JP2003161186A - 内燃機関及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リッチ運転しても、エンジン出力が低下する
のを軽減すること。 【解決手段】 第１，第２気筒と、第３，第４気筒とは
互いに異なるタイミングでリッチ運転が行われ、第１，
第２気筒のリッチ運転のタイミングと、第３，第４気筒
のリッチ運転のタイミングとは重複しない。例えば第１
気筒，第２気筒からなる第一組気筒群と、第３気筒，第
４気筒からなる第二組気筒群とがリーン運転を行ってい
るとき、第一組がリッチ運転を所定の短時間で行って再
びリーン運転に戻った後、今度は第二組がリッチ運転を
行って再びリーン運転に戻り、以下、これを所定の周期
で同様に繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レシプロ型内燃
機関の排気系にＮＯｘ吸蔵触媒を備えた内燃機関及びそ
の運転方法に係り、特にＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放
出・還元させるリッチ運転時におけるエンジン出力を改
善するのに好適な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】陸舶用ディーゼルエンジン等のようなレ
シプロ型内燃機関は、燃料を燃焼させることで発生する
高温，高圧のガスエネルギにより、気筒群を構成するシ
リンダ内でピストンを往復動させて動力を得る機関であ
る。このような内燃機関においては、近年の環境問題対
策として、排気系に窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低
減する目的で、ＮＯｘ吸蔵触媒を備えたものが開発され
ている。

【０００３】図６は、従来のＮＯｘ吸蔵触媒を備えたレ
シプロ型内燃機関（以下、単に内燃機関と呼ぶ）とし
て、４気筒直接噴射式ディーゼルエンジンの構成例を示
したものである。図６において、符号１は四気筒からな
るディーゼルエンジン、２ａ〜２ｄはシリンダとピスト
ンからなる第１〜第４気筒、３は第１〜第４気筒２ａ〜
２ｄの各々に設けられて排気ガスを排出するための排気
弁、４は排気弁３と排気マニホールド５を介して接続さ
れる排気管、６は排気管４の途中位置に設けられたＮＯ
ｘ吸蔵触媒である。

【０００４】上記構成のＮＯｘ吸蔵触媒６を備えたディ
ーゼルエンジン１では、通常の運転であるリーン運転
時、第１〜第４気筒２ａ〜２ｄの各々から排気ガスが排
出されると、その排気ガス中のＮＯｘが、排気管４のＮ
Ｏｘ吸蔵触媒６によって吸蔵される。このため、排気ガ
ス中に含まれるＮＯｘの濃度は、ＮＯｘ吸蔵触媒６の入
口（シリンダ）側と出口側とを比較すると、ＮＯｘ吸蔵
触媒６における吸蔵分だけ出口側が低濃度となる。

【０００５】ところが、ＮＯｘ吸蔵触媒６のＮＯｘ吸蔵
量には限度があるので、ＮＯｘ吸蔵量が飽和する頃には
短時間（例えば０．５〜５秒程度）でＮＯｘの放出・還
元運転を実施する必要がある。このようなＮＯｘの放出
・還元時には一酸化炭素を必要とするため、空気過剰率
を１より低くしたリッチ運転が行われている。リッチ運
転は、一般的に、イ）排気再循環管路３１のＥＧＲ弁３
２を開とし、ロ）吸気管のスロットル弁７又は図示しな
い排気管の絞り弁を絞り，ハ）燃料噴射量の増量、ニ）
燃料噴射時期の進角、といった制御の全て若しくは一部
を適宜組み合わせることにより実施される。

【０００６】このリッチ運転による排気ガスが、排気管
４に導かれることによってＮＯｘ吸蔵触媒６がＮＯｘの
放出・還元を行う。このような空気過剰率（λ）は、各
気筒を構成するシリンダ内の空気重量（Ｗ）と、燃料を
完全燃焼させるために化学的に必要な空気重量（Ｗｔ）
と以下の関係となっている。 λ＝Ｗ／Ｗｔ

【０００７】従って、ＮＯｘ吸蔵触媒６を備えたディー
ゼルエンジン１は、図７に示すように、比較的時間の長
いリーン運転と、比較的時間の短いリッチ運転とが交互
に行われており、それらの運転は図示しない制御部から
リーン運転信号ｂ及びリッチ運転信号ａが入力されるこ
とにより、行われている。なお、図６において、符号３
３はＥＧＲ弁３２を開閉させるＥＧＲ弁駆動回路、３４
は取り込まれた排気ガスを冷却するＥＧＲクーラーであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＮ
Ｏｘ吸蔵触媒６を備えたディーゼルエンジン１におい
て、ＮＯｘ吸蔵触媒６が飽和した頃、リッチ運転を行う
ことによってＮＯｘを排出・還元させてＮＯｘ吸蔵触媒
６の機能を復元させている。

