JP2007023887A - 内燃機関の部分気筒運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた内燃機関において、シンプルで、スペースを必要としない内燃機関を提供し、上記制御装置により、パータベーション制御による第２触媒の活性度を高めることができる部分気筒運転制御装置を提供することにある。
【解決手段】 本発明に係る内燃機関の部分気筒運転制御装置は、全気筒稼働時に、一方の気筒群の排気管に配設された前記第２触媒の推定酸素吸蔵量が所定値以下となった時、該一方の気筒群を休止させ、所定時間経過時に該一方の気筒群を再稼働すると同時に、他方の気筒群を休止させて、各気筒群の休止および再稼動を交互に所定回実行することを特徴としている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた排気系を有する内燃機関において、該第２触媒が適切な酸素吸蔵量を保持するよう制御する内燃機関の部分気筒運転制御装置に関するものである。この第１触媒および第２触媒は、例えば三元触媒である。

従来、内燃機関の空燃比制御装置に関連し、内燃機関の排気通路の少なくとも上流側と下流側とにそれぞれ触媒を配置し、各触媒の前後に適宜、空燃比センサまたは酸素センサを配設し、上流側の触媒及び下流側の触媒に流入する排気ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるよう補正制御するものが知られている。

ところで、下流側の触媒へ供給する排気ガスの空燃比を補正制御し理論空燃比近傍に制御していても、下流側の触媒にストレージ(Storage：吸着及び吸蔵）されている酸素（Ｏ₂）が空燃比制御途中で消費され尽くしてしまうと、下流側の触媒の浄化率が低下してしまうという現象があった。すると、内燃機関から排出された排気ガスに含まれる未燃ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯx（窒素酸化物）がこれら触媒を通過しても良好に浄化されずエミッション悪化を招くという不具合があった。

これに関し、特許文献１にはかかる不具合を解決する技術が開示されている。すなわち、内燃機関の排気通路の少なくとも上流側及び下流側に触媒を配置し、これら触媒の中間に空気供給機構を配置し下流側触媒の酸素吸蔵量を推定し、この推定値に基づき空気供給機構を作動してエミッション悪化を防止可能としている。

また、特許文献２に開示されるように、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を強制的にリッチおよびリーンに振動させることにより、排気通路に配置された三元触媒の活性度を高める空燃比制御装置が知られている。以下、上記の如く強制的に空燃比を振動させる制御を「パータベーション制御」と称す。

触媒は、排気空燃比がリーンである場合は、排気ガス中の過剰な酸素を吸蔵することでその浄化（還元）を図り、一方、排気空燃比がリッチである場合は、吸蔵酸素を放出して未燃成分を酸化することにより排気ガスの浄化を図る。上記のパータベーション制御では、触媒中の吸蔵酸素が全て放出される状態と、触媒が能力一杯に酸素を吸蔵する状態とが繰り返されるように空燃比が繰り返しリッチ或いはリーンとされる。このような状態が繰り返されると、触媒の活性度が高められ、その酸素吸蔵能力が増すことが知られている。触媒は、大きな酸素吸蔵能力を有するほど優れた浄化能力を発揮する。このため、上記特許文献２に開示された装置によれば、パータベーション制御を実行することにより、内燃機関のエミッション特性を改善し、或いは維持することができる。

特開２００３−２３２２４６号公報 特開２００２−１１５５９０号公報

しかし、特許文献１に開示された装置は、空気供給機構が必要であるためスペースが必要であり、コストが増加し、装置全体やその制御も複雑化する。また、特許文献２に開示された装置は、触媒が１個であり、触媒が直列に２個配列された場合の、下流側触媒に如何に応用するかの記載は無い。

上記の点に関し、本願発明者は、複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた内燃機関において、以下に開示する技術により、上記課題を克服可能なことを発見した。
また、部分気筒運転時に、運転が長時間に及ぶと休止気筒群の第２触媒の貯蔵酸素量が飽和して、第２触媒において排気ガス中のＮＯxが還元されなくなるという不具合があった。さらに、部分気筒運転時に、運転が長時間に及ぶと稼働気筒群の第２触媒の貯蔵酸素が無くなることがあり、第２触媒において、排気ガス中のＣＯ、ＨＣを酸化して無害化することが不能となる不具合もあった。

