JP2006283663A - 内燃機関における排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】添加剤を良好に気化できるようにする。
【解決手段】水温検出器２８によって検出された水温が許容温度以上、排気温度検出器３３Ａ，３３Ｂによって検出された排気温度が基準排気温度未満、かつエンジン回転数Ｎとエンジン負荷Ｆとの組（Ｎ−Ｆ）が予め設定された減筒運転許容領域内にあるときには、主制御コンピュータＣｏは、第２副制御コンピュータＣ２に対して減筒運転を指令する。第２副制御コンピュータＣ２は、減筒運転の指令に基づいて、第２気筒群Ｇ２を休止させる。水温検出器２８によって検出された水温が許容温度未満、排気温度検出器３３Ａ，３３Ｂによって検出された排気温度が基準排気温度以上、又はエンジン回転数Ｎとエンジン負荷Ｆとの組（Ｎ−Ｆ）が予め設定された減筒運転許容領域外にあるときには、主制御コンピュータＣｏは、第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２に対して全筒運転を指令する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排気ガスに含まれる不浄物質を浄化する触媒に添加剤を供給する添加剤供給装置を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置に関する。

エンジンの排気経路に触媒を配置して排気ガスの浄化を行なう排気ガス浄化装置は、従来より利用されている。その例が特許文献１に開示されている。特許文献１では、ＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する触媒の性能がＨＣ（炭化水素）によって劣化した（触媒がＨＣによって被毒した）場合に、触媒の性能を回復させる対策が開示されている。排気経路に配置された触媒は、排気ガス中のＮＯｘとＨＣを反応させることでＮＯｘを浄化するが、ディーゼルエンジンの排気ガス中にはＨＣが十分に含まれていないため、添加装置から燃料である軽油（添加剤）を触媒に供給してＨＣの不足分が補われている。しかし、長い期間軽油を添加していると、十分に気化されない軽油が触媒の活性点に直接吸着して、触媒活性を著しく低下させる。

被毒した状態より触媒を回復させるには触媒の温度を４５０°以上に高める必要があるが、特許文献１に開示の被毒対策は、複数の気筒の一部を休止させて触媒の温度を４５０°以上に高めようとするものである。
特開平１１−２９４１４６号公報

添加装置から供給される軽油（添加剤）は、霧状にして排気経路内に供給され、気化した状態で触媒に供給する必要がある。軽油を十分に気化しない状態で触媒に供給すると、軽油が触媒にべとつき、上記の如く触媒被毒を引き起こす。しかし、従来においては、触媒被毒が引き起こされた後に触媒を回復するための対策は提案されていたが、触媒被毒を引き起こさないために添加剤を十分に気化するという観点で対策をとったものはなかった。

本発明は、添加剤を良好に気化できるようにすることを目的とする。

そのために本発明は、排気ガスに含まれる不浄物質を浄化する触媒に添加剤を供給する添加剤供給装置を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置を対象とし、請求項１の発明は、前記添加剤の気化を促進するために排気温度の上昇の必要性の有無を判定する判定手段と、複数の気筒の全部を運転させる全筒運転と、前記複数の気筒のうちの一部を休止させる減筒運転とのいずれか一方を選択して行わせる制御手段とを備え、前記判定手段が排気温度の上昇の必要性有りとの判定をした場合には、前記制御手段は、前記減筒運転を選択することを特徴とする。

休止される気筒では、気筒への燃料供給が行われず、単に吸気、空気圧縮、空気排気が行われるのみである。吸気、空気圧縮、空気排気を行わせるための無駄エネルギーは、排気温度の上昇をもたらす。つまり、減筒運転が行われると排気温度が上昇し、添加剤の気化が促進される。

好適な例では、前記判定手段は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、排気温度を検出する排気温度検出手段とを含み、前記判定手段は、前記運転状態検出手段によって検出されたエンジン運転状態が前記減筒運転に適したとき、かつ前記排気温度検出手段によって検出された排気温度が予め設定された基準排気温度に達しないときには、排気温度の上昇の必要性有りとの判定を行なう。

