JP2002317655A

JP2002317655A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2002317655A
Application number: JP2001119846A
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、従来の
２次エア技術のようなコストアップなく排気系内の反応
を確実に行わせ、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
大手段とを備え、排気流動制御手段(40)は、排出酸素量
増大手段により一方の気筒群(#1,#4)から排出される排
気中の酸素量が増大させられると、該一方の気筒群(#1,
#4)から排出される排気の流動抑制度合いが他方の気筒
群(#2,#3)から排出される排気の流動抑制度合いよりも
大きくなるように排気流動を抑制する。

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、排気系（排気ポート〜触媒を
含む）内反応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、従来の２次エア技術のよう
なコストアップなく排気系内の反応を確実に行わせ、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、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、排気昇温が必要なとき、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
を備え、前記排気流動制御手段は、前記排出酸素量増大
手段により前記一方の気筒群から排出される排気中の酸
素量が増大させられると、該一方の気筒群から排出され
る排気の流動抑制度合いが他方の気筒群から排出される
排気の流動抑制度合いよりも大きくなるように排気流動
を抑制する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（例えば、リーン空燃比運転を行
い）、且つ、該一方の気筒群から排出される排気の流動
抑制度合いが他方の気筒群から排出される排気の流動抑
制度合いよりも大きくなるように排気流動を抑制するこ
とにより、一方の気筒群から排出される酸素量の多い排
気の排気圧が他方の気筒群から排出される排気の排気圧
よりも高くなり、この圧力差によって、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
装備することなく簡単な構成にしてコストアップなく排
気系内の反応を確実に促進させることが可能とされ、反
応の促進により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。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。

【００１０】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、排気系内の
反応が十分且つ確実に促進される。また、請求項３の発
明では、前記排気流動制御手段は、前記２つの排気通路
の断面積をそれぞれ変更する２つの流路面積変更手段を
有し、一方の流路面積変更手段による前記一方の気筒群
の排気通路の流路面積の絞り量を他方の流路面積変更手
段による前記他方の気筒群の排気通路の流路面積の絞り
量に比べて大きくすることを特徴としている。

【００１１】従って、一方の流路面積変更手段による一
方の気筒群の排気通路の流路面積の絞り量を他方の流路
面積変更手段による他方の気筒群の排気通路の流路面積
の絞り量に比べて大きくすることで、容易に排気流動が
抑制されて一方の気筒群から排出される酸素量の多い排
気の排気圧が他方の気筒群から排出される排気の排気圧
よりも高くなり、酸素量の多い排気が一方の気筒群の排
気通路から他方の気筒群の排気通路に容易にして確実に
供給される。

【００１２】また、請求項４の発明では、前記２つの排
気通路には触媒コンバータが介装されており、前記一方
の流路面積変更手段については前記触媒コンバータの上
流に設けられ、前記他方の流路面積変更手段については
前記触媒コンバータの下流に設けられていることを特徴
としている。従って、他方の気筒群の排気通路内は排気
によって極めて高温になるが、触媒コンバータの下流で
は当該排気の熱が触媒コンバータの昇温に使用されて排
気温度は低下しているため、流路面積変更手段の過熱が
防止され、流路面積変更手段の耐久性が向上する。

【００１３】さらに、触媒コンバータ上流の高温となる
排気通路内に流路面積変更手段が設けられた場合には排
気の熱が流路面積変更手段の昇温に使用されて排気温が
低下し、触媒コンバータを十分に昇温させられなくなる
おそれがあるが、他方の流路面積変更手段を触媒コンバ
ータの下流に配設することで、このような排気温の低下
が防止され、触媒コンバータの昇温が十分に達成され
る。

