が実現されて排気浄化効率の向上が図
られる。

【００１０】また、請求項２の発明では、排出酸素量増
大手段は、前記２つの気筒群のうちのいずれか一方の気
筒群の燃料供給を停止することを特徴としている。従っ
て、一方の気筒群について燃料供給をしないことによ
り、容易にして一方の気筒群から排出される酸素量を増
大させることが可能とされ、排気系内に２次エアが十分
且つ確実に供給される。

【００１１】また、請求項３の発明では、排出酸素量増
大手段は、前記２つの気筒群のうちのいずれか一方の気
筒群においてリーン空燃比運転を行うことを特徴として
いる。従って、一方の気筒群についてリーン空燃比運転
を行うことにより、容易にして一方の気筒群から排出さ
れる酸素量を増大させることが可能とされ、エンジン出
力の低下をも防止しながら、排気系内に２次エアが十分
且つ確実に供給される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。先ず、実施例１について説明す
る。図１を参照すると、本発明に係る内燃機関の排気浄
化装置の概略構成図が示されており、以下、当該排気浄
化装置の構成を説明する。

【００１３】同図に示すように、内燃機関であるエンジ
ン１は、多気筒エンジンであり、ここでは、例えば筒内
噴射型4気筒ガソリンエンジンが使用される。なお、エ
ンジン１は、２気筒以上の多気筒エンジンであればいか
なるエンジンであってもよい。同図に示すように、筒内
噴射型のエンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎
に点火プラグ４とともに電磁式の燃料噴射弁６が取り付
けられており、これにより、燃料を燃焼室内に直接噴射
可能である。

【００１４】点火プラグ４には高電圧を出力する点火コ
イル８が接続されている。また、燃料噴射弁６には、燃
料パイプ７を介して燃料タンクを擁した燃料供給装置
（図示せず）が接続されている。より詳しくは、燃料供
給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとが設け
られており、これにより、燃料タンク内の燃料を燃料噴
射弁６に対し低燃圧或いは高燃圧で供給し、該燃料を燃
料噴射弁６から燃焼室内に向けて所望の燃圧で噴射可能
である。

【００１５】シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立
方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連
通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞ
れ接続されている。なお、吸気マニホールド１０には吸
入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１４が設けら
れている。また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略
水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポート
と連通するようにして排気マニホールド１２の一端がそ
れぞれ接続されている。排気マニホールド１２として
は、ここでは、デュアル型エキゾーストマニホールドシ
ステムが採用される。

【００１６】そして、排気マニホールド１２の他端には
排気管２０が接続されている。図２を参照すると、当該
エンジン１の排気系の詳細図が示されており、以下同図
に基づきエンジン１の排気系の構成について説明する。
エンジン１の燃焼順序は＃１−＃３−＃４−＃２の順で
ある。従って、デュアル型エキゾーストマニホールドシ
ステムからなる排気マニホールド１２は、排気干渉を避
けるため、連続しない気筒同士、即ち＃１気筒と＃４気
筒の排気通路が合流して１本の排気通路を形成し、＃２
気筒と＃３気筒の排気通路が合流して別の１本の排気通
路を形成している。つまり、デュアル型エキゾーストマ
ニホールドシステムからなる排気マニホールド１２は、
出口において排気通路は２本である。

【００１７】また、＃１気筒の排気通路と＃３気筒の排
気通路、及び＃２気筒の排気通路と＃４気筒の排気通路
とはそれぞれ細径の２次エア通路（連通路）１５、１６
で接続されている。そして、２次エア通路１５、１６に
は、吐出圧２００hPa（１５０mmHg）程度の通常使用さ
れる２次エアポンプ１８が介装されている。２次エアポ
ンプ１８は、＃１気筒の排気通路から＃３気筒の排気通
路へ、及び＃４気筒の排気通路から＃２気筒の排気通路
へ排気を圧送するように構成され、配設されている。

