JP2019108857A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】スイング特性を有する遮熱膜を用いて触媒の早期暖機を実現すると共に、当該触媒の劣化を抑えることのできる内燃機関を提供する。【解決手段】特定気筒では、ピストンの頂面、排気バルブの傘部の表面、および、排気ポートの壁面に遮熱膜が形成されている。一方、特定気筒以外の他の気筒では、ピストンの頂面にのみ遮熱膜が形成されている。遮熱膜は、排気マニホールドの内壁、排気管の内壁、および、ハウジングの内壁に形成されている。但し、排気マニホールドのうち、他の気筒の排気ポートに接続される分岐管の内壁には、遮熱膜が形成されていない。【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関に関し、より詳細には、遮熱膜を備える内燃機関に関する。

特開２０１０−２４９００８号公報には、燃焼室の壁面に遮熱膜が形成された内燃機関が開示されている。この遮熱膜は、陽極酸化層を備えている。陽極酸化層は、多孔質構造を有している。多孔質構造を有することで、陽極酸化層は、燃焼室の構成部材よりも、熱伝導率および単位体積当たりの熱容量において低い熱物性を示す。

このような熱物性によれば、燃焼室内の作動ガスの温度に、遮熱膜形成面の温度を追従させることが可能となる。即ち、膨張行程では、上昇する燃焼ガスの温度に、遮熱膜形成面の温度を追従させることが可能となる。また、吸気行程では、比較的低い吸気の温度に、遮熱膜形成面の温度を追従させることが可能となる。以下、このような追従特性を「スイング特性」ともいう。スイング特性を有する遮熱膜によれば、冷却損失の低減と、ノッキングの発生抑制と、を両立させることが可能となる。

特開２００３−３０７１０５号公報には、その傘部の表面に遮熱膜が形成された排気バルブが開示されている。実開昭６１−３９１５号公報および実開昭６０−１４３１２７号公報には、排気マニホールドの内壁に遮熱膜が形成された内燃機関が開示されている。これらの遮熱膜は、溶射法を用いて形成されている。溶射法を用いて形成された遮熱膜は、上述した陽極酸化層と同様に多孔質構造を有する。そのため、スイング特性による上述した効果が期待される。

特開２０１０−２４９００８号公報 特開２００３−３０７１０５号公報 実開昭６１−３９１５号公報 実開昭６０−１４３１２７号公報

ところで、車両に搭載される一般的な内燃機関は、排気管に触媒を備えている。この触媒は、活性化状態にあるときに、排気に含まれる特定の成分を浄化する機能を有している。そのため、この触媒の浄化機能を内燃機関の始動直後（特に、冷間始動直後）から利用するには、何かしらの手段によって触媒を急速に活性化させることが重要となる。より具体的には、触媒の床温を、活性化温度域まで短時間で上昇させることが重要となる。

この点、燃焼室の壁面だけでなく、排気バルブの傘部の表面、排気マニホールドの内壁といった排気系の構成部材の表面全てにスイング特性を有する遮熱膜を形成すれば、始動直後において燃焼室から触媒に流入する排気の温度を急速に高めることが可能になる。しかし、各サイクルで吸気が流入する燃焼室とは異なり、排気マニホールドや排気管を冷やすことができるのは外部との熱交換に限られる。そのため、排気マニホールドや排気管の内壁のすべてに遮熱膜を形成した場合は、触媒の暖機が完了した後においても、排気の温度が高い状態が続くことが予想される。従って、触媒の劣化が進行し易くなるというおそれがあった。

本発明は、上述した課題の少なくとも１つに鑑みてなされたものであり、スイング特性を有する遮熱膜を用いて触媒の早期暖機を実現すると共に、当該触媒の劣化を抑えることのできる内燃機関を提供することを目的とする。