【００１４】また、請求項５では、前記２つの排気通路
は１つに合流するとともに、当該合流点の下流に触媒コ
ンバータが配置されていることを特徴としている。従っ
て、他方の気筒群の排気通路内の昇温した排気の熱で触
媒コンバータが早期に活性化され、排出酸素量増大手段
による一方の気筒群から排出される排気中の酸素量の増
大が終了された後は、当該一方の気筒群の排気通路から
排出される排気についても他方の気筒群の排気通路から
排出される排気とともに当該活性化された触媒コンバー
タによって良好に浄化処理される。

【００１５】

【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。

【００１６】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く、吸気ポートに燃料を噴射
する吸気管噴射型ガソリンエンジンであもよく、リッチ
運転可能であればディーゼルエンジンでもよく、液体燃
料エンジンに限らず気体燃料エンジンであってもよい。

【００１７】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。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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】また、＃１気筒の排気通路（排気ポート、
排気マニホールド１２、排気管２０を含む、以下同じ）
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連通路１５、１６で
接続されている。なお、連通路１５、１６は、＃１気筒
の排気ポートと＃２気筒の排気ポート、及び＃４気筒の
排気ポートと＃３気筒の排気ポートを連通するようにシ
リンダヘッド２内に形成してもよい。

【００２１】同図に示すように、排気管２０は排気管２
０ａと排気管２０ｂの2本に分割されており、排気管２
０ａ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）
４０が介装されている。

【００２２】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
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（流路面積変更手段）４２によって構成
されている。

【００２３】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、図３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４４ａと排気管２
０ｂに対応する弁体４４ｂとが独立である一方、双方と
もに回転軸４３に固定され、当該回転軸４３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４２
は、２連式バタフライ弁として、２つの弁体４４ａ、４
４ｂが１つの回転軸４３を共有して一体に構成されてい
る。

【００２４】そして、回転軸４３にはアクチュエータ４
５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４５で回転軸４３を回転させることにより開閉
作動する。詳しくは、回転軸４３は弁体４４ａの取り付
けられた軸体４３ａと弁体４４ｂの取り付けられた軸体
４３ｂとからなり、これら軸体４３ａと軸体４３ｂと
は、スプリング４３ｃを介し、弁体４４ａと弁体４４ｂ
とが回転軸４３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４３
を閉弁側に回転させたときに、弁体４４ａによる排気管
２０ａの流路面積の絞り量の方が大きく、弁体４４ｂ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４３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４４ａ、４４ｂがともに全開となるよう構成されて
いる。この場合、弁体４４ａにより排気管２０ａの流路
面積を完全に遮断するようにしてもよく、このようにす
れば、弁体４４ａを通過するＨＣ等の有害排ガスが遮断
されるため、昇温中の有害排ガス量をより一層抑制する
ことが可能である。

【００２５】なお、ここでは２連式バタフライ弁、即ち
２つの弁体４４ａ、４４ｂを一体とした密閉型開閉弁４
２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４２の下流では、
排気管２０は１本に合流しており（合流点）、当該合流
して１本となった排気管２０には、排気浄化触媒装置と
して三元触媒（触媒コンバータ）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。

【００２６】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。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、２３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。

【００２７】一方、ＥＣＵ６０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、アクチ
ュエータ４５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。

【００２８】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、即ち排気系反応制御について説明
する。図４を参照すると、ＥＣＵ６０が実行する、排気
系反応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。

【００２９】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）。

【００３０】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、２連式バタフライ弁の弁体
４４ａ、４４ｂをともに閉作動させて排気管２０ａ、２
０ｂの流路面積をともに絞るようにする。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、排気圧が上昇する。

【００３１】ところで、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４２は、弁体４４ａによる
排気管２０ａの流路面積の絞り量の方が弁体４４ｂ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４２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２０ａ内の排気圧Ｐa（例えば、１０
６６hPa（８００mmHg））の方が排気管２０ｂ内の排気
圧Ｐb（例えば、９３３hPa（７００mmHg））よりも高く
なる（Ｐa＞Ｐb）。つまり、＃１気筒と＃４気筒の燃料
カットにより、排気管２０ａ内には排気空気のみが流
れ、一方排気管２０ｂ内には燃焼ガスが流れているが、
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。