すなわち、本発明は、複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた内燃機関において、シンプルで、スペースを必要としない内燃機関、および排気通路に配設された第２触媒の活性度を高めることのできる内燃機関の部分気筒運転制御装置を提供することを第１の目的とする。
さらに、本発明は、複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた内燃機関において、部分気筒運転時に、第２触媒においても通常の触媒作用が阻害されるのを防止することを第２の目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、
複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された専用の第２触媒を備えた内燃機関において、
全気筒稼働時に、一方の気筒群の排気管に配設された前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以下となった時、該一方の気筒群を休止させ、
所定時間経過時に該一方の気筒群を再稼働すると同時に、他方の気筒群を休止させて、
各気筒群の休止および再稼動を交互に所定回実行することを特徴とする、内燃機関の部分気筒運転制御装置が提供される。

複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された専用の第２触媒を備えた内燃機関において、シンプルで、スペースを必要としない内燃機関が提供され、上記制御装置により、パータベーション制御による第２触媒の活性度を高めることができる。
なお、「推定酸素吸蔵量を表すパラメータ」とは、推定酸素吸蔵量を実質上表す指標値のことであり、センサ検出値により推定演算した値の他に、積算空気量、積算燃料噴射量、積算噴射回数、積算点火回数等がある。

請求項２に記載の発明によれば、
複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた内燃機関において、
全気筒稼働時に、前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以下となった時、一方の気筒群を休止させ、
所定時間経過時に該一方の気筒群を再稼働することを特徴とする、内燃機関の部分気筒運転制御装置が提供される。

複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた内燃機関において、シンプルで、スペースを必要としない内燃機関が提供され、上記制御装置により、パータベーション制御による第２触媒の活性度を高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、
前記所定時間経過時とは、休止気筒群の排気管に配設された前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以上となった時であることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の部分気筒運転制御装置が提供される。
第２触媒の推定酸素吸蔵量が所定値以上となってさらに第２触媒に酸素を吸蔵させると、排気ガスの還元作用が不能となる。このため、該推定酸素吸蔵量が所定値以上となった時、関連する気筒群の稼働を再開させることが必要となる。なお、パータベーション制御を目的として、該所定値を推定酸素吸蔵量の上限値とすることもできる。

請求項４に記載の発明によれば、
各気筒群における再稼動時に、目標空燃比をリッチに設定することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の部分気筒運転制御装置が提供される。
目標空燃比をリッチに設定することにより、第２触媒にほぼ十分に吸蔵された酸素を放出させることで、パータベーション制御が可能となり、第２触媒を活性化できる。

請求項５に記載の発明によれば、
複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された専用の第２触媒を備えた内燃機関において、
一方の気筒群のみ稼働時に、他方の休止気筒群の排気管に配設された前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以上となった時、該一方の稼働気筒群を休止させると同時に、他方の休止気筒群を稼働させることを特徴とする、内燃機関の部分気筒運転制御装置が提供される。

これにより、部分気筒運転時に、運転が長時間に及ぶと休止気筒群の第２触媒の貯蔵酸素が飽和して、第２触媒において排気ガス中のＮＯxが還元されなくなるという不具合が解消される。

請求項６に記載の発明によれば、
複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された専用の第２触媒を備えた内燃機関において、
一方の気筒群のみ稼働時に、該一方の稼働気筒群の排気管に配設された前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以下となった時、該一方の稼働気筒群を休止させると同時に、他方の休止気筒群を稼働させることを特徴とする、内燃機関の部分気筒運転制御装置が提供される。

これにより、部分気筒運転時に、運転が長時間に及ぶと稼働気筒群の第２触媒の貯蔵酸素が無くなり、第２触媒において、排気ガス中のＣＯ、ＨＣを酸化して無害化することが不能となる不具合が解消される。

本発明によれば、複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた内燃機関において、シンプルで、スペースを必要としない内燃機関が提供され、上記制御装置により、パータベーション制御による第２触媒の活性度を高めることができる部分気筒運転制御装置を得ることができる。
さらに、本発明によれば、複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた内燃機関において、部分気筒運転時に、第２触媒においても通常の触媒作用が阻害されるのを防止することができる部分気筒運転制御装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本発明の実施形態で使用する内燃機関は、Ｖ型６気筒火花点火式内燃機関である。本発明の実施形態で使用する内燃機関を容易に理解するために、Ｖ型火花点火式内燃機関のベースとなる直列火花点火式内燃機関について、図１を参照して説明する。

