WO2016162910A1 - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

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英弘 藤田
安岡　正之
信行 徳王
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日産自動車株式会社
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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust device for a multi-cylinder internal combustion engine, and in particular, has a collective exhaust pipe through which exhaust from a plurality of cylinders flows, and an individual exhaust pipe through which exhaust from individual cylinders flows independently.
  • the present invention relates to an exhaust device for a connected internal combustion engine.
  • Patent Document 1 discloses that in an in-line four-cylinder internal combustion engine, exhaust ports of cylinders # 2 and # 3 whose ignition order is not continuous are merged inside the cylinder head, while exhaust ports of cylinders # 1 and # 4 are left as they are.
  • An exhaust device configured to open on the side of the cylinder head is disclosed. That is, the exhaust ports of the # 2 and # 3 cylinders are configured as one collective exhaust port, and the exhaust port of the # 1 cylinder and the exhaust port of the # 4 cylinder are configured as individual exhaust ports for each individual cylinder. Yes.
  • the collective exhaust ports for the # 2 and # 3 cylinders are connected to the catalytic converter via one collective exhaust pipe, and the individual exhaust ports of the # 1 and # 4 cylinders are independent individual exhaust pipes. Is connected to the catalytic converter.
  • the temperature of the exhaust gas introduced into the catalytic converter via the collective exhaust pipe can be high during the cold start. This is advantageous in terms of early activity of the catalyst.
  • the characteristics (such as temperature and flow velocity) of the exhaust gas introduced into the catalytic converter through the collective exhaust pipe and the exhaust gas characteristics introduced into the catalytic converter through the individual exhaust pipe are different. For this reason, for example, in the case of a configuration in which a first catalytic converter to which the collective exhaust pipe is connected and a second catalytic converter to which the individual exhaust pipe is connected are respectively provided between the first catalytic converter and the second catalytic converter. Variations occur in the catalyst activation timing and the degree of catalyst degradation.
  • the temperature of the catalytic converter is varied depending on the position where the collective exhaust pipe and the individual exhaust pipe are connected to the diffuser part. May cause catalyst deterioration.
  • the present invention controls the exhaust temperature of the collective exhaust pipe and the exhaust temperature of the individual exhaust pipe equally. That is, it has a collective exhaust pipe in which exhaust ports of a plurality of cylinders gather in a cylinder head, and an individual exhaust pipe in which exhaust ports of individual cylinders are independently provided in the cylinder head, and these are connected to a catalytic converter.
  • the exhaust temperature of the collective exhaust pipe and the exhaust temperature of the individual exhaust pipe are equal to each other under a predetermined condition before the warm-up of the internal combustion engine. Control the combustion state.
  • the temperature of the catalytic converter is varied depending on the position where the collective exhaust pipe and the individual exhaust pipe are connected to the diffuser part. Can be prevented from occurring.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylinder head of an internal combustion engine to which an exhaust device according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • the perspective view which shows the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on the said 1st Example.
  • the flowchart which shows the flow of control of the said 1st Example.
  • the characteristic view which shows the change of the exhaust temperature at the time of the cold start which concerns on a comparative example.
  • the characteristic view which shows the change of the exhaust temperature at the time of the cold start which concerns on the said 1st Example.
  • the perspective view which shows the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on 2nd Example of this invention.
  • FIG. 1 and 2 show a first embodiment in which the present invention is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine.
  • the exhaust ports 2a to 2d of the cylinders # 1 to # 4 extend toward one side surface 1a of the cylinder head 1, and the intake ports 3a to 3d are connected to the other side. It extends toward the side surface 1b.
  • the exhaust ports 2a and 2d of the # 1 cylinder and the # 4 cylinder open individually to the side surface 1a of the cylinder head 1 as individual exhaust ports, and the exhaust ports of the # 2 and # 3 cylinders.
  • the cylinder head 1 is provided with a water jacket 4 so as to surround the exhaust ports 2a to 2d, and is forcibly cooled by circulation of cooling water.