【００３２】このように、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と、
当然に排気マニホールド１２の＃１気筒及び＃４気筒の
排気通路内の排気空気圧の方が＃２気筒及び＃３気筒の
排気通路内の燃焼ガス圧よりも高くなり、排気空気圧と
燃焼ガス圧間に圧力差が生じる。そして、この圧力差に
より、＃１気筒の排気通路内の排気空気は連通路１５を
通って＃３気筒の排気通路に流入し、＃４気筒の排気通
路内の排気空気は連通路１６を通って＃２気筒の排気通
路に流入する。即ち、＃１気筒及び＃４気筒から排出さ
れた排気空気が＃２気筒及び＃３気筒の排気通路に供給
される。

【００３３】つまり、燃料カットする＃１気筒及び＃４
気筒（酸素富化グループ）から排出される排気空気圧を
燃焼運転する＃２気筒及び＃３気筒（燃焼グループ）か
ら排出される燃焼ガス圧よりも高くすることで、従来の
２次エア技術を用いることなく、容易に排気系内反応を
促進させることができるのである。特に、排気流動の抑
制により排気圧を高めて排気系内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、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連通路１５、
１６で連結し、酸素富化グループの排気通路内の排気圧
Ｐa、即ち排気空気圧を燃焼グループの排気通路の排気
圧Ｐb、即ち燃焼ガス圧よりも高くすることにより、排
気流動の抑制による排気圧の上昇に拘わらず常に確実に
排気系内反応を促進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。

【００３４】そして、このように排気空気が排気管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、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Ｓ１６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ｔ
1が経過していない場合にはステップＳ１２及びステッ
プＳ１４の実行を繰り返し、排気昇温が必要とされてい
る間に亘り排気系反応制御を継続する。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排気系反応制御を終了
し、＃１気筒及び＃４気筒の燃料カットを解除して全筒
運転を行う。

【００３５】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。さらに、当該実施例１では、排気流動制御装
置４０を１つの密閉型開閉弁４２で構成し、弁体４４
ａ、４４ｂを一体として１つのアクチュエータ４５で駆
動させるようにしているので、排気流動制御装置４０の
コンパクト化を図り、コスト削減を図ることができると
いう利点もある。

【００３６】次に、実施例２について説明する。図５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。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。

【００３７】図５に示すように、当該実施例２では、排
気管２０ａに対応する密閉型開閉弁（流路面積変更手
段）４２ａ’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（流路
面積変更手段）４２ｂ’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４２ａ’と密閉型開閉
弁４２ｂ’とから排気流動制御装置４０’が構成されて
いる。そして、これら密閉型開閉弁４２ａ’、密閉型開
閉弁４２ｂ’についても、例えばバタフライ弁が採用さ
れている。

【００３８】つまり、当該実施例２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４２ａ’、４２
ｂ’は、密閉型開閉弁４２ａ’による排気管２０ａの流
路面積の絞り量の方が密閉型開閉弁４２ｂ’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。

【００３９】従って、当該実施例２においても、密閉型
開閉弁４２ａ’、４２ｂ’をともに閉弁状態とすると、
上記実施例１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、即ち排気管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り、
排気空気圧と燃焼ガス圧間に圧力差が生じる。そして、
この圧力差により、＃１気筒及び＃４気筒（酸素富化グ
ループ）から排出された排気空気が確実に＃２気筒及び
＃３気筒（燃焼グループ）の排気通路に供給される。

【００４０】さらに、当該実施例２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１の場合には弁
体４４ａと弁体４４ｂとが回転軸４３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４４ｂから弁体４４ａ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。

【００４１】また、このように密閉型開閉弁４２ｂ’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４２ｂ’の過熱が防止さ
れ、密閉型開閉弁４２ｂ’の耐久性が向上することにな
る。

