JP3591403B2

JP3591403B2 - 内燃機関の触媒昇温装置

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Publication number: JP3591403B2
Application number: JP2000006214A
Authority: JP
Inventors: 信也広田; 俊明田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2020-01-11
Also published as: JP2001193444A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関の排気を浄化する技術に関し、特に内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒を早期に活性させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関では、排気中に含まれる有害ガス成分を十分に浄化した上で大気中に放出することが要求されている。このような要求に対し、内燃機関の排気通路に排気浄化触媒を設け、その排気浄化触媒によって排気中に含まれる有害ガス成分を浄化する技術が提案されている。
【０００３】
排気浄化触媒としては、例えば、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒、酸化触媒、もしくは、これらの排気浄化触媒を適宜組み合わせてなる排気浄化触媒など、多種多様の排気浄化触媒が開発されている。
【０００４】
上記した排気浄化触媒は、一様にして所定温度以上で活性して排気中の有害ガス成分を浄化可能となるため、内燃機関が冷間始動された場合のように排気浄化触媒の温度が所定温度未満となるような場合には排気中の有害ガス成分を十分に浄化することができない。
【０００５】
特に、内燃機関が冷間始動された場合は、筒内の温度が低く混合気の燃焼が不安定となりやすいため、比較的多量の未燃燃料成分が排出されるが、その際に排気浄化触媒が未活性状態にあると比較的多量の未燃燃料成分が浄化されずに大気中に放出されることになる。
【０００６】
従って、内燃機関が冷間始動される場合には、排気浄化触媒を早期に活性させて始動時及び始動直後の排気エミッションの悪化を抑制することが重要である。このような要求に対し、従来では、特許第２７１０２６９号公報に記載されたような火花点火機関用触媒加熱バーナが提案されている。
【０００７】
前記公報に記載された火花点火機関用触媒加熱バーナは、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、排気浄化触媒より上流の排気通路に設けられた燃焼器とを備え、内燃機関が冷間始動された後の暖機運転状態にあるときに、内燃機関の半数の気筒を過濃混合気で運転して可燃ガスを生成すると同時に、残りの半数の気筒に対する燃料噴射を停止し、先の半数の気筒から排出される可燃ガスと残りの半数の気筒から排出させる空気とを前記燃焼器にて混合及び燃焼させることにより、排気浄化触媒を急速に加熱しようとするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した火花点火機関用触媒加熱バーナは、内燃機関の半数の気筒群から排出された可燃ガスと残り半数の気筒群から排出された空気とを混合及び燃焼するための燃焼器が必要とするが、上記したような燃焼器は、他の排気通路に比して断面積が大きく且つ熱容量が大きくなるため、内燃機関が通常の運転状態にあるときには排気の温度を低下させる要因となる。
【０００９】
燃焼器において排気の温度が低下すると、燃焼器より下流に位置する排気浄化触媒は、低温の排気によって冷却されることになり、排気浄化触媒の温度が活性温度より低くなってしまう虞がある。
【００１０】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものでああり、内燃機関から供給される可燃混合気を排気浄化触媒より上流の排気通路にて燃焼させることにより排気浄化触媒の昇温を図る装置において、可燃ガスと空気とを混合するためのチャンバを設けることなく、可燃ガスと空気とを混合可能な技術を提供することにより、通常運転時における排気浄化触媒の不要な温度低下を防止し、以て排気エミッションの悪化を抑制することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置は、
内燃機関に接続された排気通路と、
前記排気通路の途中に設けられ、前記排気通路内を流れる排気を浄化する主排気浄化触媒と、
前記排気通路において前記主排気浄化触媒より上流の部位に設けられ、前記排気通路内を流れる排気を浄化する副排気浄化触媒と、
前記排気通路において前記主排気浄化触媒と前記副排気浄化触媒との間の部位に設けられる着火手段と、
前記副排気浄化触媒より上流の排気通路へ燃料及び空気を供給する可燃成分供給手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
このように構成された触媒昇温装置では、主排気浄化触媒を加熱する必要がある場合には、可燃成分供給手段と着火手段とが作動されることになる。
可燃成分供給手段が作動されると、副排気浄化触媒より上流の排気通路に燃料と空気が供給され、それらの燃料と空気が副排気浄化触媒へ流入する。
【００１３】
その際、副排気浄化触媒内には、前記排気通路の径に比して極めて小さい径の流路が複数形成されているため、そのような細い流路を燃料と空気とが流れると、燃料と空気とが互いに十分に混ざり合うことになる。その結果、副排気浄化触媒から流出するガスは、燃料と空気とが予混合された可燃なガス、すなわち可燃混合気となる。
【００１４】
副排気浄化触媒から排出された可燃混合気は、副排気浄化触媒と主排気浄化触媒との間の排気通路に配置された着火手段によって着火されて燃焼する。可燃混合気が燃焼した際に発生する高温の既燃ガスは、着火手段より下流に位置する主排気浄化触媒へ流入し、既燃ガスが持つ多量の熱が主排気浄化触媒に伝達される。この結果、主排気浄化触媒は早期に活性温度域まで昇温されることになる。
【００１５】
本発明に係る触媒昇温装置において、可燃成分供給手段は、内燃機関の始動が完了する直前に、副排気浄化触媒より上流の排気通路に燃料及び空気を供給するようにしてもよい。
【００１６】
この場合、内燃機関から排気が排出される前に主排気浄化触媒が活性温度域まで昇温されることになるため、内燃機関の始動が完了して該内燃機関から排気が排出されるときには主排気浄化触媒において排気中の有害ガス成分を浄化することが可能となる。
【００１７】
内燃機関の始動が完了する直前に副排気浄化触媒上流の排気通路へ燃料と空気とを供給するにあたり、可燃成分供給手段は、内燃機関のクランキング時に、該内燃機関の全ての気筒において燃料噴射弁の作動を許容するとともに点火栓の作動を禁止することにより、内燃機関の全ての気筒から未燃状態の混合気を排出させ、以て副排気浄化触媒より上流の排気通路に燃料及び空気を供給するようにしてもよい。
【００１８】
また、可燃成分供給手段は、内燃機関の始動が完了する直前に副排気浄化触媒上流の排気通路へ燃料と空気とを供給するにあたり、内燃機関のクランキング時に、該内燃機関の全ての気筒において点火栓の作動を禁止すると同時に、一部の気筒において燃料噴射弁の作動を許容することにより、前記一部の気筒から未燃状態の混合気を排出させ、以て副排気浄化触媒より上流の排気通路に燃料及び空気を供給するようにしてもよい。
【００１９】
また、可燃成分供給手段は、内燃機関の始動が完了する直前に副排気浄化触媒上流の排気通路へ燃料と空気とを供給するにあたり、内燃機関のクランキング時に、該内燃機関の全ての気筒において燃料噴射弁の作動を許容すると同時に、一部の気筒において点火栓の作動を禁止することにより、前記一部の気筒から未燃状態の混合気を排出させ、以て副排気浄化触媒より上流の排気通路に燃料及び空気を供給するようにしてもよい。
【００２０】
一方、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置において、可燃成分供給手段は、内燃機関の始動が完了した直後に、副排気浄化触媒上流の排気通路へ燃料及び空気を供給するようにしてもよい。
【００２１】
この場合、内燃機関が始動された直後に主排気浄化触媒が活性温度域まで昇温されることになるため、内燃機関が冷間始動された場合のように、主排気浄化触媒が未活性状態にある状況下で内燃機関が始動された場合において、始動直後の排気エミッションの悪化が抑制される。
【００２２】
内燃機関の始動が完了した直後に副排気浄化触媒上流の排気通路へ燃料及び空気を供給するにあたり、可燃成分供給手段は、内燃機関の始動が完了した直後に、該内燃機関の一部の気筒から未燃燃料を含む排気を排出させるとともに、他の気筒から未燃の空気を含む排気を排出させることにより、副排気浄化触媒上流の排気通路へ燃料及び空気を供給するようにしてもよい。
【００２３】
可燃成分供給手段は、内燃機関の一部の気筒から未燃燃料を含む排気を排出させる場合は、前記した一部の気筒において燃料過剰状態の混合気を燃焼させることにより、その一部の気筒から排出される排気に未燃燃料が残留するようにしてもよい。
【００２４】
また、可燃成分供給手段は、内燃機関の一部の気筒から未燃燃料を含む排気を排出させる場合は、前記した一部の気筒の燃料噴射弁から燃焼に供される主たる燃料を噴射させた上で副次的な燃料を噴射させることにより、前記した一部の気筒から排出される排気に未燃燃料が含まれるようにしてもよい。副次的な燃料の噴射時期としては、主燃料の燃焼が終了した後を例示することができ、より具体的には、前記した一部の気筒の膨張行程後半、もしくは前記一部の気筒の排気行程時を例示することができる。
【００２５】
また、可燃成分供給手段は、内燃機関の一部の気筒から未燃の燃料を含む排気を排出させる場合は、前記した一部の気筒において低温燃焼を行わせるようにしてもよい。この場合、低温燃焼が行われた気筒では、燃料噴射弁から噴射された燃料が完全燃焼せず、前記した気筒から排出される排気に比較的多量の未燃燃料が残留することになる。
【００２６】
ここで、低温燃焼を行わせる方法としては、内燃機関の排気系を流れる排気の一部を吸気系へ再循環させる、いわゆる排気再循環（ＥＧＲ：ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を比較的多量に行う方法を例示することができる。
【００２７】
