JPH11270328A - 多気筒内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の排気浄化装置

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JPH11270328A JP10074690A JP7469098A JPH11270328A JP H11270328 A JPH11270328 A JP H11270328A JP 10074690 A JP10074690 A JP 10074690A JP 7469098 A JP7469098 A JP 7469098A JP H11270328 A JPH11270328 A JP H11270328A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の吸着材から脱離した未燃炭化水素が長
時間、合流排気管の三元触媒に流れることで浄化性能が
低下する 【解決手段】 多気筒内燃機関に接続された複数の排気
通路のそれぞれに所定温度以下で未燃炭化水素を吸着
し、所定温度以上で脱離する吸着材を設け、各排気通路
の下流の合流排気管にヒータ付触媒を設ける。各吸着材
から脱離した未燃炭化水素がヒータ付触媒に到達する時
期を所定の時期に一致させることで、未燃炭化水素を効
率的に浄化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒内燃機関か
ら排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に関する
ものであって、特に冷間始動時における未燃ガス成分を
浄化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の内燃機関では、排出される排
気ガス、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）、及び炭化水素（ＨＣ）等の成分を大気に放出す
る前に浄化する必要がある。特に、内燃機関の始動時に
は、内燃機関の始動性を向上させるために機関空燃比が
理論空燃比より低い空燃比（リッチ側）とされ、さらに
内燃機関の温度が低く燃焼が不安定になるため、未燃炭
化水素（ＨＣ）等が比較的多量に排出される。このた
め、始動時に内燃機関から排出される未燃炭化水素が大
気中に放出されるのを抑制する必要がある。
【０００３】このような要求に対して、特開平６−３３
７４７号公報に記載された技術が知られている。この従
来技術は、排気通路に設けられた三元触媒の上流に所定
温度未満では排気中の未燃炭化水素を吸着し、所定温度
以上では吸着していた未燃炭化水素を脱離する吸着材を
設け、この吸着材と三元触媒との間の排気通路にヒータ
付触媒（ＥＨＣ）を設けている。そして、エンジンが冷
間始動されたときのように三元触媒が未活性状態にある
場合は、エンジンの始動時に排出される未燃炭化水素を
吸着材に吸着させるとともに、ヒータ付触媒のヒータに
通電して触媒を活性化する。
【０００４】排気ガス温度の上昇により吸着材が所定温
度に達し、未燃炭化水素を脱離すると、吸着材を脱離し
た未燃炭化水素がヒータ付触媒に流れ込むが、このとき
ヒータ付き触媒がヒータによって活性化されているの
で、未燃炭化水素がヒータ付き触媒で浄化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の吸着
材をヒータ付触媒の上流側排気通路（例えば、Ｖ型内燃
機関の各気筒群に対応した排気通路）に並列に複数個設
けた場合、内燃機関の冷間始動時に未燃炭化水素（Ｈ
Ｃ）がそれぞれの吸着材に吸着され、その後、吸着材が
排気ガスにより加熱されて未燃炭化水素の脱離温度に達
すると、未燃炭化水素が各吸着材からヒータ付触媒に流
入する。このとき、吸着材の配置や各吸着材に流入する
排気温度の違い等により、各吸着材から脱離した未燃炭
化水素がヒータ付触媒に流れ込むタイミングが異なる。
この結果、脱離した未燃炭化水素がヒータ付触媒に流れ
込む時間が長くなり、未燃炭化水素を浄化するためにヒ
ータの通電時間が長くなる。更にヒータの消費電力が大
きくなるのでヒータ通電用にバッテリ容量を大型化する
必要が発生する。
【０００６】また、ヒータ付触媒の代わりにヒータのな
い三元触媒の上流の排気通路に並列に複数個の吸着材を
設けた場合、暖機運転中に三元触媒に流入する排気ガス
は通常の暖機増量運転によるリッチ空燃比の排気ガスの
他に、各吸着材から脱離した未燃炭化水素（ＨＣ）が混
入されるので、非常に小さな空燃比（過大なリッチ）が
長時間続くので三元触媒の温度が低下し、三元触媒が活
性化温度を維持できなくなり、未燃炭化水素（ＨＣ）等
の未燃ガス成分が浄化されずに排出される恐れがある。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、複数の吸着材から排出される未燃炭化水素
（ＨＣ）等の未燃ガス成分を確実に浄化すると共に、ヒ
ータ付触媒の電力消費を低減することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下のような構成を採用した。すなわち、
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、多気筒内燃機関に
接続された複数の排気通路と、排気通路を合流して形成
される合流排気通路と、合流排気通路に設けられ、この
合流排気通路を流れる排気を浄化する排気浄化手段と、
各排気通路にそれぞれ設けられ、所定温度未満では排気
通路を流れる排気ガス中の未燃ガス成分を吸着し、所定
温度以上では吸着した未燃ガス成分を脱離する吸着脱離
手段と、各吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成分が排
気浄化触媒に到達するタイミングを所定の時期に一致さ
せる脱離調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】このような内燃機関の排気浄化装置では、
内燃機関を冷間始動したときのように排気浄化手段が未
活性状態にあり、前記吸着脱離手段が所定温度未満にあ
るとき、内燃機関からの排気ガスは、各排気通路を通っ
て各吸着脱離手段に流れ込み、排気ガス中の未燃ガス成
分が各吸着脱離手段に吸着される。
【００１０】そして、各吸着脱離手段から排出された排
気ガスは、排気通路を通って合流排気通路に流れ込み、
次いで排気浄化手段に流れ込む。このとき、排気浄化手
段は、未活性状態にあり、排気ガス中の未燃ガス成分を
十分に浄化することができないが、排気浄化手段に流れ
込む排気ガスは吸着脱離手段により未燃ガス成分を取り
除かれているので、未燃ガス成分が大気中に放出される
ことはない。
【００１１】その後、各吸着脱離手段は、排気ガスの温
度を受けて昇温するが、その際、前記脱離調整手段は、
各吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成分が排気浄化触
媒に到達するタイミングを所定の時期に一致させるよう
に各吸着脱離手段の各種状態を調整する。
【００１２】この結果、各吸着脱離手段から未燃ガス成
分が脱離し、同時期に一斉に排気浄化手段に流れ込むの
で、未燃ガス成分が排気浄化手段で短時間で浄化され
る。
【００１３】上記のような内燃機関の排気浄化装置で
は、吸着脱離手段として未燃ガス成分を吸着する能力を
有する三元触媒を用いるようにしてもよい。三元触媒
は、一般に、担体表面に多孔質の触媒層が形成されるの
で、排気ガス中の未燃ガス成分が触媒層の孔に流れ込
む。このとき、未燃ガス成分が液状体であるため、三元
触媒が所定温度未満のときは孔内に未燃ガス成分が付着
する吸着作用を奏し、三元触媒が所定温度以上に達した
ときは前記孔内に付着していた未燃ガス成分が気化し、
孔から放出される脱離作用を奏する。
【００１４】その際、前記脱離調整手段は、前記吸着脱
離手段の各種状態として吸着脱離手段に流れ込む排気温
度を制御し、未燃ガス成分の脱離タイミングを調整して
脱離した未燃ガス成分の排気浄化触媒に到達する時期を
一致させてもよい。すなわち、各吸着脱離手段は、排気
ガスの温度を受けて昇温するので、脱離調整手段により
各吸着脱離手段に流れ込む排気温度を調整することによ
り、各吸着脱離手段が前記所定温度に昇温するまでにか
かる時間を調整することができ、その結果、未燃ガス成
分の排気浄化手段への到達タイミングが所定の時期に一
致する。
【００１５】このように各吸着脱離手段に流れ込む排気
温度を制御する方法として、前記内燃機関から前記吸着
脱離手段までの距離を調整する方法を例示することがで
きる。この場合、内燃機関との距離が短いほど高温の排
気ガスに曝されて前記所定温度まで昇温するのが早くな
り、距離が長いほど昇温が遅くなる。この作用を利用し
て吸着脱離手段からの脱離を調整する。
【００１６】続いて、各吸着脱離手段に流れ込む排気温
度を制御する方法として、各排気通路が接続される気筒
の点火時期を制御し、前記気筒から各排気通路に流れる
排気ガスの温度を調整してもよい。この場合、点火時期
が遅い気筒は、点火時期が早い気筒に比べ、より遅い時
期に燃焼が行われるので、排気弁開弁時における気筒内
の燃焼ガス温度が高くなる。この作用を利用して各吸着
脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００１７】さらに、前記気筒から排出される排気ガス
の温度を異ならせる方法として、例えば、各排気通路に
接続された気筒の排気弁の開弁時期を制御する方法、あ
るいは各排気通路に接続された気筒内の燃焼速度を制御
する方法等を例示することもできる。
【００１８】各気筒の排気弁の開弁時期を調整する場
合、各気筒で燃焼したガスの温度は経時的に低くなるの
で、早い時期に排気弁が開弁された気筒は、遅い時期に
排気弁が開弁された気筒に比べ、より高い温度の燃焼ガ
スを排出する。この結果、早い時期に排気弁が開弁され
た気筒に接続された排気通路には、遅い時期に排気弁が
開弁された気筒に接続された排気通路に比べ、より高い
温度の排気ガスが流れる。この作用を利用して各吸着脱
離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００１９】また、各気筒の燃焼速度を制御した場合、
燃焼速度が遅い気筒ほど排気弁開弁時における燃焼ガス
の温度が高くなるので、燃焼速度が遅い気筒は、燃焼速
度が遠い気筒に比べ、より高温の燃焼ガスを排出するこ
とになる。この作用を利用して各吸着脱離手段からの脱
離タイミングを調整する。
【００２０】さらに、各吸着脱離手段に流れ込む排気温
度を制御する方法として、各排気通路が接続される気筒
で燃焼される混合気の空燃比を制御し、前記気筒から各
排気通路に流れ込む排気ガスの温度を調整してもよい。
この場合、リーン雰囲気の混合気を燃焼した気筒は、リ
ッチ雰囲気の混合気を燃焼した気筒に比べ、混合気の燃
焼温度が高くなるので、リーン雰囲気の混合気を燃焼し
た気筒に接続された排気通路には、リッチ雰囲気の混合
気を燃焼した気筒に接続された排気通路よりも高温の排
気ガスが流れることになる。この作用を利用して各吸着
脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００２１】続いて、各吸着脱離手段に流れ込む排気温