【００４２】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。なお、ここでは、上記実施例２の場
合と同様、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。

【００４３】図６に示すように、当該実施例３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４０”が
介装されている。

【００４４】ここでは、排気流動制御装置４０”として
上記実施例１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４２”が採用されている。即ち、密閉型
開閉弁４２”は、上記同様、排気管２０ａに対応する弁
体４４ａと排気管２０の三元触媒３０の下流の部分に対
応する弁体４４ｂとが１つの回転軸４３を共有し且つ回
転軸４３回りで所定角度ずれるようして一体に構成され
ている。

【００４５】従って、当該実施例３においても、密閉型
開閉弁４２”を閉弁状態とすると、上記実施例１、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、即ち排気管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り、排気空気圧と燃
焼ガス圧間に圧力差が生じる。そして、この圧力差によ
り、＃１気筒及び＃４気筒（酸素富化グループ）から排
出された排気空気が確実に＃２気筒及び＃３気筒（燃焼
グループ）の排気通路に供給される。

【００４６】また、当該実施例３においても、上記実施
例２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２０ａ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。また、やはり上記実施例２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４２”の過熱が防止され、密閉型開閉
弁４２”の耐久性が向上する。

【００４７】さらに、当該実施例３では、実施例２に対
して密閉型開閉弁４２”を別体とせずに一体に構成して
いるので、実施例１と同様にコスト削減を図ることがで
きることになる。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させ
ることも可能である。また、エンジン１の要求出力或い
は振動モード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。

【００４８】また、連通路１５、１６には、燃焼ガスが
排気空気側に逆流しないようそれぞれ逆止弁を介装する
ようにしてもよく、連通路１５、１６に通路面積変更手
段、例えば電磁弁を設け、排気空気が必要なときには開
弁して排気空気を流通させ、排気空気が必要でないとき
には閉弁して排気空気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排気空気
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、排気空気量を適正なものにできる。

【００４９】なお、排気空気量は、例えば排気管２０ａ
内の排気空気圧と排気管２０ｂ内の燃焼ガス圧の圧力差
を制御することでも調節可能である。この場合、例えば
排気管２０ｂ内の燃焼ガス圧を調整可能に排気流動制御
装置を構成すればよい。また、連通路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、
これにより排気空気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。

【００５０】また、連通路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。また、上記実施形態では、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２０ａ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
うにしてもよく、排気管２０ｂにのみ配設するようにし
て圧力差を発生させるようにしてもよい。

【００５１】また、上記実施形態では、燃料カットを行
うことで排気空気のみを供給するようにしたが、燃料カ
ット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。また、上記実施形態では、
触媒コンバータとして三元触媒３０を用いるようにした
が、その他、ＮＯxトラップ触媒、選択還元型ＮＯx触
媒、ＨＣトラップ触媒を用いるようにしてもよい。

【００５２】

【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（例えば、リー
ン空燃比運転を行い）、且つ、該一方の気筒群から排出
される排気の流動抑制度合いが他方の気筒群から排出さ
れる排気の流動抑制度合いよりも大きくなるように排気
流動を抑制するので、一方の気筒群から排出される酸素
量の多い排気の排気圧を他方の気筒群から排出される排
気の排気圧よりも高くでき、この圧力差により、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容易に供給することができ
る。

【００５３】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
することなく簡単な構成にしてコストアップなく排気系
内の反応を確実に促進させることができ、これにより、
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。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、排気系内の反応を十分且つ確実に促進させ
ることができる。

【００５４】また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置
によれば、一方の流路面積変更手段による一方の気筒群
の排気通路の流路面積の絞り量を他方の流路面積変更手
段による他方の気筒群の排気通路の流路面積の絞り量に
比べて大きくすることにより、容易に排気流動を抑制し
て一方の気筒群から排出される酸素量の多い排気の排気
圧を他方の気筒群から排出される排気の排気圧よりも高
くできる。これにより、酸素量の多い排気を一方の気筒
群の排気通路から他方の気筒群の排気通路に容易にして
確実に供給することができる。

