JP2015158172A - 気筒休止エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動時に排気浄化触媒の早期活性化を図ることができ、かつ、排気浄化触媒の劣化を抑制することが可能な気筒休止エンジンを提供する。
【解決手段】気筒休止エンジン１０は、第１グループの気筒（＃１、＃２）に第１排気管１８Ａを介して接続される第１排気浄化触媒２０Ａと、第２グループの気筒（＃３、＃４）に第２排気管１８Ｂを介して接続される第２排気浄化触媒２０Ｂと、第１排気管１８Ａと第２排気管１８Ｂとの集合部に接続された第３排気管１８Ｃに配設される第３排気浄化触媒２０Ｃと、第１グループの気筒による部分気筒運転と、第２グループの気筒による部分気筒運転と、第１グループおよび第２グループの気筒による全気筒運転とを切り替える気筒休止制御部５３とを備える。第１排気浄化触媒２０Ａは第２排気浄化触媒２０Ｂよりも低温活性性能に優れ、第２排気浄化触媒２０Ｂは第１排気浄化触媒２０Ａよりも耐久性能に優れる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一部の気筒を休止することができる気筒休止エンジンに関する。

近年、例えば低負荷運転時などに一部の気筒を休止して、ポンピングロスを低減するとともにより燃料消費率のよい運転領域でエンジンを運転することにより、エンジンの燃費向上を図ることができる気筒休止エンジン（又は気筒停止エンジン）が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、特許文献１記載の気筒休止エンジンは、第１の気筒群に第１の排気管を介して連通する第１の触媒と、第２の気筒群に第２の排気管を介して連通する第２の触媒とを備え、エンジンの運転状態に基づいて気筒停止実行の可否を判定し、気筒停止実行の許可判定時に第１の気筒群又は第２の気筒群のいずれか一方の気筒群を対象とする気筒停止を行う。そして、気筒停止中の気筒群に対応する触媒の温度を監視し、監視中の触媒の温度が設定温度以下に低下したことを判定したときに、気筒停止の対象とする気筒群を、一方の気筒群から他方の気筒群へと切り替える。そのため、特許文献１に記載の気筒休止エンジンによれば、比較的簡単な構成で、気筒停止時の触媒温度を維持することができる。

特開２００６−２６６１４７号公報

ところで、一般的に、例えば白金、ロジウム、パラジウムなどの貴金属を含む構成の排気浄化触媒は、ライトオフ性能（早期活性化性能）に優れる反面、貴金属のシンタリング（粒成長）等により比較的劣化しやすい傾向、すなわち耐久性に劣る傾向を有する。そのため、エンジン始動時の触媒活性を早期化することと排気浄化触媒の劣化を最小限に抑えることを高次元で両立させること、すなわち、ライトオフ性能と排気浄化触媒の耐久性とを高次元で両立させることは困難であった。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンジン始動時に排気浄化触媒の早期活性化を図ることができ、かつ、排気浄化触媒の劣化を抑制することが可能な気筒休止エンジンを提供することを目的とする。

本発明に係る気筒休止エンジンは、気筒休止可能に構成された第１グループの気筒および第２グループの気筒を有する気筒休止エンジンであって、第１グループの気筒に第１排気管を介して接続され、第１グループの気筒から排出される排気ガスを浄化する第１排気浄化触媒と、第２グループの気筒に第２排気管を介して接続され、第２グループの気筒から排出される排気ガスを浄化する第２排気浄化触媒と、第１排気管と第２排気管との集合部に接続された第３排気管に配設される第３排気浄化触媒と、第１グループの気筒による運転と、第２グループの気筒による運転と、第１グループおよび第２グループの気筒による運転とを切り替える気筒休止制御手段とを備え、第１排気浄化触媒が、第２排気浄化触媒よりも低温活性性能に優れ、第２排気浄化触媒が、第１排気浄化触媒よりも耐久性能に優れることを特徴とする。