運転状態検出手段としては、エンジン温度検出手段、エンジン回転数検出手段、エンジン負荷検出手段等が用いられる。排気温度検出手段によって検出された排気温度が基準排気温度（添加剤の気化を促進する上で適したと見なし得る温度として予め設定された温度）に達しない場合には、減筒運転を行なうことが望ましい。しかし、エンジンの運転状態（例えばエンジン回転数、エンジン負荷等）が減筒運転に適さない場合には、全筒運転が行なわれる。

好適な例では、前記運転状態検出手段は、エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段を含み、前記制御手段は、前記エンジン温度検出手段によって検出されたエンジン温度が予め設定された許容温度に満たない場合には前記全筒運転を選択する。

エンジン始動直後のアイドリング時にはエンジンが十分に暖まっておらず、エンジン回転が安定しない。このような場合には全筒運転が望ましい。
好適な例では、前記運転状態検出手段は、エンジン回転数検出手段と、エンジン負荷検出手段とを含み、前記制御手段は、前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、前記エンジン負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷とがエンジン回転数−エンジン負荷で表される減筒運転許容領域にあり、かつ前記エンジン温度検出手段によって検出されたエンジン温度が前記許容温度に達している場合には場合には、前記減筒運転を選択する。

エンジン回転数検出手段及びエンジン負荷検出手段は、運転状態検出手段として好適である。
好適な例では、前記気筒の個数は偶数個であり、前記制御手段は、前記偶数個の気筒のうちの半分である第１気筒群を制御する第１副制御部と、残りの半分である第２気筒群を制御する第２副制御部と、前記全筒運転と前記減筒運転とのいずれかを選択し、かつ前記第１，２の副制御部の制御状態を制御する主制御部とを備えている。

前記偶数個の半分の気筒を直列に設けたエンジンに使用される既存の副制御部を第１，２の副制御部として流用することができ、本発明の制御システムのコスト低減の効果が得られる。

好適な例では、前記第１気筒群と前記第２気筒群とのいずれか一方のみが休止気筒群であり、減筒運転時には、休止気筒群の全ての気筒が一斉に休止される。
第１副制御部と第２副制御部とのいずれか一方の気筒を全て休止させる減筒運転と全筒運転との切り換えは、添加剤の気化のための制御の簡素化をもたらす。

好適な例では、前記主制御部は、前記減筒運転を選択したときには前記第１副制御部と前記第２副制御部とのいずれか一方を通常制御させ、かつ他方を非常制御を経て通常制御を停止させ、前記非常制御は、前記第１，２の副制御部のうちの前記他方に対応する気筒群の休止に関し、該気筒群における休止気筒数を漸増してゆく制御である。

休止気筒数を漸増してゆく減筒運転は、全筒運転から減筒運転への切り換えの際のトルク変動による失火やエンストを防止する。
好適な例では、複数の気筒の個数は偶数個であり、前記偶数個の気筒のうちの半分である第１部分群から排出される排気ガスの第１排気経路と、残りの半分である第２部分群から排出される排気ガスの第２排気経路とが並列に配設されており、前記触媒が前記一対の排気経路にそれぞれ設けられており、減筒運転時に最終的に休止される気筒は、前記第１部分群のうちの一部と、前記第２部分群のうちの一部とであり、前記第１部分群のうちの休止気筒数と、前記第２部分群のうちの休止気筒数とは同一である。