第１の発明は、上述した課題を解決するための内燃機関であり、次の特徴を有する。
前記内燃機関は、複数の燃焼室と、複数の排気ポートと、複数の排気バルブと、複数の分岐管と、排気管と、触媒と、を備えている。
前記燃焼室のそれぞれは、シリンダブロックのボア面と、シリンダヘッドの底面と、ピストンの頂面と、によって構成される。
前記排気ポートは、前記燃焼室のそれぞれに接続される。
前記排気バルブは、前記排気ポートをそれぞれ開閉する。
前記排気管は、前記分岐管が合流する合流部に接続される。
前記触媒は、前記排気管の途中に設けられる。
前記燃焼室を構成する壁面の少なくとも一部に、遮熱膜が形成される。
前記遮熱膜は、前記壁面の母材よりも熱伝導率および単位体積当たりの熱容量において低い熱物性を示す。
前記遮熱膜は、特定の燃焼室から前記触媒までの間の排気系の構成部材の表面に形成される。
前記遮熱膜は、前記特定の燃焼室以外の他の燃焼室から前記合流部までの間の排気系の構成部材の表面に形成されていない。

第２の発明は、第１の発明において、次の特徴を有する。
前記燃焼室を構成する壁面に形成される遮熱膜よりも、前記排気系の構成部材の表面に形成される遮熱膜の方が低い熱容量を有する。

第３の発明は、第２の発明において、次の特徴を有する。
前記燃焼室を構成する壁面に形成される遮熱膜と、前記排気系の構成部材の表面に形成される遮熱膜とは同一の材料から構成される。

第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、複数のインジェクタと、制御装置と、を更に備える。
前記インジェクタは、前記燃焼室のそれぞれに設けられる。
前記制御装置は、前記インジェクタからの燃料噴射を制御する。
前記制御装置は、気筒休止制御を実施する。
前記気筒休止制御は、前記触媒の暖機完了後の所定の運転条件下において、前記特定の燃焼室に設けられるインジェクタからの燃料噴射を継続し、前記他の燃焼室に設けられるインジェクタからの燃料噴射を休止する制御である。

第１の発明によれば、燃焼室を構成する壁面の少なくとも一部と、特定の燃焼室から触媒までの間の排気系の構成部材の表面と、に遮熱膜が形成されているので、この形成面での遮熱作用が期待できる。従って、触媒の早期暖機を実現することができる。また、第１の発明によれば、他の燃焼室から合流部までの間の排気系の構成部材の表面には遮熱膜が形成されていないので、この非形成面からの放熱作用が期待できる。そのため、触媒の暖機完了後、触媒に流入する排気の温度が高い状態が続くのを抑えることができる。従って、触媒の劣化を抑えることができる。

第２の発明によれば、燃焼室を構成する壁面に形成される遮熱膜よりも、排気系の構成部材の表面に形成される遮熱膜の方が低い熱容量とされる。そのため、触媒の暖機完了後、触媒に流入する排気の温度が高い状態が続くのを良好に抑えることができる。

第３の発明によれば、燃焼室を構成する壁面に形成される遮熱膜よりも、排気系の構成部材の表面に形成される遮熱膜の方が薄くされる。そのため、これらの遮熱膜を同一の材料から構成する場合において、触媒の暖機完了後、触媒に流入する排気の温度が高い状態が続くのを良好に抑えることができる。

第４の発明によれば、気筒休止制御が実行される。そのため、気筒休止制御の実行中において、特定気筒の燃焼室からの排気の熱エネルギを触媒に効率的に投入して、触媒の活性化状態を保つことができる。

本発明の実施の形態１に係る内燃機関の構成を説明する図である。 エンジン本体の断面模式図である（１番気筒＃１または４番気筒＃４）。 エンジン本体の断面模式図である（２番気筒＃２または３番気筒＃３）。 排気ポートの下流側における遮熱膜の形成箇所を説明する図である。 燃焼室の壁面におけるスイング膜の形成の有無と、エンジン始動時におけるガスの温度との関係を示したグラフである。 エンジン始動後の経過時間と、触媒に流入する排気の温度との関係を説明する図である。 エンジン始動後の経過時間と、触媒に流入する排気の温度との関係を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
先ず、図１乃至図６を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