本発明に係る気筒休止エンジンによれば、第１排気浄化触媒が第２排気浄化触媒よりも低温活性性能に優れている。そのため、例えば、エンジン始動直後の低負荷運転時に、第１グループの気筒による運転を行うことにより、第１排気浄化触媒を早期活性化させることができ、排気浄化を促進することができる。一方、第２排気浄化触媒が、第１排気浄化触媒よりも耐久性能に優れている。そのため、例えば、第２排気浄化触媒又は第３排気浄化触媒が活性化した後の低負荷運転時に、第２グループの気筒による運転に切り替えることにより、第１排気浄化触媒の劣化を抑制（耐久性を向上）することができる。その結果、エンジン始動時に排気浄化触媒の早期活性化を図ることができ、かつ、排気浄化触媒の劣化を抑制すること（すなわち、排気浄化触媒の早期活性化と耐久性とを高次元で両立させること）が可能となる。

本発明に係る気筒休止エンジンは、気筒休止エンジンの燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段を備え、気筒休止制御手段が、気筒休止エンジンを始動する際には、第１グループおよび第２グループの気筒による運転を行い、エンジン始動後に、燃焼状態判定手段により気筒休止エンジンの燃焼状態が安定したと判定された場合に、第１グループの気筒による運転に切り替えることが好ましい。

この場合、エンジン始動時には、第１グループおよび第２グループすべての気筒による運転が行われるため、スムーズなエンジン始動を行うことができる。また、エンジン始動後、気筒休止エンジンの燃焼状態が安定したとき（エンジンが安定して回るようになったとき）に、低温活性性能に優れた第１排気浄化触媒が連通された第１グループの気筒による運転に切り替えられる。よって、気筒休止エンジンを始動する際のＮＶ（Ｎｏｉｓｅ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）を悪化させることなく、早期に排気ガスの浄化を開始することが可能となる。

本発明に係る気筒休止エンジンでは、気筒休止制御手段が、エンジン始動後、第２排気浄化触媒又は第３排気浄化触媒が活性化するまでのファストアイドル時および低負荷運転時には、第１グループの気筒による運転を行い、エンジン始動後、第２排気浄化触媒又は第３排気浄化触媒が活性化した後の低負荷運転時には、第２グループの気筒による運転を行うことが好ましい。

この場合、エンジン始動直後、すなわち第２排気浄化触媒又は第３排気浄化触媒が活性化するまでは、低温活性性能に優れた第１排気浄化触媒を用いて早期に排気ガスを浄化することができる。また、第２排気浄化触媒又は第３排気浄化触媒が活性化した後は、耐久性能に優れた第２排気浄化触媒又は第３排気浄化触媒を用いて排気ガスを浄化することができる。よって、始動時の早期の排気ガス浄化と排気浄化触媒の耐久性確保とを両立することが可能になる。

本発明に係る気筒休止エンジンは、第２排気浄化触媒の活性状態を判定する第１活性判定手段をさらに備え、気筒休止制御手段が、第１活性判定手段により第２排気浄化触媒が活性化したと判定されたときに、第２グループの気筒による運転に切り替えることが好ましい。

この場合、第２排気浄化触媒が活性化したとき、すなわち第２排気浄化触媒による排気ガスの浄化が可能になったときには、第２グループの気筒による運転に切り替えられる。よって、エミッションを悪化させることなく、第１排気浄化触媒の劣化を抑制（耐久性を向上）することが可能となる。

本発明に係る気筒休止エンジンは、第３排気浄化触媒の活性状態を判定する第２活性判定手段をさらに備え、気筒休止制御手段が、第２活性判定手段により第３排気浄化触媒が活性化したと判定されたときに、第２グループの気筒による運転に切り替えることが好ましい。

この場合、第３排気浄化触媒が活性化したとき、すなわち第３排気浄化触媒による排気ガスの浄化が可能になったときには、第２グループの気筒による運転に切り替えられる。よって、エミッションを悪化させることなく、第１排気浄化触媒の劣化を抑制（耐久性を向上）することが可能となる。

本発明に係る気筒休止エンジンは、第３排気浄化触媒の温度又は第３排気浄化触媒の温度と相関を有する温度を検出する温度検出手段をさらに備え、第２活性判定手段が、第３排気浄化触媒の温度又は第３排気浄化触媒の温度と相関を有する温度が所定温度以上になった場合に、第３排気浄化触媒が活性化したと判定することが好ましい。

この場合、第３排気浄化触媒の温度又は第３排気浄化触媒の温度と相関を有する温度が所定温度以上になった場合に、第３排気浄化触媒が活性化したと判定される。そのため、第３排気浄化触媒の活性化判定を的確に行うことが可能となる。

