JP2007032476A

JP2007032476A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2007032476A
Application number: JP2005219265A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Kubota; 博文久保田; Yasuyuki Irisawa; 泰之入澤; Kenji Harima; 謙司播磨
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】例えばツインエントリーターボを備えた多気筒内燃機関において、エミッションの悪化を抑制しつつ触媒の温度を迅速に上昇させる。
【解決手段】各気筒から触媒１５に至るまでの排気ガス通路が、気筒から延在し夫々温度維持性能が異なるように構成されている複数の小排気ガス通路部分１７、１８と、それらを集合して上記触媒１５まで延在する集合排気ガス通路部分７ｂ、１４とから構成されている多気筒内燃機関において、上記触媒１５の温度を上昇させるべきときには、各小排気通路部分１７、１８からの排気ガスが合流するときに上記温度維持性能が低い小排気ガス通路部分１７からの排気ガスが合流することによって排気ガス全体の温度が低下するのを抑制するように、異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分１７、１８へ連通する気筒群毎に燃焼空燃比を異なる値に制御する、多気筒内燃機関の制御装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は多気筒内燃機関の制御装置に関する。

一般に内燃機関においては、排気ガスの通路に触媒を設置し、排気ガス中の有害物質を除去する等して排気ガスを浄化するようにしている。そして、このような目的で用いられる触媒は、通常、その温度がある程度高い場合、すなわち、いわゆる活性化温度以上にある場合に充分な排気ガス浄化作用を発揮する。このため、内燃機関の運転時には上記触媒の温度を上記活性化温度以上に維持することが望ましく、また特に冷間始動時には触媒の温度を迅速に上昇させることが望ましい。

また、多気筒内燃機関、例えば四気筒内燃機関において、排気の脈動の相互干渉をなくして高出力を引き出す等の目的で、各気筒を排気行程が隣り合わない気筒から成るグループに分け、各気筒からの排気ガスが上記グループ毎に独立に過給機のタービンへ導かれるように排気管を構成したもの（いわゆる、ツインエントリーターボ）が公知である（例えば特許文献１参照）。すなわち、このような内燃機関においては、通常、各気筒からの排気枝管がまず上記グループ毎の小排気管にまとめられ、これら各小排気管が上記過給機のタービンまで配設されるようになっている。そしてこの場合、上記タービン以降は上記小排気管からの排気ガスがまとめられ一つの集合排気管を通って上記触媒まで導かれることになる。

特開２００４−１２４７４９号公報特開２０００−１３０２２３号公報

ところで、上述したように冷間始動時には触媒の温度を迅速に上昇させることが望ましいのであるが、触媒の温度は排気ガスが流通することによって上昇せしめられるので、冷間始動時には触媒に流入する排気ガスの温度を高くすることが望ましいことになる。触媒に流入する排気ガスの温度は、燃焼室から排出されるときの排気ガスの温度の他、燃焼室から触媒に至るまでの排気ガス通路中において排気ガス中に含まれている未燃燃料がどの程度燃焼するかによっても影響を受ける。

そして、この燃焼室から触媒に至るまでの排気ガス通路中において排気ガス中に含まれている未燃燃料が燃焼する現象（以下、「後燃え現象」という）は、この排気ガス通路中の温度（すなわち、この排気ガス通路中における排気ガスの温度）がある程度高くないと生じ難いため、触媒に流入する排気ガスの温度を高くするためにはこの排気ガス通路中の温度を高く維持することが非常に重要となる。つまり、この排気ガス通路中の温度を高く維持することによって、単純に排気ガスの温度が下がらないことに加え、後燃え現象による排気ガス温度の上昇を生じさせることができる。

一方、例えば上述したツインエントリーターボを備えた内燃機関のように、各気筒から触媒に至るまでの排気ガス通路が、上記触媒に連接される集合排気ガス通路部分と、少なくとも一つの気筒から延在し上記集合排気ガス通路部分へと連接される複数の小排気ガス通路部分とから構成されている場合には、各小排気ガス通路部分によってその中を流通する排気ガスの温度を維持する性能（特許請求の範囲を含め、本願では「温度維持性能」という）が異なる場合がある。すなわち例えば、各気筒の配置等の関係で上記小排気ガス通路部分の長さが異なる場合には、同通路部分の長さが長い場合の方が通路を構成する部材の表面積や熱容量が大きいため、上記温度維持性能が劣ることになる。

そして、このような場合に上記触媒を昇温すべく全気筒において同様の制御を行うと、上記温度維持性能の高い小排気ガス通路部分においては上記後燃え現象が生じるものの、上記温度維持性能の低い小排気ガス通路部分においては上記後燃え現象が生じないためにそこを通る排気ガスの温度が低くなってしまう可能性がある。そしてこの温度の低い排気ガスが上記温度維持性能の高い小排気ガス通路部分からの排気ガスと合流すると排気ガス全体の温度が下がり、それによってその後の上記後燃え現象の発生を阻害してしまう恐れがある。このようになると、排気ガス中の未燃燃料の充分な燃焼が行われない上に触媒の迅速な昇温も行えないため、エミッションが悪化してしまう恐れがある。

本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、各気筒から触媒に至るまでの排気ガス通路が、上記触媒に連接される集合排気ガス通路部分と、少なくとも一つの気筒から延在し上記集合排気ガス通路部分へと連接される複数の小排気ガス通路部分とから構成されていて、同複数の小排気ガス通路部分のうちの少なくとも二つの小排気ガス通路部分は上記温度維持性能が互いに異なるように構成されている多気筒内燃機関において、エミッションの悪化を抑制しつつ上記触媒の温度を迅速に上昇させることのできる、多気筒内燃機関の制御装置を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された多気筒内燃機関の制御装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、各気筒から触媒に至るまでの排気ガス通路が、上記触媒に連接される集合排気ガス通路部分と、少なくとも一つの気筒から延在し上記集合排気ガス通路部分へと連接される複数の小排気ガス通路部分とから構成されていて、同複数の小排気ガス通路部分のうちの少なくとも二つの小排気ガス通路部分は、同小排気ガス通路部分を流通する排気ガスの温度を維持する性能である温度維持性能が互いに異なるように構成されている多気筒内燃機関において、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、各小排気通路部分からの排気ガスが合流するときに上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分からの排気ガスが合流することによって排気ガス全体の温度が低下するのを抑制するように、異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群毎に、燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を異なる値に制御することを特徴とする、多気筒内燃機関の制御装置を提供する。