休止気筒を第１部分群と第２部分群とに均等に割り振った構成は、減筒運転による第１，２の排気経路における排気温度の上昇度をどちらも同等にする。

本発明は、添加剤を良好に気化できるという優れた効果を奏する。

以下、８気筒のＶ型エンジン（４サイクルエンジン）に本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、車両に搭載されたディーゼルエンジン１０は、複数の気筒１，２，３，４，５，６，７，８を備えている。複数の気筒１〜８は、第１部分群１１Ａ（気筒１，３，５，７）と第２部分群１１Ｂ（気筒２，４，６，８）との２群に分けられている。第１部分群１１Ａの気筒１，３，５，７に対応するシリンダヘッド１３Ａには気筒１，３，５，７毎に燃料噴射ノズル１４１，１４３，１４５，１４７が取り付けられている。第２部分群１１Ｂの気筒２，４，６，８に対応するシリンダヘッド１３Ｂには気筒２，４，６，８毎に燃料噴射ノズル１４２，１４４，１４６，１４８が取り付けられている。燃料噴射ノズル１４１〜１４８は、各気筒１〜８内に燃料（軽油）を噴射する。

シリンダヘッド１３Ａ，１３Ｂ内には、図示しない複数の吸気ポートが形成されており、各吸気ポートは一端が各気筒内部の図示しない燃焼室に連なるとともに、他端がインテークマニホールド１５の各枝管に接続されている。インテークマニホールド１５は、分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂに接続されている。分岐吸気通路１６Ａの途中には過給機１９Ａのコンプレッサ部１９１Ａが介在されており、分岐吸気通路１６Ｂの途中には過給機１９Ｂのコンプレッサ部１９１Ｂが介在されている。過給機１９Ａ，１９Ｂは、排気ガス流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャーである。

分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂは、基幹吸気通路２１に接続されている。基幹吸気通路２１は、エアクリーナ２２に接続され、エアクリーナ２２を介して外気に連通している。過給機１９Ａ，１９Ｂとインテークマニホールド１５との間の分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂの途中にはスロットル弁１７Ａ，１７Ｂが設けられている。スロットル弁１７Ａ，１７Ｂは、エアクリーナ２２及び基幹吸気通路２１を経由して分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂに吸入される吸気流量を調整するためのものである。スロットル弁１７Ａ，１７Ｂは、図示しないアクセルペダルの踏み込み量、あるいは、その他のエンジン運転状態をもとに、後述する主制御コンピュータにより開度調整される。

アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）は、アクセル開度検出器２６によって検出される。図示しないクランクシャフトの回転角度（クランク角度）は、クランク角度検出器２７によって検出される。アクセル開度検出器２６によって検出されたアクセル開度検出情報、及びクランク角度検出器２７によって検出されたクランク角度検出情報は、主制御コンピュータＣｏに送られる。主制御コンピュータＣｏは、アクセル開度検出情報及びクランク角度検出情報に基づいて、燃料噴射ノズル１４１〜１４８における燃料噴射期間（噴射開始時期及び噴射終了時期）を算出して制御する。又、主制御コンピュータＣｏは、クランク角度検出器２７によって得られるクランク角度検出情報に基づいてエンジン回転数Ｎを算出する。主制御コンピュータＣｏ及びクランク角度検出器２７は、運手状態検出手段の一種であるエンジン回転数検出手段を構成する。

基幹吸気通路２１に吸入された空気は、分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂに分流し、分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂを流れる空気は、インテークマニホールド１５内で合流する。つまり、過給機１９Ａ，１９Ｂのコンプレッサ部１９１Ａ，１９１Ｂから送り出される吸気は、インテークマニホールド１５内で合流して気筒１〜８に供給される。

シリンダヘッド１３Ａ内には、図示しない複数の排気ポートが形成されており、各排気ポートは一端が各気筒内部の燃焼室に連なるとともに、他端がエキゾーストマニホールド１８Ａの各枝管に接続されており、シリンダヘッド１３Ｂには同様にエキゾーストマニホールド１８Ｂが接続されている。気筒１，３，５，７で発生する排気ガスは、エキゾーストマニホールド１８Ａへ排出され、気筒２，４，６，８で発生する排気ガスは、エキゾーストマニホールド１８Ｂへ排出される。エキゾーストマニホールド１８Ａは、過給機１９Ａのタービン部１９２Ａを介して第１排気通路２０Ａに接続されている。エキゾーストマニホールド１８Ｂは、過給機１９Ｂのタービン部１９２Ｂを介して第２排気通路２０Ｂに接続されている。