１．内燃機関の構成の説明
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の構成を説明する図である。図１に示す内燃機関は、エンジン本体１０を備えている。エンジン本体１０は、駆動源として車両に搭載される直列４気筒型の圧縮自着火式エンジンである。このエンジンの点火順序は、例えば、１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒＃４、２番気筒＃２の順である。なお、本実施の形態１に係る内燃機関に適用されるエンジン本体１０の気筒数および気筒配置はこれに限定されない。また、エンジン本体１０は、火花点火式エンジンから構成されていてもよい。

エンジン本体１０の各気筒には、吸気マニホールド１２が接続されている。より具体的に、吸気マニホールド１２は、エンジン本体１０の各吸気ポートのそれぞれに接続されている。吸気マニホールド１２を構成する４本の分岐管は、上流側で合流して吸気管１４に接続されている。吸気マニホールド１２同様、エンジン本体１０の各気筒には、排気マニホールド１６が接続されている。排気マニホールド１６を構成する４本の分岐管は、下流側で合流して排気管１８に接続されている。

排気管１８の途中には、過給機２０のハウジング２０ａが設けられている。ハウジング２０ａは、タービン２０ｂと、タービン２０ｂに接続されるコンプレッサ２０ｃと、を収容している。タービン２０ｂが排気圧を受けて回転すると、コンプレッサ２０ｃが駆動される。これにより、ハウジング２０ａに流入する空気（吸気）が圧縮、過給される。

排気管１８における過給機２０の下流には、触媒２２が設けられている。触媒２２は、活性化状態にあるときに、排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化する機能を有している。なお、エンジン本体１０が火花点火式エンジンから構成される場合、触媒２２には三元触媒が使用される。三元触媒は、活性化状態にあるときに、排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化または還元する機能を有している。

図１に示す内燃機関は、ＥＣＵ３０を備えている。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ３０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。ＥＣＵ３０は、例えば、車両に搭載された各種センサの信号を取り込んで処理し、所定の制御プログラムに従って各種アクチュエータを操作する。ＥＣＵ３０によって操作されるアクチュエータには、インジェクタおよびグロープラグが少なくとも含まれる。インジェクタおよびグロープラグは、エンジン本体１０の各気筒にそれぞれ設けられている。

２．遮熱膜の説明
２．１ 遮熱膜の形成箇所
図２および図３は、図１に示したエンジン本体１０の断面模式図である。図２は、１番気筒＃１または４番気筒＃４の断面図に相当する。図３は、２番気筒＃２または３番気筒＃３の断面模式図に相当する。図２および図３に示すように、エンジン本体１０は、シリンダブロック２４と、シリンダヘッド２６と、ピストン２８と、を備えている。シリンダブロック２４のボア面と、シリンダヘッド２６の底面と、ピストン２８の頂面と、によって区画された空間は、燃焼室３２と定義される。燃焼室３２には、インジェクタ３４が配設される。インジェクタ３４は、ＥＣＵ３０からの噴射指令に基づいて、燃焼室３２に燃料を噴射するように構成されている。

燃焼室３２には、吸気ポート３６および排気ポート３８が連通している。吸気ポート３６および排気ポート３８は、シリンダヘッド２６の内部に形成された空間である。吸気ポート３６には、吸気バルブ４０が配設されている。吸気バルブ４０は、軸部４０ａと、傘部４０ｂとから構成される。排気ポート３８には、排気バルブ４２が配設されている。排気バルブ４２は、軸部４２ａと、傘部４２ｂとから構成される。

図２と図３を比較すると分かるように、燃焼室３２の基本的な構成は、１番気筒＃１〜４番気筒＃４の間で共通する。但し、１番気筒＃１および４番気筒＃４（以下、「特定気筒」ともいう。）と、２番気筒＃２および３番気筒＃３（以下、「他の気筒」ともいう。）とは、遮熱膜４４の形成箇所において異なる。より具体的に、特定気筒では、ピストン２８の頂面、排気バルブ４２の傘部４２ｂの表面、および、排気ポート３８の壁面に遮熱膜４４が形成されている。一方、他の気筒では、ピストン２８の頂面にのみ遮熱膜４４が形成されている。