上述したように、エミッション向上の観点から内燃機関の冷間始動時には触媒の温度を迅速に上昇させることが望ましい。一方、このような触媒の温度を上昇させるべきときに上述したような多気筒内燃機関において全気筒の燃焼空燃比と点火時期をそれぞれ同一にして運転を行った場合には、上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分においては排気ガスの温度が下がり易く、またそのために上記後燃え現象が生じ難いため、結果としてそこを通る排気ガスの温度が上記温度維持性能が相対的に高い小排気ガス通路部分を通る排気ガスの温度に比べて相当に低くなってしまう可能性がある。そして更に、このような上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分からの温度の低い排気ガスが合流することによって排気ガス全体の温度が低下し、その後の上記後燃え現象の発生を阻害してしまう恐れもある。このようになると、排気ガス中の未燃燃料の充分な燃焼が行われない上に触媒の迅速な昇温も行えないため、エミッションが悪化してしまう恐れがある。

これに対し、請求項１に記載の発明では、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、各小排気通路部分からの排気ガスが合流するときに上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分からの排気ガスが合流することによって排気ガス全体の温度が低下するのを抑制するように、異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群毎に、燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を異なる値に制御するようになっている。このようにすることによって、各小排気通路部分からの排気ガスが合流したときに排気ガス全体の温度が低下するのを抑制できるので、その後の上記後燃え現象が促進され、それによって排気ガス中の未燃燃料が減少せしめられると共に排気ガス全体の温度の更なる上昇を図ることができる。そしてその結果、エミッションの悪化を抑制しつつ上記触媒の温度を迅速に上昇させることができる。

請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明において、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、各小排気通路部分からの排気ガスが合流したときの排気ガス全体の温度が予め定めた第１の温度以上となるように、異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群毎に、燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を異なる値に制御するようになっている。

請求項２に記載の発明のようにすれば、上記予め定めた第１の温度を適切に設定することによって、排気ガスの合流後において上記後燃え現象を確実に生じさせ且つ促進させることができる。そしてこれにより、請求項１に記載の発明と同様、排気ガス中の未燃燃料が減少せしめられると共に排気ガス全体の温度の更なる上昇を図ることができ、その結果、エミッションの悪化を抑制しつつ上記触媒の温度を迅速に上昇させることができる。

請求項３に記載の発明では請求項１または２に記載の発明において、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群において、同小排気ガス通路部分からの排気ガスの合流するときの温度が予め定めた第２の温度以上になるように燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を制御するようになっている。

上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分においては排気ガスの温度が下がり易く、またそのために上記後燃え現象を生じさせるのが困難である。このため、上記触媒の温度を上昇させるべきときに上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群においては、上記小排気ガス通路部分における後燃え現象の促進よりも排気ガス合流時における排気ガス全体の温度の低下抑制に重点をおいた制御を実施することが好ましい。このようなことから、請求項３に記載の発明のようにすれば、上記予め定めた第２の温度を適切に設定することによって、効率的且つ確実に請求項１に記載の発明と同様の作用及び効果を得ることができる。

請求項４に記載の発明では請求項３に記載の発明において、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記温度維持性能が相対的に高い小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群において、同小排気ガス通路部分からの排気ガスが合流するときにおける排気ガス中に含まれる未燃燃料の量が予め定めた量以下になるように燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を制御するようになっている。

上記温度維持性能が相対的に高い小排気ガス通路部分においては上記後燃え現象を生じさせ易い。このため、上記触媒の温度を上昇させるべきときに上記温度維持性能が相対的に高い小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群においては、上記小排気ガス通路部分における後燃え現象の促進により重点をおいた制御を実施することが好ましい。

これに対し、請求項４に記載の発明によれば、上記触媒の温度を上昇させるべきときに上記温度維持性能が相対的に高い小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群において、同小排気ガス通路部分からの排気ガスが合流するときにおける排気ガス中に含まれる未燃燃料の量が予め定めた量以下になるように燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を制御するようになっている。そしてこの制御は、上記小排気ガス通路部分において排気ガス中に含まれる未燃燃料を充分に燃焼させるようにして排気ガス合流時における排気ガス中の未燃燃料の量を低下させることを意図した制御、すなわち上記小排気ガス通路部分における後燃え現象を促進させる制御である。このようなことから、請求項４に記載の発明のようにすることによって、効率的且つ確実に請求項１に記載の発明と同様の作用及び効果を得ることができる。

請求項５に記載の発明では請求項１から４の何れかに記載の発明において、上記温度維持性能が異なるのは上記小排気通路部分の長さが異なることに起因していて、長さの短い小排気通路部分の直径が長さの長い小排気通路部分の直径よりも小さくされている。

請求項５に記載に発明のようにすることによって、長さの短い小排気通路部分の温度維持性能を更に向上することができ、その内部での後燃え現象を促進することができる。これにより触媒到達時の排気ガスの温度を上昇させることができると共に排気ガス中に含まれる未燃燃料の量も減少させることができる。そしてこの結果、エミッションの向上を図ることができる。

なお、上記小排気通路部分の長さが短い場合には、小排気通路部分の直径を小さくしてもその小排気通路部分に排気行程のタイミングの干渉しない気筒を連通させるようにすれば内燃機関の性能上の問題が生じるのを避けることができる。

請求項６に記載の発明では請求項１から５の何れかに記載の発明において、上記多気筒内燃機関は過給機を備えており、上記各小排気ガス通路部分に対しては上記過給機のタービンをバイパスするバイパス通路であって同バイパス通路を流通する排気ガスの量を制御するバイパス弁を有しているバイパス通路が設けられていて、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記温度維持性能の相対的に高い小排気ガス通路部分に対して設けられている上記バイパス弁の開度が上記温度維持性能の相対的に低い小排気ガス通路部分に対して設けられている上記バイパス弁の開度よりも小さくなるように制御されるようになっている。

上記バイパス弁の開度が小さくされると、そのバイパス弁が設けられた上記バイパス通路に対応する上記小排気ガス通路部分における後燃え現象が促進される。一方、上記バイパス弁の開度が大きくされると、そのバイパス弁が設けられた上記バイパス通路に対応する上記小排気ガス通路部分からより温度の高い排気ガスが上記集合排気ガス通路部分へと流入するようになる。このようなことから、請求項６に記載の発明のようにすると、上記温度維持性能の相対的に高い小排気ガス通路部分においては後燃え現象がより促進されるようになり、上記温度維持性能の相対的に低い小排気ガス通路部分からはより温度の高い排気ガスが上記集合排気ガス通路部分へと流入するようになる。そしてこの結果、請求項６に記載の発明のようにすることによって、エミッションの悪化を更に抑制しつつ上記触媒の温度をより迅速に上昇させることができる。

