JP2005069238A

JP2005069238A - エンジンの排出ガス浄化システム

Info

Publication number: JP2005069238A
Application number: JP2004359617A
Authority: JP
Inventors: Akio Ishida; 明男石田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2024-12-13
Also published as: JP4378754B2

Abstract

【課題】走行と停止を頻繁に繰り返すディーゼル自動車の都市内走行では高温と低温に激しく変動する排気ガスが排出されるが、このような運転条件下でもＤＰＦ装置の再生を可能にすると共に、排気ガス浄化装置の排出ガス浄化を促進する。
【解決手段】並列に配設した第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂを交互に高温に維持する制御を行い、都市内走行時にもフィルタの再生を可能とする。第１排気通路フィルタ４２ａを高温に維持する場合は、第１気筒群７２ａを優先的に稼動気筒群として運転すると同時に、気筒群排気流路切替弁１６０の弁板６１を調節して当該フィルタへの低温排気ガスの流入を禁止して、当該フィルタの冷却を防止する。第２排気通路フィルタ４１ｂを高温に維持する場合も同様の制御を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、都市内走行中の自動車のエンジンから排出されるにパティキュレートを捕集して除去するＤＰＦ装置のフィルタ再生を促進すると共に、ＮＯｘ等の有害排出ガスの浄化率の向上を図ることを目的とする。

最近のディーゼル自動車では、自動車排出ガス規制の強化に適合させるため、ディーゼルエンジンから排出される黒煙およびディーゼル粒子状物質（Particulate Matter）（以下「パティキュレート」という）を浄化する粒子状物質除去装置（Diesel Particulate Filter）（以下ＤＰＦ装置という）が装着されている。このＤＰＦ装置ではエンジンから排出されるパティキュレートを捕集するためにフィルタとフィルタに捕集したパティキュレートを除去する再生機構が備えられている。このフィルタの代表的な例としてのコージェライトや炭化珪素を基材とした多孔質セラミックスから成るウォールフローモノリスが多く用いられている。そして、ＤＰＦ装置ではディーゼルエンジンの運転時にフィルタによるパティキュレートの捕集機能を継続的に発揮させるため、ＤＰＦ装置にはフィルタに捕集されたパティキュレートをフィルタから除去するフィルタの再生機能を有していることが必要である。その他、ディーゼルエンジンからはＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの有害排出ガス（以下排出ガスという）も排出されるため、ＣＯ、ＨＣおよびパティキュレート中の可溶性有機物を酸化して浄化する酸化触媒装置、通常の酸素過剰雰囲気の運転時はＮＯｘを触媒中に吸蔵して還元雰囲気運転時にＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒装置（以下ＮＯｘ吸蔵触媒装置という）、排気ガス中に尿素水を噴霧状で注入して尿素を熱分解と加水分解して発生したアンモニアでＮＯｘを還元して浄化する尿素還元型ＮＯｘ触媒装置（Urea Selective Catalytic Reduction system）等の排気ガス浄化装置の研究も行われている。

ところで、ＤＰＦ装置のフィルタに捕集されたパティキュレートは６００℃以上の温度に維持できればパティキュレート自体が燃焼し、パティキュレートはフィルタから自動的に再生される特性がある。しかし、通常のディーゼル自動車の都市内走行では、走行と停止が繰り返されるため、エンジンの負荷はアイドリングから高負荷の広い範囲で負荷が変動し、排気温度が１００℃〜６５０℃の範囲で変動する。このような状態でフィルタに捕集堆積したパティキュレートを６００℃以上の温度に維持してパティキュレートを自己燃焼させることは困難である。この問題を解決するため、フィルタに酸化触媒を担持してフィルタに捕集堆積したパティキュレートの酸化温度を下げる媒再生方式やフィルタの上流に酸化触媒を配設して排気ガス中のＮＯをＮＯ_２に変換して酸化力の強いＮＯ_２によりフィルタに捕集堆積したパティキュレートを３００℃程度で酸化させる連続再生式のＤＰＦ装置が開発されている。

しかしながらこれら酸化触媒再生式や連続再生式のＤＰＦ装置においてもフィルタ温度が３００℃前後の温度以下の状態ではパティキュレートを燃焼させることができないためフィルタの再生が不能となる。特にディーゼル自動車の都市内走行においては加速時にはエンジンが高負荷運転では排気ガス温度は３００℃以上となるが、減速時や信号待ち停止時のアイドリング時には排気ガス温度は１００℃前後に低下する。一般に都市内走行では走行の全体に占めるアイドリング運転時間は、日常的に４０％に達しているのが現状である。このような都市内の信号間の距離が短いディーゼル自動車の走行の場合、加速中には３００℃以上の高温の排気ガスがＤＰＦ装置に流入して触媒やフィルタを加熱できるが、数秒間の加速では触媒担体やフィルタ自体が大きな熱容量を有しているために短時間では触媒担体やフィルタの温度を３００℃以上に上昇させることはできない。そして加速後の減速中には１００℃前後の低温排気ガスの流入による触媒担体やフィルタの冷却によりされるため、都市内走行では触媒担体やフィルタの温度が３００℃以上に上昇する機会が無いため、酸化触媒再生式や続再生式のＤＰＦ装置の再生ができないのが現状である。

酸化触媒再生式や連続再生式のＤＰＦ装置において再生機能を発揮させるためには、触媒の活性化による捕集パティキュレートが燃焼して除去できるまでの期間、フィルタに担持した触媒が十分に活性化する３００℃以上の温度に持続されていることが必要がある。ディーゼル自動車の都市内走行では、エンジンの負荷はアイドリングから高負荷の広い範囲で負荷が変動するため、排気ガス温度も１００℃〜６５０℃の範囲で著しく変動する。そのためエンジンからの排気ガスをそのまま酸化触媒再生式や続再生式のＤＰＦ装置に流入させた場合にはＤＰＦ装置のフィルタ温度を十分な温度に上昇させることができないため、フィルタは再生されない状態となる。フィルタを再生可能とする温度に上昇させるため、再生しようとするフィルタには低温の排気ガスを流入させないようにしてフィルタの冷却を防止する必要がある。

同様に、酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等の排気ガス浄化装置に排出ガス浄化機能を発揮させるためには、ＤＰＦ装置の再生の場合と同様に、排気ガス浄化装置の触媒が活性化する温度に上昇させる必要があり、これら排気ガス浄化装置に流入する排気ガス温度を高温化する工夫が必要である。

また、ディーゼルエンジンと同様なＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣおよびパティキュレートの有害排出ガスを排出する液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンの排出ガス浄化のためには、ディーゼルエンジンと同様のＤＰＦ装置の装着や酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等の排気ガス浄化装置の装着が必要であり、都市内走行でのＤＰＦ装置や排出ガス浄化装置の十分な機能発揮による排出ガス浄化の効果えるためにはディーゼルエンジンと同様のＤＰＦ装置のフィルタの冷却を防止対策や排気ガス浄化装置に流入する排気ガス温度の高温化を図る必要である。

かかる技術に関連する資料としては排気ガスを２つの排出ガス流れに分流する分岐部と２つ排気通路のそれぞれの途中に触媒を担持したフィルタを並列に配設し、フィルタの下流の２つ排出ガス流れを合流する排出ガス通路の集合部を備え、フィルタ上流の分岐部又はフィルタ下流の集合部の何れかに通路切替弁を設け、分岐部の上流に設けた排気ガス温度計により検知した排気温度により２つ排気通路のそれぞれにフィルタまたは触媒を設け、２つ排気通路の何れかを閉じる機構のＤＰＦ装置に関する特許文献１および知特許文献２、特許文献３および特許文献４が公知である。またディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを削減するため、燃料として軽油の他に天然ガスを使用する特許文献５が公知である。

特許文献１の技術は、２つ排気通路のそれぞれの途中に触媒を担持したフィルタを並列に配設し、ＤＰＦ装置の上流の排気ガス温度が触媒の活性化温度を超えた状態から所定値以下に低下した時、通路切替弁により一定時間、２つ排気通路の片方のフィルタへの排出ガスの流入を停止し、排気ガスの流入を禁止したフィルタを保温して触媒による再生を行わせようとしたものである。

特許文献２の技術は、２つ排気通路のそれぞれの途中に、所定の温度条件を満たす時に高い浄化率で浄化する触媒を担持したフィルタを並列に配設し、少なくとも一方の排気通路に所定の温度条件を満たすように２つに排気通路に流れ込む排気ガスの流量の割合を変更するようにしたものである。

特許文献３の技術は、多気筒エンジンを２個の気筒群に分割し、気筒群毎に吸気通路と排気通路を設けると共に各排気通路のそれぞれにフィルタを設け、各気筒群に吸気を分流する吸気通路の分岐部に吸気絞り弁設けた、片方の気筒群に吸入する空気量を制限することにより排気ガス温度を上昇させて吸入空気量を制限した気筒群のフィルタを再生せしめるようにしたものである。

特許文献４の技術は、多気筒エンジンを複数の気筒群に分け、各気筒群の排気通路を独立して配設し、各気筒群の排気通路毎に触媒を配設し、エンジンの部分負荷条件下では一部の気筒群の運転を休止気筒群とし、残りの気筒群を稼動気筒群として運転する気筒群休止エンジンにおいて、稼動気筒群の排気温度の上昇による触媒温度の高温化を図り、稼動気筒群の触媒の活性化による排出ガスの浄化効率の向上を図ったものである。
特許文献５の技術は燃料としてパティキュレートを排出する軽油の他にパティキュレートを排出しない天然ガスをしようすることにより、エンジン全体のパティキュレート排出の削減を図ったものである。
特開平５−１９５７４８特開２００３−３０７１２７特開昭５７−１２４０１９特開２００２−３４９３０４特開平７−１１９８３

日本の都市では信号機が設置された交差点と交差点の距離が短く、信号機の設置密度も高い。そのため、都市内走行のディーゼル自動車では加速中にエンジンから３００℃以上の高温の排気ガスが排出される期間が数秒以下と短時間であり、加速後の定常走行またはエンジンブレーキ走行では排気ガス温度が１００℃前後若しくは１００℃以下に低下する。特にエンジンブレーキの状態となってディーゼルエンジンは高回転数の燃料無噴射運転の状態となるため、エンジンからは１００℃以下の排気ガスが大量に排出され、触媒を急速に冷却されることになる。

このようにディーゼル自動車の都市内走行では加速、蛇行、定常、エンジンブレーキ、赤信号待ち停止の繰り返しのため、エンジン負荷は短時間にアイドリングから高負荷の広い範囲で負荷が変動し、排気温度が１００℃〜６５０℃の範囲で変動することになる。上記特許文献１のものにあっては、触媒担体やフィルタは比較的、大きな熱容量を有していることもあり、都市内の走行において触媒やフィルタの温度を触媒が活性化する温度である３００℃程度以上に到達させることができない場合が多い。

しかしながら、上記特許文献１のものにあっては、ＤＰＦ装置のフィルタ温度はフィルタ上流の排気ガス温度に支配されていると見なし、排気ガス温度が触媒のパティキュレート酸化開始温度以上に到達すると触媒自体の温度もパティキュレートを酸化させる３００℃以上に達するとの考えから、その排気ガス温度が短時間で触媒のパティキュレート酸化開始温度以下に低下した時に一定時間、低温の排気ガスを当該フィルタに流入させないようにして当該フィルタを保温し、当該フィルタに担持した触媒により当該フィルタに捕集したパティキュレートを酸化して当該フィルタを再生しようとするものである。

しかし、ＤＰＦ装置のフィルタ自体に大きな熱容量を有しているため、当該フィルタに３００℃以上の高温排気ガスの短時間の流入ではフィルタ自体と当該フィルタに担持した触媒の温度は触媒の温度がパティキュレートを酸化させる３００℃以上の温度まで上昇させることができないことは明らかである。このような、フィルタに流入する排気ガス温度が３００℃以上になっても当該フィルタに担持した触媒の温度が３００℃以下の状態で一定時間、低温の排気ガスを当該フィルタに流入させないようにして当該フィルタを保温しても該フィルタに担持した触媒の温度が３００℃以下では捕集パティキュレートが酸化しないためフィルタは再生できず、特許文献１のものにあっては、フィルタの再生が不能な技術である。

また、仮に触媒の温度もパティキュレートを酸化させる３００℃触媒の温度となった後に一定時間の排気ガスの流入を禁止した場合は、触媒の温度がパティキュレートを酸化させる３００℃触媒の温度となった後も連続してエンジンから高温の排気ガスが排出され続けた時にはその大量に含まれる酸素を含む高温の排気ガスを連続して流入させ続けた場合に比較して当該フィルタに連続して酸素が供給されない状態のために当該フィルタ部分ではパティキュレートの酸化反応の進捗にしたがって酸素量が減少するため酸化反応速度が低下し、フィルタ再生が不十分となる不具合を生じる問題がある。

このように上記特許文献１のものにあっては、短時間に高温と低温に変動する排気ガスを排出する都市内のディーゼル自動車の走行では、走行中にフィルタに流入する高温の排気ガスが検知されたとしても、その時点ではフィルタの触媒が活性化温度に到達するまで加熱されていない状態であるため、フィルタに流入する高温排気ガスの検知後に直ちに低温排気ガスの流入を禁止して保温したとしても触媒が活性化する温度に未到達のフィルタのため、フィルタは捕集パティキュレートの酸化除去が行われず、触媒の再生機能が発揮できない。そのため特許文献１のものにあって都市内の走行での連続した長期間の走行では捕集パティキュレートによるフィルタの目詰まりを起こし、エンジン背圧の上昇によるエンジン停止等の故障が発生し、ディーゼル自動車用ＤＰＦ装置として実用上、問題がある。