  • the exhaust manifold 5 attached to the side surface 3a of the cylinder head 3 is connected to the # 1 individual exhaust pipe 6 connected to the individual exhaust port of the # 1 cylinder and the individual exhaust port of the # 4 cylinder.
  • # 4 individual exhaust pipe 7 and a collective exhaust pipe 8 connected to a central collective exhaust port, and the base ends of these three exhaust pipes 6, 7, 8 are supported by a head mounting flange 9.
  • the # 1 individual exhaust pipe 6 and the # 4 individual exhaust pipe 7 have a substantially circular cross-sectional shape
  • the collective exhaust pipe 8 has an elongated oval cross-sectional shape extending in the cylinder row direction.
  • the passage cross-sectional area of the collective exhaust pipe 8 is set larger than the individual passage cross-sectional areas of the # 1 individual exhaust pipe 6 and the # 4 individual exhaust pipe 7.
  • the leading end of the collective exhaust pipe 8 is connected to the diffuser portion 21a on the upstream side of the single first catalytic converter 21, respectively.
  • the tips of # 1 individual exhaust pipe 6 and # 4 individual exhaust pipe 7 are connected to the diffuser portion 21a on the upstream side of the single second catalytic converter 22, respectively.
  • These catalytic converters 21 and 22 are obtained by accommodating a cylindrical monolith catalyst carrier in a cylindrical metal case, and the diffuser portions 21a and 22a gradually increase in diameter between the end surfaces of the catalyst carrier. It is comprised by the substantially cone shape so that the space to perform may be formed.
  • the tips of # 1 individual exhaust pipe 6, # 4 individual exhaust pipe 7 and collective exhaust pipe 8 are connected to a diffuser portion 11a on the upstream side of a single catalytic converter 11, respectively.
  • the catalytic converter 11 is a cylindrical monolithic catalyst carrier accommodated in a cylindrical metal case, and the diffuser portion 11a forms a space whose diameter gradually increases between the end face of the catalyst carrier. It has a substantially conical shape.
  • the catalytic converters 21, 22 are located on the side of the cylinder block 2, with the central axis L of the catalytic converters 21, 22 inclined obliquely outward with respect to the vertical direction of the internal combustion engine 1 and adjacent to each other. Has been. Further, with respect to the cylinder row direction, the cylinder head 3 is disposed at a substantially central position (that is, to the side of the collective exhaust port of the # 2 and # 3 cylinders).
  • the collective exhaust pipe 8 is curved so that the tip thereof is directed downward, and is connected to a conical surface (particularly a position close to the central axis L) facing upward of the diffuser portion 21a.
  • the # 1 individual exhaust pipe 6 and the # 4 individual exhaust pipe 7 positioned in the front and rear of the cylinder row direction are curved and extend in the cylinder row direction so as to be substantially symmetric in plan view, and the tip portion is directed downward. And is connected to the diffuser portion 22a. More specifically, the # 1 individual exhaust pipe 6 and the # 4 individual exhaust pipe 7 merge in a substantially Y shape or a T shape in the immediate vicinity of the second catalytic converter 21, and become a single connection pipe after the merge. The part is connected to the diffuser part 21a.
  • the air-fuel ratio sensors 13a and 13b are attached to the conical surfaces of the individual diffuser portions 21a and 22a as exhaust sensors.
  • the control unit 20 stores and executes various control processes such as fuel injection control and ignition timing control based on detection signals from the air-fuel ratio sensors 13a and 13b.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the flow of exhaust control according to the first embodiment, and this routine is executed by the control unit 20.
  • step S11 it is determined whether the engine water temperature is equal to or lower than a predetermined water temperature.
  • step S12 it is determined whether or not an elapsed time since the start of the internal combustion engine is equal to or shorter than a predetermined time.