遮熱膜４４は、排気ポート３８の下流側にも形成されている。図４は、図２に示した排気ポート３８の下流側における遮熱膜４４の形成箇所を説明する図である。図４に示すように、遮熱膜４４は、排気マニホールド１６の内壁、排気管１８の内壁、および、ハウジング２０ａの内壁に形成されている。図示は省略するが、タービン２０ｂのブレード表面にも遮熱膜４４が形成されている。但し、排気マニホールド１６のうち、他の気筒の排気ポートに接続される分岐管の内壁には、遮熱膜４４が形成されていない。触媒２２よりも下流側の排気管１８の内壁にも、遮熱膜４４が形成されていない。遮熱膜４４を形成しない理由については、後述する。

２．２ 遮熱膜の構成
図２乃至図４で説明した遮熱膜４４は、同一種類の膜材料から構成される。遮熱膜４４は、例えば、アルマイトから構成される。アルマイトは、遮熱膜４４の形成箇所の陽極酸化処理により得られる多孔質アルミナである。多孔質アルミナは、燃焼室３２、傘部４０ｂ等の母材（より具体的に、アルミニウム合金）の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有しており、尚且つ、母材の単位体積当たりの熱容量よりも低い熱容量を有している。従って、遮熱膜４４はスイング特性を有する。

遮熱膜４４は、中空シリカ等の中空粒子を含む塗膜から構成されていてもよい。この塗膜は、中空粒子を分散させたシリコン系溶液（例えば、ポリシロキサン、ポリシラザン）を遮熱膜４４の形成箇所に塗布し、加熱処理することにより得られる多孔質膜である。遮熱膜４４は、溶射膜から構成されていてもよい。この溶射膜は、ジルコニア、アルミナ、チタニアといったセラミックスの粉末、または、サーメット、ムライト、コージライト、ステアタイトなどの複合セラミックスの粉末の溶射処理により得られる多孔質膜である。

遮熱膜４４の膜厚は、目標とする熱物性（熱伝導率および単位体積当たりの熱容量）に応じて、１０〜２００μｍに調整されている。なお、本実施の形態１では、遮熱膜４４を同一種類の膜材料から構成するため、この目標熱物性は、遮熱膜４４の形成箇所に関係なく均一になる。

３．実施の形態１の特徴
３．１ エンジン始動時の制御
本実施の形態１では、図１に示したＥＣＵ３０によるエンジン始動時の制御として、触媒２２の活性化を促進する制御（以下、「活性化制御」ともいう。）が行われる。活性化制御では、具体的に、エンジン始動時に行われるグロープラグ（図示しない）への通電が、エンジン本体１０の暖機完了後も継続して行われる。活性化制御によれば、触媒２２を短時間で活性化させることができる。なお、活性化制御は、エンジン始動から起算して所定時間が経過した後に終了する。また、エンジン本体１０が火花点火式エンジンから構成される場合、活性化制御は、点火時期の遅角化、圧縮上死点以降の追加の燃料噴射等により行われる。

３．２ 遮熱膜の形成箇所に起因する問題
燃焼室の壁面（本実施の形態１では、ピストン２８の頂面）に、スイング特性を有する遮熱膜（以下、「スイング膜」ともいう。）を形成すれば、スイング膜の低い熱伝導率による遮熱作用が期待できる。そのため、活性化制御中に燃焼室で発生した高温状態の燃焼ガスを、触媒に導入することができるはずである。しかし、エンジン始動時は、燃焼室から触媒までの間の排気系の構成部材（より具体的には、排気バルブ、排気ポート、排気マニホールド、および、排気管）の温度が十分に上昇していない場合が多い。そして、この場合は、燃焼室から排出された燃焼ガス（つまり、排気）の熱エネルギが、排気系の構成部材に奪われてしまう。特に冷間始動時は、この熱エネルギの多くが、排気系の構成部材に奪われてしまう。

