JP2006022788A - Ｖ型８気筒内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】Ｖ型８気筒内燃機関の各バンクにおいて、還元剤添加弁が近接して取り付けられた気筒と、同バンクにおける他の気筒との燃焼間隔が９０度クランク角になった場合にも、燃料添加弁から添加された還元剤が良好に排気浄化装置に到達できる技術を提供する。
【解決手段】Ｖ型８気筒内燃機関の各バンクにおいて、燃料添加弁が設けられた排気ポートに係る基準気筒（＃７、＃８）と、基準気筒と同一バンクにおける他の気筒（＃５、＃４）との燃焼間隔が９０度クランク角となった場合には、基準気筒（＃７、＃８）からの排気の排気流量が、前記他の気筒（＃５、＃４）からの排気の排気流量よりも多い期間（ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ７）にのみ、燃料添加を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、Ｖ型８気筒内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気におけるＮＯxを浄化するために、内燃機関の排気系にＮＯx触媒を設けることが知られている。ここにおいて、例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒の場合に、吸蔵され
たＮＯxの量が増加すると浄化性能が悪化する。そこで、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を供給し、同触媒に吸蔵されたＮＯxを還元放出するようにしている（以下、
「ＮＯx還元処理」という。）。また、ＮＯx触媒に排気中のＳＯxが吸蔵されることによ
り、浄化性能が劣化するいわゆるＳＯx被毒が発生することが知られており、このＳＯx被毒を解消するために、ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を供給する場合もある（以下、「
ＳＯx被毒回復処理」という。）。

また、内燃機関の排気における微粒子物質を捕集するために、内燃機関の排気系にパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という。）を設ける技術が知られている。かかるフィルタにおいても、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下するので、フィルタの上流側の排気温度を上昇させることにより、捕集された微粒子物質を酸化除去するようにしている（以下、「フィルタの再生処理」という。また、ＮＯx還元処理、ＳＯx被毒回復処理、フィルタの再生処理を合わせて「ＮＯx還元処理など」という。）。

そして、上記再生処理においてフィルタの上流側の排気温度を上昇させる方法として、フィルタの上流側に酸化能を有する酸化触媒を配置し、再生処理時に、該酸化触媒に還元剤としての燃料を供給することにより、該酸化触媒において燃料の酸化反応を起し、フィルタの上流側の排気温度を上昇させる方法が知られている。

ここで、上記のＮＯx触媒やフィルタに還元剤としての燃料を供給するために、前記Ｎ
Ｏx触媒やフィルタの上流側に燃料添加弁を備える技術が知られている。その技術に関し
、排気マニホールドにおける排気集合管に最も近く、ＥＧＲ管の開口部から最も遠い気筒の排気ポートに燃料添加弁を取り付け、当該気筒の排気弁の開弁時期に合わせて燃料を添加することが提案されている。このことにより、燃料添加弁から添加された燃料が排気マニホールドに付着したり、ＥＧＲ管に流入することを抑制し、効率良くＮＯx触媒やフィ
ルタに供給しようとするものである（例えば、特許文献１参照。）。

次に、Ｖ型８気筒内燃機関について考えると、このタイプの内燃機関においては、Ｖ型６気筒やＶ型１０気筒などの内燃機関の場合とは異なり、振動を抑制するために、各バンクにおける気筒の燃焼間隔を不等間隔としている場合がある。その場合、同一バンクにおける２つの気筒の燃焼間隔がクランク角にして９０度と接近してしまう場合がある。

そうすると、燃料添加弁が取り付けられた排気ポートが接続される気筒（以下、これを基準気筒という。）と、基準気筒と同一バンクにおける他の気筒との間の燃焼間隔が９０度クランク角となった場合は、基準気筒の開弁時期に合わせて燃料添加弁から燃料を添加すると、添加された燃料が、燃焼間隔が近い前記他の気筒からの排気流の影響を受ける場合があった。すなわち、基準気筒からの排気に乗って円滑に下流側に運ばれることが困難になる場合があった。その結果、燃料添加弁から添加された燃料が排気マニホールド壁面に付着したり、逆流したりすることで、リッチスパイク制御におけるスパイクがなまされたりするおそれがあった。
特開２００１−２８０１２５号公報 特開２００２−１０６３３２号公報