  • the engine water temperature is equal to or lower than the predetermined temperature and the elapsed time after the start is equal to or shorter than the predetermined time, it is determined that the internal combustion engine is in the cold start state, and the process proceeds to step S13 and subsequent steps. Exhaust control, which is a main part, is performed. On the other hand, if it is not in the cold start state, the determination process of step S11 or S12 is denied, and this routine is ended.
  • step S13 the combustion state is controlled for each cylinder so that the exhaust temperature of the collective exhaust pipe 8 is equal to the exhaust temperature of the individual exhaust pipes 6 and 7 (combustion state control means). Specifically, the ignition timing on the second catalytic converter 22 side connected to the individual exhaust pipes 6 and 7 having a low exhaust temperature is higher than that on the first catalytic converter 21 side connected to the collective exhaust pipe 8 having a high exhaust temperature. Is retarded so that the exhaust gas temperatures are equalized in the first catalytic converter 21 and the second catalytic converter 22.
  • Steps S14 to S16 the fuel injection amount is controlled for each cylinder so that the rotational fluctuation (surge amount) of the internal combustion engine becomes a predetermined level (surge limit) or less. That is, in step S14, the fuel injection amount is calculated for each cylinder, and in step 15, fuel injection is performed for each cylinder based on the fuel injection amount calculated in step S14.
  • step S16 it is determined whether the rotational fluctuation of the internal combustion engine is equal to or less than a predetermined level, that is, whether the surge amount is equal to or less than the surge limit. If the surge amount exceeds the surge limit, the process returns from step S16 to step S14, and the fuel injection amount is calculated again for each cylinder so that the surge amount is equal to or less than the surge limit.
  • FIG. 4 and 5 are explanatory diagrams showing the characteristics of the exhaust temperature (exhaust temperature) at the cold start, FIG. 4 shows the characteristics of a comparative example to which the control of this embodiment is not applied, and FIG. The characteristic at the time of applying the control of an Example is shown.
  • characteristic A is the exhaust temperature of the first catalytic converter
  • characteristic B is the exhaust temperature of the second catalytic converter
  • Target is the target temperature of the catalyst, that is, the catalyst activation temperature.
  • the exhaust temperature (characteristic A) of the first catalytic converter 21 connected to the collective exhaust pipe 8 is the exhaust of the second catalytic converter 22 connected to the individual exhaust pipes 6 and 7. It becomes higher than the temperature (characteristic B). Therefore, only the first catalytic converter 21 reaches the target temperature (Target) first, that is, the activation timing differs between the first catalytic converter 21 and the second catalytic converter 22, and the activation of the entire catalyst is delayed. The catalyst performance cannot be fully exhibited.
  • the exhaust temperature of the first catalytic converter 21 connected to the collective exhaust pipe 8 and the exhaust temperature of the second catalytic converter 22 connected to the individual exhaust pipes 6 and 7 are almost equal. Since it is maintained at the same level, the first catalytic converter 21 and the second catalytic converter 22 reach the target temperature (Target) almost simultaneously, and the entire catalyst is activated at an early stage, so that the catalyst performance is fully exhibited. can do.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate.
  • all of the two individual exhaust pipes 6 and 7 and the single collective exhaust pipe 8 are connected to the diffuser portion 11a on the upstream side of the single catalytic converter 11, respectively.
  • the catalytic converter 11 is a cylindrical monolithic catalyst carrier housed in a cylindrical metal case, and the diffuser portion 11a gradually increases in diameter between the end surface of the catalyst carrier. It is comprised by the substantially cone shape so that the space to perform may be formed.
  • the catalytic converter 11 is located on the side of the cylinder block 2 and is disposed in such a posture that the central axis L of the catalytic converter 11 is inclined obliquely outward with respect to the vertical direction of the internal combustion engine 1. Further, as shown in FIG. 2, in the cylinder row direction, the cylinder head 3 is disposed at a substantially central position (that is, to the side of the collective exhaust port of the # 2 and # 3 cylinders).
  • An air-fuel ratio sensor 13 is attached to the conical surface of the diffuser portion 11a as an exhaust sensor.