請求項７に記載の発明によれば請求項１から６の何れかに記載の発明において、上記多気筒内燃機関にはモータジェネレータが連結されていて、上記触媒の温度を上昇させるべきときに異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群毎に燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を異なる値に制御する場合には、気筒間の発生トルクの差を上記モータジェネレータで吸収するように同モータジェネレータを制御するようになっている。

上記気筒もしくは気筒群毎に燃焼空燃比や点火時期を異なる値に制御すると、気筒間で発生トルクに差が生ずる場合がある。請求項７に記載の発明のようにすれば、このような気筒間の発生トルクの差が上記モータジェネレータによって吸収されるので、上述したようなエミッションの悪化を抑制しつつ上記触媒の温度を迅速に上昇させるための制御を実施することによって生じ得るトルク変動を抑制することができる。

各請求項に記載の発明は、各気筒から触媒に至るまでの排気ガス通路が、上記触媒に連接される集合排気ガス通路部分と、少なくとも一つの気筒から延在し上記集合排気ガス通路部分へと連接される複数の小排気ガス通路部分とから構成されていて、同複数の小排気ガス通路部分のうちの少なくとも二つの小排気ガス通路部分は上記温度維持性能が互いに異なるように構成されている多気筒内燃機関において、エミッションの悪化を抑制しつつ上記触媒の温度を迅速に上昇させることができるという共通の効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。

図１は、本発明を筒内噴射型火花点火式四気筒内燃機関に適用した場合について説明するための図である。図１を参照すると、１は内燃機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、３ａは点火栓、４は吸気マニホルドをそれぞれ示す。各気筒部分の＃１〜＃４はそれぞれ第一気筒から第四気筒を示している。また、５は機関冷却水の温度を検出する冷却水温度センサであり、３６は内燃機関の出力軸である。

吸気マニホルド４は下流側吸気ダクト６を介して過給機７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は上流側吸気ダクト８及びエアフローメータ９を介してエアクリーナ１０に連結される。下流側吸気ダクト６内にはステップモータ１１により駆動されるスロットル弁１２が配置され、更に下流側吸気ダクト６周りには同吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するためのインタークーラ１３が配置される。図１に示される構成では機関冷却水がインタークーラ１３内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。

一方、図１に示されているように本実施形態において排気マニホルドは、第一気筒と第四気筒からの排気ガスを過給機７のタービン７ｂの入口へと導くように構成された第一の小排気マニホルド１７（第一の小排気ガス通路部分を構成する）と、第二気筒と第三気筒からの排気ガスを過給機７のタービン７ｂの入口へと導くように構成された第二の小排気マニホルド１８（第二の小排気ガス通路部分を構成する）とから構成されている。

本実施形態の内燃機関においては、通常、第一気筒、第三気筒、第四気筒、第二気筒の順に爆発が行われるようになっている。したがって、ここでは排気行程が隣り合わない気筒同士が同じグループにまとめられ、各気筒からの排気ガスがそのグループ毎に独立に過給機７のタービン７ｂへ導かれるように排気マニホルドが構成されていると言える。そしてこのようにすると排気の脈動の相互干渉をなくすことができ、それによって高出力を引き出す等の効果を得ることができる。

過給機７のタービン７ｂの出口は排気管１４を介して排気ガスを浄化する触媒１５を内蔵したケーシング１６に連結される。ケーシング１６には触媒１５の温度を検出もしくは推定するための温度センサ２１が取付けられている。なお、このような温度センサ２１を設けることなく、機関の運転状態と触媒１５の温度との関係を予め求めておき、機関の運転状態に基づいて触媒１５の温度を推定することもできる。

また、本実施形態においては上記第一及び第二の小排気マニホルド１７、１８のそれぞれに対して、排気ガスの一部が上記過給機７のタービン７ｂをバイパスして流れるようにするバイパス通路１９、２０が設けられている。更に各バイパス通路１９、２０には、それぞれのバイパス通路を流通する排気ガスの量を制御するバイパス弁１９ａ、２０ａが設けられている。

また、燃料噴射弁３は燃料供給管３１を介して燃料リザーバ、いわゆるデリバリパイプ３２に連結される。このデリバリパイプ３２内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３３から燃料が供給され、デリバリパイプ３２内に供給された燃料は各燃料供給管３１を介して燃料噴射弁３に供給される。デリバリパイプ３２にはデリバリパイプ３２内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３４が取付けられ、燃料圧センサ３４の出力信号に基づいてデリバリパイプ３２内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ３３の吐出量が制御される。

電子制御ユニット５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５及び出力ポート５６を具備する。エアフローメータ９、冷却水温度センサ５、温度センサ２１及び燃料圧センサ３４等の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。

また、アクセルペダル４４にはアクセルペダル４４の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４５が接続され、負荷センサ４５の出力電圧は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。更に、入力ポート５５には、クランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４６が接続される。
一方、出力ポート５６は対応する駆動回路５８を介して燃料噴射弁３、点火栓３ａ、スロットル弁１２駆動用ステップモータ１１、バイパス弁１９ａ、２０ａ及び燃料ポンプ３３等に接続される。

ところで、本実施形態において、上述した触媒１５はその温度がある程度高い場合、すなわち、いわゆる活性化温度以上にある場合に充分な排気ガス浄化作用を発揮するという性質を有している。このため、内燃機関の運転時には上記触媒１５の温度を上記活性化温度以上に維持することが望ましく、また特に冷間始動時には上記触媒１５の温度を迅速に上昇させることが望ましい。

ここで上記触媒１５の温度は排気ガスが流通することによって上昇せしめられるので、冷間始動時には上記触媒１５に流入する排気ガスの温度を高くすることが望ましいことになる。上記触媒１５に流入する排気ガスの温度は、各燃焼室２から排出されるときの排気ガスの温度の他、各燃焼室２から上記触媒１５に至るまでの排気ガス通路中において排気ガス中に含まれている未燃燃料がどの程度燃焼するかによっても影響を受ける。

そして、この燃焼室２から上記触媒１５に至るまでの排気ガス通路中において排気ガス中に含まれている未燃燃料が燃焼するという後燃え現象は、この排気ガス通路中の温度（すなわち、この排気ガス通路中における排気ガスの温度）がある程度高くないと生じ難いことがわかっている。すなわち言い換えれば、上記後燃え現象は、上記排気ガス通路中の温度（すなわち、上記排気ガス通路中における排気ガスの温度）がある特定の温度Ｔα以上のときに生じ易くなると言える。