度を制御する方法として、各排気通路が接続される気筒
に吸入される空気量を調整する方法がある。この場合、
吸入空気量が多い気筒は、吸入空気量が少ない気筒に比
べより多くの排気ガスを排出することになる。この結
果、吸入空気量が多い気筒に接続された排気通路には、
吸入空気量が少ない気筒に接続された排気通路に比べ、
より多くの排気ガスが流れるので、吸入空気量が多い気
筒に接続された排気通路の吸着脱離手段は、吸入空気量
が少ない気筒に接続された排気通路の吸着脱離手段より
も多くの排気ガスに曝され、より早い時期に前記所定温
度に達する。この作用を利用して各吸着脱離手段からの
脱離タイミングを調整する。
【００２２】また、各吸着脱離手段に流れ込む排気温度
を制御する方法として、各排気通路の熱容量で調整する
ようにしてもよい。つまり、熱容量が大きい排気通路
は、熱容量が小さい排気通路に比べ、吸収することがで
きる熱の量が多くなる。この結果、熱容量が大きい排気
通路を流れる排気ガスは、熱容量が小さい排気通路を流
れる排気ガスに比べ、より多くの熱を排気通路に奪わ
れ、吸着脱離手段に流れ込む際の温度が低くなる。この
ように、熱容量の設定により各吸着脱離手段からの脱離
タイミングを調整する。
【００２３】次に、前記脱離調整手段は、各吸着脱離手
段の熱容量で調整するようにしてもよい。この場合、熱
容量が大きい吸着脱離手段は、熱容量が小さい吸着脱離
手段に比べ、吸収することができる熱量が多くなるの
で、所定温度まで昇温するのに時間がかかる。この作用
を利用して各吸着脱離手段からの脱離タイミングを調整
する。
【００２４】ここで、各吸着脱離手段が、排気ガスの流
れ方向に沿う貫通孔を複数有する担体と、前記担体表面
に形成された触媒層と、前記担体を内装する外筒とを備
える場合、吸着脱離手段の熱容量を設定する方法とし
て、前記担体を構成する部材の厚さと、前記外筒を構成
する部材の厚さと、前記貫通孔の密度と、前記担体の直
径と、前記担体の軸万向の長さと、前記担体の容積とか
ら選択される少なくとも１つを利用して各吸着脱離手段
からの脱離タイミングを調整してもよい。
【００２５】例えば、吸着脱離手段の担体を構成する部
材の厚さ以外の構成が同一である２つの吸着脱離手段の
場合、担体を構成する部材の厚さが厚い吸着脱離手段
は、担体を構成する部材の厚さが薄い吸着脱離手段に比
べ、吸収できる熱量が多くなるので、前記所定温度に昇
温するまでに時間がかかる。
【００２６】また、前記吸着脱離手段の外筒を構成する
部材の厚さ以外の構成が同一である２つの吸着脱離手段
の場合、外筒を構成する部材の厚さが厚い吸着脱離手段
は、外筒を構成する部材の厚さが薄い吸着脱離手段に比
べ、吸収することができる熱量が多くなるので、前記所
定温度に昇温するまでに時間がかかる。
【００２７】そして、吸着脱離手段を構成する担体の貫
通孔の密度、つまり単位面積当たりの貫通孔の数で調整
する場合、担体が吸収することができる熱量が多くなる
ので、貫通孔の密度が高い担体は、貫通孔の密度が低い
担体に比べ、前記所定温度に昇温するまでの時間が長く
なる。以上のような各作用を選択的に利用して各吸着脱
離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００２８】さらに、前記吸着脱離手段の担体の直径以
外の構成が同一である２つの吸着脱離手段の場合、担体
の直径が大きい吸着脱離手段は、担体の直径が小さい吸
着脱離手段に比べ、担体の実質的な体積が大きくなるの
で、吸収することができる熱量が多くなる。この結果、
担体の直径が大きい吸着脱離手段は、担体の直径が小さ
い吸着脱離手段に比べ、前記所定温度に昇温するまでの
時間が長くなる。
【００２９】また、前記吸着脱離手段の担体の軸方向の
長さ以外の構成が同一である２つの吸着脱離手段の場
合、担体の軸方向の長さが長い吸着脱離手段は、担体の
軸方向の長さが短い吸着脱離手段に比べ、担体の実質的
な体積が大きくなるので、担体が吸収することができる
熱量が多くなるとともに、吸着脱離手段の出口側端部に
熱が伝わるまでに時間がかかる。この結果、担体の軸方
向の長さが長い吸着脱離手段は、担体の軸方向の長さが
短い吸着脱離手段に比べ、前記所定温度に昇温するまで
の時間が長くなる。
【００３０】続いて、前記担体の容積で調整する場合、
担体の容積が大きい吸着脱離手段は、担体の容積が小さ
い吸着脱離手段に比べ、吸収することができる熱量が多
くなるので、所定温度に昇温するまでにかかる時間が長
くなる。
【００３１】次に、前記吸着脱離手段の熱容量を調整す
る方法として、前記担体を構成する部材の材質と、前記
触媒物質の量と、前記触媒層の厚さとから選択される少
なくとも１つを利用して各吸着脱離手段からの脱離タイ
ミングを調整してもよい。
【００３２】例えば、担体を構成する材質を熱容量の大
きい材質と熱容量の小さい材質にした場合、熱容量の大
きい材質からなる担体を有する吸着脱離手段は、熱容量
の小さい材質からなる担体を有する吸着脱離手段に比
べ、吸収することができる熱量が多くなるので、所定温
度まで昇温するのに時間がかかる。
【００３３】また、担体に担持される触媒物質の量で調
整する場合、触媒物質の担持量が多い吸着脱離手段は、
触媒物質の担持量が少ない吸着脱離手段に比べ、実質上
の熱容量が大きくなる。更に、触媒層の厚さで調整する
場合も、触媒層の厚さが厚い吸着脱離手段は、触媒層の
厚さが薄い吸着脱離手段に比べ、実質上の熱容量が大き
くなる。以上のような各作用を選択的に利用して各吸着
脱離手段からの脱離タイミングを調整する。
【００３４】ここで、上記の内燃機関は、例えば、２つ
以上の気筒を直列に配置した気筒群を複数備えるもので
あって、例えば、第１の気筒群及び第２の気筒群を備え
るＶ型内燃機関であり、前記排気通路は、前記各気筒群
に接続される排気管であってもよい。また、前記排気通
路は、内燃機関に接続されたデュアル排気管であっても
よい。
【００３５】更に、排気浄化手段はヒータ付触媒であっ
てもよい。また、前記吸着脱離手段から未燃ガス成分が
到達する時期を考慮してヒータ付触媒への通電を制御す
る。この結果、未燃ガス成分がヒータ付触媒に到達する
ときには触媒が活性化されているので短時間で効率よく
浄化することができる
【００３６】
【発明の実施形態】以下、本発明にかかる内燃機関の排
気浄化装置の一実施態様について図面に基づいて説明す
る。
【００３７】（実施形態１）図１は、本発明における内
燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその排気系
の構成を示す側略構成図である。内燃機関１は、Ｖ型６
気筒の縦置きエンジンであり、一方の気筒群１ａ（以
下、第１気筒群ｌａと称する）には第１排気枝管２が接
続され、他方の気筒群１ｂ（以下、第２気筒群ｌｂと称
する）には第２排気枝管３が接続される。そして、第１
排気枝管２が本発明にかかる第１排気通路としての第１
排気管４に接続され、第２排気枝管３が本発明にかかる
第２排気通路としての第２排気管５に接続される。な
お、図１中矢印Ｆはエンジン前方方向を示す。
【００３８】ここで、第１排気枝管２と第２排気枝管３
とは、実質上互いに対称な形状をなし、第１排気枝管２
と第１排気管４の接続部１６から第１気筒群ｌａまでの
距離は、第２排気枝管３と第２排気管５の接続部１７か
ら第２気筒群ｌｂまでの距離と等しくなるよう形成され
る。
【００３９】続いて、第１排気管４と第２排気管５は下
流にて合流し、本発明にかかる合流排気通路としての排
気管６に接続される。そして、第１排気管４の途中には
第１の三元触媒７が設けられ、第２の排気管５の途中に
は第２の三元触媒８が設けられる。その際、第１排気枝
管２と第１排気管４の接続部１６から第１の三元触媒７
の入口部分までの距離ｘは、第２排気枝管３と第２排気
管５の接続部１７から第２の三元触媒８の入口部分まで
の距離ｙと等しくなるようにする。
【００４０】そして、第１の三元触媒７は、図２に示す
ように排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するモノリ
ス型の触媒７ｂを筒状の外筒７ａに充填して構成され
る。詳しくは、触媒７ｂは、図３に示すように、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７ｃと、セ
ラミック担体７ｃの表面にコーティングされた触媒層７
ｄとから構成される。
【００４１】触媒層７ｄは、図４に示すように、多数の
細孔７ｆを有する多孔質のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の表面
に、白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質
７ｅを担持させて形成される。
【００４２】このように形成された第１の三元触媒７で
は、触媒７ｂの温度が所定温度未満の時には、排気ガス
に含まれる炭化水素（ＨＣ）等の液状の未燃ガス成分が
触媒層７ｄの細孔７ｆに流れ込み、細孔７ｆ内の壁面に
付着する。そして、触媒７ｂの温度が所定温度以上に達
すると、細孔７ｆ内に付着していた未燃炭化水素（Ｈ
Ｃ）が気化して触媒層７ｄから脱離し、排気ガスととも
に下流へ流れる。つまり、第１の三元触媒７は、本発明
にかかる吸着脱離手段を実現する。
【００４３】また、第２の三元触媒８は第１の三元触媒
７と同様に構成され、本発明にかかる吸着脱離手段を実
現する。ここで、図１において、合流排気管６の途中に
は通電により発熱するヒータ１２を内蔵した第３の三元
触媒９が設けられる。ヒータ１２は、リレー１３を介し
てバッテリ１４に接続され、リレー１３がＯＮ状態のと
きバッテリ１４からの電流を受けて発熱する。リレー１
３のＯＮ／ＯＦＦは、ＥＣＵ１５からの電気信号に応じ
て切り換えられる。
【００４４】次に、第３の触媒９上流の合流排気管６に
は、二次空気供給管１０が接続され、この二次空気供給
管１０はエアポンプ１１に接続される。エアポンプ１１
は、ＥＣＵ１５からの電気信号に応じて駆動され、図示
しないエアクリーナ下流の吸気通路を流れる新気を合流
排気管６内へ圧送する。
【００４５】さらに、第１の三元触媒７上流の第１排気
管４と第２の三元触媒８上流の第２排気管５には、それ
ぞれ空燃比センサ２５、２６が取り付けられる。これら
の空燃比センサ２５、２６は、排気ガス中の酸素濃度に
比例した値の電流を出力する、いわゆるリニア空燃比セ
ンサである。
【００４６】また、第３の三元触媒９下流の合流排気管
６には、合流排気管６を流れる排気ガス中の酸素濃度を
検知する酸素センサ２４が取り付けられる。この酸素セ
ンサ２４は、例えば、理論空燃比を境にしてリッチ雰囲
気では所定値以上の起電力を出力し、リーン雰囲気では
所定値未満の起電力を出力するジルコニア型のセンサで
ある。
【００４７】続いて、上記各部を制御するＥＣＵ１５
は、イグニッションスイッチセンサ（以下、ＩＧセン
サ）２２と、スタータスイッチセンサ（以下、ＳＴセン
サ）２３と、空燃比センサ２５、２６と、酸素センサ２
４とに加え、図示しない吸入空気量センサ、エンジン回
転数センサ、水温センサ、触媒温度センサ等の内燃機関
の運転状態を検出する各種センサが接続され、各センサ
からの信号に従いヒータ１２の通電時期、二次空気の供
給量及び供給時期、燃料噴射量及び燃料噴射時期、点火
時期等を算出し、リレー１３、エアポンプ１１、図示し