  • the diffuser portion of the catalytic converter 11 is connected to the collective exhaust pipe 8 and the individual exhaust pipes 6 and 7 by equalizing the exhaust temperatures in the collective exhaust pipe 8 and the individual exhaust pipes 6 and 7.
  • the temperature difference of the exhaust gas introduced into 11a can be suppressed, the temperature deviation of the catalytic converter 11 can be suppressed, and deterioration of the catalyst can be suppressed.
  • the ignition timing is controlled as a combustion state control means for controlling the combustion state for each cylinder so that the exhaust temperature of the collective exhaust pipe and the exhaust temperature of the individual exhaust pipe are equal.
  • the fuel injection amount may be controlled.
  • the ignition timing may be controlled so as to suppress the rotational fluctuation of the internal combustion engine.

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Abstract

　直列４気筒内燃機関（１）において、♯２気筒および♯３気筒の排気ポートは、シリンダヘッド（３）内部で互いに合流し、一つの集合排気ポートとして開口する。排気マニホルド（５）は、第１触媒コンバータ（２１）に接続する集合排気管（８）と、第２触媒コンバータ（２２）に接続する♯１，♯４気筒の個別排気管（６，７）と、を備える。機関始動時に、集合排気管（８）の排気温度と個別排気管（６，７）の排気温度とが同等となるように、気筒別に燃焼状態を制御する。

Description

内燃機関の排気装置
　この発明は多気筒内燃機関の排気装置に関し、特に、複数の気筒の排気が流れる集合排気管と、個々の気筒の排気が独立して流れる個別排気管と、を有し、これらを触媒コンバータに接続した内燃機関の排気装置に関する。
　例えば特許文献１には、直列４気筒内燃機関において、点火順序が連続しない♯２気筒と♯３気筒の排気ポートをシリンダヘッド内部で合流させる一方、♯１気筒と♯４気筒の排気ポートはそのままシリンダヘッド側面に開口させた構成の排気装置が開示されている。つまり、♯２，♯３気筒の排気ポートは一つの集合排気ポートとして構成され、♯１気筒の排気ポートと♯４気筒の排気ポートは、個々の気筒毎に独立した個別排気ポートとして構成されている。そして、♯２，♯３気筒用の集合排気ポートは、一つの集合排気管を介して触媒コンバータに接続されており、♯１気筒および♯４気筒の個別排気ポートは、各々独立した個別排気管を介して触媒コンバータに接続されている。
　このように一部の気筒の排気ポートをシリンダヘッド内部で合流させた構成では、冷間始動時に、集合排気管を介して触媒コンバータに導入される排気の温度が高く得られるため、始動後の触媒の早期活性の上で有利となる。
　しかしながら、その反面、集合排気管を介して触媒コンバータに導入される排気の特性（温度・流速など）と個別排気管を介して触媒コンバータに導入される排気の特性とが異なるものとなる。このため、例えば、集合排気管が接続する第１触媒コンバータと個別排気管が接続する第２触媒コンバータとをそれぞれ設けた構成の場合には、第１触媒コンバータと第２触媒コンバータとの間で、触媒活性時期や触媒の劣化度合いにばらつきを生じる。