本発明の目的とするところは、Ｖ型８気筒内燃機関の各バンクにおいて、還元剤添加弁が近接して取り付けられた基準気筒と、該基準気筒と同一バンクにおける他の気筒との燃焼間隔が９０度クランク角になった場合にも、還元剤添加弁から添加された還元剤を円滑に排気浄化装置に到達させ、ＮＯx還元処理などにおけるリッチスパイク制御の精度悪化
を抑制できる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、Ｖ型８気筒内燃機関の各バンクにおいて、還元剤添加弁が設けられた排気ポートに係る基準気筒と、基準気筒と同一バンクにおける他の気筒との燃焼間隔が９０度クランク角となる場合は、還元剤添加弁から排気浄化装置に還元剤を供給する際に、基準気筒からの排気の排気流量が、前記他の気筒からの排気の排気流量よりも多い期間にのみ、還元剤添加弁より還元剤を添加することを最大の特徴とする。

より詳しくは、Ｖ型８気筒内燃機関におけるバンク毎に設けられるとともに、各バンクにおける各気筒の排気ポートに接続された枝管部及び該枝管部が集合した集合管部を有する排気マニホールドと、
前記バンク毎に設けられ、前記排気マニホールドの前記集合管部から流出した前記内燃機関からの排気が通過する排気管と、
前記排気管に設けられ、前記内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
前記各バンクにおける排気ポートの一つに取り付けられ、取り付けられた排気ポートを通過する排気に還元剤を添加することにより、前記排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤添加弁と、を備え、
前記各バンクにおける各気筒のうち、前記還元剤添加弁が設けられた排気ポートが接続される基準気筒と、該基準気筒と同一バンクにおける他の気筒とにおいて、９０度のクランク角間隔で燃焼が行われるＶ型８気筒内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気浄化装置に還元剤を供給する場合には、前記基準気筒からの排気の排気流量が、前記他の気筒からの排気の排気流量より多い期間に、前記還元剤添加弁により還元剤を添加することを特徴とする。

ここで、前述のように、内燃機関における排気浄化装置に対し、ＮＯx還元処理などを
行う際に還元剤を供給する還元剤添加弁を、前記排気マニホールドの集合管部に最も近い枝管部が接続された排気ポートに取り付ける場合がある。そして、内燃機関が排気再循環装置を備えている場合には、排気再循環のためのＥＧＲ管を、前記排気マニホールドにおける還元剤添加弁とは離れた部分に配置する場合がある。こうすることにより、還元剤添加弁により添加された還元剤が、ＥＧＲ管に導入されることを抑制するとともに、円滑に排気マニホールドの集合管から排気管に導入することができる。

一方、Ｖ型８気筒内燃機関においては、前述のように、振動を抑制する観点から、各バンクにおける気筒の燃焼間隔を等間隔としていない場合がある。各バンクにおける気筒の燃焼間隔を等間隔とした場合には、同一バンクにおける各気筒の燃焼間隔は１８０度クランク角になるのに対し、上記のように燃焼間隔を不等間隔とした場合、還元剤添加弁が取り付けられた排気ポートに係る基準気筒と、基準気筒と同一バンクにおける他の気筒との燃焼間隔が９０度クランク角になる場合がある。

そうすると、基準気筒の排気弁における開弁期間中に還元剤添加弁から還元剤を添加し
たとしても、前後９０度クランク角の燃焼間隔で他の気筒からの排気が排気マニホールドに導入された場合、還元剤添加弁から添加された還元剤が排気マニホールドの壁面に付着したり、逆流したりして、円滑に下流の排気浄化装置に供給されず、または、リッチスパイク制御におけるスパイクがなまされてしまう場合がある。その結果、排気浄化装置のＮＯx還元処理などが充分に行われなかったり、ＮＯx還元処理などにおける還元剤の消費効率が悪化したりする場合がある。

そこで、本発明においては、還元剤添加弁が取り付けられた排気ポートに係る基準気筒と、基準気筒と同一バンクにおける他の気筒との燃焼間隔が９０度クランク角となった場合には、基準気筒の排気弁における開弁期間のうち、基準気筒からの排気の排気流量が前記他の気筒からの排気の排気流量よりも多い期間にのみ、還元剤添加弁から還元剤を添加することとした。