【００５５】また、請求項４の内燃機関の排気浄化装置
によれば、触媒コンバータの下流では排気の熱が触媒コ
ンバータの昇温に使用されて排気温度は低下しているの
で、流路面積変更手段の過熱を防止でき、流路面積変更
手段の耐久性を向上させることができる。また、請求項
５の内燃機関の排気浄化装置によれば、他方の気筒群の
排気通路内の昇温した排気の熱で触媒コンバータが早期
に活性化され、排出酸素量増大手段による一方の気筒群
から排出される排気中の酸素量の増大が終了された後
は、当該一方の気筒群の排気通路から排出される排気に
ついても他方の気筒群の排気通路から排出される排気と
ともに当該活性化された触媒コンバータによって良好に
浄化処理することができる。

【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】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４】排気系反応制御の制御ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図５】実施例２に係るエンジンの排気系の詳細図であ
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。

【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１５連通路１６連通路２０排気管２０ａ排気管２０ｂ排気管３０三元触媒（触媒コンバータ）４０、４０’、４０” 排気流動制御装置（排気流動制
御手段）４２、４２” 密閉型開閉弁（流路面積変更手段）４２ａ密閉型開閉弁（流路面積変更手段）４２ｂ密閉型開閉弁（流路面積変更手段）４４ａ弁体４４ｂ弁体４５アクチュエータ６０ＥＣＵ（電子コントロールユニット）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/32 ３０１Ｆ０１Ｎ 3/32 ３０１Ａ 7/08 7/08 ＢＦ０２Ｄ 17/02 Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｒ 41/04 ３３０ 41/04 ３３０Ｍ３８０３８０ＭＦターム(参考） 3G004 BA06 DA21 DA24 FA04 3G065 AA04 AA09 AA10 CA12 CA23 DA04 EA01 EA02 GA00 GA06 HA06 KA02 KA16 3G091 AA17 AA18 AA23 AA24 AA28 AB03 AB06 AB09 AB10 BA11 BA14 BA15 BA19 CA27 CB01 CB08 DA08 EA17 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FC07 GB01W GB05W GB06W GB07W HA35 HB03 HB07 3G092 AA01 AA02 AA05 AA06 AA13 AB02 AB03 BB01 BB06 CB01 CB05 DC12 DC15 DC16 DE01S DG02 DG08 FA00 FA15 FA17 FA18 FA37 GA01 GA02 GA04 GA05 HB01X HB02X HD01X HD08X HD08Z HD09X HD09Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA06 HA22 JA21 KA05 LB04 MA01 MA24 NE15 PD01Z PD14Z

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
段とを備え、前記排気流動制御手段は、前記排出酸素量増大手段によ
り前記一方の気筒群から排出される排気中の酸素量が増
大させられると、該一方の気筒群から排出される排気の
流動抑制度合いが他方の気筒群から排出される排気の流
動抑制度合いよりも大きくなるように排気流動を抑制す
ることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】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】前記排気流動制御手段は、前記２つの排
気通路の断面積をそれぞれ変更する２つの流路面積変更
手段を有し、一方の流路面積変更手段による前記一方の
気筒群の排気通路の流路面積の絞り量を他方の流路面積
変更手段による前記他方の気筒群の排気通路の流路面積
の絞り量に比べて大きくすることを特徴とする、請求項
１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】前記２つの排気通路には触媒コンバータ
が介装されており、前記一方の流路面積変更手段については前記触媒コンバ
ータの上流に設けられ、前記他方の流路面積変更手段に
ついては前記触媒コンバータの下流に設けられているこ
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２つの排気通路は１つに合流すると
ともに、当該合流点の下流に触媒コンバータが配置され
ていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか記
載の内燃機関の排気浄化装置。