一方、可燃成分供給手段は、内燃機関の他の気筒から未燃の空気を含む排気を排出させる場合は、前記した他の気筒において酸素過剰状態の混合気を燃焼させるようにしてもよい。
【００２８】
また、可燃成分供給手段は、内燃機関の他の気筒から未燃の空気を含む排気を排出させる場合は、前記した他の気筒において燃料噴射弁の作動を禁止するようにしてもよい。
【００２９】
また、可燃成分供給手段は、内燃機関の始動が完了した直後に、該内燃機関の全ての気筒おいて燃料過剰状態の混合気を燃焼させるとともに、副排気浄化触媒より上流の排気通路へ二次空気を供給することにより、副排気浄化触媒上流の排気通路へ燃料及び空気を供給するようにしてもよい。尚、ここでいう「副排気浄化触媒上流の排気通路」とは、内燃機関の燃焼室から副排気浄化触媒に至る通路を示し、例えば、内燃機関内に形成された排気ポートや内燃機関に接続された排気通路等を含むものとする。
【００３０】
本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置において、副排気浄化触媒は、該副排気浄化触媒内に形成される排気流路の径が消炎径以下となるように構成されるようにしてもよい。
【００３１】
この場合、副排気浄化触媒と主排気浄化触媒との間の排気通路で可燃混合気が燃焼された場合に、可燃混合気の燃焼によって発生する火炎が副排気浄化触媒より上流側へ逆流することがなくなるため、可燃混合気の火炎が安定し、主排気浄化触媒を確実に加熱することが可能となる。
【００３２】
本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置において、主排気浄化触媒は、上流側の端部が開放され且つ下流側の端部が閉塞された流路と、上流側の端部が閉塞され且つ下流側の端部が開放された流路とを交互にハニカム状に配置して形成される、いわゆるウォールフロー型の触媒であってもよい。
【００３３】
これは、可燃混合気の燃焼によって煤等が発生した場合に、その煤が主排気浄化触媒にて除去することにより、可燃混合気の燃焼に起因した排気エミッションの悪化が防止される。
【００３４】
本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置において、着火手段は、可燃混合気の着火によって生じる火炎が主排気浄化触媒内における触媒担体より上流の部位に形成されるよう配置されるようにしてもよい。
【００３５】
その際、主排気浄化触媒における触媒担体より上流の部位は、断熱構造とされるようにしてもよい。
本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置において、主排気浄化触媒が所望の温度域まで昇温した後の所定期間に、副排気浄化触媒より上流の排気通路へ空気のみを供給する空気供給手段と、所定期間が経過した後に前記内燃機関を始動させる機関始動手段とを更に備えるようにしてもよい。
【００３６】
これは、主として、内燃機関の始動が完了する直前に主排気浄化触媒を加熱させる場合を想定したものであり、主排気浄化触媒の加熱終了後の所定期間は内燃機関から空気のみが排出されることにより、内燃機関から着火手段に至る排気通路に残留している可燃混合気が一掃されることになるため、排気浄化触媒の加熱終了後に内燃機関から着火手段に至る排気通路において可燃混合気が燃焼することがない。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００３８】
＜実施の形態１＞
先ず、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置の第１の実施態様について図１から図５に基づいて説明する。
【００３９】
図１は、本実施の形態に係る触媒昇温装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２ａを有する４サイクルの水冷式ガソリンエンジンである。この内燃機関１には、各気筒２ａの燃焼室に臨むよう点火栓２ｂが取り付けられるとともに、その噴孔が各気筒の燃焼室に臨むよう燃料噴射弁３が取り付けられている。
【００４０】
各燃料噴射弁３は、燃料分配管４と連通しており、燃料分配管４は、図示しない燃料ポンプと連通している。前記燃料ポンプから吐出された燃料は、前記燃料分配管４に供給され、次いで燃料分配管４から各燃料噴射弁３へ分配されるようになっている。
【００４１】
各燃料噴射弁３は、電気配線を介して駆動回路５と接続されており、前記駆動回路５から燃料噴射弁３へ駆動電力が印加されると、前記燃料噴射弁３が開弁して燃料を噴射するようになっている。
【００４２】
前記内燃機関１には、吸気枝管６が接続され、前記吸気枝管６の各枝管は、図示しない吸気ポートを介して各気筒２ａの燃焼室と連通している。
前記吸気枝管６は、サージタンク７に接続され、サージタンク７は、吸気管８を介してエアクリーナボックス９に接続されている。
【００４３】
前記吸気管８には、図示しないアクセルペダルと連動して、前記吸気管８内を流れる吸気流量を調節するスロットル弁１０が設けられている。スロットル弁１０には、該スロットル弁１０の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ１１が取り付けられている。
【００４４】
前記吸気管８において前記スロットル弁１０より上流の部位には、吸気管８内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１２が取り付けられている。
【００４５】
一方、内燃機関１には、排気枝管１３が接続され、排気枝管１３の各枝管が図示しない排気ポートを介して各気筒２ａの燃焼室と連通している。前記排気枝管１３は、排気管１４に接続され、排気管１４は、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００４６】
前記排気管１４の途中には、該排気管１４内を流れる排気に含有される有害ガス成分を浄化する第１の排気浄化触媒１５が設けられている。この第１の排気浄化触媒１５は、本発明に係る副排気浄化触媒の一実施態様であり、例えば、排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成されたコージェライトからなるセラミック担体と、セラミック担体の表面にコーティングされた触媒層とを備え、前記触媒層が多数の細孔を有する多孔質のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の表面に白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系あるいはパラジウム−ロジウム（Ｐｄ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質を担持させて形成された三元触媒である。
【００４７】
このように構成された第１の排気浄化触媒１５は、所定温度以上のときに活性し、該第１の排気浄化触媒１５に流入する排気の空燃比が所望の空燃比近傍にあると、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排気中の酸素Ｏ_２と反応させてＨ_２Ｏ及びＣＯ_２へ酸化すると同時に、排気中のＮＯ_Ｘを排気中のＨＣ及びＣＯと反応させてＨ_２Ｏ、ＣＯ_２、Ｎ_２へ還元する。
【００４８】
前記排気管１４において前記第１の排気浄化触媒１５より下流の部位には、第２の排気浄化触媒１６が設けられている。この第２の排気浄化触媒１６は、本発明に係る主排気浄化触媒の一実施態様であり、筒体の両端にテーパー状のコーン部が形成されたケーシング１６ａと、前記ケーシング１６ａの筒体に対応した部位に内装された触媒本体１６ｂとを備えている。
【００４９】
前記触媒本体１６ｂは、図２、図３に示すように、上流側の端部が開放され且つ下流側の端部が閉塞された第１流路１６０と上流側の端部が閉塞され且つ下流側の端部が開放された第２流路１６１とをハニカム状をなすよう配置してなる多孔質の担体と、前記担体の表面に形成された触媒層とからなるウォールフロー型の排気浄化触媒である。
【００５０】
前記した担体としては、多孔質のセラミックやゼオライト等を例示することができ、前記した触媒層としては、多孔質のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の表面に白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系あるいはパラジウム−ロジウム（Ｐｄ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質が担持されたもの、または、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）やカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）やイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属類とからなるもの等を例示することができる。
【００５１】
このように構成された第２の排気浄化触媒１６では、該第１の排気浄化触媒１６に流入した排気は、先ず第１流路１６０に導かれ、次いで担体の壁面に形成された細孔を通って第２流路１６１へ流れ、第２流路１６１から下流の排気管１４へ排出される。
【００５２】
排気が担体壁面の細孔を通過する際に、排気中に含まれる煤や未燃燃料成分などの粒子状物質が担体によって捕集されるとともに、排気中に含まれる有害ガス成分が担体表面の触媒層にて浄化されることになる。
【００５３】
ここで図１に戻り、前記第２の排気浄化触媒１６のケーシング１６ａにおいて触媒本体１６ｂより上流に位置するコーン部には、圧電素子からなる着火装置１７が設けられている。この着火装置１８は、本発明にかかる着火手段を実現するものである。
【００５４】
その際、前記ケーシング１６ａのコーン部は、断熱構造で形成されることが好ましい。コーン部を断熱構造とする方法としては、コーン部の内壁面にセラミックコートを施す方法や、コーン部の外壁を二重構造とし、且つ二重構造の壁面間に真空層を設ける方法などを例示することができる。
【００５５】
次に、前記排気管１４において前記第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６との間に位置する部位には、該排気管１４内を流れる排気の空燃比、言い換えれば前記第２の排気浄化触媒１６に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ１８が取り付けられている。