本発明に係る気筒休止エンジンでは、第２活性判定手段が、気筒休止エンジンの運転状態に基づいて、第３排気浄化触媒に対する供給熱量を推定するとともに、エンジン始動後からの供給熱量の積算値を求め、該積算値が所定値以上になった場合に、第３排気浄化触媒が活性化したと判定することが好ましい。

この場合、エンジン始動後からの第３排気浄化触媒に対する供給熱量の積算値が所定値以上になった場合に、第３排気浄化触媒が活性化したと判定される。そのため、第３排気浄化触媒の活性化判定を的確に行うことが可能となる。

本発明によれば、気筒休止エンジンにおいて、エンジン始動時に排気浄化触媒の早期活性化を図ることができ、かつ、排気浄化触媒の劣化を抑制すること（すなわち、排気浄化触媒の早期活性化と耐久性とを高次元で両立させること）が可能となる。

実施形態に係る気筒休止エンジンの構成を示す図である。 実施形態に係る気筒休止エンジンの排気系レイアウトを示す図である。 実施形態に係る気筒休止エンジンにおける気筒休止制御の処理手順を示すフローチャートである。 変形例に係る気筒休止エンジン（水平対向型６気筒エンジン）の排気系レイアウトを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１及び図２を併せて用いて、実施形態に係る気筒休止エンジン１０の構成について説明する。図１は、気筒休止エンジン１０の構成を示す図である。また、図２は、気筒休止エンジン１０の排気系レイアウトを示す図である。

気筒休止エンジン（以下、単に「エンジン」ともいう）１０は、例えば水平対向型の４気筒エンジンである。また、エンジン１０は、シリンダ内（筒内）に燃料を直接噴射する筒内噴射式のエンジンである。エンジン１０では、エアクリーナ１６から吸入された空気が、吸気管１５に設けられた電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」ともいう）１３により絞られ、インテークマニホールド１１を通り、エンジン１０に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナ１６から吸入された空気の量は、エアクリーナ１６とスロットルバルブ１３との間に配置されたエアフローメータ１４により検出される。また、インテークマニホールド１１を構成するコレクター部（サージタンク）の内部には、インテークマニホールド１１内の圧力（吸気マニホールド圧力）を検出するバキュームセンサ３０が配設されている。さらに、スロットルバルブ１３には、該スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットル開度センサ３１が配設されている。

シリンダヘッドには、気筒毎に吸気ポート２２と排気ポート２３とが形成されている（図１では片バンクのみ示した）。各吸気ポート２２、排気ポート２３それぞれには、該吸気ポート２２、排気ポート２３を開閉する吸気バルブ２４、排気バルブ２５が設けられている。

エンジン１０の動弁機構には、各気筒の吸気バルブ２４および排気バルブ２５の稼働を停止させる気筒休止機構２６が組み込まれている。気筒休止機構２６は、例えば、油圧により作動して、各気筒の吸気バルブ２４と吸気カム２８との間および排気バルブ２５と排気カム２９との間の連結を解除し、吸気バルブ２４および排気バルブ２５を休止状態（閉弁状態）にする。その際に、稼働が停止された気筒に対しては、燃料の供給も停止（燃料カット）される。

ここで、気筒休止機構２６は、エンジン１０の各気筒を、気筒休止した際に点火順序が等間隔になるように２つのグループに分けて、各グループ毎に気筒休止できるように構成されている。すなわち、例えば４気筒エンジンにおいて、点火順序が「１番気筒（＃１）−３番気筒（＃３）−２番気筒（＃２）−４番気筒（＃４）」の順であれば、１番気筒（＃１）と２番気筒（＃２）とからなる第１グループと、３番気筒（＃３）と４番気筒（＃４）とからなる第２グループとに分け、各グループ毎に気筒休止可能に構成されている（図２参照）。なお、気筒休止機構２６は、後述する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」ともいう）５０により、エンジン１０の運転状態等に応じて制御される。

エンジン１０の各気筒には、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ１２が取り付けられている。インジェクタ１２は、高圧燃料ポンプ（図示省略）により加圧された燃料を各気筒の燃焼室内へ直接噴射する。