【００１８】同図に示すように、排気管２０は遮蔽板等
により排気管２０ａと排気管２０ｂの２本に分割されて
おり、排気管２０ａが＃１気筒と＃４気筒からの排気通
路に接続され、排気管２０ｂが＃２気筒と＃３気筒から
の排気通路に接続されている。そして、排気管２０に
は、排気浄化触媒装置として三元触媒３０が介装されて
いる。この三元触媒３０は、担体に活性貴金属として銅
（Ｃｕ），コバルト（Ｃｏ），銀（Ａｇ），白金（Ｐ
ｔ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ）のいずれ
かを有している。

【００１９】また、同図に示すように、三元触媒３０の
下流には、排気管２０内の排気圧を検出する排気圧セン
サ２２が配設されている。さらに、三元触媒３０の下流
には、排気管２０ａと排気管２０ｂを含め、排気管２０
内の排気の流動を制御するようにして排気流動制御装置
（排気流動制御手段）４０が介装されている。

【００２０】排気流動制御装置４０は、排気流動の抑
制、即ち排気圧上昇、排気密度増加及び排気流速低下の
少なくともいずれか一つを実施することが可能に構成さ
れている。具体的には、排気流動制御装置４０は排気管
２０の流路面積を調節可能な密閉型開閉弁４２によって
構成されている。密閉型開閉弁４２としては種々の方式
が考えられるが、ここでは、例えばバタフライ弁（図示
せず）が採用される。

【００２１】電子コントロールユニット（ＥＣＵ）６０
は、エンジン１を含めた排気浄化装置の総合的な制御を
行うものである。ＥＣＵ６０の入力側には、上述した排
気圧センサ２２等の各種センサ類が接続されており、こ
れらセンサ類からの検出情報が入力される。一方、ＥＣ
Ｕ６０の出力側には、上述の燃料噴射弁６、点火コイル
８、スロットル弁１４、密閉型開閉弁４２のアクチュエ
ータ等の各種出力デバイスが接続されており、これら各
種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づ
き演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、排
気流動制御量等がそれぞれ出力され、これにより、燃料
噴射弁６から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射さ
れ、点火プラグ４により適正なタイミングで火花点火が
実施され、所望の排気流動制御量（例えば、目標排気
圧）となるよう適正なタイミングで密閉型開閉弁４２が
開閉操作される。

【００２２】以下、このように構成された本発明に係る
排気浄化装置の作用、即ち２次エア供給制御について説
明する。図３を参照すると、ＥＣＵ６０が実行する、２
次エア供給制御の制御ルーチンを示すフローチャートが
示されており、以下同フローチャートに沿い説明する。
ステップＳ１０では、排気昇温が必要な状況にあるか否
かを判別する。排気昇温が必要な状況とは、例えばエン
ジン１の始動直後のように、三元触媒３０の早期活性化
が必要なときである。判別結果が偽（Ｎｏ）で排気昇温
が必要でないと判定された場合には、当該ルーチンを抜
け、判別結果が真（Ｙｅｓ）で排気昇温が必要な状況に
あると判定された場合には、ステップＳ１２に進む。

【００２３】ステップＳ１２では、＃１気筒と＃４気筒
について燃料カットを行う。つまり、＃２気筒及び＃３
気筒についてのみ燃料噴射弁６から燃料供給を行って燃
焼運転を行い、＃１気筒と＃４気筒については燃料供給
を行わないようにする。このようにすると、＃２気筒及
び＃３気筒（燃焼グループ、他方の気筒群）からは燃焼
ガスが排気マニホールド１２を経て排気管２０ｂに排出
され、一方、＃１気筒と＃４気筒（酸素富化グループ、
一方の気筒群）からは燃焼室内に吸入された空気がその
まま排気マニホールド１２を経て排気管２０ａに排出さ
れる（排出酸素量増大手段）。

【００２４】ステップＳ１４では、排気流動制御装置４
０のアクチュエータ４５を作動させて密閉型開閉弁４２
を閉弁状態とする。つまり、バタフライ弁の弁体を閉作
動させて排気管２０流路面積を絞るようにする。これに
より、排気管２０ａ内及び排気管２０ｂ内の排気流動が
抑制され、排気管２０ａ内及び排気管２０ｂ内の排気圧
がともに同圧を維持しながら上昇する。