ない燃料噴射弁、点火栓等を制御する。
【００４８】例えば、ＥＣＵ１５は、ＩＧセンサ２２よ
りイグニッションスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を
入力すると、所定時間後にヒータ１２の通電を開始す
る。そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の始動時の冷却
水の温度と通電時間との関係を示すマップに従いヒータ
の通電開始時期、通電時間を算出する。
【００４９】また、ＥＣＵ１５は、ＳＴセンサ２３より
スタータスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力する
と、エアポンプ１１に駆動電流を供給する。続いて、Ｅ
ＣＵ１５は、各空燃比センサ２５、２６からの電気信号
に応じて、第１気筒群１ａ及び第２気筒群１ｂの各気筒
内あるいは各吸気ポート内で噴射される燃料量を補正
し、第１気筒群ｌａ及び第２気筒群１ｂから排出される
排気ガスの空燃比を、第１の三元触媒７及び第２の三元
触媒８が有効に作用する理論空燃比に一致するように空
燃比フィードバック制御を行う。
【００５０】さらに、ＥＣＵ１５は、酸素センサ２４に
より第３の三元触媒９の下流での酸素濃度を検出し、第
１〜第３の三元触媒７、８、９に流入する排気ガスの空
燃比が理論空燃比となるよう、空燃比センサ２５、２６
による空燃比フィードバック制御の制御量を補正する。
【００５１】（実施形態１の作用・効果）以下、本実施
形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果に
ついて説明する。ＥＣＵ１５は、ＩＧセンサ２２よりイ
グニッションスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力
すると、ヒータ通電用マップからヒータ通電開始時期及
び通電時間を読み出し、リレー１３をＯＦＦ状態からＯ
Ｎ状態に切り換え、バッテリ１４からの電流をヒータ１
２に印加する。
【００５２】ここで、三元触媒は、理論空燃比近傍の排
気ガスが流入した場合は、排気ガスに含まれるＨＣ及び
ＣＯを排気ガス中の酸素Ｏ2と反応させてＨ2Ｏ及びＣＯ
2へ酸化すると同時に、排気ガス中のＮＯｘを排気ガス
中のＨＣ及びＣＯと反応させてＨ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2へ還
元するが、内燃機関の始動時のように燃料噴射量の増量
補正が行われ、排気ガス中の酸素濃度が低くＨＣ及びＣ
Ｏが過剰になると、排気ガス中のＮＯｘがＨＣ及びＣＯ
と反応してＨ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2に還元される一方、余剰
のＨＣ及びＣＯが酸化されなくなる。
【００５３】そこで、ＥＣＵ１５は、ＳＴセンサ２３よ
りスタータスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を入力す
ると、エアポンブ１１に駆動電流を印加し、エアクリナ
ー下流の吸気通路を流れる新気を合流排気管６へ圧送す
る。このとき、合流排気管６を流れる排気ガスに二次空
気が供給され、第３の三元触媒９に流れ込む排気ガスの
空燃比が理論空燃比近傍となる。
【００５４】次に、内燃機関１の始動が完了すると、内
燃機関１の第１気筒群１ａの各気筒からの排気ガスが第
１排気枝管２を通って第１排気管４に流れ込み、第２気
筒群１ｂの各気筒からの排気ガスが第２排気枝管３を通
って第２排気管５へ流れ込む。第１排気管４に流れ込ん
だ排気ガスは、第１の三元触媒７に流れ込み、排気ガス
中の未燃炭化水素が第１の三元触媒７に一時的に吸着さ
れる。続いて、第１の三元触媒７から排出された未燃ガ
ス成分は、第１排気管４及び合流排気管６を経て第３の
三元触媒９に流れ込む。
【００５５】一方、第２排気管５に流れ込んだ排気ガス
は、第２の三元触媒８に流れ込み、排気ガス中の未燃炭
化水素が第２の三元触媒８に一時的に吸着される。そし
て、第２の三元触媒８から排出される排気ガスは、第２
排気管５及び合流排気管６を経て第３の三元触媒９に流
れ込む。
【００５６】第１排気管４及び第２排気管５からの排気
ガスは、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８により
未燃炭化水素が除去されているので、第３の三元触媒９
が未活性状態のときでも、第３の三元触媒９より下流へ
未燃炭化水素が排出されない。
【００５７】続いて、第１の三元触媒７及び第２の三元
触媒８は、排気ガスの熱を受けて第３の三元触媒９より
早く昇温する。また、第１及び第２の三元触媒７、８は
内燃機関１の排気ポートから等距離に位置するので、両
触媒の昇温速度はほぼ同じになる。この結果、第１の三
元触媒７及び第２の三元触媒８に吸着されていた未燃炭
化水素の脱離タイミングが等しくなり、第１及び第２の
三元触媒７、８から第３の三元触媒９に未燃炭化水素が
到達するタイミングを所定の時期に一致させることがで
きる。このとき、第３の三元触媒９はヒータ１２によっ
て活性化状態になるように通電制御されているので、未
燃炭化水素が短時間のうちに効率的に浄化される。ま
た、ヒータの通電時間を短くすることができるので、ヒ
ータの消費電力を低減することができる。
【００５８】ここで、第１の三元触媒７の脱離時期と第
２の三元触媒８の脱離時期について図５に基づいて説明
する。図５の横軸は内燃機関の始動開始からの時間を示
し、縦軸は未燃炭化水素（ＨＣ）の濃度を示す。図５中
のグラフａは、第１の三元触媒７あるいは第２の三元触
媒８上流で排気ガス中の未燃炭化水素の濃度を計測した
結果を示すグラフであり、内燃機関１の始動時に大量の
未燃炭化水素が排気ガス中に存在することを示してい
る。
【００５９】続いて、図５中のグラフｂは第１の三元触
媒７下流の排気ガス中の未燃炭化水素の濃度を示し、グ
ラフｃは第２の三元触媒８下流の排気ガス中の未燃炭化
水素の濃度を示すグラフである。内燃機関１の始動から
約２５秒経過した時点で未燃炭化水素の濃度が高くなっ
ており、この時点で第１及び第２の三元触媒７、８から
同時期に未燃炭化水素を脱離していることを示してい
る。
【００６０】このように内燃機関１の排気ポートから第
１の三元触媒７までの距離と、第２の三元触媒８までの
距離を等しくすることにより、各三元触媒７、８が未燃
炭化水素を脱離するタイミングを一致させることがで
き、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８から脱離し
た未燃炭化水素が同時期に第３の三元触媒９に流れ込
む。この結果、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化
装置によれば、脱離した未燃炭化水素が第３の三元触媒
９へ流入する時間が短時間となるので、触媒温度が活性
化温度より低下することが抑制され、未燃炭化水素を含
む未燃成分が確実に浄化される。また、第３の三元触媒
９のヒータ１２やバッテリ１４の大型化、消費電力を抑
制することができる。
【００６１】（実施形態２）本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の第２の実施形態について図面に基づいて
説明する。ここでは、前述の第１の実施形態と異なる構
成のみ説明する。図６は、本実施形態にかかる内燃機関
の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその排気系の概
略構成を示す図である。本実施形態では、第１気筒群ｌ
ａの排気ポートから第１の三元触媒７までの距離が、第
２気筒群ｌｂの排気ポートから第２の三元触媒８までの
距離より短い場合である。距離が異なる一例として、車
両のエンジンルームに搭載されたＶ型横置きエンジンが
ある。即ち、第１気筒群１ａが前側で第２気筒群１ｂが
後側である場合は、エンジンルームの各種エンジン部
品、補機、電装部品等の配置により各排気ポートから第
１の三元触媒７及び第２の三元触媒８までの距離を等し
くすることができない場合がある。距離が異なる場合、
第１の三元触媒７と第２の三元触媒８に対する排気温度
の伝熱が相違するため、吸着された未燃炭化水素の脱離
タイミングが異なる。しかし第２の実施形態では各気筒
群の気筒の点火時期を制御することで、排気ポートから
の距離が異なっても各三元触媒に伝熱する排気温度を等
しく制御する。
【００６２】内燃機関１の各気筒には、イグニッション
コイル１８が取り付けられ、イグナイタ１９からの低圧
電流を高圧電流に変換し、図示しない点火栓に印加する
ようになっている。イグナイタ１９は、ＥＣＵ１５から
の制御信号に従って各イグニッションコイル１８に駆動
電流を印加する。
【００６３】また、内燃機関１には、クランク角センサ
２１と、冷却水の温度を検知する水温センサ２８と、図
示しないカムシャフトの回転位置を検知するカムポジシ
ョンセンサ２０と、内燃機関１の吸気管には、吸気管内
を流れる空気質量に応じた電気信号を出力するエアフロ
ーメータ３０が取り付けられている。
【００６４】カムポジションセンサ２０は、電磁ピック
アップ方式のセンサであり、基準となる気筒の圧縮上死
点前に電気信号を出力する。その際、例えば、カムポジ
ションセンサ２０は、カムポジションセンサ２０からの
出力直後にクランク角センサ２１から出力された電気信
号が基準気筒の圧縮上死点前１０°になるよう設定され
る。
【００６５】次に、ＥＣＵ１５は、ＩＧセンサ２２と、
ＳＴセンサ２３と、空燃比センサ２５、２６と、酸素セ
ンサ２４と、カムポジションセンサ２０と、クランク角
度センサ２１と、水温センサ２８とに加え、図示しない
内燃機関の各種センサと接続され、これらの各センサか
らの信号に従いヒータ１２の通電時期及び通電時間、二
次空気の供給量及び供給時期、燃料噴射量及び燃料噴射
時期、点火時期側等を算出し、リレー１３、エアポンプ
１１、イグナイタ１９等を制御する。
【００６６】例えば、内燃機関１の各気筒の点火時期を
決定する際、ＥＣＵ１５は、圧縮上死点前１０°を基準
気筒の点火基準位置とし、冷却水温、機関回転数、ある
いは吸気管負圧等に従って点火基準位置を補正し、最適
な点火時期を算出する。
【００６７】そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の始動
時にカムポジションセンサ２０及びクランク角センサ２
１からの信号に従って基準気筒の点火基準位置を求め、
その点火基準位置を基準気筒の点火時期とする。続い
て、内燃機関１の始動完了後は、ＥＣＵ１５は、吸気管
負圧あるいは機関回転数等に基づいて基本進角度を算出
するととに、冷却水温に基づいて暖機補正進角度を算出
し、点火基準位置に基本進角度及び暖機補正進角度を加
算して各気筒の点火時期を決定する。
【００６８】さらに、本実施形態では、ＥＣＵ１５は内
燃機関１の始動完了後の暖機時において、第２気筒群ｌ
ｂの点火時期を第１気筒群ｌａの点火時期に比べて遅角
制御することで、排気ポートから第１、第２の三元触媒
７、８までの距離の相違により発生する排気温度変化の
差を是正し、それぞれの三元触媒での排気温度を等しく
変化させる。その際、ＥＣＵ１５は、始動時の冷却水の
温度に応じて暖機時間を設定し、次いで図７に示すよう
なマップに従って各気筒群ｌａ、ｌｂの点火時期を決定