【０００９】しかしながら、全ての気筒２ａ〜２ｄを同
時にリッチ運転すると、各気筒内の燃焼性能が悪化する
結果、エンジンの出力が低下する。特に、ディーゼルエ
ンジン１にあっては、空気中に燃料を噴射して、燃料と
空気とが混合しながら燃焼する拡散燃焼の形態となって
いるため、空気過剰率が１より低いリッチ運転を全ての
気筒２ａ〜２ｄで同時に行うと、燃焼性能が極端に悪化
してしまう。そのため、自動車用エンジンとして使用し
た場合、車速の低下やトルクショックが発生し、また発
電用エンジンとして使用した場合、発電電力が低下する
という問題があった。

【００１０】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、その目的は、リッチ運転を行っても、エ
ンジン出力が低下するのを軽減することができる内燃機
関の制御方法を提供することにあり、他の目的は、上記
方法を的確に実施し得る内燃機関を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は以下の手段を提案している。請求項１に
係る発明は、複数の気筒を備え、リーン運転時、気筒か
ら排出される排気ガス中のＮＯｘを、排気管のＮＯｘ吸
蔵触媒に吸蔵させ、リッチ運転時、排気管のＮＯｘ吸蔵
触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出・還元する内燃機関
の運転方法において、複数の気筒のうち、少なくともい
ずれか一方の気筒のリッチ運転のタイミングを、いずれ
か他方の気筒のリッチ運転のタイミングと異ならせるこ
とを特徴とする。

【００１２】この発明に係る内燃機関の運転方法によれ
ば、いずれか一方の気筒のリッチ運転のタイミングと、
いずれか他方の気筒のリッチ運転のタイミングを異なら
せるので、リッチ運転している気筒の出力が変動するも
のの、リッチ運転していない気筒から所期の出力が得ら
れるので、エンジン全体としての出力が変動するのを確
実に軽減することができる。

【００１３】請求項２記載に係る発明は、複数の気筒を
備え、リーン運転時、気筒から排出される排気ガス中の
ＮＯｘを、排気管のＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵させ、リッチ
運転時、排気管のＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯ
ｘを放出・還元する内燃機関の運転方法において、いず
れか一方の気筒がリッチ運転したとき、いずれか他方の
気筒に供給すべき燃料噴射量を増量させ、増量した燃料
噴射量で燃焼させることを特徴とする。

【００１４】この発明に係る内燃機関の運転方法によれ
ば、リッチ運転時、リーン運転している気筒に対する燃
料噴射量を増量させて燃焼させるので、リッチ運転して
いる気筒の出力が低下しても、リーン運転している気筒
からは燃料噴射量の増量に相当するだけ高い出力が得ら
れるので、エンジン全体としては出力低下をおさえるこ
とができる。

【００１５】請求項３記載に係る発明は、少なくとも第
１，第２気筒群からなるエンジンと、各気筒群から排出
される排気ガスをそれぞれ独立的に導く第１，第２排気
管と、第１，第２排気管にそれぞれ設けられ、かつリッ
チ運転によりＮＯｘが放出・還元されるＮＯｘ吸蔵触媒
とを備えた内燃機関であって、エンジンの出力変動を抑
制する抑制手段を備えることを特徴とする。

【００１６】この発明に係る内燃機関によれば、エンジ
ンの出力変動を抑制するので、リッチ運転時に変動の少
ないエンジン出力が得られる。

【００１７】請求項４記載に係る発明は、請求項３記載
の内燃機関において、前記抑制手段は、第１気筒群のリ
ッチ運転のタイミングと第２気筒群のリッチ運転のタイ
ミングとを異ならせることを特徴とする。この発明に係
る内燃機関によれば、第１，第２気筒群の稼働時、第１
気筒群のリーン運転時に第２気筒群のリッチ運転が行わ
れたり、その逆の運転が行われたりするので、請求項１
の運転方法を的確に実施することができる。

【００１８】請求項５に係る発明は、請求項３記載の内
燃機関において、前記抑制手段は、第１気筒群と第２気
筒群とのいずれか一方がリッチ運転したとき、その他方
の気筒群に供給する燃料噴射量を増量させ、増量した燃
料噴射量で燃焼させることを特徴とする。

