JP2002221029A - Exhaust emission control accelerating device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control accelerating device for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化促進装置に係り、詳しくは、排気中の有害物質の排出
量低減効果を高める技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for accelerating the purification of exhaust gas from an internal combustion engine, and more particularly to a technique for improving the effect of reducing the emission of harmful substances in exhaust gas.
【０００２】[0002]
【関連する背景技術】排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、
Ｈ2等の未燃物の他、スモーク、ＮＯx等を含む）を低減
させることを目的とした技術として、触媒上での反応を
利用した排気浄化技術が知られている。しかしながら、
当該排気浄化技術では、触媒が活性化されるまでの間に
ＨＣ等の未燃物が大気放出されるという問題があり、こ
のように触媒活性化までに放出される有害物質量は、コ
ールドモードでの全放出量の９割にも達する場合があり
重要な問題となっている。[Related Background Art] Hazardous substances (HC, CO,
As a technique for reducing unburned substances such as H 2 , as well as smoke, NOx, etc., an exhaust gas purification technique utilizing a reaction on a catalyst is known. However,
In the exhaust gas purification technology, there is a problem that unburned substances such as HC are released to the atmosphere before the catalyst is activated. Thus, the amount of harmful substances released until the catalyst is activated is limited to the cold mode. In some cases, this can be as large as 90% of the total release amount.
【０００３】そこで、例えば特開平３−１１７６１１
号、特開平４−１８３９２１号公報に開示されるよう
に、排気圧上昇により冷態時の触媒を早期活性化させる
技術が開発されている。また、特開平５−２３１１９５
号、特開平８−１５８８９７号公報に開示されるよう
に、排気圧上昇と吸排気弁のオーバラップ開度の変更に
より内部ＥＧＲを変更し、これにより未燃物（ＨＣ等）
の大気放出を抑制する技術が開発されている。Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-117611
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 4-183921, a technique for quickly activating the catalyst in a cold state by increasing the exhaust pressure has been developed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-231195
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-158897, the internal EGR is changed by increasing the exhaust pressure and changing the overlap opening of the intake / exhaust valves, whereby unburned substances (such as HC) are changed.
Technologies have been developed to control atmospheric emissions.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
３−１１７６１１号、特開平４−１８３９２１号公報に
開示された触媒と排気圧上昇とを組み合わせた技術の場
合、実際には当該技術による効果は明確に示されておら
ず、本出願人の調査によれば、触媒活性効果、排気（も
しくは触媒）の昇温効果はともに小さいものとなってい
る。However, in the case of the technology disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-117611 and 4-183921, in which the catalyst is combined with the increase in exhaust pressure, the effect of the technology is actually obtained. Are not clearly shown, and according to the investigation by the present applicant, both the catalyst activation effect and the exhaust (or catalyst) temperature increasing effect are small.
【０００５】また、上記特開平５−２３１１９５号、特
開平８−１５８８９７号公報に開示された技術の場合に
おいても、上記触媒と排気圧上昇とを組み合わせた技術
と同様に、内部ＥＧＲの増量だけでは、触媒活性効果、
排気（もしくは触媒）昇温効果を十分に得られないとい
う問題がある。この場合、吸排気弁の開閉時期を変更す
る高価な装置が必要となりコストが増大するという問題
もある。Also, in the case of the techniques disclosed in JP-A-5-231195 and JP-A-8-158897, similarly to the technique combining the catalyst and the increase in the exhaust pressure, only the increase in the internal EGR is performed. So, the catalytic activity effect,
There is a problem that the exhaust (or catalyst) temperature raising effect cannot be sufficiently obtained. In this case, there is a problem that an expensive device for changing the opening / closing timing of the intake / exhaust valve is required and the cost increases.
【０００６】つまり、従来の技術では、触媒が活性化す
るまでの運転条件下において、有害物質の大気放出を十
分に抑制することができず、触媒昇温中において有害物
質の大気放出を抑制しつつ触媒を早期に活性化すること
は困難である。本発明はこのような問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、排気系
内の反応を利用して有害物質を低減させる技術におい
て、広範囲に亘る種類のエキゾーストマニホールドシス
テムにおいても、また内燃機関の広範囲に亘る運転条件
下においても、有害物質の低減効果を増強可能な内燃機
関の排気浄化促進装置を提供することにある。That is, in the prior art, under the operating conditions until the catalyst is activated, the release of harmful substances to the atmosphere cannot be sufficiently suppressed. However, it is difficult to activate the catalyst early. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a wide variety of exhaust manifold systems in a technology for reducing harmful substances by utilizing a reaction in an exhaust system. Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification accelerating device for an internal combustion engine that can enhance the effect of reducing harmful substances even under a wide range of operating conditions of the internal combustion engine.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１の発明では、多気筒内燃機関におい
て、排気中の有害物質の排出量を低減することを目的と
して、一部の気筒への燃料供給を停止するとともに残余
の気筒がリッチ空燃比となるよう燃料を供給する燃料供
給制御手段と、該燃料供給制御手段による前記有害物質
の排出量の低減効果を高めるよう排気の流動状態を制御
する低減効果増強手段とを備えることを特徴とする。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a multi-cylinder internal combustion engine, there is provided a method for reducing the amount of harmful substances contained in exhaust gas. Fuel supply control means for stopping fuel supply to the cylinders and supplying fuel so that the remaining cylinders have a rich air-fuel ratio; and exhaust gas flow for enhancing the effect of reducing the harmful substance emissions by the fuel supply control means. A reduction effect enhancing means for controlling the state.
【０００８】従って、一部の気筒への燃料供給が停止さ
れるとともに残余の気筒がリッチ空燃比となるよう燃料
が供給されると、一部の気筒からは酸素が多量に排出さ
れる一方、残余の気筒からは未燃物が多量に排出され、
これら未燃物と酸素とが排気系内において反応して排気
昇温が行われることになるが、この際、低減効果増強手
段により排気の流動状態が制御されて酸素が未燃物と反
応し易い状態とされると、未燃物と酸素との反応が飛躍
的に促進され、燃料供給制御手段による有害物質の排出
量の低減効果が増強される。これにより、排気中の有害
物質の排出が抑制されつつ排気温度が確実に上昇するこ
ととなり、排気系下流側に触媒を有する場合には、触媒
が急速に昇温することになり、有害物質の排出量を低減
しながら当該触媒を早期に活性化することが可能とな
る。排気系下流側に触媒を有さない場合でも、低減効果
増強手段により未燃物はほぼ完全に酸素と反応するた
め、有害物質の大気放出を確実に抑制することが可能で
ある。Accordingly, when the supply of fuel to some of the cylinders is stopped and the fuel is supplied so that the remaining cylinders have a rich air-fuel ratio, a large amount of oxygen is discharged from some of the cylinders. A large amount of unburned matter is discharged from the remaining cylinders,
The unburned matter and oxygen react in the exhaust system to increase the temperature of the exhaust gas. At this time, the flow state of the exhaust gas is controlled by the reduction effect enhancing means, and the oxygen reacts with the unburned matter. When the state is easily set, the reaction between the unburned matter and oxygen is remarkably promoted, and the effect of reducing the emission of harmful substances by the fuel supply control means is enhanced. This ensures that the exhaust gas temperature rises while suppressing the emission of harmful substances in the exhaust, and when a catalyst is provided on the downstream side of the exhaust system, the temperature of the catalyst rises rapidly and the harmful substance It becomes possible to activate the catalyst at an early stage while reducing the emission amount. Even when there is no catalyst downstream of the exhaust system, the unburned matter reacts almost completely with oxygen by the reduction effect enhancing means, so that it is possible to reliably suppress the emission of harmful substances to the atmosphere.
【０００９】さらに、本発明では、燃料供給制御手段に
よる有害物質の排出量の低減効果を低減効果増強手段に
より増強するものであるため、広範囲に亘る種類のエキ
ゾーストマニホールドシステム（クラムシェル型、デュ
アル型、シングル型等）においても、また内燃機関の広
範囲に亘る運転条件下（始動時、暖機運転時等）におい
ても、有害物質の排出量の低減効果が良好に増強され
る。即ち、燃料供給制御手段によって排気系に未燃物が
供給されると、エキゾーストマニホールドシステムの種
類や内燃機関の運転条件に拘わらず、この燃料供給制御
手段による操作だけで有害物質の排出量の低減効果は基
本的に発生し、低減効果増強手段はこのような既に発生
している低減効果を確実に増強させるよう作用すること
になる。Further, in the present invention, since the effect of reducing the emission of harmful substances by the fuel supply control means is enhanced by the reduction effect enhancing means, a wide variety of exhaust manifold systems (clamshell type, dual type) , Single type, etc.), and also under a wide range of operating conditions of the internal combustion engine (during start-up, warm-up operation, etc.), the effect of reducing the emission of harmful substances is favorably enhanced. That is, when unburned matter is supplied to the exhaust system by the fuel supply control means, the operation of the fuel supply control means alone reduces the emission of harmful substances irrespective of the type of the exhaust manifold system and the operating conditions of the internal combustion engine. The effect basically occurs, and the reduction effect enhancing means acts to surely enhance such a reduction effect already occurring.
【００１０】また、一般に触媒には硫黄等が付着して排
気浄化効率が低下するものであり（被毒）、当該被毒し
た触媒は主として高温下で再生されるのであるが、この
ように触媒が急速に昇温して高温にまで達すると、より
低負荷運転域においても、有害物質を排出することなく
被毒した触媒を確実に再生可能である。また、請求項２
の発明では、前記低減効果増強手段は、排気圧、排気密
度及び排気流速の少なくともいずれか一つを変更するこ
とを特徴とする。[0010] In general, sulfur or the like adheres to the catalyst to reduce exhaust gas purification efficiency (poisoning), and the poisoned catalyst is regenerated mainly at high temperatures. When the temperature rises rapidly and reaches a high temperature, the poisoned catalyst can be reliably regenerated without discharging harmful substances even in a lower load operation range. Claim 2
In the invention, the reduction effect enhancing means changes at least one of an exhaust pressure, an exhaust density, and an exhaust flow velocity.
【００１１】従って、排気圧の上昇、排気密度の増大、
排気流速の低下（増強要因）のうち少なくとも一つ以上
が起こり、容易にして排気中の酸素が未燃物と反応し易
い状態とされる。これにより、排気系内の排気反応が改
善され、有害物質の排出量の低減効果が増強される。ま
た、請求項３の発明では、前記低減効果増強手段は、排
気管の断面積を変更することを特徴とする。Therefore, an increase in exhaust pressure, an increase in exhaust density,
At least one or more of the reductions (enhancement factors) of the exhaust gas flow rate occur, and the oxygen in the exhaust gas easily reacts with the unburned matter. Thereby, the exhaust reaction in the exhaust system is improved, and the effect of reducing the emission of harmful substances is enhanced. According to a third aspect of the present invention, the reduction effect enhancing unit changes a cross-sectional area of the exhaust pipe.