このため、上記触媒１５に流入する排気ガスの温度を高くするためにはこの排気ガス通路中の温度を上記後燃え現象が生じ易くなる温度Ｔα以上に高く維持することが非常に重要となる。つまり、この排気ガス通路中の温度を上記特定温度Ｔα以上に高く維持することによって、単純に排気ガスの温度が下がらないことに加え、後燃え現象による排気ガス温度の上昇を生じさせることができる。

一方、本実施形態の内燃機関のように、各気筒から上記触媒１５に至るまでの排気ガス通路が、上記触媒１５に連接される集合排気ガス通路部分（すなわち、過給機７のタービン７ｂの入口から上記触媒１５に至るまでの部分）と、少なくとも一つの気筒から延在し上記集合排気ガス通路部分へと連接される複数の小排気ガス通路部分（すなわち、上記第一及び第二の小排気マニホルド１７、１８）とから構成されている場合には、各小排気ガス通路部分によってその中を流通する排気ガスの温度を維持する性能、すなわち温度維持性能が異なる場合がある。

すなわち例えば、本実施形態では図１からも分かるように各気筒の配置の関係で、第一気筒と第四気筒からの排気ガスを導く上記第一の小排気マニホルド１７の方が第二気筒と第三気筒からの排気ガスを導く上記第二の小排気マニホルド１８よりも長くなっている。このような場合、長さの長い上記第一の小排気マニホルド１７の方が、それを構成する部材の表面積（放熱面積）や熱容量が大きいため、上記温度維持性能が劣ることになる。

そして、このような場合に上記触媒１５を昇温すべく全気筒において同様の制御を行うと、上記温度維持性能の高い小排気ガス通路部分である上記第二の小排気マニホルド１８においては上記後燃え現象が生じるものの、上記温度維持性能の低い小排気ガス通路部分である上記第一の小排気マニホルド１７においては上記後燃え現象が生じないためにそこを通る排気ガスの温度が低くなってしまう可能性がある。そしてこの温度の低い排気ガスが上記温度維持性能の高い小排気ガス通路部分である上記第二の小排気マニホルド１８からの排気ガスと合流すると排気ガス全体の温度が下がり、それによってその後の上記後燃え現象の発生を阻害してしまう恐れがある。このようになると、排気ガス中の未燃燃料の充分な燃焼が行われない上に上記触媒１５の迅速な昇温も行えないため、エミッションが悪化してしまう恐れがある。

そこで本実施形態では以上のような点を考慮し、以下で説明するような特別な制御を行って、エミッションの悪化を抑制しつつ上記触媒１５の温度を迅速に上昇させるようにしている。なお、以下で説明する本実施形態における制御は、基本的には燃焼空燃比（すなわち、燃焼室２内における平均空燃比）ＡＦと、排気ガスの温度Ｔｅｇ及び排気ガス中に含まれる未燃燃料の量Ｈｃｑとの間に図２に示されるような関係があることを利用している。そこで、具体的な制御の説明の前に、ここでまずこの図２に示されている関係と本実施形態で実施される制御との関係について簡単に説明する。

すなわち、図２は内燃機関の点火時期を一定とした場合における燃焼空燃比ＡＦと排気ガスの温度Ｔｅｇ及び排気ガス中に含まれる未燃燃料の量Ｈｃｑとの関係の一例を示したものである。より詳細には、図中の実線で示された曲線Ｔｅｇ１は、上記第一の小排気マニホルド１７からの排気ガスの上記過給機７のタービン７ｂの入口における温度の燃焼空燃比ＡＦとの関係を示し、一点鎖線で示された曲線Ｔｅｇ２は、上記第二の小排気マニホルド１８からの排気ガスの上記過給機７のタービン７ｂの入口における温度の燃焼空燃比ＡＦとの関係を示している。また、図中の実線で示された曲線Ｈｃｑ１は、上記過給機７のタービン７ｂの入口において上記第一の小排気マニホルド１７からの排気ガス中に含まれている未燃燃料の量の燃焼空燃比ＡＦとの関係を示し、一点鎖線で示された曲線Ｈｃｑ２は、上記過給機７のタービン７ｂの入口において上記第二の小排気マニホルド１８からの排気ガス中に含まれている未燃燃料の量の燃焼空燃比ＡＦとの関係を示している。

この図から明らかなように、排気ガスの温度Ｔｅｇ及び排気ガス中に含まれる未燃燃料の量Ｈｃｑは燃焼空燃比ＡＦによって変化する。また、これらの関係は上記小排気通路部分である上記第一及び第二の小排気マニホルド１７、１８の上記温度維持性能によっても変化する。更に、この図において燃焼空燃比ＡＦをＡＦ１とした場合には、上記第一及び第二の小排気マニホルド１７、１８からの排気ガスのそれぞれに対し、排気ガス中の未燃燃料の量Ｈｃｑが最も少なくなっている。また、燃焼空燃比ＡＦをＡＦ２とした場合には、上記第一及び第二の小排気マニホルド１７、１８からの排気ガスのそれぞれに対し、排気ガスの温度Ｔｅｇが最も高くなっている。

ここで、この図に基づいて機関始動時に上記触媒１５を昇温する場合の燃焼空燃比制御について考えてみると、エミッションの悪化を抑制しつつ上記触媒１５を迅速に昇温するためには、排気ガスの温度Ｔｅｇをある程度高く維持できるのであれば、燃焼空燃比ＡＦを排気ガス中の未燃燃料の量Ｈｃｑを少なくできる燃焼空燃比ＡＦ１にするのが好ましい。しかしながら、実際には燃焼空燃比ＡＦを上記ＡＦ１にすると、上記温度維持性能の低い小排気ガス通路部分である上記第一の小排気マニホルド１７においては排気ガスの温度が低くなってしまい、排気ガスの合流後において排気ガス全体の温度を下げ、結果としてその後の上記後燃え現象の発生を阻害してしまう可能性がある。

そして、以上のことを考慮すると、排気ガスの温度Ｔｅｇをある程度高く維持できる上記温度維持性能の高い小排気ガス通路部分である上記第二の小排気マニホルド１８に連通されている気筒、すなわち第二気筒及び第三気筒においては、燃焼空燃比ＡＦを後燃え現象を促進し排気ガス中の未燃燃料の量Ｈｃｑを少なくできる燃焼空燃比ＡＦ１にするのが好ましい一方、上記温度維持性能の低い小排気ガス通路部分である上記第一の小排気マニホルド１７に連通されている気筒、すなわち第一気筒及び第四気筒においては、燃焼空燃比ＡＦを排気ガスの温度Ｔｅｇを高くする燃焼空燃比ＡＦ２にすることが好ましいと考えられる。