【００２５】そして、ステップＳ１６では、２次エアポ
ンプ１８を作動させ、＃１気筒と＃４気筒から排出され
る排気空気を２次エアとして＃２気筒及び＃３気筒から
排出される燃焼ガスに混入させる。これにより、排気流
動の抑制により排気圧を高めて２次エアによる反応を促
進させる場合、２次エアポンプの吐出圧が小さいと、大
気圧の空気を供給しようとした場合、排気圧の方が高く
なるために排ガス中に２次エアを十分に混流させること
ができないのであるが、このように酸素富化グループの
排気通路と燃焼グループの排気通路を２次エア通路１
５、１６で連結して２次エアポンプ１８を介装し、２次
エアポンプ１８の吸込側の空気圧を吐出側の排気圧と同
レベルに保持することにより、吐出圧２００hPa（１５
０mmHg）程度の２次エアポンプ１８であっても、排気流
動の抑制による排気圧の上昇に拘わらず常に確実に２次
エアを燃焼ガス中に混流させることができる。これによ
り、容量の大きな２次エアポンプを装備する必要が一切
なくなり、コストアップを防止することができる。

【００２６】そして、このように２次エアが排気管２０
ｂ側に確実に供給されることで、排気流動の抑制により
排気圧が高められた排気管２０ｂ内において、２次エア
中の酸素と排ガス中の燃焼成分との反応が促進されるこ
とになり、排気温度が急速に上昇し、三元触媒３０の早
期活性化が達成される。ステップＳ１８では、＃１気筒
及び＃４気筒の燃料カットを開始してから所定時間ｔ1
経過したか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で未
だ所定時間ｔ1が経過していない場合にはステップＳ１
２乃至ステップＳ１６の実行を繰り返し、排気昇温が必
要とされている間に亘り２次エア供給制御を継続する。
一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で所定時間ｔ1が経過し
たと判定された場合には、排気昇温の終了に伴い２次エ
ア供給制御を終了し、＃１気筒及び＃４気筒の燃料カッ
ト運転を解除して全筒運転を行う。

【００２７】これにより、三元触媒３０の早期活性化が
達成され、以後、排気管２０ｂから排出される排ガスの
みならず燃料カット運転の解除された排気管２０ａから
排出される排ガスについても三元触媒３０によって良好
に浄化される。なお、当該実施例１では、排気流動制御
装置４０を三元触媒３０の下流に配設しているが、排気
流動制御装置４０は三元触媒３０の上流に設けるように
してもよい。しかしながら、三元触媒３０の上流におい
ては排気昇温により排気温度が高い一方、三元触媒３０
の下流においては排気熱が三元触媒３０の昇温に使用さ
れるために排気温度は低く、故に排気流動制御装置４０
を三元触媒３０の下流に配設すれば排気流動制御装置４
０の熱損失を防止することができる。

【００２８】ところで、当該実施例１では、排気流動制
御装置４０により排気管２０ａ内及び排気管２０ｂ内の
排気圧をともに同圧を維持しながら上昇させたが、酸素
富化グループからの排気の排気圧を燃焼グループからの
排気の排気圧よりも高くするようにしてもよい。以下、
酸素富化グループからの排気の排気圧を燃焼グループか
らの排気の排気圧よりも高くする場合の例を、実施例２
乃至実施例４に基づき説明する。なお、ここでは、上記
実施例１と共通の部分については説明を省略し、異なる
部分についてのみ説明する。

【００２９】先ず、実施例２について説明する。図４を
参照すると、実施例２に係るエンジン１の排気系の詳細
図が示されており、以下同図に基づき実施例２の構成及
び作用を説明する。当該実施例２では、排気管２０ａと
排気管２０ｂのそれぞれの管路内の排気の流動を制御す
るようにして排気流動制御装置（排気流動制御手段）１
４０が設けられている。具体的には、排気流動制御装置
１４０は排気管２０ａと排気管２０ｂのそれぞれの流路
面積を調節可能な密閉型開閉弁１４２によって構成され
ている。

