JP2008106696A

JP2008106696A - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP2008106696A
Application number: JP2006291156A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanada; 浩棚田; Keisuke Tashiro; 圭介田代; Kojiro Okada; 公二郎岡田; Mitsutaka Kojima; 光高小島; Koichi Tomita; 浩一冨田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-10-26
Also published as: JP4743431B2

Abstract

【課題】燃料カットにより排出される酸素によって触媒中に酸素を供給しＨＣ吸着材から脱離するＨＣを酸化除去する場合において、当該ＨＣ吸着材から脱離するＨＣを効率よく十分に酸化除去可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ＨＣ吸着材(40)の温度が所定の低温域を越えてＨＣの脱離が検出されると、複数の気筒群（一対のバンク）のうち、複数の分岐排気通路（32,33)中の短い分岐排気通路(32)に対応する一の気筒群(一方のバンク)(20)について燃料カットを行い、他の気筒群(他方のバンク)(21)については燃料カットを行わずに燃料供給を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、ＨＣ吸着材におけるＨＣの浄化効率の向上を図る技術に関する。

一般に、エンジン（内燃機関）の排気通路には、排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等）を浄化するよう三元触媒等の触媒コンバータが配設されている。
ところで、三元触媒は活性温度に達するまでは浄化性能を十分に発揮できず、三元触媒をエンジン本体に近接配置して早期活性化を図るとしても、エンジンの冷態始動時に特に多く排出されるＨＣを十分に浄化できないという問題があり、この問題を解決するため、ＨＣの吸着に有効なＨＣ吸着材を備えたＨＣ吸着触媒が提案されている。

しかしながら、かかるＨＣ吸着触媒は、一般に一定温度（約１５０℃）に達するとＨＣ吸着材に吸着したＨＣを脱離する特性を有し、この一定温度は三元触媒の活性温度（約２５０℃〜３５０℃）よりも低いため、ＨＣ吸着触媒中或いはＨＣ吸着触媒の下流側に三元触媒を備えていても、当該三元触媒が活性温度に達する前にＨＣ吸着触媒から脱離したＨＣが浄化されずに排出されてしまうという欠点を有している。

このようなことから、三元触媒の温度が活性温度に達していないような場合において、エンジンの空燃比をリーン空燃比にしたり或いはエンジンへの燃料供給を停止（燃料カット）したりして排気中の酸素量を増大させることで、例えば触媒中の酸素吸蔵剤（ＯＳＣ）に酸素を吸蔵させ、酸素を活性化させ、できるだけ早期に脱離したＨＣを酸化除去する構成の装置が開発されている。

また、エンジンの冷態始動時に燃料カットを行うと、特に流体継手を介してエンジンに連結された自動変速機（Ａ／Ｔ）を搭載した車両において、車両のドライバビリティが悪化することから、一部気筒（例えば、気筒数の半分）のみ燃料カットを行うようにして残部の気筒には燃料を供給するようにし（パーシャル燃料カット）、エンジンの出力低下を防止しながらＨＣ吸着触媒から脱離したＨＣをＨＣ吸着触媒の酸化機能によって酸化除去可能な装置も開発されている。
ＷＯ２００５／１２４１３０号公報

上記のようにＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着材からＨＣが脱離しているときに排気空燃比がリーン空燃比になるようにエンジンの吸入混合気を制御する構成の場合には、脱離したＨＣを排気中の酸素と反応させて浄化することができる。
しかしながら、燃料カットは燃料の供給を止めて燃焼を停止させる操作であるため、燃料カットを実施している期間は燃焼熱を排出できず、排気温度が低下するために排気中の反応成分の活性度合いが低下し、或いはＨＣ吸着触媒や下流側の三元触媒が冷却されてＨＣ吸着触媒や三元触媒の酸化機能が低下するという問題がある。このようにＨＣ吸着触媒や下流側の三元触媒の酸化機能が低下する場合、その低下の度合いが大きいと、ＨＣ吸着材から脱離するＨＣを十分に酸化除去できなくなるおそれがあり好ましいことではない。

この点、パーシャル燃料カットを行う場合には残部の気筒で燃焼を行うため、完全に全気筒で燃料カットを行う場合に比べて排気温度の低下度合いが低く、ＨＣ吸着触媒や下流側の三元触媒の冷却度合いも小さいといえるが、一部気筒で燃焼を停止する以上、やはり上記問題を完全には回避することはできない。
一方で、ＨＣ吸着触媒の昇温が速く、ＨＣ吸着材がＨＣを脱離する一定温度（約１５０℃）にまで早期に達するような状況下では、ＨＣ吸着触媒や下流側の三元触媒が未だ十分に活性していないにも拘わらずＨＣ吸着材からＨＣが脱離を開始するという問題があり、この場合にも、ＨＣ吸着材から脱離するＨＣを十分に酸化除去できなくなるおそれがあり好ましいことではない。この場合、いかに効果的にＨＣ吸着材の昇温を抑えてＨＣ吸着触媒や下流側の三元触媒が活性温度に達するまでの時間を稼ぐかが課題となる。