図５は、燃焼室の壁面におけるスイング膜の形成の有無と、エンジン始動時におけるガスの温度と、の関係を示したグラフである。図５の左方に示すように、燃焼室の壁面にスイング膜を形成した場合は、スイング膜を形成しない場合に比べて燃焼室内のガス（つまり、燃焼ガス）の最大温度が高まる。そのため、これらの場合の温度差（つまり、燃焼ガスの最大温度差）が大きくなる。ところが、図５の右方では、これらの場合の温度差（つまり、排気の最大温度差）が小さくなる。これは、燃焼室の壁面にスイング膜を形成しただけでは、燃焼室から排出された燃焼ガスが、排気系の構成部材によって冷やされてしまうからである。

仮に、排気系の構成部材の表面のすべてに一般的なセラミックス系の遮熱膜を形成すれば、この遮熱膜の遮熱作用により、触媒に流入する排気の温度を高めることができる。しかし、セラミックス系の遮熱膜は、スイング膜に比べると熱伝導率が高い。そのため、排気の熱エネルギが排気系の構成部材に奪われ易く、触媒に流入する排気の温度を短時間で高めることが難しい。この点、仮に、排気系の構成部材の表面のすべてにスイング膜を形成すれば、スイング膜による遮熱作用が期待できる。そのため、エンジン始動直後における排気の最大温度差を、燃焼ガスのそれに近付けることができる。従って、触媒に流入する排気の温度を短時間で高めることができる。

図６は、エンジン始動後の経過時間と、触媒に流入する排気の温度との関係を説明する図である。図６に示すように、スイング膜を一切形成していない場合（二点破線）、および、燃焼室の壁面にのみスイング膜を形成した場合（破線）は、エンジン始動時に排気の温度がそもそも上昇しにくい。また、燃焼室の壁面にスイング膜を形成し、更に、セラミックス系の遮熱膜を排気系の構成部材の表面のすべてに形成した場合（一点破線）は、排気の温度が十分に上昇するまでに時間を要する。この点、燃焼室の壁面にスイング膜を形成し、更に、排気系の構成部材の表面のすべてにスイング膜を形成した場合（実線）は、排気の温度を短時間で上昇させることができる。

ところが、排気系の構成部材の表面のすべてにスイング膜を形成すると、触媒の暖機が完了した後においても、触媒に流入する排気の温度が高い状態が続くことになる。つまり、温間定常時の排気の温度が高い状態となる。このような場合は、触媒保護の観点から排気の温度を下げるような制御を頻繁に行う必要が生じてしまう。

３．３ 遮熱膜の形成箇所による作用・効果
この点、本実施の形態１では、燃焼室３２から触媒２２までの間の排気系の構成部材の表面に遮熱膜４４が形成されている。そのため、遮熱膜４４を形成した構成部材（つまり、特定気筒の傘部４２ｂ、特定気筒の排気ポート３８、これらの排気ポート３８に接続された分岐管、排気管１８およびハウジング２０ａ）の近傍においては、遮熱膜４４の遮熱作用により排気の温度を高い状態に保つことができる。従って、活性化制御を短時間で完了することが可能となる。つまり、活性化制御の実行時間を短縮化できる。よって、グロープラグへの通電時間を短くして、電力消費を抑えることができる。また、エンジン本体１０が火花点火式エンジンから構成される場合は、燃料消費を抑えることができる。

また、本実施の形態１では、燃焼室３２から触媒２２までの間の排気系の構成部材の表面の一部に、遮熱膜４４が形成されていない。そのため、遮熱膜４４を形成していない構成部材（つまり、他の気筒の傘部４２ｂ、他の気筒の排気ポート３８、および、これらの排気ポート３８に接続された分岐管）の近傍においては、排気の温度を下げることができる。従って、触媒２２の暖機の完了後、触媒２２に流入する排気の温度が高い状態で続いてしまうのを抑えることができる。従って、触媒２２の劣化の進行を抑えることができる。上述した触媒保護用の制御の実行回数を減らすこともできる。