こうすれば、前記基準気筒と、他の気筒との燃焼間隔が９０度クランク角と短い場合においても、還元剤添加弁から添加された還元剤を基準気筒からの排気とともに、前記他の気筒からの排気流に打ち勝って、円滑に排気浄化装置に供給することができる。その結果、燃料添加弁から添加された燃料が排気マニホールド壁面に付着したり、逆流したりすることを抑制することができ、リッチスパイク制御の精度を向上させることができる。また、ＮＯx還元処理などにおける還元剤の消費効率を向上させることができる。

また、本発明では、前記他の気筒において燃焼が行われた後に、前記基準気筒において燃焼が行われる場合には、前記基準気筒からの排気の排気流量が前記他の気筒からの排気の排気流量より多くなってから還元剤の添加が開始するべく、還元剤の添加時期を遅延させるようにしてもよい。

すなわち、前記他の気筒において燃焼が行われた後に、前記基準気筒において燃焼が行われる場合は、基準気筒の排気弁における開弁期間のうち、前半の一部期間においては、前記他の気筒からの排気の排気流量が、基準気筒からの排気の排気流量よりも多くなるおそれがある。従って、この場合には、リッチスパイク制御のスパイクの実行時期を遅い方にシフトさせて、前記基準気筒からの排気の排気流量が前記他の気筒からの排気の排気流量より多くなってから還元剤の添加が開始されるようにする。

こうすれば、リッチスパイク制御のスパイクの実行時期を遅延させるだけの簡単な制御で、還元剤添加弁から添加された還元剤を基準気筒からの排気とともに円滑に排気浄化装置に供給することができる。

なお、ここにおいて、還元剤添加時期の開始時期のみを遅延させ、還元剤添加時期の終期は遅延させずに還元剤添加時期を短縮し、単位時間あたりの還元剤供給量を増加させるようにしてもよい。換言するとリッチスパイク制御のスパイク幅を短くし、それに伴いスパイク高さを高くしても同様の効果が得られる。

また、還元剤添加時期の開始時期のみを遅延させ、還元剤添加時期の終期は遅延させずに還元剤添加時期を短縮し、必要燃料添加ができない場合には、次回のサイクルで同様に燃料添加を続けてもよい。

また、本発明においては、前記基準気筒において燃焼が行われた後に、前記他の気筒において燃焼が行われる場合には、前記他の気筒からの排気の排気流量が前記基準気筒からの排気の排気流量より多くなるまでに還元剤の添加を終了するべく、還元剤の添加時期を早めるようにしてもよい。

すなわち、前記基準気筒において燃焼が行われた後に、前記他の気筒において燃焼が行われる場合は、基準気筒の排気弁における開弁期間のうち、後半の一部期間においては、前記他の気筒からの排気の排気流量が、基準気筒からの排気の排気流量よりも多くなるおそれがある。従って、この場合には、リッチスパイク制御のスパイクの実行時期を早い方にシフトさせて、前記他の気筒からの排気の排気流量が前記基準気筒からの排気の排気流量より多くなるまでに還元剤の添加が終了するようにする。

こうすれば、リッチスパイク制御のスパイクの実行時期を早い方にシフトするだけの簡単な制御で、還元剤添加弁から添加された還元剤を基準気筒からの排気とともに円滑に排気浄化装置に供給することができる。

なお、ここにおいて、還元剤添加時期の終了時期のみを早め、還元剤添加時期の開始時期は早くせずに還元剤添加時期を短縮し、単位時間あたりの還元剤供給量を増加させるようにしてもよい。換言するとリッチスパイク制御のスパイク幅を短くし、それに伴いスパイク高さを高くしても同様の効果が得られる。

また、還元剤添加時期の終了時期のみを早め、還元剤添加時期の開始時期は早くせずに還元剤添加時期を短縮し、必要燃料添加ができない場合には、次回のサイクルで同様に燃料添加を続けてもよい。