する。
【００６９】図７では、内燃機関１の冷間始動時は第１
気筒群１ａ及び第２気筒群ｌｂの点火時期が点火基準位
置（各気筒の圧縮上死点前１０°）に設定される。そし
て、内燃機関１の始動完了後の暖機時には、第１気筒群
１ａの点火時期（図中ｄ）が圧縮上死点直前の約５度に
設定されるとともに、第２気筒群１ｂの点火時期（図中
ｅ）が第１気筒群ｌａの点火時期よりも遅い時期（圧縮
上死点付近）に設定される。
【００７０】（実施形態２の作用・効果）以下、本実施
形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果に
ついて説明する。内燃機関１を始動する際、ＥＣＵ１５
は、ＩＧセンサ２３からの信号を入力した時点で内燃機
関１の始動開始を判定し、カムポジションセンサ２０と
クランク角センサ２１と水温センサ２８とエアフローメ
ータ３０からの電気信号を入力する。そして、ＥＣＵ１
５は、各センサからの信号より各燃料噴射弁の噴射時間
（開弁時間）を算出するとともに、カムポジションセン
サ２０及びクランク角センサ２１からの電気信号より基
準気筒の点火基準位置を判定し、点火基準位置を基準気
筒の点火時期とみなしてイグナイタ１９に点火信号を送
信する。
【００７１】イグナイタ１９は、点火信号を受信する
と、基準気筒のイグニッションコイル１８へ駆動電流を
印加する。このとき、基準気筒のイグニッションコイル
１８は、駆動電流を高圧の駆動電流に変換して点火栓に
印加する。続いて、ＥＣＵ１５は、点火信号を出力した
後、クランク角センサ２１からの最初の電気信号を入力
したとき、次の気筒の点火時期を算出する。
【００７２】このような処理を繰り返すことにより内燃
機関１の始動が完了すると、前述の第１の実施形態で述
べたように大量の未燃炭化水素が内燃機関から排出され
るが、この未燃炭化水素は、第１の三元触媒７及び第２
の三元触媒８に一時的に吸着される。
【００７３】そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の暖機
時において、前述の図７で説明したように、第２気筒群
１ｂの点火時期が第１気筒群ｌａの点火時期よりも遅く
なるよう各気筒の点火時期を決定する。このとき、第１
気筒群１ａと第２気筒群ｌｂでは、点火時期以外の条件
が同一に設定されるので、第２気筒群ｌｂの各気筒で
は、第１気筒群ｌａの各気筒よりも遅い時期に燃焼が行
われることになり、図示しない排気弁開弁時において第
２気筒群１ｂの各気筒内の燃焼ガス温度が第１気筒群１
ａの各気筒内の燃焼ガス温度よりも高くなる。
【００７４】この結果、第２気筒群１ｂから排出される
排気ガスは、第１気筒群１ａから排出される排気ガスよ
りも高温になる。しかしながら、第１の三元触媒７及び
第２の三元触媒８における排気温度の変化は略類似した
変化を示す。即ち前述したように第２の三元触媒８は排
気ポートから遠い位置に設けられているので、高温の排
気ガスが流れても、第２の三元触媒８に到達するときに
は排気管等の放熱作用により、排気ガスが第１の三元触
媒７に到達したときと同様の排気温度に低下している。
従って、本実施形態では、距離の差によって発生する温
度変化の相違を低減するため、気筒の点火時期を制御す
ることで、第１、第２の三元触媒７、８に流入する排気
温度が等しくなる。
【００７５】従って、第１の三元触媒７と第２の三元触
媒８は同時期に所定温度に達し、内燃機関１の始動時に
吸着した未燃炭化水素を脱離する。そして、第１の三元
触媒７と第２の三元触媒８から脱離した未燃炭化水素
は、排気ガスとともに合流排気管６を通って第３の三元
触媒９に流れ込む。なお、本実施態様では第１の三元触
媒７及び第２の三元触媒が脱離温度に達する前に第３の
三元触媒９が活性化するようヒータ１２が通電制御され
ているので、二つの三元触媒から脱離した未燃炭化水素
は、第３の三元触媒９により短時間のうちに浄化され
る。
【００７６】従って、本実施形態によれば、第１の三元
触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三
元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致さ
せることができ、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒
８から脱離した未燃炭化水素が同時期に第３の三元触媒
９に流れ込むので、未燃炭化水素が第３の三元触媒９へ
流入する時間が短時間となる。この結果、触媒温度が活
性化温度より低下することが抑制され、未燃炭化水素を
含む未燃成分が浄化能力が維持される。また、第３の三
元触媒９のヒータ１２やバッテリ１４の大型化、消費電
力を抑制することができる。
【００７７】（実施形態３）本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の第３の実施形態について、前述の第１、
第２の実施形態と異なる構成のみ説明する。本実施形態
では、図６の第２の実施形態と同様に排気ポートから第
１の三元触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三
元触媒８までの距離より短い構成である。
【００７８】図６に基づいて説明すると、内燃機関１の
各気筒に対応する吸気ポートには燃料噴射弁２７が取り
付けられ、駆動回路２９からの駆動電流が印加されると
燃料を噴射する。駆動回路２９は、ＥＣＵ１５からの制
御信号に従って各燃料噴射弁２７に駆動電流を印加す
る。
【００７９】また、燃料噴射量を決定する際、ＥＣＵ１
５は、クランク角度センサ２１で検出される機関回転数
と、エアフローメータ３０で検出される吸入空気量とに
基づいて各気筒の基本燃料噴射量（燃料噴射弁の基本噴
射時間）を算出し、算出した基本燃料噴射量を、空燃
比、吸気温度、冷却水温等の内燃機関の各種運転状態に
応じて補正し、各燃料噴射弁２７の燃料噴射量（燃料噴
射時間）を決定する。
【００８０】さらに、本実施形態では、ＥＣＵ１５は内
燃機関１の始動完了後の暖機時において、第１気筒群ｌ
ａの各気筒で燃焼される混合気の空燃比と第２気筒群１
ｂの各気筒で燃焼される混合気の空燃比を調整すること
で排気温度を制御する。その際、ＥＣＵ１５は、始動時
の冷却水の温度に応じて暖機時間を設定し、次いで図８
に示すような制御マップに従って各気筒群ｌａ、ｌｂの
燃料噴射時間を算出する。
【００８１】図８のグラフｆは第１気筒群ｌａの燃料噴
射時間を示すグラフであり、グラフｇは第２気筒群ｌｂ
の燃料噴射時間を示すグラフである。この場合、内燃機
関１の始動時は、内燃機関１の始動性を向上させるため
第１気筒群ｌａ及び第２気筒群１ｂの両方の燃料噴射時
間が長い時間（リッチ空燃比の混合気）に設定されてい
る。次いで、内燃機関１の始動が完了し暖機状態に移行
すると、第１気筒群１ａの燃料噴射時間が第２気筒群ｌ
ｂの燃料噴射時間よりも長くなるよう設定され、さらに
暖機が完了すると、第１気筒群ｌａの燃料噴射時間と第
２気筒群ｌｂの燃料噴射時間は同一になるよう設定され
る。
【００８２】このように各気筒群ｌａ、ｌｂの燃料噴射
時間を設定することにより、各気筒群ｌａ、ｌｂの空燃
比は、図９に示すように、内燃機関１の暖機時に第１気
筒群１ａの空燃比（図９のグラフｉ、例えば空燃比＝１
３．５）が第２気筒群１ｂの空燃比（図９のグラフｈ、
例えば空燃比＝１２．０）よりもリッチ雰囲気になるよ
うに空燃比を異ならせることで脱離調整手段を実現す
る。
【００８３】（実施形態の作用・効果）以下、本実施形
態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果につ
いて説明する。内燃機関１を始動する際、ＥＣＵ１５
は、ＳＴセンサ２３の信号を入力した時点で内燃機関１
の始動を判定し、クランク角センサ２１と水温センサ２
８とエアフローメータ３０からの電気信号を入力する。
そして、ＥＣＵ１５は、各センサの信号に基づいて各燃
料噴射弁の噴射時間を算出するとともに、クランク角セ
ンサ２１からの信号に従い各燃料噴射弁の燃料噴射開始
時期を算出する。続いて、ＥＣＵ１５はクランク角セン
サ２１の信号から燃料噴射開始時期を検出すると、駆動
回路２９を介して各気筒の燃料噴射弁に対し駆動電流を
印加する。
【００８４】内燃機関１の始動が完了すると、前述の第
１の実施形態で説明したように大量の未燃炭化水素が内
燃機関から排出されるが、この未燃炭化水素は、第１の
三元触媒７及び第２の三元触媒８に一時的に吸着され
る。
【００８５】そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の暖機
時において、図８で説明したように、第１気筒群ｌａの
燃料噴射時間が第２気筒群１ｂの燃料噴射時間よりも長
くなるよう各気筒の燃料噴射時間を決定する。このと
き、第１気筒群ｌａと第２気筒群ｌｂの燃料噴射時間以
外の条件が同一に設定されるので、第２気筒群ｌｂの各
気筒内では、第１気筒群１ａの各気筒よりもリーンな混
合気が燃焼されることになり、第２気筒群ｌｂの各気筒
内の燃焼温度が第１気筒群ｌａの各気筒内の燃焼温度よ
りも高くなる。
【００８６】この結果、第２気筒群ｌｂから排出される
排気ガスは、第１気筒群１ａから排出される排気ガスよ
りも高温になる。しかしながら、第１の三元触媒７及び
第２の三元触媒８における排気温度はほぼ類似した変化
を示す。即ち前述したように第２の三元触媒８は排気ポ
ートから遠い位置に設けられているので、高温の排気ガ
スが流れても、第２の三元触媒８に到達するときには排
気管等の放熱作用により、排気ガスが第１の三元触媒７
に到達したときと同様の排気温度に低下している。従っ
て、本実施形態は、距離の差によって発生する温度変化
の相違を低減するため、気筒の空燃比を制御すること
で、第１、第２の三元触媒７、８に流入する温度を等し
くする。
【００８７】このようにして第１の三元触媒７と第２の
三元触媒８は同時期に所定温度に達し、吸着した未燃炭
化水素を脱離する。そして、第１の三元触媒７及び第２
の三元触媒８から脱離した未燃炭化水素は、合流排気管
６を通って第３の三元触媒９に流れ込む。なお、本実施
態様では第１の三元触媒７及び第２の三元触媒が脱離温
度に達する前に第３の三元触媒９が活性化するようヒー
タ１２が通電制御されるので、二つの三元触媒から脱離
した未燃炭化水素は、活性化した第３の三元触媒９によ
り短時間のうちに浄化される。
【００８８】従って、本実施形態によれば、第１の三元
触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三
元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致さ
せることができる。
【００８９】（実施形態４）本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の第４の実施形態について、前述の実施形
態と異なる構成のみ説明する。図１０は、本実施形態に
かかる内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１と
その排気系の概略構成を示す図である。本実施形態で
は、第２の実施形態と同様に排気ポートから第１の三元
触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三元触媒８