実施の形態２．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。なお、内燃機関の構成、遮熱膜の形成箇所、および、活性化制御の内容は、実施の形態１と同じであることから、これらの説明については省略する。

１．実施の形態２の特徴
１．１ 遮熱膜の構成
実施の形態１ではスイング膜の目標熱物性を、それらの形成箇所に関係なく均一にした。本実施の形態２では、燃焼室の壁面に形成するスイング膜（以下、「スイング膜ＭＣ」ともいう。）と、排気系の構成部材の表面に形成するスイング膜（以下、「スイング膜ＭＥ」ともいう。）とで、熱容量Ｃを異ならしめる。より具体的には、スイング膜ＭＥの熱容量ＣＥを、スイング膜ＭＣの熱容量ＣＣよりも小さくする。

熱容量Ｃ［ｋＪ／Ｋ］は、密度ρ［ｋｇ／ｍ^３］、比熱Ｃｐ［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］および体積Ｖ［ｍ^３］を用いた下記式（１）により表される。
Ｃ＝（ρ×Ｃｐ）×Ｖ ・・・（１）

本実施の形態２では、密度ρ、比熱Ｃｐ、体積Ｖの少なくとも１つを変えることで、熱容量ＣＥを熱容量ＣＣよりも小さくする。具体的には、下記（１），（２）の手法により、熱容量ＣＥを熱容量ＣＣよりも小さくする。
（１）スイング膜ＭＥとスイング膜ＭＣを同一種類の膜材料から構成する場合
（１ａ）スイング膜ＭＥの気孔率をスイング膜ＭＣの気孔率よりも高くする
（１ｂ）スイング膜ＭＥの膜厚をスイング膜ＭＣの膜厚よりも小さくする
（１ｃ）手法１ａと手法１ｂを組み合わせる
（２）スイング膜ＭＥとスイング膜ＭＣを別種類の膜材料から構成する場合
（２ａ）スイング膜ＭＥの比熱をスイング膜ＭＣの比熱よりも小さくする
（２ｂ）手法２ａと手法１ａを組み合わせる
（２ｃ）手法２ａと手法１ｂを組み合わせる
（２ｄ）手法２ａと手法１ａと手法１ｂを組み合わせる

１．２ 遮熱膜の構成による作用・効果
図７は、エンジン始動後の経過時間と、触媒に流入する排気の温度との関係を説明する図である。エンジン始動直後の排気の温度に着目した図６とは異なり、図７では触媒の暖機完了後の排気の温度に着目している。図７に示すように、スイング膜ＭＣの膜厚とスイング膜ＭＥの膜厚を等しくした場合（一点破線）は、触媒の暖機の完了後の排気の温度が高い状態で続くことになる。そのため、この場合は、クライテリアを容易に上回ることができてしまう。これに対し、スイング膜ＭＥをスイング膜ＭＣよりも薄くした場合（実線）は、スイング膜ＭＥの総体積がスイング膜ＭＣの総体積よりも小さくなる。そのため、触媒の暖機の完了後の排気の温度をクライテリア以下に保つことが可能になる。従って、上述した触媒保護用の制御の実行を回避することが可能となる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。内燃機関の構成、遮熱膜の形成箇所、および、活性化制御の内容は、実施の形態１と同じであることから、これらの説明については省略する。

１．実施の形態３の特徴
１．１ 温間定常時のエンジン制御
本実施の形態３では、図１に示したＥＣＵ３０による温間定常時のエンジン制御として、特定気筒での燃料噴射を継続し、他の気筒での燃料噴射を休止する制御（以下、「気筒休止制御」ともいう。）を実行する。気筒休止制御は、例えば、運転状態が低負荷領域にある場合、または、所定のアイドリング条件が成立する場合に実行される。所定のアイドリング条件は、例えば、車速が所定速度以下であること、および、アクセル開度が所定量未満であるときに成立する運転条件である。