【００１９】この発明に係る内燃機関によれば、第１気
筒群と第２気筒群との何れかのリッチ運転時、リーン運
転している他方の気筒群の燃焼エネルギが大きくなるの
で、請求項２の運転方法を的確に実施することができ
る。

【００２０】請求項６に係る発明は、リッチ運転時、リ
ッチ運転用排ガスを排出する第１気筒群と、第１気筒群
に接続され、ＮＯｘ吸蔵触媒を有する第１排気管と、リ
ーン運転を常時行う第２気筒群と、第２気筒群に接続さ
れ、ＮＯｘ吸蔵触媒を有する第２排気管とを備えた内燃
機関であって、エンジンの出力変動を抑制する抑制手段
を備えたことを特徴とする。

【００２１】この発明に係る内燃機関によれば、エンジ
ンの出力変動を抑制するので、請求項３と同様、リッチ
運転時に変動の少ないエンジン出力が得られる。

【００２２】請求項７に係る発明は、請求項６記載の内
燃機関において、前記抑制手段は、第１気筒群のリッチ
運転時、第１気筒群からのリッチ運転用排ガスを第１排
気管と第２排気管とに交互に供給する切換機構を有する
ことを特徴とする。この発明に係る内燃機関によれば、
第２気筒群がリーン運転を常時行うので、全ての気筒が
同時にリッチ運転するのと異なり、エンジン出力が低下
するのを軽減することができる。また、第１気筒群のみ
にリッチ運転をするための機能をもたせることにより、
リッチ運転する気筒に対し、リーン運転を常時行う気筒
はメンテナンスのサイクルを長くすることができ、全気
筒を対象にする場合よりコスト低減を図ることが可能と
なる。

【００２３】請求項８に係る発明は、請求項７記載の内
燃機関において、前記切換機構は、第１気筒群のリッチ
運転時、第１気筒群からのリッチ運転用排ガスを第１排
気管に導いたときに、第２気筒群からの排ガスを第２排
気管に導く一方、第１気筒群からのリッチ運転用排ガス
を第２排気管に導いたときに、第２気筒群からの排ガス
を第１排気管に導くように構成することを特徴とする。

【００２４】この発明に係る内燃機関によれば、第２気
筒群がリーン運転を常時行うので、請求項７と同様、エ
ンジン出力が低下するのを軽減することができる。しか
も、切換機構によってリッチ運転用排ガスを第１排気管
と第２排気管との選択的に導くので、第１，第２排気管
のＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを確実に放出
・還元することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、この発明の
実施の形態について説明する。図１及び図２は、この発
明の一実施の形態に係る内燃機関及びその特性を示す図
であって、図１は内燃機関を適用したディーゼルエンジ
ンの構成例を示す図、図２は図１のディーゼルエンジン
における一方の組の気筒群のリッチ運転と他方の組の気
筒群のリッチ運転とを示すタイムチャートで、これらの
図において、図６と同一符号のものは同じもの若しくは
相当するものを表している。図１において、１０は四気
筒からなるディーゼルエンジン、１１〜１４はシリンダ
とその内部で往復動するピストンによって構成された第
１〜第４気筒、１５は燃料噴射弁、１６は吸気弁、１７
ａ〜１７ｄは排気弁、１８はスロットル弁を有する吸気
管である。

【００２６】ディーゼルエンジン１０は、吸気管１８内
のスロットル弁によって吸気（空気）量が調整され、そ
の調整された吸気が吸気弁１６によって第１〜第４気筒
１１〜１４内に供給されると共に、燃料噴射弁１５によ
って燃料が噴射されることにより燃焼し、これによって
所定のエンジン出力が得られる。燃料噴射弁１５が、図
示しない制御部によって開閉動作することにより、第１
〜第４気筒１１〜１４内に噴射する燃料噴射量や燃料噴
射時期が制御されるようになっており、また、スロット
ル弁も前記制御部によって吸気管１８内における開度が
調整されることにより、第１〜第４気筒１１〜１４に供
給すべき吸気量が調整される。

【００２７】そして、第１〜第４気筒１１〜１４内で燃
焼すると、燃焼ガスが発生するが、その燃焼ガスが排気
ガスとなって排気弁１７ａ〜１７ｄから排気管に導か
れ、かつ排気管の途中位置に設けられているＮＯｘ吸蔵
触媒を通過して大気へ放出される。