【００１２】従って、排気管の断面積が減少させられる
と、排気圧の上昇、排気密度の増大、排気流速の低下
（増強要因）のうち少なくとも一つ以上が起こり、排気
管の断面積を変更するという簡単な構成且つ低コストに
して有害物質の排出量の低減効果が確実に増強される。Accordingly, when the cross-sectional area of the exhaust pipe is reduced, at least one of an increase in exhaust pressure, an increase in exhaust density, and a decrease in exhaust flow velocity (enhancement factor) occurs, and the cross-sectional area of the exhaust pipe is changed. With a simple configuration and low cost, the effect of reducing the emission of harmful substances is surely enhanced.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図１を参照すると、本発明に係る
内燃機関の排気浄化促進装置の概略構成図が示されてお
り、以下、当該排気浄化促進装置の構成を説明する。同
図に示すように、内燃機関であるエンジン本体（以下、
単にエンジンという）１としては、例えば、燃料噴射モ
ードを切換えることで吸気行程での燃料噴射（吸気行程
噴射）とともに圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射）
を実施可能な筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジンが
採用される。この筒内噴射型のエンジン１は、容易にし
て理論空燃比（ストイキ）での運転やリッチ空燃比での
運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転
（リーン空燃比運転）が実現可能である。また、エンジ
ン１として、ここでは４気筒エンジンが採用される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Referring to FIG. 1, there is shown a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification promotion device for an internal combustion engine according to the present invention. Hereinafter, the configuration of the exhaust gas purification promotion device will be described. As shown in the figure, an engine body (hereinafter, referred to as an internal combustion engine)
For example, the fuel injection mode is switched to change the fuel injection mode, and the fuel injection in the compression stroke (compression stroke injection) is performed together with the fuel injection in the intake stroke (intake stroke injection).
In-cylinder spark-ignition gasoline engine capable of performing the following is employed. This in-cylinder injection type engine 1 can be easily operated at a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric ratio), at a rich air-fuel ratio (rich air-fuel ratio operation), or at a lean air-fuel ratio (lean air-fuel ratio operation). Is feasible. Here, a four-cylinder engine is employed as the engine 1.
【００１４】同図に示すように、エンジン１のシリンダ
ヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４とともに電磁式
の燃料噴射弁６が取り付けられており、これにより、燃
料を燃焼室内に直接噴射可能である。点火プラグ４には
高電圧を出力する点火コイル８が接続されている。ま
た、燃料噴射弁６には、燃料パイプ７を介して燃料タン
クを擁した燃料供給装置（図示せず）が接続されてい
る。より詳しくは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプ
と高圧燃料ポンプとが設けられており、これにより、燃
料タンク内の燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高
燃圧で供給し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向
けて所望の燃圧で噴射可能である。この際、燃料噴射量
は高圧燃料ポンプの燃料吐出圧Ｐinjと燃料噴射弁６の
開弁時間、即ち燃料噴射時間Ｔinjとから決定される。As shown in FIG. 1, the cylinder head 2 of the engine 1 is provided with an electromagnetic fuel injection valve 6 together with a spark plug 4 for each cylinder, whereby fuel is directly injected into the combustion chamber. It is possible. An ignition coil 8 that outputs a high voltage is connected to the ignition plug 4. Further, a fuel supply device (not shown) having a fuel tank is connected to the fuel injection valve 6 via a fuel pipe 7. More specifically, the fuel supply device is provided with a low-pressure fuel pump and a high-pressure fuel pump, whereby the fuel in the fuel tank is supplied to the fuel injection valve 6 at a low fuel pressure or a high fuel pressure. Can be injected from the fuel injection valve 6 into the combustion chamber at a desired fuel pressure. At this time, the fuel injection amount is determined from the fuel discharge pressure Pinj of the high-pressure fuel pump and the valve opening time of the fuel injection valve 6, that is, the fuel injection time Tinj.
【００１５】シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立
方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連
通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞ
れ接続されている。なお、吸気マニホールド１０には吸
入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１４が設けら
れている。また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略
水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポート
と連通するようにして排気マニホールド１２の一端がそ
れぞれ接続されている。排気マニホールド１２として
は、ここでは、図２（ａ）に示すようなデュアル型エキ
ゾーストマニホールドシステムが採用される。その他、
排気マニホールド１２は、図２（ｂ）に示すようなシン
グル型エキゾーストマニホールドシステムであっても、
また図２（ｃ）に示すようなクラムシェル型エキゾース
トマニホールドシステムであってもよい。An intake port is formed in the cylinder head 2 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an intake manifold 10 is connected to communicate with each intake port. The intake manifold 10 is provided with an electromagnetic throttle valve 14 for adjusting the amount of intake air. An exhaust port is formed in the cylinder head 2 in a substantially horizontal direction for each cylinder, and one end of an exhaust manifold 12 is connected to communicate with each exhaust port. Here, as the exhaust manifold 12, a dual-type exhaust manifold system as shown in FIG. 2A is employed. Others
Even if the exhaust manifold 12 is a single type exhaust manifold system as shown in FIG.
Further, a clamshell type exhaust manifold system as shown in FIG. 2C may be used.
【００１６】なお、当該筒内噴射型のエンジン１は既に
公知のものであるため、その構成の詳細については説明
を省略する。排気マニホールド１２の他端には排気管
（排気通路）２０が接続されている。排気管２０は、通
常の１重管路であってもよいが、ここでは、全長に亘
り、図３（ａ）に縦断面で示すように、外管２０ａと当
該外管２０ａよりもやや小径の内管２０ｂからなる２重
管路とされており、内管２０ｂ内のみならず外管２０ａ
と内管２０ｂとの間の副通路をも排ガスが流通する。こ
のように外管２０ａと内管２０ｂとの間の副通路を排ガ
スが流れると、当該副通路を流れる排ガスは外管２０ａ
を介して外気によって冷却されるものの、内管２０ｂ内
を流れる排ガスの主流は直接外気と熱交換することがな
いので、排気温度の低下が防止され、排ガスは高温に保
持される。Since the in-cylinder injection type engine 1 is already known, a detailed description of its configuration will be omitted. An exhaust pipe (exhaust passage) 20 is connected to the other end of the exhaust manifold 12. The exhaust pipe 20 may be a normal single pipe, but here, over the entire length, as shown in a vertical cross section in FIG. 3A, the outer pipe 20a and a slightly smaller diameter than the outer pipe 20a. The inner pipe 20b is formed as a double pipe, and not only the inner pipe 20b but also the outer pipe 20a
Exhaust gas also flows through the auxiliary passage between the inner pipe 20b and the inner pipe 20b. When the exhaust gas flows through the sub-passage between the outer pipe 20a and the inner pipe 20b, the exhaust gas flowing through the sub-passage is
However, since the main flow of the exhaust gas flowing through the inner pipe 20b does not directly exchange heat with the outside air, the exhaust gas temperature is prevented from lowering and the exhaust gas is kept at a high temperature.
【００１７】なお、２重管路の形態は、内管２０ｂ内を
流れる排ガスの主流が直接外気と熱交換しないようなも
のであれば、図３（ｂ）のように副通路の終端が閉じた
ものであってもよく、また、図３（ｃ）のように副通路
の始端と終端の両方を閉じて内部に単なる空気層を形成
するようなものであってもよい。また、排気管２０は、
上述したように排気マニホールド１２としてデュアル型
エキゾーストマニホールドシステムが採用されているた
め、デュアル部分では、＃１気筒と＃４気筒からの排気
及び＃２気筒と＃３気筒からの排気がそれぞれ独立して
流れる。そのため、この範囲では、通常は排気管２０が
二股管路から構成されるが、ここでは、図４（ａ）に横
断面で示すように、排気管２０の中央において管路が仕
切られて２本の管路が構成されている。つまり、排気管
２０は上流側から一定距離に亘り断面θ形状をしてい
る。これにより、外気との熱交換が少なくされ、排気温
度の低下が防止される。なお、排気管２０を上記２重管
路とした場合には、図４（ｂ）のように、内管２０ｂの
みが断面θ形状をしている。If the main flow of the exhaust gas flowing in the inner pipe 20b does not directly exchange heat with the outside air, the double pipe is closed at the end of the sub-passage as shown in FIG. 3 (b). Alternatively, as shown in FIG. 3 (c), both the start and end of the sub-passage may be closed to form a mere air layer inside. Also, the exhaust pipe 20
As described above, since the dual-type exhaust manifold system is employed as the exhaust manifold 12, in the dual portion, the exhaust from the # 1 cylinder and the # 4 cylinder and the exhaust from the # 2 and # 3 cylinders are independent. Flows. For this reason, in this range, the exhaust pipe 20 is usually constituted by a forked pipe, but here, as shown in a cross section in FIG. A book conduit is configured. That is, the exhaust pipe 20 has a cross-sectional θ shape over a certain distance from the upstream side. As a result, heat exchange with the outside air is reduced, and a decrease in exhaust gas temperature is prevented. When the exhaust pipe 20 is the double pipe, only the inner pipe 20b has a cross-sectional θ shape as shown in FIG.
【００１８】そして、排気管２０には、排気浄化触媒装
置として三元触媒３０が介装されている。この三元触媒
３０は、担体に活性貴金属として銅（Ｃｕ），コバルト
（Ｃｏ），銀（Ａｇ），白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒ
ｈ），パラジウム（Ｐｄ）のいずれかを有している。ま
た、同図に示すように、排気管２０には、排気圧を検出
する排気圧センサ２２が配設されている。The exhaust pipe 20 is provided with a three-way catalyst 30 as an exhaust purification catalyst device. The three-way catalyst 30 has a support containing copper (Cu), cobalt (Co), silver (Ag), platinum (Pt), and rhodium (R) as active noble metals.
h) and palladium (Pd). Further, as shown in the figure, an exhaust pressure sensor 22 for detecting exhaust pressure is disposed in the exhaust pipe 20.
【００１９】さらに、排気管２０の三元触媒３０よりも
下流の部分には、本発明に係る低減効果増強装置（低減
効果増強手段）４０が介装されている。低減効果増強装
置４０は、排ガス中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、Ｈ2等の
未燃物の他、スモーク、ＮＯx等を含む）の低減を促進
させることを目的とする装置であり、排気圧、排気密度
及び排気流速（増強要因）の少なくともいずれか一つを
変更することが可能に構成されている。具体的には、低
減効果増強装置４０は排気管２０の流路面積を調節可能
な密閉型開閉弁４２が電子コントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）６０に電気的に接続されて構成されている。Further, a reduction effect enhancing device (reducing effect enhancing means) 40 according to the present invention is provided in a portion of the exhaust pipe 20 downstream of the three-way catalyst 30. The reduction effect enhancing device 40 is a device that aims to promote the reduction of harmful substances (including unburned substances such as HC, CO, and H 2 , as well as smoke, NOx, and the like) in the exhaust gas. , At least one of the exhaust density and the exhaust flow velocity (enhancement factor) can be changed. Specifically, in the reduction effect enhancing device 40, the closed type on-off valve 42 capable of adjusting the flow area of the exhaust pipe 20 is provided by an electronic control unit (EC).
U) 60 and electrically connected thereto.
【００２０】図５に示すように、開閉弁４２としては種
々の方式が考えられる。なお、開閉弁４２はアクチュエ
ータで作動するが、ここではアクチュエータは省略して
ある。例えば、図５（ａ）に閉弁状態を示し、図５
（ｂ）に開弁状態を示すように、開閉弁４２は、排気管
２０を貫通する軸４３回りに円盤４４が回転することで
排気管２０の流路面積を調節するバタフライ弁で構成さ
れる。As shown in FIG. 5, various types of opening / closing valves 42 are conceivable. The on-off valve 42 is operated by an actuator, but the actuator is omitted here. For example, FIG. 5A shows a closed state, and FIG.