また、排気再循環システム（ＥＧＲシステム）を有したエンジンにおいては、燃料カット開始時にＥＧＲガスが筒内に導入されていると、排出される酸素量が低減し、触媒への酸素供給が遅れ、やはり上記同様、ＨＣ吸着材から脱離するＨＣを十分に酸化除去できなくなるおそれがあり好ましいことではない。
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、燃料カットにより排出される酸素によって触媒中に酸素を供給しＨＣ吸着材から脱離するＨＣを酸化除去する場合において、当該ＨＣ吸着材から脱離するＨＣを効率よく十分に酸化除去可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、多気筒からなる内燃機関の複数の気筒群にそれぞれ対応して設けられ少なくとも２種類の異なる長さの複数の分岐排気通路と、これら複数の分岐排気通路を排気下流側で合流して延びる主排気通路と、該主排気通路に介装され、所定の低温域にあるときに排気中のＨＣを吸着する一方、前記所定の低温域を越えると前記吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、該ＨＣ吸着材の温度を推定または実測する温度検出手段と、該ＨＣ吸着材の同位置或いは排気下流側に位置して設けられた酸化触媒と、内燃機関の各気筒への燃料供給を制御する燃料制御手段とを備え、前記燃料制御手段は、燃料カット条件が成立すると内燃機関への燃料供給を停止して燃料カットを行うとともに燃料カット復帰条件が成立すると該燃料カットを終了して内燃機関への燃料供給を復帰する燃料カット手段を含み、前記温度を推定または実測する温度検出手段により前記ＨＣ吸着材の温度が前記所定の低温域を越えたことが検出されると、該燃料カット手段により前記複数の気筒群のうち少なくとも前記複数の分岐排気通路中の短い分岐排気通路に対応する一の気筒群について燃料カットを行い、少なくとも長い分岐排気通路に対応する他の気筒群については燃料カットを行わずに燃料供給を行うことを特徴とする。

請求項２の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記複数の気筒群にそれぞれ対応して設けられた複数の分岐吸気通路と、前記複数の分岐排気通路から前記複数の分岐吸気通路に気筒群毎にそれぞれ排気の一部をＥＧＲガスとして環流させるＥＧＲ手段とを備え、前記ＥＧＲ手段は、前記燃料カット手段により前記一の気筒群について少なくとも燃料カットを開始する直前から終了するまでの間、該一の気筒群に対応する分岐吸気通路へのＥＧＲガスの環流量を制限することを特徴とする。

請求項３の内燃機関の排気浄化装置では、請求項２において、前記ＥＧＲ手段は、前記燃料カット手段により前記一の気筒群について少なくとも燃料カットを開始する直前から終了するまでの間、該一の気筒群に対応する分岐吸気通路へのＥＧＲガスの環流を中止することを特徴とする。
請求項４の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記複数の気筒群にそれぞれ対応して設けられた複数の分岐吸気通路と、前記複数の分岐排気通路のうち前記他の気筒群に対応する分岐排気通路から前記複数の分岐吸気通路のうち前記他の気筒群に対応する分岐吸気通路に排気の一部をＥＧＲガスとして環流させるＥＧＲ手段とを備えたことを特徴とする。

請求項５の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記温度検出手段からの情報に基づき前記ＨＣ吸着材の温度変化率を算出する温度変化率算出手段を備え、前記燃料制御手段は、前記温度検出手段により前記ＨＣ吸着材の温度が前記所定の低温域にあることが検出され、且つ、該温度変化率算出手段により算出された前記ＨＣ吸着材の温度変化速度が所定速度以上であるとき、前記燃料カット手段により前記複数の気筒群のうち前記他の気筒群について燃料カットを行い、前記一の気筒群については燃料カットを行わずに燃料供給を行うことを特徴とする。

請求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、ＨＣ吸着材の温度が所定の低温域を越えたことが検出されると、複数の気筒群のうち複数の分岐排気通路中の短い分岐排気通路に対応する一の気筒群について燃料カットを行い、少なくとも長い分岐排気通路に対応する他の気筒群については燃料カットを行わずに燃料供給を行うようにしたので、ＨＣ吸着材にＨＣが吸着されると、当該ＨＣは排気熱によるＨＣ吸着材の温度上昇に伴ってＨＣ吸着材から脱離され始め、ＨＣ吸着材の同位置或いは排気下流側に設けられた酸化触媒が活性され始めるが、これに合わせて複数の気筒群のうち複数の分岐排気通路中の短い分岐排気通路に対応する一の気筒群について燃料カット（パーシャル燃料カット）が行われ、他の気筒群への燃料供給は継続され、上記酸化触媒が酸素を十分に捕捉していない場合であっても、他の気筒群の燃焼によりエンジンの出力を安定させて車両のドライバビリティの悪化を防止しながら、一の気筒群から空気のみを排出させ、当該空気中の酸素、即ち余剰酸素によって上記脱離されたＨＣを上記酸化触媒上で酸化除去することができる。