なお、上記において、前記基準気筒からの排気の排気流量が前記他の気筒からの排気の排気流量より多くなる時期または、他の気筒からの排気の排気流量が前記基準気筒からの排気の排気流量より多くなる時期は、予め実験的に求めてもよい。また、実験的に求められた結果を、前記基準気筒からの排気の排気流量が前記他の気筒からの排気の排気流量より多くなるクランク角または、他の気筒からの排気の排気流量が前記基準気筒からの排気の排気流量より多くなるクランク角として記憶しておき、内燃機関のクランク角がそれらの角度になったことをもって、還元剤の添加を開始または終了してもよい。

また、本発明においては、前記基準気筒における排気弁の開弁時期のうち、前記他の気筒における排気弁の開弁時期とオーバーラップしない期間にのみ、前記還元剤添加弁によって還元剤を添加するようにしてもよい。

すなわち、前記他の気筒からの排気の排気流量が、前記基準気筒からの排気の排気流量よりも少ない場合であっても、前記他の気筒からの排気流が、還元剤添加弁から添加された還元剤の流れに対して影響を与える可能性がある。従って、前記基準気筒における排気弁の開弁時期における、前記他の気筒における排気弁の開弁時期とオーバーラップしない期間にのみ、前記還元剤添加弁から還元剤を添加するようにすれば、前記他の気筒からの排気流が、還元剤添加弁から添加された還元剤の流れに対して影響を与えることをより確実に抑制することができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、Ｖ型８気筒内燃機関の各バンクにおいて、還元剤添加弁が近接して取り付けられた基準気筒と、該基準気筒と同一バンクにおける他の気筒との燃焼間隔が９０度クランク角になった場合にも、還元剤添加弁から添加された還元剤を良好に排気浄化装置に到達させることができ、ＮＯx還元処理などにおけるリッチスパイク制御の精度悪
化を抑制できる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関とその排気系、制御系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、Ｖ型８気筒ディーゼルエンジンである。

内燃機関１は、第１バンク１ａ、第２バンク１ｂの２つのバンクから構成されており、第１バンク１ａには＃１、＃３、＃５、＃７の４つの気筒２ａが備えられており、第２バンク２ｂには＃２、＃４、＃６、＃８の４つの気筒２ｂが備えられている。また各気筒２ａ、２ｂには燃焼後の排気を排出するための排気弁３ａ、３ｂが設けられている。また、内燃機関１には、内燃機関１の出力軸である図示しないクランクシャフトの角度（クランク角）を検出するクランクポジションセンサ１３が備えられている。

排気弁３ａ、３ｂは排気ポート４ａ、４ｂを介して排気マニホールド５ａ、５ｂと接続されている。排気マニホールド５ａ、５ｂは各排気ポート４ａ、４ｂと接続するための枝管部６ａ、６ｂと、枝管部６ａ、６ｂから導入された排気を集合させて下流側に向けて通過させるための集合管部７ａ、７ｂを有する。この排気マニホールド５ａの＃１気筒２ａ側の端部及び、排気マニホールド５ｂの＃２気筒２ｂ側の端部には、排気の一部を内燃機関１の吸気に再循環させる排気再循環装置のＥＧＲ管１１ａ、１１ｂへの開口部が配置されている。

排気マニホールド５ａ、５ｂの下流側には遠心過給機（ターボチャージャ）のタービンハウジング８ａ、８ｂが備えられている。そして、タービンハウジング８ａ、８ｂのさらに下流側には排気管９ａ、９ｂが接続されている。この排気管９ａ、９ｂは、末端において図示しないマフラと接続されている。また、排気管９ａ、９ｂの途中には、排気中の微粒子物質やＮＯxを浄化するフィルタ１０ａ、１０ｂが備えられている。

本実施例におけるフィルタ１０ａ、１０ｂは、多孔質の基材からなるウォールフロー型のパティキュレートフィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持されたものである。但し、必
ずしもフィルタ１０ａ、１０ｂはパティキュレートフィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担
持された構成でなくてもよく、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持されていないパティ
キュレートフィルタと、それに直列に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒とからなる構成に
してもよい。さらに吸蔵還元型ＮＯx触媒以外のＮＯx触媒を用いても良い。

