JP5024459B2 - 過給機付き内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【0001】
この発明は、過給機付き内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば特許文献1には、いわゆるツインエントリ型ターボ過給機を備える内燃機関の排気系が開示されている。このツインエントリ型ターボ過給機を備える内燃機関では、一方の気筒から排出される排気ガスと他方の気筒から排出される排気ガスとが分離された状態でそれぞれのスクロール通路を経てタービンに導入されるようになっている。また、この従来の内燃機関では、2つの上記スクロール通路のそれぞれから分岐し、タービンをバイパスした後に触媒に導入されるように構成された2つの排気バイパス通路を互いに独立した通路として備えている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【0003】
【特許文献1】
日本実開昭63−202729号公報
【特許文献2】
日本特開平9−125941号公報
【特許文献3】
日本特開平11−173138号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、内燃機関の背圧が高くなり過ぎると、次のような問題が生じ得る。すなわち、内燃機関の背圧が高くなると、筒内の残留ガス割合が増加する。それに伴い、圧縮端温度が高くなることで、ノックが発生し易くなる。また、背圧が高くなると、排気温度が高くなる。その結果、排気系部品の温度上昇を抑制するために燃料噴射が増量されると、燃費の悪化や最大出力の低下を招いてしまう。また、排気通路には、筒内から排出される排気ガスを浄化するために触媒が配置される。しかしながら、そのような触媒の存在は、背圧上昇の要因となり得るものである。
【0005】
従って、過給機付き内燃機関において、タービンをバイパスする排気バイパス通路を開放することで過給圧を調整する際には、触媒による排気ガスのエミッション性能を阻害することなく、効果的に背圧増加を抑制できるようになっていることが望ましい。しかしながら、上記特許文献1に記載の技術は、排気バイパス通路を利用する際の背圧低減についての考慮が十分にされておらず、未だ改良の余地を残すものであった。
【0006】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、背圧の過上昇の防止と排気ガスのエミッション性能の確保とを好適に両立させ得る過給機付き内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
第1の発明は、過給機付き内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための上流側触媒と、
前記上流側触媒よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための下流側触媒と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記上流側触媒との間の部位において再び前記排気通路に合流する第1排気バイパス通路と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記上流側触媒と前記下流側触媒との間の部位において再び前記排気通路に合流する第2排気バイパス通路と、
前記第1排気バイパス通路の開閉を担う第1ウェイストゲートバルブと、
前記第2排気バイパス通路の開閉を担う第2ウェイストゲートバルブと、
を備え、
前記第2ウェイストゲートバルブは、前記第1ウェイストゲートバルブと比較して、前記内燃機関の過給圧もしくは前記排気通路の圧力がより低い状況下で開くように、設定されておりもしくは制御されることを特徴とする。
【0009】
第2の発明は、内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための上流側触媒と、
前記上流側触媒よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための下流側触媒と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記上流側触媒との間の部位において再び前記排気通路に合流する第1排気バイパス通路と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記上流側触媒と前記下流側触媒との間の部位において再び前記排気通路に合流する第2排気バイパス通路と、