そして、この際、一の気筒群に対応する分岐排気通路にはパーシャル燃料カットにより燃焼熱が排出されないため、当該分岐排気通路が長いと例えば外気に長時間冷やされて排気温度が大きく低下し、排気中の反応成分の活性度合いが低下したり或いは上記酸化触媒が冷却されて当該酸化触媒の酸化機能が低下する傾向にあるのであるが、対応する分岐排気通路が短い一の気筒群について燃料カットを行うことにより、排気温度の低下を抑えて酸素の活性度合いの低下や酸化触媒の酸化機能の低下を極力防止でき、上記脱離されたＨＣを上記酸化触媒上で効率よく良好に酸化除去することができる。

請求項２の内燃機関の排気浄化装置によれば、一の気筒群について少なくとも燃料カットを開始する直前から終了するまでの間、当該一の気筒群に対応する分岐吸気通路へのＥＧＲガスの環流量を制限するので、パーシャル燃料カットを開始した後において、一の気筒群からはＥＧＲガスの排出を抑えて多くの空気（新気）を排出するようにでき、故に排気中に十分な量の余剰酸素を確保でき、上記脱離されたＨＣを上記酸化触媒上でより効率よく酸化除去することができる。

請求項３の内燃機関の排気浄化装置によれば、一の気筒群について少なくとも燃料カットを開始する直前から終了するまでの間、当該一の気筒群に対応する分岐吸気通路へのＥＧＲガスの環流を中止するので、パーシャル燃料カットを開始した後において、一の気筒群からはＥＧＲガスを排出しないようにして空気（新気）のみを排出するようにでき、排気中に十分な量の余剰酸素を確保でき、上記脱離されたＨＣを上記酸化触媒上でより効率よく酸化除去することができる。

請求項４の内燃機関の排気浄化装置によれば、他の気筒群に対応する分岐排気通路から他の気筒群に対応する分岐吸気通路に排気の一部をＥＧＲガスとして環流させるので、ＥＧＲガスを他の気筒群にのみ環流させ、燃料カットを行う一の気筒群には一切環流させないようにでき、パーシャル燃料カットの実施時において、一の気筒群からは常に確実に空気のみを排出するようにでき、排気中に十分な量の余剰酸素を確保でき、上記脱離されたＨＣを上記酸化触媒上でより効率よく酸化除去することができる。

請求項５の内燃機関の排気浄化装置によれば、ＨＣ吸着材の温度が所定の低温域にあり、且つ、ＨＣ吸着材の温度変化速度が所定速度以上であるとき、他の気筒群について燃料カットを行い、一の気筒群については燃料カットを行わずに燃料供給を行うので、他の気筒群に対応する分岐排気通路は比較的長いことから、外気に長時間冷やされて排気温度が大きく低下することになり、車両のドライバビリティの悪化を防止しながら、ＨＣ吸着材の温度上昇を抑制しつつ上記酸化触媒が活性温度に達するまでの時間を効果的に稼ぐようにできる。

これにより、以降、ＨＣ吸着材が所定の低温域を越えたときには、一の気筒群について燃料カットを行うことにより、上記脱離されたＨＣを十分に活性した上記酸化触媒上で酸化除去することができ、ＨＣの浄化効率のさらなる向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１、図２を参照すると、車両に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が正面図及び側面図としてそれぞれ示されており、以下当該排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン本体（内燃機関であって、以下、単にエンジンという）１の駆動軸２には流体継手４を介して自動変速機（Ａ／Ｔ）１０が接続されており、Ａ／Ｔ１０には、図示しないがデファレンシャルギヤユニット、車軸を介して一対の車輪が接続されている。なお、Ａ／Ｔ１０に変えて無段変速機（ＣＶＴ）を用いるようにしてもよい。

エンジン１としては、例えば吸気管噴射型Ｖ型６気筒ガソリンエンジンが採用され、エンジン１の一対のバンク（複数の気筒群）を構成するシリンダヘッド２０、２１には、各気筒（＃１、＃２、＃３、及び＃４、＃５、＃６）の吸気ポートとそれぞれ分岐通路を連通するようにして吸気マニホールド（複数の分岐吸気通路）２２、２３がそれぞれ接続されており、吸気マニホールド２２、２３の吸気上流側には吸気管２４が接続されている。吸気管２４には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ２６及び吸気圧を検出する吸気圧センサ２７が設けられている。

吸気マニホールド２２の各分岐通路部には、それぞれ電磁式の燃料噴射弁２８が設けられており、燃料噴射弁２８には、燃料パイプ２９を介して燃料供給ユニット（図示せず）が接続されており、当該燃料パイプ２９を介して燃料が供給される。
また、シリンダヘッド２０、２１には、各気筒（＃１、＃２、＃３、及び＃４、＃５、＃６）の排気ポートとそれぞれ分岐通路を連通するようにして排気マニホールド３０、３１がそれぞれ接続されており、排気マニホールド３０、３１の排気下流側には各々排気管（複数の分岐排気通路）３２、３３が接続されている。詳しくは、エンジン１のレイアウト等の種々の理由から、排気管３２、３３は、図１に示すように、排気管３２の長さＬ1の方が排気管３３の長さＬ2よりも短くなるよう構成されている（Ｌ1＜Ｌ2）。