上記特許文献２のものにあっては、排気通路を分岐して並列に配設したフィルタの片方の再生するフィルタに流入する排気ガスの流量を排気ガス温度で多少の流量制御を行ったとしても、ディーゼル自動車の都市内走行中には、エンジンブレーキ、赤信号待ち停止の繰り返しのため、エンジンからアイドリングの１００℃の排気ガスが短時間のサイクルで繰り返して排出されるためにフィルタが冷却される。そのため、フィルタ温度を３００℃程度以上に維持することは難しく、上記特許文献２のものにあっては、都市内走行においては再生が機能しない不具合が発生することは明らかである。

また、上記特許文献３のものにあっては、多気筒エンジンを２つの気筒群に分割し、気筒群毎に吸気通路とフィルタを備えた排気通路を設けており、片方のフィルタを再生する場合は再生する気筒群の吸気量を絞ることにより再生するフィルタに流入する排気温度を上昇させるようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置である。ディーゼル自動車の都市内走行中には、エンジンブレーキ、赤信号待ち停止の繰り返しのため、エンジンからアイドリングの１００℃の排気ガスが短時間のサイクルで繰り返して排出されるためにフィルタが冷却される。そのため、吸気絞りにより多少の排気温度を上昇させることは可能であるが、アイドリングの１００℃の排気ガスをフィルタの触媒が活性する３００℃程度以上まで上昇させることはエンジンの燃焼悪化を伴うため極めて困難である。上記特許文献３のものにあっては、都市内走行においては排気ガスをフィルタの触媒が活性する３００℃程度以上に上昇させることが困難なためフィルタの再生が機能しない不具合が発生することは明らかである。

また、上記特許文献４のものにあっては、多気筒エンジンを複数の気筒群に分け、各気筒群の排気通路のそれぞれに触媒を配設し、エンジンの部分負荷条件下では一部の気筒群の運転を休止気筒群して残りの気筒群を稼動気筒群として運転することにより、稼動気筒群の排気温度の上昇による触媒温度の高温化により触媒による排気浄化やフィルタを再生しようとしたものである。

また、上記特許文献５のものにあっては、エンジンの気筒内に軽油をパイロット噴射し、パイロット噴射燃料の自己着火により吸気ポートから気筒内に噴射した天然ガスを点火するエンジンである。この液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンではディーゼルエンジンよりもパティキュレートの排出は少ないが、更なる低公害化のためには有効なＤＰＦ装置によるパティキュレートの削減が必要であり、また部分負荷では多量のメタンを排出する不具合がある。

そのため上記特許文献４のものにあっては、都市内走行においては、フィルタの触媒が活性する３００℃程度以上に上昇させることが困難なためフィルタの再生が機能しない不具合が発生することは明らかである。また、排気ガス浄化機能が温度上昇による触媒の活性に依存する酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等にＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の排気浄化装置ついても、フィルタの再生機能と同様に不具合が発生することは明らかである。また、液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンについてもディーゼルエンジンの場合と同様の問題がある。

以上のように特許文献１乃至４は何れも,並列に配設した複数の排気通路毎に触媒を担持した触媒担体若しくは触媒を担持したフィルタを配設し、自動車の走行中に一部の排気通路の触媒担体若しくはフィルタに流入する排出ガスを制御して触媒が活性化する３００℃程度以上に上昇させようとするものである。

しかしながら、都市内走行のディーゼル自動車は交差点での青信号点灯により発進時と加速時の比較的短い時間の間には４００℃以上の高温の排気ガスを排出されるが、加速された後の定常走行の排気ガス温度は加速時より大幅に低下し、エンジンブレーキによる減速走行およびアイドリング運転の赤信号による停止中の排気ガス温度は１００℃前後以下の低温となる。特許文献１乃至４は何れも一部の触媒担体若しくはフィルタに流入する排出ガスを制御して高温化しようとしているが、減速走行およびアイドリング運転の赤信号による停止中の１００℃前後以下の低温の排気ガスがこれら触媒担体若しくはフィルタに流入し、フィルタが冷却される構造である。そのため、ディーゼル自動車の都市内走行では、加速、エンジンブレーキ、赤信号待ち停止の繰り返しのため、触媒担体やフィルタには高温と低温の排気ガスに繰り返し暴露されることになり、ある程度の熱容量を有する触媒担体やフィルタは短時間のサイクルで４００℃以上の高温と１００℃の低温の排気ガスに暴露されるため、触媒は活性化する３００℃程度以上に上昇させることは難しい。

このように特許文献１乃至４の方法を用いて触媒担体若しくはフィルタへの排出ガスの流入を制御して触媒担体若しくはフィルタを高温に維持して触媒を活性化しようとしても、都市内走行では低温の排気ガスにより常時、冷却されるため、触媒は活性化しなくなる不具合が生じる。そのため連続した長時間の都市内走行ではＤＰＦ装置のフィルタに過剰のパティキュレートが堆積し、排気背圧の上昇によるエンジン停止や、捕集パティキュレートの異常燃焼によるフィルタ溶損等の不具合が発生する恐れがあり、ＤＰＦ装置としての実用性に問題がある。

本発明は上記問題に鑑みて案出されたものである。その構造はエンジンから排出された排出ガスは排気マニホールドの下流に２本の排気通路が並列に接続され、各排気通路の途中にはフィルタを設け、フィルタ上流の排気マニホールド出口付近に排出ガス温度計が配設されている。

本発明では２本の排気通路の片方のフィルタを優先的に再生させるために高温に維持することとし、排気ガスが所定値よりも低い排気ガス温度を検知した場合には低温排出ガスは、一方のフィルタ再生を優先とする高温維持のフィルタに流入させないようにして他方のフィルタに流入させるようにする。この方法により、再生を優先するフィルタでは低温排気ガスの流入による冷却が防止され、常に優先的に再生させるフィルタの温度を高温に維持されるようにすることにより、ディーゼル自動車の都市内走行においてもフィルタの再生を可能にしたものである。

なお、２本の並列の各排気通路のそれぞれに酸化触媒再生式や続再生式のＤＰＦ装置を設け、このＤＰＦ装置の並列に配置したフィルタの片方のフィルタを優先的に高温に維持するように制御するが、優先的に高温に維持するフィルタは、所定の基準により交互に入れ換えるものとする。また、排気ガス温度検出器が所定値よりも高い排気ガス温度を検知した場合は両方のフィルタに排出ガスを流入させて両方のフィルタの触媒再生が可能なように制御する。これにより高速道路走行や登坂走行のようにエンジンの連続した高負荷運転では両方のフィルタの触媒再生が実施できるようになる。

このように本発明はディーゼル自動車の都市内走行では加速、蛇行、定常、エンジンブレーキ、赤信号待ち停止の繰り返しのため、エンジン負荷は短時間にアイドリングから高負荷の広い範囲で負荷が変動し、排気温度が１００℃〜６５０℃の範囲で変動する状態において、ＤＰＦ装置のフィルタの触媒再生を可能にしたことが特徴である。また、ＤＰＦ装置の他に酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等をＤＰＦ装置を併用するに場合、高温維持制御のフィルタと排気通路に直列に接続した排気ガス浄化装置の高温化も可能となり、排気ガス浄化装置の排気浄化機能の向上が可能となる。

また、ディーゼルエンジンと同様、液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンではパティキュレートの他にもＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの排出ガスが排出されるために、ＤＰＦ装置や酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等の排気ガス浄化装置の装着による排気ガスの浄化が必要である。本発明は液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガス自動車の都市内走行においてもＤＰＦ装置のフィルタの触媒再生を可能にし、酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等を配設して排気浄化機能を向上させるようにしたものである。

本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を採用することとした。
すなわち、請求項１記載の発明に係る排出ガス浄化システムは、全ての気筒が稼動する多気筒ディーゼルエンジンにおいて、
上記多気筒ディーゼルエンジンの排出ガスを排気マニホールドから排気マフラーに流下させる排気通路の一部を分岐させた第１排気通路および第２排気通路を並列に設け、
上記第１排気通路の途中にパティキュレートを捕集する第１排気通路フィルタを備え、上記第２排気通路の途中にパティキュレートを捕集する第２排気通路フィルタを備えたＤＰＦ装置を設け、
上記排気通路が上記第１排気通路と上記第２排気通路とに分岐する分岐部に排気流路切替弁が設け、
上記排気流路切替弁は上記多気筒ディーゼルエンジンの各気筒から排出された排気ガスを第１排気通路のみに流下させる形態、第２排気通路のみに流下させる形態、第１排気通路と第２排気通路の両方に流下させる形態の３種類の排出ガス流れ形態に切替えを可能とし、
上記排気流路切替弁の上流に排気ガス温度検出器を設け、上記排気流路切替弁に流入する排気ガス温度を検出し、
上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御と上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の２種類の制御を可能とし、
上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御は、上記排気ガス温度が所定値より高い時には排気ガスを上記第１排気通路と第２排気通路の両方の排気通路に排気ガスを流下させ、逆に上記排出ガス温度が所定値より低い時には排気ガスを上記第２排気通路のみの単独の排気通路に流下させるように上記排気流路切替弁を調節し、
上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御は、上記排出ガス温度が所定値より高い時には排気ガスを上記第１排気通路と上記第２排気通路の両方の排気通路に排気ガスを流下させ、逆に上記排出ガス温度が所定値より低い時には上記第１排気通路のみの単独の排気通路に流下させるように上記排気流路切替弁を調節し
上記第１排気通路フィルタまたは上記第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタ温度を優先的に高温に維持できるようにしたことを特徴とする。

この請求項１記載の発明では、多気筒ディーゼルエンジンの排気マニホールドから排出された排出ガスを排気マフラーに流下させる排気通路の途中の一部を分岐させた第１排気通路および第２排気通路を並列に設ける。そして第１排気通路と第２排気通路の排気ガス流れの上流の分岐部に排気流路切替弁を設ける。この排気流路切替弁の排気ガス入口には排気通路から多気筒ディーゼルエンジンの排気ガスが流入し、排気流路切替弁の２個の排気ガス出口のそれぞれに第１排気通路および第２排気通路を並列に接続する。

この第１排気通路の途中にパティキュレートを捕集するＤＰＦ装置の第１排気通路フィルタを備え、また、第２排気通路の途中にパティキュレートを捕集するＤＰＦ装置の第２排気通路フィルタを配設する。そして排気流路切替弁は多気筒ディーゼルエンジンの各気筒から排出される排気ガスを第１排気通路のみに流出させる形態、第２排気通路のみに流出させる形態、第１排気通路と第２排気通路の両方に流出させる形態の３種類の排出ガス流れ形態に切替えを可能とする。

排気流路切替弁の上流には排気ガス温度検出器を設け、排気流路切替弁に流入する排気ガス温度を検出する。第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する場合は、排出ガス温度が所定値より低い時には排気ガスを第１排気通路に流下させないで第２排気通路のみに流下させるように排気流路切替弁を制御し、排出ガス温度が所定値より高い時には第１排気通路と第２排気通路の両方の排気通路に排気ガスを流下させるように排気流路切替弁を制御する。

また、第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する場合は、排気ガス温度が所定値より低い時には第２排気通路に流下させないで第１排気通路に流下させるように排気流路切替弁を制御する。そして排気ガス温度が所定値より高い時には第１排気通路と第２排気通路の両方の排気通路に排気ガスを流下させるように排気流路切替弁を制御する。これにより多気筒ディーゼルエンジンの運転中は第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタの温度を優先的に高温に維持できるようにし、この高温に維持したフィルタではフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させることによりフィルタに再生が行われるようにする。

また、第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタ温度を優先的に連続して高温に維持する時間については、エンジン運転中には常に何れか一方のフィルタのフィルタ温度を高温に維持するように制御しても良いし、または、予め定めた時間の間にて何れか一方のフィルタを高温に維持するように制御しても良い。また、ＤＰＦ装置としては第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタには酸化触媒を担持した酸化触媒再生式や第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタの各フィルタの直前に排気ガス中のＮＯをＮＯ_２に変換する酸化触媒を配設した酸化触媒再生式を用いても良い。