　また、集合排気管と個別排気管の全てを単一の触媒コンバータのディフーザ部に接続した構成の場合には、集合排気管と個別排気管とがディフーザ部に接続する位置によって触媒コンバータの偏温を生じ、触媒の劣化を招くおそれがある。
特開２００８－３８８３８号公報
　そこで本発明は、集合排気管の排気温度と個別排気管の排気温度とを同等に制御する。つまり、複数の気筒の排気ポートがシリンダヘッド内で集合する集合排気管と、個々の気筒の排気ポートがシリンダヘッド内に独立して設けられた個別排気管と、を有し、これらを触媒コンバータに接続してなる内燃機関の排気装置において、内燃機関の暖機前の所定の条件下において、上記集合排気管の排気温度と上記個別排気管の排気温度とが同等となるように、気筒別に燃焼状態を制御する。
　従って、例えば集合排気管が接続する第１触媒コンバータと個別排気管が接続する第２触媒コンバータとをそれぞれ設けた構成の場合には、第１触媒コンバータと第２触媒コンバータとの間で触媒活性時期や触媒劣化度合いにばらつきが生じることを抑制することができる。
　また、集合排気管と個別排気管の全てを単一の触媒コンバータのディフーザ部に接続した構成の場合には、集合排気管と個別排気管とがディフーザ部に接続する位置によって触媒コンバータの偏温が生じることを抑制することができる。
本発明の第１実施例に係る排気装置が適用される内燃機関のシリンダヘッドの断面図。 上記第１実施例に係る内燃機関の排気装置を示す斜視図。 上記第１実施例の制御の流れを示すフローチャート。 比較例に係る冷間始動時の排気温度の変化を示す特性図。 上記第１実施例に係る冷間始動時の排気温度の変化を示す特性図。 本発明の第２実施例に係る内燃機関の排気装置を示す斜視図。
　以下、図示実施例により本発明を説明する。図１，図２は、この発明を直列４気筒内燃機関に適用した第１実施例を示している。シリンダヘッド１においては、図１に示すように、♯１～♯４気筒の排気ポート２ａ～２ｄが、シリンダヘッド１の一方の側面１ａに向かって延びており、吸気ポート３ａ～３ｄが他方の側面１ｂに向かって延びている。ここで、♯１気筒および♯４気筒の排気ポート２ａ，２ｄは、個別排気ポートとして気筒毎に独立してシリンダヘッド１の側面１ａに開口しており、♯２気筒および♯３気筒の排気ポート２ｂ、２ｃは、シリンダヘッド１内部で互いに合流し、一つの集合排気ポート２ｂｃとしてシリンダヘッド１の側面１ａに開口している。なお、♯２気筒と♯３気筒は点火時期が３６０°ＣＡ離れており、排気干渉は生じない。上記シリンダヘッド１は、排気ポート２ａ～２ｄの周囲を囲むようにウォータジャケット４を備えており、冷却水の循環によって強制的に冷却されている。
　シリンダヘッド３の側面３ａに取り付けられる排気マニホルド５は、図２に示すように、♯１気筒の個別排気ポートに接続される♯１個別排気管６と、♯４気筒の個別排気ポートに接続される♯４個別排気管７と、中央の集合排気ポートに接続される集合排気管８と、を備えており、これら３本の排気管６，７，８の基端がヘッド取付フランジ９によって支持されている。♯１個別排気管６および♯４個別排気管７は、ほぼ円形の断面形状を有し、集合排気管８は、気筒列方向に延びた細長い長円形の断面形状を有している。また、集合排気管８の通路断面積は、♯１個別排気管６および♯４個別排気管７の個々の通路断面積よりも大きく設定されている。
　集合排気管８の先端は、単一の第１触媒コンバータ２１の上流側のディフューザ部２１ａにそれぞれ接続されている。また、♯１個別排気管６と♯４個別排気管７の先端は、単一の第２触媒コンバータ２２の上流側のディフューザ部２１ａにそれぞれ接続されている。これらの触媒コンバータ２１，２２は、円柱状のモノリス触媒担体を円筒形金属製ケース内に収容したものであって、そのディフューザ部２１ａ，２２ａは、触媒担体端面との間に径が徐々に拡大する空間を形成するように略円錐形に構成されている。
　♯１個別排気管６、♯４個別排気管７および集合排気管８の先端は、単一の触媒コンバータ１１の上流側のディフューザ部１１ａにそれぞれ接続されている。触媒コンバータ１１は、円柱状のモノリス触媒担体を円筒形金属製ケース内に収容したものであって、ディフューザ部１１ａは、触媒担体端面との間に径が徐々に拡大する空間を形成するように略円錐形に構成されている。