【００３０】密閉型開閉弁１４２としては種々の方式が
考えられるが、ここでは、例えば、図５に概略示すよう
な２連式バタフライ弁が採用される。この２連式バタフ
ライ弁は、排気管２０ａに対応する弁体１４４ａと排気
管２０ｂに対応する弁体１４４ｂとが独立である一方、
双方ともに回転軸１４３に固定され、当該回転軸１４３
に同期回転するよう構成されている。つまり、密閉型開
閉弁１４２は、２連式バタフライ弁として、２つの弁体
１４４ａ、１４４ｂが１つの回転軸１４３を共有して一
体に構成されている。

【００３１】そして、回転軸１４３にはアクチュエータ
１４５が接続されており、当該バタフライ弁は、当該ア
クチュエータ１４５で回転軸１４３を回転させることに
より開閉作動する。詳しくは、回転軸１４３は弁体１４
４ａの取り付けられた軸体１４３ａと弁体１４４ｂの取
り付けられた軸体１４３ｂとからなり、これら軸体１４
３ａと軸体１４３ｂとは、スプリング１４３ｃを介し、
弁体１４４ａと弁体１４４ｂとが回転軸１４３回りで所
定角度ずれるように直列に連結されている。つまり、当
該バタフライ弁は、回転軸１４３を閉弁側に回転させた
ときに、弁体１４４ａによる排気管２０ａの流路面積の
絞り量の方が大きく、弁体１４４ｂによる排気管２０ｂ
の流路面積の絞り量の方が小さくなるように構成されて
おり、一方、回転軸１４３を開弁側に全開位置まで回転
させたときには、スプリング力に抗して弁体１４４ａ、
１４４ｂがともに全開となるよう構成されている。

【００３２】なお、ここでは２連式バタフライ弁、即ち
２つの弁体１４４ａ、１４４ｂを一体とした密閉型開閉
弁１４２を用いるようにしているが、排気管２０ａ用の
密閉型開閉弁及びアクチュエータと排気管２０ｂ用の密
閉型開閉弁及びアクチュエータとをそれぞれ個別に設け
るようにしてもよい。そして、密閉型開閉弁１４２の下
流では、排気管２０は１本に合流しており、当該合流し
て１本となった排気管２０に、排気浄化触媒装置として
三元触媒３０が介装されている。

【００３３】また、同図に示すように、排気管２０ａ、
２０ｂには、それぞれ排気圧を検出する排気圧センサ２
２、２３が配設されている。以下、このように構成され
た実施例２における２次エア供給制御について説明す
る。当該実施例２においても、上記図３のフローチャー
トに基づき２次エア供給制御が実施されることになる。

【００３４】ところが、当該実施例２の場合には、上述
したように、２連式バタフライ弁からなる密閉型開閉弁
１４２は、弁体１４４ａによる排気管２０ａの流路面積
の絞り量の方が弁体１４４ｂによる排気管２０ｂの流路
面積の絞り量よりも大きくなるように構成されている。
従って、密閉型開閉弁１４２を閉弁状態とすると、排気
管２０ａ内の排気流動の抑制度合いの方が排気管２０ｂ
内の排気流動の抑制度合いよりも大きくなり、排気管２
０ａ内の排気圧の方が排気管２０ｂ内の排気圧よりも高
くなる。つまり、排気管２０ａ内の排気空気圧の方が排
気管２０ｂ内の燃焼ガス圧よりも高くなる。

【００３５】このように、排気管２０ａ内の排気空気圧
を排気管２０ｂ内の燃焼ガス圧よりも高くできると、２
次エアポンプ１８を作動させた場合、＃１気筒及び＃４
気筒から排出された排気空気は、より一層確実に２次エ
アとして＃２気筒及び＃３気筒の排気通路に供給され
る。また、このようにすれば、２次エアポンプ１８を容
量の小さい吐出圧の低いものにすることができ、さらに
コストを削減することができる。