また、請求項２記載の発明は排出ガス浄化システムに係り、多気筒ディーゼルエンジンの各気筒を第１気筒群と第２気筒群に分け、特定の部分負荷運転条件下では上記第１気筒群または上記第２気筒群の何れか一方の気筒群にエンジン出力を発生させる稼動気筒群として運転すると共に、他方の気筒群を出力の発生させない休止気筒群として運転させることが可能な気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンにおいて、
上記第１気筒群の排気マニホールドに接続した第１気筒群排気通路と上記第２気筒群の排気マニホールドに接続した第２気筒群排気通路を設け、
上記第１気筒群排気通路と上記第２気筒群排気通路は気筒群排気流路切替弁の２個の排気ガス入口に個別に接続すると共に上記気筒群排気流路切替弁の２個の排気ガス出口には個別に第１排気通路と第２排気通路を接続し、
上記第１排気通路と上記第２排気通路の排気ガスは排気マフラーに流下させるようにし、
上記第１排気通路の途中にパティキュレートを捕集する第１排気通路フィルタを備え、上記第２排気通路の途中にパティキュレートを捕集する第２排気通路フィルタを備えたＤＰＦ装置を設け、
上記気筒群排気流路切替弁は、上記第１気筒群排気通路および上記第２気筒群排気通路の排気ガスを第１排気通路に流下させる形態と上記第１気筒群排気通路および上記第２気筒群排気通路の排気ガスを第２排気通路に流下させる形態と上記第１気筒群排気通路の排気ガスを上記第１排気通路に流下させると共に上記第２気筒群排気通路の排気ガスを第２排気通路に流下させる形態の３種類の排出ガス流れ形態に切替えを可能とし、
上記気筒群排気流路切替弁の上流の上記第１気筒群排気通路に排気ガス温度検出器を配設して第１気筒群排気ガス温度を検出すると共に上記第２気筒群排気通路には排気ガス温度検出器を配設して第２気筒群排気ガス温度を検出し、
上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御と上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の２種類の制御を可能とし、
上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御は、上記気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの負荷の高低に係らず常に上記第１気筒群を稼動気筒群として運転させると同時に上記第１気筒群排気ガス温度が所定値より高い時には上記第１気筒群排気通路の排気ガスを上記第１排気通路に流下させると共に第２気筒群排気通路の排気ガスを上記第２排気通路に流下させ、逆に上記第１気筒群排気ガス温度が所定値より低い時には上記第１気筒群排気通路の排気ガスと上記第２気筒群排気通路の両排気通路の排気ガスを上記第２排気通路のみの単独の排気通路に流下させるように上記気筒群排気流路切替弁を制御し、
上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御は、上記気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの負荷の高低に係らず常に上記第２気筒群を稼動気筒群として運転させると同時に上記第２気筒群排気ガス温度が所定値より高い時には上記第１気筒群排気通路の排気ガスを上記第１排気通路に流下させると共に第２気筒群排気通路の排気ガスを上記第２排気通路に流下させ、逆に上記第２気筒群排気ガス温度が所定値より低い時には上記第１気筒群排気通路の排気ガスと上記第２気筒群排気通路の両排気通路の排気ガスを上記第１排気通路のみの単独の排気通路に流下させるように上記気筒群排気流路切替弁を制御し、
上記第１排気通路フィルタまたは上記第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタ温度を優先的に高温に維持できるようにしたことを特徴とする。

この請求項２記載の発明では、多気筒ディーゼルエンジンの各気筒を第１気筒群と第２気筒群に分け、多気筒ディーゼルエンジンの特定の部分負荷運転条件下では第１気筒群または第２気筒群の何れか一方の気筒群に燃料供給して燃焼させてエンジン出力を発生させる稼動気筒群として運転すると共に、他の気筒群には燃料供給を中止するか又は極めて少ない燃料供給により正味軸出力を発生させない休止気筒群として運転し、また高負荷を含むその他のエンジン運転領域では両方の気等群に燃料供給を行って第１気筒群と第２気筒群の全ての気筒群を稼動気筒群として運転することが可能な気筒群休止制御多気筒エンジンにおいて、第１気筒群の各気筒には第１気筒群排気マニホールドを接続し、第２気筒群の各気筒には第２気筒群排気マニホールドを接続する。

そして、第１気筒群排気マニホールドには第１気筒群排気通路を接続し、第２気筒群の排気マニホールドには第２気筒群排気通路を接続する。そして、第１気筒群排気通路と第２気筒群排気通路はそれぞれ独立して気筒群排気流路切替弁の２個の排気ガス入口に個別に接続すると共に、気筒群排気流路切替弁の２個の排気ガス出口には個別に第１排気通路と第２排気通路を接続する。そして排気ガスは第１排気通路と第２排気通路から排気マフラーに流下させるようにする。

また、第１排気通路の途中にパティキュレートを捕集するＤＰＦ装置の第１排気通路フィルタを備え、第２排気通路の途中にパティキュレートを捕集するＤＰＦ装置の第２排気通路フィルタを配設する。そして、気筒群排気流路切替弁は、第１気筒群排気通路および第２気筒群排気通路の排気ガスを第１排気通路に流下させる形態と第１気筒群排気通路および第２気筒群排気通路の排気ガスを第２排気通路に流下させる形態と第１気筒群排気通路の排気ガスを第１排気通路に流下させると共に第２気筒群排気通路の排気ガスを第２排気通路に流下させる形態の３種類の形態の排出ガス流れに切替えができるようにする。

また、第１気筒群排気通路および第２気筒群排気通路のそれぞれに排気ガス温度検出器を設け、気筒群排気流路切替弁に流入する第１気筒群排気通路の第１気筒群排気ガス温度および第２気筒群排気通路の第２気筒群排気ガス温度を検出する。そして、第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する時にはエンジン運転負荷の高低に係らず常に第１気筒群はエンジン出力を発生させる稼動気筒群として運転させるようにする。

それ同時に、第１気筒群排気通路の第１気筒群排気ガス温度が所定値より高い時には第１気筒群排気通路の排気ガスを第１排気通路に流下させ、第２気筒群排気通路の排気ガスを第２排気通路に流下させる。しかし第１気筒群排気通路の排気ガス温度が所定値より低い時には第１気筒群排気通路および第２気筒群排気通路の両排気通路の排気ガスは第２排気通路に流下させ、第１排気通路には排気ガスが流下するのを禁止するように気筒群排気流路切替弁を制御する。

また、第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する時にはエンジン運転負荷の高低に係らず常に第２気筒群はエンジン出力を発生させる稼動気筒群として運転させるようにする。それと同時に、第２気筒群排気通路の第２気筒群排気ガス温度が所定値より高い時には第２気筒群排気通路の排気ガスを第２排気通路に流入させ、第１気筒群排気通路の排気ガスを第１排気通路に流入させる。しかし第２気筒群排気通路の第２気筒群排気ガス温度が所定値より低い時には第１気筒群排気通路および第２気筒群排気通路の両排気通路の排気ガスは第１排気通路に流下さ、第２排気通路には排気ガスが流下するのを禁止するように気筒群排気流路切替弁を制御する。

以上のように気筒群排気流路切替弁を制御することにより、気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの運転中は第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタ温度を優先的に高温に維持できるようにし、この高温に維持したフィルタではフィルタに捕集したパティキュレートを燃焼させるようにしてフィルタの再生を行わせるようにする。

また、第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタ温度を優先的に連続して高温に維持する時間については、エンジン運転中には常に何れか一方のフィルタのフィルタ温度を高温に維持するように制御しても良いし、または、予め定めた時間の間にて何れか一方のフィルタを高温に維持するように制御しても良い。
また、ＤＰＦ装置としては第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタには酸化触媒を担持した酸化触媒再生式や第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタの各フィルタの直前に排気ガス中のＮＯをＮＯ_２に変換する酸化触媒を配設した連続再生式のＤＰＦ装置を用いても良い。

また、請求項３記載の発明は、請求項1乃至２のいずれか一項に記載の排出ガス浄化システムに係り、上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の場合と上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の場合とを定期的に入れ換えることを特徴とする。

この請求項３記載の発明では、予め定めたディーゼル自動車の走行距離、走行時間またはディーゼルエンジンの運転時間等の基準に従い、第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の場合と第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の場合とを定期的に入れ換えることにより、第１排気通路フィルタおよび第２排気通路フィルタの両方を再生できるようにしたことである。

また、請求項４記載の発明は請求項乃至３のいずれか一項に記載の排出ガス浄化システムに係り、上記気筒群排気流路切替弁の下流の上記第１排気通路と上記第２排気通路のそれぞれに酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等のパティキュレート以外のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等を浄化する排気ガス浄化装置を追加したことを特徴とする。

この請求項４記載の発明では、多気筒ディーゼルエンジまたは気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンにおいてパティキュレートを捕集するフィルタを備えたＤＰＦ装置に酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等のパティキュレート以外のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の有害排気ガス成分を浄化する排気ガス浄化装置を組み合わせる場合に、ＤＰＦ装置以外の排気ガス浄化装置を気筒群排気流路切替弁の下流の第１排気通路と第２排気通路のそれぞれに配設するようにしたことである。

この請求項４記載の発明では、排気流路切替弁の下流の第１排気通路と第２排気通路のそれぞれの通路に独立して第１排気通路フィルタと直列に１台の尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等の排気ガス浄化装置を配設し、第２排気通路フィルタと直列に１台の尿素還元型ＮＯｘ触媒装置の等排気ガス浄化装置を配設する。そのため、第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタ温度を優先的に高温に維持した時には、高温に維持する制御を行ったフィルタに直列に結合した排気ガス浄化装置の触媒温度も高温化することができる。

このように第１排気通路と第２排気通路のそれぞれの通路に独立して排気ガス浄化装置を配設することにより、第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタ温度を優先的に連続して高温に維持する制御を利用して、多気筒ディーゼルエンジまたは気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの部分負荷運転状態における排気ガス浄化装置の高温化が可能となる。

また、請求項５記載の発明は請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排出ガス浄化システムに係り、上記多気筒ディーゼルエンジンまたは上記気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンが気筒群休止制御の液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガス多気筒エンジンであることを特徴とする。

この請求項５記載の発明では、全ての気筒が稼動運転する多気筒ディーゼルエンジンまたは気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの場合と同様の手段により、吸気ポートから気筒内に向けて噴射した天然ガスをパイロット噴射した液体燃料の自己着火により点火して運転する液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンにおいて天然ガスと液体燃料の２種類の燃料供給を２つの気筒群に分けて気筒群毎に個別に制御できるようにした気筒群休止制御多気筒の液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンについて、
２本の排気通路の片方のフィルタを優先的に再生させるために高温に維持することとし、排気ガスが所定値よりも低い排気ガス温度を検知した場合には低温排出ガスは、一方のフィルタ再生を優先とする高温維持のフィルタに流入させないようして他方のフィルタに流入させるようにする。この方法により、再生を優先するフィルタでは低温排気ガスの流入による冷却が防止され、常に優先的に再生させるフィルタの温度を高温に維持されるようにすることにより、ディーゼル自動車の都市内走行においてもフィルタの再生を可能にしたものである。

気筒群排気流路切替弁から第１排気通路と第２排気通路に流下させる排気ガスの流れの形態の制御による第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタの高温化は、同時に、第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタのそれぞれに直列に結合した酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等の排気ガス浄化装置を高温化させることができる。

一般に、都市内走行のＤＰＦ装着のディーゼル自動車では交差点での青信号点灯により発進時と加速時には３００℃以上の高温の排気ガスを排出されてフィルタが加熱されるが、加速後は次の交差点での信号による車両停止するまでの定速走行、エンジンブレーキによる減速走行の走行状態では、エンジンから１００℃前後以下の低温の排気ガスが排出されてフィルタに流入するため、フィルタは冷却される。このようにディーゼル自動車の都市内走行では定速走行、エンジンブレーキによる減速走行および赤信号や渋滞による停止の時間は加速の数倍の時間となる。そのためフィルタは短時間の加速時の高温排気ガスによるフィルタの加熱後に加速時間の数倍の時間の減速走行や停止による低温排気ガスによるフィルタ冷却が行われる。

特に交差点から交差点までの短い都市内の走行状態では１回の加速では加速の時間が数秒の短い時間の間に比較的、大きな熱容量を有しているフィルタ自体の温度をフィルタに捕集したパティキュレートを燃焼させる６００℃まで上昇させることは極めた困難である。

また仮にフィルタに酸化触媒を担持して３００℃程度でパティキュレートを燃焼させるフィルタを装着したとしても、交差点から交差点までの短い都市内の走行状態では１回の加速では加速の時間が数秒の短い時間の間に比較的、大きな熱容量を有しているフィルタに担持した触媒の温度をフィルタに捕集したパティキュレートを燃焼させる６００℃まで上昇させることは不可能である。また触媒の酸化作用によりパティキュレート堆積のフィルタを再生させるためには、フィルタおよび触媒温度を３００℃程度まで上昇させることが必要であるが、都市内の交差点から交差点までの短い距離の加速中の排気ガスの加熱ではフィルタおよび触媒温度を３００℃程度まで上昇させることは難しい。このように加速と減速を繰り返す都市内走行を長時間繰り返しても、例えフィルタに触媒を担持した場合であっても触媒を活性化させてフィルタに堆積したパティキュレートを除去することは極めて困難である。

請求項１記載の発明では排気マニホールドに接続した排気流路切替弁の下流に第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタを並列に備え、例えば第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する場合は、排出ガス温度が所定値より低い時には排気ガスを上記第１排気通路に流入させないで第２排気通路のみに流入させるようにして高温に維持する第１排気通路フィルタの冷却を防止する。そして、排出ガス温度が所定値より高い時には第１排気通路と第２排気通路の両方の排気通路に排気ガスを流入させて高温に維持する第１排気通路フィルタを高温の排気ガスで加熱されるようにする。このように、高温に維持する第１排気通路フィルタは定常走行、減速走行および停止中の１００℃前後以下の低温の排気ガスを流入させないようにして低温排気ガスの流入によるフィルタの冷却を回避することにより、フィルタを高温に維持することが可能になる。

また、第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する場合は、排出ガス温度が所定値より低い時には排気ガスを第２排気通路に流入させないで第１排気通路のみに流入させるようにして高温に維持する第２排気通路フィルタの冷却を防止する。そして、排出ガス温度が所定値より高い時には第１排気通路と第２排気通路の両方の排気通路に排気ガスを流入させて高温に維持する第２排気通路フィルタを高温の排気ガスで加熱されるようにする。このように、高温に維持する第２排気通路フィルタは定常走行、減速走行および停止中の１００℃前後以下の低温の排気ガスを流入させないようにして低温排気ガスの流入によるフィルタの冷却を回避することにより、フィルタを高温に維持することが可能になる。