過給機１９Ａのコンプレッサ部１９１Ａより上流の分岐吸気通路１６Ａにはエアフローメータ２３Ａが配設されている。過給機１９Ｂのコンプレッサ部１９１Ｂより上流の分岐吸気通路１６Ｂにはエアフローメータ２３Ｂが配設されている。エアフローメータ２３Ａは、分岐吸気通路１６Ａ内における吸気流量を検出し、エアフローメータ２３Ｂは、分岐吸気通路１６Ｂ内における吸気流量を検出する。エアフローメータ２３Ａによって検出された吸気流量の情報、及びエアフローメータ２３Ｂによって検出された吸気流量の情報は、主制御コンピュータＣｏに送られる。

スロットル弁１７Ａよりも下流の分岐吸気通路１６Ａとエキゾーストマニホールド１８Ａとは、排気ガス供給通路２４Ａを介して接続されており、排気ガス供給通路２４Ａには流量調整弁２９Ａが介在されている。スロットル弁１７Ｂよりも下流の分岐吸気通路１６Ｂとエキゾーストマニホールド１８Ｂとは、排気ガス供給通路２４Ｂを介して接続されており、排気ガス供給通路２４Ｂには流量調整弁２９Ｂが介在されている。流量調整弁２９Ａ，２９Ｂは、主制御コンピュータＣｏの制御を受ける。

インテークマニホールド１５には圧力検出器３０が配設されている。圧力検出器３０は、インテークマニホールド１５内の圧力（過給圧）を検出する。圧力検出器３０によって検出された過給圧の情報は、主制御コンピュータＣｏに送られる。

主制御コンピュータＣｏは、エンジン回転数Ｎやエンジン負荷等に基づいて、予め設定されたマップから目標過給圧を決定する。主制御コンピュータＣｏは、クランク角度検出器２７によって検出されるクランク角度の時間変化からエンジン回転数Ｎを求める。又、主制御コンピュータＣｏは、前記したアクセル開度をエンジン負荷Ｆとして把握する。つまり、アクセル開度検出器２６は、運転状態検出手段の一種であるエンジン負荷検出手段である。そして、主制御コンピュータＣｏは、圧力検出器３０によって検出される過給圧が目標過給圧になるように、過給機１９Ａ，１９Ｂのタービン部１９２Ａ，１９２Ｂにおけるベーン開度を制御する。

又、主制御コンピュータＣｏは、前記した燃料噴射期間（燃料噴射量）から必要な吸気流量を決定し、さらに排気ガス目標供給率を決定する。主制御コンピュータＣｏは、目標供給率が得られるように、エアフローメータ２３Ａ，２３Ｂによって検出された吸気流量の情報を用いて流量調整弁２９Ａ，２９Ｂの弁開度を算出する。そして、主制御コンピュータＣｏは、流量調整弁２９Ａ，２９Ｂにおける弁開度が算出された弁開度となるように制御する。流量調整弁２９Ａ，２９Ｂにおける弁開度が零でない場合には、エキゾーストマニホールド１８Ａ，１８Ｂ内の排気ガスの一部が排気ガス供給通路２４Ａ，２４Ｂを経由してインテークマニホールド１５へ送られる。これにより気筒１〜８における燃焼室内の燃焼温度が低下し、ＮＯｘ（不浄物質である窒素酸化物）の発生が低減する。

排気通路２０Ａ，２０Ｂ上には浄化手段２５Ａ，２５Ｂが介在されている。浄化手段２５Ａ，２５ＢとしてはＤＰＮＲ（ディーゼル・パティキュレート・ＮＯｘ・リダクション）が使用されている。ＤＰＮＲは、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）に相当するフィルター基材上にＮＯｘ吸蔵還元型触媒をコーティングして構成されており、ＰＭ（パティキュレート・マター）とＮＯｘとの両方を浄化する機能を有する。