【００５６】
前記空燃比センサ１８は、例えば、ジルコニア（ＺｒＯ_２）を筒状に焼成した固体電解質部と、この固体電解質部の外面を覆う外側白金電極と、前記固体電解質部の内面を覆う内側白金電極とから形成され、前記電極間に電圧が印加された場合に、酸素イオンの移動に伴って排気ガス中の酸素濃度（理論空燃比よりもリッチ側のときは未燃ガス成分の濃度）に比例した値の電圧を出力するセンサである。
【００５７】
続いて、前記排気管１４において前記第２の排気浄化触媒１６より下流の部位には、該排気管１４内を流れる排気の流量を調節する排気絞り弁１９が設けられている。前記排気絞り弁１９には、ステッパモータ等からなり印加電力の大きさに応じて前記排気絞り弁１９を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ２０が取り付けられている。
【００５８】
一方、内燃機関１には、図示しないクランクシャフトの端部に取り付けられたタイミングロータと、内燃機関１のシリンダブロックに取り付けられた電磁ピックアップとから構成され、前記クランクシャフトが所定角度（例えば、１０度）回転する都度、パルス信号を出力するクランクポジションセンサ２１が取り付けられている。
【００５９】
前記内燃機関１には、該内燃機関１のシリンダブロック及びシリンダヘッドに形成されたウォータジャケット内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ２２が取り付けられている。
【００６０】
このように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）２３が併設されている。ＥＣＵ２３には、スロットルポジションセンサ１１、エアフローメータ１２、空燃比センサ１８、クランクポジションセンサ２１、水温センサ２２等の各種センサが電気配線を介して接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ２３に入力されるようになっている。
【００６１】
前記ＥＣＵ２３には、点火栓２ｂ、駆動回路５、着火装置１７、排気絞り用アクチュエータ２０等が電気配線を介して接続され、前記ＥＣＵ２３が上記した各種センサの出力信号値をパラメータとして点火栓２ｂ、駆動回路５、着火装置１７、排気絞り用アクチュエータ２０等を制御することが可能となっている。
【００６２】
ここで、ＥＣＵ２３は、図４に示すように、双方向性バス２４により相互に接続された、ＣＰＵ２５とＲＯＭ２６とＲＡＭ２７とバックアップＲＡＭ２８と入力ポート２９と出力ポート３１とを備えるとともに、前記入力ポート２９に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３０を備えている。
【００６３】
前記入力ポート２９は、クランクポジションセンサ２１のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣＰＵ２５やＲＡＭ２７へ送信する。
【００６４】
前記入力ポート２９は、スロットルポジションセンサ１１、エアフローメータ１２、空燃比センサ１８、水温センサ２２のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサの出力信号をＡ／Ｄコンバータ３０を介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ２５やＲＡＭ２７へ送信する。
【００６５】
前記出力ポート３１は、点火栓２ｂ、駆動回路５、着火装置１７、排気絞り用アクチュエータ２０等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ２５から出力される制御信号を、前記した点火栓２ｂ、駆動回路５、着火装置１７、あるいは排気絞り用アクチュエータ２０等へ送信する。
【００６６】
前記ＲＯＭ２６は、各点火栓２ｂの点火時期を決定するための点火時期制御ルーチン、各燃料噴射弁３から噴射すべき燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射量の空燃比フィードバック制御を行うための空燃比フィードバック制御ルーチン、各燃料噴射弁３の燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、排気絞り弁１９の開度を決定するための排気絞り制御ルーチン等の各種のアプリケーションプログラムに加え、第２の排気浄化触媒１６を加熱するための触媒加熱制御ルーチンを記憶している。
【００６７】
更に、前記ＲＯＭ２６には、上記したようなアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状態と点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と排気絞り弁１９の開度との関係を示す排気絞り弁開度制御マップ等である。
【００６８】
前記ＲＡＭ２７は、各センサからの出力信号やＣＰＵ２５の演算結果等を格納する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ２１の出力信号より算出される機関回転数である。これらのデータは、クランクポジションセンサ２１が信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【００６９】
前記バックアップＲＡＭ２８は、内燃機関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリであり、点火制御に係る学習値、燃料噴射制御に係る学習値、排気絞り制御に係る学習値等を記憶する。
【００７０】
前記ＣＰＵ２５は、前記ＲＯＭ２６に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作する。その際、ＣＰＵ２５は、ＲＡＭ２７に記憶された前記各センサの出力信号より内燃機関１の運転状態を判定し、その運転状態と各制御マップとから点火制御や燃料噴射制御等の各種制御を実行するとともに、本発明の要旨となる触媒加熱制御を実行する。
【００７１】
触媒加熱制御は、第２の排気浄化触媒１６の触媒本体１６ｂを早期に活性するための制御であり、内燃機関１が冷間始動される場合のように、第１及び第２の排気浄化触媒１５、１６が未活性状態にある状況下で内燃機関１が始動される場合に実行される。
【００７２】
触媒加熱制御では、ＣＰＵ２５は、先ず、内燃機関１の始動時に第１の排気浄化触媒と第２の排気浄化触媒１６の少なくとも一方が活性状態にあるか否かを判別する。
【００７３】
ＣＰＵ２５は、第１及び第２の排気浄化触媒１５、１６が未活性状態にあると判定した場合は、第１の排気浄化触媒１６を早期に活性すべく触媒加熱処理を実行し、触媒本体１６ｂが活性状態にあると判定した場合は触媒加熱処理を実行しないものとする。
【００７４】
触媒加熱処理では、ＣＰＵ２５は、先ず、点火栓２ｂへの駆動電力の印加を禁止した上で、図示しないスターターモータを作動させるとともに、駆動回路５へ駆動電力を印加して燃料噴射弁３を作動させ、次いで着火装置１７へ駆動電力を印加する。
【００７５】
この場合、内燃機関１の各気筒２ａ内には、空気と燃料とが供給されるが、点火栓２ｂが作動していないため、前記した空気と燃料とは未燃状態のままで各気筒２ａから排出されることになる。
【００７６】
各気筒２ｂから排出された燃料と空気は、排気枝管１３及び排気管１４を経て第１の排気浄化触媒１５に流入する。第１の排気浄化触媒１５内の排気流路の径は、排気管１４に比して極めて小さいので、そのような径の小さい排気流路を燃料と空気とが流れると、燃料と空気とが互いに混ざり合う。その結果、第１の排気浄化触媒１５から流出した空気と燃料とは、互いに十分に混ざり合った良好な可燃混合気となる。
【００７７】
前記第１の排気浄化触媒１５から流出した可燃混合気は、排気管１４を介して第２の排気浄化触媒１６に到達する。第２の排気浄化触媒１６に到達した可燃混合気は、該第２の排気浄化触媒１６のケーシング１６ａにおいて触媒本体１６ｂより上流のコーン部に設けられた着火装置１７によって着火されて燃焼せしめられる。その際、着火装置１７は、触媒本体１６ｂの直上流に位置するため、可燃混合気の火炎が触媒本体１６ｂを急速に加熱することになる。
【００７８】
また、本実施の形態に係る第２の排気浄化触媒１６は、ウォールフロー型の排気浄化触媒であるため、可燃混合気の燃焼によって煤などが発生した場合であっても、それらの煤が第２の排気浄化触媒１６によって捕集されることになり、大気中に放出されることがない。
【００７９】
尚、本実施の形態では、可燃混合気の燃焼によって発生する火炎が着火装置１７より上流側へ逆流する場合に備え、第１の排気浄化触媒１５内の排気流路の径を消炎径より小さくなるよう形成するものとする。この場合、可燃混合気の燃焼によって発生する火炎が第１の排気浄化触媒１５より上流側へ逆流することがなくなり、可燃混合気の燃焼が安定することにある。
【００８０】
また、触媒加熱処理では、ＣＰＵ２５は、上記した処理に加えて排気絞り弁１９を所定開度まで閉弁させるようにしてもよい。その場合、内燃機関１から排気絞り弁１９に至る排気経路の圧力が上昇し、その上昇した圧力によって排気の脈動が抑制されるとともに排気経路内の温度が上昇するため、可燃混合気の着火性や、可燃混合気の燃焼の安定性が向上する。
【００８１】
上記したような触媒加熱処理は、所定時間継続される。前記所定時間は、触媒加熱処理によって触媒本体１６ｂが活性温度まで昇温するのに要する時間であり、予め実験的に求められた時間である。
【００８２】
尚、前記所定時間は、固定値でもよく、内燃機関１が始動される際の触媒本体１６ｂの触媒床温に応じて変更される可変値であってもよい。
ＣＰＵ２５は、触媒加熱処理を所定時間継続した後は、内燃機関１から着火装置１７に至る排気経路に残留している可燃混合気を一掃すべく、可燃混合気除去処理を所定期間実行する。
【００８３】
可燃混合気除去処理では、ＣＰＵ２５は、例えば、点火栓２ｂに対する駆動電力の印加禁止に加え、駆動回路５に対する駆動電力の印加も禁止する。この場合、内燃機関１の各気筒２ａには空気のみが供給されることになり、その空気が各気筒２ａ内から排出されることになる。各気筒２ａ内から排出された空気は、排気枝管１３、排気管１４、第１の排気浄化触媒１５、第２の排気浄化触媒１６を流れる。
【００８４】