以下で説明する本実施形態における制御は基本的にはこのような考えに基づいたものである。すなわち、本実施形態における制御は簡単に言えば、上記触媒１５の温度を上昇させるべきときには、各小排気通路部分からの排気ガスが合流するときに上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分からの排気ガスが合流することによって排気ガス全体の温度が低下するのを抑制するように、異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒群毎に、燃焼空燃比を異なる値に制御するというものである。

また、より詳細には、本実施形態における制御では、上記触媒１５の温度を上昇させるべきときには、各小排気通路部分からの排気ガスが合流したときの排気ガス全体の温度が予め定めた第１の温度Ｔｘ以上となるように、異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒群毎に、燃焼空燃比を異なる値に制御するようになっている。ここで、上記第１の温度Ｔｘは、例えば、上述した特定温度Ｔα以上の温度とされる。

そして、以上のような制御が行われると、各小排気通路部分からの排気ガスが合流したときに排気ガス全体の温度が低下するのを抑制でき上記第１の温度Ｔｘ以上に維持できるので、その後の上記後燃え現象が促進され、それによって排気ガス中の未燃燃料が減少せしめられると共に排気ガス全体の温度の更なる上昇を図ることができる。そしてその結果、エミッションの悪化を抑制しつつ上記触媒１５の温度を迅速に上昇させることができる。

以下、図３を参照しつつ本実施形態で実施される制御について具体的に説明する。図３は本実施形態において機関始動時における燃料噴射量、点火時期、バイパス弁１９ａ、２０ａの開度等を設定するために実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、ここでは各気筒への吸入空気量を考慮して燃料噴射量が設定されるため、燃料噴射量を設定することは燃焼空燃比を設定することと同義である。また、本実施形態の内燃機関では機関始動時において、この制御ルーチンを実施することによって設定される燃料噴射量、点火時期、バイパス弁の開度等に基づいて制御がなされるようになっている。

本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ１０１において内燃機関が運転中であるか否かが判定される。ステップ１０１において内燃機関が運転中ではないと判定されるとステップ１２５に進む。ステップ１２５では、機関冷却水温度Ｔｗの始動前の値（すなわち、始動前機関冷却水温度）Ｔｗｂが取込まれると共に、後述する積算値Ａｖの値が初期化される（すなわち、Ａｖ＝０とされる）。そしてその後、本制御ルーチンは一旦終了し再度始めから繰り返される。

一方、ステップ１０１において内燃機関が運転中であると判定されるとステップ１０３に進む。ステップ１０３では機関冷却水温度Ｔｗが予め定めた基準冷却水温度Ｔｗｃ未満であるか否かが判定される。この判定はすなわち機関が冷間始動されたか否かの判定であり、より詳細には内燃機関が冷間状態にあるか否かの判定である。上記基準冷却水温度Ｔｗｃはこのような趣旨で予め適切に設定される。

ステップ１０３において機関冷却水温度Ｔｗが上記基準冷却水温度Ｔｗｃ未満ではない、すなわち予め定めた基準冷却水温度Ｔｗｃ以上であると判定される場合は、内燃機関が既に冷間状態にはないと判定された場合であり、この場合にはステップ１２７に進む。ステップ１２７に進むとそこで上記積算値Ａｖの値が初期化され（すなわち、Ａｖ＝０とされ）、その後、本制御ルーチンは一旦終了して再度始めから繰り返される。

一方、ステップ１０３において機関冷却水温度Ｔｗが上記基準冷却水温度Ｔｗｃ未満であると判定される場合は、内燃機関が未だ冷間状態にあると判定された場合であり、この場合にはステップ１０５に進む。ステップ１０５に進んだ場合には、そこで内燃機関がアイドリング状態にあるか否かが判定される。本実施形態においては、内燃機関の搭載された車両の速度がほぼゼロであり、且つアクセルペダル４４の踏込み量Ｌがほぼゼロであるときに内燃機関がアイドリング状態であると判定される。

ステップ１０５において内燃機関がアイドリング状態ではないと判定された場合には、ステップ１２７に進み、そこで上記積算値Ａｖの値が初期化され（すなわち、Ａｖ＝０とされ）、その後、本制御ルーチンは一旦終了して再度始めから繰り返される。一方、ステップ１０５において内燃機関がアイドリング状態であると判定された場合には、ステップ１０７に進む。

ステップ１０７では、積算値Ａｖの積算が開始もしくは継続される。本実施形態においてこの積算値Ａｖは内燃機関の始動後の吸入空気量の積算値である。すなわち、今回の内燃機関の始動後、最初にステップ１０７の制御が実施された場合には上記吸入空気量の積算が開始され、それ以外の場合、すなわち今回の内燃機関の始動後、二度目以降にステップ１０７の制御が実施された場合であって既に積算が開始されている場合には上記吸入空気量の積算が継続される。この積算値Ａｖは後述するステップ１１３における判定で用いられる。なお、他の実施形態ではこの積算値Ａｖを内燃機関の始動後の経過時間としてもよい。

ステップ１０７に続いてはステップ１０９に進む。ステップ１０９では第二気筒及び第三気筒における燃料噴射量及び点火時期が決定される。ここで上記第二気筒及び第三気筒は共に上述した温度維持性能の高い第二の小排気マニホルド１８に連通する気筒である。したがって、ここでは上記燃料噴射量が、上記第二気筒及び第三気筒における燃焼空燃比が後燃え現象を促進し排気ガスの合流時において排気ガス中の未燃燃料の量Ｈｃｑが少なくなるような燃焼空燃比（すなわち上述した図２におけるＡＦ１に相当するような空燃比）となる燃料噴射量に決定されるようになっている。

より詳細には本実施形態においては、ここで決定される燃料噴射量は、上記第二気筒及び第三気筒における燃焼空燃比がこれらの気筒からの排気ガス中の未燃燃料の量Ｈｃｑが合流時において予め定めた量（すなわち、基準となる許容量）以下になるような燃焼空燃比となる燃料噴射量とされる。

本実施形態では、このような燃料噴射量が内燃機関のアイドリング状態におけるスロットル弁開度及び機関回転数等に基づいて定まる吸入空気量も考慮して予め求められて対応する点火時期と共にマップ化されており、ステップ１０９ではこのマップに基づいて適切な燃料噴射量と点火時期が求められるようになっている。