までの距離より短い構成である。
【００９０】内燃機関１の第１気筒群１ａと第２気筒群
１ｂには、互いに独立したサージタンク３２ａ、３２ｂ
が設けられ、第１気筒群１ａ側のサージタンク３２ａに
は第１吸気管３６が接続され、第２気筒群１ｂ側のサー
ジタンク３２ｂには第２吸気管３７が接続される。第１
及び第２吸気管３６、３７は上流で合流し、吸気管３１
を形成する。
【００９１】吸気管３１の上流側端部には、エアクリナ
ー４０が接続され、このエアクリナー４０下流の吸気管
３１には、空気質量に応じた電気信号を出力するエアフ
ローメータ３０が取り付けられる。さらに、エアフロー
メータ３０の下流にはスロットルバルブ３３が取り付け
られる。
【００９２】スロットルバルブ３３とエアフローメー夕
３０との間の吸気管３１には、二本のバイパス管３８、
３９が接続される。一方のバイパス管３８は、第１のア
イドルスピードコントロールバルブ（以下、第１のＩＳ
Ｃバルブ）３４を介して第１吸気管３６に接続され、他
方のバイパス管３９は、第２のアイドルスピードコント
ロールバルブ（以下、第２のＩＳＣバルブ）３５を介し
て第２吸気管３７に接続される。
【００９３】第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５
は、内燃機関１がアイドル状態（スロットルバルブ３３
がほぼ全閉状態）にあるとき、ＥＣＵ１５からの制御信
号に応じて開弁し、スロットルバルブ３３上流の吸気管
３１内を流れる新気を第１吸気管３６及び第２吸気管３
７に供給する。
【００９４】また、ＥＣＵ１５は、スロットル弁３３の
全閉状態や車両の停止状態等から内燃機関１のアイドル
状態を判定したとき、水温センサ２８からの出力信号や
エアコンディショナ用のコンプレッサの運転状態等より
目標回転数を算出し、この目標回転数とクランク角セン
サ２１の出力信号から検出された機関回転数とを比較
し、実際の機関回転数が目標回転数と一致するよう第１
及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５をフィードバック制
御する。そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関１が冷間始動
されたときのように冷却水の温度が低い場合は、暖機促
進を目的として、第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３
５の開度量を大きくし、機関回転数が通常時よりも５０
０（ｒｐｍ）程度高くなるよう制御する。続いて、ＥＣ
Ｕ１５は、冷却水温の上昇に応じて第１及び第２のＩＳ
Ｃバルブ３４、３５の開度量が小さくなるよう制御す
る。
【００９５】さらに、本実施形態にかかるＥＣＵ１５
は、内燃機関１の暖機時に、第２のＩＳＣバルブ３５の
開度量を第１のＩＳＣバルブ３４の開度量よりも大きく
し、第２気筒群ｌｂの各気筒の吸入空気量が第１気筒群
１ａの各気筒の吸入空気量よりも多くなるように制御す
る。第２気筒群１ｂの各気筒から排出される排気ガス量
は、第１気筒群１ａの各気筒から排出される排気ガス量
よりも多くなる。
【００９６】このように、ＥＣＵ１５、第１及び第２の
ＩＳＣバルブ３４、３５は、各排気通路（第１排気管
４、第２排気管５）が接続される気筒の吸入空気量を異
ならせ、気筒から排出される排気量を各排気通路毎に異
ならせることで脱離調整手段を実現する。
【００９７】（実施形態４の作用・効果）以下、本実施
形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果に
ついて説明する。内燃機関１の始動時、ＥＣＵ１５は、
ＩＧセンサ２２よりイグニッションスイッチのＯＮ状態
を示す電気信号を入力すると、リレー１３をＯＦＦ状態
からＯＮ状態に切り換え、バッテリ１４からの電流を第
３の三元触媒９のヒータ１２へ供給する。次いで、ＥＣ
Ｕ１５は、ＳＴセンサ２３よりスタータスイッチのＯＮ
状態を示す電気信号を入力すると、エアポンプ１１に駆
動電流を供給し、エアクリナー４０下流の吸気通路を流
れる新気を排気管６へ圧送し、第３の三元触媒９に流れ
込む排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍にする。
【００９８】次に、内燃機関１の始動が完了すると、Ｅ
ＣＵ１５は、水温センサ２８の出力信号やコンプレッサ
の運転状態等に基づいて目標回転数を算出するととも
に、クランク角センサ２１の出力信号から機関回転数を
算出する。そして、ＥＣＵ１５は、目標回転数と機関回
転数とを比較し、実際の機関回転数が目標回転数と一致
するよう第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５をフィ
ードバック制御する。
【００９９】その際、ＥＣＵ１５は、第２気筒群ｌｂ側
の第１のＩＳＣバルブ３５の開度量が第１気筒群１ａ側
の第１のＩＳＣバルブ３４の開度量よりも大きくなるよ
う、第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５を制御す
る。
【０１００】この結果、第２気筒群１ｂの各気筒の吸入
空気量は、第１気筒群ｌａの各気筒の吸入空気量よりも
多くなるので、第２気筒群ｌｂの各気筒から排出される
排気ガス量は、第１気筒群１ａの各気筒から排出される
排気ガス量よりも多くなる。図１１に示すように、内燃
機関１の始動完了後、第２のＩＳＣバルブ３５の開度量
を第１のＩＳＣバルブ３４の開度量よりも大きくするこ
とにより、第２気筒群ｌｂの各気筒から排出される排気
ガス量が第１気筒群ｌａの各気筒から排出される排気ガ
ス量よりも多くなる。
【０１０１】このようにして第１気筒群１ａの各気筒か
ら排出された排気ガスは第１の三元触媒７に流れ込み、
排気ガス中の未燃炭化水素が第１の三元触媒７に一時的
に吸着される。そして、第１の三元触媒７から排出され
た排気ガスは、合流排気管６を経て第３の三元触媒９に
流れ込む。同様に第２気筒群ｌｂの各気筒からの排気ガ
スが第２の三元触媒８に流れ込み、排気ガス中の未燃炭
化水素が第２の三元触媒８に一時的に吸着される。そし
て、第２の三元触媒８から排出された排気ガスは、第３
の三元触媒９に流れ込む。
【０１０２】第１排気管４及び第２排気管５からの排気
ガスは、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８で未燃
炭化水素が除去されているので、第３の三元触媒９が未
活性状態のときでも、第３の三元触媒９より下流へ未燃
炭化水素が排出されない。
【０１０３】続いて、第１の三元触媒７及び第２の三元
触媒８は、排気ガスの熱を受けて昇温するが、第２気筒
群１ｂからの排気ガス量が第１気筒群ｌａからの排気ガ
ス量よりも多くなるので、第２気筒群ｌｂからの排気温
度が第１気筒群ｌａからの排気温度よりも高くなる。し
かしながら、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８に
おける排気温度はほぼ類似した変化を示す。即ち前述し
たように第２の三元触媒８は排気ポートから遠い位置に
設けられているので、高温の排気ガスが流れても、第２
の三元触媒８に到達するときには排気管等の放熱作用に
より、排気ガスが第１の三元触媒７に到達したときと同
様の排気温度に低下している。従って、本実施形態は、
距離の差によって発生する温度変化の相違を低減するた
め、気筒の吸入空気量を制御することで、第１、第２の
三元触媒７、８に流入する温度を等しくする。
【０１０４】このようにして第１の三元触媒７と第２の
三元触媒８は同時期に所定温度に達し、未燃炭化水素を
脱離する。そして、第１の三元触媒７及び第２の三元触
媒８から脱離した未燃炭化水素は、第３の三元触媒９に
流れ込む。なお、本実施態様では、第１の三元触媒７及
び第２の三元触媒が脱離温度に達する前に第３の三元触
媒９が活性化するようヒータ１２が通電制御されるの
で、二つの三元触媒から脱離した未燃炭化水素は、活性
化した第３の三元触媒９により短時間のうちに浄化され
る。
【０１０５】従って、本実施形態によれば、第１の三元
触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三
元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致さ
せることができる。
【０１０６】また、第１気筒群ｌａの吸入空気量と第２
気筒群ｌｂの吸入空気量とを異ならせる方法として、第
１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５の代わりにモータ
ー駆動式のサブスロットルバルブを第１吸気管３６及び
第２吸気管３７に設けるようにしてもよい。
【０１０７】（実施形態５）本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の第３の実施形態について、前述の実施形
態と異なる構成のみ説明する。図１２は、本実施形態に
かかる内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１と
その排気系の概略構成を示す図である。本実施形態で
は、第２の実施形態と同様に排気ポートから第１の三元
触媒７までの距離は、排気ポートから第２の三元触媒８
までの距離より短い構成である。
【０１０８】第１気筒群１ａ側サージタンク３２ａは、
吸気枝管４１ａを介して第１気筒群１ａの各気筒の吸気
ポートに接続される。そして、吸気枝管４１ａには、枝
管内の流路を開閉する吸気流制御弁４２ａが取り付けら
れ、この吸気流制御弁４２ａ下流の枝管には、エアクリ
ナー４０より下流を流れる新気を枝管内に供給するエア
アシストノズル４３ａが取り付けられる。
【０１０９】吸気流制御弁４２ａは、アクチュエータ４
６ａにより、全開状態と半開状態と全閉状態とを切り換
えられるようになっており、アクチュエータ４６ａは、
ＥＣＵ１５からの制御信号に応じて吸気流制御弁４２ａ
の開閉状態を切り換える。
【０１１０】そして、第１気筒群ｌａ側の各エアアシス
トノズル４３ａは、エアデリバリパイプ４４を介して第
１のＩＳＣバルブ３４に接続される。ここで、本実施形
態にかかる第１のＩＳＣバルブ３４は、三方弁で形成さ
れ、スロットルバルブ３３より上流の吸気管３１から取
り込まれた新気がエアデリバリパイプ４４と第１吸気管
３６の何れか一方に流れるよう流路を切り換える。
【０１１１】次に、第２気筒群側サージタンク３２ｂ
は、吸気枝管４１ｂを介して第２気筒群１ｂの各気筒の
吸気ポートに接続される。そして、吸気枝管４１ｂに
は、第１気筒群側と同様に、吸気流制御弁４２ｂとエア
アシストノズル４３ｂが取り付けられ、吸気流制御弁４
２ｂがアクチュエータ４６ｂにより全開状態と半開状態
と全閉状態とを切り換えられる。
【０１１２】そして、第２気筒群ｌｂ側の各エアアシス
トノズル４３ｂは、エアデリバリバイプ４５を介して第
２のＩＳＣバルブ３５に接続される。この第２のＩＳＣ
バルブ３５も第１のＩＳＣバルブ３４と同様に、三方弁
で構成され、スロットルバルブ３３より上流の吸気管３
１から取り込まれた新気を第２吸気管３７とエアデリバ
リバイプ４５の何れか一方に流れるよう流路を切り換え
る。
【０１１３】また、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の始動時