このようにして自動車走行中は何れか一方のフィルタは常に高温に維持することにより、都市内走行においてもフィルタの高温化によりフィルタに捕集したパティキュレートを燃焼させてフィルタ再生を可能にすることができる。特に、フィルタに触媒を担持させた場合にはフィルタと触媒の高温化により触媒が活性化されパティキュレートの酸化が促進され、従来のＤＰＦ装置では困難であった通常の都市内走行中にも確実なフィルタ再生が実現できる効果がある。
また、多気筒ディーゼルエンジンの排気ガス温度の低い運転状態では、排気ガス体積流量が少ないために排気ガスを第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタの何れか片方のフィルタに流下させてもエンジン排気の背圧の上昇は少なく、エンジンの燃料消費率への悪影響は回避できる効果がある。

また請求項２記載の発明では、第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する時にはエンジン運転負荷の高低に係らず常に上記第１気筒群を優先的に稼動気筒群として運転する。そして、第１気筒群排気ガス温度が所定値より高い時には第１気筒群の排気ガスを第１排気通路に流入させ、第２気筒群の排気ガスを第２排気通路に流入させる。第１気筒群排気ガス温度が所定値より低い時には第１気筒群と第２気筒群の排気ガスを第２排気通路に流入さて、所定値以下の温度の排気ガスが第１排気通路に流入するのを禁止する。このようにして定常走行、減速走行および停止中の１００℃前後以下の低温の排気ガスが第１排気通路フィルタに流入して第１排気通路フィルタが冷却されるのを回避することにより、第１排気通路フィルタが高温に保持されるようにする。

また、第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する時にはエンジン運転負荷の高低に係らず常に上記第２気筒群を優先的に稼動気筒群として運転する。そして、第２気筒群排気ガス温度が所定値より高い時には第２気筒群の排気ガスを第２排気通路に流入させ、第１気筒群の排気ガスを第１排気通路に流入させる。第２気筒群排気ガス温度が所定値より低い時には第１気筒群と第２気筒群の排気ガスを第１排気通路に流入さて、所定値以下の温度の排気ガスが第２排気通路に流入するのを禁止する。このようにして定常走行、減速走行および停止中の１００℃前後以下の低温の排気ガスが第２排気通路フィルタに流入して第２排気通路フィルタが冷却されるのを回避することにより、第２排気通路フィルタが高温に保持されるようにする

このようにしてディーゼル自動車の走行都市内走行中においても何れか一方のフィルタは常に高温に維持することにより、フィルタに捕集したパティキュレートを燃焼させてフィルタ再生を行わせることができる。特に、フィルタに触媒を担持させた場合にはフィルタと触媒の高温化により触媒が活性化してパティキュレートの酸化を促進し、都市内走行中にも確実なフィルタ再生が実現できる効果がある。

特に、請求項２記載の発明では、エンジン部分負荷運転時においては同一のエンジン出力の運転条件下においては、気筒群の休止運転制御をしないエンジンの場合に比較し、気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの場合では稼動気筒群の排気ガス温度が高温となる。そのため部分負荷運転状態の多い都市内走行において第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する時には常に第１気筒群を優先的に稼動気筒群とし、第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する時には常に第２気筒群を優先的に稼動気筒群として運転することにより、優先的に高温に維持するフィルタに流入する排気ガス温度が高温化できるために優先的に高温に維持するフィルタの温度が上昇し、そのフィルタの再生が促進される。

更に、フィルタに触媒を担持させた場合にはフィルタと触媒の高温化により触媒が活性化してパティキュレートの酸化を促進し、都市内走行中にも更なる確実なフィルタ再生が実現できる効果がある。また、気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの排気ガス温度の低いエンジン運転状態では排気ガスの体積流量が少ないため、第１気筒群と第２気筒群の排気ガスを第１排気通路フィルタまたは第２排気通路フィルタの何れか片方のフィルタに流下させてもエンジン排気の背圧の上昇は少なく、エンジンの燃料消費率への悪影響は回避できる効果がある。

そして、請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明による高温に維持するフィルタとして第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタを定期的に入れ換えることにより、都市内のみを走行する場合においてもディーゼル自動車に装着したＤＰＦ装置のフィルタの良好な再生が可能となる。

そのためため、市内バスのような都市内のみを走行するディーゼル自動車においても、第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタの全てのフィルタを長期にわたり連続して使用しても、ディーゼルエンジンのＤＰＦ装置としての機能を発揮させることができる。このように、都市内走行中に確実なフィルタ再生が可能なＤＰＦ装置を実現できることから、都市内走行中でのフィルタの再生不良による背圧上昇に起因する燃費悪化や堆積パティキュレートの異常燃焼によるフィルタ溶損の不具合発生の危険が大幅に低下し、ＤＰＦ装置の信頼性の向上に大きな効果がある。

また請求項４記載の発明では、パティキュレートを捕集するフィルタを備えたＤＰＦ装置に酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等のパティキュレート以外のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の有害排気ガス成分を浄化する排気ガス浄化装置を組み合わせる場合に、ＤＰＦ装置以外の排気ガス浄化装置を気筒群排気流路切替弁の下流の第１排気通路と第２排気通路のそれぞれに配設する。

そして、第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタのそれぞれに直列に排気ガス浄化装置を接続することにより、高温化制御のフィルタに接続した排気ガス浄化装置も高温化することが可能となる。従来より、自動車用として多く実用化されている触媒を使用した排気ガス浄化装置は、この装置に流入する排気ガス温度および触媒温度の高い方が高い浄化率を得ることができことから、請求項４記載の発明の高温化制御のフィルタに直列に接続した排気ガス浄化装置では排気ガス浄化装置の高温化が可能となるため、排気ガス浄化装置の浄化率の向上も可能となる。

また請求項５記載の発明では、多気筒ディーゼルエンジンまたは気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの場合と同様の方法により、気筒群休止制御の液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガス多気筒エンジンから排出されパティキュレートを捕集した第１排気通路フィルタまたは第２気通路フィルタは、気筒群排気流路切替弁により２つの気筒群から排出される排気ガスの温度の高低により気筒群排気流路切替弁の下流に並列に配置したＤＰＦ装置のフィルタに流入する排気ガスの流れの形態を変更して、部分負荷運転状態の多い都市内走行において第１排気通路フィルタまたは第２気通路フィルタの何れか片方のフィルタを優先的に高温に維持することが可能となる。

この優先的に高温に維持するフィルタではフィルタに捕集したパティキュレート酸化が促進され、都市内走行中にも確実なフィルタ再生が実現できる効果がり、高温に維持するフィルタとして第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタを定期的に入れ換えることにより、気筒群休止制御の液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガス多気筒エンジンの自動車が都市内のみを走行する場合においてもＤＰＦ装置のフィルタの再生が可能となる。また、フィルタに触媒を担持させた場合にはフィルタと触媒の高温化により触媒が活性化してパティキュレートの酸化を促進し、都市内走行中にも確実なフィルタ再生が実現できる効果がある。

そして、第１排気通路フィルタと第２排気通路フィルタのそれぞれに直列に排気ガス浄化装置を接続することにより、高温化制御のフィルタに接続した排気ガス浄化装置も高温化できる。この高温化制御のフィルタに直列に接続した排気ガス浄化装置でも排気ガス浄化装置の高温化が可能となり、排気ガス浄化装置の浄化率の向上も可能となる。

本発明の第１実施の形態について、図１乃至図３に基づいて詳述する。先ず、本第１実施の形態における自動車用の直列４気筒の４サイクル直噴式過給多気筒ディーゼルエンジンとＤＰＦ装置を含む吸排気系および切替弁制御ＥＣＵの具体的構成を示す模式的平面図である図１に基づいて説明する。この直列４気筒の多気筒ディーゼルエンジン本体７０の各気筒には図示のようにクーリングファン７１の近くの気筒から順番に「１」〜「４」の番号を付し、それぞれを「第１気筒」〜「第４気筒」と呼ぶこととする。

第１気筒１、第２気筒２、第３気筒３および第４気筒４の各気筒には１本の電子制御燃料インジェクタ３０、２個の吸気弁１０、２個の排気弁２０が配設されている。エアクリーナ１１から吸入された吸気は、吸気通路１２を通りターボ過給機（Turbocharger）５０の給気ブロア５１により加圧される。この加圧されて高温高圧化した吸気は、吸気通路１３により空冷式給気インタークーラ１４に導かれて冷却された後、吸気通路１５により吸気マニホールド１６に導かれて、多気筒ディーゼルエンジン本体７０の各気筒の吸気弁１０を経由して各気筒に吸入される。各気筒に吸入された吸気は、図示しないピストンにより断熱圧縮された時点で各気筒の電子制御燃料インジェクタ３０から軽油が各気筒の燃焼室に噴射されることにより、多気筒ディーゼルエンジン本体７０が運転される。

各気筒の排気ガスは、それぞれの気筒の排気弁２０を経由して排気マニホールド２１を通り、排気通路２２を経てターボ過給機５０に導かれる。ターボ過給機５０に導かれた排気ガスは、排気タービン５２を回転させる。この排気タービン５２はこれと同軸の給気ブロア５１を回転させる。これにより給気ブロア５１は多気筒ディーゼルエンジン本体７０に吸入される吸気を加圧する。

次に排気タービン５２から流下した排気ガスは、排気通路２３を通って排気流路切替弁６０に導かれる。そして排気流路切替弁６０には第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂが接続されている。この第１排気通路４１ａの途中にパティキュレートを捕集するＤＰＦ装置の触媒を担持した第１排気通路フィルタ４２ａが接続され、第２排気通路４１ｂの途中にパティキュレートを捕集するＤＰＦ装置の触媒を担持した第２排気通路フィルタ４２ｂが接続されている。

そして排気流路切替弁６０は多気筒ディーゼルエンジン本体７０の各気筒から排気される排気ガスを第１排気通路４１ａのみに流出させる形態、第２排気通路４１ｂのみに流出させる形態、第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂの両方に流出させる形態の３種類の形態の排出ガス流れに切替えを可能としたものである。排気流路切替弁６０により多気筒ディーゼルエンジン本体７０の排気ガスの流れを３種類の何れの排出ガス流れの形態に切替えた場合においても、多気筒ディーゼルエンジン本体７０から排出される排気ガスは第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂの両方または片方のフィルタによりパティキュレートが浄化される構造となっている。

そして第１排気通路フィルタ４２ａまたは第２排気通路フィルタ４２ｂより流出した排出ガスは、それぞれ第１排気通路４１ａを通過して排気通路２５に導かれ、第２排気通路フィルタ４２ｂより流出した排出ガスは、第２排気通路４１ｂを通過して排気通路２５に導かれた後、排気マフラー２６に流入し、その後、大気に放出される。

次に排気流路切替弁６０の構造および弁板６１の位置を示した模式的断面図である図２に基づいて排気流路切替弁６０の作動を詳細に説明する。排気流路切替弁６０は排気通路２３から流入された排気ガスを第１排気通路４１ａおよび第２排気通路４１ｂに流出させる排気通路を形成するハウジング６４と該ハウジング６４内には回転軸６２に取り付けられた弁板６１を内臓し、該ハウジング６４の外部には回転軸６２を駆動するアクチュエータ６３から構成されている。

そして弁板６１は回転軸６２に固定的に取り付けられており、アクチュエータ６３が回転軸６２を回転させることにより弁板６を回動させ弁板６１の停止位置が変更できるようになっている。これにより、弁板６１は破線で示したＡの位置、一点鎖線で示したＢの位置および実線で示したＣの位置の三つの位置に設定できるようになっている。弁板６１がＡの位置では排気通路２３が第２排気通路４１ｂと連通し、Ｂの位置では排気通路２３が第１排気通路４１ａと連通し、Ｃの位置では排気通路２３が第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂの両方に連通する構造となっている。弁板６１の三つの位置の設定は図１に示した通り、切替弁制御ＥＣＵ８０により制御する。また、図１に示した通り、排気流路切替弁６０の上流に排気ガス温度検出器２４を設け、排気流路切替弁６０に流入する排気ガス温度Ｔ２３を検出する。

先ず、第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する場合について説明する。排気ガス温度検出器２４で検出の排気通路２３の排気ガス温度Ｔ２３が切替弁制御ＥＣＵ８０に入力され、切替弁制御ＥＣＵ８０のメモリに予め記憶させた温度の所定値Ｔ８０のより低い時には、切替弁制御ＥＣＵ８０からの信号に基づいてアクチュエータ６３が弁板６１をＡの位置に調節し、排気ガスを第１排気通路４１ａに流入させないで第２排気通路４１ｂのみに流下させるようする。そして、排出ガス温度Ｔ２３が所定値Ｔ８０より高い時にはアクチュエータ６３が弁板６１をＣの位置に設定して第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂの両方の排気通路に排気ガスを流入させるように設定する。

同様に、第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する場合は、排気ガス温度Ｔ２３が所定値Ｔ８０より低い時には切替弁制御ＥＣＵ８０からの信号に基づいてアクチュエータ６３が弁板６１をＢの位置に調節し、排気ガスを第２排気通路４１ｂに流下させないで第１排気通路４１ａのみに流下させるようにする。そして、排気ガス温度Ｔ２３が所定値Ｔ８０より高い時には弁板６１をＣの位置に調節し、第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂの両方の排気通路に排気ガスを流下させるようにする。