前記第1排気バイパス通路の開閉を担う第1ウェイストゲートバルブと、
前記第2排気バイパス通路の開閉を担う第2ウェイストゲートバルブと、
を備える過給機付き内燃機関の排気浄化装置であって、
前記排気通路は、前記内燃機関の一方の気筒から排出される排気ガスを前記タービンに導く第1排気通路と、前記内燃機関の他方の気筒から排出される排気ガスを前記タービンに導く第2排気通路とを含み、
前記第1排気バイパス通路は、前記第1排気通路から分岐した通路であって、
前記第2排気バイパス通路は、前記第2排気通路から分岐した通路であって、
前記第1ウェイストゲートバルブおよび前記第2ウェイストゲートバルブのうちの少なくとも前記第2ウェイストゲートバルブは、前記下流側触媒の温度を高める要求がある場合に開くように、制御されもしくは設定されており、
前記排気浄化装置は、前記下流側触媒の温度を高める前記要求がある場合に、前記第1排気通路を流れる排気ガスの空燃比と、前記第2排気通路を流れる排気ガスの空燃比とを異ならせる空燃比制御手段を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
第1の発明によれば、タービンをバイパスする排気バイパス通路を開放することで過給圧や排気圧力を調整する際に、排気ガスの一部をタービンだけでなく上流側触媒をもバイパスさせることができるようになり、これにより、排気バイパス通路の利用時に、内燃機関の背圧を効果的に低減させることが可能となる。また、本発明によれば、上流触媒をバイパスした排気ガスが下流側触媒の上流に導かれるようになる。このため、内燃機関の背圧増加を抑制しつつ、上流側触媒をバイパスした排気ガスが下流側触媒によって浄化されるようにすることが可能となる。つまり、本発明によれば、排気バイパス通路の利用時に、背圧の過上昇の防止と排気ガスのエミッション性能の確保とを好適に両立させることができる。また、本発明によれば、第1ウェイストゲートバルブおよび第2ウェイストゲートバルブの何れか一方のみが開かれる状況下において、第1ウェイストゲートバルブのみが開かれる場合と比べ、背圧増加の抑制効果をより有効に引き出せるようになる。
【0012】
第2の発明によれば、タービンをバイパスする排気バイパス通路を開放することで過給圧や排気圧力を調整する際に、排気ガスの一部をタービンだけでなく上流側触媒をもバイパスさせることができるようになり、これにより、排気バイパス通路の利用時に、内燃機関の背圧を効果的に低減させることが可能となる。また、本発明によれば、上流触媒をバイパスした排気ガスが下流側触媒の上流に導かれるようになる。このため、内燃機関の背圧増加を抑制しつつ、上流側触媒をバイパスした排気ガスが下流側触媒によって浄化されるようにすることが可能となる。つまり、本発明によれば、排気バイパス通路の利用時に、背圧の過上昇の防止と排気ガスのエミッション性能の確保とを好適に両立させることができる。また、本発明によれば、下流側触媒の温度を高める要求があると認められる場合に、下流側触媒の上流において、空燃比の異なる排気ガスが合流したうえで、両者が下流側触媒に流入するようになる。その結果、よりリッチな排気ガスに含まれる未燃成分とよりリーンな排気ガスに含まれる酸素とが、合流後に下流側触媒の上流もしくはその内部において反応することによって、下流側触媒の床温が上昇するようになる。つまり、本発明によれば、筒内から排出されるリッチな排気ガスとリーンな排気ガスとの反応を、下流側触媒において有効利用して、下流側触媒を昇温させられるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施の形態1における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。
【図2】本発明の実施の形態1のシステムの動作を、第1WGVのみが備えられたシステム(本実施形態のシステムとの対比のために参照するシステム)の動作と比較して説明した図である。
【図3】本発明の実施の形態2における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。
【図4】本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【0014】
10 内燃機関
12 吸気通路
14、40 排気通路
14a 排気マニホールド
16 ターボ過給機
16a、42a タービン
16b、42b コンプレッサ
18 第1前段触媒(S/C1)
20 第2前段触媒(S/C2)
22 床下触媒(U/F)
24、46 第1排気バイパス通路
26、48 第2排気バイパス通路