図１に示すように、この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。

シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。

シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）３９を備えている。

吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３、スロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａ、スワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４、及びＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａを備えている。

排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、エキゾーストパイプ５２に配設された上流側の第１触媒（上流側三元触媒、またはスタート・コンバータとも云う。）５３、及び第１触媒５３の下流のエキゾーストパイプ５２に配設された第２触媒（下流側三元触媒、または、車両のフロア下方に配設されるため、アンダ・フロア・コンバータとも云う。）５４を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。

一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、カムポジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、水温センサ６５、第１触媒５３の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６６（以下、「最上流空燃比センサ６６」と称する。）、第１触媒５３の下流であって第２触媒５４の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６７（以下、「第１触媒下流空燃比センサ６７」と称する。）、第２触媒５４の下流の排気通路に配設された空燃比センサ６８（以下、「第２触媒下流空燃比センサ６８」と称する。）、及びアクセル開度センサ６９を備えている。

熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の質量流量に応じた電圧を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、スロットル弁開度を表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ６３は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。クランクポジションセンサ６４は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度を表す。水温センサ６５は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温を表す信号を出力するようになっている。

最上流空燃比センサ６６は、図３に示したように、空燃比Ａ／Ｆに応じた電流を出力し、この電流に応じた電圧を出力するようになっている。最上流空燃比センサ６６によれば、広範囲にわたる空燃比Ａ／Ｆを精度良く検出することができる。第１触媒下流空燃比センサ６７、及び第２触媒下流空燃比センサ６８は、理論空燃比において急変する電圧をそれぞれ出力するようになっている。より具体的に述べると、第１,第２触媒下流空燃比センサ６７,６８は、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときは略０．１（Ｖ）、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときは略０．９（Ｖ）、及び空燃比が理論空燃比のときは略０．５（Ｖ）の電圧を出力するようになっている。アクセル開度センサ６９は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、同アクセルペダル８１の操作量を表す信号を出力するようになっている。

さらに、このシステムは電子制御装置７０を備えている。電子制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、及びＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６９と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６９からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９、スロットル弁アクチュエータ４３ａ、及びＳＣＶアクチュエータ４４ａに駆動信号を送出するようになっている。

以上が、Ｖ型火花点火式内燃機関のベースとなる直列火花点火式内燃機関についての説明である。

特筆することは、第２触媒の吸蔵酸素量ＯＳＡは、最上流空燃比センサ６６と第１触媒下流空燃比センサ６７と第２触媒下流空燃比センサ６８の各検出値その他のセンサ検出値より演算することにより、推定可能なことである。第２触媒の吸蔵酸素量ＯＳＡに関する他の推定方法としては、周知のごとく、第２触媒の吸蔵酸素量ＯＳＡに影響を及ぼす、内燃機関運転開始からの積算空気量、積算燃料噴射量、積算噴射回数、積算点火回数等から算出する簡便手法もある。

次に、本発明に係る実施形態について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明に係る実施形態で使用される第１型式のＶ型火花点火式内燃機関の上面図である。図２において、図１の直列火花点火式内燃機関と同一機能を持つ部品、部分は、図１と同一付番を付してその説明を省略する。

図２に示すように、本発明に係る第１型式のＶ型火花点火式内燃機関１００は、シリンダブロック２０が左側（Ｌ側）２０Ｂと右側（Ｒ側）２０Ａに分かれている。これらを、各、左バンク、右バンクと称する。左バンクには、左側排気管５２Ｂが連結されており、左側第１触媒５３Ｂ、左側第２触媒５４Ｂがその下流側に配設され、左側排気管５２Ｂは、合流部５２Ｃで右側排気管５２Ａと合流し一つの排気管５２Ｚとなっている。そして、空燃比センサ（またはＯ₂センサ）６６、６７、６８が、第１触媒と第２触媒の上流側、下流側に各配置されている。

排気の流れについて、左バンクを例に取ると、左バンクシリンダ２１Ｂから排出された排気は、左側排気管５２Ｂを通過し、第１触媒、第２触媒の順に通過し、排気浄化されて共通の排気管５２Ｚから大気へ排出される。右バンクの排気の流れは、左バンクと同様であるので説明を省略する。