さらに、シリンダヘッド２０、２１には、気筒毎に燃焼室に臨んで点火プラグ３９がそれぞれ配設されており、各点火プラグ３９は点火コイル３８を介してバッテリ（図示せず）に接続されている。
そして、排気マニホールド３０、３１と吸気マニホールド２２、２３間には排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側に環流させるＥＧＲ通路１４、１５がそれぞれ設けられており、ＥＧＲ通路１４、１５にはＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁１６、１７がそれぞれ介装されている（ＥＧＲ手段）。

排気管３２、３３には、早期活性化を図るべくエンジン１に近接して三元触媒３４、３５がそれぞれ介装されており、排気管３２、３３は当該三元触媒３４、３５よりも排気下流側で合流して排気管（主排気通路）３６にまとめられ、当該排気管３６には排気上流側から順にＨＣトラップ触媒４０、三元触媒（酸化触媒）４２が介装されている。
三元触媒３４、３５は、貴金属として白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）等を含んでいる。当該貴金属は排気空燃比（排気Ａ／Ｆ）がリーン空燃比（リーンＡ／Ｆ）である酸化雰囲気下で酸素（Ｏ_２）を吸蔵するとともに排気Ａ／Ｆがリッチ空燃比（リッチＡ／Ｆ）となる還元雰囲気下で当該吸蔵した酸素（ストレージＯ_２）を放出する酸素吸蔵機能（Ｏ_２ストレージ機能）を有している。これより、三元触媒３４、３５は、触媒温度が所定温度（約２５０℃〜３５０℃）以上の活性状態では、排気Ａ／Ｆをストイキオ（理論空燃比）近傍で変動させると、酸素の吸蔵と放出とを繰り返しながら、ＨＣ、ＣＯを酸化除去するとともにＮＯxを良好に還元除去可能である。

なお、三元触媒４２についても三元触媒３４、３５と同様の構成を有しており、ＨＣ、ＣＯとＮＯxを除去する機能を備えている。
ＨＣトラップ触媒４０は、例えばゼオライト（β型ゼオライト等）を主成分とするＨＣ吸着材を含み、所定の低温域（例えば、１５０℃の領域）で排気中のＨＣを吸着するとともに、触媒温度が上昇して所定温度（例えば、１５０℃）以上になると吸着したＨＣを放出する特性を有している。つまり、ＨＣトラップ触媒４０は、エンジン１が冷態にあってＨＣの排出量が多く、且つ三元触媒３４、３５が未だ活性状態にないような場合において、排気中のＨＣを吸着してＨＣの大気中への排出量を低減する役割を有している。

そして、上記三元触媒４２は、主としてこのようにＨＣトラップ触媒４０から放出されるＨＣを酸化除去して浄化する役割を有している。
なお、ＨＣトラップ触媒４０も三元触媒３４、３５と同様、貴金属や酸素吸蔵材を有している。具体的には、ＨＣトラップ触媒４０は、担体の表面にＨＣ吸着材を塗布して下層を形成し、その上層に貴金属や酸素吸蔵材からなる三元触媒層を形成して構成されている。これにより、ＨＣトラップ触媒４０は、ＨＣトラップ触媒４０自身においてもＨＣ吸着材から放出されるＨＣを酸化除去することが可能である。

流体継手４は、トルクコンバータとして公知のものであり、ポンプ４ａとタービン４ｂ及び図示しないステータとから構成されている。また、流体継手４は、ポンプ４ａとタービン４ｂとの断接を行うロックアップクラッチ（直結クラッチ）６とロックアップクラッチ６の断接制御を行う油圧ユニット８を有しており、これにより車両或いはエンジン１の運転状況に応じて直結（ロックアップ）と非直結（スリップ状態、切り離し状態）との切換えが可能である。

また、エンジン１には、クランクシャフトの回転を監視することでクランク角を検出するクランク角センサ５０が設けられており、当該クランク角センサ５０によりエンジン回転速度Ｎeが検出される。
また、エンジン１には、アクセルペダル５１の操作量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）５２、冷却水温度、即ちエンジン水温を検出することでエンジン１の暖機状態を検出する水温センサ５３が設けられている。

また、三元触媒３４、３５の排気上流側にはＯ_２センサ５４、５５が設けられている。さらに、ＨＣトラップ触媒４０にはＨＣトラップ触媒４０の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）４６が設けられている。
電子コントロールユニット（ＥＣＵ）６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）等からなるエンジン１の制御を含む車両の各種制御を司る主制御装置であり、その入力側には、上述の温度センサ４６、クランク角センサ５０、ＡＰＳ５２、水温センサ５３、Ｏ_２センサ５４、５５の他、各種センサ類が接続されている。