また、各気筒のシリンダヘッドには、混合気に点火する点火プラグ１７、及び該点火プラグ１７に高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイル２１が取り付けられている。エンジン１０の各気筒では、吸入された空気とインジェクタ１２によって噴射された燃料との混合気が点火プラグ１７により点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは第１排気管１８Ａ、第２排気管１８Ｂ、および第３排気管１８Ｃ（以下、第１排気管１８Ａ、第２排気管１８Ｂ、および第３排気管１８Ｃをまとめて排気管１８ということもある）を通して排出される。

ここで、図２を参照して、エンジン１０の排気系レイアウトについて説明する。図２に示されるように、第１グループの各気筒（＃１、＃２）には、第１排気管１８Ａが連結されている。この第１排気管１８Ａの集合部下流には、第１グループの気筒から排出される排気ガスを浄化する第１排気浄化触媒２０Ａが介装されている。すなわち、第１グループの各気筒（＃１、＃２）は、第１排気管１８Ａを介して第１排気浄化触媒２０Ａに連通されている。

同様に、第２グループの各気筒（＃３、＃４）には、第２排気管１８Ｂが連結されている。この第２排気管１８Ｂの集合部下流には、第２グループの気筒から排出される排気ガスを浄化する第２触媒２０Ｂが介装されている。すなわち、第２グループの各気筒（＃３、＃４）は、第２排気管１８Ｂを介して第２排気浄化触媒２０Ｂに連通されている。

さらに、第１排気管１８Ａと第２排気管１８Ｂとは下流側で集合されており、その集合部には第３排気管１８Ｃが接続されている。この第３排気管１８Ｃには第３排気浄化触媒２０Ｃが介装されている。

ここで、第１排気浄化触媒２０Ａ、第２排気浄化触媒２０Ｂ、および第３排気浄化触媒２０Ｃ（以下、第１排気浄化触媒２０Ａ、第２排気浄化触媒２０Ｂ、および第３排気浄化触媒２０Ｃをまとめて排気浄化触媒２０ということもある）は三元触媒であり、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行い、排気ガス中の有害ガス成分を無害な二酸化炭素（ＣＯ_２）、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）及び窒素（Ｎ_２）に清浄化するものである。

特に、第１排気浄化触媒２０Ａには、例えばパラジウムなどの貴金属を含み、第２排気浄化触媒２０Ｂよりも低温活性性能（ライトオフ性能）に優れるものが用いられる。一方、第２排気浄化触媒２０Ｂには、例えば熱負荷の少ない構造とすることにより、第１排気浄化触媒２０Ａよりも耐久性能に優れるものが用いられる。

第１排気管１８Ａの第１排気浄化触媒２０Ａの上流側、および第２排気管１８Ｂの第２排気浄化触媒２０Ｂの上流側それぞれには、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する空燃比センサ１９Ａ，１９Ｂが取り付けられている。空燃比センサ１９Ａ，１９Ｂとしては、排気空燃比をリニアに検出することのできるリニア空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）が用いられる。なお、空燃比センサ１９Ａ，１９Ｂとして、排気空燃比をオン−オフ的に検出するＯ_２センサを用いてもよい。また、第３排気管１８Ｃの第３排気浄化触媒２０Ｃの上流側には、排気空燃比をオン−オフ的に検出するＯ_２センサ１９Ｃが設けられている。

上述したエアフローメータ１４、ＬＡＦセンサ１９Ａ，１９Ｂ、Ｏ_２センサ１９Ｃ、バキュームセンサ３０、スロットル開度センサ３１に加え、エンジン１０のカムシャフト近傍には、エンジン１０の気筒判別を行うためのカム角センサ３２が取り付けられている。また、エンジン１０のクランクシャフト１０ａ近傍には、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出するクランク角センサ３３が取り付けられている。ここで、クランクシャフト１０ａの端部には、例えば、２歯欠歯した３４歯の突起が１０°間隔で形成されたタイミングロータ３３ａが取り付けられており、クランク角センサ３３は、タイミングロータ３３ａの突起の有無を検出することにより、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出する。カム角センサ３２及びクランク角センサ３３としては、例えば電磁ピックアップ式のものなどが用いられる。