【００２８】この実施形態では、第１，第２気筒１１，
１２の排気弁１７ａ，１７ｂ（排気ポート）に排気マニ
ホールド２６を介して第１排気管２１が接続されると共
に、第３，第４気筒１３，１４の排気弁１７ｃ，１７ｄ
（排気ポート）に排気マニホールド２７を介して第２排
気管２２が接続されている。即ち、第１，第２気筒１
１，１２からの排気ガスを第１排気管２１によって排出
させ、第３，第４気筒１３，１４からの排気ガスを第２
排気管２２によって排出させるようになっている。

【００２９】第１排気管２１の途中位置にＮＯｘ吸蔵触
媒２５Ａが設けられると共に、第２排気管２２の途中位
置にもＮＯｘ吸蔵触媒２５Ｂが設けられ、ＮＯｘ吸蔵触
媒２５Ａが第１，第２気筒１１，１２からの排気ガス中
のＮＯｘを吸蔵し、ＮＯｘ吸蔵触媒２５Ｂが第３，第４
気筒１３，１４からの排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するよ
うになっている。従って、気筒群に応じ、ＮＯｘ吸蔵触
媒２５Ａ，２５Ｂをそれぞれ有する第１排気管２１と第
２排気管２２とが独立的に設けられている。

【００３０】これらＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａ，２５Ｂは、
上述したように排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵する
機能を有しているが、その吸蔵量には限界がある。そこ
で、ＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａ，２５Ｂが吸蔵したＮＯｘが
飽和すると（若しくは飽和する前に）、空気過剰率が１
より大きいリーン状態で運転する通常運転の合間に、空
気過剰率が１より小さいリッチ運転を短時間（例えば
０．５〜５秒程度）だけ実施し、一酸化炭素（ＣＯ）の
排出量を増加させて吸蔵したＮＯｘを放出・還元するこ
とにより、ＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａ，２５Ｂの機能を復元
させる必要がある。

【００３１】そして、リッチ運転時には、一般的に、
イ）排気再循環管路３１のＥＧＲ弁３２を開とし、ロ）
吸気管１８のスロットル弁又は図示省略の排気絞り弁を
絞り，ハ）燃料噴射量の増量、ニ）燃料噴射時期の進
角、といった制御の全て若しくは一部を適宜組み合わせ
ることにより実施され、これによって、ＣＯ排出量を増
加させたＮＯｘ放出・還元用の排ガスが得られる。

【００３２】この実施形態では、第１，第２気筒１１，
１２と、第３，第４気筒１３，１４とは互いに異なるタ
イミングでリッチ運転が行われ、第１，第２気筒１１，
１２のリッチ運転のタイミングと、第３，第４気筒１
３，１４のリッチ運転のタイミングとは重複することの
ないようにしている。

【００３３】例えば、第１気筒１１及び第２気筒１２か
らなる第一組気筒群と、第３気筒１３及び第４気筒１４
からなる第二組気筒群とが通常運転であるリーン運転を
行っているとき、図２（ａ）に示すように、まず第１，
第２気筒１１，１２からなる第一組気筒群がリッチ運転
を所定の短時間で行って再びリーン運転に戻った後、今
度は同図（ｂ）に示すように、第３，第４気筒１３，１
４からなる第二組気筒群がリッチ運転を行って再びリー
ン運転に戻り、以下、これを所定の周期で同様に繰り返
すようにしている。

【００３４】つまり、このディーゼルエンジン１０にお
いては、第一組と第二組の気筒群とのいずれか一方の組
がリーン運転を行っている間、他の組がリッチ運転を行
い、他の組がリーン運転を行っている間、一方の組がリ
ッチ運転を行うことによるエンジンの出力変動を抑制す
る抑制手段を備え、これによってエンジン出力が低下す
るのを軽減できるようになっている。

【００３５】そのため、図示例では、第２排気管２２の
みに排気再循環管路３１が接続されている例を示してい
るが、第１排気管２１にもＥＧＲ弁３２を有する排気再
循環管路３１が同様に接続されており、リッチ運転時に
作動するようになっている。

【００３６】そして、このディーゼルエンジン１０は、
第１，第２気筒１１，１２からなる第一組気筒群のリッ
チ運転の時期と、第３，第４気筒１３，１４からなる第
二組気筒群のリッチ運転との時期とが、互いに重複する
ことのないよう予め設定されると共に、その設定された
リッチ運転時、対応する気筒１１〜１４に対し上記イ）
〜ニ）といった制御の全て若しくは一部を適宜組み合わ
せて実施するようになっている。