As shown in (b), the on-off valve 42 is configured by a butterfly valve that adjusts the flow passage area of the exhaust pipe 20 by rotating a disk 44 around a shaft 43 that passes through the exhaust pipe 20. .
【００２１】この場合、図５（ｃ）に示すように、全閉
時において円盤４４の周縁が排気管２０（2重管路の場
合には内管２０ｂ）の内面と当接するようにしておくの
がよく、さらに、図５（ｄ）や図５（ｅ）に拡大して示
すように、円盤４４の周縁と当接する排気管２０の内面
に角溝２０ｃ或いは丸溝２０ｄを設け、円盤４４の周縁
と排気管２０の内面とを面接触させるのがよい。これに
より、閉弁時における流路の遮断度合いが向上する。In this case, as shown in FIG. 5 (c), the peripheral edge of the disk 44 is in contact with the inner surface of the exhaust pipe 20 (in the case of a double pipe, the inner pipe 20b) when fully closed. 5D and FIG. 5E, a square groove 20c or a round groove 20d is provided on the inner surface of the exhaust pipe 20 which is in contact with the periphery of the disk 44. Is preferably brought into surface contact with the inner surface of the exhaust pipe 20. Thereby, the degree of blocking of the flow path at the time of closing the valve is improved.
【００２２】また、排気管２０（2重管路の場合には内
管２０ｂ）に、図５（ｆ）、（ｇ）に示すように、閉弁
時に円盤４４の周縁を受け止めるストッパ４５を内方に
向けて立設するようにしてもよく、このようにしても、
円盤４４の周縁とストッパ４５とが面接触し、閉弁時に
おける流路の遮断度合いが向上する。また、図６（ａ）
に閉弁状態を示し、図６（ｂ）に開弁状態を示すよう
に、開閉弁４２は、中央に通気口４６の設けられた円盤
４４’からなるバタフライ弁であってもよい。このよう
に通気口４６が設けられていると、全閉時において、排
ガスが僅かながら通気口４６を流通することになり、エ
ンジン１の負担が軽減される。As shown in FIGS. 5 (f) and 5 (g), a stopper 45 for receiving the peripheral edge of the disk 44 when the valve is closed is provided in the exhaust pipe 20 (in the case of a double pipe, the inner pipe 20b). May be erected toward
The peripheral edge of the disk 44 comes into surface contact with the stopper 45, and the degree of shutoff of the flow path when the valve is closed is improved. FIG. 6 (a)
6B shows the valve closed state, and FIG. 6B shows the valve open state, and the on-off valve 42 may be a butterfly valve composed of a disk 44 ′ provided with a vent hole 46 in the center. When the vent 46 is provided in this manner, the exhaust gas flows through the vent 46 with a small amount when fully closed, and the load on the engine 1 is reduced.
【００２３】また、図７（ａ）に流路方向で視た閉弁状
態を示し、図７（ｂ）に開弁状態を示すように、開閉弁
４２は、円盤４７の一端が排気管２０に回動自在に支持
され、円盤４７が回動することで排気管２０の流路面積
を調節する一般的な開閉弁であってもよい。この場合、
上記同様、円盤４７の中央には通気口４８を設けておく
のがよく、また、円盤４７と排気管２０とをスプリング
４９で接続しておくのがよい。このようにすると、スプ
リング４９の付勢方向によって、円盤４７が閉弁状態の
まま固着することが防止され、或いは一定圧力以上で圧
力がリリーフされてフェールセイフが図られる。FIG. 7 (a) shows the valve-closed state as viewed in the flow path direction, and FIG. 7 (b) shows the valve-opened state. The opening / closing valve may be a general on-off valve that is rotatably supported by the disk and adjusts the flow path area of the exhaust pipe 20 by rotating the disk 47. in this case,
As described above, a vent 48 is preferably provided in the center of the disk 47, and the disk 47 and the exhaust pipe 20 are preferably connected by a spring 49. In this manner, the disc 47 is prevented from sticking in the closed state depending on the biasing direction of the spring 49, or the pressure is relieved at a certain pressure or higher to achieve fail-safe.
【００２４】また、図８（ａ）に閉弁状態を示し、図８
（ｂ）に開弁状態を示すように、開閉弁４２は、一方向
で内部が筒状にくり抜かれた球状弁体５０が軸４３回り
に回転することで排気管２０の流路面積を調節するボー
ル型弁であってもよい。また、図９（ａ）、（ｃ）に閉
弁状態を示し、図９（ｂ）、（ｄ）に開弁状態を示すよ
うに、開閉弁４２は、排気管２０内に流路を塞ぐよう設
けられた板の開口を開閉するポペット５２からなるポペ
ット弁であってもよい。この場合、ポペット５２のステ
ム頭部にポペット弁を開弁側に付勢するスプリング５４
を設けるようにすれば、スプリング５４の付勢方向によ
って、ポペット５２が閉弁状態のまま固着することが防
止され、或いは一定圧力以上で圧力がリリーフされてフ
ェールセイフが図られる。FIG. 8A shows the valve-closed state.
As shown in the open state in (b), the on-off valve 42 adjusts the flow passage area of the exhaust pipe 20 by rotating a spherical valve body 50 whose inside is hollowed out in one direction around a shaft 43. Ball-type valve. 9 (a) and 9 (c) show the valve closed state, and FIGS. 9 (b) and 9 (d) show the open state, so that the on-off valve 42 closes the flow path in the exhaust pipe 20. The poppet valve may include a poppet 52 that opens and closes an opening of a plate provided as described above. In this case, a spring 54 for urging the poppet valve to the valve opening side is provided on the stem head of the poppet 52.
Is provided, depending on the biasing direction of the spring 54, the poppet 52 is prevented from sticking in the closed state, or the pressure is relieved at a certain pressure or higher to achieve fail-safe.
【００２５】また、図１０に示すように、開閉弁４２を
バイパスするバイパス通路２１を設け、当該バイパス通
路２１に排気流量を微調整可能な微調整弁２４を介装す
るようにしてもよい。これにより、開閉弁４２が全閉状
態とされたときでも、開閉弁４２上流の排気管２０内の
排気圧、排気密度及び排気流速等を自在に調整可能であ
る。Further, as shown in FIG. 10, a bypass passage 21 for bypassing the on-off valve 42 may be provided, and a fine adjustment valve 24 capable of finely adjusting the exhaust gas flow rate may be interposed in the bypass passage 21. Thus, even when the on-off valve 42 is fully closed, the exhaust pressure, the exhaust density, the exhaust flow velocity, and the like in the exhaust pipe 20 upstream of the on-off valve 42 can be freely adjusted.
【００２６】ＥＣＵ６０は、入出力装置、記憶装置（Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、タイマカウンタ等を備えており、当該ＥＣＵ６
０により、エンジン１を含めた排気浄化促進装置の総合
的な制御が行われる。ＥＣＵ４０の入力側には、上述し
た排気圧センサ２２等の各種センサ類が接続されてお
り、これらセンサ類からの検出情報が入力される。The ECU 60 includes an input / output device, a storage device (R
OM, RAM, nonvolatile RAM, etc.), central processing unit (C
PU), a timer counter, and the like.
By 0, comprehensive control of the exhaust gas purification accelerating device including the engine 1 is performed. Various sensors such as the exhaust pressure sensor 22 described above are connected to the input side of the ECU 40, and detection information from these sensors is input.
【００２７】一方、ＥＣＵ４０の出力側には、上述の燃
料噴射弁６、点火コイル８、スロットル弁１４、開閉弁
４２等の各種出力デバイスが接続されており、これら各
種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づ
き演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、低
減効果増強量Ｚ等がそれぞれ出力され、これにより、燃
料噴射弁６から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射
され、点火プラグ４により適正なタイミングで火花点火
が実施され、所望の低減効果増強量Ｚとなるよう適正な
タイミングで開閉弁４２が開閉操作される。On the output side of the ECU 40, various output devices such as the above-described fuel injection valve 6, ignition coil 8, throttle valve 14, and on-off valve 42 are connected. The fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the reduction effect enhancement amount Z, and the like calculated based on the detection information from are output, whereby the appropriate amount of fuel is injected from the fuel injection valve 6 at the appropriate timing. The spark plug 4 performs spark ignition at an appropriate timing, and the on-off valve 42 is opened and closed at an appropriate timing so that the desired reduction effect enhancement amount Z is obtained.
【００２８】なお、低減効果増強量Ｚを検出するセン
サ、即ち排気圧センサ２２等を設け、当該センサからの
情報により、或いは低減効果増強量Ｚと相関のある指標
により、低減効果増強量Ｚを補正するようにすれば、精
度よく低減効果増強量Ｚ（弁開度）を変更することがで
きる。また、排気管断面積を検出するセンサ、例えばバ
ルブ開度センサを設け、当該バルブ開度センサの出力を
当該補正に用いることで低減効果増強量Ｚ（弁開度）の
精度がさらに向上する。A sensor for detecting the reduction effect enhancement amount Z, that is, an exhaust pressure sensor 22 or the like is provided, and the reduction effect enhancement amount Z is determined based on information from the sensor or an index correlated with the reduction effect enhancement amount Z. If the correction is performed, the reduction effect enhancement amount Z (valve opening) can be changed with high accuracy. Further, by providing a sensor for detecting the exhaust pipe cross-sectional area, for example, a valve opening sensor, and using the output of the valve opening sensor for the correction, the accuracy of the reduction effect enhancement amount Z (valve opening) is further improved.
【００２９】また、低減効果増強量Ｚに基づき開閉弁４
２を全閉とするときには、開閉弁４２の排気通過流量を
ゼロにしてもよいし、所定流量確保するようにしてもよ
い。以下、このように構成された本発明に係る排気浄化
促進装置の作用を説明する。図１１を参照すると、低減
効果増強量の設定手順がフローチャートで示されてお
り、ここでは低減効果増強量が設定される。Further, based on the reduction effect enhancement amount Z, the on-off valve 4
When 2 is fully closed, the flow rate of exhaust gas through the on-off valve 42 may be set to zero, or a predetermined flow rate may be ensured. Hereinafter, the operation of the thus configured exhaust gas purification accelerating device according to the present invention will be described. Referring to FIG. 11, a setting procedure of the reduction effect enhancement amount is shown in a flowchart, in which the reduction effect enhancement amount is set.
【００３０】ステップＳ１０ではイグニションキーがＯ
Ｎであるか否かが判別され、ＯＮである場合には、ステ
ップＳ１２に進み、予め各システム及び運転条件（エン
ジン回転速度、体積効率、正味平均有効圧、排気温、吸
入空気量、排気体積流量、排気質量流量、或いはこれら
と相関のある指標のうちの一つ以上）によって最適化さ
れたマップ値（固定値でも可）として低減効果増強量基
準値Ｚbが設定される。In step S10, the ignition key is set to O
It is determined whether it is N or not, and if it is ON, the process proceeds to step S12, and each system and operating conditions (engine speed, volumetric efficiency, net average effective pressure, exhaust temperature, intake air amount, exhaust volume The reduction effect enhancement amount reference value Zb is set as a map value (a fixed value is also possible) optimized by the flow rate, the exhaust mass flow rate, or one or more of the indices correlated with these.