これらのセンサは、ＥＣＵ５０に接続されている。さらに、ＥＣＵ５０には、エンジン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ３４、潤滑油の温度を検出する油温センサ３５、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ３６、吸入空気温度を検出する吸気温センサ３７、及び、第３排気浄化触媒２０Ｃの層内温度を検出する触媒温度センサ３８等の各種センサも接続されている。ここで、触媒温度センサ３８は、特許請求の範囲に記載の温度検出手段として機能する。なお、触媒温度センサ３８は、第３排気浄化触媒２０Ｃの層内温度を直接検出することに代えて、第３排気浄化触媒２０Ｃの温度と相関を有する温度、例えば、第３排気浄化触媒２０Ｃの下流の排気ガス温度等を検出するようにしてもよい。

ＥＣＵ５０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、１２Ｖバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。また、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１２を駆動するインジェクタドライバ、点火信号を出力する出力回路、及び、電子制御式スロットルバルブ１３を開閉する電動モータ１３ａを駆動するモータドライバ等を備えている。さらに、ＥＣＵ５０は、気筒休止機構２６を構成する電磁弁（図示省略）を駆動するドライバ等も備えている。

ＥＣＵ５０では、カム角センサ３２の出力から気筒が判別され、クランク角センサ３３の出力からエンジン回転数が求められる。また、ＥＣＵ５０では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、吸気管負圧、アクセルペダル開度、混合気の空燃比、吸入空気温度、触媒温度、及びエンジン１０の水温や油温等の各種情報が取得される。そして、ＥＣＵ５０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、及び、スロットルバルブ１３や気筒休止機構２６等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を総合的に制御する。

特に、ＥＣＵ５０は、排気浄化触媒２０の早期活性化と耐久性とを両立させるようにエンジン１０の気筒休止制御を行う機能を有している。そのため、ＥＣＵ５０は、燃焼状態判定部５１、触媒活性判定部５２、及び、気筒休止制御部５３を機能的に備えている。ＥＣＵ５０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、燃焼状態判定部５１、触媒活性判定部５２、及び、気筒休止制御部５３の各機能が実現される。

燃焼状態判定部５１は、エンジン１０の燃焼状態を判定する。すなわち、燃焼状態判定部５１は、特許請求の範囲に記載の燃焼状態判定手段として機能する。より具体的には、燃焼状態判定部５１は、例えば、エンジン回転数の時間変化からエンジン１０の回転変動を求め、該回転変動に基づいてエンジン１０の燃焼状態を判定する。すなわち、燃焼状態判定部５１は、エンジン１０の回転変動が所定値以下の場合に、燃焼が安定していると判定する。なお、燃焼状態判定部５１による燃焼状態の判定結果は気筒休止制御部５３に出力される。

活性判定部５２は、第３排気浄化触媒２０Ｃの活性状態を判定する。すなわち、触媒活性判定部５２は、特許請求の範囲に記載の第２活性判定手段として機能する。より具体的には、活性判定部５２は、触媒温度センサ３８により検出された第３排気浄化触媒２０Ｃの温度（又は第３排気浄化触媒２０Ｃの温度と相関を有する温度）が予め定められている所定温度以上になった場合に、第３排気浄化触媒２０Ｃが活性化したと判定する。触媒活性判定部５２による活性状態の判定結果は気筒休止制御部５３に出力される。

なお、活性判定部５２では、エンジン１０の運転状態（例えば、エンジン１０の吸入空気量およびエンジン回転数等）に基づいて、第３排気浄化触媒２０Ｃに対する供給熱量を推定するとともに、エンジン始動直後からの供給熱量の積算値を求め、該積算値が所定値以上になった場合に、第３排気浄化触媒２０Ｃが活性化したと判定するようにしてもよい。また、触媒活性判定部５２では、第３排気浄化触媒２０Ｃの活性状態の判定に加えて、第２排気浄化触媒２０Ｂの活性状態を同様に判定するようにしてもよい。この場合には、触媒活性判定部５２は、特許請求の範囲に記載の第１活性判定手段としても機能する。

気筒休止制御部５３は、エンジン１０の運転状態および第３排気浄化触媒２０Ｃ（又は第２排気浄化触媒２０Ｂ）の活性状態に基づいて、第１グループの気筒（＃１、＃２）による部分気筒運転（気筒休止運転）と、第２グループの気筒（＃３、＃４）による部分気筒運転（気筒休止運転）と、第１グループおよび第２グループすべての気筒による全気筒運転とを切り替える。すなわち、気筒休止制御部５３は、特許請求の範囲に記載の気筒休止制御手段として機能する。