【００３６】次に、実施例３について説明する。図６を
参照すると、実施例３に係るエンジン１の排気系の詳細
図が示されており、以下同図に基づき実施例３の構成及
び作用を説明する。図６に示すように、当該実施例３で
は、排気管２０ａに対応する密閉型開閉弁１４２ａ’が
三元触媒３０の上流に独立に介装されている一方、排気
管２０ｂに対応する密閉型開閉弁１４２ｂ’が、排気管
２０ｂではなく排気管２０の三元触媒３０下流の部分に
独立に介装されている。即ち、ここでは密閉型開閉弁１
４２ａ’と密閉型開閉弁１４２ｂ’とから排気流動制御
装置１４０’が構成されている。そして、これら密閉型
開閉弁１４２ａ’、密閉型開閉弁１４２ｂ’について
も、例えばバタフライ弁が採用されている。

【００３７】つまり、当該実施例３では、＃１気筒及び
＃４気筒から排出される排気空気については、上記実施
例１の場合と同様に三元触媒３０の上流で流動が抑制さ
れ、一方、＃２気筒及び＃３気筒から排出される燃焼ガ
スについては、三元触媒３０をも含めた範囲で流動が抑
制される。そして、これら密閉型開閉弁１４２ａ’、１
４２ｂ’は、密閉型開閉弁１４２ａ’による排気管２０
ａの流路面積の絞り量の方が密閉型開閉弁１４２ｂ’に
よる排気管２０の三元触媒３０下流部分の流路面積の絞
り量よりも大きくなるように構成されている。

【００３８】従って、当該実施例３においても、密閉型
開閉弁１４２ａ’、１４２ｂ’をともに閉弁状態とする
と、上記実施例２の場合と同様、排気管２０ａ内の排気
流動の抑制度合いの方が排気管２０ｂ内の排気流動の抑
制度合いよりも大きくなり、排気管２０ａ内の排気圧の
方が排気管２０ｂ内の排気圧よりも高くなる。つまり、
排気管２０ａ内の排気空気圧の方が排気管２０ｂ内の燃
焼ガス圧よりも高くなる。

【００３９】これにより、上記実施例２の場合と同様、
２次エアポンプ１８を作動させた場合、＃１気筒及び＃
４気筒から排出された排気空気は、より一層確実に２次
エアとして＃２気筒及び＃３気筒の排気通路に供給さ
れ、上記実施例２と同様の効果が得られる。さらに、当
該実施例３では、密閉型開閉弁を独立に設けたことによ
り、上記実施例２の場合には弁体１４４ａと弁体１４４
ｂとが回転軸１４３で連結されているために排気昇温に
より上昇した排気管２０ｂ内の排気熱が弁体１４４ｂか
ら弁体１４４ａに伝達されて排気管２０ａ内の排気空気
によって冷却されてしまうのであるが、このような熱損
失が防止され、排気管２０ｂ内において良好に排気昇温
が実施され、三元触媒３０をより早期に活性化すること
ができる。

【００４０】また、このように密閉型開閉弁１４２ｂ’
を三元触媒３０下流の部分に配設すると、排気管２０ｂ
内の排気昇温によって三元触媒３０の上流では極めて高
温であった排気が、三元触媒３０の下流では熱が三元触
媒３０の昇温に使用されることにより排気温度は低温と
なっているので、密閉型開閉弁１４２ｂ’の過熱が防止
され、密閉型開閉弁１４２ｂ’の耐久性が向上すること
になる。

【００４１】次に、実施例４について説明する。図７を
参照すると、実施例４に係るエンジン１の排気系の詳細
図が示されており、以下同図に基づき実施例４の構成及
び作用を説明する。図７に示すように、当該実施例４で
は、排気管２０の三元触媒３０の下流の部分が曲折され
てその一定範囲が排気管２０ａに沿って延びている。そ
して、かかる一定範囲の部分には、排気管２０ａと排気
管２０の三元触媒３０の下流の部分のそれぞれの管路内
の排気の流動を制御するようにして排気流動制御装置１
４０”が介装されている。