【００３７】このように、ＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａ，２５
Ｂを備えたディーゼルエンジン１０において、第１，第
２気筒１１，１２からなる第一組気筒群と、第３，第４
気筒１３，１４からなる第二組気筒群とがリーン運転し
ているとき、第一組のリッチ運転のタイミングと、第二
組のリッチ運転のタイミングを異ならせると、リッチ運
転している組の気筒群の出力が変動するものの、リッチ
運転していない組の気筒群から所期の出力が得られるの
で、ディーゼルエンジン１０全体としての出力が変動す
るのを確実に軽減することができる。

【００３８】その結果、内燃機関が自動車用エンジンに
使用されている場合には、車速が低下するのを抑えるこ
とができ、搭乗者がトルクショックを感じるという不快
感がなくなり、また発電用エンジンに使用されている場
合には、発電電力が低下するのを抑えることができる。

【００３９】図３はこの発明の第２の実施形態を示して
いる。前述した実施形態では、四気筒のうち、それらが
二気筒ずつとして第１，第２の二組に分けて互に異なる
タイミングでリッチ運転を行うようにした例を示した
が、この実施形態においては、四気筒の全てが、異なる
タイミングでリッチ運転するように構成したものであ
る。

【００４０】例えば、図３に示すように、第１〜第４気
筒１１〜１４に排気管２１〜２４がそれぞれ独立的に接
続されると共に、第１〜第４排気管２１〜２４の途中位
置にＮＯｘ触媒２５Ａ〜２５Ｄがそれぞれ設けられる。

【００４１】なお、図３では、第４気筒に設けられたＥ
ＧＲ弁３２Ｄ、排気再循環路３１Ｄ、ＥＧＲクーラー３
４Ｄのみが図示されているが、第１〜第４気筒の全てに
ＥＧＲ弁３２Ａ〜３２Ｄ、排気再循環路３１Ａ〜３１
Ｄ、ＥＧＲクーラー３４Ａ〜３４Ｄが設けられている。
取り込み分岐管３０１〜３０４は、各排気管２１〜２４
におけるＮＯｘ触媒２５Ａ〜２５Ｄより上流部にそれぞ
れ接続されている。

【００４２】そして、図示しない制御部からの指令に基
づいてＥＧＲ弁駆動回路３３が所望の気筒１１〜１４に
対応するＥＧＲ弁３２Ａ〜３２Ｄを開作動させることに
より、第１〜第４気筒１１〜１４が互いに異なるタイミ
ングでリッチ運転を行うようになっている。この実施形
態によれば、第１〜第４気筒１１〜１４の各々がそれぞ
れ異なるタイミングでリッチ運転を行うので、エンジン
出力が変動するのをより抑制することができ、前述した
実施形態と比較すると、いっそう有益となる。

【００４３】なお、これまで述べた実施形態において
は、リッチ運転時、リーン運転の気筒に対する燃料噴射
量を変えることなく、同量のままで噴射するようにした
例を示したが、リーン運転している気筒に対する燃料噴
射量を増量させ、その増量した状態で燃焼させること
で、エンジン出力の低下を抑制することもできる。

【００４４】従って、いずれかの一方の気筒がリッチ運
転したとき、いずれか他方の気筒に供給すべき燃料噴射
量を増量させ、増量した燃料噴射量で燃焼させ、これに
よってエンジン出力が低下するのを抑制するようにして
もよい。

【００４５】図４及び図５はこの発明の第３の実施形態
を示している。この場合は、第１〜第４気筒１１〜１４
と、ＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａ，２５Ｂが設けられた第１，
第２排気管２１Ａ，２２Ａとを有してディーゼルエンジ
ン１０が構成されている。そして、第１〜第４気筒１１
〜１４のうち、第１気筒１１がリッチ運転を行うことに
より、その排気ガスが選択的に第１排気管２１Ａと第２
排気管２２Ａとのいずれかに選択的に導かれ、かつ導か
れたＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａ，２５Ｂに吸蔵されているＮ
Ｏｘを放出・還元するようにしたものである。