ここで、フィルタ１０ａ、１０ｂは、本実施例における排気浄化装置に相当する。また、本実施例におけるフィルタ１０ａ、１０ｂに対するＮＯx還元処理などを行う際には、
フィルタ上流から還元剤としての燃料を供給し、リッチスパイク制御を行う場合があるが、本実施例においては、リッチスパイク制御の際に、還元剤としての燃料を添加する燃料添加弁１２ａ、１２ｂが＃７気筒２ａに接続される排気ポート４ａ及び、＃８気筒２ｂに接続される排気ポート４ｂに臨んで備えられている。

以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設さ
れている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御する他、内燃機関１の排気浄化装置１０ａ、１０ｂに係る制御を行うユニットである。

ＥＣＵ３５には、クランクポジションセンサ１３などの内燃機関１の運転状態の制御に
係るセンサ類が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における燃料添加弁１２ａ、１２ｂが電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。

また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。フィルタ１０ａ、１０ｂに吸蔵されたＮＯxを還元放出させるためのＮＯx還元処理ルーチンの他、ＳＯx被毒回復処理ルーチン、フィルタ再生処理ルーチン（いずれも説明
は省略）なども、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。

次に、本実施例におけるフィルタ１０ａ、１０ｂのＮＯx還元処理などの処理について
説明する。フィルタ１０ａ、１０ｂに対するＮＯx還元処理などの際には、燃料添加弁１
２ａ、１２ｂから還元剤としての燃料が添加される。この際、燃料添加弁１２ａからの燃料添加は＃７気筒２ａにおける排気弁３ａの開弁に同期して行われ、燃料添加弁１２ｂからの燃料添加は＃８気筒２ｂにおける排気弁３ｂの開弁に同期して行われることが望ましいとされている。それは、例えば、燃料添加弁１２ａから添加された燃料が＃７気筒２ａから排出された排気とともに、近傍に配置された集合管部７ａに円滑に流入されることにより、燃料を確実にフィルタ１０ａに供給することができるからである。

また、この際、燃料添加弁１２ａは、ＥＧＲ管１１ａの開口部からは離れているので、燃料添加弁１２ａから添加された燃料がＥＧＲ管１１ａから内燃機関１の吸気系に再循環されることも抑制できる。

しかし、本実施例におけるＶ型８気筒ディーゼルエンジンにおいては、振動防止などの観点から、各バンクおける気筒の燃焼間隔を不等間隔に設定する場合がある。その結果、各気筒における排気弁の開弁時期も不等間隔になる。ここで、図２に、Ｖ型８気筒ディーゼルエンジンの各バンクにおける、各気筒の排気弁開弁時期のパターンを例示する。図２（ａ）〜図２（ｄ）において横軸はクランク角を示しており、各マスには、各マスの左端が示すクランク角において排気弁が開弁を開始する気筒の番号が記載されている。なお、各マスの幅は９０度であるが、これは各気筒の開弁期間が９０度クランク角であることを意味せず、各気筒の排気弁開弁時期を示しているに過ぎない。

本実施例における内燃機関１においては、図２（ａ）に示すような排気弁開弁時期パターンとなっている。すなわち、第１バンク１ａにおいては、＃５気筒２ａと＃７気筒２ａの間の燃焼間隔が９０度クランク角となっているため、図２（ａ）に示すように排気弁開弁時期間隔も９０度クランク角となっている。一方第２バンク１ｂにおいては、同様に、＃８気筒２ｂと＃４気筒２ｂの間の燃焼間隔が９０度クランク角となっているため、図２（ａ）に示すように排気弁開弁時期間隔も９０度クランク角となっている（以下、燃焼間隔が９０度クランク角である場合の気筒２ａ、２ｂの燃焼を「連続燃焼」という。）。

なお、Ｖ型８気筒エンジンの排気弁開弁時期のパターンは図２（ａ）のものに限らず、例えば、図２（ｃ）に示すように、＃７気筒２ａ及び＃８気筒２ｂが連続燃焼しないパターンもあれば、図２（ｄ）に示すように、＃７気筒２ａは連続燃焼せず、＃８気筒２ｂのみが連続燃焼するパターンもある。実際には、＃７気筒２ａまたは＃８気筒２ｂの少なくとも一方が連続燃焼する場合に、連続燃焼した気筒に対して後述する本実施例の制御を適用すればよい。