【００３１】そして、ステップＳ１４において、低減効
果増強量基準値Ｚbが各種補正に基づく補正係数Kが乗算
されて補正され、これにより、低減効果増強量Zが求め
られる。ここに、低減効果増強量Ｚは、例えば、排気圧
上昇量、排気密度上昇量、排気流速低下量、排気管断面
積減少量或いはこれらと相関のあるパラメータ量のうち
の一つ以上とする。Then, in step S14, the reduction effect enhancement amount reference value Zb is corrected by multiplying by a correction coefficient K based on various corrections, whereby the reduction effect enhancement amount Z is obtained. Here, the reduction effect enhancement amount Z is, for example, at least one of an exhaust pressure increase amount, an exhaust density increase amount, an exhaust flow speed decrease amount, an exhaust pipe cross-sectional area decrease amount, or a parameter amount correlated therewith.
【００３２】補正係数Kは、各種補正係数の積としても
よく、また、各種補正係数の大きい値取り或いは小さい
値取りとしてもよく、その他の方法でもよい。実際に
は、各種補正は、後述するように、例えば要求出力、冷
態度合い等に応じて補正される。ステップＳ１６では、
低減効果増強量Zが上限値により制限（クリップ）され
る。上限値は、燃焼悪化限界値（例えば、排気圧で１０
００mmHg。但し、エンジンの耐失火性によっては上限値
は変動する。）とすることにより、マップ値及び各種補
正係数をエンジン状態と独立して設定することができ
る。これにより、確実に失火を抑制しつつ容易にマップ
値及び各種補正係数をキャリブレーションすることがで
きる。The correction coefficient K may be a product of various correction coefficients, a large or small value of the various correction coefficients, or another method. In practice, various corrections are made according to, for example, the required output, the degree of coldness, and the like, as described later. In step S16,
The reduction effect enhancement amount Z is limited (clipped) by the upper limit value. The upper limit is a combustion deterioration limit value (for example, 10
00mmHg. However, the upper limit varies depending on the misfire resistance of the engine. ), The map value and various correction coefficients can be set independently of the engine state. This makes it possible to easily calibrate the map values and various correction coefficients while reliably suppressing misfires.
【００３３】なお、当該上限値の設定においては、例え
ば、吸気行程噴射より圧縮行程噴射の方が耐燃焼悪化性
は高いため、吸気行程噴射における上限値よりも圧縮行
程噴射における上限値を大きく設定する。また、Ａ／
Ｆ、点火時期、燃料噴射時期或いは環境条件によっても
耐燃焼悪化性が異なるため、上限値はこれらの影響をも
考慮して設定される。この場合、筒内圧センサ、トルク
センサ、エンジン角加速度センサ、エンジン回転速度セ
ンサ、Ａ／Ｆセンサ等を設け、これら各センサからの情
報により燃焼状態を診断し、当該上限値を補正するよう
にしてもよい。In setting the upper limit, for example, the compression stroke injection has a higher resistance to combustion deterioration than the intake stroke injection, and therefore the upper limit in the compression stroke injection is set larger than the upper limit in the intake stroke injection. I do. A /
Since the resistance to combustion deterioration differs depending on F, ignition timing, fuel injection timing or environmental conditions, the upper limit value is set in consideration of these effects. In this case, an in-cylinder pressure sensor, a torque sensor, an engine angular acceleration sensor, an engine rotational speed sensor, an A / F sensor, and the like are provided, a combustion state is diagnosed based on information from these sensors, and the upper limit value is corrected. Is also good.
【００３４】図１２を参照すると、本発明に係る低減効
果増強制御の制御手順がフローチャートで示されてお
り、以下説明する。先ず、ステップＳ２０では、始動後
か否か判別する。始動後であるか否かは、例えばエンジ
ン回転速度が所定速度以上であるか否かで判別する。始
動後でなければステップＳ２２において補正係数Ｋを所
定値Ａ2とし、燃料供給制御手段による燃料供給制御は
行わないようにする。一方、始動後であればステップＳ
２４に進む。Referring to FIG. 12, a control procedure of the reduction effect enhancement control according to the present invention is shown in a flowchart, and will be described below. First, in step S20, it is determined whether or not the engine has been started. Whether or not the engine has been started is determined based on, for example, whether or not the engine speed is equal to or higher than a predetermined speed. If it is not after the start, the correction coefficient K is set to a predetermined value A2 in step S22, and the fuel supply control by the fuel supply control means is not performed. On the other hand, if it is after starting, step S
Proceed to 24.
【００３５】ステップＳ２４では、エンジン１の要求出
力Ｆdが所定値Ｆ1以下であるか否か、即ちエンジン１に
高出力が要求されている状況でないか否かを判別する。
ここに、要求出力Ｆdは、例えば、アクセル開度、スロ
ットル開度或いはこれらと相関のある指標のうちの一つ
以上を基に推定する。高出力が要求されている場合に
は、ステップＳ２６において補正係数Ｋを所定値Ａ3と
する。一方、高出力が要求されていない場合には、ステ
ップＳ２８に進む。なお、補正係数Ｋは、図１３（ａ）
に示すように、予め設定された要求出力Ｆdと補正係数
Ｋとの関係を示すマップに基づき設定するようにしても
よい。In step S24, it is determined whether or not the required output Fd of the engine 1 is equal to or less than a predetermined value F1, that is, whether or not the engine 1 is required to have a high output.
Here, the required output Fd is estimated based on, for example, one or more of an accelerator opening, a throttle opening, or an index correlated with these. If high output is required, the correction coefficient K is set to a predetermined value A3 in step S26. On the other hand, when the high output is not requested, the process proceeds to step S28. Note that the correction coefficient K is calculated as shown in FIG.
As shown in (1), the setting may be made based on a map indicating the relationship between the preset required output Fd and the correction coefficient K.
【００３６】ステップＳ２８では、エンジン１の状態が
冷態か否かを判別する。冷態の判定は、例えば以下の条
件及びこれらと相関のある条件のうちの一つ以上を含む
条件とする。 ・冷却水温＜所定温度（例えば、５０℃） ・始動後所定期間（例えば、１０sec） ・油温＜所定温度（例えば、４０℃） ・触媒流入排気温度＜所定温度（例えば、３００℃） ・触媒温度＜所定温度（例えば、３００℃） ・スロットル開度＜所定開度（例えば、２０%） ステップＳ２８の判別により、冷態でなければステップ
Ｓ３０において補正係数Ｋを所定値Ａ4とし、一方、冷
態の場合には、ステップＳ３２において補正係数Ｋを所
定値Ａ1とする。なお、補正係数Ｋは、図１３（ｂ）に
示すように、予め設定された冷態度合いと補正係数Ｋと
の関係を示すマップに基づき設定するようにしてもよ
い。In step S28, it is determined whether the state of the engine 1 is cold. The determination of the cold state is, for example, a condition including at least one of the following conditions and conditions correlated therewith.・ Cooling water temperature <predetermined temperature (for example, 50 ° C.) ・ Predetermined period after startup (for example, 10 sec) ・ Oil temperature <predetermined temperature (for example, 40 ° C.) ・ Catalyst inflow exhaust temperature <predetermined temperature (for example, 300 ° C.) Temperature <predetermined temperature (for example, 300 ° C.) Throttle opening <predetermined opening (for example, 20%) According to the determination in step S28, if it is not cold, the correction coefficient K is set to a predetermined value A4 in step S30. In this case, the correction coefficient K is set to a predetermined value A1 in step S32. It should be noted that the correction coefficient K may be set based on a map indicating a preset relationship between the degree of coldness and the correction coefficient K, as shown in FIG.
【００３７】このようにして補正係数Ｋが設定される
と、上記図１１のステップＳ１４において低減効果増強
量Ｚが演算される。なお、所定値Ａ1〜Ａ4は同じ値とな
ってもよいし、所定値Ａ2〜Ａ4はゼロであってもよい。
そして、ステップＳ３４では、低減効果増強量Ｚに応じ
て燃料供給制御手段により燃料供給制御を実行する。詳
しくは、＃１気筒乃至＃４気筒のいずれか一気筒への燃
料供給を停止（燃料カット）するとともに他の三気筒に
ついては空燃比がリッチ空燃比となるように燃料供給を
制御する。つまり、当該エンジン１は４気筒エンジンで
あるため、４サイクル毎に同一の気筒において燃料供給
を停止する。例えば、＃１気筒については燃料供給を停
止し、＃２気筒乃至＃４気筒についてはリッチ空燃比と
なるように燃料噴射弁６から燃料を噴射する。この場
合、＃２気筒乃至＃４気筒への燃料噴射は吸気行程噴射
であっても圧縮行程噴射であってもよい。When the correction coefficient K is set in this way, the reduction effect enhancement amount Z is calculated in step S14 in FIG. The predetermined values A1 to A4 may be the same value, or the predetermined values A2 to A4 may be zero.
Then, in step S34, fuel supply control is executed by the fuel supply control means according to the reduction effect enhancement amount Z. More specifically, the fuel supply to one of the # 1 to # 4 cylinders is stopped (fuel cut), and the fuel supply to the other three cylinders is controlled so that the air-fuel ratio becomes a rich air-fuel ratio. That is, since the engine 1 is a four-cylinder engine, fuel supply to the same cylinder is stopped every four cycles. For example, the fuel supply is stopped for the # 1 cylinder, and the fuel is injected from the fuel injection valve 6 to the rich air-fuel ratio for the # 2 to # 4 cylinders. In this case, the fuel injection into the # 2 to # 4 cylinders may be the intake stroke injection or the compression stroke injection.
【００３８】なお、ここではいずれか一気筒のみについ
て燃料供給を停止するようにしたが、いずれか二気筒に
ついて２サイクル毎に燃料供給を停止するようにしても
よい。つまり、ここでは、一の気筒において燃料供給を
停止した後、次の気筒については空燃比をリッチ空燃比
として燃料が供給されるように燃料供給を制御する。Here, the fuel supply is stopped for only one cylinder, but the fuel supply may be stopped for every two cylinders every two cycles. That is, here, after the fuel supply is stopped in one cylinder, the fuel supply is controlled so that the fuel is supplied to the next cylinder with the air-fuel ratio being the rich air-fuel ratio.
【００３９】このように、一部の気筒において燃料供給
を停止する一方、残余の気筒で空燃比がリッチ空燃比と
なるよう燃料を供給すると、燃料供給を停止した一部の
気筒からは空気のみが排気マニホールド１２に排出さ
れ、一方、リッチ空燃比となるよう過剰の燃料を供給し
た残余の気筒からは不完全燃焼により多量の未燃物（Ｈ
Ｃ、ＣＯ等）が排気マニホールド１２に排出される。つ
まり、排気マニホールド１２には空気中の酸素と未燃物
とが略同時に供給されることになる。As described above, while the fuel supply is stopped in some of the cylinders and the fuel is supplied in the remaining cylinders so that the air-fuel ratio becomes a rich air-fuel ratio, only the air is discharged from some of the cylinders in which the fuel supply has been stopped. Is discharged to the exhaust manifold 12, while a large amount of unburned matter (H
C, CO, etc.) are discharged to the exhaust manifold 12. That is, oxygen in the air and unburned matter are supplied to the exhaust manifold 12 at substantially the same time.