28、50 第1ウェイストゲートバルブ
30、52 第2ウェイストゲートバルブ
40a 第1排気通路
40b 第2排気通路
42 ツインエントリ型ターボ過給機
44 開閉弁
54 過給圧センサ
56 ECU(Electronic Control Unit)
58 燃料噴射弁
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。図1に示す内燃機関10は、筒内に空気を取り込むための吸気通路12と、筒内から排出される排気ガスが流れる排気通路14とを備えている。また、内燃機関10は、ターボ過給機16を備えている。
【0016】
ターボ過給機16は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン16aと、タービン16aと一体的に連結され、タービン16aに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるコンプレッサ16bとを有している。タービン16aは、上記排気通路14の途中に配置されており、コンプレッサ16bは、上記吸気通路12の途中に配置されている。
【0017】
タービン16aよりも下流側の排気通路14には、上流側から順に、排気ガスを浄化するための第1前段触媒(S/C1)18、第2前段触媒(S/C2)20、および床下触媒(U/F)22が直列に配置されている。前段触媒18、20は、内燃機関10の始動直後の冷間時において、筒内から排出された排気ガスをいち早く浄化できるようにするために、排気マニホールド14aの直下に配置される触媒(いわゆる、スタートキャタリスト)である。また、床下触媒22は、車両の床下に配置される触媒である。
【0018】
本実施形態のシステムは、第1排気バイパス通路24と第2排気バイパス通路26とを備えている。第1排気バイパス通路24は、タービン16aよりも上流側の部位において排気通路14から分岐し、タービン16aと第1前段触媒18との間の部位において再び排気通路14に合流するように構成されている。つまり、第1排気バイパス通路24は、タービン16aをバイパスする通路として構成されている。
【0019】
また、第2排気バイパス通路26は、タービン16aよりも上流側の部位において排気通路14から分岐し、第1前段触媒18と第2前段触媒20との間の部位において再び排気通路14に合流するように構成されている。つまり、第2排気バイパス通路26は、タービン16aに加え第1前段触媒18をもバイパスする通路として構成されている。
【0020】
更に、第1排気バイパス通路24の途中、より具体的には、第1排気バイパス通路24における排気ガスの上流側の端部には、第1排気バイパス通路24の開閉を担う第1ウェイストゲートバルブ(以下、「第1WGV(Waste Gate Valve)」と略する)28が設置されている。また、第2排気バイパス通路26の途中、より具体的には、第2排気バイパス通路26における排気ガスの上流側の端部には、第2排気バイパス通路26の開閉を担う第2ウェイストゲートバルブ(以下、「第2WGV」と略する)30が設置されている。これらのWGV28、30は、ここでは、過給圧もしくは排気圧力が所定の設定圧に達した際に開くように構成された調圧式のバルブであるものとする。このように構成されたWGV28、30によれば、過給圧もしくは排気圧力が上記設定圧よりも高くなると、筒内から排出された排気ガスの一部が排気バイパス通路24、26を通ることでタービン16aを迂回するようになる。これにより、過給圧が高くなり過ぎないように制御することができる。
【0021】
更に、本実施形態では、第2WGV30が開く際の設定圧が、第1WGV28が開く際の設定圧よりも低く設定されている。すなわち、言い換えれば、本実施形態では、タービン16aの上流側の排気圧力が高くなっていく状況下において、第1WGV28よりも先に第2WGV30が開くように設定されている。
【0022】
図2は、本発明の実施の形態1のシステムの動作を、第1WGVのみが備えられたシステム(本実施形態のシステムとの対比のために参照するシステム)の動作と比較して説明した図である。より具体的には、図2(A)、(D)、および(E)中に細線で表した波形は、第1WGVのみが備えられたシステム(より具体的には、本実施形態のシステムに対して、第2排気バイパス通路および第2WGVが取り除かれたシステム)の動作を示している。一方、図2(B)〜(F)中に太線で表した波形は、本実施形態のシステムの動作を示している。尚、図2において、「W/G1開度」および「W/G2開度」は、第1WGV28および第2WGV30の開度をそれぞれ示している。また、「T/C前圧」、「S/C1前圧」、および「S/C2前圧」は、タービン16aよりも上流側の排気圧力、タービン16aと第1前段触媒18との間の部位における排気圧力、および、第1前段触媒18と第2前段触媒20との間の部位における排気圧力のそれぞれの波形を示している。また、図2の横軸は、内燃機関10の最大出力(吸入空気量)である。