ここで、上記のように、＃７気筒２ａまたは＃８気筒２ｂが同一バンクの他の気筒と連続燃焼をする場合、＃７気筒２ａまたは＃８気筒２ｂからの排気流と、それらと連続燃焼
する他の気筒２ａ、２ｂからの排気流との間に干渉が生じる。

図３には、図２（ａ）に示した排気弁開弁時期パターンの場合の、各気筒からの排気の排気流量の変化及び、燃料添加弁１２ａ、１２ｂからの燃料添加時間について示す。図３（ａ）は第１バンク１ａ、図３（ｂ）は第２バンク１ｂにおける気筒からの排気の排気流量についてのグラフである。そして、夫々のグラフにおいて横軸はクランク角を、縦軸は排気流量を示している。ここで図３（ａ）においては、＃５気筒２ａからの排気と＃７気筒２ａからの排気が干渉していることが分かる。

この場合には、単純に＃７気筒２ａの排気弁の開弁時期に同期させて図中ｔ１からｔ２までの期間に燃料添加弁１２ａから燃料を添加すると、当該添加時間のうち特に前半においては、＃５気筒２ａからの排気が＃７気筒２ａからの排気流の方向と異なる方向から合流するため、燃料添加弁１２ａから添加された燃料が排気マニホールド５ａの壁面に付着したり、逆流したりすることにより、円滑に排気管９ａに流入しなくなる。結果として、リッチスパイク制御によるスパイクがなまされる場合がある。

また、図３（ｂ）においては、＃８気筒２ｂからの排気と＃４気筒２ｂからの排気が干渉しているが、この場合は、＃８気筒２ｂの排気弁の開弁時期に同期して、燃料添加弁１２ｂから燃料を添加した場合には、燃料添加時間の後半部において前述と同様の不具合を生じる場合がある。

そこで、本発明においては、フィルタ１０ａのＮＯx還元処理などにおいて、＃７気筒
２ａの排気弁の開弁時期に同期させて、燃料添加弁１２ａから燃料を添加してリッチスパイク制御を実施する際に、燃料添加弁１２ａからの燃料添加時期を図３（ａ）中の、＃７気筒２ａからの排気の排気量が増加した時点ｔ１から、＃７気筒２ａからの排気の排気量が減少する時点ｔ２までとするのではなく、＃７気筒２ａからの排気の排気流量が＃５気筒２ａからの排気の排気流量より多くなる時点ｔ３から、時点ｔ２に対して、時点ｔ１と時点ｔ３の差分を加えた時点ｔ４までの期間とする。

こうすれば、＃７気筒２ａからの排気流が＃５気筒２ａからの排気流に打ち勝って、排気管９ａ方向に円滑に向かう排気流が形成される時間にのみ、燃料添加弁１２ａから燃料を添加することができるので、添加された燃料が排気マニホールド５ａの壁面に付着したり、逆流したりすることにより、円滑に排気管９ａに流入しなくなることを抑制できる。

ここで、燃料添加時間の終期ｔ４は、＃７気筒２ａからの排気の通過が終了する以前の時点であることが望ましい。さもないと、添加された燃料が排気流に乗って排気管９ａに流入されることができなくなるおそれがあるからである。従って、例えば時点ｔ４が、＃７気筒２ａからの排気の通過が終了した後になってしまうような場合には、燃料添加時間の終期は、上述のように時点ｔ４にするのではなく、時点ｔ２のままにしてもよい。その場合には、燃料添加弁１０ａからの単位時間あたりの燃料添加量を増加させることにより、燃料添加期間をｔ１からｔ２までの間とした場合と同量の燃料を添加することができる。また、燃料添加弁１０ａからの単位時間あたりの燃料添加量が充分にある場合、あるいは燃料添加期間が充分に長い場合には、時点ｔ３から燃料添加を開始し、時点ｔ２より早い時間に燃料添加を終了してもよい。

さらに、例えば時点ｔ４が、＃７気筒２ａからの排気の通過が終了した後になってしまうような場合には、燃料添加時間の終期は、上述のように時点ｔ４にするのではなく、時点ｔ２のままにし、次のサイクルで同様に燃料添加を続けても良い。