には、アクチュエータ４６ａ、４６ｂに制御信号を送信
し、第１気筒群１ａ及び第２気筒群ｌｂの全ての吸気流
制御弁４２ａ、４２ｂを全閉状態にするとともに、ＩＳ
Ｃバルブ３４、３５の流路をエアデリバリパイプ４４、
４５に切り換える。
【０１１４】このような状態において、内燃機関１の始
動が開始され、各気筒の吸気弁が開弁されると、気筒内
のピストンの下降により吸気流制御弁４２ａ、４２ｂの
下流に負圧が発生する。その際、エアアシストノズル４
３ａ、４３ｂから新気を供給すると、新気は各気筒の燃
焼室内に勢いよく吸い込まれるので、この流速の速い新
気により、図示しない燃料噴射弁から噴射された燃料が
勢いよく拡散され、霧状の良好な混合気を形成すること
が可能となる。
【０１１５】さらに、本実施形態にかかるＥＣＵ１５
は、内燃機関１の始動完了後の暖機時に、第１気筒群ｌ
ａ側の吸気流制御弁４２ａが半開状態になり、第２気筒
群ｌｂ側の吸気流制御弁４２ｂが全開状態になるようア
クチュェータ４６ａ、４６ｂを制御する。この場合、第
１気筒群ｌａ側の吸気枝管４１ａ内を流れる新気は、半
開状態の吸気流制御弁４２ａに干渉して乱れを生成しつ
つ燃焼室内に流れ込む。そして、第１気筒群１ａの各気
筒は、乱れにより燃焼速度が速められるので、第２気筒
群ｌｂの各気筒よりも燃焼時間が短くなる。
【０１１６】この結果、第１気筒群ｌａの各気筒の燃焼
が終了してから排気弁が開弁するまでにかかる時間は、
第２気筒群１ｂの各気筒の燃焼が終了してから排気弁が
開弁するまでにかかる時間よりも長くなり、燃焼室内の
燃焼ガス温度が低下する。このため、第１気筒群１ａの
各気筒からの排気ガス温度は、第２気筒群ｌｂの各気筒
からの排気ガス温度よりも低くなる。
【０１１７】（実施形態５の作用・効果）以下、本実施
形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の作用及び効果に
ついて説明する。内燃機関１の始動時、ＥＣＵ１５は、
ＩＧセンサ２２よりイグニッションスイッチのＯＮ状態
を示す電気信号を入力すると、リレー１３をＯＦＦ状態
からＯＮ状態に切り換え、バッテリ１４からの電流をヒ
ータ１２へ供給する。そして、ＥＣＵ１５は、アクチュ
エータ４６ａ、４６ｂに制御信号を送信し、第１気筒群
１ａ及び第２気筒群ｌｂの全ての吸気流制御弁４２ａ、
４２ｂを全閉状態にするとともに、第１、第２のＩＳＣ
バルブ３４、３５の流路をエアデリバリパイブ４４、４
５側に切り換える。次いで、ＥＣＵ１５は、ＳＴセンサ
２８よりスタータスイッチのＯＮ状態を示す電気信号を
入力すると、エアポンプ１１に駆動電流を供給し、エア
クリナー下流の吸気通路を流れる新気を排気管６へ圧送
し、第３の三元触媒９に流れ込む排気ガスの空燃比を理
論空燃比近傍にする。
【０１１８】次に、内燃機関１の始動が完了すると、Ｅ
ＣＵ１５は、第１、第２のＩＳＣバルブ３４、３５の流
路をエアデリバリバイプ４４、４５側から第１吸気管３
６、第２吸気管３７側に切り換える。そして、ＥＣＵ１
５は、水温センサ２８からの出力信号やエアコンディシ
ョナ用のコンプレッサの運転状態等から目標回転数を算
出するとともに、クランク角センサ２１の出力信号に基
づいて機関回転数を算出する。
【０１１９】続いて、ＥＣＵ１５は、目標回転数と機関
回転数とを比較し、実際の機関回転数が目標回転数と一
致するよう第１及び第２のＩＳＣバルブ３４、３５の開
度量をフィードバック制御する。この場合、ＥＣＵ１５
は、第１気筒群ｌａ側の第１のＩＳＣバルブ３４の開度
量と第２気筒群ｌｂ側の第２のＩＳＣバルブ３５の開度
量とが同一になるよう制御する。
【０１２０】さらに、ＥＣＵ１５は、第１気筒群ｌａ側
の吸気流制御弁４２ａが半開状態になるようアクチュエ
ータ４６ａを制御するとともここ、第２気筒群ｌｂ側の
吸気流制御弁４２ｂが全開状態になるようアクチュエー
タ４６ｂを制御する。
【０１２１】このとき、第１気筒群１ａ側の吸気枝管４
１ａ内を流れる新気は、半開状態の吸気流制御弁４２ａ
に干渉して乱れを生成しつつ燃焼室内に流れ込むが、第
２気筒群ｌｂ側の吸気枝管４ｌｂ内を流れる新気は、全
開状態の吸気流制御弁４２ｂと殆ど干渉しないので、乱
れを生成することなく燃焼室内に流れ込む。このため、
第１気筒群ｌａの各気筒の燃焼速度は、第２気筒群ｌｂ
の各気筒の燃焼速度よりも遅くなる。
【０１２２】そして、排気弁開弁時において、第１気筒
群ｌａの各気筒内の燃焼ガス温度が第２気筒群ｌｂの各
気筒内の燃焼ガス温度よりも低くなり、第１気筒群ｌａ
の各気筒から排出される排気ガス温度は、第２気筒群ｌ
ｂの各気筒から排出される排気ガス温度より低くなる。
排出された排気ガスは、第１及び第２排気枝管２、３を
介して、それぞれ第１及び第２の三元触媒７、８に流れ
込む。
【０１２３】このようにして第１気筒群ｌａは第２気筒
群ｌｂより排出される燃焼ガス温度が低くなるが、第１
の三元触媒７及び第２の三元触媒８における排気温度は
ほぼ類似した変化を示す。即ち前述したように第２の三
元触媒８は排気ポートから遠い位置に設けられているの
で、高温の排気ガスが流れても、第２の三元触媒８に到
達するときには排気管等の放熱作用により、排気ガスが
第１の三元触媒７に到達したときと同様の排気温度に低
下している。従って、本実施形態は、距離の差によって
発生する温度変化の相違を低減するため、気筒の燃焼室
に導入される吸気流あるいは燃料と新気の混合度合いを
制御することで、第１、第２の三元触媒７、８に流入す
る温度を等しくする。
【０１２４】従って、本実施形態によれば、第１の三元
触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三
元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致さ
せることができる。
【０１２５】なお、上記実施例では吸気流制御弁にて燃
焼室に導入される吸気の流れを制御したが、その流れは
縦スワール、横スワールなど吸気が流する方向は適宜選
択して良い。また吸気流制御のみあるいはエアアシスト
制御のみで燃料と新気の混合度合いを変更してもよい。
気筒内に噴射弁を設けた筒内噴射式エンジンにおいて
は、燃料の噴射時期を変更して、燃料と新気の混合度合
いを変更してもよい。
【０１２６】（実施形態６）本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の第６の実施形態について、前述の実施形
態と異なる構成のみ説明する。図１３は、本実施形態に
かかる内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１の
概略構成を示す図である。本実施形態では、第２の実施
形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７までの距
離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より
短い構成である。
【０１２７】そして、内燃機関１の第１気筒群１ａの各
気筒は、サージタンク３２から燃焼室内へ向かって直線
状の流路としてのストレートポート６０と、旋回流を発
生するための流路としてのヘリカルポート４７とを備え
ている。
【０１２８】第１気筒群ｌａの各気筒のストレートポー
ト６０は、第１のストレートポート側吸気枝管４８を介
してサージタンク３２に接続され、各気筒のへリカルポ
ート４７は、第１のへリカルポート側吸気枝管４９を介
してサージタンク３２に接続される。そして、第１のス
トレートポート側吸気枝管４８には、管内の流路を開閉
する第１スワールコントロールバルブ５０が取り付けら
れ、アクチュエータ５１により駆動されるようになって
いる。
【０１２９】一方、内燃機関１の第２気筒群ｌｂの各気
筒は、第１気筒群１ａと同様に、ストレートポート５３
及びヘリカルポート５４を備え、ストレートポート５３
が第２のストレートポート側吸気枝管５６を介してサー
ジタンクに接続され、ヘリカルポート５４が第２のへリ
カルポート側吸気枝管５７を介してサージタンク３２に
接続される。そして、第２のストレートポート側吸気枝
管５６には、第２スワールコントロールバルブ５５が取
り付けられ、アクチュエータ５２により駆動される。
【０１３０】ＥＣＵ１５は、内燃機関１の暖機時に、第
１気筒群ｌａ側の第１スワールコントロールバルブ５０
が閉弁し、第２気筒群ｌｂ側の第２スワールコントロー
ルバルブ５５が開弁するようにアクチュエータ５１、５
２を制御する。
【０１３１】この場合、第１気筒群ｌａの各気筒の燃焼
室には、ヘリカルポート４７のみから新気あるいは混合
気が流れ込み、燃焼室内に強力な旋回流（スワール流）
を生成する。このスワール流により、第１気筒群ｌａの
各気筒の火炎伝播が促進され、燃焼速度が速められる。
【０１３２】一方、第２気筒群ｌｂの各気筒の燃焼室に
は、ヘリカルポート５４及びストレートポート５３の双
方から新気あるいは混合気が流れ込むので、燃焼室内に
は強力なスワール流が発生することがない。この結果、
第２気筒群１ｂの各気筒の火炎伝播が第１気筒群１ａに
比べ促進されないので、第２気筒群１ｂの各気筒の燃焼
速度は、第１気筒群ｌａの各気筒よりも遅くなる。
【０１３３】従って、排気弁の開弁時において、第１気
筒群１ａの各気筒内の燃焼ガス温度が第２気筒群ｌｂの
各気筒内の燃焼ガス温度よりも低くなるので、第２気筒
群１ｂの各気筒から排出される排気ガスの温度は、第１
気筒群ｌａの各気筒から排出される排気ガスの温度より
も高くなる。排出された排気ガスは、第１及び第２排気
枝管２、３を介して、それぞれ第１及び第２の三元触媒
７、８に流れ込む。
【０１３４】このようにして第２気筒群１ｂからの排気
ガスの温度が第１気筒群ｌａからの排気ガスの温度より
も高くなるが、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８
における排気温度はほぼ類似した変化を示す。即ち前述
したように第２の三元触媒８は排気ポートから遠い位置
に設けられているので、高温の排気ガスが流れても、第
２の三元触媒８に到達するときには排気管等の放熱作用
により、排気ガスが第１の三元触媒７に到達したときと
同様の排気温度に低下している。従って、本実施形態
は、距離の差によって発生する温度変化の相違を低減す
るため、気筒の燃焼室に導入される吸気流を制御するこ
とで、第１、第２の三元触媒７、８に流入する温度を等
しくする。
【０１３５】従って、本実施形態によれば、第１の三元
触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三
元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致さ
せることができる。
【０１３６】（実施形態７）本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の第７の実施形態について、前述の実施形
態と異なる構成のみ説明する。図１４は、本実施形態に
かかる内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１の
慨略構成を示す図である。本実施形態では、第２の実施
形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７までの距