ここで、第１排気通路フィルタ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂにフィルタに捕集されたパティキュレートを３００℃以上で酸化できる酸化触媒を担持し、排気ガス温度Ｔ２３により気筒群排気流路切替弁６０に排気ガスの流れを制御させる切替弁制御ＥＣＵ８０の所定値Ｔ８０を３５０℃とし、第１排気通路フィルタ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂの中から、先ず、最初に第１排気通路フィルタ４２ａを高温維持してフィルタの再生を促進する場合について説明する。

ディーゼル自動車の長い登坂走行や重量貨物積載の連続した高速道路走行では多気筒ディーゼルエンジン本体７０は高負荷で運転されるため、排気ガス温度Ｔ２３には３５０℃以上の排気ガス温度が連続して検知され、切替弁制御ＥＣＵ８０からの信号に基づいて排気流路切替弁６０の弁板６１はＣの位置に調節される。そのため排気ガスは第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂに流入し、長い時間、第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路４１ｂ流入し、両フィルタの触媒は３００℃以上に上昇して活性化する。このような状態では、第１排気通路フィルタ４２ａおよび第２排気通路４１ｂに捕集されて堆積したパティキュレートは、３００℃以上で高い酸化機能を発揮する触媒によりＣＯ_２とＨ_２Ｏに酸化されてガス化されて除去され、第１排気通路フィルタ４２ａおよび第２排気通路４１ｂは再生される。

これに対し、通常の都市内では道路の交差点の間の距離が短い。特に大都市では、ディーゼル自動車は交差点の信号が青信号の点灯により発進し、次の交差点までの加速、定速走行、エンジンブレーキ、赤信号待ち停止の走行が長い時間、繰り返される。このような都市内の走行時に第１排気通路フィルタ４２ａを高温に維持する制御を行った場合の排気流路切替弁６０の弁板６１の調節位置と排気通路２３の排気ガス温度Ｔ２３、第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒温度Ｔ４２ｂについての模式図を図３に示した。

都市内の走行時に第１排気通路フィルタ４２ａを高温に維持する制御を行った場合の各温度状態と排気流路切替弁６０の弁板６１の調節位置について図３に基づいて説明する。ディーゼル自動車は時間ｔ０でエンジンが始動され、アイドリング運転され、ｔ１から走行が開始される。ｔ０からｔ１の間の排気ガス温度Ｔ２３は実線で示した約１００℃であり、所定値Ｔ８０の３５０℃以下であるため、排気流路切替弁６０の弁板６１はＡの位置である。そのため、排気ガスは第１排気通路４１ａへの流入が中止されて第２排気通路４１ｂのみに流入されるようになる。この状態では第１排気通路フィルタ４２ａは排気ガスによる加熱されることは無い。また、排気ガス温度Ｔ２３も１００℃であるため第１排気通路フィルタ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂは共に１００℃以下である。次にディーゼル自動車はｔ１で走行が開始され、ｔ２まで加速される。

このｔ１からの［第１加速］の加速走行の開始後には排気通路２３の排気ガス温度Ｔ２３は実線で示した通りに急激に上昇し、排気温度が３５０℃に達したｔ２で弁板６１はＣの位置に調節され、排気ガス温度Ｔ２３が４００℃〜５００℃となる高温の排気ガスは第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂの両通路に流下されて第１排気通路フィルタ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂが加熱されて、破線の第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａおよび一点鎖線の第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒温度Ｔ４２ｂは排気ガス加熱されてフィルタ温度は上昇する。しかしながら都市内走行のｔ１からｔ４の加速時間は短いため、排気通路２３の排気ガス温度Ｔ２３が３５０℃以上となるｔ２からｔ３の期間が短いため、第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒温度Ｔ４２ｂは共にフィルタの触媒が活性化する３００℃を超える温度に加熱されないため、触媒によるフィルタの再生は殆ど行われない状態である。

次にディーゼル自動車が加速を終了するｔ４の直前のｔ３で排気ガス温度Ｔ２３が３５０℃以下に低下するため、ｔ３で弁板６１はＡの位置に調節され、低温の排気ガスは第１排気通路４１ａへの流入が中止されて第２排気通路４１ｂのみに流入されるようになる。このｔ３から第１回目の信号停止後の［第２加速］の加速走行により排気ガス温度Ｔ２３が３５０℃を超えるｔ８までの間は、第２排気通路４１ｂに低温の排気ガスが流し、第２排気通路フィルタ４２ｂは冷却されてフィルタ温度が大幅に低下する。

しかし、排気通路２３の排気ガス温度Ｔ２３が３５０℃以下に低下するｔ３から第１回目の信号停止後の［第２加速］の加速走行で排気ガス温度Ｔ２３が３５０℃に達するｔ８までの間の低温の排気ガスは排気流路切替弁６０により第１排気通路フィルタ４２ａに流下しないようにされるため、ｔ８の時点では第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａは、低温の排気ガスによるフィルタの冷却は無く、第１排気通路フィルタ４２ａのフィルタ温度は高温に保持される。第１回目の信号停止後の［第２加速］の加速走行で排気温度が３５０℃に達するｔ８の時点で、弁板６１はＣの位置に調節され、４００℃〜５００℃の高温の排気ガスは排気通路２３から第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂの両通路に流下され、破線の第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度および一点鎖線の第２排気通路フィルタ４２ｂは排気ガス加熱されてフィルタ温度は上昇する。

しかし、ｔ８の時点で第２排気通路フィルタ４２ｂのフィルタ温度は大幅に低下しているため、ｔ７からｔ１０までの短い加速期間に高温の排気ガスが第２排気通路フィルタ４２ｂ流入してもてフィルタの触媒が活性化する３００℃を僅かに超える程度しか加熱されないため、触媒によるフィルタの再生は殆ど行われない状態である。しかし、第１排気通路フィルタ４２ａは、ｔ８の時点で高温に維持され、これに［第２加速］走行時の高温の排気ガスが排気通路２３から第１排気通路フィルタ４２ａに流下するため、第１排気通路フィルタ４２ａでは触媒温度Ｔ４２ａが触媒が活性化する３００℃を大幅に超える温度まで加熱される。その結果、第１排気通路フィルタ４２ａは、図３の斜線で示した部分では触媒温度Ｔ４２ａが３００℃以上の状態が確保されるようになり、この時には触媒による捕集パティキュレートの酸化が活発に進行し、フィルタの再生がは促進されるようになる。

同様に、［第２加速］と［第３加速］の間の定速走行、減速走行および信号待ちの間の排気ガス温度が３５０℃以下となるｔ９とｔ１４の間には、弁板６１はＡの位置に調節し、低温の排気ガスは第１排気通路４１ａへの流下を禁止して第２排気通路４１ｂのみに流下するように排気流路切替弁６０を調節する。これにより第１排気通路フィルタ４２ａは、低温の排気ガスの流入による冷却が回避されて触媒温度Ｔ４２ａを３００℃以上の状態に維持されるようになり、継続して第１排気通路フィルタ４２ａの捕集パティキュレートの酸化が進み、触媒によるフィルタ再生が促進される。

以上のように、排気流路切替弁６０を調節して第１排気通路フィルタ４２ａまたは第２排気通路フィルタ４２ｂを高温に維持した場合には、短時間で排気ガス温度が高温と低温に繰り返し変動するディーゼル自動車の大都市内走行中においても高温に維持したフィルタの再生が可能となる。そのため本発明の第１実施の形態では、従来のＤＰＦ装置におけるフィルタの再生不良によるパティキュレートの過剰捕集時に生じた異常燃焼によるフィルタ溶損の不具合が防止できる効果がある。また、高温に維持するフィルタに排気ガスが流入する状態に排気流路切替弁６０の弁板６１が調節されている時には、吸気通路１５に設けた図示しない絞り弁により吸入空気量を減少させて高温に維持するフィルタに流入する排気ガス温度の上昇を図ってフィルタの再生を促進しても良い。

そして第１排気通路フィルタ４２ａと上記第２排気通路フィルタ４２ｂの中の片方のフィルタを優先的に高温に維持する方法としては、図示しないディーゼル自動車の走行距離、走行時間またはディーゼルエンジンの運転時間を切替弁制御ＥＣＵ８０に入力し、切替弁制御ＥＣＵ８０に記憶させた予め定めた基準に互い従い、切替弁制御ＥＣＵ８０からの出力信号により第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する制御の場合と第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する制御の場合とを定期的に入れ換えるように排気流路切替弁６０を制御する。

このように優先的に高温に維持するフィルタを定期的に入れ換えることにより、ディーゼル自動車の走行中に第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂの両方のフィルタの交互に再生できるようにすることにより、ＤＰＦ装置の長期の使用が可能となり、保守点検が不要な実用性の高いＤＰＦ装置を実現することが可能となる。

本発明の第２実施の形態について図４乃至図６に基づいて詳述する。先ず、本第２実施の形態における自動車用の直列６気筒の４サイクル過給直噴式の気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンとＤＰＦ装置を含む吸排気系および切替弁制御ＥＣＵの具体的構成を示す模式的平面図である図４に基づいて説明する。本第２実施の形態に係るエンジンは自動車用の直列６気筒の４サイクル過給直噴式の気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン１７０である。この気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０の各気筒には図示のようにクーリングファン７１近くの気筒から順番に「１」〜「６」の番号を付し、それぞれを「第１気筒」〜「第６気筒」と呼ぶこととする。

第１気筒１、第２気筒２、第３気筒３、第４気筒４、第５気筒５および第６気筒６の各気筒には１本の電子制御燃料インジェクタ３０、２個の吸気弁１０、２個の排気弁２０が配設されている。この気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０は１２０度（クランク角度）の等間隔着火で着火の気筒順序が１−５−３−６−２−４であるたため、第１気筒１と第２気筒２と第３気筒３を第１気筒群７０ａとして１−３−２の気筒順序で２４０度（クランク角度）の間隔の着火とし、第４気筒４と第５気筒５と第６気筒６を第２気筒群７０ｂとして５−６−４の気筒順序で２４０度（クランク角度）の間隔の着火とする。

また、第１気筒群７２ａの吸気マニホールド１６ａには第１気筒群７２ａの各気筒の吸気弁１０が接続され、第２気筒群７２ｂの吸気マニホールド１６ｂには第２気筒群７２ｂの各気筒の吸気弁１０が接続されている。そして第１気筒群７２ａの第１気筒群排気マニホールド２１ａには第１気筒群７２ａの各気筒の排気弁２０が接続され、第２気筒群７２ｂの第２気筒群排気マニホールド２１ｂには第２気筒群７２ｂの各気筒の排気弁２０が接続されている。

次に、第１気筒群７２ａの吸気と排気について説明する。エアクリーナ１１から吸入された吸気は、吸気通路１２ａを通りターボ過給機５０ａの給気ブロア５１ａにより加圧される。この加圧されて高温高圧化した吸気は吸気通路１３ａにより空冷式給気インタークーラ１４ａに導かれて冷却される。この冷却された吸気は、吸気通路１５ａにより吸気マニホールド１６ａに導かれて、気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０の各気筒の吸気弁１０を経由して第１気筒群７２ａの各気筒に吸入される。各気筒に吸入された吸気は図示しないピストンにより断熱圧縮された時点で各気筒の電子制御燃料インジェクタ３０から軽油が噴射されることにより、気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０が運転される。

各気筒の排気ガスは、それぞれの気筒の排気弁２０を経由して第１気筒群排気マニホールド２１ａを通り、第１気筒群排気通路２２ａを経てターボ過給機５０ａに導かれる。ターボ過給機５０ａに導かれた排気ガスは、排気タービン５２ａを回転させる。この排気タービン５２ａはこれと同軸の給気ブロア５１ａを回転させる。給気ブロア５１ａは気筒群休止制御多気筒ディーゼル本体１７０に吸入される吸気を加圧する。

また、次に排気タービン５２ａから流下した排気ガスは、第１気筒群排気通路２３ａを通って気筒群排気流路切替弁１６０に導かれる。そして気筒群排気流路切替弁１６０の２個の排気ガス出口のそれぞれに第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂが接続されている。この第１排気通路４１ａにＤＰＦ装置の触媒を担持したパティキュレートを捕集する第１排気通路フィルタ４２ａが接続され、第２排気通路にＤＰＦ装置の触媒を担持したパティキュレートを捕集する第２排気通路フィルタ４２ｂが接続されている。

また、エアクリーナ１１の下流から気筒群排気流路切替弁１６０の上流に至る間の第２気筒群７２ｂの吸気および排気の流れ回路の部品である吸気通路１２ｂ、１３ｂ、１５ｂ、空冷式給気インタークーラ１４ｂ、吸気マニホールド１６ｂ、ターボ過給機５０ｂ、第２気筒群排気マニホールド２１ｂ、第２気筒群排気通路２２ｂ、２３ｂ、排気ガス温度検出器２４ｂは、第１気筒群７２ａの吸気および排気の流れ回路の部品と同様に配設されているため、第２気筒群７２ｂの吸気および排気の流れについての詳細説明は省略する。また、第２気筒群７０ｂの流れ回路の部品用は第１気筒群７２ａの流れ回路の部品と互いの通路が連通しないように独立して配設されているため、エアクリーナ１１の下流から気筒群排気流路切替弁１６０の上流に至る間の第１気筒群７２ａと第２気筒群７０ｂの吸気および排気は互いに混合しない構造となっている