さらに、第１型式の変形例として、図３に示す第２型式の内燃機関がある。第２型式が第１型式と基本的に異なるのは、第２触媒の数と第２触媒下流の空燃比センサの数である。第１型式では、第２触媒５４Ａ、Ｂが各気筒群ごとに専用的に１個ずつ、すなわち計２個配設されているのに対し、図３に示す第２型式では全気筒群に対し、第２触媒５４が共通的に１個配設されるのみである。さらに、第２触媒５４が１個配設されていることに対応して第２触媒下流の空燃比センサ６８も１個のみ配設されている。

次に、第１型式の内燃機関の部分気筒運転制御装置で使用されているＥＣＵ７０の処理手順を示す図４のフローチャートに基づき説明する。本処理手順を、本発明に係る第１実施形態とする。図４において、まず、ステップ１００でカウンタＮがゼロにリセットされる。次に、ステップ１０１へ移行し、ステップ１０１で全気筒運転が実行される。次にステップ１０２へ移行して、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａの第２触媒５４の推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下か否かを判定する。該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下であるときとは、第２触媒の推定貯蔵酸素量ＯＳＡが不足状態にあるときを意味する。ステップ１０２の判定条件が成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下であるときにはステップ１０３へ移行する。ステップ１０２の判定条件が不成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下では無いときには処理を終了しスタートへ戻る。

ステップ１０３では、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａを休止させる。この時、他方の気筒群例えば左側バンク２０Ｂは稼働状態が継続している。右側バンク２０Ａを休止させることにより右側バンク２０Ａの第２触媒５４Ａには、新気（燃焼ガスを含まない大気）が通過し新気内に豊富に存在する酸素が、第２触媒５４Ａ内に貯蔵されることとなる。
次にステップ１０４へ移行して、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａの第２触媒５４Ａの推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上か否かを判定する。該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上であるときとは、第２触媒５４Ａの推定貯蔵酸素量ＯＳＡが飽和に近い状態にあるときを意味する。ステップ１０４の判定条件が成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上であるときにはステップ１０５へ移行する。ステップ１０４の判定条件が不成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上では無いときにはステップ１０４の直前に戻り、ステップ１０４の判定処理を一定時間ごとに繰り返す。

ステップ１０５では、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａを再稼働させる。同時に、他方の気筒群例えば左側バンク２０Ｂを休止させる。右側バンク２０Ａを再稼働させることにより右側バンク２０Ａの第２触媒５４Ａには、排気ガスが通過し排気ガス内に存在するＣＯ、ＨＣ等を還元するために、第２触媒５４内の貯蔵酸素が放出され始めることとなる。次に、ステップ１０６へ移行し、カウンタＮに１が加算されて、新しいカウンタＮに更新される。

右側バンク２０Ａの再稼動時には、目標空燃比をリッチに設定する。これにより、「パータベーション制御」による効果が十分に享受可能となる。目標空燃比をリッチに設定する手法は、周知の空燃比フィードバック制御であっても、単純に予め設定された燃料補正量を加算するオープン制御であっても良い。

次に、ステップ１０７へ移行し、カウンタＮが予め設定された回数Ｎ₁以上か否かを判定する。Ｎ₁は、例えば、パータベーション制御による効果が十分に享受可能な、実験等に基づいた回数である。ステップ１０７の判定条件が成立、すなわちカウンタＮが所定回数Ｎ₁以上であるときには処理は終了する。ステップ１０７の判定条件が不成立、すなわちカウンタＮが所定回数Ｎ₁以上では無いときにはステップ１０２の直前に戻る。後は、この処理手順が繰り返される。

次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。該第２実施形態では、第１実施形態と同じく第１型式の内燃機関の部分気筒運転制御装置で使用されている電子制御装置ＥＣＵ７０が使用される。
この処理手順を示す図５のフローチャートに基づき該第２実施形態を説明する。本処理手順を、本発明に係る第２実施形態とする。図５において、まず、ステップ２０１で一方の気筒群、例えば右側バンク２０Ａのみ稼働する部分気筒運転が実行される。次にステップ２０２へ移行し、他方の休止気筒群、例えば左側バンク２０Ｂの第２触媒５４Ｂの吸蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上か否かを判定する。