一方、本実施例において、フィルタ１０ｂのＮＯx還元処理などにおいては、＃８気筒
２ｂの排気弁の開弁時期に同期させて、燃料添加弁１２ｂから燃料を添加してリッチスパイク制御を実施する際に、燃料添加弁１２ｂからの燃料添加時期を図３（ｂ）中の、＃８気筒２ｂからの排気の排気流量が増加した時点ｔ５から、＃８気筒２ｂからの排気の排気流量が減少する時点ｔ６までの期間とするのではなく、時点ｔ５から、＃８気筒２ｂからの排気の排気流量が＃４気筒２ｂからの排気の排気流量より小さくなる時点ｔ７までの期間としてもよい。この場合は、燃料添加弁１０ｂからの単位時間あたりの燃料添加量を増加させることにより、燃料添加期間を時点ｔ５から時点ｔ７までの期間に短縮したとしても、時点ｔ５から時点ｔ６の期間とした場合と同量の燃料を添加することができる。あるいは、次のサイクルで同様に燃料添加を続けることによって、燃料添加期間を時点ｔ５から時点ｔ７までの期間に短縮したとしても、時点ｔ５から時点ｔ６の期間とした場合に匹敵する量の燃料を添加することができる。

この場合についても、＃８気筒２ｂからの排気流が＃４気筒２ｂからの排気流に打ち勝って、排気管９ｂ方向に円滑に向かう排気流が形成される時間にのみ、燃料添加弁１２ｂから燃料を添加することができるので、添加された燃料が排気マニホールド５ｂの壁面に付着したり、逆流したりすることにより、円滑に排気管９ｂに流入しなくなることを抑制できる。

次に実施例２について説明する。本実施例における内燃機関１のハード構成については、実施例１において説明したものと同じであるので説明は省略する。

本実施例においては、実施例１において説明したように、＃７気筒２ａまたは＃８気筒２ｂからの排気の排気流量が、同一バンクにおける他の気筒からの排気流量よりも多い時間のみに燃料添加を実施するのではなく、＃７気筒２ａまたは＃８気筒２ｂにおける排気弁３ａ、３ｂの開弁時期が、同一バンクにおける他の気筒における排気弁の開弁時期とオーバーラップしない期間のみに燃料添加を実施する例について説明する。

図４には、図２（ａ）に示した排気弁開弁時期パターンの場合の、各気筒からの排気の排気流量の変化及び、燃料添加弁１２ａ、１２ｂからの燃料添加時間について示す。図４（ａ）は第１バンク１ａ、図４（ｂ）は第２バンク１ｂにおける気筒からの排気の排気流量についてのグラフである。そして、夫々のグラフにおいて横軸はクランク角を、縦軸は排気流量を示している。

図４（ａ）において、実施例１では、＃７気筒２ａからの燃料添加を、＃７気筒２ａからの排気の排気流量が＃５気筒２ａからの排気流量より多くなった時点ｔ３から開始したが、本実施例においては、＃５気筒２ａの排気弁の開弁期間が終了したｔ８から開始することとした。

また、図４（ｂ）においては、実施例１では、＃８気筒２ｂからの燃料添加を、＃４気筒２ｂからの排気の排気流量が＃８気筒２ｂからの排気の排気流量よりも多くなる時点ｔ７までに終了させたが、本実施例においては、＃４気筒２ｂの排気弁の開弁期間が開始する時点ｔ９で終了させることとした。

そうすれば、＃７気筒２ａからの排気流が＃５気筒２ａからの排気流の影響を殆ど受けない範囲、あるいは、＃８気筒２ｂからの排気流が＃４気筒２ｂからの排気流の影響を殆ど受けない範囲においてのみ、燃料噴射弁１２ａ、１２ｂから燃料を添加することができる。従って、添加された燃料をより確実に排気管９ａ、９ｂに流入させることができる。