この結果、内燃機関１から第２の排気浄化触媒１６に至る排気経路内に残留していた可燃混合気は、該排気経路を流れる空気によって第２の排気浄化触媒１６へ導かれ、先の触媒加熱処理によって活性した触媒本体１６ｂにおいて浄化される。
【００８５】
このような可燃混合気除去処理が所定期間実行されると、ＣＰＵ２５は、点火栓２ｂに対する駆動電力の印加、及び駆動回路５に対する駆動電力の印加を開始して、内燃機関１を始動させる。その際、内燃機関１から第２の排気浄化触媒１６に至る排気経路に残留していた可燃混合気が既に一掃されているため、内燃機関１の気筒２ａ内から第２の排気浄化触媒１６に至る広い範囲において火炎が発生することがない。
【００８６】
以下、本実施の形態における触媒加熱制御について具体的に説明する。
ＣＰＵ２５は、触媒加熱制御を実行するにあたり、図５に示すような触媒加熱制御ルーチンを実行する。
【００８７】
触媒加熱制御ルーチンは、予めＲＯＭ２６に記憶されたルーチンであり、内燃機関１の始動時に実行されるルーチンである。
触媒加熱制御ルーチンでは、ＣＰＵ２５は、先ずＳ５０１において第１又は第２の排気浄化触媒１５、１６が活性状態にあるか否かを判別する。
【００８８】
第１又は第２の排気浄化触媒１５、１６が活性状態にあるか否かを判定する方法としては、内燃機関１が最後に運転停止された時点から今回始動される時点までの経過時間から第１及び第２の排気浄化触媒１５、１６の触媒床温が活性温度未満まで低下したか否かを推定する方法、第１及び第２の排気浄化触媒１５、１６に触媒床温を検出する温度センサを取り付け、その温度センサの出力信号値が活性温度未満であるか否かを判定する方法、もしくは、水温センサ２２の出力信号（冷却水温）から第１及び第２の排気浄化触媒１５、１６の触媒床温を推定し、その推定値が活性温度未満であるか否かを判定する方法等を例示することができる。
【００８９】
前記Ｓ５０１において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６との少なくとも一方が活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、本ルーチンの実行を終了し、通常の始動制御を実行する。
【００９０】
一方、前記Ｓ５０１において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６の双方が未活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ５０２へ進み、触媒加熱処理の実行を開始する。具体的には、ＣＰＵ２５は、排気絞り弁１９を所定開度まで閉弁させるべく排気絞り用アクチュエータ２０を制御する。次いでＣＰＵ２５は、スターターモータ、全ての気筒２ａの燃料噴射弁３に対応する駆動回路５、及び着火装置１７に対する駆動電力の印加を開始するとともに、全ての気筒２ａの点火栓２ｂに対する駆動電力の印加を禁止する。
【００９１】
Ｓ５０３では、ＣＰＵ２５は、触媒加熱処理の実行時間を計時する第１のカウンタ：Ｃ１のカウンタ値を更新する。
Ｓ５０４では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ５０３において更新された第１のカウンタ：Ｃ１のカウンタ値が所定値：ＣＳ１以上であるか否か、すなわち、触媒加熱処理が所定時間以上実行されたか否かを判別する。
【００９２】
前記Ｓ５０４において第１のカウンタ：Ｃ１のカウンタ値が所定値：ＣＳ１未満であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ５０３以降の処理を再度実行する。
【００９３】
一方、前記Ｓ５０４において第１のカウンタ：Ｃ１のカウンタ値が所定値：ＣＳ１以上であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ５０５へ進み、可燃混合気除去処理の実行を開始する。具体的には、ＣＰＵ２５は、スターターモータの作動を継続しつつ、全ての気筒２ａに対応した駆動回路５、全ての気筒２ａの点火栓２ｂ、及び、着火装置１７に対する駆動電力の印加を禁止するとともに、排気絞り弁１９を全開状態に戻すべく排気絞り用アクチュエータ２０を制御する。
【００９４】
Ｓ５０６では、ＣＰＵ２５は、可燃混合気除去処理の実行時間を計時する第２のカウンタ：Ｃ２のカウンタ値を更新する。
Ｓ５０７では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ５０６において更新された第２のカウンタ：Ｃ２のカウンタ値が所定値：ＣＳ２以上であるか否か、すなわち、可燃混合気除去処理が所定時間以上実行されたか否かを判別する。
【００９５】
前記Ｓ５０７において第２のカウンタ：Ｃ２のカウンタ値が所定値：ＣＳ２未満であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ５０６以降の処理を繰り返し実行する。
【００９６】
一方、前記Ｓ５０７において第２のカウンタ：Ｃ２のカウンタ値が所定値：ＣＳ２以上であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ５０８へ進み、可燃混合気除去処理の実行を終了する。
【００９７】
Ｓ５０９では、ＣＰＵ２５は、前記した第１及び第２のカウンタ：Ｃ１、Ｃ２のカウンタ値を“０”にリセットし、本ルーチンの実行を終了する。本ルーチンの実行を終了したＣＰＵ２５は、通常の機関始動制御を実行する。
【００９８】
上記したような触媒加熱制御ルーチンによれば、内燃機関１が冷間始動された場合のように、第１及び第２の排気浄化触媒１５、１６が未活性状態にある状況下で内燃機関１が始動される場合には、第１の排気浄化触媒１５の上流の排気管１４へ燃料及び空気が供給され、それらの燃料と空気とが前記第１の排気浄化触媒１５において互いに十分に混合されて良好な可燃混合気を形成することになる。
【００９９】
前記した可燃混合気は、第２の排気浄化触媒１６のコーン部に設けられた着火装置１７によって燃焼せしめられ、その際に発生する火炎によって触媒本体１６ｂが加熱されることになる。
【０１００】
従って、本実施の形態に係る内燃機関の触媒昇温装置によれば、加熱すべき第２の排気浄化触媒１６の上流に第１の排気浄化触媒１５を配置するとともに、第２の排気浄化触媒１６のコーン部に着火装置１７を配置することにより、燃料と空気とを混合させるための専用の予混合室や、燃料と空気とを燃焼させるための専用の燃焼室を設けることなく、燃料と空気とを十分に混合させることが可能になるとともに、それら燃料と空気とを良好に燃焼させることが可能となる。
【０１０１】
この結果、内燃機関が通常の運転状態にあるときに、排気の熱が予混合室や燃焼室などで奪われることがなく、排気浄化触媒に低温の排気が流入するようなことがなくなるため、排気浄化触媒の温度が活性温度未満まで低下するのを防止することができ、排気エミッションが悪化することがない。
【０１０２】
また、本実施の形態に係る内燃機関の触媒昇温装置では、第２の排気浄化触媒１６がウォールフロー型の排気浄化触媒であるため、触媒加熱処理において可燃混合気が燃焼された際に煤などの粒子状物質（ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）が発生しても、それらのＰＭが第２の排気浄化触媒１６において捕集されることとなり、大気中に放出されることがない。
【０１０３】
また、本実施の形態に係る内燃機関の触媒昇温装置では、第２の排気浄化触媒１６のコーン部が断熱構造とされるため、可燃混合気の燃焼によって発生した熱は、コーン部の壁面を介して放熱されることなく、触媒本体１６ｂに伝達されることになる。
【０１０４】
＜実施の形態２＞
次に、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置の第２の実施態様について図６に基づいて説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略するものとする。
【０１０５】
前述の第１の実施の形態では、内燃機関１のクランキング時に第１の排気浄化触媒１５より上流の排気管１４へ燃料と空気を供給するにあたり、全ての気筒２ａの燃料噴射弁３から燃料を噴射させるとともに、全ての気筒２ａの点火栓２ｂの作動を禁止する例について述べたが、本実施の形態では、内燃機関１のクランキング時に第１の排気浄化触媒１５より上流の排気管１４へ燃料と空気を供給するにあたり、全ての気筒２ａの点火栓２ｂの作動を禁止するとともに、一部の気筒２ａの燃料噴射弁３のみから燃料を噴射させることにより、第１の排気浄化触媒１５より上流の排気管１４へ燃料及び空気を供給する例について述べる。
【０１０６】
この場合、ＣＰＵ２５は、図６に示すような触媒加熱制御ルーチンを実行することになる。
図６に示す触媒加熱制御ルーチンは、予めＲＯＭ２６に記憶されたルーチンであり、内燃機関１の始動時に実行されるルーチンである。
【０１０７】
触媒加熱制御ルーチンでは、ＣＰＵ２５は、先ずＳ６０１において第１又は第２の排気浄化触媒１５、１６が活性状態にあるか否かを判別する。
前記Ｓ６０１において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６との少なくとも一方が活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、本ルーチンの実行を終了し、通常の始動制御を実行する。
【０１０８】
一方、前記Ｓ６０１において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６の双方が未活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ６０２へ進み、触媒加熱処理の実行を開始する。具体的には、ＣＰＵ２５は、排気絞り弁１９を所定開度まで閉弁させるべく排気絞り用アクチュエータ２０を制御する。次いでＣＰＵ２５は、スターターモータ、一部の気筒２ａ（例えば、２つの気筒）の燃料噴射弁３に対応する駆動回路５、及び着火装置１７に対する駆動電力の印加を開始するとともに、全ての気筒２ａの点火栓２ｂに対する駆動電力の印加を禁止する。
【０１０９】
この場合、燃料噴射弁３が作動された一部の気筒２ａからは、燃料と空気とが未燃状態のまま排出され、その他の気筒２ａからは空気のみが排出されることになる。前記した一部の気筒２ａから排出された燃料と空気とは、排気枝管１３を介して第１の排気浄化触媒１５上流の排気管１４へ供給される。
【０１１０】
第１の排気浄化触媒１５上流の排気管１４へ供給された燃料と空気とは、第１の排気浄化触媒１５内に流入し、前記第１の排気浄化触媒１５内で互いに十分に混ざり合って良好な可燃混合気を形成する。