[0023]
先ず、比較対象である第1WGVのみが備えられたシステムの動作について説明する。このシステムの場合には、図2(A)に示すように、内燃機関10の最大出力の増加に伴って過給圧が第1WGVの設定圧に達した際に、第1WGVが開くようになる。その結果、排気ガスの一部がタービンをバイパスするようになるので、図2(D)に示すように、T/C前圧の上昇が第1WGVの開弁前と比べて緩やかとなる。内燃機関10の最大出力の増加に伴ってタービンに流入するガス量が増えていくので、第1WGV開弁後のT/C前圧は、最大出力の増加に伴って徐々に増えていく。尚、このシステムの場合には、タービンをバイパスした後のガスは、第1前段触媒の上流においてタービンを通過したガスと合流するようになっているので、S/C1前圧およびS/C2前圧は、図2(E)および(F)に示すように、第1WGVの開閉に関わらず、最大出力の増加に伴って増加していく。
[0024]
一方、本実施形態のシステムの場合には、内燃機関10の最大出力が増加していくに従って、図2(B)に示すように、第2WGV30が先ず開かれたうえで、図2(C)に示すように、後から第1WGV28が開かれることになる。本実施形態のシステムの場合には、排気バイパス通路24、26を通過したガスは、第1前段触媒18と第2前段触媒20との間の部位を通過する段階では、排気通路14を流れるガスと必ず合流するようになる。このため、図2(F)に示すように、S/C2前圧に関しては、第1WGVのみが備えられたシステムの場合と同様となる。
[0025]
これに対し、S/C1前圧については、本実施形態のシステムと第1WGVのみが備えられたシステムとの間で差異が生ずる。すなわち、本実施形態のシステムの構成において第2WGV30のみが開かれた状態では、筒内から排出された排気ガスの一部が、タービン16aだけでなく、第1前段触媒18をもバイパスするようになる。その結果、タービンのみをバイパスする第1WGVのみが備えられたシステムと比べ、図2(E)に示すように、S/C1前圧を下げることができるようになる。そして、S/C1前圧(つまり、タービン16aの出口圧力)を下げることができることで、図2(D)に示すように、第1WGVのみが備えられたシステムと比べ、WGVを開く制御を行った際のT/C前圧(つまり、内燃機関10の背圧)を低減させることが可能となる。これにより、ノック発生を抑制することができるとともに、排気温度の低減により燃費と最大出力を向上させることができる。
【0026】
また、本実施形態のシステムでは、いわゆるスタートキャタリストとして機能する触媒を、2つの前段触媒18、20とに分けて、直列に配置した状態で排気通路14に備えるようにしている。そのうえで、第1前段触媒18をバイパスした排気ガスを、第2前段触媒20の上流に導くようにしている。このため、本実施形態のシステムによれば、S/C1前圧を下げることで内燃機関10の背圧増加を抑制しつつ、第1前段触媒18をバイパスした排気ガスがスタートキャタリストである第2前段触媒20によって浄化されるようにすることが可能となる。つまり、排気バイパス通路24、26の利用時に、背圧の過上昇の防止と排気ガスのエミッション性能の確保とを好適に両立させることができる。
【0027】
また、既述したように、本実施形態では、第1WGV28よりも先に第2WGV30が開くように設定されている。このような設定と異なり、第2WGV30よりも先に第1WGV28が開くように設定されていると、第1WGV28のみが開かれた状態では、第1WGVのみが備えられたシステムとの間で、S/C1前圧に関する差異が認められなくなる。そして、その後、第2WGV30が開かれることによって、第1WGVのみが備えられたシステムに対するS/C1前圧の低減効果が認められるようになる。つまり、第2WGV30よりも先に第1WGV28が開くという設定では、第1WGV28よりも先に第2WGV30が開くという設定と比べ、図2(E)中にハッチングを付して示す領域(S/C1前圧の低減効果を示す領域)が小さくなる。以上説明したように、本実施形態では、第1WGV28よりも先に第2WGV30が開くように設定していることで、WGV28、30によって過給圧の調整が行われる際の背圧増加の抑制効果をより有効に引き出せるようになる。
【0028】