【００４０】酸素と未燃物とが排気マニホールド１２に
供給されると、十分な酸素存在のもとに未燃物は排気マ
ニホールド１２内や排気管２０内、即ち排気系において
良好に反応して酸化する。そして、この酸素と未燃物と
の反応は、発生する反応熱によって連鎖的に促進され、
これにより排気昇温の効果が生ずる。この場合、低減効
果増強量Ｚが所定量以上であれば当該燃料供給制御を実
施する一方、所定量より少なければ当該燃料供給制御を
行わないようにしてもよく、また低減効果増強量Ｚに応
じて、残余の気筒の空燃比のリッチ度合いを調整し、当
該残余の気筒への燃料供給量を連続的に変更するように
してもよい。When oxygen and unburned matter are supplied to the exhaust manifold 12, the unburned matter reacts well in the exhaust manifold 12 and the exhaust pipe 20, that is, in the exhaust system in the presence of sufficient oxygen. Oxidize. And the reaction between this oxygen and the unburned matter is promoted in a chain by the generated reaction heat,
As a result, the effect of raising the exhaust gas temperature is produced. In this case, if the reduction effect enhancement amount Z is equal to or more than the predetermined amount, the fuel supply control is performed. If the reduction effect enhancement amount Z is less than the predetermined amount, the fuel supply control may not be performed. Thus, the richness of the air-fuel ratio of the remaining cylinders may be adjusted, and the amount of fuel supplied to the remaining cylinders may be continuously changed.
【００４１】そして、ステップＳ３６において、低減効
果増強量Ｚに応じて開閉弁４２の開度が調節される。詳
しくは、補正係数Ｋが所定値Ａ1であって、エンジン１
に高出力が要求されておらず且つエンジン１が冷態状態
であるときには、低減効果増強量Ｚが大きくされ、開閉
弁４２の開度、即ち排気管断面積が減少させられる。こ
れにより、開閉弁４２よりも上流の排気系の排気圧が高
められ、排気密度が上昇し、排気流速が低下する。Then, in step S36, the opening of the on-off valve 42 is adjusted according to the reduction effect enhancement amount Z. Specifically, when the correction coefficient K is a predetermined value A1 and the engine 1
When the high output is not required and the engine 1 is in the cold state, the reduction effect enhancement amount Z is increased, and the opening degree of the on-off valve 42, that is, the exhaust pipe cross-sectional area is reduced. As a result, the exhaust pressure of the exhaust system upstream of the on-off valve 42 is increased, the exhaust density increases, and the exhaust flow velocity decreases.
【００４２】このように、燃料供給制御手段により酸素
と未燃物が排気系に供給され、且つ、低減効果増強手段
により排気系の排気圧が高められ、排気密度が上昇し、
排気流速が低下すると、未燃物は酸素と反応し易くな
り、即ち排気系内での反応が促進されることになり、排
気圧を高めることのみ等では十分ではなかった排気中の
ＨＣ、ＣＯ等の有害物質の低減効果が増強されて排気浄
化が促進され、且つ、排気昇温作用が促進されて三元触
媒３０の早期活性化が図られる。As described above, the oxygen supply and the unburned matter are supplied to the exhaust system by the fuel supply control means, and the exhaust pressure of the exhaust system is increased by the reduction effect enhancing means, so that the exhaust density increases.
When the exhaust flow rate decreases, the unburned matter easily reacts with oxygen, that is, the reaction in the exhaust system is accelerated, and it is not sufficient to increase the exhaust pressure alone. The effect of reducing harmful substances such as harmful substances is enhanced to promote exhaust gas purification, and the exhaust gas temperature increasing action is promoted, whereby the three-way catalyst 30 is activated early.
【００４３】図１４を参照すると、上記低減効果増強制
御を実施した場合の実験結果、即ち上記低減効果増強制
御を実施した場合の三元触媒３０直下流、即ち触媒出口
での排ガスのＨＣ濃度、排気マニホールド１２の出口
（エキマニ出口）での排気温度の実測値（実線）が、排
気圧を高めない場合（破線）と比較してタイムチャート
で示されているが、このように、上記燃料供給制御を実
施して酸素と未燃物とを排気系に供給するとともに有害
物質の低減効果を増強すべく排気圧を高圧（例えば、８
００mmHg）まで上昇させることにより、始動直後（ファ
イアリング直後）から、排気温度を高めて三元触媒３０
の早期活性化を図りながらＨＣ濃度を低く抑えることが
でき、大気中に放出されるＨＣ、即ち有害物質を低減す
ることができる。これにより、三元触媒３０が活性化さ
れるまでの間においても、大気中に放出される排ガスを
クリーンなものにできる。Referring to FIG. 14, the experimental result when the above-mentioned reduction effect enhancement control is performed, that is, the HC concentration of the exhaust gas immediately downstream of the three-way catalyst 30 when the above-mentioned reduction effect enhancement control is performed, ie, the catalyst outlet, The actual measured value (solid line) of the exhaust gas temperature at the outlet (exhaust manifold outlet) of the exhaust manifold 12 is shown in a time chart in comparison with the case where the exhaust pressure is not increased (broken line). The control is performed to supply oxygen and unburned matter to the exhaust system and to increase the exhaust pressure to a high level (for example, 8
00 mmHg) to increase the exhaust gas temperature immediately after starting (immediately after firing) to increase the three-way catalyst 30
The HC concentration can be kept low while early activation is achieved, and the amount of HC released into the atmosphere, that is, harmful substances, can be reduced. Thus, even before the three-way catalyst 30 is activated, the exhaust gas discharged into the atmosphere can be cleaned.
【００４４】また、当該実施形態では、上述の如く排気
管２０として２重管路、断面θ形状の管路を採用してい
るので、通常の一重管路や二股管路を使用する場合に比
べて、排ガスを保温する効果が高く、さらに効果が増大
する。特に、デュアル型エキゾーストマニホールドシス
テムでは、図１５に示すように、デュアル部分の冷却速
度が大きいため、当該デュアル部に２重管路、断面θ形
状の管路を採用する効果は大きい。Further, in this embodiment, as described above, the exhaust pipe 20 employs a double pipe and a pipe having a θ-shaped cross section. Thus, the effect of keeping the exhaust gas warm is high, and the effect is further increased. In particular, in the dual-type exhaust manifold system, as shown in FIG. 15, since the cooling rate of the dual portion is high, the effect of adopting a double pipeline and a pipeline having a sectional θ shape in the dual portion is large.
【００４５】一方、補正係数Ｋが所定値Ａ２〜Ａ4であ
って、エンジン１が始動後でない場合や、エンジン１に
高出力が要求されている場合或いはエンジン１が冷態状
態でない場合には、低減効果増強量Ｚは小さくされ、開
閉弁４２の開度は小さく制限される。つまり、このよう
な場合は、排気浄化を促進しなくてもＨＣ、ＣＯ等の有
害物質が大気中に放出されないような状況とみなすこと
ができ、低減効果を増強せず、つまり排気圧を高めた
り、排気密度を上昇させたり、排気流速を低下させたり
することなく排ガスを流通させる。On the other hand, when the correction coefficient K is a predetermined value A2 to A4 and the engine 1 has not been started, when a high output is required for the engine 1, or when the engine 1 is not in a cold state, The reduction effect enhancement amount Z is reduced, and the opening degree of the on-off valve 42 is limited to a small value. In other words, in such a case, it can be considered that no harmful substances such as HC and CO are released into the atmosphere without promoting the exhaust gas purification, and the reduction effect is not enhanced, that is, the exhaust pressure is increased. The exhaust gas is circulated without increasing the exhaust gas density or decreasing the exhaust gas flow velocity.
【００４６】また、図１６を参照すると、低減効果増強
装置４０が作動する場合の点火時期、吸入空気量、Ａ／
Ｆの設定手順がフローチャートで示されている。ステッ
プＳ４０では、低減効果増強量Ｚを読み込み、ステップ
Ｓ４２〜ステップＳ４６で点火時期、吸入空気量、Ａ／
Ｆに対して低減効果増強量Ｚに応じた補正を行う。詳し
くは、基準点火時期、基準吸入空気量、基準Ａ／Ｆにそ
れぞれ補正係数Ｋsa、Kq、Kafを乗算して点火時期、吸
入空気量、Ａ／Ｆを求める。ここに、基準Ａ／Ｆは上述
したようにリッチ空燃比である。Referring to FIG. 16, the ignition timing, intake air amount, A /
The setting procedure of F is shown in a flowchart. In step S40, the reduction effect enhancement amount Z is read, and in steps S42 to S46, the ignition timing, intake air amount, A /
F is corrected according to the reduction effect enhancement amount Z. Specifically, the ignition timing, the intake air amount, and the A / F are obtained by multiplying the reference ignition timing, the reference intake air amount, and the reference A / F by the correction coefficients Ksa, Kq, and Kaf, respectively. Here, the reference A / F is the rich air-fuel ratio as described above.
【００４７】なお、ここでは、点火時期、吸入空気量、
Ａ／Ｆの全てについて補正しているが、いずれか一つ以
上の補正であってもよい。また、ここでは、基準値に対
して補正しているが、その他の設定方法、例えば直接設
定するような方法であってもよい。このように、排気
圧、排気密度、排気流速、排気断面積或いはこれらと相
関のある指標のうち一つ以上に応じて点火時期、吸入空
気量、Ａ／Ｆのうち一つ以上を変更することにより、低
減効果増強装置４０の作動によるトルク変動を抑制する
ことができ、運転フィーリングが改善される。また、各
変更時に、低減効果増強量Ｚの変化に応じてテーリング
を行うことで、より一層運転フィーリングが改善され
る。Here, the ignition timing, the intake air amount,
Although the correction is made for all of the A / F, any one or more corrections may be made. Here, the correction is performed with respect to the reference value, but another setting method, for example, a method of directly setting may be used. As described above, at least one of the ignition timing, the intake air amount, and the A / F is changed in accordance with at least one of the exhaust pressure, the exhaust density, the exhaust flow velocity, the exhaust cross-sectional area, or an index correlated therewith. Accordingly, torque fluctuation due to the operation of the reduction effect enhancing device 40 can be suppressed, and the driving feeling is improved. In addition, by performing tailing in accordance with the change in the reduction effect enhancement amount Z at each change, the driving feeling is further improved.
【００４８】また、図１７を参照すると、排気管断面積
変更可否判断を行うルーチンのフローチャートが示され
ており、これにより、低減効果増強量Ｚに応じて排気管
断面積、即ち開閉弁４２の開度を変更してもよい状況か
否かが判断される。ステップＳ５０では、排気圧Ｐが所
定圧Ｐ1より小さいか否かを判別し、排気圧Ｐが所定圧
Ｐ1より小さい場合には、ステップＳ５２において、排
気管断面積の変更、即ち低減効果増強量Ｚに応じた開閉
弁４２の開度変更を許容する。Referring to FIG. 17, there is shown a flowchart of a routine for determining whether or not to change the exhaust pipe cross-sectional area. It is determined whether or not the situation may change the opening. In step S50, it is determined whether or not the exhaust pressure P is lower than a predetermined pressure P1. If the exhaust pressure P is lower than the predetermined pressure P1, in step S52, the exhaust pipe cross-sectional area is changed, that is, the reduction effect enhancement amount Z The change of the opening degree of the on-off valve 42 according to the above is permitted.