より詳細には、気筒休止制御部５３は、エンジン１０を始動する際には、第１グループおよび第２グループすべての気筒による全気筒運転を行い、エンジン始動後に、燃焼状態判定部５１によりエンジン１０の燃焼状態が安定したと判定された場合に、第１グループの気筒（＃１、＃２）のみによる部分気筒運転に切り替える。

また、気筒休止制御部５３は、エンジン１０の始動後、第３排気浄化触媒２０Ｃ（又は第２排気浄化触媒２０Ｂ）が活性化するまでのファストアイドル時および低負荷運転時には、第１グループの気筒（＃１、＃２）による部分気筒運転を行う。一方、気筒休止制御部５３は、エンジン１０の始動後、第３排気浄化触媒２０Ｃ（又は第２排気浄化触媒２０Ｂ）が活性化した後の低負荷運転時には、第２グループの気筒（＃３、＃４）による部分気筒運転を行う。

ここで、気筒休止制御部５３は、第２活性判定部５２により、第３排気浄化触媒２０Ｃが活性化したと判定されたときに、第１グループの気筒（＃１、＃２）による部分気筒運転から、第２グループの気筒（＃３、＃４）による部分気筒運転に切り替える。なお、気筒休止制御部５３は、第３排気浄化触媒２０Ｃに代えて又は加えて、第２排気浄化触媒２０Ｂが活性化したと判定されたときに、第１グループの気筒（＃１、＃２）による部分気筒運転から、第２グループの気筒（＃３、＃４）による部分気筒運転に切り替えるようにしてもよい。

なお、気筒休止制御部５３は、上述したエンジン始動時の他、高負荷運転時（気筒休止不可運転領域）には、第１グループおよび第２グループすべての気筒による全気筒運転を行う。

次に、図３を参照しつつ、気筒休止エンジン１０の動作について説明する。図３は、気筒休止エンジン１０における気筒休止制御の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＥＣＵ５０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。

まず、ステップＳ１００では、エンジン１０の運転状態が検出される。すなわち、アクセル開度、エンジン回転数、吸入空気量、吸入空気温度、触媒温度、及び水温や油温等が検出されて読み込まれる。続いて、ステップＳ１０２では、ステップＳ１００で読み込まれたエンジン１０の運転状態に基づいて、始動後運転状態判定結果、すなわち、エンジン始動後、エンジン１０が安定して回転しているか否かの判定結果が取得される。また、ステップＳ１０２では、運転領域の判定結果、すなわち、気筒休止運転できる領域（低負荷領域）であるか否かの判定結果が取得される。さらに、ステップＳ１０２では、第３排気浄化触媒２０Ｃの活性判定結果、すなわち、第３排気浄化触媒２０Ｃが活性化しているか否かの判定結果が取得される。

次に、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で取得された判定結果等に基づいて、エンジン始動時又は気筒休止不可領域（高負荷領域）であるか否かについての判断が行われる。ここで、エンジン始動時又は気筒休止不可領域である場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、エンジン始動時でなくかつ気筒休止不可領域でないときには、ステップＳ１０８に処理が移行する。

ステップＳ１０６では、第１グループおよび第２グループすべての気筒による全気筒運転が実行される。その後、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ１０８では、エンジン始動直後かつ第３排気浄化触媒２０Ｃが未活性であるか否かについての判断が行われる。ここで、エンジン始動直後かつ第３排気浄化触媒２０Ｃが未活性である場合には、ステップＳ１１０に処理が移行する。一方、エンジン始動直後ではないとき、又は第３排気浄化触媒２０Ｃが活性化しているときには、ステップＳ１１２に処理が移行する。

ステップＳ１１０では、第１グループの気筒（＃１、＃２）による部分気筒運転（第２グループは気筒休止）が実行され、第１グループの気筒（＃１、＃２）から排出される排気ガスは低温活性性能に優れた第１排気浄化触媒２０Ａによって浄化される。その後、本処理から一旦抜ける。