ところで、上述した実施の形態1においては、WGV28、30は、過給圧もしくは排気圧力が所定の設定圧に達した際に開くように構成された調圧式のバルブである例を説明した。しかしながら、本発明における第1ウェイストゲートバルブおよび第2ウェイストゲートバルブは、これに限定されるものではなく、例えば、過給圧センサ(図示省略)により検出される吸入空気の過給圧等に基づいて開閉が制御される電動式のバルブ等であってもよい。
【0029】
また、上述した実施の形態1においては、2つの前段触媒18、20が排気通路14に直列に配置され、かつ、第1前段触媒18をバイパスした排気ガスが第2前段触媒20の上流に戻されるように構成された例について説明を行った。しかしながら、このような構成に代え、例えば、単一の前段触媒を備えるとともに当該前段触媒の下流に床下触媒を備える構成である場合には、前段触媒をバイパスした排気ガスが床下触媒の上流に戻されるように構成されていてもよい。
【0030】
尚、上述した実施の形態1においては、第1前段触媒18が前記第1および第2の発明における「上流側触媒」に、第2前段触媒20が前記第1および第2の発明における「下流側触媒」に、それぞれ相当している。
【0031】
実施の形態2.
次に、図3および図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
図3は、本発明の実施の形態2における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。ここでは、内燃機関10の爆発順序は、#1→#3→#4→#2であるものとする。尚、図2において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【0032】
本実施形態の排気通路40は、内燃機関10の一方の気筒(#1と#4)から排出される排気ガスをタービン42aに導く第1排気通路40aと、内燃機関10の他方の気筒(#2と#3)から排出される排気ガスをタービン42aに導く第2排気通路40bとを備えている。本実施形態のターボ過給機42は、上記のように構成された第1排気通路40aと第2排気通路40bを介して、上記一方の気筒(#1と#4)と上記他方の気筒(#2と#3)から独立して排気ガスの供給を受けるターボ過給機、すなわち、いわゆるツインエントリ型ターボ過給機である。
【0033】
また、図3に示すように、第1排気通路40aと第2排気通路40bとは、互いに近接した部位を有している。そして、当該部位には、第1排気通路40aと第2排気通路40bとが連通した状態と、第1排気通路40aと第2排気通路40bとが遮断された状態とを切り換えるための開閉弁44が配置されている。このような構成によれば、必要に応じて開閉弁44の開閉を制御することで、排気系容積を調整することができ、背圧を調整することができる。
【0034】
本実施形態においても、タービン42aをバイパスする第1排気バイパス通路46と、タービン42aに加え第1前段触媒20をもバイパスする第2排気バイパス通路48とが備えられている。これらの排気バイパス通路46、48は、タービン42aの上流側においてそれぞれ別の排気通路40a、40bに接続されている。尚、ここでは、第1排気バイパス通路46が第2排気通路40aに接続され、第2排気バイパス通路48が第1排気通路40bに接続された構成を例示している。
【0035】
更に、本実施形態においても、第1排気バイパス通路46の途中、より具体的には、第1排気バイパス通路46における排気ガスの上流側の端部には、第1排気バイパス通路46の開閉を担う第1ウェイストゲートバルブ(第1WGV)50が設置されている。また、第2排気バイパス通路48の途中、より具体的には、第2排気バイパス通路48における排気ガスの上流側の端部には、第2排気バイパス通路48の開閉を担う第2ウェイストゲートバルブ(第2WGV)52が設置されている。これらのWGV50、52は、ここでは、吸気通路12に配置された過給圧センサ54により検出される過給圧に基づいて開閉される電動式のバルブであるものとする。
【0036】
また、本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)56を備えている。ECU56には、上述したセンサに加え、内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが接続されているとともに、上述したWGV50、52に加え、内燃機関10に燃料を供給するための燃料噴射弁58等の内燃機関10の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ECU56は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関10の運転状態を制御する。