【０１１１】
前記第１の排気浄化触媒１５内で形成された可燃混合気は、前記第１の排気浄化触媒１５内から該第１の排気浄化触媒１５下流の排気管１４へ流出し、次いで排気管１４から第２の排気浄化触媒１６のコーン部へ流入する。第２の排気浄化触媒１６のコーン部に流入した可燃混合気は、前記コーン部に設けられた着火装置によって燃焼せしめられ、その際に発生する火炎の熱によって第２の排気浄化触媒１６の触媒本体１６ｂが加熱される。
【０１１２】
ここで図６に戻り、ＣＰＵ２５は、前記したＳ６０２の処理に続いてＳ６０３へ進み、触媒加熱処理の実行時間を計時する第１のカウンタ：Ｃ１のカウンタ値を更新する。
【０１１３】
Ｓ６０４では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ６０３において更新された第１のカウンタ：Ｃ１のカウンタ値が所定値：ＣＳ１以上であるか否か、すなわち、触媒加熱処理が所定時間以上実行されたか否かを判別する。
【０１１４】
前記Ｓ６０４において第１のカウンタ：Ｃ１のカウンタ値が所定値：ＣＳ１未満であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ６０３以降の処理を再度実行する。
【０１１５】
一方、前記Ｓ６０４において第１のカウンタ：Ｃ１のカウンタ値が所定値：ＣＳ１以上であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ６０５へ進み、可燃混合気除去処理の実行を開始する。
【０１１６】
Ｓ６０６では、ＣＰＵ２５は、可燃混合気除去処理の実行時間を計時する第２のカウンタ：Ｃ２のカウンタ値を更新する。
Ｓ６０７では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ６０６において更新された第２のカウンタ：Ｃ２のカウンタ値が所定値：ＣＳ２以上であるか否か、すなわち、可燃混合気除去処理が所定時間以上実行されたか否かを判別する。
【０１１７】
前記Ｓ６０７において第２のカウンタ：Ｃ２のカウンタ値が所定値：ＣＳ２未満であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ６０６以降の処理を繰り返し実行する。
【０１１８】
一方、前記Ｓ６０７において第２のカウンタ：Ｃ２のカウンタ値が所定値：ＣＳ２以上であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ６０８へ進み、可燃混合気除去処理の実行を終了する。
【０１１９】
Ｓ６０９では、ＣＰＵ２５は、前記した第１及び第２のカウンタ：Ｃ１、Ｃ２のカウンタ値を“０”にリセットし、本ルーチンの実行を終了する。本ルーチンの実行を終了したＣＰＵ２５は、通常の機関始動制御を実行する。
【０１２０】
上記したような触媒加熱制御ルーチンによれば、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、一部の気筒２ａにおいてのみ燃料噴射弁３を作動させるため、触媒加熱処理に要する燃料量を最小限に抑えることも可能となる。
【０１２１】
尚、本実施の形態では、第１の排気浄化触媒１５より上流の排気管１４へ燃料と空気とを供給する場合に、全ての気筒２ａにおいて点火栓２ｂの作動を禁止した上で一部の気筒２ａにおいてのみ燃料噴射弁３を作動させる例について述べたが、前記した一部の気筒２ａ以外の気筒２ａにおいて点火栓２ｂと燃料噴射弁３の作動を許容することにより、排気浄化触媒の加熱と内燃機関１の始動とを並行して行うようにしてもよい。
【０１２２】
＜実施の形態３＞
次に、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置の第３の実施態様について図７に基づいて説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略するものとする。
【０１２３】
前述の第１の実施の形態では、内燃機関１の始動が完了する直前、すなわち内燃機関１のクランキング時に触媒加熱制御を実行する例について述べたが、本実施の形態では、内燃機関１の始動直後に触媒加熱制御を実行する例について述べる。
【０１２４】
本実施の形態に係る触媒加熱制御は、内燃機関１の始動が完了した時点で第１及び第２の排気浄化触媒１５、１６が未活性状態にある場合に実行される。そして、触媒加熱制御では、ＣＰＵ２５は、内燃機関１の一部の気筒２ａ（例えば、２つの気筒）において燃料過剰状態の混合気を燃焼させる（リッチ運転）とともに、その他の気筒２ａ（残り２つの気筒）において酸素過剰状態の混合気を燃焼させる（リーン運転）。
【０１２５】
この場合、前記した一部の気筒２ａから排出される排気には、未燃状態の燃料が多分に残留し、前記した他の気筒２ａから排出される排気には、未燃状態の空気（酸素）が多分に残留することになる。
【０１２６】
未燃状態の燃料成分を含む排気と未燃状態の空気を含む排気とは、排気枝管１３によって第１の排気浄化触媒１５上流の排気管１４へ導かれ、次いで排気管１４から第１の排気浄化触媒１５内に流入する。
【０１２７】
第１の排気浄化触媒１５内では、未燃状態の燃料を含む排気と未燃状態の空気を含む排気とが前記排気管１４に比して極めて径小な流路を流れることになるため、そのような流路において排気中に含まれる未燃状態の燃料と未燃状態の空気とが十分に混合されることになる。
【０１２８】
この結果、第１の排気浄化触媒１５から流出する排気の中には、燃料と空気とが十分に混ざり合った良好な可燃混合気が形成されることになり、その可燃混合気が第２の排気浄化触媒１６のコーン部において着火装置１７によって燃焼せしめられることになる。
【０１２９】
以下、本実施の形態に係る触媒加熱制御について具体的に述べる。
ＣＰＵ２５は、触媒加熱制御を実行するにあたり、図７に示すような触媒加熱制御ルーチンを実行する。この触媒加熱制御ルーチンは、予めＲＯＭ２６に記憶されたルーチンであり、内燃機関１の始動時に実行されるルーチンである。
【０１３０】
触媒加熱制御ルーチンでは、ＣＰＵ２５は、先ずＳ７０１において内燃機関１の始動が完了したか否かを判別する。内燃機関１の始動完了を判定する方法としては、機関回転数が所定回転数以上になったか否かを判別することによって判定する方法を例示することができる。
【０１３１】
前記Ｓ７０１において内燃機関１の始動が完了していないと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ７０１の処理を内燃機関１の始動が完了するまで繰り返し実行する。
【０１３２】
前記Ｓ７０１において内燃機関１の始動が完了したと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ７０２へ進み、第１又は第２の排気浄化触媒１５、１６が活性状態にあるか否かを判別する。
【０１３３】
前記Ｓ７０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６との少なくとも一方が活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、本ルーチンの実行を終了し、通常の始動制御を実行する。
【０１３４】
前記Ｓ７０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６の双方が未活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ７０３へ進み、触媒加熱処理の実行を開始する。
【０１３５】
触媒加熱処理では、ＣＰＵ２５は、例えば、内燃機関１の４つの気筒２ａのうち、１番気筒と２番気筒の２つの気筒において理論空燃比より低くい空燃比（リッチ空燃比）の混合気が形成されるよう１番気筒と２番気筒に対応した駆動回路５を制御することにより、１番気筒と２番気筒をリッチ運転させる。これと同時に、ＣＰＵ２５は、残りの３番気筒と４番気筒の２つの気筒において理論空燃比より高い空燃比（リーン空燃比）の混合気が形成されるよう３番気筒と４番気筒に対応した駆動回路５を制御することにより、３番気筒と４番気筒をリーン運転させる。
【０１３６】
この場合、リッチ運転されている１番、２番気筒からは、未燃状態の燃料が多量に残留した排気が排出され、リーン運転されている３番、４番気筒からは、未燃状態の空気（酸素）が多量に残留した排気が排出されることになる。１番及び２番気筒から排出された排気（未燃状態の燃料を含む排気）と、３番及び４番気筒から排出された排気（未燃状態の空気を含む排気）とは、排気枝管１３を介して第１の排気浄化触媒１５上流の排気管１４へ供給される。
【０１３７】
排気中に含まれる燃料と空気とは、第１の排気浄化触媒１５内で互いに混ざり合って良好な可燃混合気を形成する。このような可燃混合気を含む排気は、第１の排気浄化触媒１５内から該第１の排気浄化触媒１５下流の排気管１４へ流出し、次いで排気管１４から第２の排気浄化触媒１６のコーン部へ流入する。第２の排気浄化触媒１６のコーン部に流入した可燃混合気は、前記コーン部に設けられた着火装置によって燃焼せしめられ、その際に発生する火炎の熱によって第２の排気浄化触媒１６の触媒本体１６ｂが加熱される。
【０１３８】
ここで図７に戻り、ＣＰＵ２５は、前記したＳ７０３の処理に続いてＳ７０４へ進み、触媒加熱処理の実行時間を計時するカウンタ：Ｃのカウンタ値を更新する。
【０１３９】
Ｓ７０５では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ７０４において更新されたカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であるか否か、すなわち、触媒加熱処理が所定時間以上実行されたか否かを判別する。
【０１４０】
前記Ｓ７０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ未満であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ７０４以降の処理を再度実行する。
一方、前記Ｓ７０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ７０６へ進み、触媒加熱処理の実行を終了し、前記したカウンタ：Ｃのカウンタ値を“０”にリセットするとともに、内燃機関１を通常の運転状態とすべく駆動回路５を制御する。
【０１４１】