一方、ＥＣＵ６０の出力側には、上述の油圧ユニット８、ＥＧＲ弁１６、１７、スロットルバルブ２６、燃料噴射弁２８、点火コイル３８の他、各種デバイス類が接続されており、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、点火時期等がそれぞれ出力される。詳しくは、各種センサ類からの検出情報に基づき燃焼空燃比（燃焼Ａ／Ｆ）が適正な目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）に設定され、通常はＯ_２センサ５４、５５からの情報に基づき目標Ａ／Ｆがストイキオまたはその近傍にフィードバック（Ａ／Ｆ−Ｆ／Ｂ）制御されて当該目標Ａ／Ｆに応じた量の燃料（基本燃料量）が適正なタイミングで燃料噴射弁２８から噴射され（燃料制御手段）、またスロットルバルブ２６やＥＧＲ弁１６、１７が適正な開度に調整され、点火プラグ３９により適正なタイミングで火花点火が実施される。さらに、油圧ユニット８からの制御指令に基づいてロックアップクラッチ６の断接が行われる。

そして、当該エンジン１は、ＥＣＵ６０からの情報に基づき、燃料噴射弁２８からの燃料供給を一時的に停止（休筒）する所謂燃料カット制御を実施可能に構成されている。特に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、エンジン１は、全気筒について休筒する燃料カット（全気筒燃料カット）と、一部気筒についてのみ休筒し残気筒には燃料を供給する一部燃料カット（以下、パーシャル燃料カット）とを選択的に実施可能に構成されている。

以下、上記のように構成された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置における燃料カット制御について説明する。
図３を参照すると、ＥＣＵ６０が実行する燃料カット判定の判定ルーチンがフローチャートで示されており、図４を参照すると、燃料カット制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下これらフローチャートに沿い説明する。

ここでは、先ず、図３の燃料カット判定の判定ルーチンに基づき、燃料カットとしてパーシャル燃料カットを実施するかの判定を行う。
ステップＳ１０では、燃料カット判定を行うべく各種センサ類から各種データを読込む。
ステップＳ１２では、水温センサ４４からの冷却水温度情報に基づき、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で、エンジン水温が所定温度Ｔw1以上であってエンジン１が暖機状態にあると判定された場合には、ステップＳ２４に進み、パーシャル燃料カットフラグをＯＦＦに設定する。即ち、エンジン１が暖機状態にあるような場合には、冷態時に比べてＨＣの排出量が少なく、また排気熱によって三元触媒３４やＨＣトラップ触媒４０は活性状態にあると判断でき、全気筒についての燃料カットを許容するべく、パーシャル燃料カットフラグをＯＦＦ設定としてパーシャル燃料カットについては行わないようにする。

一方、ステップＳ１２の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であってエンジン１が冷態にあると判定された場合には、ＨＣの排出量が多く、ＨＣトラップ触媒４０には多くのＨＣが吸着され、当該吸着されたＨＣがＨＣトラップ触媒４０の温度上昇に伴い脱離される可能性が高いと判断でき、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、アイドルＳＷ４２がＯＮでエンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判別する。詳しくは、ここでは、車両が停止してエンジン１がアイドル運転状態にある場合のみならず、車両が減速中であってエンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ２４に進む。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でアイドルＳＷ４２がＯＮ、即ち車両が減速中であって大きなエンジン出力を特に必要とせず、パーシャル燃料カットを実施しても問題ないような状況と判定された場合には、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、温度センサ４６からの情報に基づき、ＨＣトラップ触媒４０の温度がＨＣトラップ触媒４０からＨＣが脱離を開始する所定の低温Ｔl（例えば、１５０℃）より大であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）でＨＣトラップ触媒４０の温度が未だ所定の低温Ｔl以下であると判定された場合には、ＨＣトラップ触媒４０にはＨＣが良好に吸着される一方、ＨＣトラップ触媒４０からＨＣは脱離しないため、パーシャル燃料カットは必要なく、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、温度センサ４６からの情報に基づき温度勾配（温度変化速度）ｄＴ／ｄｔを算出し（温度変化率算出手段）、当該温度勾配ｄＴ／ｄｔが所定値ΔＴ1（所定速度）より大きいか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で温度勾配ｄＴ／ｄｔが所定値ΔＴ1より大きい場合には、排気昇温が速く、ＨＣトラップ触媒４０の三元触媒層や三元触媒４２が活性状態になる前にＨＣトラップ触媒４０からＨＣが早期に脱離してしまうおそれがある状況と判断できる。従って、判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ２４に進む一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９では、エンジン１の一方のバンク（一の気筒群）である全長の短い排気管３２の接続されたシリンダヘッド２０側の各気筒（例えば、＃１、＃２、＃３）については燃料噴射弁２８から燃料噴射を継続して行い、他方のバンク（他の気筒群）である全長の比較的長い排気管３３の接続されたシリンダヘッド２１側の各気筒（例えば、＃４、＃５、＃６）については燃料噴射弁２８からの燃料噴射を停止して燃料カットを行うべく、全長の比較的長い排気管３３側についてのパーシャル燃料カットフラグ（長側パーシャル燃料カットフラグ）をＯＮ設定とする。