なお、ターボ過給機５０ａ、５０ｂは、第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂのそれぞれの気筒群の出力に適した容量のものを独立して配設されている。それ以外の気筒群排気流路切替弁１６０、排気通路２５、エアクリーナ１１、排気マフラー２６は図４に示したように、第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂとは共用とする構造である。そのため気筒群排気流路切替弁１６０には並列に２個の排気ガス入口を設けており、第１気筒群７２ａの排気ガスは第１気筒群排気通路２３ａから気筒群排気流路切替弁１６０の一方の排気ガス入口流入し、第２気筒群７２ｂの排気ガスは第２気筒群排気通路２３ｂから気筒群排気流路切替弁１６０の他方の排気ガス入口に独立して流入する構造となっている。

この気筒群排気流路切替弁１６０では、第１気筒群排気通路２３ａから流入する第１気筒群７２ａの排気ガスを第１排気通路４１ａに流出させると共に第２気筒群排気通路２３ｂから流入する第２気筒群７２ｂの排気ガスを第２排気通路４１ｂに流出させる形態、第１気筒群排気通路２３ａと第２気筒群排気通路２３ｂの両排気通路から流入する排気ガスを第１排気通路４１ａのみに流出させる形態、第１気筒群排気通路２３ａと第２気筒群排気通路２３ｂの両排気通路から流入する排気ガスを第２排気通路４１ｂのみに流出させる形態の３種類の排出ガス流れ形態に切替えが可能な構造となっている。

そして第１排気通路４１ａにパティキュレートを捕集する触媒を担持した第１排気通路フィルタ４２ａが接続され、第２排気通路にパティキュレートを捕集する触媒を担持した第２排気通路フィルタ４２ｂが接続されている。そのため、気筒群排気流路切替弁１６０により排気ガスの流れ形態が３種類の何れの排出ガス流れ形態に切替えられたとしても気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン１７０の排気ガスは、全てのエンジン運転条件下において第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂの両方または片一方の何れかのフィルタによりパティキュレートが捕集されて排気ガスが浄化され構造となっている。

そして第１排気通路フィルタ４２ａより流出した排出ガスは第１排気通路４３ａを通過して排気通路２５に導かれ、第２排気通路フィルタ４２ｂより流出した排出ガスは、第２排気通路４３ｂを通過して排気通路２５に導かれた後、排気マフラー２６に流入し、その後、大気に放出される。

次に気筒群排気流路切替弁１６０の構造および板弁１６１の位置を示した模式的断面図である図５に基づいて気筒群排気流路切替弁１６０の作動を詳細に説明する。
気筒群排気流路切替弁１６０は、第１気筒群排気通路２３ａおよび第２気筒群排気通路２３ｂから流入した排気ガスを第１排気通路４１ａと第２排気通路４１ｂの両排気通路または片一方の排気通路に流出させる排気通路を形成するハウジング１６４と、該ハウジング１６４内には回転軸１６２に取り付けられた弁板１６１を内臓し、該ハウジング１６４の外部には回転軸１６２を駆動するアクチュエータ６３から構成されている。

そしてアクチュエータ６３により回転軸１６２を回転させて弁板１６１の位置を変えることにより、弁板１６１は破線で示したＡＡの位置、一点鎖線で示したＢＢの位置および実線で示したＣＣの位置の三つの位置に設定できるようになっている。弁板１６１がＡＡの位置では第１気筒群排気通路２３ａおよび第２気筒群排気通路２３ｂが第２排気通路４１ｂに連通し、ＢＢの位置では第１気筒群排気通路２３ａおよび第２気筒群排気通路２３ｂが第１排気通路４１ａに連通し、ＣＣの位置では第１気筒群排気通路２３ａが第１排気通路４１ａに連通すると共に第２気筒群排気通路２３ｂが第１排気通路４１ｂに連通する構造となっている。切替弁制御ＥＣＵ８０からの制御信号によりアクチュエータ６３が回転軸１６２を駆動し、弁板１６１はＡＡ，ＢＢおよびＣＣの三つの位置に調節される。

また、気筒群排気流路切替弁１６０の上流の第１気筒群排気通路２３ａには排気ガス温度検出器２４ａを設けて第１気筒群７２ａの第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａを検知し、第２気筒群排気通路２３ｂには、排気ガス温度検出器２４ｂを設けて第２気筒群７２ｂの第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂを検知する。これら第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａおよび第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂは切替弁制御ＥＣＵ８０に入力され、切替弁制御ＥＣＵ８０はこれら入力温度を基に気筒群排気流路切替弁１６０の弁板１６１を決定し、気筒群排気流路切替弁１６０に弁板１６１を調節する信号を出力する。

次に燃料供給について説明する。図示しない燃料タンクから供給された軽油燃料は図示しない燃料サプライポンプにより加圧された高圧燃料が図示しないコモンレールに導かれ、このコモンレールの高圧燃料が図示しない高圧燃料管により第１気筒群７２ａおよび第２気筒群７２ｂの各気筒の電子制御燃料インジェクタ３０に供給される。そして、図示しない自動車のアクセルペダル位置の信号が図示しないエンジンＥＣＵに入力され、エンジンＥＣＵからからの制御信号により、電子制御燃料インジェクタ３０からアクセルペダル位置に対応した気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０のエンジン出力が得られる燃料が各気筒の燃焼室内に噴射される。

この時、エンジンＥＣＵに入力した切替弁制御ＥＣＵ８０の信号に基づいて、エンジンＥＣＵの制御プログラムにより第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂへの燃料供給量の制御を行い、第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂの片方の気筒群を休止運転することを含めて、第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂの各気筒群の出力運転の制御を任意に行えるようにする。

次に本第２実施の形態に係る気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０の第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する方法を説明する。第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する時のアクセルペダル踏込み量と第１気筒群７２ａおよび第２気筒群７２ｂのエンジントルクの関係を図６に示す。アクセルペダル踏込み量が完全な踏込みの５０％以下では第１気筒群７２ａを稼動気筒群として運転し、第２気筒群７２ｂを休止気筒群として運転する。そしてアクセルペダル踏込み量に比例して主に第１気筒群７２ａの第１気筒１、第２気筒２および第３気筒に燃料を供給して必要なエンジントルクを発生させると同時に、第２気筒群７２ｂの第４気筒４、第５気筒５および第６気筒６への燃料供給を制限または中止して第２気筒群７２ｂの出力を生じさせない休止気筒群として運転とする。

また、アクセルペダル踏込み量が５０％〜１００％でエンジントルクが５０％から１００％の範囲では、第１気筒群７２ａの各気筒には最大正味平均有効圧を発生させるのに必要な燃料を供給すると同時に、第１気筒群７２ａの出力のみでは不足となっているエンジントルクを発生させるために、第２気筒群７２ｂの各気筒に必要な燃料供給を行って第２気筒群７２ｂも稼動気筒群として運転させるようにする。このような気筒群毎の出力制御により、アクセルペダル踏込み量に対応したエンジントルクを発生させるようにする。

このように、第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する場合は、気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンＥＣＵにより低負荷運転状態では第１気筒群７２ａのみを稼動気筒群して運転し、高負荷運転状態では第１気筒群７２ａの各気筒を常に最大正味平均圧力の出力を発生させるように運転すると共に、アクセルペダル踏込み量に対応したエンジントルク発生の必要なエンジントルクを発生させるために第２気筒群７２ｂも稼動気筒群として運転する。このように、第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する場合には第１気筒群７２ａは、全てのエンジン運転条件下で優先的に稼動気筒群として運転させるため、第１気筒群７２ａの第１気等群排気ガス温度Ｔ２３ａは常に第２気筒群７２ｂの第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂと同等以上の高い温度となる。

そのため第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する場合には、第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが所定値Ｔ８０を超えるか否かにより、切替弁制御ＥＣＵ８０からアクチュエータ６３に信号を出力して弁板１６１を予め定めた位置に調節して第１排気通路フィルタ４２ａに高温の排気ガスのみを流入させるようにする。

その方法は、第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが所定値Ｔ８０より低い時には、切替弁制御ＥＣＵ８０からアクチュエータ６３に信号を出力して弁板１６１をＡＡの位置に調節する。これにより第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂの両気筒群の排気ガスは第１排気通路４１ａに流下させず、第２排気通路４１ｂに流下させる。また、第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが所定値Ｔ８０を超える時には、切替弁制御ＥＣＵ８０からアクチュエータ６３が弁板１６１に信号を出力して弁板１６１をＣＣの位置に調節する。これにより気筒群排気流路切替弁１６０は第１気筒群排気通路２３ａから流入の第１気筒群７２ａの排気ガスを第１排気通路４１ａに流下させると共に、第２気筒群排気通路２３ｂから流入の第２気筒群７２ｂの排気ガスは第２排気通路４１ｂに流下させるよう制御する。

この方法により、第１排気通路フィルタ４２ａの高温維持運転中は、気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０の全ての運転条件下において、所定値Ｔ８０より低い温度の排気ガスが第１排気通路４１ａに流下されることは無く、第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａが所定値Ｔ８０より低い温度の排気ガスにより冷却されて大幅に温度低下を招くようなことはない。

次に第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する方法を説明する。第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する時のアクセルペダル踏込み量と第１気筒群７２ａおよび第２気筒群７２ｂのエンジン運転状態について図７に示す。アクセルペダル踏込み量が完全な踏込みの５０％以下では第２気筒群７２ｂを稼動気筒群として運転し、第１気筒群７２ａを休止気筒群として運転する。そしてアクセルペダル踏込み量に比例して主に第２気筒群７２ｂの第４気筒４、第５気筒５および第６気筒６に燃料を供給して必要なエンジントルクを発生させると同時に、第１気筒群７２ａの第１気筒１、第２気筒２および第３気筒３への燃料供給を制限または中止して第１気筒群７２aを休止気筒群として運転とする。

また、アクセルペダル踏込み量が５０％〜１００％でエンジントルクが５０％から１００％の範囲では、第２気筒群７２ｂの各気筒には最大正味平均有効圧を発生させるのに必要な燃料を供給すると同時に、第２気筒群７２ｂの出力のみでは不足となっているエンジントルクを発生させるために、第１気筒群７２ａの各気筒に必要な燃料供給を行って第１気筒群７２ａも稼動気筒群として運転させるようにする。このような気筒群毎の出力制御により、アクセルペダル踏込み量に対応したエンジントルクを発生させるようにする。

このように、第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する場合は、気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンＥＣＵにより、低負荷運転状態では第２気筒群７２ｂのみを稼動気筒群して運転し、高負荷運転状態では第２気筒群７２ｂの各気筒を常に最大正味平均圧力の出力を発生させるように運転すると共に、第１気筒群７２ａも稼動気筒群として運転してアクセルペダル踏込み量に対応したエンジントルク発生させるようにする。このように、第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する場合には第２気筒群７２ｂは、全てのエンジン運転条件下で優先的に稼動気筒群として運転させるため、第２気筒群７２ｂの第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂは常に第１気筒群７２ａの排気ガス温度はと同等以上の高い温度となる。

そのため第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する場合には、第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂが所定値Ｔ８０を超えるか否かにより、切替弁制御ＥＣＵ８０からアクチュエータ６３に信号を出力して弁板１６１を予め定めた位置に調節して第１排気通路フィルタ４２ｂに高温の排気ガスのみを流入させるようにする。

その方法は、第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂが所定値Ｔ８０より低い時には、切替弁制御ＥＣＵ８０からアクチュエータ６３に信号を出力して弁板１６１をＢＢの位置に調節する。これにより第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂの両気筒群の排気ガスは第２排気通路４１ｂに流下させず、第１排気通路４１ａに流下させる。また、第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂが所定値Ｔ８０を超える時には、切替弁制御ＥＣＵ８０からアクチュエータ６３が弁板１６１に信号を出力して弁板１６１をＣＣの位置に調節する。これにより気筒群排気流路切替弁１６０は第１気筒群排気通路２３ａから流入の第１気筒群７２ａの排気ガスを第１排気通路４１ａに流下させると共に、第２気筒群排気通路２３ｂから流入の第２気筒群７２ｂの排気ガスは第２排気通路４１ｂに流下させるよう制御する。

この方法により、第２排気通路フィルタ４２ｂの高温維持運転中は、気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０の全ての運転条件下において、所定値Ｔ８０より低い温度の排気ガスが第２排気通路４１ｂに流下されることは無く、第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒温度Ｔ４２ｂが所定値Ｔ８０より低い温度の排気ガスにより冷却されて大幅に温度低下を招くようなことはない。

また、図示しないディーゼル自動車の走行距離、走行時間またはディーゼルエンジンの運転時間等の自動車またはエンジンの運転経歴を切替弁制御ＥＣＵ８０に入力し、切替弁制御ＥＣＵ８０に記憶させた予め定めた一定の自動車またはエンジンの運転経歴の基準に従い、自動車またはエンジンの切替弁制御ＥＣＵ８０からの出力信号により気筒群排気流路切替弁１６０を制御し、第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する制御の場合と第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する制御の場合とを定期的に入れ換える。

ここで、第１排気通路フィルタ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂにフィルタで捕集したパティキュレートを酸化できる温度Ｔ２が３００℃以上である酸化触媒を担持し、気筒群排気流路切替弁１６０の弁板１６１で排気ガスの流れを切替える切替弁制御ＥＣＵ８０の所定値Ｔ８０を３５０℃と設定し、且つ第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する制御を行った場合について、都市内走行時の第１排気通路フィルタ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂのフィルタの温度状態について説明する。