【００４６】即ち、第１気筒１１は、リーン運転とリッ
チ運転の双方を行うようにしたものであって、第１排気
管２１Ａの下流部にＮＯｘ触媒２５Ａが設けられてい
る。第２〜第４気筒１２〜１４は、排気マニホールド２
８を介して第２排気管２２Ａに接続され、第２排気管２
２Ａの下流部にＮＯｘ触媒２５Ｂが設けられている。

【００４７】第１排気管２１ＡにおいてＮＯｘ触媒２５
Ａより上流側には第１，第２分岐管２０１，２０２が設
けられ、第１分岐管２０１の下流部がＮＯｘ触媒２５Ａ
側に接続され、第２分岐管２０２がＮＯｘ触媒２５Ｂ側
に接続されている。第２排気管２２ＡにおいてもＮＯｘ
触媒２５Ｂより上流側には第３，第４分岐管２０３，２
０４が設けられ、第３分岐管２０３の下流部が第１分岐
管２０１の下流部と接続される一方、第４分岐管２０４
の下流部がＮＯｘ触媒２５Ｂ側に接続されている。

【００４８】第１排気管２１Ａ側の第１，第２分岐管２
０１，２０２には第１，第２開閉弁１１１，１１２がそ
れぞれ設けられ、また第２排気管２２Ａ側の第３，第４
分岐管２０３，２０４には第３，第４開閉弁１１３，１
１４がそれぞれ設けられている。

【００４９】そして、ディーゼルエンジン１０が図５
（ａ）に示すようにリーン運転とリッチ運転とを行うと
きには、同図（ｂ），（ｅ）のように第１開閉弁１１１
と第４開閉弁１１４とを閉じると共に、同図（ｃ），
（ｄ）のように第２開閉弁１１２と第３開閉弁１１３と
を開き、第２〜第４気筒１２〜１４からの排気ガスが第
３分岐管２０３を介してＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａに導かれ
ると共に、第１気筒１１からの排気ガスが第２分岐管２
０２を経てＮＯｘ吸蔵触媒２５Ｂに導かれることによ
り、ＮＯｘ吸蔵触媒２５Ｂに吸蔵されているＮＯｘを放
出・還元する。その場合、第１気筒１１はリッチ運転が
所定時間行われると、通常のリッチ運転を行うこととな
る。

【００５０】その後、図５（ｂ），（ｅ）のように第１
開閉弁１１１と第４開閉弁１１４とを開くと共に、第２
開閉弁１１２と第３開閉弁１１３とを閉じ、第２〜第４
気筒１２〜１４からの排気ガスが、放出・還元されたば
かりのＮＯｘ吸蔵触媒２５Ｂに導かれると共に、第１気
筒１１からの排気ガスが第１分岐管２０１を介してＮＯ
ｘ吸蔵触媒２５Ａに導かれることにより、ＮＯｘ吸蔵触
媒２５Ａに吸蔵されているＮＯｘを放出・還元するよう
になっている。

【００５１】つまり、第１〜第４開閉弁１１１〜１１４
が選択的に開閉制御され、第１気筒１１からの排気ガス
をいずれかのＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａ，２５Ｂに導くこと
により、ＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａ，２５Ｂ内のＮＯｘを交
互に放出・還元させて吸蔵機能が得られるようになって
いる。

【００５２】そのため、第１気筒１１は、通常の運転
（リーン運転）と共に、リッチ運転時には、ＮＯｘ吸蔵
触媒２５Ａ，２５Ｂに吸蔵されているＮＯｘを放出・還
元し得るようＣＯ排出量を増加させたリッチ運転用排ガ
スが生成されて排出するようになっている。

【００５３】即ち、このディーゼルエンジン１０は、リ
ッチ運転時、ＣＯ排出量を増加させたＮＯｘ放出・還元
用排ガスを排出する第１気筒１１と、リーン運転を常時
行う第２〜第４気筒１２〜１４と、第１気筒１１に接続
され、かつＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａを有する第１排気管２
１Ａと、第２〜第４気筒１２〜１４に接続された第２排
気管２２Ａとを備える他、第１〜第４開閉弁１１１〜１
１４の開閉によって第１気筒１１からの排気ガスを第１
排気管２１Ａ（ＮＯｘ吸蔵触媒２５Ａ），第２排気管２
２Ａ（ＮＯｘ吸蔵触媒２５Ｂ）のいずれかに選択的に導
く切換機構（符示せず）を有する抑制手段を備えてい
る。なお、この実施例では、第１気筒のみにリッチ運転
用の排気循環通路を設けた例を示しているが、第２〜第
４気筒にも排気再循環通路を設け、リーン運転の状態で
ＥＧＲを実施することもある。