　触媒コンバータ２１，２２は、シリンダブロック２の側方に位置し、その触媒コンバータ２１，２２の中心軸線Ｌが内燃機関１の上下方向に対し斜め外側に傾斜した姿勢で、互いに隣接して並設されている。また、気筒列方向については、シリンダヘッド３のほぼ中央の位置（つまり♯２，♯３気筒の集合排気ポートの側方）に配置されている。
　集合排気管８は、先端部が下方を指向するように湾曲して、ディフューザ部２１ａの上方を向いた円錐面（特に、中心軸線Ｌに近い位置）に接続されている。気筒列方向の前後に位置する♯１個別排気管６および♯４個別排気管７は、平面視でほぼ対称をなすように気筒列方向に湾曲して延び、かつ先端部が下方を指向するように湾曲して、ディフューザ部２２ａに接続されている。より詳しくは、♯１個別排気管６および♯４個別排気管７は、第２触媒コンバータ２１の直近で略Ｙ字形ないし略Ｔ字形に合流しており、合流後の１本となった接続管部がディフューザ部２１ａに接続されている。
　個々のディフューザ部２１ａ，２２ａの円錐面には、排気センサとして空燃比センサ１３ａ，１３ｂが取り付けられている。制御部２０は、空燃比センサ１３ａ，１３ｂ等の検出信号に基づいて、燃料噴射制御，点火時期制御等の各種制御処理を記憶及び実行する。
　図３は、この第１実施例に係る排気制御の流れを示すフローチャートであり、本ルーチンは制御部２０により実行される。
　ステップＳ１１では、機関水温が所定水温以下であるか否かを判定する。ステップＳ１２では、内燃機関の始動からの経過時間が所定時間以下であるか否かを判定する。機関水温が所定温度以下であり、かつ、始動後の経過時間が所定時間以下である場合には、内燃機関が冷間始動状態であると判断して、ステップＳ１３以降へ進み、本実施例の要部をなす排気制御が実施される。一方、冷間始動状態なければ、ステップＳ１１もしくはＳ１２の判定処理が否定されて、本ルーチンを終了する。
　ステップＳ１３では、集合排気管８の排気温度と個別排気管６，７の排気温度とが同等となるように、気筒毎に燃焼状態を制御する（燃焼状態制御手段）。具体的には、排気温度が低い個別排気管６，７に接続する第２触媒コンバータ２２側では、排気温度が高い集合排気管８に接続する第１触媒コンバータ２１側に比して、点火時期を遅角させることで、第１触媒コンバータ２１と第２触媒コンバータ２２とで排気温度を同等に揃える。
　ステップＳ１４～Ｓ１６では、内燃機関の回転変動（サージ量）が所定レベル（サージ限界）以下となるように、各気筒毎に燃料噴射量を制御する。つまり、ステップＳ１４では、気筒毎に燃料噴射量を演算し、ステップ１５では、ステップＳ１４で演算した燃料噴射量に基づいて、各気筒毎に燃料噴射を行なう。ステップＳ１６では、内燃機関の回転変動が所定レベル以下であるか、つまりサージ量がサージ限界以下であるかを判定し、サージ限界以下であれば本ルーチンを終了する。サージ量がサージ限界を超えていれば、ステップＳ１６からステップＳ１４へ戻り、サージ量がサージ限界以下となるように、再度気筒毎に燃料噴射量を演算する。
　図４，図５は、冷間始動時における排気温度（排温）の特性を示す説明図で、図４は本実施例の制御を適用していない比較例の特性を示し、図５は本実施例の制御を適用した場合の特性を示している。図中、特性Ａは第１触媒コンバータ２１の排気温度、特性Ｂは第２触媒コンバータ２２の排気温度、Ｔａｒｇｅｔは触媒の目標温度、つまり触媒活性温度である。
　図４に示すように、比較例では、集合排気管８に接続された第１触媒コンバータ２１の排気温度（特性Ａ）が、個別排気管６，７に接続された第２触媒コンバータ２２の排気温度（特性Ｂ）よりも高くなる。従って、第１触媒コンバータ２１のみが先に目標温度（Ｔａｒｇｅｔ）に到達し、つまり第１触媒コンバータ２１と第２触媒コンバータ２２とで活性化時期が異なることとなり、触媒全体としての活性化が遅れ、触媒性能を十分に発揮できない。
　これに対して、本実施例では、集合排気管８に接続された第１触媒コンバータ２１の排気温度と、個別排気管６，７に接続された第２触媒コンバータ２２の排気温度と、がほぼ同等に維持されているために、第１触媒コンバータ２１と第２触媒コンバータ２２とがほぼ同時に目標温度（Ｔａｒｇｅｔ）に到達することとなり、触媒全体が早期に活性化され、触媒性能を十分に発揮することができる。