離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離より
短い構成である。
【０１３７】そして、内燃機関１の第１気筒群１ａに
は、各気筒の吸気弁を駆動するカムシャフト（図示せ
ず）の回転位相を変更する第１の可変バルブタイミング
機構５８が取り付けられ、第２気筒群ｌｂには、各気筒
の吸気弁を駆動するカムシャフト（図示せず）の回転位
相を変更する第２の可変バルブタイミング機構５９が取
り付けられている。これら第１及び第２の可変バルブタ
イミング機構５８、５９は、ＥＣＵ１５からの制御信号
に従い、カムシャフトの位相を変更する。
【０１３８】続いて、第１気筒群ｌａには、吸気弁側の
カムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセン
サ２０ａが取り付けられ、第２気筒群ｌｂには、吸気弁
側のカムシャフトの回転位置を検出するカムポジション
センサ２０ｂが取り付けられている。
【０１３９】次に、ＥＣＵ１５は、内燃機関１の機関回
転数や吸入空気量等の運転状態に応じて、各吸気弁の最
適な開閉タイミング（目標バルブタイミング）を算出す
るとともに、カムポジションセンサ２０ａ、２０ｂの出
力信号より実際の開閉タイミング（実バルブタイミン
グ）を算出し、実バルブタイミングが目標バルブタイミ
ングと一致するよう第１及び第２の可変バルブタイミン
グ機構５８、５９を制御する。なお、吸気弁の代わりに
排気弁のバルブタイミングを制御してもよい。あるい
は、吸気弁及び排気弁の両方のバルブタイミングを制御
してもよい。
【０１４０】ＥＣＵ１５は、内燃機関１の暖機時に、第
２気筒群１ｂの吸気弁の開弁時期が第１気筒群ｌａの吸
気弁の開弁時期よりも早くなるよう、第１及び第２の可
変バルブタイミング機構５８、５９を制御する。この場
合、第２気筒群１ｂの吸気弁が開弁されたときの燃焼室
内の燃焼ガス温度は、第１気筒群１ａの吸気弁が開され
たときの燃焼室内の燃焼ガス温度よりも高くなるので、
第２気筒群１ｂの各気筒から排出される排気ガスの温度
は、第１気筒群ｌａの各気筒から排出される排気ガスの
温度よりも高くなる。排出された排気ガスは、それぞれ
第１及び第２の三元触媒７、８に流れ込む。
【０１４１】このようにして第２気筒群１ｂからの排気
ガスの温度が第１気筒群ｌａからの排気ガスの温度より
も高くなるが、第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８
における排気温度はほぼ類似した変化を示す。即ち前述
したように第２の三元触媒８は排気ポートから遠い位置
に設けられているので、高温の排気ガスが流れても、第
２の三元触媒８に到達するときには排気管等の放熱作用
により、排気ガスが第１の三元触媒７に到達したときと
同様の排気温度に低下している。従って、本実施形態
は、距離の差によって発生する温度変化の相違を低減す
るため、気筒の吸気弁、排気弁のバルブタイミングを制
御することで、第１、第２の三元触媒７、８に流入する
温度を等しくする。。
【０１４２】従って、本実施形態によれば、第１の三元
触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと第２の三
元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミングを一致さ
せることができる。
【０１４３】（実施形態８）本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の第８の実施形態について、前述の実施形
態と異なる構成のみ説明する。本実施形態では、第２の
実施形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７まで
の距離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離
より短い構成である。
【０１４４】本実施形態では、各気筒の排気ポートから
第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８までの排気枝
管、排気管の構成以外は同一の条件であることが前提で
ある。従って、第１気筒群１ａの排気ポート及び第２気
筒群１ｂの排気ポート位置における排気ガスの排気温度
がほぼ同じである。
【０１４５】内燃機関１の第１排気枝管２は、ステンレ
スで形成され、第２排気枝管３は、鋳鉄で形成される。
この場合、ステンレスは、鋳鉄よりも熱容量が大きいの
で、第１排気枝管２の熱容量が第２排気枝管３の熱容量
よりも大きくなる。本実施態様では、第１排気枝管２及
び第２排気枝管３が本発明にかかる脱離調整手段を実現
する。
【０１４６】このように構成された第１及び第２排気枝
管２、３は、内燃機関１から排出された排気ガスの熱を
吸収するが、第１排気枝管２の熱容量が第２排気枝管３
の熱容量よりも大きいので、第１排気枝管２は、第２排
気枝管３に比べ、より多くの熱を排気ガスから奪うこと
になる。それゆえ、第１排気枝管２を通過する排気ガス
は、第２排気枝管３を通過する排気ガスに比べて排気温
度が低下しやすい。
【０１４７】従って、第１気筒群１ａの排気ガスが第１
の三元触媒７に到達するときの排気温度は、第２気筒群
１ｂの排気ガスが第２の三元触媒８に到達するときの排
気温度まで低下されているので、第１の三元触媒７及び
第２の三元触媒８における排気温度はほぼ類似した変化
を示す。この結果、第１の三元触媒７及び第２の三元触
媒８に吸着された未燃炭化水素がほぼ同時期に脱離を始
め、第３の三元触媒に同時期に流入する。
【０１４８】なお、上記実施態様ではステンレスと鋳鉄
で熱容量を異ならせたが、材料は上記組み合わせに限定
されない。排気枝管の材料は三元触媒までの距離、暖機
時の排気ガスの温度、排気流量を考慮して、各排気枝管
の熱容量が異なるように適宜選択すれば良い。
【０１４９】（実施形態９）本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の第９の実施形態について、前述の実施形
態と異なる構成のみ説明する。本実施形態では、第２の
実施形態と同様に排気ポートから第１の三元触媒７まで
の距離は、排気ポートから第２の三元触媒８までの距離
より短い構成である。本実施形態では、各気筒の排気ポ
ートから第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８までの
排気枝管、排気管の構成以外は同一の条件であることが
前提である。
【０１５０】第１の三元触媒７及び第２の三元触媒８
は、排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するモノリス
型の触媒を筒状の外筒に充填して形成されるが、その
際、第１の三元触媒７の単位面積当たりの貫通孔の数が
第２の三元触媒８の単位面積当たりの貫通孔の数よりも
多くなるよう形成する。
【０１５１】この場合、第１の三元触媒７は、単位面積
当たりの貫通孔の密度が第２の三元触媒８の単位面積当
たりの貫通孔の密度よりも高くなるので、第１の三元触
媒７の熱容量が第２の三元触媒８の熱容量よりも大きく
なる。このように第１及び第２の三元触媒７、８は、本
発明にかかる脱離調整手段を実現する。
【０１５２】そして、第１及び第２の三元触媒７、８
は、内燃機関１が始動されると、内燃機関１から排出さ
れた排気ガスの熱を受けて昇温するが、第２の三元触媒
８の熱容量が第１の三元触媒７の熱容量よりも小さいの
で、第２の三元触媒８は、第１の三元触媒７よりも昇温
率が高くなる。
【０１５３】ここで、三元触媒の熱容量と脱離時期との
関係を図１５に基づいて説明する。図１５のグラフｊ
は、第１の三元触媒７あるいは第２の三元触媒８上流で
排気ガス中の未燃炭化水素の濃度を計測した結果を示す
グラフであり、内燃機関１の始動時に多量の未燃炭化水
素が排気ガス中に存在することを示している。
【０１５４】続いて、図１５のグラフｋは、熱容量の異
なる４つの三元触媒の下流で排気ガス中の未燃炭化水素
の濃度を計測した結果を示すグラフであり、熱容量が大
きい三元触媒ほど未燃炭化水素の脱離時期が遅くなって
いることを示している。
【０１５５】このように第１の三元触媒７の熱容量と第
２の三元触媒８の熱容量とを異ならせることにより、第
１の三元触媒７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと
第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離するタイミング
を一致させることができる。従って、第１の三元触媒７
及び第２の三元触媒８に吸着された未燃炭化水素が同時
期に第３の三元触媒９に流れ込む。
【０１５６】第１の三元触媒７と第２の三元触媒８の熱
容量を異ならせる方法として、各三元触媒を構成するセ
ラミック担体の厚さを異ならせるようにしてもよく、例
えば、第１の三元触媒７のセラミック担体の厚さを第２
の三元触媒８のセラミック担体より厚くした場合、第１
の三元触媒７の熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量よ
りも大きくなる。
【０１５７】また、各三元触媒の触媒層を構成するアル
ミナコートの厚さを異ならせるようにしてもよい。例え
ば、第１の三元触媒７のアルミナコートの厚さを第２の
三元触媒８のアルミナコートより厚くした場合、第１の
三元触媒７の熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量より
も大きくなる。
【０１５８】さらに、各三元触媒のアルミナコートに担
持される触媒物質の量を異ならせるようにしてもよい。
例えば、第１の三元触媒７の触媒物質の量を第２の三元
触媒８の触媒物質より多くした場合、第１の三元触媒７
の熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量よりも大きくな
る。
【０１５９】また、各三元触媒の容量を異ならせるよう
にしてもよい。例えば、第１の三元触媒７の容量を第２
の三元触媒よりも大きくした場合、第１の三元触媒７の
熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量よりも大きくな
る。
【０１６０】さらに、各三元触媒の担体を熱容量の異な
る材料で形成するようにしてもよい。例えば、第１の三
元触媒７の担体をメタルで形成し、第２の三元触媒８の
担体をセラミックで形成した場合、メタルの熱容量がセ
ラミックの熱容量よりも大きいので、第１の三元触媒７
の熱容量は、第２の三元触媒８の熱容量よりも大きくな
る。
【０１６１】また、各三元触媒を構成する外筒の厚さを
異ならせるようにしてもよい。例えば、第１の三元触媒
７の外筒の厚さを第２の三元触媒８の外間よりも厚くし
た場合、第１の三元触媒７の熱容量は、第２の三元触媒
の熱容量よりも大きくなる。
【０１６２】次に、二つの三元触媒の脱離タイミングを
一致させる方法として、各三元触媒の伝熱性を異ならせ
るようにしてもよい。例えば、第１の三元触媒７と第２
の三元触媒８の容量を同一にするとともに、第２の三元
触媒８の形状を第１の三元触媒７よりも太く短い形状と
した場合、第１の三元触媒７は、第２の三元触媒８に比