ステップ１０９において上記第二気筒及び第三気筒における燃料噴射量及び点火時期が決定されるとステップ１１１に進む。ステップ１１１では基準積算値Ｃｖが決定される。この基準積算値Ｃｖは、後続するステップ１１３において上記積算値Ａｖと比較して、内燃機関の始動後の吸入空気量の積算値（あるいは、他の実施形態では内燃機関の始動後の経過時間）に基づいて、まだ上記触媒１５の温度を上昇させるべき状態にあるか否かを判定するためのものである。本実施形態においてこの基準積算値Ｃｖはこのような趣旨を考慮し、ステップ１２５で取込まれた始動前機関冷却水温度Ｔｗｂに基づいて適切に決定される。なお、通常は上記始動前機関冷却水温度Ｔｗｂが低いほど上記基準積算値Ｃｖは大きくなる。

ステップ１１１で基準積算値Ｃｖが決定されるとステップ１１３に進む。ステップ１１３では上述したように上記基準積算値Ｃｖと上記積算値Ａｖとが比較される。ステップ１１３において上記基準積算値Ｃｖが上記積算値Ａｖよりも大きいと判定される場合は、まだ上記触媒１５の温度を上昇させるべき状態にあると判定される場合であり、この場合にはステップ１１５に進んで第一気筒及び第四気筒における燃料噴射量及び点火時期が決定される。

ここで上記第一気筒及び第四気筒は共に上述した温度維持性能の低い第一の小排気マニホルド１７に連通する気筒である。また、上述したようにステップ１１５に進む場合はまだ上記触媒１５の温度を上昇させるべき状態にある場合である。したがって、ここでは燃料噴射量が、上記第一気筒及び第四気筒における燃焼空燃比がこれらの気筒からの排気ガスの合流時における温度Ｔｅｇが高くなるような燃焼空燃比（すなわち上述した図２におけるＡＦ２に相当するような空燃比）となる燃料噴射量に決定されるようになっている。

より詳細には本実施形態においては、ここで決定される燃料噴射量は、上記第一気筒及び第四気筒における燃焼空燃比が、これらの気筒からの排気ガスの合流時における温度が予め定めた第２の温度Ｔｙ以上になるような燃焼空燃比となる燃料噴射量である。なおここで上記第２の温度Ｔｙは、例えば合流したときの排気ガス全体の温度が上述した第１の温度Ｔｘ以上となるような温度であり、予め適切に定められる。

本実施形態では、上記のような燃料噴射量が内燃機関のアイドリング状態におけるスロットル弁開度及び機関回転数等に基づいて定まる吸入空気量も考慮して予め求められて対応する点火時期と共にマップ化されており、ステップ１１５ではこのマップに基づいて適切な燃料噴射量と点火時期が求められるようになっている。なお、通常はステップ１１５において決定される燃料噴射量で実現しようとする燃焼空燃比は上記ステップ１０９において決定される燃料噴射量で実現しようとする燃焼空燃比よりも小さい。

ステップ１１５において上記第一気筒及び第四気筒における燃料噴射量及び点火時期が決定されるとステップ１１７に進み、対応するバイパス弁１９ａの開度が決定される。ここで決定されるバイパス弁１９ａの開度は、上記触媒１５を昇温するのに適切な量の排気ガスが上記第一の小排気マニホルド１７内から過給機７のタービン７ｂをバイパスして流れるようにする開度である。すなわち、この場合、過給機７のタービン７ｂをバイパスした高温の排気ガスを上記触媒１５に供給するようにして同触媒１５を迅速に昇温するようにする。なお、本実施形態では上記のような適切な開度が事前に求められており、ステップ１１７ではその開度がバイパス弁１９ａの開度として取込まれることになる。

ステップ１１７において上記パイパス弁１９ａの開度が決定されるとステップ１２３に進む。ステップ１２３では、ステップ１０９において決定された上記第二気筒及び第三気筒における燃料噴射量及び点火時期に対応するバイパス弁２０ａの開度が決定される。ここでバイパス弁２０ａの開度は、上記ステップ１１７で決定されたバイパス弁１９ａの開度よりも小さい開度であって上記第二の小排気マニホルド１８における上記後燃え現象を促進させるような開度に決定される。

すなわち、この場合、バイパス弁２０ａの開度を小さくして過給機７のタービン７ｂをバイパスする排気ガスの量を少なくし、上記タービン７ｂの上流における圧力を増加して上記後燃え現象を促進させるようにする。このようにすることで排気ガス温度を上昇させると共に排気ガス中の未燃燃料の量を減らすことができる。なお、本実施形態では上記のような適切な開度が事前に求められており、ステップ１２３ではその開度がバイパス弁２０ａの開度として取込まれることになる。ステップ１２３において上記バイパス弁２０ａの開度が決定されると本制御ルーチンは一旦終了して再度始めから繰り返される。

一方、ステップ１１３において上記基準積算値Ｃｖが上記積算値Ａｖ以下であると判定される場合は、既に上記触媒１５の温度を上昇させるべき状態にはないと判定される場合であり、この場合にはステップ１１９に進んで上記第一気筒及び第四気筒における燃料噴射量及び点火時期が決定される。

上述したように上記第一気筒及び第四気筒は共に温度維持性能の低い第一の小排気マニホルド１７に連通する気筒であるが、ステップ１１９に進む場合はある程度暖機が進み、既に上記触媒１５の温度を上昇させるべき状態にはない場合である。このようなことからここでは燃料噴射量が、上記第一気筒及び第四気筒における燃焼空燃比が後燃え現象を促進し排気ガスの合流時において排気ガス中の未燃燃料の量Ｈｃｑが少なくなるような燃焼空燃比（すなわち上述した図２におけるＡＦ１に相当するような空燃比）となる燃料噴射量に決定されるようになっている。

より詳細には本実施形態においては、ここで決定される燃料噴射量は、上記第一気筒及び第四気筒における燃焼空燃比がこれらの気筒からの排気ガス中の未燃燃料の量Ｈｃｑが合流時において予め定めた量（すなわち、基準となる許容量）以下になるような燃焼空燃比となる燃料噴射量とされる。

すなわち、ステップ１１９に進む場合には上記第一の小排気マニホルド１７も既にある程度暖められているため、温度維持性能が低くてもそこで上記後燃え現象を生ずることが可能であると考えられる。そのため、ここでは排気ガス中の未燃燃料の量を低減することを重視した制御が行われるようになっている。