通常、ディーゼル自動車の登坂走行や重量貨物積載の高速道路走行では気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０は高負荷運転となるため、排気ガス温度検出器２４ａで検出に第１気筒群排気温度Ｔ２３ａは３５０℃以上の高温が連続して検知されるため、気筒群排気流路切替弁１６０の弁板１６１はＣＣの位置に調節される。そのため第１気筒群７２ａの高温の排気ガスは長い時間、連続して第１排気通路フィルタ４２ａ流入するため、第１排気通路フィルタ４２ａの触媒は触媒温度Ｔ４２ａが３００℃以上に上昇して活性化する。このような状態では、第１排気通路フィルタ４２ａに捕集されて堆積したパティキュレートは、３００℃以上で高い酸化機能を発揮する触媒でＣＯ_２とＨ_２Ｏに酸化されてガス化されて除去され、第１排気通路フィルタ４２ａは再生される。

一方、都市内では、ディーゼル自動車は、距離の短い交差点の間で発進、加速、定速走行、エンジンブレーキ、赤信号待ち停止の走行が繰り返される。このような都市の交差点間の走行時において第１排気通路フィルタ４２ａを高温に維持する制御を行った場合について、気筒群排気流路切替弁１６０の弁板１６１の調節位置と模式的に表した第１気筒群排気通路２３ａから気筒群排気流路切替弁１６０に流入する第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａ、第２気筒群排気通路２３ｂから気筒群排気流路切替弁１６０に流入する第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂ、第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒温度Ｔ４２ｂを模式的に表した図８に基づいて、都市内の走行時に第１排気通路フィルタ４２ａを高温に維持する制御を行った場合の各温度状態と排気流路切替弁１６０の弁板１６１の調節位置について説明する。

第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持した場合には、第１気筒群７２ａを優先的に稼動気筒群として運転させるため、全負荷以外は第１気筒群７２ａの第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａは常に第２気筒群７２ｂの第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂより高い温度となる。そのため、第１気筒群７２ａの第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが所定値Ｔ８０の３５０℃を超えているか又はそれ以下であるかによって弁板１６１の位置が調節される。第１排気通路フィルタ４２ａを高温維持の時のディーゼル自動車はエンジン始動の時間ｔ０から走行開始ｔ１までのアイドリング運転時は第１気筒群７２ａを稼動気筒群として運転し、第２気筒群７２ｂを休止気筒群として運転されている。

そのため図８に示したように第１気筒群７２ａの第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａは実線で示した１００℃近傍であり、第２気筒群７２ｂは休止気筒群であるため、第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂは破線で示した４０℃近傍である。エンジン始動ｔ０から走行開始ｔ１までの期間は第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが１００℃近傍であるため、弁板１６１はＡＡの位置に調節されているため、第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂの両気筒群に排気ガスは第１排気通路４１ａに流入されず、第２排気通路４１ｂのみに流入されている。この状態では第１排気通路フィルタ４２ａは排気ガスにより加熱されることは無い。

次にディーゼル自動車はｔ１で走行が開始され、ｔ４までの間に加速される。この加速の開始後に第１気筒群７２ａの各気筒は最大正味平有効圧で運転され、第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが実線で示した通りに６００℃まで急激に上昇し、第２気筒群７２ｂの各気筒は比較的高い正味平有効圧で運転されるため、第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂは一点鎖線で示した通りに４３０℃近傍まで急激に上昇する。このｔ１からｔ４までの［第１加速］の期間に第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが３５０℃に達したｔ２点で弁板１６１はＣＣの位置に調節され、６００℃の第１気筒群７２ａの排気ガスは第１排気通路４１ａに流入し、４３０℃近傍の第２気筒群７２ｂの排気ガスは第２排気通路４１ｂに流入する。そのため、破線の第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａおよび二点鎖線の第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒温度Ｔ４２ｂは上昇する。

しかしながら［第１加速］のｔ１からｔ４の加速時間は短いため、第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂの両フィルタの触媒は活性化する３００℃を超えるまで加熱されない。そのため、この時点では触媒によるフィルタの再生は行われない状態である。

次にディーゼル自動車の［第１加速］加速走行が終了に近づいて第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが３５０℃以下に低下するｔ３で弁板１６１はＡＡの位置に調節される。そして、このｔ３から第１回目の信号停止後の［第２加速］加速走行で第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが３５０℃を超えるｔ８までの間は弁板１６１がＡＡの位置に調節されているため、第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂの両気筒群に低温の排気ガスは第１排気通路４１ａへの流入が中止されて第２排気通路４１ｂのみに流入されるようになる。そのため、第２排気通路４１ｂに低温の排気ガスが流入し、第２排気通路フィルタ４２ｂは冷却され、ｔ８の時点の第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒温度Ｔ４２ｂは５０℃程度まで低下する。

一方、弁板１６１がＡＡに位置するｔ３からｔ８までの間、第１排気通路フィルタ４２ａには３５０℃以下の低温の排気ガスの流入によるフィルタの冷却が行われない。そのためｔ８の時点では第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａは２８０℃程度の高い温度が保持されている。そして、［第２加速］加速走行で第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが３５０℃に上昇するｔ８から第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが３５０℃以下に低下するｔ９の期間では弁板１６１はＣＣの位置に調節され、第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが６００℃の第１気筒群７２ａの排気ガスは第１排気通路４１ａに流下され、第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａはｔ９の時点では４００℃に加熱されて、第１排気通路フィルタ４２ａでは触媒によるフィルタ再生が促進される。

次に、第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが３５０℃以下に低下するｔ９の時点で弁板１６１はＡＡに調節される。このｔ９から第２回目の信号停止後の［第３加速］加速走行が開始されて第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが３５０℃に到達するｔ１４までの間では弁板１６１はＡＡの位置に保持され、第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂの両気筒群の低温の排気ガスは第１排気通路４１ａへの流下が中止されて第２排気通路４１ｂのみに流入されるようになる。弁板１６１がＡＡに位置するｔ９からｔ１４までの間では第１気筒群７２ａと第２気筒群７２ｂの両気筒群の低温の排気ガスによる第１排気通路フィルタ４２ａの冷却が行われないため、ｔ１４の時点では第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａは３６０℃程度の高い温度が保持されている。このようにｔ９からｔ１４までの間でも第１排気通路フィルタ４２ａの触媒温度Ｔ４２ａは触媒が活性化する３００℃程度以上に保持されているため、第１排気通路フィルタ４２ａではフィルタ内に酸素が残留している限り触媒によるフィルタ再生が促進される。

同様に、ｔ１４の時点で弁板１６１はＣＣの位置に調節され、［第３加速］加速走行による６００℃の第１気筒群７２ａの排気ガスは第１排気通路４１ａに流入し、ｔ１４の時点で触媒温度Ｔ４２ａが３６０℃程度の第１排気通路フィルタ４２ａは更に加熱されると共に排気ガスの流入により酸素も供給され、第１排気通路フィルタ４２ａのフィルタ再生が促進される。このように優先的に高温維持の制御を行う第１排気通路フィルタ４２ａでは、触媒温度Ｔ４２ａが斜線に示したように３００℃以上に維持されるため、第１排気通路フィルタ４２ａのフィルタ内に酸素が存在している限り触媒による第１排気通路フィルタ４２ａの再生が継続して行われることになる。

一方、ｔ８の時点で触媒温度Ｔ４２ｂが５０℃程度まで低下した第２排気通路フィルタ４２ｂには、［第２加速］加速走行で弁板１６１がＣＣの位置に調節されるｔ８からｔ９の期間では４３０℃近傍の第２気筒群７２ｂの排気ガスが流入する。そのため、二点鎖線の第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒温度Ｔ４２ｂは上昇するが、ｔ８の時点で触媒温度Ｔ４２ｂが５０℃程度まで低下しているため、［第２加速］加速走行のｔ８からｔ９の加速時間は短いため、第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒温度Ｔ４２ｂは２００℃までしか上昇させることができず、第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒が活性化する３００℃を超えるまで加熱されないため、第２排気通路フィルタ４２ｂは［第２加速］加速走行では触媒によるフィルタの再生は行われない状態となる。同様にｔ１４からｔ１５の［第３加速］加速走行でも第２排気通路フィルタ４２ｂは触媒によるフィルタの再生は行われない状態となる。

本発明の第２実施の形態の気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０の自動車が都市内走行をした場合、優先的に高温維持の制御を行わない第２排気通路フィルタ４２ｂでは、高温と低温の排気ガスによる短時間の周期的な加熱と冷却が繰り返されるため、第２排気通路フィルタ４２ｂの触媒は活性化する温度まで上昇せず、触媒によるフィルタの再生は行われない。しかし、フィルタの高温に維持制御を行った第１排気通路フィルタ４２ａでは、触媒によるフィルタ再生を促進させることが可能となる。

また、第１排気通路フィルタ４２ａおよび第２排気通路フィルタ４２ｂの両方が交互に優先的に高温に維持に制御を行うようにすることにより、全てのフィルタの再生が可能となり、自動車走行中にフィルタ再生が可能な実用性の高いＤＰＦ装置とすることができる。第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂの中の片方のフィルタを優先的に高温に制御する切替える方法としては、図示しないディーゼル自動車の走行距離を切替弁制御ＥＣＵ８０に入力し、例えば、第１排気通路フィルタ４２ａまたは第２排気通路フィルタ４２ｂの何れか一方のフィルタを優先的に高温に維持した状態でのディーゼル自動車の走行距離が２０ｋｍを走行した時点で他方のフィルタを優先的に高温に維持するように、切替弁制御ＥＣＵ８０からの出力信号により気筒群排気流路切替弁１６０を制御して第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する制御の場合と上記第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する制御の場合と切替えるようにする。

以上の例では優先的に高温に維持するフィルタとして第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂを交互に優先的に高温に維持する際、ディーゼル自動車の走行距離を２０ｋｍ毎にフィルタを切り替えるとしたが、この切替えは他の走行距離としても良いし、一定のディーゼル自動車の走行時間やディーゼルエンジンの運転時間等としも良い。また、ディーゼル自動車の走行距離やディーゼルエンジンの運転時間等の累積された運転経過の一定基準毎、第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する制御の場合と第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する制御の場合とを定期的に入れ換えて高温維持制御を行い、フィルタを再生しても良い。

一般に大都市内走行中では交差点毎に信号があるため信号間の距離が短いため、交差点の信号間でディーゼル自動車は発進し、加速走行、定常走行、エンジンブレーキ、赤信号待ち停止の走行が短い時間間隔で繰り返される走行状態である。そのため、従来のＤＰＦ装置では、都市内走行においては、触媒担体や触媒付フィルタの本体および触媒温度が上昇せず、触媒の活性化による捕集パティキュレートの酸化によるフィルタの再生が機能しない不具合があった。

これに対し、本第２実施の形態に係る気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンのＤＰＦ装置では、都市内走行状態においても、第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂの２つのフィルタの片方を優先的に高温に維持する制御を行うことにより、優先的に高温に維持するフィルタ再生が可能となり、ディーゼル自動車の走行時間やディーゼルエンジンの運転時間等の運転経過の予め定めた基準にしたがって優先的に高温に維持するフィルタを切替えることにより、第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂの両方のフィルタの再生が可能となる。

また、本第２実施の形態に係る気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンのＤＰＦ装置では、第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する場合は、エンジンＥＣＵにより低負荷運転状態では第１気筒群７２ａのみを稼動気筒群して運転し、５０％負荷超えの高負荷運転状態では第１気筒群７２ａの各気筒を常に最大正味平均圧力の出力を発生させるように運転すると共に、アクセルペダル位置に対応したエンジントルクを発生させるために第２気筒群７２ｂも稼動気筒群として運転する第１気筒群７２ａを優先的に稼動気筒群として運転する制御を行う。これにより、第１気筒群７２ａの第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａは常に第２気筒群７２ｂの第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂと同等か又は第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂよりも高温となり、都市内走行において高温の排気ガスが第１排気通路フィルタ４２a流入させる機会が増加し、第２排気通路フィルタ４２ｂの高温維持に大きな効果が得られる。

同様に、第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する場合は、第２気筒群７２ｂを優先的に稼動気筒群として運転するエンジンの運転制御を行う。これにより、第２気筒群７２ｂの第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂは常に第１気筒群７２ａの第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａと同等か又は第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａよりも高温となり、都市内走行において高温の排気ガスが第２排気通路フィルタ４２ｂ流入させる機会が増加し、第２排気通路フィルタ４２ｂの高温維持に大きな効果が得られる。

また、蝶弁方式の気筒群排気流路切替弁２６０の構造および弁板２６１の位置を示した模式的断面図を図９に示す。蝶弁方式の気筒群排気流路切替弁２６０の弁板２６１のＡＡＡ，ＢＢＢ，ＣＣＣの各位置は気筒群排気流路切替弁１６０の板弁のＡＡ，ＢＢ，ＣＣの各位置に相当し、気筒群排気流路切替弁２６０の構造および作動は気筒群排気流路切替弁１６０と同様であるので詳細な説明は省略する。そして蝶弁方式の気筒群排気流路切替弁２６０は本第２実施の形態の気筒群排気流路切替弁１６０の代わりに使用しても良い。その他、ＤＰＦ装置としては触媒再生式の代わりに連続再生式のＤＰＦ装置を使用しても良い。