結果として、より確実にリッチスパイク制御の精度を向上させることができる。また、
より確実にＮＯx還元処理などにおける燃費を向上させることができる。

なお、本実施例において、燃料添加弁１２ａ、１２ｂからの燃料添加期間は、時点ｔ１から時点ｔ２までであったものが、時点ｔ８から時点ｔ２までに短縮し、同様に、時点ｔ５から時点ｔ６までであったものが、時点ｔ５から時点ｔ９までに短縮している。このような場合でも、燃料添加弁１２ａ、１２ｂからの単位時間あたりの燃料添加量を増加させることにより、短縮前の燃料添加期間に係る燃料添加量と同量の燃料を添加することができる。あるいは、次のサイクルで同様に燃料添加を続けることにより、短縮前の燃料添加期間に係る燃料添加量に匹敵する量の燃料を添加することができる。

ここで、上記の実施例においては、燃料添加弁１２ａ、１２ｂが内燃機関１の第１バンク１ａ、第２バンク１ｂに夫々設けられている構成について説明したが、燃料添加弁が片方のバンクのみに設けられている構成に対しても本発明を適用することができる。また、上記の実施例においては、排気管９ａ、９ｂが独立に設けられている構成について説明したが、第１バンク１ａ、第２バンク１ｂからの排気管が途中で合流する構成に対しても本発明を適用することができる。

本発明の実施例に係る内燃機関とその排気系、制御系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係る各気筒の排気弁開弁時期のパターンについて示す図である。 本発明の実施例１に係る各気筒からの排気の排気流量の変化と、燃料添加の時期を示すタイムチャートである。 本発明の実施例２に係る各気筒からの排気の排気流量の変化と、燃料添加の時期を示すタイムチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
１ａ・・・第１バンク
１ｂ・・・第２バンク
２ａ、２ｂ・・・気筒
３ａ、３ｂ・・・排気弁
４ａ、４ｂ・・・排気ポート
５ａ、５ｂ・・・排気マニホールド
６ａ、６ｂ・・・枝管部
７ａ、７ｂ・・・集合管部
８ａ、８ｂ・・・タービンハウジング
９ａ、９ｂ・・・排気管
１０ａ、１０ｂ・・・フィルタ
１１ａ、１１ｂ・・・ＥＧＲ管
１２ａ、１２ｂ・・・燃料添加弁
１３・・・クランクポジションセンサ
３５・・・ＥＣＵ

Claims (4)

1. Ｖ型８気筒内燃機関におけるバンク毎に設けられるとともに、各バンクにおける各気筒の排気ポートに接続された枝管部及び該枝管部が集合した集合管部を有する排気マニホールドと、
   前記バンク毎に設けられ、前記排気マニホールドの前記集合管部から流出した前記内燃機関からの排気が通過する排気管と、
   前記排気管に設けられ、前記内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記各バンクにおける排気ポートの一つに取り付けられ、取り付けられた排気ポートを通過する排気に還元剤を添加することにより、前記排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤添加弁と、を備え、
   前記各バンクにおける各気筒のうち、前記還元剤添加弁が設けられた排気ポートが接続される基準気筒と、該基準気筒と同一バンクにおける他の気筒とにおいて、９０度のクランク角間隔で燃焼が行われるＶ型８気筒内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記排気浄化装置に還元剤を供給する場合には、前記基準気筒からの排気の排気流量が、前記他の気筒からの排気の排気流量より多い期間に、前記還元剤添加弁により還元剤を添加することを特徴とするＶ型８気筒内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記他の気筒において燃焼が行われた後に、前記基準気筒において燃焼が行われる場合には、前記基準気筒からの排気の排気流量が前記他の気筒からの排気の排気流量より多くなってから還元剤の添加が開始するべく、還元剤の添加時期を遅延させることを特徴とする請求項１に記載のＶ型８気筒内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記基準気筒において燃焼が行われた後に、前記他の気筒において燃焼が行われる場合には、前記他の気筒からの排気の排気流量が前記基準気筒からの排気の排気流量より多くなるまでに還元剤の添加を終了するべく、還元剤の添加時期を早めることを特徴とする請求項１に記載のＶ型８気筒内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記基準気筒における排気弁の開弁時期のうち、前記他の気筒における排気弁の開弁時期とオーバーラップしない期間にのみ、前記還元剤添加弁によって還元剤を添加することを特徴とする請求項１に記載のＶ型８気筒内燃機関の排気浄化システム。

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