上記したような触媒加熱制御ルーチンによれば、内燃機関の始動後に第２の排気浄化触媒１６を加熱させる場合であっても、第２の排気浄化触媒１６の上流に第１の排気浄化触媒１５を配置するとともに、第２の排気浄化触媒１６のコーン部に着火装置１７を配置することにより、燃料と空気とを混合させるための専用の予混合室や、燃料と空気とを燃焼させるための専用の燃焼室を設けることなく、燃料と空気とを十分に混合させることが可能になるとともに、それら燃料と空気とを良好に燃焼させることが可能となる。
【０１４２】
この結果、内燃機関が通常の運転状態にあるときに、排気の熱が予混合室や燃焼室などで奪われることがなく、排気浄化触媒に低温の排気が流入するようなことがなくなるため、排気浄化触媒の温度が活性温度未満まで低下するのを防止することができ、排気エミッションが悪化することがない。
【０１４３】
尚、本実施の形態では、未燃状態の空気を排出させるべき気筒２ａでは、リーン空燃比の混合気を燃焼させる例について述べたが、未燃状態の空気を排出すべき気筒２ａにおいて燃料噴射を禁止するようにしても良い。
【０１４４】
＜実施の形態４＞
次に、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置の第４の実施態様について図８に基づいて説明する。ここでは、前述の第３の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略するものとする。
【０１４５】
前述の第３の実施の形態では、内燃機関１の始動が完了した直後において一部の気筒２ａから未燃状態の燃料を含む排気を排出させる場合に、その一部の気筒２ａをリッチ運転させる例について述べたが、本実施の形態では、一部の気筒２ａを通常の空燃比で運転させた上で、その一部の気筒２ａの膨張行程時や排気行程時に燃料噴射弁３から副次的に燃料を噴射させることによって、前記した一部の気筒２ａから未燃状態の燃料を含む排気を排出させる例について述べる。
【０１４６】
この場合、ＣＰＵ２５は、図８に示すような触媒加熱制御ルーチンを実行することになる。
図８に示す触媒加熱制御ルーチンは、予めＲＯＭ２６に記憶されたルーチンであり、内燃機関１の始動時に実行されるルーチンである。
【０１４７】
触媒加熱制御ルーチンでは、ＣＰＵ２６は、先ずＳ８０１において内燃機関１の始動が完了したか否かを判別する。
前記Ｓ８０１において内燃機関１の始動が完了していないと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ８０１の処理を内燃機関１の始動が完了するまで繰り返し実行する。
【０１４８】
前記Ｓ８０１において内燃機関１の始動が完了したと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ８０２へ進み、第１又は第２の排気浄化触媒１５、１６が活性状態にあるか否かを判別する。
【０１４９】
前記Ｓ８０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６との少なくとも一方が活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、本ルーチンの実行を終了し、通常の始動制御を実行する。
【０１５０】
前記Ｓ８０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６の双方が未活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ８０３へ進み、触媒加熱処理の実行を開始する。
【０１５１】
触媒加熱処理では、ＣＰＵ２５は、例えば、内燃機関１の４つの気筒２ａのうち、１番気筒と２番気筒の２つの気筒において通常の空燃比の混合気が形成されるよう１番気筒と２番気筒に対応した駆動回路５を制御するとともに、１番気筒と２番気筒の２つの気筒の排気行程時に燃料噴射弁３から副次的に燃料を噴射させるべく駆動回路５を制御する。これと同時に、ＣＰＵ２５は、残りの３番気筒と４番気筒の２つの気筒において理論空燃比より高い空燃比（リーン空燃比）の混合気が形成されるよう３番気筒と４番気筒に対応した駆動回路５を制御することにより、３番気筒と４番気筒をリーン運転させる。
【０１５２】
この場合、１番、２番気筒からは副燃料を含む排気が排出され、３番、４番気筒からは未燃状態の空気（酸素）が多量に残留した排気が排出されることになる。１番及び２番気筒から排出された排気（未燃状態の燃料を含む排気）と、３番及び４番気筒から排出された排気（未燃状態の空気を含む排気）とは、排気枝管１３を介して第１の排気浄化触媒１５上流の排気管１４へ供給される。
【０１５３】
排気中に含まれる燃料と空気とは、第１の排気浄化触媒１５内で互いに混ざり合って良好な可燃混合気を形成する。このような可燃混合気を含む排気は、第１の排気浄化触媒１５内から該第１の排気浄化触媒１５下流の排気管１４へ流出し、次いで排気管１４から第２の排気浄化触媒１６のコーン部へ流入する。第２の排気浄化触媒１６のコーン部に流入した可燃混合気は、前記コーン部に設けられた着火装置によって燃焼せしめられ、その際に発生する火炎の熱によって第２の排気浄化触媒１６の触媒本体１６ｂが加熱される。
【０１５４】
ここで図８に戻り、ＣＰＵ２５は、前記したＳ８０３の処理に続いてＳ８０４へ進み、触媒加熱処理の実行時間を計時するカウンタ：Ｃのカウンタ値を更新する。
【０１５５】
Ｓ８０５では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ８０４において更新されたカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であるか否か、すなわち、触媒加熱処理が所定時間以上実行されたか否かを判別する。
【０１５６】
前記Ｓ８０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ未満であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ８０４以降の処理を再度実行する。
一方、前記Ｓ８０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ８０６へ進み、触媒加熱処理の実行を終了し、前記したカウンタ：Ｃのカウンタ値を“０”にリセットするとともに、内燃機関１を通常の運転状態とすべく駆動回路５を制御する。
【０１５７】
上記したような触媒加熱制御ルーチンによれば、前述の第３の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
＜実施の形態５＞
次に、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置の第５の実施態様について図９〜図１１に基づいて説明する。ここでは、前述の第３の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略するものとする。
【０１５８】
前述の第３の実施の形態では、内燃機関１の始動が完了した直後において第１の排気浄化触媒１５の上流へ未燃状態の燃料及び空気を供給する場合に、内燃機関１の一部の気筒２ａをリッチ運転させるとともにその他の気筒２ａをリーン運転させることにより、前記一部の気筒２ａから未燃状態の燃料が残留する排気を排出させつつ前記その他の気筒２ａから未燃状態の空気が残留する排気を排出させる例について述べたが、本実施の形態では、内燃機関１の全ての気筒２ａをリッチ運転させるとともに、全ての気筒２ａから排出される排気中に二次空気を供給することにより、未燃状態の燃料と未燃状態の空気とを含有した排気を第１の排気浄化触媒１５の上流へ供給する例について述べる。
【０１５９】
この場合、内燃機関１に接続された排気枝管１３の各枝管には、図９に示すように、その噴孔が各気筒２ａの排気ポートに臨むよう二次空気噴射ノズル３２が取り付けられるものとする。
【０１６０】
前記した二次空気噴射ノズル３２は、図１０に示すように、電気配線を介してＥＣＵ２３の出力ポート３１と接続され、ＥＣＵ２３からの駆動電力が印加されたときに開弁して、図示しないエアポンプから供給される二次空気を各気筒２ａの排気ポート内へ噴射するようになっている。
【０１６１】
以下、本実施の形態に係る触媒加熱制御について述べる。
本実施の形態では、ＣＰＵ２５は、触媒加熱制御を実行するにあたり、図１１に示すような触媒加熱制御ルーチンを実行する。この触媒加熱制御ルーチンは、予めＲＯＭ２６に記憶されたルーチンであり、内燃機関１の始動時に実行されるルーチンである。
【０１６２】
前記した触媒加熱制御ルーチンでは、ＣＰＵ２５は、先ず、Ｓ１１０１において、内燃機関１の始動が完了したか否かを判別する。
前記Ｓ１１０１において内燃機関１の始動が完了していないと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１１０１の処理を内燃機関１の始動が完了するまで繰り返し実行する。
【０１６３】
前記Ｓ１１０１において内燃機関１の始動が完了したと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１１０２へ進み、第１又は第２の排気浄化触媒１５、１６が活性状態にあるか否かを判別する。
【０１６４】
前記Ｓ１１０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６との少なくとも一方が活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、本ルーチンの実行を終了し、通常の始動制御を実行する。
【０１６５】
前記Ｓ１１０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６の双方が未活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１１０３へ進み、触媒加熱処理の実行を開始する。
【０１６６】
触媒加熱処理では、ＣＰＵ２５は、例えば、内燃機関１の全ての気筒２ａをリッチ運転させることにより、全ての気筒２ａから未燃状態の燃料を多量に含む排気を排出させる。これと同時に、ＣＰＵ２５は、二次空気噴射ノズル３２に駆動電力を印加して各気筒２ａの排気ポートへ二次空気を噴射させる。
【０１６７】
この場合、内燃機関１における各気筒２ａの排気ポートには、未燃状態の燃料を多量に含有した排気と二次空気とが供給されることになる。これらの排気と二次空気とは、排気ポートから排気枝管１３へ導かれ、続いて排気枝管１３から排気管１４を介して第１の排気浄化触媒１５内へ導かれる。