【００４２】ここでは、排気流動制御装置１４０”とし
て上記実施例２の場合と同様に２連式バタフライ弁から
なる密閉型開閉弁１４２”が採用されている。即ち、密
閉型開閉弁１４２”は、上記同様、排気管２０ａに対応
する弁体１４４ａと排気管２０の三元触媒３０の下流の
部分に対応する弁体１４４ｂとが１つの回転軸１４３を
共有し且つ回転軸１４３回りで所定角度ずれるようして
一体に構成されている。

【００４３】従って、当該実施例４においても、密閉型
開閉弁１４２”を閉弁状態とすると、上記実施例２、３
の場合と同様、排気管２０ａ内の排気流動の抑制度合い
の方が排気管２０ｂ内の排気流動の抑制度合いよりも大
きくなり、排気管２０ａ内の排気圧の方が排気管２０ｂ
内の排気圧よりも高くなる。つまり、排気管２０ａ内の
排気空気圧の方が排気管２０ｂ内の燃焼ガス圧よりも高
くなる。

【００４４】これにより、上記実施例２、３の場合と同
様、２次エアポンプ１８を作動させた場合、＃１気筒及
び＃４気筒から排出された排気空気は、より一層確実に
２次エアとして＃２気筒及び＃３気筒の排気通路に供給
され、上記実施例２と同様の効果が得られる。そして、
当該実施例４においても、上記実施例３と同様、排気昇
温により上昇した排気管２０ｂ内の排気熱が排気管２０
ａ側に伝達されて冷却されることがないので、熱損失が
防止され、排気管２０ｂ内において良好に排気昇温が実
施され、三元触媒３０をより早期に活性化することがで
きる。

【００４５】また、やはり上記実施例３と同様、三元触
媒３０の下流では当該排気昇温の熱が三元触媒３０の昇
温に使用されて排気温度は低下しているので、密閉型開
閉弁１４２”の過熱が防止され、密閉型開閉弁１４２”
の耐久性が向上する。さらに、当該実施例４では、実施
例３に対して密閉型開閉弁１４２”を別体とせずに一体
に構成しているので、実施例２と同様にコスト削減を図
ることができることになる。

【００４６】以上で説明を終えるが、本発明は上記実施
形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態で
は、＃１気筒と＃４気筒について燃料カット運転を行う
ようにし、＃２気筒及び＃３気筒について燃焼運転を行
うようにしたが、逆に、＃２気筒と＃３気筒について燃
料カット運転を行い、＃１気筒及び＃４気筒について燃
焼運転を行うようにしてもよく、また、燃料カット運転
を行う酸素富化グループからの排気管と燃焼運転を行う
燃焼グループからの排気管とを独立に構成するものとす
れば、いずれか１気筒のみを燃料カット運転させてもよ
く、また、いずれか３気筒を酸素富化グループとして燃
料カット運転させることも可能である。また、エンジン
１の要求出力に応じて燃料カットする気筒数を変更する
ようにしてもよい。さらに、所定期間毎に燃料カット運
転を行う気筒と燃焼運転を行う気筒とを交互に切り換え
るようにすると、各気筒の燃焼室状態や三元触媒３０の
昇温状態等を均一に保持することができる。

【００４７】また、２次エア通路１５、１６に通路面積
変更手段、例えば電磁弁を設け、２次エアが必要なとき
には開弁して２次エアを流通させ、２次エアが必要でな
いときには閉弁して２次エアを遮断するようにしてもよ
い。さらに、当該電磁弁をデューティ制御することで２
次エア量を調節するようにしてもよい。この際、燃焼ガ
スの流通する排気管２０ｂにＡ／Ｆセンサを設け、当該
Ａ／Ｆセンサからの情報に基づいて電磁弁を制御するよ
うにすれば、２次エア量を適正なものにできる。

【００４８】また、２次エア通路１５、１６はエンジン
１の排気バルブに極力近い位置に設けるのがよく、これ
により２次エアをできるだけ上流に供給し、排気系内で
の反応をより一層促進させることができる。また、２次
エア通路１５、１６の形状や大きさは、エンジン１の要
求出力が高い全筒運転時において排気干渉によってトル
ク低下が発生しないように最適に設定されるのがよい。