【００４９】一方、排気圧Ｐが所定圧Ｐ1以上である場
合には、排気圧Ｐが、所定圧Ｐ1より小さくなるまで排
気管断面積、即ち開閉弁４２の開度を変更しないように
する。このようにすると、主として開閉弁４２の開放時
において、排気圧の変化によるトルク変動を低減でき、
運転フィリーングの悪化を抑制することができる。な
お、所定圧Ｐ1は、例えば予め各システム及び運転条件
（エンジン回転速度、体積効率、正味平均有効圧、排気
温、吸入空気量、排気体積流量、排気質量流量、或いは
これらと相関のある指標のうち一つ以上）によって最適
化された値（固定値でも可）とする。この場合、目標排
気断面積は変更する一方、実排気断面積は上記のように
排気圧Ｐに応じて変更するようにしてもよい。On the other hand, when the exhaust pressure P is equal to or higher than the predetermined pressure P1, the cross-sectional area of the exhaust pipe, that is, the opening of the on-off valve 42 is not changed until the exhaust pressure P becomes lower than the predetermined pressure P1. In this manner, mainly at the time of opening the on-off valve 42, torque fluctuation due to a change in exhaust pressure can be reduced,
Deterioration of driving filling can be suppressed. The predetermined pressure P1 is, for example, a value of each system and operating conditions (engine speed, volumetric efficiency, net average effective pressure, exhaust temperature, intake air volume, exhaust volume flow rate, exhaust mass flow rate, or an index correlated therewith). (One or more of them). In this case, while the target exhaust cross-sectional area is changed, the actual exhaust cross-sectional area may be changed according to the exhaust pressure P as described above.
【００５０】ところで、排気系上流で反応促進により高
温となった排ガスは、下流の三元触媒３０に到達するま
でに冷却により排ガス温度が低下する。その温度低下は
触媒上流容積が大きいほど大きくなる。さらに、低減効
果増強量Ｚの一つが排気流速低下量である場合には、触
媒に到達するまでの時間が長くなるためにより冷却量が
増大する。この場合、低減効果増強装置４０を作動させ
ている期間は排気管内での反応が促進されてＨＣ、ＣＯ
等の大気放出は十分抑制されるものの、三元触媒３０が
活性化する前に高出力の要求等により低減効果増強装置
４０の作動が解除される確率が高くなるため、有害排ガ
スが十分浄化されずに大気放出されるという問題が生じ
るおそれがある。By the way, the temperature of the exhaust gas, which has become high temperature due to the promotion of the reaction upstream of the exhaust system, is lowered by cooling before reaching the downstream three-way catalyst 30. The temperature drop increases as the upstream volume of the catalyst increases. Further, when one of the reduction effect enhancement amounts Z is the exhaust flow velocity reduction amount, the time required to reach the catalyst becomes longer, so that the cooling amount increases. In this case, the reaction in the exhaust pipe is promoted during the period in which the reduction effect intensifying device 40 is operated, and HC, CO
Although the emission of air to the atmosphere is sufficiently suppressed, the probability that the operation of the reduction effect enhancement device 40 is canceled due to a demand for high output before the three-way catalyst 30 is activated increases, so that the harmful exhaust gas is sufficiently purified. May be released to the atmosphere.
【００５１】そこで、本実施例では、排気管２０内の反
応により排ガスが昇温した後、一時的に低減効果増強量
Ｚ（少なくとも排気流速低下量を含む）を低下させて高
温ガスを早期に触媒に供給させるようにしている。図１
８を参照すると、排気ポートから触媒までの容積（以
下、触媒上流容積という）が大きい排気系における触媒
の早期活性化手法の制御手順がフローチャートで示され
ており、以下説明する。具体的には、当該制御は、デュ
アル型エキゾーストマニホールドシステムとＵＣＣから
なるシステム、即ち本実施例におけるデュアル型エキゾ
ーストマニホールドシステムと三元触媒３０からなるシ
ステムに燃料供給制御手段及び低減効果増強手段とを適
用させる場合の触媒早期活性化手法である。Therefore, in this embodiment, after the temperature of the exhaust gas rises due to the reaction in the exhaust pipe 20, the reduction effect enhancement amount Z (including at least the exhaust flow velocity reduction amount) is temporarily reduced to quickly remove the high-temperature gas. The catalyst is supplied. FIG.
Referring to FIG. 8, a control procedure of a catalyst early activation method in an exhaust system having a large volume from an exhaust port to a catalyst (hereinafter, referred to as a catalyst upstream volume) is shown in a flowchart, and will be described below. Specifically, the control is performed by adding a fuel supply control unit and a reduction effect enhancing unit to a system including a dual type exhaust manifold system and a UCC, that is, a system including the dual type exhaust manifold system and the three-way catalyst 30 in the present embodiment. This is a method for early activation of the catalyst when applied.
【００５２】先ず、ステップＳ６０では、低減効果増強
量Ｚを一時的に低下させるためのカウンタＮをリセット
する。そして、次のステップＳ６２では、冷態か否かを
判別し、冷態でなければ、ステップＳ６４において上記
補正係数Ｋを所定値Ａ7とする。この場合、所定値Ａ7は
ゼロであってもよい。一方、冷態であれば、ステップＳ
６６においてカウンタＮをカウントアップし、ステップ
Ｓ６８に進む。First, in step S60, a counter N for temporarily reducing the reduction effect enhancement amount Z is reset. Then, in the next step S62, it is determined whether or not the vehicle is cold. If not, the correction coefficient K is set to a predetermined value A7 in step S64. In this case, the predetermined value A7 may be zero. On the other hand, if it is cold, step S
At 66, the counter N is counted up, and the process proceeds to step S68.
【００５３】ステップＳ６８では、カウンタＮが所定範
囲内（０≦Ｎ＜Ｎ1）であるか否かを判別する。所定範
囲内であればステップＳ７０に進み、補正係数Ｋを所定
値Ａ5とする。一方、所定範囲外であれば、ステップＳ
７２に進む。ステップＳ７２では、さらにカウンタＮが
所定範囲（Ｎ1≦Ｎ＜Ｎ2）であるか否かを判別する。所
定範囲内であれば、ステップＳ７４に進み、補正係数Ｋ
を所定値Ａ6とする。一方、所定範囲外であれば、ステ
ップＳ７６に進み、カウンタＮをリセットする。以下ス
テップＳ６２以降を繰り返す。なお、所定値Ａ6＜所定
値Ａ5とする。また、所定値Ａ6をゼロにしてもよい。In step S68, it is determined whether or not the counter N is within a predetermined range (0 ≦ N <N1). If it is within the predetermined range, the process proceeds to step S70, where the correction coefficient K is set to a predetermined value A5. On the other hand, if it is out of the predetermined range, step S
Go to 72. In step S72, it is further determined whether or not the counter N is within a predetermined range (N1 ≦ N <N2). If it is within the predetermined range, the process proceeds to step S74, where the correction coefficient K
Is a predetermined value A6. On the other hand, if it is outside the predetermined range, the process proceeds to step S76, and the counter N is reset. Hereinafter, step S62 and subsequent steps are repeated. Note that the predetermined value A6 is smaller than the predetermined value A5. Further, the predetermined value A6 may be set to zero.
【００５４】これにより、高温ガスを早期に触媒に供給
させるようにでき、触媒を早期に活性化させることがで
きる。また、ここでは、排気管２０として２重管路、断
面θ形状の管路を採用しているので、通常の一重管路や
二股管路を使用する場合に比べて、排ガスを保温する効
果が高く、さらに効果が増大する。特に、デュアル部に
２重管路、断面θ形状の管路を採用することによる効果
は大きい。Thus, the high-temperature gas can be supplied to the catalyst at an early stage, and the catalyst can be activated at an early stage. In addition, here, since a double pipe and a pipe having a θ-shaped cross section are employed as the exhaust pipe 20, the effect of keeping the exhaust gas warmer than in the case of using a normal single pipe or a bifurcated pipe is used. Higher, more effective. In particular, the effect obtained by employing a double conduit and a conduit having a θ-shaped cross section in the dual portion is significant.
【００５５】図１９を参照すると、図１２で示した低減
効果増強制御の変形例、即ち上記燃料供給制御を実施し
た後、トータルＡ／Ｆをスライトリーン空燃比とする低
減効果増強制御のルーチンがフローチャートで示されて
おり、以下説明する。先ず、ステップＳ９０では、始動
後か否かを判別し、始動後でなければステップＳ９２に
おいて補正係数Ｋを所定値Ａ2とする。一方、始動後で
あれば、ステップＳ９４に進む。Referring to FIG. 19, a modified example of the reduction effect enhancement control shown in FIG. 12, that is, a routine of the reduction effect enhancement control for setting the total A / F to the light lean air-fuel ratio after executing the fuel supply control, is shown. This is shown in a flowchart, and will be described below. First, in step S90, it is determined whether or not the engine has been started. If not, the correction coefficient K is set to a predetermined value A2 in step S92. On the other hand, if it is after the start, the process proceeds to step S94.
【００５６】ステップＳ９４では、出力変化ΔＦ（絶対
値）が大きいか否か判別する。出力変化ΔＦは、例えば
アクセル開度変化、スロットル開度変化或いはこれらと
相関のある指標のうち一つ以上を基に推定する。出力変
化ΔＦが大きい場合には、ステップＳ９６において補正
係数Ｋを所定値Ａ3とする。これにより、低減効果増強
量Ｚの変化に伴うトルク変動に起因した運転フィーリン
グの悪化を緩和させることができる。一方、出力変化Δ
Ｆが小さい場合には、ステップＳ９８に進む。In step S94, it is determined whether or not the output change ΔF (absolute value) is large. The output change ΔF is estimated based on, for example, one or more of a change in accelerator opening, a change in throttle opening, or an index correlated with these. If the output change ΔF is large, the correction coefficient K is set to a predetermined value A3 in step S96. As a result, it is possible to alleviate the deterioration of the driving feeling caused by the torque fluctuation accompanying the change of the reduction effect enhancement amount Z. On the other hand, the output change Δ
If F is small, the process proceeds to step S98.
【００５７】ステップＳ９８では、始動後所定期間ｔ1
が経過したか否かを判別し、所定期間ｔ1が経過してい
なければ、ステップＳ１００で上記燃料供給制御手段に
より燃料供給制御を行う。即ち、例えば＃１気筒乃至＃
４気筒のいずれか一気筒への燃料供給を停止（燃料カッ
ト）するとともに他の三気筒については空燃比がリッチ
空燃比となるように燃料供給を制御する。なお、始動後
所定期間ｔ1の経過判定に代えて低水温判定、低油温判
定、低触媒流入排気温度判定、低触媒温度判定を行うよ
うにしてもよいし、これらの判定を併用してもよい。In step S98, a predetermined period t1 after starting
Is determined, and if the predetermined period t1 has not elapsed, the fuel supply control is performed by the fuel supply control means in step S100. That is, for example, # 1 cylinder to #
The fuel supply to one of the four cylinders is stopped (fuel cut), and the fuel supply to the other three cylinders is controlled so that the air-fuel ratio becomes a rich air-fuel ratio. Note that a low water temperature determination, a low oil temperature determination, a low catalyst inflow exhaust temperature determination, a low catalyst temperature determination may be performed instead of the determination of the elapse of the predetermined period t1 after the start, or these determinations may be used in combination. Good.