一方、ステップＳ１６の判別結果が真（Ｙｅｓ）でＨＣトラップ触媒４０の温度が所定の低温Ｔlより大と判定された場合には、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、ＨＣトラップ触媒４０の温度がＨＣトラップ触媒４０からＨＣが脱離しなくなる所定の高温Ｔh（例えば、Ｔl＋１５０℃以上）より小であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）でＨＣトラップ触媒４０の温度が所定の高温Ｔh以上であると判定された場合には、不要なパーシャル燃料カットの実施を防止すべく、ステップＳ２４に進む。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でＨＣトラップ触媒４０の温度が所定の高温Ｔhより小と判定された場合には、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、全長の短い排気管３２の接続されたシリンダヘッド２０側の各気筒（例えば、＃１、＃２、＃３）についてのみ燃料噴射弁２８からの燃料噴射を停止して燃料カットを行い、全長の比較的長い排気管３３の接続されたシリンダヘッド２１側の各気筒（例えば、＃４、＃５、＃６）について燃料噴射弁２８から燃料噴射を行うべく、全長の短い排気管３２側についてのパーシャル燃料カットフラグ（短側パーシャル燃料カットフラグ）をＯＮ設定とする。つまり、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であって、アイドルＳＷがＯＮで車両が減速状態にあり、ＨＣトラップ触媒４０の温度が所定の低温Ｔlと所定の高温Ｔhの間にあるような場合には、短側パーシャル燃料カットフラグをＯＮ設定として全長の短い排気管３２の接続されたシリンダヘッド２０側の各気筒（例えば、＃１、＃２、＃３）についてのパーシャル燃料カットの実施を許容する。

このように燃料カット判定が実施されたら、次に図４の燃料カット制御ルーチンを実行する。
ステップＳ３０では、上記燃料カット判定において設定された短側パーシャル燃料カットフラグがＯＮであるか否かを判定する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、短側パーシャル燃料カットフラグがＯＮである場合には、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１では、ＥＧＲ弁１６を絞り制御し、シリンダヘッド２０側の各気筒（例えば、＃１、＃２、＃３）についてはＥＧＲガスの環流量を少なく制限する。つまり、以降、シリンダヘッド２０側の各気筒（例えば、＃１、＃２、＃３）については燃料カットを行うことになるのであるが、当該燃料カットを行う直前から燃料カット終了までの間に亘り、ＥＧＲガスの環流量を制限する。好ましくは、ＥＧＲ弁１６を閉弁制御し、ＥＧＲガスの環流を中止するのがよい。

ステップＳ３２では、全長の短い排気管３２の接続されたシリンダヘッド２０側の各気筒（例えば、＃１、＃２、＃３）についてのみ燃料カットを行い、全長の比較的長い排気管３３の接続されたシリンダヘッド２１側の各気筒（例えば、＃４、＃５、＃６）については通常通り燃料供給を実施するようにしてパーシャル燃料カット制御を実施する。なお、燃料供給を行うシリンダヘッド２１側については、一般にはオープンループ制御が行われるが、ストイキオフィードバック制御を実施することも可能である。

このようにして全長の短い排気管３２の接続されたシリンダヘッド２０側のみ燃料カットを行うパーシャル燃料カット制御を実施すると、全長の比較的長い排気管３３に比べて排気管３２が外気により冷却される期間が短くなり、排気温度の低下を極力防止し、ＨＣトラップ触媒４０や三元触媒４２の温度低下を抑制することができ、ＨＣトラップ触媒４０の三元触媒層や三元触媒４２を良好に活性状態に維持することができる。

これにより、ＨＣトラップ触媒４０の温度が所定の低温Ｔlと所定の高温Ｔhの間（所定の範囲内）にある時期、即ちＨＣがＨＣトラップ触媒４０から脱離している時期に合わせてパーシャル燃料カットを容易にして効率よく実施でき、燃料カットにより排出される空気中の酸素を余剰酸素として、触媒中に酸素を供給しＨＣ吸着材から脱離されるＨＣをＨＣトラップ触媒４０の三元触媒層や三元触媒４２により良好に酸化除去することができることになるが、特に、三元触媒層や三元触媒４２が活性状態に維持されることにより、ＨＣを十分に酸化除去できることとなる。

図５を参照すると、上記パーシャル燃料カット制御を実施した場合の三元触媒３４、３５の温度とＨＣトラップ触媒４０の温度との時間変化（実線）がタイムチャートで示され、全長の比較的長い排気管３３の接続されたシリンダヘッド２１側の各気筒（例えば、＃４、＃５、＃６）についてのみ燃料カットを実施した場合の時間変化（破線）が比較して示されているが、同図に示すように、全長の短い排気管３２の接続されたシリンダヘッド２０側の各気筒（例えば、＃１、＃２、＃３）についてのみ燃料カットを実施することにより、排気温度の低下を防止してＨＣトラップ触媒４０ひいては三元触媒４２の温度低下を抑止でき、ＨＣトラップ触媒４０の三元触媒層や三元触媒４２を良好に活性状態に維持でき、ＨＣを良好に酸化除去可能である。

また、ここでは全長の短い排気管３２の接続されたシリンダヘッド２０側の各気筒（例えば、＃１、＃２、＃３）については、燃料カットを行う直前から燃料カットの終了までの間に亘りＥＧＲガスの環流量を少なく制限し或いはＥＧＲガスの環流を中止しているので、燃料カット中において排気中にＥＧＲガスを含まないように図り、極力空気のみを排気管３２に排出するようにでき、十分な量の余剰酸素を確保するようにして効率よく触媒中に酸素を供給でき、ＨＣ吸着材から脱離されるＨＣを良好に酸化除去することができる。