一方、ステップＳ１１２では、第２グループの気筒（＃３、＃４）による部分気筒運転（第１グループは気筒休止）が実行され、第２グループの気筒（＃３、＃４）から排出される排気ガスは耐久性に優れた第２排気浄化触媒２０Ｂによって浄化される。その後、本処理から一旦抜ける。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、第１排気浄化触媒２０Ａが第２排気浄化触媒２０Ｂよりも低温活性性能に優れている。そのため、エンジン始動直後のファストアイドル時および低負荷運転時に、第１グループの気筒（＃１、＃２）による部分気筒運転（気筒休止運転）を行うことにより、低温活性性能に優れた第１排気浄化触媒２０Ａを用いて早期に排気ガスを浄化することができる。一方、第２排気浄化触媒２０Ｂが、第１排気浄化触媒２０Ａよりも耐久性能に優れている。そのため、第３排気浄化触媒２０Ｃ（又は第２排気浄化触媒２０Ｂ）が活性化した後の低負荷運転時には、第２グループの気筒（＃３、＃４）による部分気筒運転に切り替え、耐久性能に優れた第３排気浄化触媒２０Ｃ（又は第２排気浄化触媒２０Ｂ）を用いて排気ガスを浄化することにより、第１排気浄化触媒２０Ａの劣化を抑制することができる。その結果、エンジン始動時に排気浄化触媒２０の早期活性化を図ることができ、かつ、排気浄化触媒２０の劣化を抑制（耐久性を向上）すること、すなわち、排気浄化触媒２０の早期活性化と耐久性とを高次元で両立させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、エンジン始動時には、第１グループおよび第２グループすべての気筒による全気筒運転が行われるため、スムーズなエンジン始動を行うことができる。さらに、エンジン始動後、エンジン１０の燃焼状態が安定したとき（エンジン１０が安定して回るようになったとき）に、低温活性性能に優れた第１排気浄化触媒２０Ａが連通された第１グループの気筒（＃１、＃２）のみによる部分気筒運転に切り替えられる。よって、エンジン１０を始動する際のＮＶを悪化させることなく、早期に排気ガスの浄化を開始することが可能となる。

本実施形態によれば、第３排気浄化触媒２０Ｃ（又は第２排気浄化触媒２０Ｂ）が活性化したとき、すなわち第３排気浄化触媒２０Ｃ（又は第２排気浄化触媒２０Ｂ）による排気ガスの浄化が可能になったときには、第２グループの気筒（＃３、＃４）による部分気筒運転に切り替えられる。よって、エミッションを悪化させることなく、第１排気浄化触媒２０Ａの劣化を抑制（耐久性を向上）することが可能となる。

なお、本実施形態によれば、第３排気浄化触媒２０Ｃの温度（又は第３排気浄化触媒２０Ｃの温度と相関を有する温度）が所定温度以上になった場合に、第３排気浄化触媒２０Ｃが活性化したと判定される。そのため、第３排気浄化触媒２０Ｃの活性化判定を的確に行うことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明を筒内噴射式のエンジンに適用した場合を例にして説明したが、本発明は、ポート噴射式のエンジンにも適用することができる。

また、上記実施形態では、本発明を水平対向型のエンジンに適用した場合を例にして説明したが、本発明は、例えば、直列型のエンジンやＶ型のエンジンなどにも適用することができる。さらに、エンジンの気筒数は４気筒に限られることなく、例えば、６気筒や、８気筒、又はそれ以上の気筒数を有するエンジンにも適用することができる。

ここで、本発明を水平対向型６気筒エンジンに適用した場合の排気系のレイアウトを図４に示す。図４に示されるように、第１グループの各気筒（＃１、＃３、＃５）は、第１排気管１８Ａを介して、低温活性性能に優れた第１排気浄化触媒２０Ａに連通される。また、第２グループの各気筒（＃２、＃４、＃６）は、第２排気管１８Ｂを介して、耐久性能に優れた第２排気浄化触媒２０Ｂに連通される。さらに、第１排気管１８Ａと第２排気管１８Ｂとの集合部には第３排気管１８Ｃが接続され、該第３排気管１８Ｃには第３排気浄化触媒２０Ｃが配設される。このようにレイアウトされるとともに、上述したように気筒休止制御が行われることにより、上記気筒休止エンジン１０（４気筒エンジン）の場合と同様に、排気浄化触媒２０の早期活性化と耐久性とを高次元で両立することができる。