また、第１排気通路フィルタ４２ａを高温に維持するように気筒群排気流路切替弁１６０を制御している場合、気筒群排気流路切替弁１６０の弁板１６１が第１排気通路フィルタ４２ａに排気ガスが流入する状態に調節されている状態で吸気通路１５ａに設けた図示しない絞り弁により優先的に稼動気筒群として運転する第１気筒群７２ａの吸入空気量を減少させて第１気筒群７２ａの排気ガス温度を上昇させて第１排気通路フィルタ４２ａのフィルタの再生を促進しても良い。

同様に、第２排気通路フィルタ４２ｂを高温に維持するように排気流路切替弁６０を制御している場合、気筒群排気流路切替弁１６０の弁板１６１が第２排気通路フィルタ４２ｂに排気ガスが流入する状態に調節されている状態で吸気通路１５ｂに設けた図示しない絞り弁により優先的に稼動気筒群として運転する第２気筒群７２ｂの吸入空気量を減少させて第１気筒群７２ｂの排気ガス温度を上昇させて第１排気通路フィルタ４２ａのフィルタの再生を促進しても良い。

次に本発明の第３実施の形態における自動車用の気筒群休止制御の直列６気筒の４サイクル過給液体燃料パイロット噴射自己着火型多気筒天然ガスエンジンとＤＰＦ装置および排気ガス浄化装置を含む吸排気系、および切替弁制御ＥＣＵの具体的構成を示す模式的平面図である図１０に基づいて説明する。

この本発明の第３実施の形態は、本発明の第２実施の形態の気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体１７０を気筒群休止制御の液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンエンジン本体２７０に変更するために各気筒に天然ガスを供給する電子制御天然ガス噴射ノズル９０を吸気マニホールド１６ａ、１６ｂに追加し、第２実施の形態の第１排気通路４１ａの途中に酸化触媒装置４３ａを追加すると共に第２気筒群排気通路４１ｂの途中のそれぞれに酸化触媒装置４３ｂを追加し、液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンエンジン本体２７０から排出されるメタンを主成分とするＨＣを酸化触媒装置４３ａ、４３ｂで浄化し、ＤＰＦ装置の第１排気通路フィルタ４２ａと第２排気通路フィルタ４２ｂでパティキュレートを浄化するようにしたものである。

本発明の第３実施の形態は、本発明の第２実施の形態と同様に、第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する制御の時には第１気筒群７２ａは優先的に稼動気筒群として運転し、同様に第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する制御の時には第２気筒群７２ｂは優先的に稼動気筒群として運転するように制御する。これと同時に第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する制御の時には第１気筒群排気ガス温度Ｔ２３ａが所定値Ｔ８０より低い低温の時には、気筒群排気流路切替弁１６０は板弁１６０のＡＡの位置を調節して低温の排気ガスを第１排気通路４１ａに流下させないようにして第１排気通路フィルタ４２ａの冷却を防止する。また、第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する制御の時には第２気筒群排気ガス温度Ｔ２３ｂが所定値Ｔ８０より低い低温の時には、気筒群排気流路切替弁１６０は板弁１６０のＢＢの位置を調節して低温の排気ガスを第１排気通路４１ａに流下させないように第１排気通路フィルタ４２ａの冷却を防止する。

一方、第１排気通路４１ａの途中には第１排気通路フィルタ４２ａに直列に酸化触媒装置４３ａが結合され、第２排気通路４１ｂの途中には第２排気通路フィルタ４２ｂに直列に酸化触媒装置４３ｂが結合されているため、第１排気通路フィルタ４２ａを優先的に高温に維持する制御の時には酸化触媒装置４３ａも高温化されてメタンを主成分とするＨＣを酸化促進され、第２排気通路フィルタ４２ｂを優先的に高温に維持する制御の時には酸化触媒装置４３ｂも高温化されてメタンを主成分とするＨＣを酸化促進され、液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンエンジン本体２７０から排出されるメタンの浄化が促進され、排気ガス浄化装置の浄化率の向上も可能となる。

なお、本発明の第３実施の形態の酸化触媒装置４３ａ、４３ｂの代わりにＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等のパティキュレート以外のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の排気ガス浄化装置を配設しても良く、その場合には液体燃料パイロット噴射自己着火型多気筒天然ガスエンジンのＮＯｘ低減が可能となる。また、ＤＰＦ装置としては連続再生式のＤＰＦ装置を使用しても良い。

本第１実施の形態における多気筒ディーゼルエンジンとＤＰＦ装置を含む吸排気系および切替弁制御ＥＣＵの具体的構成を示す模式的平面図である。上記第１実施の形態の排気流路切替弁の構造および板弁位置を示した模式的断面図である。本第１実施の形態における都市内走行時の第１排気通路フィルタの高温維持制御時における排気流路切替弁の弁板位置と各温度変化を模式的に表した図である。本第２実施の形態の気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンとＤＰＦ装置を含む吸排気系および切替弁制御ＥＣＵの具体的構成を示す模式的平面図である。本第２実施の形態の気筒群排気流路切替弁の構造および板弁位置を示した模式的断面図である。本第２実施の形態の第１排気通路フィルタの高温維持制御時のアクセルペダル踏込み量と第１気筒群および第２気筒群のエンジントルクの関係である。本第２実施の形態の第２排気通路フィルタの高温維持制御時のアクセルペダル踏込み量と第１気筒群および第２気筒群のエンジントルクの関係である。本第２実施の形態の都市内走行時の第１排気通路フィルタの高温維持制御時における気筒群排気流路切替弁の弁板位置と各温度変化を模式的に表した図である。本第２実施の形態の蝶弁方式の気筒群排気流路切替弁の構造および蝶弁位置を示した模式的断面図である。本発明の第３実施の形態の気筒群休止制御液体燃料パイロット噴射自己着火型多気筒天然ガスエンジンとＤＰＦ装置と排気ガス浄化装置を含む吸排気系および切替弁制御ＥＣＵの具体的構成を示す模式的平面図である。

符号の説明

１第１気筒
２第２気筒
３第３気筒
４第４気筒
５第５気筒
６第６気筒
１０吸気弁
１１エアクリーナ
１２，１３、１５、１２ａ，１３ａ、１５ａ、１２ｂ，１３ｂ、１５ｂ吸気通路
１４、１４ａ，１４ｂ空冷式給気インタークーラ
１６１６ａ、１６ｂ吸気マニホールド
２０排気弁
２１排気マニホールド
２１ａ第１気等群排気マニホールド
２１ｂ第１気等群排気マニホールド
２２、２３、２５、排気通路
２２ａ、２３ａ第１気等群排気通路
２２ｂ、２３ｂ第２気等群排気通路
２４、２４ａ，２４ｂ排気ガス温度検出器
２６排気マフラー
４３ａ，４３ｂ酸化触媒装置
３０電子制御燃料インジェクタ
４１ａ第１排気通路
４１ｂ第２排気通路
４２ａ第１排気通路フィルタ
４２ｂ第２排気通路フィルタ
５０、５０ａ，５０ｂターボ過給機
５２，５２ａ，５２ｂ排気タービン
５１，５１ａ，５２ｂ給気ブロア
６０排気流路切替弁
６１、１６１，２６１弁板
６２、１６２，２６２回転軸
６３アクチュエータ
６４、１６４、２６４ハウジング
７０多気筒ディーゼルエンジン本体
７１クーリングファン
７２ａ第１気筒群
７２ｂ第２気筒群
８０切替弁制御ＥＣＵ
１６０気筒群排気流路切替弁
１７０気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジン本体
２７０液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガスエンジンエンジン本体
Ｔ２３排気ガス温度
Ｔ２３ａ第１気筒群排気ガス温度
Ｔ２３ｂ第２気筒群排気ガス温度
Ｔ４２ａ、Ｔ４２ｂ触媒温度
Ｔ８０所定値

Claims

全ての気筒が稼動する多気筒ディーゼルエンジンにおいて、
上記多気筒ディーゼルエンジンの排出ガスを排気マニホールドから排気マフラーに流下させる排気通路の一部を分岐させた第１排気通路および第２排気通路を並列に設け、
上記第１排気通路の途中にパティキュレートを捕集する第１排気通路フィルタを備え、上記第２排気通路の途中にパティキュレートを捕集する第２排気通路フィルタを備えたＤＰＦ装置を設け、
上記排気通路が上記第１排気通路と上記第２排気通路とに分岐する分岐部に排気流路切替弁が設け、
上記排気流路切替弁は上記多気筒ディーゼルエンジンの各気筒から排出された排気ガスを第１排気通路のみに流下させる形態、第２排気通路のみに流下させる形態、第１排気通路と第２排気通路の両方に流下させる形態の３種類の排出ガス流れ形態に切替えを可能とし、
上記排気流路切替弁の上流に排気ガス温度検出器を設け、上記排気流路切替弁に流入する排気ガス温度を検出し、
上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御と上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の２種類の制御を可能とし、
上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御は、上記排気ガス温度が所定値より高い時には排気ガスを上記第１排気通路と第２排気通路の両方の排気通路に排気ガスを流下させ、逆に上記排出ガス温度が所定値より低い時には排気ガスを上記第２排気通路のみの単独の排気通路に流下させるように上記排気流路切替弁を調節し、
上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御は、上記排出ガス温度が所定値より高い時には排気ガスを上記第１排気通路と上記第２排気通路の両方の排気通路に排気ガスを流下させ、逆に上記排出ガス温度が所定値より低い時には上記第１排気通路のみの単独の排気通路に流下させるように上記排気流路切替弁を調節し
上記第１排気通路フィルタまたは上記第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタ温度を優先的に高温に維持できるようにしたことを特徴とする排出ガス浄化システム。
多気筒ディーゼルエンジンの各気筒を第１気筒群と第２気筒群に分け、特定の部分負荷運転条件下では上記第１気筒群または上記第２気筒群の何れか一方の気筒群にエンジン出力を発生させる稼動気筒群として運転すると共に、他方の気筒群を出力の発生させない休止気筒群として運転させることが可能な気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンにおいて、
上記第１気筒群の排気マニホールドに接続した第１気筒群排気通路と上記第２気筒群の排気マニホールドに接続した第２気筒群排気通路を設け、
上記第１気筒群排気通路と上記第２気筒群排気通路は気筒群排気流路切替弁の２個の排気ガス入口に個別に接続すると共に上記気筒群排気流路切替弁の２個の排気ガス出口には個別に第１排気通路と第２排気通路を接続し、
上記第１排気通路と上記第２排気通路の排気ガスは排気マフラーに流下させるようにし、
上記第１排気通路の途中にパティキュレートを捕集する第１排気通路フィルタを備え、上記第２排気通路の途中にパティキュレートを捕集する第２排気通路フィルタを備えたＤＰＦ装置を設け、
上記気筒群排気流路切替弁は、上記第１気筒群排気通路および上記第２気筒群排気通路の排気ガスを第１排気通路に流下させる形態と上記第１気筒群排気通路および上記第２気筒群排気通路の排気ガスを第２排気通路に流下させる形態と上記第１気筒群排気通路の排気ガスを上記第１排気通路に流下させると共に上記第２気筒群排気通路の排気ガスを第２排気通路に流下させる形態の３種類の排出ガス流れ形態に切替えを可能とし、
上記気筒群排気流路切替弁の上流の上記第１気筒群排気通路に排気ガス温度検出器を配設して第１気筒群排気ガス温度を検出すると共に上記第２気筒群排気通路には排気ガス温度検出器を配設して第２気筒群排気ガス温度を検出し、
上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御と上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の２種類の制御を可能とし、
上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御は、上記気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの負荷の高低に係らず常に上記第１気筒群を稼動気筒群として運転させると同時に上記第１気筒群排気ガス温度が所定値より高い時には上記第１気筒群排気通路の排気ガスを上記第１排気通路に流下させると共に第２気筒群排気通路の排気ガスを上記第２排気通路に流下させ、逆に上記第１気筒群排気ガス温度が所定値より低い時には上記第１気筒群排気通路の排気ガスと上記第２気筒群排気通路の両排気通路の排気ガスを上記第２排気通路のみの単独の排気通路に流下させるように上記気筒群排気流路切替弁を制御し、
上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御は、上記気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンの負荷の高低に係らず常に上記第２気筒群を稼動気筒群として運転させると同時に上記第２気筒群排気ガス温度が所定値より高い時には上記第１気筒群排気通路の排気ガスを上記第１排気通路に流下させると共に第２気筒群排気通路の排気ガスを上記第２排気通路に流下させ、逆に上記第２気筒群排気ガス温度が所定値より低い時には上記第１気筒群排気通路の排気ガスと上記第２気筒群排気通路の両排気通路の排気ガスを上記第１排気通路のみの単独の排気通路に流下させるように上記気筒群排気流路切替弁を制御し、
上記第１排気通路フィルタまたは上記第２排気通路フィルタの何れか一方のフィルタ温度を優先的に高温に維持できるようにしたことを特徴とする排出ガス浄化システム。
上記第１排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の場合と上記第２排気通路フィルタを優先的に高温に維持する制御の場合とを定期的に入れ換えることを特徴とする請求項1乃至２のいずれか一項に記載の排出ガス浄化システム。
上記気筒群排気流路切替弁の下流の上記第１排気通路と上記第２排気通路のそれぞれに酸化触媒装置、ＮＯｘ吸蔵触媒装置または尿素還元型ＮＯｘ触媒装置等のパティキュレート以外のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等を浄化する排気ガス浄化装置を追加したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排出ガス浄化システム。
上記多気筒ディーゼルエンジンまたは上記気筒群休止制御多気筒ディーゼルエンジンが気筒群休止制御の液体燃料パイロット噴射自己着火型天然ガス多気筒エンジンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排出ガス浄化システム。