【００５８】ステップＳ１０２では、補正係数Ｋを所定
値Ａ1とする。そして、ステップＳ１０４において、低
減効果増強量Ｚに応じて開閉弁４２の開度を調節する。
これにより、上記図１２の場合と同様に、燃料等の有害
物質の大気放出が抑制されつつ三元触媒３０が早期に活
性化される。一方、ステップＳ９８の判別により、始動
後所定期間ｔ1の経過後であれば、ステップＳ１０６に
進み、上記燃料供給制御手段による燃料供給制御を中止
した後、ステップＳ１０８において、冷却水温Ｔwが所
定温度Ｔ1よりも小さいか否かを判別する。なお、低水
温判定に代えて始動後所定期間経過判定、低油温判定、
低触媒流入排気温度判定、低触媒温度判定を行うように
してもよいし、これらの判定を併用してもよい。In step S102, the correction coefficient K is set to a predetermined value A1. Then, in step S104, the opening degree of the on-off valve 42 is adjusted according to the reduction effect enhancement amount Z.
Thus, as in the case of FIG. 12, the three-way catalyst 30 is activated early while the emission of harmful substances such as fuel into the atmosphere is suppressed. On the other hand, if it is determined in step S98 that the predetermined period t1 has elapsed after the start, the process proceeds to step S106, in which the fuel supply control by the fuel supply control means is stopped, and in step S108, the cooling water temperature Tw is reduced to the predetermined temperature T1. It is determined whether it is smaller than. It should be noted that instead of the low water temperature determination, a predetermined period elapse determination after the start, a low oil temperature determination,
The low catalyst inflow exhaust temperature determination and the low catalyst temperature determination may be performed, or these determinations may be used in combination.
【００５９】ステップＳ１０８の判別により、冷却水温
Ｔwが所定温度Ｔ1よりも小さければ、ステップＳ１１０
において、燃料噴射を圧縮行程で実施し、Ａ／Ｆをスラ
イトリーン空燃比（ストイキを含む弱リーン空燃比）に
設定し、ステップＳ１１２において、補正係数Ｋを所定
値Ａ4とする。これにより、燃料消費の大きくなるリッ
チ空燃比での運転期間を最小限に抑制しつつ、触媒が再
び不活性となる運転条件においても、触媒の活性状態を
そのまま維持しながら、有害物質の大気放出を確実に抑
制することができる。If it is determined in step S108 that the cooling water temperature Tw is lower than the predetermined temperature T1, the process proceeds to step S110.
, The fuel injection is performed in the compression stroke, and the A / F is set to a slight lean air-fuel ratio (weak lean air-fuel ratio including stoichiometry). In step S112, the correction coefficient K is set to a predetermined value A4. This minimizes the operating period at a rich air-fuel ratio where fuel consumption increases, and maintains the active state of the catalyst as it is under the operating conditions where the catalyst becomes inactive again, while releasing the harmful substances to the atmosphere. Can be reliably suppressed.
【００６０】一方、ステップＳ１０８の判別により、冷
却水温Ｔwが所定温度Ｔ1以上であれば、スライトリーン
空燃比での運転を中止し、ステップＳ１１６において、
補正係数Ｋを所定値Ａ5とする。ここに、所定値Ａ1〜Ａ
5は同じ値となってもよいし、所定値Ａ2〜Ａ5はゼロで
あってもよい。On the other hand, if it is determined in step S108 that the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the predetermined temperature T1, the operation at the slight lean air-fuel ratio is stopped, and in step S116,
The correction coefficient K is set to a predetermined value A5. Here, the predetermined values A1 to A
5 may be the same value, or the predetermined values A2 to A5 may be zero.
【００６１】また、ここでは、排気管２０として２重管
路、断面θ形状の管路を採用しているので、通常の一重
管路や二股管路を使用する場合に比べて、排ガスを保温
する効果が高く、さらに効果が増大する。特に、デュア
ル部に２重管路、断面θ形状の管路を採用することによ
る効果は大きい。なお、ここでは、上記燃料供給制御を
実施した後、スライトリーン空燃比での運転を行うよう
にしたが、これに代えて、上記燃料供給制御を実施した
後、高周波高振幅でのＡ／Ｆ変調を行ってもよい。高周
波高振幅でのＡ／Ｆ変調を行うと、浄化効率が常に適正
な状態に維持されることになり、スライトリーン空燃比
での運転と同様の効果が得られる。In this case, since the exhaust pipe 20 employs a double pipe and a pipe having a θ-shaped cross section, the exhaust gas is kept at a higher temperature than when a normal single pipe or a forked pipe is used. Effect is high, and the effect is further increased. In particular, the effect obtained by employing a double conduit and a conduit having a θ-shaped cross section in the dual portion is significant. In this case, after the fuel supply control is performed, the operation is performed at the slight lean air-fuel ratio. Alternatively, after the fuel supply control is performed, the A / F at high frequency and high amplitude is performed. Modulation may be performed. When the A / F modulation is performed at a high frequency and a high amplitude, the purification efficiency is always maintained in an appropriate state, and the same effect as the operation at the slight lean air-fuel ratio can be obtained.
【００６２】なお、上記実施例では、図１に示すよう
に、低減効果増強装置４０を三元触媒３０の直下流に設
けた場合について説明したが、これに限られず、低減効
果増強装置４０の耐熱温度が低い場合には、図２０に示
すように、低減効果増強装置４０をできるだけ排気管２
０の下流に設け、低減効果増強装置４０の上流に排ガス
温度を低下させる冷却装置２８を配置するようにしても
よい。これにより、低減効果増強装置４０の耐久性を向
上させながら、有害物質の低減効果を増強することがで
きる。なお、冷却装置２８は、排気管２０の放熱面積を
拡大させたもの、例えば排気管２０にフィンを取り付け
たもの、排気管２０をジャバラ管にしたもの（図示）、
或いはこれらを併用したものを用いる。In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the reduction effect enhancing device 40 is provided immediately downstream of the three-way catalyst 30 has been described. However, the present invention is not limited to this. When the heat-resistant temperature is low, as shown in FIG.
0, and a cooling device 28 for lowering the exhaust gas temperature may be arranged upstream of the reduction effect enhancing device 40. Thereby, the harmful substance reduction effect can be enhanced while improving the durability of the reduction effect enhancement device 40. In addition, the cooling device 28 is a device in which the heat radiation area of the exhaust pipe 20 is enlarged, for example, a device in which fins are attached to the exhaust tube 20, a device in which the exhaust tube 20 is a bellows pipe (shown)
Alternatively, a combination of these is used.
【００６３】一方、低減効果増強装置４０の耐熱性が高
い場合は、低減効果増強装置４０を触媒上流に設けるよ
うにしてもよく、この場合、排ガス低減装置４０の上流
の排気系容積が減少するため、低減効果増強量Ｚの応答
性が改善されるという利点がある。また、上記実施例で
は、低減効果増強装置４０として開閉弁４２を用いるよ
うにしたが、吸排気系にターボチャージャを備える場合
には、当該ターボチャージャのウエストゲートバルブを
開閉弁４２の代わりに使用することもできる。つまり、
ウエストゲートバルブは開閉弁４２と同様の弁機能を有
しているため、低減効果増強量Ｚに応じて当該ウエスト
ゲートバルブを制御するようにしても上記同様の効果が
得られる。On the other hand, when the heat resistance of the reduction effect enhancing device 40 is high, the reduction effect enhancing device 40 may be provided upstream of the catalyst. In this case, the volume of the exhaust system upstream of the exhaust gas reducing device 40 decreases. Therefore, there is an advantage that the responsiveness of the reduction effect enhancement amount Z is improved. Further, in the above embodiment, the opening / closing valve 42 is used as the reduction effect enhancing device 40. However, when a turbocharger is provided in the intake / exhaust system, the wastegate valve of the turbocharger is used instead of the opening / closing valve 42. You can also. That is,
Since the wastegate valve has the same valve function as the open / close valve 42, the same effect as described above can be obtained even if the wastegate valve is controlled in accordance with the reduction effect enhancement amount Z.
【００６４】以上で説明を終えるが、上記各ルーチンに
基づく制御は、単独で行ってもよいし、２以上を併用し
てもよい。また、触媒は、ここでは三元触媒を用いた
が、リーンＮＯx触媒、ＨＣ吸着触媒等いかなる触媒で
あってもよく、ＭＣＣ、ＦＣＣ、ＵＣＣのいずれであっ
てもよい。As described above, the control based on each of the above routines may be performed independently, or two or more of them may be used in combination. Although the catalyst used here is a three-way catalyst, it may be any catalyst such as a lean NOx catalyst or an HC adsorption catalyst, and may be any of MCC, FCC and UCC.
【００６５】また、エンジンはガソリンエンジンに限ら
れるものではなく、ディーゼルエンジンであってもよ
い。The engine is not limited to a gasoline engine, but may be a diesel engine.
【００６６】[0066]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１の内燃機関の排気浄化促進装置によれば、一部の
気筒への燃料供給を停止して当該一部の気筒から酸素を
多量に排出し、残余の気筒がリッチ空燃比となるよう燃
料を供給して当該残余の気筒から未燃物を多量に排出
し、低減効果増強手段により排気の流動状態を制御して
酸素を未燃物と反応し易い状態とするので、未燃物と酸
素との反応を飛躍的に促進させるようにでき、広範囲に
亘る種類のエキゾーストマニホールドシステム（クラム
シェル型、デュアル型、シングル型等）においても、ま
た内燃機関の広範囲に亘る運転条件下（始動時、暖機運
転時等）においても、燃料供給制御手段による有害物質
の排出量の低減効果を増強させることができる。これに
より、排気中の有害物質の排出を抑制しつつ排気温度を
確実に上昇させることができ、排気系下流側に触媒を有
する場合には、触媒を急速に昇温させることができ、有
害物質の排出量を低減しながら触媒を早期に活性化する
ことができる。排気系下流側に触媒を有さない場合で
も、低減効果増強手段により未燃物をほぼ完全に酸素と
反応させるようにでき、有害物質の大気放出を確実に抑
制することができる。As described above in detail, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the first aspect of the present invention, the supply of fuel to some of the cylinders is stopped and the oxygen is removed from some of the cylinders. In a large amount, supply fuel so that the remaining cylinders have a rich air-fuel ratio, discharge a large amount of unburned matter from the remaining cylinders, and control the flow state of the exhaust by reducing effect enhancement means to reduce oxygen. Since the reaction with unburned matter is easy, the reaction between unburned matter and oxygen can be drastically promoted, and a wide range of exhaust manifold systems (clamshell type, dual type, single type, etc.) In addition, even under a wide range of operating conditions of the internal combustion engine (during start-up, warm-up operation, etc.), the effect of reducing the emission of harmful substances by the fuel supply control means can be enhanced. As a result, it is possible to reliably increase the exhaust gas temperature while suppressing the discharge of harmful substances in the exhaust gas. The catalyst can be activated at an early stage while reducing the emission amount of the catalyst. Even in the case where no catalyst is provided on the downstream side of the exhaust system, the unburned matter can be made to almost completely react with oxygen by the reduction effect enhancing means, and the emission of harmful substances into the atmosphere can be reliably suppressed.