なお、全気筒について燃料カットを行った場合、燃料カットによるエンジン回転速度Ｎeの急落から即座に燃料復帰に至ると、エンジン出力やエンジン回転速度Ｎeのハンチングが生じ、車両のドライバビリティが悪化するという問題があるのであるが、パーシャル燃料カット制御においてはこのようなエンジン出力やエンジン回転速度Ｎeのハンチングが生じることがないため、車両のドライバビリティの悪化も併せて防止できる。

また、燃料供給を行うシリンダヘッド２１側において空燃比がストイキオとなるように燃料噴射を行うことにより、燃焼によるＮＯxの発生が抑制され、ＨＣ吸着材から脱離されたＨＣを良好に酸化させながら、ＮＯxの発生をも良好に抑制することができる。
ステップＳ３４では、パーシャル燃料カット制御を開始してから所定時間が経過したか否かを判別する。ここに、所定時間としては、例えばＨＣ吸着材からＨＣが脱離し終わるまでの時間を実験等により予め求めておき、当該時間が設定される。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には、パーシャル燃料カット制御が継続実施される。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で所定時間が経過したと判定された場合には、ステップＳ３６に進み、燃料カットを終了して燃料供給を復帰し、全気筒について燃料噴射を行い、通常運転を実施する。

一方、上記ステップＳ３０の判別結果が偽（Ｎｏ）で、短側パーシャル燃料カットフラグがＯＮでない場合には、ステップＳ３８に進む。
ステップＳ３８では、全気筒燃料カットの実施条件が成立したか否かを判別する。全気筒燃料カットの実施条件としては、例えばアイドルＳＷがＯＮであって車両が減速状態にあり、且つ、ロックアップクラッチ６がＯＮ、即ち直結状態であるか否かが適用される。判別結果が真（Ｙｅｓ）で全気筒燃料カットの実施条件が成立したと判定された場合には、ステップＳ４０に進み、全気筒燃料カットを実施する。

ステップＳ４２では、エンジン回転速度Ｎeが燃料復帰回転速度未満になったか否かを判別する。ここに、燃料復帰回転速度は、エンジン水温に応じ、エンジン水温が低いほど高めに設定されている。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には全気筒について燃料カット制御が継続実施される。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン回転速度Ｎeが燃料復帰回転速度未満になったような場合には、ステップＳ３６に進み、燃料カットを終了して燃料供給を復帰し、全気筒について燃料噴射を行い、通常運転を実施する。

一方、ステップＳ３８の判別結果が偽（Ｎｏ）で全気筒燃料カットの実施条件が成立していない場合には、ステップＳ４４に進み、上記長側パーシャル燃料カットフラグがＯＮであるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ３６進み、全気筒について燃料噴射を行う一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で長側パーシャル燃料カットフラグがＯＮと判定された場合には、ステップＳ４６に進む。

ステップＳ４６では、長側パーシャル燃料カットフラグがＯＮであることを受けて、全長の比較的長い排気管３３の接続されたシリンダヘッド２１側の各気筒（例えば、＃４、＃５、＃６）についてのみ燃料カットを実施する。
このようにすると、排気管３３は全長が比較的長いため、排気管３３が外気に冷却される期間が長くなり、急激な排気昇温を防止でき、ＨＣトラップ触媒４０からＨＣが早期に脱離してしまわないようにしつつ、ＨＣトラップ触媒４０の三元触媒層や三元触媒４２が活性状態になるまでの時間を稼ぐことができる。これにより、以降、ＨＣトラップ触媒４０の温度が所定の低温Ｔlを越え、パーシャル燃料カット制御が開始されたときにおいて、ＨＣトラップ触媒４０の三元触媒層や三元触媒４２を確実に活性状態に維持してＨＣを酸化除去でき、ＨＣの浄化効率のさらなる向上を図ることができる。

以上で本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン１を吸気管噴射型Ｖ型６気筒ガソリンエンジンとし、バンク毎に燃料カットを行うことでパーシャル燃料カット制御を実施するようにしたが、これに限られず、複数の排気マニホールドが気筒群毎に設けられて各排気マニホールドから延びる複数の排気管（複数の分岐排気通路）の長さが異なる構成であって、気筒群毎に燃料カット可能であれば、エンジン１は如何なるエンジンであってもよく、Ｖ型に代えて直列エンジン（例えば、４気筒ガソリンエンジン）であってもよいし、吸気管噴射型に代えて筒内噴射型エンジン等であってもよい。この場合、ＨＣ吸着材から脱離するＨＣの除去のためには複数の排気管のうち最も短い排気管に対応する気筒群についてのみ燃料カットを行い、ＨＣ吸着材の昇温を抑制するためには当該最も短い排気管以外の排気管に対応する気筒群についてのみ燃料カットを行えばよい。