【００４９】また、上記実施例２乃至実施例４では、密
閉型開閉弁としてバタフライ弁を用い、酸素富化グルー
プ側の流路面積の絞り量と燃焼グループ側の流路面積の
絞り量とに差を設けることで排気管２０ａ内の排気空気
圧と排気管２０ｂ内の燃焼ガス圧間に圧力差を発生させ
るようにしたが、流路面積の絞り量については同一と
し、リリーフ圧の設定値が異なるリリーフ弁を排気管２
０ａと排気管２０ｂとにそれぞれ配設して圧力差を発生
させるようにしてもよい。

【００５０】また、上記実施形態では、燃料カット運転
を行うことで排気空気のみを２次エアとして供給するよ
うにしたが、燃料カット運転に代えてリーン空燃比運転
を行うようにし、余剰酸素を多く含む排ガスを２次エア
として燃焼グループ側に供給するようにしてもよく（排
出酸素量増大手段）、このようにしても上記同様の効果
が得られる。

【００５１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気昇温が
必要なとき、排気流動制御手段により排気流動を抑制す
るとともに排出酸素量増大手段により一方の気筒群から
排出される排気中の酸素量を増大させ、且つ、エアポン
プを作動させるので、排気流動の抑制による排気圧の上
昇に拘わらず、酸素量の多い排気を一方の気筒群の排気
通路から連通路を介して他方の気筒群の排気通路に２次
エアとして容易に供給することができる。

【００５２】従って、排気流動を抑制し排気圧を上昇さ
せた場合において、容量の大きな２次エアポンプを装備
することなく小容量のエアポンプを用いてコストアップ
なく排気系内に確実に２次エアを供給することができ、
これにより、反応を促進させて排気温度を急速に上昇さ
せ、触媒の早期活性化を実現して排気浄化効率の向上を
図ることができる。

【００５３】また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置
によれば、一方の気筒群について燃料供給せず燃料カッ
ト運転することにより、容易にして一方の気筒群から排
出される酸素量を増大させることができ、排気系内に２
次エアを十分且つ確実に供給することができる。また、
請求項３の内燃機関の排気浄化装置によれば、一方の気
筒群についてリーン空燃比運転を行うことにより、容易
にして一方の気筒群から排出される酸素量を増大させる
ことができ、エンジン出力の低下を防止しながらも、排
気系内に２次エアを十分且つ確実に供給することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構
成図である。

【図２】実施例１に係るエンジンの排気系の詳細図であ
る。

【図３】２次エア供給制御の制御ルーチンを示すフロー
チャートである。

【図４】実施例２に係るエンジンの排気系の詳細図であ
る。

【図５】排気流動制御装置としての２連式バタフライ弁
を示す図である。

【図６】実施例３に係るエンジンの排気系の詳細図であ
る。

【図７】実施例４に係るエンジンの排気系の詳細図であ
る。

【符号の説明】

１エンジン６燃料噴射弁１２排気マニホールド１５２次エア通路（連通路）１６２次エア通路（連通路）１８２次エアポンプ２０排気管２０ａ排気管２０ｂ排気管３０三元触媒４０排気流動制御装置（排気流動制御手段）６０ＥＣＵ（電子コントロールユニット）１４０、１４０’、１４０” 排気流動制御装置（排気
流動制御手段）

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多気筒内燃機関の気筒を２つの気筒群に
分け、それぞれの気筒群毎に独立に設けられた２つの排
気通路と、これら２つの排気通路を連通する連通路と、排気昇温が必要なとき、前記２つの排気通路内の排気流
動を抑制する排気流動制御手段と、前記２つの気筒群のうちのいずれか一方の気筒群から排
出される排気中の酸素量を増大させる排出酸素量増大手
段と、前記連通路に介装され、前記一方の気筒群の排気通路か
ら他方の気筒群の排気通路へ排気の圧送を行うエアポン
プと、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項２】排出酸素量増大手段は、前記２つの気筒
群のうちのいずれか一方の気筒群の燃料供給を停止する
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３】排出酸素量増大手段は、前記２つの気筒
群のうちのいずれか一方の気筒群においてリーン空燃比
運転を行うことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関
の排気浄化装置。