【0037】
ところで、内燃機関の燃費向上が進むと、内燃機関に投入された燃料量が効率良く出力に変換されるようになる。これにより、排気損失が低減され、排気温度が低くなり易くなる。その結果、もともと排気温度が低い低出力領域において、触媒が高い浄化率を示す領域に触媒の温度を保てなくなることが懸念される。また、このような傾向は、より下流側の排気通路に配置される触媒の方が顕著となる。
【0038】
そこで、本実施形態では、ツインエントリ型ターボ過給機42のための2つの排気通路40a、40b、および、2つの排気バイパス通路46、48を備えた構成を利用して、第2前段触媒20の温度を高める要求がある場合に、第2前段触媒20を昇温させる制御を行うようにした。具体的には、当該要求がある場合に、WGV50、52がともに開かれるように制御するとともに、第1排気通路40aを流れる排気ガスの空燃比と、第2排気通路40bを流れる排気ガスの空燃比とを異ならせるようにした。
【0039】
図4は、上記の機能を実現するために、本実施の形態2においてECU56が実行するルーチンのフローチャートである。
図4に示すルーチンでは、先ず、第2前段触媒(S/C2)20の温度を高める要求があるか否かが判別される(ステップ100)。具体的には、本ステップ100の処理は、運転状態を検出するために内燃機関10が備える各種センサを利用して行うことができる。すなわち、各種センサを用いて、例えば、現在の運転領域が排気温度の低い低出力領域であるか否かを判断したり、第2前段触媒20の温度の推定値または検出値が所定値よりも低いか否かを判断したりすることで、上記要求があるかどうかを判断することができる。
【0040】
上記ステップ100において、第2前段触媒20の温度を高める要求があると判定された場合には、第1WGV50および第2WGV52がともに開かれる(ステップ102)。次いで、#1および#4気筒に対する燃料噴射量が所定値だけ増量される(ステップ104)とともに、#2および#3気筒に対する燃料噴射量が所定量だけ減量される(ステップ106)。
【0041】
以上説明した図4に示すルーチンの処理によれば、第2前段触媒20の温度を高める要求があると認められる場合に、#1および#4気筒に対する燃料噴射量が所定値だけ増量されることで、これらの気筒から第1排気通路40aに排出される排気ガスの空燃比がよりリッチ側の値に変更されるようになる。また、この場合には、#2および#3気筒に対する燃料噴射量が所定値だけ減量されることで、これらの気筒から第2排気通路40bに排出される排気ガスの空燃比がよりリーン側の値に変更されるようになる。
【0042】
そして、上記ルーチンの処理によれば、上記要求が認められる場合には、第1WGV50が開かれる。これにより、第1排気通路40aを流れるリッチな排気ガスの一部がタービン42aを通過した後に第1前段触媒18の下流に排出されるようになり、また、当該リッチな排気ガスの残りの部分が第1排気バイパス通路46を通過することでタービン42aを迂回した後に、第1前段触媒18の下流に排出されるようになる。更に、上記ルーチンの処理によれば、上記要求が認められる場合には、第2WGV52が開かれる。これにより、第2排気通路40bを流れるリーンな排気ガスの一部が第2排気バイパス通路48を通過することでタービン42aおよび第1前段触媒18を迂回した後に、第2前段触媒20の上流に導入されるようになる。
【0043】
以上の制御により、第2前段触媒20の上流においてリッチな排気ガスとリーンな排気ガスとが合流したうえで、両者が第2前段触媒20に流入するようになる。その結果、リッチな排気ガスに含まれる未燃成分とリーンな排気ガスに含まれる酸素とが、合流後に第2前段触媒20の上流もしくはその内部において反応することによって、第2前段触媒20の床温が上昇するようになる。つまり、上記ルーチンの処理によれば、筒内から排出されるリッチな排気ガスとリーンな排気ガスとの反応を、下流側の第2前段触媒20において有効利用して、第2前段触媒20を昇温させられるようになる。
【0044】
既述したように、第1前段触媒18よりも下流側に配置された第2前段触媒20は、第1前段触媒18よりも低温になり易い。以上説明した本実施形態の処理によれば、そのように温度的に不利な環境に配置された第2前段触媒20の温度を良好に高く保つことができるようになる。これにより、第2前段触媒20の温度低下に伴う排気ガスのエミッション性能の悪化を防止することができるようになる。
【0045】