【０１６８】
第１の排気浄化触媒１５内では、排気中に含まれる未燃状態の燃料と二次空気とが互いに混ざり合って良好な可燃混合気を形成する。このような可燃混合気を含む排気は、第１の排気浄化触媒１５内から該第１の排気浄化触媒１５下流の排気管１４へ流出し、次いで排気管１４から第２の排気浄化触媒１６のコーン部へ流入する。第２の排気浄化触媒１６のコーン部に流入した可燃混合気は、前記コーン部に設けられた着火装置によって燃焼せしめられ、その際に発生する火炎の熱によって第２の排気浄化触媒１６の触媒本体１６ｂが加熱される。
【０１６９】
ここで図１１に戻り、ＣＰＵ２５は、前記したＳ１１０３の処理に続いてＳ１１０４へ進み、触媒加熱処理の実行時間を計時するカウンタ：Ｃのカウンタ値を更新する。
【０１７０】
Ｓ１１０５では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ１１０４において更新されたカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であるか否か、すなわち、触媒加熱処理が所定時間以上実行されたか否かを判別する。
【０１７１】
前記Ｓ１１０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ未満であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ１１０４以降の処理を再度実行する。
一方、前記Ｓ１１０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１１０６へ進み、触媒加熱処理の実行を終了し、前記したカウンタ：Ｃのカウンタ値を“０”にリセットするとともに、内燃機関１を通常の運転状態とすべく駆動回路５を制御する。
【０１７２】
上記したような触媒加熱制御ルーチンによれば、前述の第３の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
＜実施の形態６＞
次に、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置の第６の実施態様について図１２に基づいて説明する。ここでは、前述の第５の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略するものとする。
【０１７３】
前述の第５の実施の形態では、内燃機関１の始動が完了した直後において第１の排気浄化触媒１５の上流へ未燃状態の燃料及び空気を供給する場合に、内燃機関１の全ての気筒２ａをリッチ運転させるとともに、全ての気筒２ａから排出される排気中に二次空気を供給することにより、未燃状態の燃料と未燃状態の空気とを含有した排気を第１の排気浄化触媒１５の上流へ供給する例について述べたが、本実施の形態では、内燃機関１の全ての気筒２ａを通常の空燃比で運転させた上で、各気筒２ａの排気行程時に燃料噴射弁３から副次的な燃料を噴射させるとともに、二次空気噴射ノズル３２から二次空気を噴射させることにより、未燃状態の燃料（副燃料）と未燃状態の空気（二次空気）とを含む排気を第１の排気浄化触媒１５の上流へ供給する例について述べる。
【０１７４】
この場合、ＣＰＵ２５は、図１２に示すような触媒加熱制御ルーチンを実行することになる。
図１２に示す触媒加熱制御ルーチンは、予めＲＯＭ２６に記憶されたルーチンであり、内燃機関１の始動時に実行されるルーチンである。
【０１７５】
触媒加熱制御ルーチンでは、ＣＰＵ２６は、先ず、Ｓ１２０１において、内燃機関１の始動が完了したか否かを判別する。
前記Ｓ１２０１において内燃機関１の始動が完了していないと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１２０１の処理を内燃機関１の始動が完了するまで繰り返し実行する。
【０１７６】
前記Ｓ１２０１において内燃機関１の始動が完了したと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１２０２へ進み、第１又は第２の排気浄化触媒１５、１６が活性状態にあるか否かを判別する。
【０１７７】
前記Ｓ１２０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６との少なくとも一方が活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、本ルーチンの実行を終了し、通常の始動制御を実行する。
【０１７８】
前記Ｓ１２０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６の双方が未活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１２０３へ進み、触媒加熱処理の実行を開始する。
【０１７９】
触媒加熱処理では、ＣＰＵ２５は、例えば、内燃機関１の全ての気筒２ａを通常の空燃比で運転させた上で、各気筒２ａの排気行程時に燃料噴射弁３から副次的に燃料を噴射させることにより、各気筒２ａから未燃状態の副燃料を含む排気を排出させるとともに、二次空気噴射ノズル３２に駆動電力を印加することより、各気筒２ａの排気ポートへ二次空気を噴射させる。
【０１８０】
この場合、内燃機関１における各気筒２ａの排気ポートには、未燃状態の副燃料を多量に含有した排気と二次空気とが供給されることになる。これらの排気と二次空気とは、排気ポートから排気枝管１３へ導かれ、続いて排気枝管１３から排気管１４を介して第１の排気浄化触媒１５内へ導かれる。
【０１８１】
第１の排気浄化触媒１５内では、排気中に含まれる未燃状態の副燃料と二次空気とが互いに混ざり合って良好な可燃混合気を形成する。このような可燃混合気を含む排気は、第１の排気浄化触媒１５内から該第１の排気浄化触媒１５下流の排気管１４へ流出し、次いで排気管１４から第２の排気浄化触媒１６のコーン部へ流入する。第２の排気浄化触媒１６のコーン部に流入した可燃混合気は、前記コーン部に設けられた着火装置によって燃焼せしめられ、その際に発生する火炎の熱によって第２の排気浄化触媒１６の触媒本体１６ｂが加熱される。
【０１８２】
ここで図１２に戻り、ＣＰＵ２５は、前記したＳ１２０３の処理に続いてＳ１２０４へ進み、触媒加熱処理の実行時間を計時するカウンタ：Ｃのカウンタ値を更新する。
【０１８３】
Ｓ１２０５では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ１２０４において更新されたカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であるか否か、すなわち、触媒加熱処理が所定時間以上実行されたか否かを判別する。
【０１８４】
前記Ｓ１２０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ未満であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ１２０４以降の処理を再度実行する。一方、前記Ｓ１２０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１２０６へ進み、触媒加熱処理の実行を終了し、前記したカウンタ：Ｃのカウンタ値を“０”にリセットするとともに、内燃機関１を通常の運転状態とすべく駆動回路５を制御する。
【０１８５】
上記したような触媒加熱制御ルーチンによれば、内燃機関１を通常の空燃比で運転させつつ、前述の第５の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。＜実施の形態７＞
次に、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置の第７の実施態様について図１３〜図１５に基づいて説明する。ここでは、前述の第３の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略するものとする。
【０１８６】
前述の第３の実施の形態では、内燃機関１の始動が完了した直後において一部の気筒２ａから未燃状態の燃料を含む排気を排出させる場合に、その一部の気筒２ａをリッチ運転させる例について述べたが、本実施の形態では、一部の気筒２ａへ排気を再循環させる所謂排気再循環（ＥＧＲ：ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を行い、その一部の気筒２ａ内で低温燃焼を行わせることにより、前記した一部の気筒２ａにおける混合気の燃焼温度を低下させ、以て多量の未燃燃料成分が残留する排気を排出させる例について述べる。
【０１８７】
この場合、図１３に示すように、排気枝管１３には排気再循環通路３３が接続され、排気再循環通路３３は途中で分岐して吸気枝管６の各枝管と接続されるようにする。そして、吸気枝管６の各枝管と排気再循環通路３３との接続部位には、排気再循環通路３３と枝管との導通／遮断を切り換えるＥＧＲ弁３４が取り付けられる。
【０１８８】
各ＥＧＲ弁３４は、図１４に示すように、電気配線を介してＥＣＵ２３の出力ポート３１と接続され、ＥＣＵ２３からの制御電流に応じて開閉駆動されるようになっている。
【０１８９】
以下、本実施の形態に係る触媒加熱制御について述べる。
本実施の形態では、ＣＰＵ２５は、触媒加熱制御を実行するにあたり、図１５に示すような触媒加熱制御ルーチンを実行する。この触媒加熱制御ルーチンは、予めＲＯＭ２６に記憶されたルーチンであり、内燃機関１の始動時に実行されるルーチンである。
【０１９０】
前記した触媒加熱制御ルーチンでは、ＣＰＵ２５は、先ず、Ｓ１５０１において、内燃機関１の始動が完了したか否かを判別する。
前記Ｓ１５０１において内燃機関１の始動が完了していないと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１５０１の処理を内燃機関１の始動が完了するまで繰り返し実行する。
【０１９１】
前記Ｓ１５０１において内燃機関１の始動が完了したと判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１５０２へ進み、第１又は第２の排気浄化触媒１５、１６が活性状態にあるか否かを判別する。
【０１９２】
前記Ｓ１５０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６との少なくとも一方が活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、本ルーチンの実行を終了し、通常の始動制御を実行する。