該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上であるときとは、第２触媒の推定貯蔵酸素量ＯＳＡが飽和に近い状態にあるときを意味する。ステップ２０２の判定条件が成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上であるときにはステップ２０３へ移行する。ステップ２０２の判定条件が不成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上では無いときにはステップ２０２の直前に戻り、ステップ２０２の判定処理を一定時間ごとに繰り返す。

ステップ２０３では、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａを休止させる。同時に、他方の気筒群例えば左側バンク２０Ｂを稼働させる。左側バンク２０Ｂを稼働させることにより左側バンク２０Ｂの第２触媒５４Ｂには、排気ガスが通過し排気ガス内に存在するＣＯ、ＨＣ等を還元するために、第２触媒５４Ｂ内の貯蔵酸素が放出され始めることとなる。

次に、このフローはスタートへ戻る。この時、一方の気筒群（稼働気筒群）は、左側バンク２０Ｂとなっており、他方の気筒群（休止気筒群）は、右側バンク２０Ａとなる。後は、この処理手順が繰り返される。

従来は、燃費低減のため、アイドル時や、低負荷時に部分気筒運転が実行されていたが、この部分気筒運転が長時間続くと、休止気筒の第２触媒の吸蔵酸素量が飽和状態となり、第２触媒において排気ガス中のＮＯxが還元されないという不具合があった。しかし、上述の本発明に係る第２実施形態を実行することにより、該不具合は解消されることとなる。

次に、本発明に係る第３実施形態を説明する。該第３実施形態では、第１実施形態および第２実施形態と同じく第１型式の内燃機関の部分気筒運転制御装置で使用されている電子制御装置ＥＣＵ７０が使用される。この処理手順を示す図６のフローチャートに基づき該第３実施形態を説明する。本処理手順を、本発明に係る第３実施形態とする。図６において、まず、ステップ３０１で一方の気筒群、例えば右側バンク２０Ａのみ稼働する部分気筒運転が実行される。次にステップ３０２へ移行し、他方の休止気筒群、例えば左側バンク２０Ｂの第２触媒５４Ｂの吸蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下か否かを判定する。

該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下であるときとは、第２触媒５４Ｂの推定貯蔵酸素量ＯＳＡが不足状態にあるときを意味する。ステップ３０２の判定条件が成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下であるときにはステップ３０３へ移行する。ステップ３０２の判定条件が不成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下では無いときにはステップ３０２の直前に戻り、ステップ３０２の判定処理を一定時間ごとに繰り返す。

ステップ３０３では、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａを休止させる。同時に、他方の気筒群例えば左側バンク２０Ｂを稼働させる。右側バンク２０Ａを休止させることにより右側バンク２０Ａの第２触媒５４Ａには、新気（燃焼ガスを含まない大気）が通過し新気内に豊富に存在する酸素が、第２触媒５４Ａ内に貯蔵されることとなる。

次に、このフローはスタートへ戻る。この時、一方の気筒群（稼働気筒群）は、左側バンク２０Ｂとなっており、他方の気筒群（休止気筒群）は、右側バンク２０Ａとなる。後は、この処理手順が繰り返される。

従来は、燃費低減のため、アイドル時や、低負荷時に部分気筒運転が実行されていたが、この部分気筒運転が長時間続くと、稼働気筒の第２触媒の吸蔵酸素量が不足状態となり、第２触媒において排気ガス中のＣＯ、ＨＣが還元されないという不具合があった。しかし、上述の本発明に係る第２実施形態を実行することにより、該不具合は解消されることとなる。

また、全気筒運転が実行される場合に、第２型式の内燃機関の部分気筒運転制御装置で使用される電子制御装置ＥＣＵ７０が使用されても良い。この場合の処理手順を第４実施形態として、図７に示す。
図７において、まず、ステップ１０１で全気筒運転が実行される。次にステップ１０２へ移行して、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａの第２触媒５４Ａの推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下か否かを判定する。該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下であるときとは、第２触媒の推定貯蔵酸素量ＯＳＡが不足状態にあるときを意味する。ステップ１０２の判定条件が成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下であるときにはステップ１０３へ移行する。ステップ１０２の判定条件が不成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₁以下では無いときにはステップ１０２の直前へ戻り、一定時間ごとの判定処理を繰り返す。