【００５４】従って、この実施形態によれば、リッチ運
転時、リッチ運転を行う第１気筒１１からの排気ガス
が、第１排気弁２１Ａと第２排気弁２２Ａとに選択的に
導かれ、導かれた排気管２１Ａ，２２ＡのＮＯｘ吸蔵触
媒２５Ａ，２５ＢがＮＯｘを放出・還元するので、リッ
チ運転時にエンジン出力が変動するのを軽減することが
でき、基本的には前述した効果が得られる。

【００５５】また、この実施形態では、第１〜第４気筒
１１〜１４の全てに同種類の燃料が噴射するように構成
された場合を示したが、リッチ運転を行う第１気筒１１
の構成を変更することもできる。例えば、第１気筒１１
のみをリッチ運転するのに有利な燃料、例えばガソリ
ン，圧縮天然ガス（ＣＮＧ），液化天然ガス（ＬＮＧ）
等を燃料として燃焼可能に構成すれば、リッチ運転を容
易に実現することができる。但し、この場合、第１気筒
１１には燃料を着火させるための点火プラグを用いると
共に、吸気管１８Ａが、吸気管１８と個別に設ける必要
があることはいうまでもない。

【００５６】なお、これまで説明した全ての実施形態に
おいては、便宜上、第１〜第４気筒１１〜１４に一個の
吸気弁１６及び排気弁１７ａ〜１７ｄを設けた例を示し
たが、それぞれ二個またはそれ以上の数を用いてもよ
く、これに限定されるものではない。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、いずれか一方の気筒のリッチ運転のタイミ
ングと、いずれか他方の気筒のリッチ運転のタイミング
を異ならせ、リッチ運転していない気筒から所期の出力
が得られるように構成したので、エンジン全体としての
出力が変動するのを確実に軽減することができ、エンジ
ン出力の安定化を高める効果が得られる。

【００５８】請求項２記載に係る発明によれば、リッチ
運転時、リーン運転している気筒に対する燃料噴射量を
増量させて燃焼させるので、リッチ運転している気筒の
出力が低下しても、リーン運転している気筒からは燃料
噴射量の増量に相当するだけ高い出力が得られるので、
エンジン全体としては出力低下をおさえることができ
る。

【００５９】請求項３記載に係る発明によれば、エンジ
ンの出力変動を抑制するので、リッチ運転時に変動の少
ないエンジン出力が得られる。

【００６０】請求項４記載に係る発明によれば、第１，
第２気筒群の稼働時、第１気筒群のリーン運転時に第２
気筒群のリッチ運転が行われたり、その逆の運転が行わ
れたりするので、請求項１の運転方法を的確に実施する
ことができる。

【００６１】請求項５に係る発明によれば、第１気筒群
と第２気筒群との何れかのリッチ運転時、リーン運転し
ている他方の気筒群の燃焼エネルギが大きくなるので、
請求項２の運転方法を的確に実施することができる。

【００６２】請求項６に係る発明によれば、エンジンの
出力変動を抑制するので、請求項３と同様、リッチ運転
時に変動の少ないエンジン出力が得られる。

【００６３】請求項７に係る発明によれば、エンジン出
力が低下するのを軽減することができる。

【００６４】請求項８に係る発明によれば、請求項７と
同様、エンジン出力が低下するのを軽減することがで
き、しかも第１，第２排気管のＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵さ
れているＮＯｘを確実に放出・還元することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態に係る内燃機関を適
用した四気筒ディーゼルエンジンを示す図である。

【図２】 図１の四気筒ディーゼルエンジンにおけるリ
ーン運転とリッチ運転とを示すタイムチャートである。

【図３】 この発明の第２実施の形態に係る内燃機関を
適用した四気筒ディーゼルエンジンを示す図である。

【図４】 この発明の第３実施の形態に係る内燃機関を
適用した四気筒ディーゼルエンジンを示す図である。

【図５】 図４の四気筒ディーゼルエンジンにおけるリ
ーン運転とリッチ運転とを示す切換機構の各開閉弁の開
閉状態を示すタイムチャートである。

【図６】 従来のディーゼルエンジンを示す図である。

【図７】 従来のディーゼルエンジンにおけるリーン運
転とリッチ運転とを示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１０ ディーゼルエンジン １１〜１４ 第１〜第４気筒 １７ａ〜１７ｄ 第１〜第４排気弁 １８，１８Ａ 吸気管 １９，１９Ａ スロット弁 ２１ 第１排気管 ２２ 第２排気管 ２３ 第３排気管 ２４ 第４排気管 ２６〜２８ 排気マニホールド ２５Ａ ＮＯｘ吸蔵触媒 ２５Ｂ ＮＯｘ吸蔵触媒 ３１ 排気再循環管路 ３２ ＥＧＲ弁 ３３ ＥＧＲ弁駆動回路 ３４ ＥＧＲクーラー １１１〜１１４ 第１〜第４開閉弁 ２０１〜２０４ 第１〜第４分岐管