【００６７】また、請求項２の内燃機関の排気浄化促進
装置によれば、排気圧の上昇、排気密度の増大、排気流
速の低下のうち少なくとも一つ以上を生起させること
で、容易にして排気中の酸素を未燃物と反応し易い状態
にできる。これにより、排気系内の排気反応を改善し、
有害物質の排出量の低減効果を増強させることができ
る。According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the second aspect, at least one of an increase in exhaust pressure, an increase in exhaust density, and a decrease in exhaust flow velocity is generated, thereby facilitating the exhaust gas. The oxygen inside can be made to react easily with the unburned matter. This improves the exhaust response in the exhaust system,
The effect of reducing the emission of harmful substances can be enhanced.
【００６８】また、請求項３の内燃機関の排気浄化促進
装置によれば、排気管の断面積を減少させることで、排
気圧の上昇、排気密度の増大、排気流速の低下のうち少
なくとも一つ以上を生起させることができ、排気管の断
面積を変更するという簡単な構成且つ低コストにして有
害物質の排出量の低減効果を確実に増強させることがで
きる。According to the third aspect of the present invention, at least one of an increase in exhaust pressure, an increase in exhaust density, and a decrease in exhaust flow speed is achieved by reducing the cross-sectional area of the exhaust pipe. The above can be achieved, and the effect of reducing the emission of harmful substances can be reliably enhanced with a simple configuration in which the cross-sectional area of the exhaust pipe is changed and at low cost.
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化促進装置の概
略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification promotion device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図２】各種エキゾーストマニホールドシステムを示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing various exhaust manifold systems.
【図３】２重管路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a double pipeline.
【図４】デュアル型エキゾーストマニホールドシステム
のデュアル部分の断面形状を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional shape of a dual part of the dual type exhaust manifold system.
【図５】低減効果増強装置の密閉型開閉弁としてのバタ
フライ弁を示す図である。FIG. 5 is a view showing a butterfly valve as a closed-type on-off valve of the reduction effect enhancing device.
【図６】低減効果増強装置の密閉型開閉弁としての通気
口を有するバタフライ弁を示す図である。FIG. 6 is a view showing a butterfly valve having a vent as a closed-type on-off valve of the reduction effect enhancing device.
【図７】低減効果増強装置の密閉型開閉弁としての通気
口を有する一般的な開閉弁を示す図である。FIG. 7 is a view showing a general on-off valve having a vent as a closed on-off valve of the reduction effect enhancing device.
【図８】低減効果増強装置の密閉型開閉弁としてのボー
ル型弁を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a ball-type valve as a closed-type on-off valve of the reduction effect enhancing device.
【図９】低減効果増強装置の密閉型開閉弁としてのポペ
ット弁を示す図である。FIG. 9 is a view showing a poppet valve as a closed on-off valve of the reduction effect enhancing device.
【図１０】密閉型開閉弁をバイパスするバイパス通路に
排気流量を微調整可能な微調整弁を設けた場合の図であ
る。FIG. 10 is a diagram illustrating a case where a fine adjustment valve capable of finely adjusting an exhaust gas flow rate is provided in a bypass passage that bypasses a closed-type on-off valve.
【図１１】低減効果増強量の設定手順を示すフローチャ
ートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a setting procedure of a reduction effect enhancement amount.
【図１２】低減効果増強制御の制御手順を示すフローチ
ャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a control procedure of reduction effect enhancement control.
【図１３】要求出力、冷態度合いと補正係数Ｋとの関係
を示すマップである。FIG. 13 is a map showing a relationship between a required output, a degree of cold state, and a correction coefficient K.
【図１４】本発明に係る低減効果増強制御を実施した場
合の効果を示す図であって、低減効果増強制御を実施し
た場合の三元触媒直下流、即ち触媒出口での排ガスのＨ
Ｃ濃度、排気マニホールド出口での排気温度の実測値
（実線）を、排気圧を高めない場合（破線）と比較して
示したタイムチャートである。FIG. 14 is a diagram showing an effect when the reduction effect enhancement control according to the present invention is performed, and shows the H of exhaust gas immediately downstream of the three-way catalyst, ie, the catalyst outlet when the reduction effect enhancement control is performed.
5 is a time chart showing actual measured values (solid line) of the C concentration and the exhaust gas temperature at the exhaust manifold outlet in comparison with a case where the exhaust pressure is not increased (broken line).
【図１５】デュアル型エキゾーストマニホールドシステ
ムのデュアル部分の冷却速度を説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a cooling rate of a dual part of the dual type exhaust manifold system.
【図１６】低減効果増強装置が作動する場合の点火時
期、吸入空気量、Ａ／Ｆの設定手順を示すフローチャー
トである。FIG. 16 is a flowchart showing a procedure for setting an ignition timing, an intake air amount, and an A / F when the reduction effect enhancing device operates.
【図１７】排気管断面積変更可否判断を行うルーチンを
示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart illustrating a routine for determining whether or not to change the exhaust pipe cross-sectional area.
【図１８】排気ポートから触媒までの容積（以下、触媒
上流容積という）が大きい排気系における触媒の早期活
性化手法の制御手順を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing a control procedure of a catalyst early activation method in an exhaust system having a large volume from an exhaust port to a catalyst (hereinafter, referred to as a catalyst upstream volume).
【図１９】低減効果増強制御の変形例、即ち燃料供給制
御手段による燃料供給制御を実施した後、トータルＡ／
Ｆをスライトリーン空燃比とする低減効果増強制御のル
ーチンを示すフローチャートである。FIG. 19 shows a modification of the reduction effect enhancement control, that is, after the fuel supply control by the fuel supply control means is performed, the total A / A
It is a flowchart which shows the routine of the reduction effect enhancement control which makes F a lean lean air-fuel ratio.
【図２０】低減効果増強装置をできるだけ排気管の下流
に設け、低減効果増強装置の上流に冷却装置を配置した
例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an example in which a reduction effect enhancing device is provided as much as possible downstream of an exhaust pipe, and a cooling device is arranged upstream of the reduction effect enhancing device.
１ エンジン本体 ６ 燃料噴射弁 １２ 排気マニホールド ２０ 排気管 ２８ 冷却装置 ３０ 三元触媒 ４０ 低減効果増強装置（低減効果増強手段） ４２ 密閉型開閉弁 ６０ ＥＣＵ（電子コントロールユニット） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 6 Fuel injection valve 12 Exhaust manifold 20 Exhaust pipe 28 Cooling device 30 Three-way catalyst 40 Reduction effect enhancement device (Reduction effect enhancement means) 42 Closed on-off valve 60 ECU (Electronic control unit)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 7/08 Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｃ ３Ｇ３０１ Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｅ ４Ｄ０４８ 17/02 Ｐ 17/02 Ｒ 41/02 ３０１Ｈ 41/02 ３０１ 41/04 ３０５ 41/04 ３０５ 41/36 Ｂ 41/36 43/00 ３０１Ｈ 43/00 ３０１ ３０１Ｋ ３０１Ｔ 45/00 ３０１Ｄ 45/00 ３０１ ３０１Ｋ ３１０Ｂ ３１０ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＡ Ｆターム(参考） 3G004 AA01 BA06 DA24 3G065 AA05 AA09 CA12 DA04 FA06 GA00 GA06 GA09 GA10 GA16 GA41 GA46 HA06 HA19 HA22 KA16 3G084 AA03 BA05 BA09 BA11 BA13 BA19 CA01 CA02 DA10 EA11 EB01 FA00 FA20 FA21 FA27 FA29 FA33 FA39 3G091 AA02 AA10 AA17 AA18 AA24 AA28 AB03 AB05 AB06 AB10 BA03 BA11 BA14 BA15 BA19 BA32 BA36 CA08 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA01 EA03 EA12 EA16 EA17 EA18 EA26 EA30 EA32 EA34 FA02 FA04 FA05 FA12 FA13 FB02 FB10 FB11 FB12 FC07 GA06 GB01W GB05W GB06W GB07W HA36 HA39 HB02 3G092 AA01 AA06 AA14 BA04 BB10 CA03 CB05 DC12 DC14 DC15 DE03S DG07 EA01 EA02 EA09 EB05 EB08 EC10 FA15 GA01 GA02 HA06Z HC01Z HD05Z HD08Z HE00 HE01Z HE06Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA06 HA07 HA18 JA21 JA25 JA26 LA03 MA01 MA11 MA24 NA06 NA07 NA08 NE01 NE06 NE13 NE15 PC01Z PD02Z PD11Z PD12Z PE01Z PE08Z PF16Z 4D048 AA06 AA13 AA18 CC24 DA01 DA05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 7/08 F02D 9/04 C 3G301 F02D 9/04 E 4D048 17/02 P 17/02 R 41/02 301H 41/02 301 41/04 305 41/04 305 41/36 B 41/36 43/00 301H 43/00 301 301K 301T 45/00 301D 45/00 301 301K 310B 310 B01D 53/36 ZABA F term (reference ) 3G004 AA01 BA06 DA24 3G065 AA05 AA09 CA12 DA04 FA06 GA00 GA06 GA09 GA10 GA16 GA41 GA46 HA06 HA19 HA22 KA16 3G084 AA03 BA05 BA09 BA11 BA13 BA19 CA01 CA02 DA10 EA11 EB01 FA00 FA20 FA21 FA27 FA29 A33 A03 A03 A03 A03 A03 A03 A09 AB06 AB10 BA03 BA11 BA14 BA15 BA19 BA32 BA36 CA08 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA01 EA03 EA12 EA16 E A17 EA18 EA26 EA30 EA32. HE00 HE01Z HE06Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA06 HA07 HA18 JA21 JA25 JA26 LA03 MA01 MA11 MA24 NA06 NA07 NA08 NE01 NE06 NE13 NE15 PC01Z PD02Z PD11Z PD12Z PE01Z PE08Z PF16Z 4D048 AA06 AA13 AA18 CC24 DA01 DA05
Claims (3)
て、一部の気筒への燃料供給を停止するとともに残余の
気筒がリッチ空燃比となるよう燃料を供給する燃料供給
制御手段と、 該燃料供給制御手段による前記有害物質の排出量の低減
効果を高めるよう排気の流動状態を制御する低減効果増
強手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄
化促進装置。In a multi-cylinder internal combustion engine, fuel supply to some of the cylinders is stopped and the remaining cylinders are set to have a rich air-fuel ratio in order to reduce the emission of harmful substances in exhaust gas. A fuel supply control means for supplying an exhaust gas; and a reduction effect enhancement means for controlling a flow state of exhaust gas so as to enhance an effect of reducing the emission amount of the harmful substance by the fuel supply control means. Exhaust purification promotion device.
密度及び排気流速の少なくともいずれか一つを変更する
ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化促進装置。2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein said reduction effect enhancing means changes at least one of an exhaust pressure, an exhaust density, and an exhaust flow velocity.
積を変更することを特徴とする、請求項１または２記載
の排気浄化促進装置。3. The exhaust purification promotion device according to claim 1, wherein the reduction effect enhancing unit changes a sectional area of the exhaust pipe.
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