ところで、上述した実施の形態2においては、第2前段触媒20の温度を高める要求があると認められる場合に、第1WGV50および第2WGV52の双方を開くように制御している。これにより、ツインエントリ型ターボ過給機42のために第1排気通路40aと第2排気通路40bとが独立して備えられたシステムにおいて、上記一方の気筒(#1と#4)と上記他方の気筒(#2と#3)との間で背圧に差を生じさせることなく、第2前段触媒20の上流においてリッチな排気ガスとリーンな排気ガスとを合流させることが可能となる。しかしながら、第2前段触媒20の上流においてリッチな排気ガスとリーンな排気ガスとを合流させるためには、第2WGV52が開くように制御されていれば、第1WGV50は必ずしも開くように制御されていなくてもよい。
【0046】
また、上述した実施の形態2においては、電動式のWGV50、52を備えるようにしておき、第2前段触媒20の温度を高める要求があると認められる場合に、第1WGV50および第2WGV52の双方を開くように制御している。しかしながら、本発明におけるウェイストゲートバルブは、このような電動式等のWGVに限られず、例えば、上記要求があると認められる運転領域下において開くように設定された調圧式のバルブであってもよい。
【0047】
尚、上述した実施の形態2においては、ECU56が上記ステップ100、104、および106の処理を実行することにより前記第2の発明における「空燃比制御手段」が実現されている。
Claims (2)
- 内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための上流側触媒と、
前記上流側触媒よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための下流側触媒と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記上流側触媒との間の部位において再び前記排気通路に合流する第1排気バイパス通路と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記上流側触媒と前記下流側触媒との間の部位において再び前記排気通路に合流する第2排気バイパス通路と、
前記第1排気バイパス通路の開閉を担う第1ウェイストゲートバルブと、
前記第2排気バイパス通路の開閉を担う第2ウェイストゲートバルブと、
を備え、
前記第2ウェイストゲートバルブは、前記第1ウェイストゲートバルブと比較して、前記内燃機関の過給圧もしくは前記排気通路の圧力がより低い状況下で開くように、設定されておりもしくは制御されることを特徴とする過給機付き内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための上流側触媒と、
前記上流側触媒よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための下流側触媒と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記上流側触媒との間の部位において再び前記排気通路に合流する第1排気バイパス通路と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記上流側触媒と前記下流側触媒との間の部位において再び前記排気通路に合流する第2排気バイパス通路と、
前記第1排気バイパス通路の開閉を担う第1ウェイストゲートバルブと、
前記第2排気バイパス通路の開閉を担う第2ウェイストゲートバルブと、
を備える過給機付き内燃機関の排気浄化装置であって、
前記排気通路は、前記内燃機関の一方の気筒から排出される排気ガスを前記タービンに導く第1排気通路と、前記内燃機関の他方の気筒から排出される排気ガスを前記タービンに導く第2排気通路とを含み、
前記第1排気バイパス通路は、前記第1排気通路から分岐した通路であって、
前記第2排気バイパス通路は、前記第2排気通路から分岐した通路であって、
前記第1ウェイストゲートバルブおよび前記第2ウェイストゲートバルブのうちの少なくとも前記第2ウェイストゲートバルブは、前記下流側触媒の温度を高める要求がある場合に開くように、制御されもしくは設定されており、
前記排気浄化装置は、前記下流側触媒の温度を高める前記要求がある場合に、前記第1排気通路を流れる排気ガスの空燃比と、前記第2排気通路を流れる排気ガスの空燃比とを異ならせる空燃比制御手段を更に備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の排気浄化装置。
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