また、上記実施形態では、バンク毎に三元触媒３４と三元触媒３５とをそれぞれ配設するようにしたが、三元触媒３４、３５については必ずしも設けなくてもよく、三元触媒３４、３５のいずれか一方だけ設けるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、ＨＣトラップ触媒４０の排気下流側に三元触媒４２を設けるようにしたが、上記のようにＨＣトラップ触媒４０が三元触媒層を有している場合には三元触媒４２を省略することも可能である。

また、上記実施形態では、バンク毎にＥＧＲ通路１４、１５を設け、全長の短い排気管３２の接続されたシリンダヘッド２０側の各気筒（例えば、＃１、＃２、＃３）についてはＥＧＲガスの環流量を少なく制限するようにしたが、シリンダヘッド２０側のＥＧＲ通路１４については最初から設けず、シリンダヘッド２１側にＥＧＲ通路１５のみ設けるようにしてもよい。このようにすれば、排気管３２には一切ＥＧＲガスを排出せず常に確実に空気のみを排出するようにでき、排気中に十分な量の余剰酸素を確保するようにしてＨＣ吸着材から脱離されるＨＣをより一層良好に酸化除去することができる。

また、上記実施形態では、温度検出手段としてＨＣトラップ触媒４０を実測する温度センサ４６を用いたが、エンジンの運転状態、エンジン水温、排気温度によりＨＣトラップ触媒４０の温度を推定してもよい。

車両に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す正面図である。車両に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す側面図である。本発明に係る燃料カット判定の判定ルーチンを示すフローチャートである。本発明に係る燃料カット制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本発明に係る燃料カット制御を実施した場合の触媒温度の時間変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１エンジン本体
１４、１５ＥＧＲ通路
１６、１７ＥＧＲ弁
２８燃料噴射弁
３２、３３排気管（複数の分岐排気通路）
３６排気管（主排気通路）
３９点火プラグ
４０ＨＣトラップ触媒（ＨＣ吸着材）
４２三元触媒（酸化触媒）
４６温度センサ（温度検出手段）
６０ＥＣＵ（電子コントロールユニット）

Claims

多気筒からなる内燃機関の複数の気筒群にそれぞれ対応して設けられ少なくとも２種類の異なる長さの複数の分岐排気通路と、
これら複数の分岐排気通路を排気下流側で合流して延びる主排気通路と、
該主排気通路に介装され、所定の低温域にあるときに排気中のＨＣを吸着する一方、前記所定の低温域を越えると前記吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、
該ＨＣ吸着材の温度を推定もしくは実測する温度検出手段と、
該ＨＣ吸着材の同位置或いは排気下流側に位置して設けられた酸化触媒と、
内燃機関の各気筒への燃料供給を制御する燃料制御手段とを備え、
前記燃料制御手段は、燃料カット条件が成立すると内燃機関への燃料供給を停止して燃料カットを行うとともに燃料カット復帰条件が成立すると該燃料カットを終了して内燃機関への燃料供給を復帰する燃料カット手段を含み、前記温度を推定もしくは実測する温度検出手段により前記ＨＣ吸着材の温度が前記所定の低温域を越えたことが検出されると、該燃料カット手段により前記複数の気筒群のうち少なくとも前記複数の分岐排気通路中の短い分岐排気通路に対応する一の気筒群について燃料カットを行い、少なくとも長い分岐排気通路に対応する他の気筒群については燃料カットを行わずに燃料供給を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記複数の気筒群にそれぞれ対応して設けられた複数の分岐吸気通路と、
前記複数の分岐排気通路から前記複数の分岐吸気通路に気筒群毎にそれぞれ排気の一部をＥＧＲガスとして環流させるＥＧＲ手段とを備え、
前記ＥＧＲ手段は、前記燃料カット手段により前記一の気筒群について少なくとも燃料カットを開始する直前から終了するまでの間、該一の気筒群に対応する分岐吸気通路へのＥＧＲガスの環流量を制限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。
前記ＥＧＲ手段は、前記燃料カット手段により前記一の気筒群について少なくとも燃料カットを開始する直前から終了するまでの間、該一の気筒群に対応する分岐吸気通路へのＥＧＲガスの環流を中止することを特徴とする、請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記複数の気筒群にそれぞれ対応して設けられた複数の分岐吸気通路と、
前記複数の分岐排気通路のうち前記他の気筒群に対応する分岐排気通路から前記複数の分岐吸気通路のうち前記他の気筒群に対応する分岐吸気通路に排気の一部をＥＧＲガスとして環流させるＥＧＲ手段とを備えたことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記温度検出手段からの情報に基づき前記ＨＣ吸着材の温度変化率を算出する温度変化率算出手段を備え、
前記燃料制御手段は、前記温度検出手段により前記ＨＣ吸着材の温度が前記所定の低温域にあることが検出され、且つ、該温度変化率算出手段により算出された前記ＨＣ吸着材の温度変化速度が所定速度以上であるとき、前記燃料カット手段により前記複数の気筒群のうち前記他の気筒群について燃料カットを行い、前記一の気筒群については燃料カットを行わずに燃料供給を行うことを特徴とする、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。