１０ 気筒休止エンジン
１２ インジェクタ
１３ 電子制御式スロットルバルブ
１４ エアフローメータ
１８Ａ 第１排気管
１８Ｂ 第２排気管
１８Ｃ 第３排気管
１９Ａ、１９Ｂ ＬＡＦセンサ
１９Ｃ Ｏ_２センサ
２０Ａ 第１排気浄化触媒
２０Ｂ 第２排気浄化触媒
２０Ｃ 第３排気浄化触媒
２４ 吸気バルブ
２５ 排気バルブ
２６ 気筒休止機構
３０ バキュームセンサ
３１ スロットル開度センサ
３２ カム角センサ
３３ クランク角センサ
３４ 水温センサ
３５ 油温センサ
３６ アクセル開度センサ
３７ 吸気温センサ
３８ 触媒温度センサ
５０ ＥＣＵ
５１ 燃焼状態判定部
５２ 触媒活性判定部
５３ 気筒休止制御部

Claims (7)

1. 気筒休止可能に構成された第１グループの気筒および第２グループの気筒を有する気筒休止エンジンであって、
   前記第１グループの気筒に第１排気管を介して接続され、前記第１グループの気筒から排出される排気ガスを浄化する第１排気浄化触媒と、
   前記第２グループの気筒に第２排気管を介して接続され、前記第２グループの気筒から排出される排気ガスを浄化する第２排気浄化触媒と、
   前記第１排気管と前記第２排気管との集合部に接続された第３排気管に配設される第３排気浄化触媒と、
   前記第１グループの気筒による運転と、前記第２グループの気筒による運転と、前記第１グループおよび第２グループの気筒による運転とを切り替える気筒休止制御手段と、を備え、
   前記第１排気浄化触媒は、前記第２排気浄化触媒よりも低温活性性能に優れ、
   前記第２排気浄化触媒は、前記第１排気浄化触媒よりも耐久性能に優れることを特徴とする気筒休止エンジン。
2. 気筒休止エンジンの燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段を備え、
   前記気筒休止制御手段は、気筒休止エンジンを始動する際には、前記第１グループおよび第２グループの気筒による運転を行い、エンジン始動後に、前記燃焼状態判定手段により気筒休止エンジンの燃焼状態が安定したと判定された場合に、前記第１グループの気筒による運転に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の気筒休止エンジン。
3. 前記気筒休止制御手段は、エンジン始動後、前記第２排気浄化触媒又は前記第３排気浄化触媒が活性化するまでのファストアイドル時および低負荷運転時には、前記第１グループの気筒による運転を行い、エンジン始動後、前記第２排気浄化触媒又は前記第３排気浄化触媒が活性化した後の低負荷運転時には、前記第２グループの気筒による運転を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の気筒休止エンジン。
4. 前記第２排気浄化触媒の活性状態を判定する第１活性判定手段をさらに備え、
   前記気筒休止制御手段は、前記第１活性判定手段により、前記第２排気浄化触媒が活性化したと判定されたときに、前記第２グループの気筒による運転に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の気筒休止エンジン。
5. 前記第３排気浄化触媒の活性状態を判定する第２活性判定手段をさらに備え、
   前記気筒休止制御手段は、前記第２活性判定手段により、前記第３排気浄化触媒が活性化したと判定されたときに、前記第２グループの気筒による運転に切り替えることを特徴とする請求項３又は４に記載の気筒休止エンジン。
6. 前記第３排気浄化触媒の温度又は前記第３排気浄化触媒の温度と相関を有する温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
   前記第２活性判定手段は、前記第３排気浄化触媒の温度又は前記第３排気浄化触媒の温度と相関を有する温度が所定温度以上になった場合に、前記第３排気浄化触媒が活性化したと判定することを特徴とする請求項５に記載の気筒休止エンジン。
7. 前記第２活性判定手段は、気筒休止エンジンの運転状態に基づいて、前記第３排気浄化触媒に対する供給熱量を推定するとともに、エンジン始動直後からの前記供給熱量の積算値を求め、該積算値が所定値以上になった場合に、前記第３排気浄化触媒が活性化したと判定することを特徴とする請求項５に記載の気筒休止エンジン。

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