本実施形態では、上述したような燃料噴射量が内燃機関のアイドリング状態におけるスロットル弁開度及び機関回転数等に基づいて定まる吸入空気量も考慮して予め求められて対応する点火時期と共にマップ化されており、ステップ１１９ではこのマップに基づいて適切な燃料噴射量と点火時期が求められるようになっている。

ステップ１１９において上記第一気筒及び第四気筒における燃料噴射量及び点火時期が決定されるとステップ１２１に進み、対応するバイパス弁１９ａの開度が決定される。ここではバイパス弁１９ａの開度は、上述したステップ１２３におけるバイパス弁２０ａの開度と同様、上記ステップ１１７で決定されたバイパス弁１９ａの開度よりも小さい開度であって上記第一の小排気マニホルド１７における上記後燃え現象を促進させるような開度に決定される。

すなわち、この場合、バイパス弁１９ａの開度を小さくして過給機７のタービン７ｂをバイパスする排気ガスの量を少なくし、上記タービン７ｂの上流における圧力を増加して上記後燃え現象を促進させるようにする。このようにすることで排気ガス温度を上昇させると共に排気ガス中の未燃燃料の量を減らすことができる。なお、本実施形態では上記のような適切な開度が事前に求められており、ステップ１２１ではその開度がバイパス弁１９ａの開度として取込まれることになる。ステップ１２１において上記バイパス弁１９ａの開度が決定されるとステップ１２３に進む。ステップ１２３では上述したようにして上記バイパス弁２０ａの開度が決定され、その後本制御ルーチンは一旦終了して再度始めから繰り返される。
なお、他の実施形態においては上記ステップ１１３における判定を上記触媒１５の温度に基づいて行うようにしてもよい。

図４は、図３に示された制御ルーチンが実施された場合における内燃機関始動後の第一の小排気マニホルド１７の温度と第一及び第四気筒の燃焼空燃比の経時変化の一例を示したものである。第一の小排気マニホルド１７の温度に関しては、図３に示された制御ルーチンが実施された場合が実線で示され、第一及び第四気筒の燃焼空燃比がリーン側の空燃比であるＡＦ１とされた場合が一点鎖線で示され、リッチ側の空燃比であるＡＦ２とされた場合が二点鎖線で示されている。

この図の例では、時刻ｔ０に内燃機関が始動されており、それから時刻ｔ１までは第一及び第四気筒の燃焼空燃比がリッチ側の空燃比であるＡＦ２とされている。時刻ｔ１において上記積算値Ａｖが上記基準積算値Ｃｖ以上になったと判定され、第一及び第四気筒の燃焼空燃比がリッチ側の空燃比であるＡＦ２からリーン側の空燃比であるＡＦ１に切換えられている。時刻ｔ１においては第一の小排気マニホルド１７の温度は上記特定温度Ｔαを超えており、同小排気マニホルド１７内においても充分に上記後燃え現象が生じる状態となっている。

なお、本実施形態においては図１にも示されているように長さの短い小排気通路部分である第二の小排気マニホルド１８の直径が長さの長い小排気通路部分である第一の小排気マニホルド１７の直径よりも小さくされている。このようにすることによって、長さの短い小排気通路部分である第二の小排気マニホルド１８の熱容量や放熱面積を減少することが可能となり温度維持性能を更に向上することができるので、その内部での後燃え現象を促進することができる。そしてこれにより触媒到達時の排気ガスの温度を上昇させることができると共に排気ガス中に含まれる未燃燃料の量も減少させることができる。そしてこの結果、エミッションの向上を図ることができる。

なお、ここでは上記第二の小排気マニホルド１８の長さが短いため、その直径を小さくしても（すなわち例えば、一気筒分の排気ガス量に対応する直径としても）そこへ排気行程のタイミングの干渉しない気筒（すなわち第二気筒と第三気筒）を連通させるようにすれば内燃機関の性能上の問題が生じるのを避けることができる。

更に、本実施形態においては、上記ステップ１０９、ステップ１１５及びステップ１１９における点火時期の決定において、各気筒における発生トルクが同じになるような点火時期に決定されるようになっている。すなわち、これまでの説明から分かるように図３に示した制御ルーチンが実施される場合、第一及び第四気筒と第二及び第三気筒とはそれぞれ異なる燃焼空燃比となるように制御される場合がある。そしてこのような場合には、気筒間で発生トルクに差が生じる可能性がある。これに対し本実施形態では、燃焼空燃比の異なる気筒群毎に点火時期を異なる値に設定するようにし、気筒間で発生トルクに差が生じないようにしている。より具体的には、本実施形態では燃焼空燃比の低い気筒では燃焼空燃比の高い気筒よりも遅角された点火時期が設定されるようになっている。そしてこのようにすることで上述したような気筒群毎の燃焼空燃比制御を実施することによって生じ得るトルク変動を抑制することができる。

また、他の実施形態では、上述したような気筒間における発生トルクの差をモータジェネレータによって吸収するようにしてもよい。図５はこの場合の構成について説明するための図である。図５に示された構成は基本的に図１に示された構成と同様であり、共通する部分については説明を省略する。

図５を参照すると、この構成では内燃機関の出力軸３６にモータジェネレータ３７が連結され、更に変速機３５が連結されている。このモータジェネレータ３７は内燃機関の駆動力とは別個に駆動力を発生する電気モータとしての機能と、外力によって駆動されて発電を行う発電機としての機能の両方を備えている。

図５に示される構成ではこのモータジェネレータ３７は内燃機関の出力軸３６上に取付けられ且つ外周面に複数個の永久磁石を取付けたロータ３８と、回転磁界を形成する励磁コイルを巻設したステータ３９とを具備した交流同期電動機のような構成を有している。ステータ３９の励磁コイルはモータジェネレータ制御回路４０に接続され、このモータジェネレータ制御回路４０は直流高電圧を発生するバッテリ４１に接続される。

上述したようにモータジェネレータ３７を外力により駆動する状態にすると発電機として作動せしめることができ、このとき発生した電力がバッテリ４１に回生される。モータジェネレータ３７を発電機として作動せしめる場合にはモータジェネレータ制御回路４０によりモータジェネレータ３７によって発生せしめられた電力がバッテリ４１に回生されるように制御される。

なお、この構成では電子制御ユニット５０の入力ポート５５に変速機３５の変速比または変速段、及び変速機３５の出力軸３０の回転数等を表わす種々の信号も入力されるようになっている。また、出力ポート５６は対応する駆動回路５８を介して変速機３５にも接続されている。更に出力ポート５６はモータジェネレータ制御回路４０を介してモータジェネレータ３７へ接続されている。