べ、下流側端部に熱が伝わり難く、所定温度まで昇温す
るのに時間がかかる。その結果、第２の三元触媒８は、
第１の三元触媒７よりも昇温が早くなる。
【０１６３】以上述べた第１〜第９の実施形態では、本
発明にかかる内燃機関の排気浄化装置をＶ型の多気筒内
燃機関に適用した実施形態を説明したが、直列型の多気
筒内燃機関、例えば直列６気筒の内燃機関に適用しても
よい。図１６に示すように１番気筒から３番気筒は第１
の排気枝管２ａに接続され、４番気筒から６番気筒は第
２の排気枝管２ｂに接続される。次いで第１の排気枝管
２ａは第１排気管４に接続し、第２の排気枝管２ｂは第
２排気管５に接続する。このようなデュアル排気管の構
造において、第１排気管４に設けられた第１の三元触媒
７が未燃炭化水素を脱離するタイミングと、第２排気管
５に設けられた第２の三元触媒８が未燃炭化水素を脱離
するタイミングとを一致させてもよい。
【０１６４】また、上記各実施態様では、各三元触媒の
脱離タイミングを一致させたが、この他の方法として吸
着脱離手段としての各三元触媒で脱離タイミングが相違
しても最終的に第３の三元触媒９に流入するタイミング
が同時期になるように排気の流れを制御しても良い。例
えば第１または第２の三元触媒と第３の三元触媒の間の
排気通路に排気流量または排気流速を制御する排気制御
弁を設けたり、第３の三元触媒までの排気管の長さを異
ならせたりすることで、第３の三元触媒への流入タイミ
ングを一致させる。
【０１６５】また、上記各実施例では、吸着脱離手段と
して三元触媒を一例に説明したが、この他にゼオライト
系材料、活性炭材料を用いた吸着材を利用しても良い。
更に吸着脱離手段を排気通路と並列に設けたバイパス通
路に設け、未燃炭化水素（ＨＣ）の吸着時及び脱離時に
バイパス通路に設けた吸着脱離手段に排気ガスを流れる
ようにしてもよい。バイパス通路に吸着脱離手段を設け
た場合は、脱離時にバイパス通路に設けた排気バイパス
弁の開弁時期を制御することで、合流排気管に設けられ
た排気浄化手段への未燃炭化水素の流入タイミングを一
致させる。
【０１６６】
【発明の効果】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置
によれば、未燃ガス成分を所定温度未満では吸着し、所
定温度以上では脱離する吸着脱離手段を複数の排気管に
それぞれ設け、各吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成
分が合流排気管に設けた排気浄化手段に到達するタイミ
ングを所定の時期に一致させることにより、排気ガスを
排気浄化手段で効率的に浄化することができる。
【０１６７】各吸着脱離手段の脱離タイミングを各吸着
脱離手段に流れ込む排気ガスの排気温度で調整するの
で、同一性能の吸着脱離手段を用いた場合は内燃機関の
運転制御のみで簡易に未燃ガス成分が排気浄化手段に到
達するタイミングを一致させることができる。
【０１６８】また、各吸着脱離手段の熱容量を調整する
ことにより、内燃機関の制御を複雑にすることなく、未
燃ガス成分が排気浄化手段に到達するタイミングを一致
させることができる。
【０１６９】特に排気浄化手段がヒータ付触媒の場合、
未燃ガス成分が排気浄化手段に到達するタイミングを一
致させることで、ヒータの消費電力、大型化を抑制する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる排気浄化装置を適用する内燃機
関及び排気系の概略構成図
【図２】第１の三元触媒７の構成を示す図
【図３】触媒７ｂの構成を示す図
【図４】第１の三元触媒７の吸着性能を説明する図
【図５】第１の三元触媒７と第２の三元触媒８の未燃炭
化水素脱離タイミングを示す図
【図６】実施形態２にかかる排気浄化装置を適用する内
燃機関及び排気系の柳略構成図
【図７】第１気筒群の点火時期と第２気筒群の点火時側
との関係を示す図
【図８】第１気筒群の燃料噴射タイミングと第２気筒群
の燃料噴射タイミングとの関係を示す図
【図９】第１気筒群の空燃比と第２気筒群の空燃比との
関係を示す図
【図１０】実施形態４にかかる排気浄化装置を適用する
内燃機関及び排気系の概略構成図
【図１１】第１気筒群の排気ガス量と第２気筒群の排気
ガス量との関係を示す図
【図１２】実施形態５にかかる排気浄化装置を適用する
内燃機関及び排気系の概略構成図
【図１３】実施形態６にかかる排気浄化装置を適用する
内燃機関の概略構成図
【図１４】実施形態７にかかる排気浄化装置を適用する
内燃機関の概略構成図
【図１５】三元触媒の熱容量と未燃炭化水素脱離タイミ
ングとの関係を示す図
【図１６】本発明にかかる排気浄化装置を適用する内燃
機関の他の実施形態を示す図
【符号の説明】
１・・内燃機関 ｌａ・・第１気筒群 ｌｂ・・第２気筒群 ２・・第１排気枝管 ３・・第２排気枝管 ４・・第１排気管 ５・・第２排気管 ６・・排気管 ７・・第１の三元触媒 ７ａ・・外筒 ７ｂ・・触媒 ８・・第２の三元触媒 ９・・第３の三元触媒 １５・・ＥＣＵ １８・・点火栓 １９・・イグナイタ ２０・・カムポジションセンサ ２１・・クランクポジションセンサ ２７・・燃料噴射弁 ２９・・駆動回路 ３０・・エアフローメータ ３１・・吸気管 ３２・・サージタンク ３３・・スロットル弁 ３４・・第１のアイドルスピードコントロールバルブ ３５・・第２のアイドルスピードコントロールバルブ ３６・・第１吸気管 ３７・・第２吸気管 ３８・・バイパス管 ３９・・バイパス管 ４１・・吸気枝管 ４２・・吸気流制御弁 ４３・・エアアシストノズル ４６・・アクチュエータ ４７・・スワールポート ５０・・スワールコントロールバルブ ５１・・アクチュエータ ５２・・アクチュエータ ５３・・ストレートポート ５４・・スワールポート ５５・・スワールコントロールバルブ ５８・・第１の可変バルブタイミング機構 ５９・・第２の可変バルブタイミング機構 ６０・・ストレートポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｇ ＺＡＢ ＺＡＢＥ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多気筒内燃機関に接続された複数の排気
    通路と、前記排気通路を合流して形成される合流排気通
    路と、前記合流排気通路に設けられ、この合流排気通路
    を流れる排気を浄化する排気浄化手段と、前記各排気通
    路にそれぞれ設けられ、所定温度未満では前記排気通路
    を流れる排気ガス中の未燃ガス成分を吸着し、前記所定
    温度以上では吸着した未燃ガス成分を脱離する吸着脱離
    手段と、前記各吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成分
    が排気浄化触媒に到達するタイミングを所定の時期に一
    致させる脱離調整手段と、を備えることを特徴とする内
    燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記吸着脱離手段は、未燃ガス成分を吸
    着する能力を有する三元触媒であ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。
  3. 【請求項３】 前記脱離調整手段は、各排気通路の吸着
    脱離手段に流れ込む排気温度を制御することにより、各
    吸着脱離手段から脱離した未燃ガス成分の排気浄化触媒
    に到達する時期を一致させ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。
  4. 【請求項４】 前記排気温度は、前記内燃機関から前記
    吸着脱離手段までの距離によって温度制御されることを
    特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 前記排気温度は、各排気通路が接続され
    る気筒の点火時期によって温度制御されることを特徴と
    する請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】 前記排気温度は、各排気通路が接続され
    る気筒で燃焼される混合気の空燃比によって温度制御さ
    れることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄
    化装置。
  7. 【請求項７】 前記排気温度は、各排気通路が接続され
    る気筒に供給される吸入空気量によって温度制御される
    ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
  8. 【請求項８】 前記排気温度は、各排気通路の熱容量に
    よって温度制御されることを特徴とする請求項３記載の
    内燃機関の排気浄化装置。
  9. 【請求項９】 前記脱離調整手段は、各吸着脱離手段の
    熱容量を調整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。
  10. 【請求項１０】 前記吸着脱離手段は、排気ガスの流れ
    方向に沿う貫通孔を複数有する担体と、前記担体表面に
    形成された触媒層と、前記坦体を内装する外筒とを備
    え、前記脱離調整手段は、前記担体を構成する部材の厚
    さと、前記外筒を構成する部材の厚さと、前記貫通孔の
    密度と、前記担体の直径と、前記担体の軸方向の長さ
    と、前記担体の容積とから選択される少なくとも１つを
    吸着脱離手段毎に調整することを特徴とする請求項９記
    載の内燃機関の排気浄化装置。
  11. 【請求項１１】 前記吸着脱離手段は、排気ガスの流れ
    方向に沿う貫通孔を複数有する担体と、前記担体表面に
    触媒物質を担持するよう形成された触媒層と、前記担体
    を内装する外筒とを備え、前記脱離調整手段は、前記担
    体を構成する部材の材質と、前記触媒物質の量と、前記
    触媒層の厚さとから選択される少なくとも１つを吸着脱
    離手段毎に調整することを特徴とする請求項９記載の内
    燃機関の排気浄化装置。
  12. 【請求項１２】 前記内燃機関は、２つ以上の気筒を直
    列に配置した第１の気筒群及び第２の気筒群を備えるＶ
    型内燃機関であり、前記排気通路は、前記各気筒群に接
    続される排気管であ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。
  13. 【請求項１３】 前記排気通路は、内燃機関に接続され
    たデュアル排気管であ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。
  14. 【請求項１４】 前記排気浄化手段は、ヒータ付触媒で
    あ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。
  15. 【請求項１５】 前記未燃ガス成分が前記排気浄化手段
    に到達する所定の時期に前記ヒータ付触媒が活性化され
    るようにヒータを通電制御するヒータ通電制御手段を備
    えることを特徴とする請求項１４記載の内燃機関の排気
    浄化装置。
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