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA01 AA02 AA11 AA12 AA13 AA17 AA18 AA19 AA28 AB06 BA00 BA14 CB02 CB03 FB10 FB12 HA08 HA11 HA12 HB02 HB03 HB05 3G301 HA01 HA02 HA06 HA07 HA13 HA15 HA18 HA22 HA27 JA04 MA11 MA18 NE11 NE12 NE13 NE15

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒を備え、リーン運転時、前記
   気筒から排出される排気ガス中のＮＯｘを、排気管のＮ
   Ｏｘ吸蔵触媒に吸蔵させ、リッチ運転時、排気管のＮＯ
   ｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出・還元する内
   燃機関の運転方法において、 複数の気筒のうち、いずれか一方の気筒のリッチ運転の
   タイミングを、いずれか他方の気筒のリッチ運転のタイ
   ミングと異ならせることを特徴とする内燃機関の運転方
   法。
2. 【請求項２】 複数の気筒を備え、リーン運転時、前記
   気筒から排出される排気ガス中のＮＯｘを、排気管のＮ
   Ｏｘ吸蔵触媒に吸蔵させ、リッチ運転時、排気管のＮＯ
   ｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出・還元する内
   燃機関の運転方法において、 いずれか一方の気筒がリッチ運転したとき、いずれか他
   方の気筒に供給すべき燃料噴射量を増量させ、増量した
   燃料噴射量で燃焼させることを特徴とする内燃機関の運
   転方法。
3. 【請求項３】 少なくとも第１，第２気筒群からなるエ
   ンジンと、各気筒群から排出される排気ガスをそれぞれ
   独立的に導く第１，第２排気管と、第１，第２排気管に
   それぞれ設けられ、かつリッチ運転によりＮＯｘが放出
   ・還元されるＮＯｘ吸蔵触媒とを備えた内燃機関であっ
   て、 エンジンの出力変動を抑制する抑制手段を備えることを
   特徴とするＮＯｘ吸蔵触媒を備えたことを特徴とする内
   燃機関。
4. 【請求項４】 請求項３記載の内燃機関において、 前記抑制手段は、第１気筒群のリッチ運転のタイミング
   と第２気筒群のリッチ運転のタイミングとを異ならせる
   ことを特徴とする内燃機関。
5. 【請求項５】 請求項３記載の内燃機関において、 前記抑制手段は、第１気筒群と第２気筒群とのいずれか
   一方がリッチ運転したとき、その他方の気筒群に供給す
   る燃料噴射量を増量させ、増量した燃料噴射量で燃焼さ
   せることを特徴とする内燃機関。
6. 【請求項６】 リッチ運転時、リッチ運転用排ガスを排
   出する第１気筒群と、第１気筒群に接続され、ＮＯｘ吸
   蔵触媒を有する第１排気管と、リーン運転を常時行う第
   ２気筒群と、第２気筒群に接続され、ＮＯｘ吸蔵触媒を
   有する第２排気管とを備えた内燃機関であって、 エンジンの出力変動を抑制する抑制手段を備えたことを
   特徴とする内燃機関。
7. 【請求項７】 請求項６記載の内燃機関において、 前記抑制手段は、第１気筒群のリッチ運転時、第１気筒
   群からのリッチ運転用排ガスを、第１排気管と第２排気
   管とに交互に供給する切換機構を有することを特徴とす
   る内燃機関。
8. 【請求項８】 請求項７記載の内燃機関において、 前記切換機構は、第１気筒群のリッチ運転時、第１気筒
   群からのリッチ運転用排ガスを第１排気管に導いたとき
   に、第２気筒群からの排ガスを第２排気管に導く一方、 第１気筒群からのリッチ運転用排ガスを第２排気管に導
   いたときに、第２気筒群からの排ガスを第１排気管に導
   くように構成することを特徴とする内燃機関。