【０１９３】
前記Ｓ１５０２において第１の排気浄化触媒１５と第２の排気浄化触媒１６の双方が未活性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１５０３へ進み、触媒加熱処理の実行を開始する。
【０１９４】
触媒加熱処理では、ＣＰＵ２５は、例えば、内燃機関１の一部の気筒２ａ（例えば、１番気筒と２番気筒）に対応したＥＧＲ弁３４を開弁させて低温燃焼運転させることにより、前記した一部の気筒２ａから未燃の燃料成分を比較的多量に含んだ排気を排出させる。これと同時に、ＣＰＵ２５は、その他の気筒２ａ（例えば、３番気筒と４番気筒）をリーン運転させることにより、前記した他の気筒２ａから未燃の空気を比較的多量に含んだ排気を排出させる。
【０１９５】
この場合、１番気筒と２番気筒からは、未燃状態の燃料が多量に残留した排気が排出され、３番気筒と４番気筒とからは、未燃状態の空気（酸素）が多量に残留した排気が排出されることになる。１番及び２番気筒から排出された排気（未燃状態の燃料を含む排気）と、３番及び４番気筒から排出された排気（未燃状態の空気を含む排気）とは、排気枝管１３を介して第１の排気浄化触媒１５上流の排気管１４へ供給される。
【０１９６】
排気中に含まれる燃料と空気とは、第１の排気浄化触媒１５内で互いに混ざり合って良好な可燃混合気を形成する。このような可燃混合気を含む排気は、第１の排気浄化触媒１５内から該第１の排気浄化触媒１５下流の排気管１４へ流出し、次いで排気管１４から第２の排気浄化触媒１６のコーン部へ流入する。第２の排気浄化触媒１６のコーン部に流入した可燃混合気は、前記コーン部に設けられた着火装置によって燃焼せしめられ、その際に発生する火炎の熱によって第２の排気浄化触媒１６の触媒本体１６ｂが加熱される。
【０１９７】
ここで図１５に戻り、ＣＰＵ２５は、前記したＳ１５０３の処理に続いてＳ１５０４へ進み、触媒加熱処理の実行時間を計時するカウンタ：Ｃのカウンタ値を更新する。
【０１９８】
Ｓ１５０５では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ１５０４において更新されたカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であるか否か、すなわち、触媒加熱処理が所定時間以上実行されたか否かを判別する。
【０１９９】
前記Ｓ１５０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ未満であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ１５０４以降の処理を再度実行する。一方、前記Ｓ１５０５においてカウンタ：Ｃのカウンタ値が所定値：ＣＳ以上であると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ１５０６へ進み、触媒加熱処理の実行を終了し、前記したカウンタ：Ｃのカウンタ値を“０”にリセットするとともに、内燃機関１を通常の運転状態とすべく駆動回路５を制御する。
【０２００】
上記したような触媒加熱制御ルーチンによれば、前述の第３の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０２０１】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置では、着火手段より上流の排気通路に副排気浄化触媒が設けられているため、主排気浄化触媒を急速に加熱すべく内燃機関から着火手段へ可燃混合気を供給する場合に内燃機関から供給された燃料と空気とは、副排気浄化触媒において十分に混合されて良好な可燃混合気を形成し、その可燃混合気が着火手段に供給されることになる。
【０２０２】
従って、本発明によれば、内燃機関から供給された可燃混合気を燃焼させることによって排気浄化触媒を急速に加熱する触媒昇温装置において、着火手段によって燃焼すべき燃料と空気とを予混合するための専用の空間を設ける必要がない。このため、内燃機関が通常運転状態にあるときには、排気の熱が予混合室等に奪われることがなく、主排気浄化触媒が低温の排気によって冷却されることがなくなるため、排気エミッションが悪化することがない。
【０２０３】
また、本発明に係る内燃機関の触媒昇温装置では、主排気浄化触媒内における触媒担体より上流の部位において可燃混合気が燃焼されるため、可燃混合気を燃焼させるための専用の燃焼室を設ける必要がなく、内燃機関が通常の運転状態にあるときに排気の熱が燃焼室に奪われることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る触媒昇温装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】第２の排気浄化触媒の内部構造を説明する図（１）
【図３】第２の排気浄化触媒の内部構造を説明する図（２）
【図４】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図５】第１の実施の形態に係る触媒加熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【図６】第２の実施の形態に係る触媒加熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【図７】第３の実施の形態に係る触媒加熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【図８】第４の実施の形態に係る触媒加熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【図９】第５の実施の形態に係る触媒昇温装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図１０】第５の実施の形態に係るＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図１１】第５の実施の形態に係る触媒加熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【図１２】第６の実施の形態に係る触媒加熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【図１３】第７の実施の形態に係る触媒昇温装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図１４】第７の実施の形態に係るＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図１５】第７の実施の形態に係る触媒加熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２ａ・・・気筒
２ｂ・・・点火栓
３・・・・燃料噴射弁
５・・・・駆動回路
６・・・・吸気枝管
１３・・・排気枝管
１４・・・排気管
１５・・・第１の排気浄化触媒（副排気浄化触媒）
１６・・・第２の排気浄化触媒（主排気浄化触媒）
１６ａ・・ケーシング
１６ｂ・・触媒本体
１７・・・着火装置
１８・・・空燃比センサ
１９・・・排気絞り弁
２０・・・排気絞り用アクチュエータ
２３・・・ＥＣＵ
２５・・・ＣＰＵ
３２・・・二次空気噴射ノズル
３３・・・排気再循環通路
３４・・・ＥＧＲ弁

Claims

内燃機関に接続された排気通路と、
前記排気通路の途中に設けられ、前記排気通路内を流れる排気を浄化する主排気浄化触媒と、
前記排気通路において前記主排気浄化触媒より上流の部位に設けられ、前記排気通路内を流れる排気を浄化する副排気浄化触媒と、
前記排気通路において前記主排気浄化触媒と前記副排気浄化触媒との間の部位に設けられる着火手段と、
前記副排気浄化触媒より上流の排気通路へ燃料及び空気を供給する可燃成分供給手段と、
を備える内燃機関の触媒昇温装置であって、
前記可燃成分供給手段は、前記内燃機関の始動が完了する直前であって、該内燃機関のクランキング時に、該内燃機関の全ての気筒において点火栓の作動を禁止すると同時に、少なくとも一部の気筒において燃料噴射弁の作動を許容することにより、前記副排気浄化触媒より上流の排気通路に燃料及び空気を供給することを特徴とする内燃機関の触媒昇温装置。
前記副排気浄化触媒内に形成される排気通路は、消炎径以下の径を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
前記主排気浄化触媒は、上流側の端部が開放され且つ下流側の端部が閉塞された流路と、上流側の端部が閉塞され且つ下流側の端部が開放された流路とを交互にハニカム状に配置して形成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
前記着火手段は、可燃混合気の着火によって生じる火炎が前記主排気浄化触媒内における触媒担体より上流の部位に形成されるよう配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
前記主排気浄化触媒において触媒担体より上流の部位は、断熱構造とされることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
前記主排気浄化触媒が所望の温度域まで昇温した後の所定期間に、前記副排気浄化触媒より上流の排気通路へ空気のみを供給する空気供給手段と、前記所定期間が経過した後に前記内燃機関を始動させる機関始動手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
内燃機関に接続された排気通路と、
前記排気通路の途中に設けられ、前記排気通路内を流れる排気を浄化する主排気浄化触媒と、
前記排気通路において前記主排気浄化触媒より上流の部位に設けられ、前記排気通路内を流れる排気を浄化する副排気浄化触媒と、
前記排気通路において前記主排気浄化触媒と前記副排気浄化触媒との間の部位に設けられる着火手段と、
前記副排気浄化触媒より上流の排気通路へ燃料及び空気を供給する可燃成分供給手段と、
を備える内燃機関の触媒昇温装置であって、
前記可燃成分供給手段は、前記内燃機関の始動が完了する直前に、前記副排気浄化触媒より上流の排気通路に燃料及び空気を供給するものであり、
前記主排気浄化触媒が所望の温度域まで昇温した後の所定期間に、前記副排気浄化触媒より上流の排気通路へ空気のみを供給する空気供給手段と、前記所定期間が経過した後に前記内燃機関を始動させる機関始動手段と、を更に備えることを特徴とする内燃機関の触媒昇温装置。