２．気筒休止制御の実行による作用・効果
既に説明したように、他の気筒の傘部４２ｂ、他の気筒の排気ポート３８、および、これらの排気ポート３８に接続された分岐管には、遮熱膜４４が形成されていない。そのため、気筒休止制御を実行すると、他の気筒の燃焼室から燃焼ガスは排出されず、特定気筒の燃焼室のみから燃焼ガスが排出されて触媒２２に流入する。従って、運転状態が低負荷領域にある場合、または、所定のアイドリング条件が成立する場合に、特定気筒の燃焼室からの排気の熱エネルギを触媒に効率的に投入して、触媒の活性化状態を保つことができる。

その他の実施の形態．
上述した各実施の形態に係る内燃機関は、以下のように変形することもできる。

上記実施の形態１では、１番気筒＃１および４番気筒＃４を特定気筒とし、２番気筒＃２および３番気筒＃３を他の気筒とした。しかし、特定気筒と他の気筒の組み合わせはこれに限られない。例えば、１番気筒＃１のみを特定気筒に設定し、２番気筒＃２〜４番気筒＃４を他の気筒に設定することもできる。１番気筒＃１および３番気筒＃３を特定気筒に設定し、２番気筒＃２および４番気筒＃４を他の気筒に設定することもできる。このように、少なくとも１つの気筒を特定気筒に設定し、残りの気筒を他の気筒に設定する限りにおいて、上記実施の形態１に係る内燃機関は各種の変形が可能である。

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１０ エンジン本体
１６ 排気マニホールド
１８ 排気管
２０ 過給機
２０ａ ハウジング
２０ｂ タービン
２０ｃ コンプレッサ
２２ 触媒
２４ シリンダブロック
２６ シリンダヘッド
２８ ピストン
３０ ＥＣＵ
３２ 燃焼室
３４ インジェクタ
３８ 排気ポート
４２ 排気バルブ
４２ａ 軸部
４２ｂ 傘部
４４ 遮熱膜

Claims (4)

1. シリンダブロックのボア面と、シリンダヘッドの底面と、ピストンの頂面と、によって構成される複数の燃焼室と、
   前記燃焼室のそれぞれに接続される複数の排気ポートと、
   前記排気ポートをそれぞれ開閉する複数の排気バルブと、
   前記排気ポートに接続される複数の分岐管と、
   前記分岐管が合流する合流部に接続される排気管と、
   前記排気管の途中に設けられる触媒と、
   を備え、
   前記燃焼室を構成する壁面の少なくとも一部に、前記壁面の母材よりも熱伝導率および単位体積当たりの熱容量において低い熱物性を示す遮熱膜が形成される内燃機関であって、
   特定の燃焼室から前記触媒までの間の排気系の構成部材の表面に、前記遮熱膜が形成され、
   前記特定の燃焼室以外の他の燃焼室から前記合流部までの間の排気系の構成部材の表面に、前記遮熱膜が形成されていないことを特徴とする内燃機関。
2. 前記燃焼室を構成する壁面に形成される遮熱膜よりも、前記排気系の構成部材の表面に形成される遮熱膜の方が低い熱容量を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記燃焼室を構成する壁面に形成される遮熱膜と、前記排気系の構成部材の表面に形成される遮熱膜とは同一の材料から構成され、
   前記燃焼室を構成する壁面に形成される遮熱膜よりも、前記排気系の構成部材の表面に形成される遮熱膜の方が薄いことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記燃焼室のそれぞれに設けられる複数のインジェクタと、
   前記インジェクタからの燃料噴射を制御する制御装置と、
   を更に備え、
   前記制御装置が、前記触媒の暖機完了後の所定の運転条件下において、前記特定の燃焼室に設けられるインジェクタからの燃料噴射を継続し、前記他の燃焼室に設けられるインジェクタからの燃料噴射を休止する気筒休止制御を実行することを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の内燃機関。

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