　また両触媒コンバータ２１，２２の排気温度を揃えることで、触媒劣化の程度が同等となり、触媒全体としての耐久性や寿命を向上することができる。
　図６は、本発明の第２実施例を示している。なお、上記第１実施例と同様の構成には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この第２実施例では、２本の個別排気管６，７と一本の集合排気管８の全てを、単一の触媒コンバータ１１の上流側のディフューザ部１１ａにそれぞれ接続させている。
　触媒コンバータ１１は、第１実施例と同様、円柱状のモノリス触媒担体を円筒形金属製ケース内に収容したものであって、ディフューザ部１１ａは、触媒担体端面との間に径が徐々に拡大する空間を形成するように略円錐形に構成されている。触媒コンバータ１１は、シリンダブロック２の側方に位置し、かつ該触媒コンバータ１１の中心軸線Ｌが内燃機関１の上下方向に対し斜め外側に傾斜したものとなる姿勢に配置されている。また、図２に示すように、気筒列方向については、シリンダヘッド３のほぼ中央の位置（つまり♯２，♯３気筒の集合排気ポートの側方）に配置されている。ディフューザ部１１ａの円錐面には、排気センサとして空燃比センサ１３が取り付けられている。
　このような第２実施例においても、集合排気管８と個別排気管６，７とで排気温度を同等に揃えることで、集合排気管８や個別排気管６，７から触媒コンバータ１１のディフーザ部１１ａへ導入される排気の温度差を抑制し、触媒コンバータ１１の偏温を抑制して、触媒の劣化を抑制することができる。
　以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明したきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記実施例では、集合排気管の排気温度と個別排気管の排気温度とが同等となるように、気筒別に燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段として、点火時期を制御しているが、これに代えて、燃料噴射量を制御するようにしても良い。この場合、内燃機関の回転変動を抑制するように、例えば点火時期を制御すれば良い。

Claims (5)

  1. 　複数の気筒の排気ポートがシリンダヘッド内で集合する集合排気管と、個々の気筒の排気ポートがシリンダヘッド内に独立して設けられた個別排気管と、を有し、これらを触媒コンバータに接続してなる内燃機関の排気装置において、
    　内燃機関の暖機前の所定の条件下において、上記集合排気管の排気温度と上記個別排気管の排気温度とが同等となるように、気筒別に燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段を有する、内燃機関の排気装置。
  2. 　上記集合排気管が単一の第１触媒コンバータに接続し、
    　上記個別排気管が単一の第２触媒コンバータに接続している、請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
  3. 　上記燃焼状態制御手段は、上記集合排気管の排気温度と上記個別排気管の排気温度とが同等となるように、上記個別排気管に接続する気筒の点火時期を、集合排気管に接続する気筒の点火時期よりも遅角する、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気装置。
  4. 　上記所定の条件が、機関水温が所定温度以下で、かつ内燃機関の始動からの経過時間が所定時間以下の冷間始動時である、請求項１～３のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
  5. 　上記燃焼状態制御手段は、機関回転数の変動が所定レベル以下の範囲で、気筒別に燃焼状態を制御する、請求項１～４のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
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