この実施形態では以上のような構成において、上述したような気筒間における発生トルクの差をモータジェネレータ３７によって吸収するようにしている。すなわち、図３に示した制御ルーチンによる制御が実施され、上記触媒１５の温度を上昇させるべく上記第一及び第四気筒における燃焼空燃比が上記第二及び第三気筒における燃焼空燃比よりも小さくされた場合を例にとると、より大きなトルクの発生する上記第一及び第四気筒の膨張行程が到来するタイミングにおいてモータジェネレータ３７によるトルク吸収制御が実施されるようになっている。つまりこの場合、トルク差の発生が周期的であり予測可能であることから、それに応じてモータジェネレータ３７を制御することによってトルク差を吸収することができる。

より詳細には、まず図３に示した制御ルーチンによる制御が実施されて決定された上記第一及び第四気筒における燃焼空燃比及び点火時期、並びに上記第二及び第三気筒における燃焼空燃比及び点火時期等に基づいて、上記第一及び第四気筒において発生するトルクと上記第二及び第三気筒において発生するトルクとが算出される。次にこれら算出されたトルクの差が算出され、吸収すべきトルク差が求められる。そして、より大きなトルクが発生する上記第一及び第四気筒の膨張行程が到来するタイミングで上記の吸収すべきトルク差の分だけトルクを吸収するように上記モータジェネレータ３７が制御される。

このようにすると、上述したように気筒群毎に燃焼空燃比や点火時期を制御することによって生じ得るトルク変動を抑制することができる。また、この場合、モータジェネレータ３７によるトルク吸収限界までは気筒間の発生トルク差を大きくすることが許容されるので、エミッションの悪化を抑制しつつ上記触媒１５の温度をより迅速に上昇させるという目的のために、より適した燃焼空燃比や点火時期を気筒群毎に設定することが可能となる。

なお、以上では四気筒内燃機関の場合を例にとって説明しているが、本発明は六気筒、八気筒、十気筒といった他の多気筒内燃機関にも適用可能である。また、以上では過給機を有する内燃機関を例にとって説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく過給機を有していない内燃機関にも適用可能である。

また、以上では異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒群毎に燃焼空燃比と点火時期の両方を異なる値に制御するかのように説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、同様の効果を得るために、異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒群（もしくは気筒）毎に、燃焼空燃比と点火時期の何れか一方を異なる値に制御するようにしてもよい。

すなわち例えば、図２と同様に示すことができる燃焼空燃比を一定とした場合の点火時期と排気ガスの温度Ｔｅｇ及び排気ガス中に含まれる未燃燃料の量Ｈｃｑとの関係に基づいて、上記気筒群（もしくは気筒）毎に点火時期を異なる値に制御するようにしてもよい。なお、このような場合にはトルク変動を抑制するために上述したようにモータジェネレータを用いるのが有効である。

図１は、本発明を筒内噴射型火花点火式四気筒内燃機関に適用した場合について説明するための図である。図２は、内燃機関の点火時期を一定とした場合における燃焼空燃比ＡＦと排気ガスの温度Ｔｅｇ及び排気ガス中に含まれる未燃燃料の量Ｈｃｑとの関係の一例を示した図である。図３は、本発明の一実施形態において機関始動時における燃料噴射量、点火時期、バイパス弁の開度等を設定するために実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図４は、図３に示された制御ルーチンが実施された場合における内燃機関始動後の第一の小排気マニホルドの温度と第一及び第四気筒の燃焼空燃比の経時変化の一例を示したものである。図５は、本発明をモータジェネレータを備えた筒内噴射型火花点火式四気筒内燃機関に適用した場合について説明するための図である。

符号の説明

１内燃機関本体
３燃料噴射弁
１２スロットル弁
１５触媒
１７第一の小排気マニホルド
１８第二の小排気マニホルド
１９ａ、２０ａバイパス弁
３７モータジェネレータ
４１バッテリ

Claims

各気筒から触媒に至るまでの排気ガス通路が、上記触媒に連接される集合排気ガス通路部分と、少なくとも一つの気筒から延在し上記集合排気ガス通路部分へと連接される複数の小排気ガス通路部分とから構成されていて、該複数の小排気ガス通路部分のうちの少なくとも二つの小排気ガス通路部分は、該小排気ガス通路部分を流通する排気ガスの温度を維持する性能である温度維持性能が互いに異なるように構成されている多気筒内燃機関において、
上記触媒の温度を上昇させるべきときには、各小排気通路部分からの排気ガスが合流するときに上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分からの排気ガスが合流することによって排気ガス全体の温度が低下するのを抑制するように、異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群毎に、燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を異なる値に制御することを特徴とする、多気筒内燃機関の制御装置。
上記触媒の温度を上昇させるべきときには、各小排気通路部分からの排気ガスが合流したときの排気ガス全体の温度が予め定めた第１の温度以上となるように、異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群毎に、燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を異なる値に制御することを特徴とする、請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記温度維持性能が相対的に低い小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群において、該小排気ガス通路部分からの排気ガスの合流するときの温度が予め定めた第２の温度以上になるように燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を制御することを特徴とする、請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記温度維持性能が相対的に高い小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群において、該小排気ガス通路部分からの排気ガスが合流するときにおける排気ガス中に含まれる未燃燃料の量が予め定めた量以下になるように燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を制御することを特徴とする、請求項３に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
上記温度維持性能が異なるのは上記小排気通路部分の長さが異なることに起因していて、長さの短い小排気通路部分の直径が長さの長い小排気通路部分の直径よりも小さくされていることを特徴とする、請求項１から４の何れか一項に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
上記多気筒内燃機関は過給機を備えており、上記各小排気ガス通路部分に対しては上記過給機のタービンをバイパスするバイパス通路であって該バイパス通路を流通する排気ガスの量を制御するバイパス弁を有しているバイパス通路が設けられていて、
上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記温度維持性能の相対的に高い小排気ガス通路部分に対して設けられている上記バイパス弁の開度が上記温度維持性能の相対的に低い小排気ガス通路部分に対して設けられている上記バイパス弁の開度よりも小さくなるように制御されることを特徴とする、請求項１から５の何れか一項に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
上記多気筒内燃機関にはモータジェネレータが連結されていて、
上記触媒の温度を上昇させるべきときに異なる温度維持性能を有する小排気ガス通路部分へ連通する気筒もしくは気筒群毎に燃焼空燃比と点火時期の少なくとも一方を異なる値に制御する場合には、気筒間の発生トルクの差を上記モータジェネレータで吸収するように該モータジェネレータを制御することを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載の多気筒内燃機関の制御装置。