ステップ１０３では、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａを休止させる。この時、他方の気筒群例えば左側バンク２０Ｂは稼働状態が継続している。右側バンク２０Ａを休止させることにより右側バンク２０Ａの第２触媒５４Ａには、新気（燃焼ガスを含まない大気）が通過し新気内に豊富に存在する酸素が、第２触媒５４内に貯蔵されることとなる。こうして、第２触媒５４内の貯蔵酸素量の不足が解消される。

次にステップ１０４へ移行して、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａの第２触媒５４の推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上か否かを判定する。該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上であるときとは、第２触媒の推定貯蔵酸素量ＯＳＡが飽和に近い状態にあるときを意味する。ステップ１０４の判定条件が成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上であるときにはステップ１９１へ移行する。ステップ１０４の判定条件が不成立、すなわち該推定貯蔵酸素量ＯＳＡが所定値Ｋ₂以上では無いときにはステップ１０４の直前に戻り、ステップ１０４の判定処理を一定時間ごとに繰り返す。

ステップ１９１では、一方の気筒群例えば右側バンク２０Ａを再稼働させる。その時、他方の気筒群例えば左側バンク２０Ｂは稼働を継続させている。右側バンク２０Ａを再稼働させることにより、右側バンク２０Ａの第２触媒５４には排気ガスが通過し、排気ガス内に存在するＣＯ、ＨＣ等を還元するために、第２触媒５４内の貯蔵酸素が放出され始めることとなる。

本発明の実施形態で使用するＶ型火花点火式内燃機関のベースとなる直列火花点火式内燃機関である。 本発明に係る実施形態で使用される第１型式のＶ型火花点火式内燃機関の上面図である。 本発明に係る実施形態で使用される第２型式のＶ型火花点火式内燃機関の上面図である。 本発明に係る第１実施形態を表す内燃機関制御装置の処理手順である。 本発明に係る第２実施形態を表す内燃機関制御装置の処理手順である。 本発明に係る第３実施形態を表す内燃機関制御装置の処理手順である。 本発明に係る第４実施形態を表す内燃機関制御装置の処理手順である。

符号の説明

１０ ベースとなる直列火花点火式内燃機関
２５ 燃焼室
３９ インジェクタ
５２ エキゾーストパイプ（排気管）
５３ 三元触媒（第１触媒）
５４ 三元触媒（第２触媒）
６６ 最上流空燃比センサ
６７ 第１触媒下流空燃比センサ
６８ 第２触媒下流空燃比センサ
７０ 電子制御装置
７１ ＣＰＵ
１００ 第１型式のＶ型火花点火式内燃機関
２００ 第２型式のＶ型火花点火式内燃機関

Claims (6)

1. 複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された専用の第２触媒を備えた内燃機関において、
   全気筒稼働時に、一方の気筒群の排気管に配設された前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以下となった時、該一方の気筒群を休止させ、
   所定時間経過時に該一方の気筒群を再稼働すると同時に、他方の気筒群を休止させて、
   各気筒群の休止および再稼動を交互に所定回実行することを特徴とする、内燃機関の部分気筒運転制御装置。
2. 複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された第２触媒を備えた内燃機関において、
   全気筒稼働時に、前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以下となった時、一方の気筒群を休止させ、
   所定時間経過時に該一方の気筒群を再稼働することを特徴とする、内燃機関の部分気筒運転制御装置。
3. 前記所定時間経過時とは、休止気筒群の排気管に配設された前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以上となった時であることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の部分気筒運転制御装置。
4. 各気筒群における再稼動時に、目標空燃比をリッチに設定することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の部分気筒運転制御装置。
5. 複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された専用の第２触媒を備えた内燃機関において、
   一方の気筒群のみ稼働時に、他方の休止気筒群の排気管に配設された前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以上となった時、該一方の稼働気筒群を休止させると同時に、他方の休止気筒群を稼働させることを特徴とする、内燃機関の部分気筒運転制御装置。
6. 複数の気筒群ごとの排気管に配設された専用の第１触媒および該第１触媒の下流に配設された専用の第２触媒を備えた内燃機関において、
   一方の気筒群のみ稼働時に、該一方の稼働気筒群の排気管に配設された前記第２触媒の推定酸素吸蔵量を表すパラメータが所定値以下となった時、該一方の稼働気筒群を休止させると同時に、他方の休止気筒群を稼働させることを特徴とする、内燃機関の部分気筒運転制御装置。

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