気筒７の排気ポート（図示略）に通じるエキゾーストマニホールド１８Ａの枝管１８７には添加ノズル３１Ａが接続されており、気筒８の排気ポート（図示略）に通じるエキゾーストマニホールド１８Ｂの枝管１８８には添加ノズル３１Ｂが接続されている。添加ノズル３１Ａ，３１Ｂは、ポンプ３２Ａ，３２Ｂに接続されている。ポンプ３２Ａは、添加ノズル３１Ａに添加剤（軽油）を供給し、ポンプ３２Ｂは、添加ノズル３１Ｂに添加剤（軽油）を供給する。ポンプ３２Ａ，３２Ｂの作動は、主制御コンピュータＣｏの制御を受ける。ポンプ３２Ａ及び添加ノズル３１Ａは、浄化手段２５Ａへ添加剤を供給する添加剤供給装置を構成し、ポンプ３２Ｂ及び添加ノズル３１Ｂは、浄化手段２５Ｂへ添加剤を供給する添加剤供給装置を構成する。

浄化手段２５Ａより上流の排気通路２０Ａには排気温度検出器３３Ａが設けられており、浄化手段２５Ｂより上流の排気通路２０Ｂには排気温度検出器３３Ｂが設けられている。排気温度検出器３３Ａは、排気通路２０Ａ内を流れる排気ガスの温度（排気温度）を検出し、排気温度検出器３３Ｂは、排気通路２０Ｂ内を流れる排気ガスの温度（排気温度）を検出する。排気温度検出手段としての排気温度検出器３３Ａ，３３Ｂによって検出された排気温度の情報は、主制御コンピュータＣｏへ送られる。

主制御コンピュータＣｏには水温検出器２８が信号接続されている。水温検出器２８は、ディーゼルエンジン１０を冷却するための水の温度を検出する。水温検出器２８は、運転状態検出手段の一種であるエンジン温度検出手段である。

図２に示すように、主制御コンピュータＣｏには第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２が信号接続されている。第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２にはクランク角度検出器２７が信号接続されており、クランク角度検出器２７によって検出されたクランク角度情報が第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２に送られる。第１副制御コンピュータＣ１は、第１気筒群Ｇ１（気筒１，４，６，７）の運転を制御し、第２副制御コンピュータＣ２は、第２気筒群Ｇ２（気筒２，３，５，８）の運転を制御する。つまり、第１気筒群Ｇ１（気筒１，４，６，７）に対応する燃料噴射ノズル１４１，１４４，１４６，１４７の作動を制御し、第２副制御コンピュータＣ２は、第２気筒群Ｇ２（気筒２，３，５，８）に対応する燃料噴射ノズル１４２，１４３，１４５，１４８を制御する。

主制御コンピュータＣｏは、図４にフローチャートで示す減筒運転制御プログラムに基づいて、第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２に対する指令制御を遂行する。第１副制御コンピュータＣ１は、図５（ａ）にフローチャートで示す運転制御プログラムに基づいて、第１気筒群Ｇ１の運転を制御し、第２副制御コンピュータＣ２は、図５（ｂ）にフローチャートで示す減筒運転制御プログラムに基づいて、第２気筒群Ｇ２の運転を制御する。以下、図４及び図５（ａ），（ｂ）のフローチャートに基づいてディーゼルエンジン１０の減筒運転制御を説明する。

主制御コンピュータＣｏは、水温検出器２８から得られる水温ＴＷｘの情報、排気温度検出器３３Ａ，３３Ｂから得られる排気温度ＴＨ１ｘ，ＴＨ２ｘ、前記したエンジン回転数Ｎの情報、及び前記したエンジン負荷Ｆの情報を取り込んでいる（ステップＳ１）。

主制御コンピュータＣｏは、ステップＳ１において検出した水温ＴＷｘと予め設定された許容温度ＴＷｏとの大小比較を行なう（ステップＳ２）。水温ＴＷｘが許容温度ＴＷｏに達しない場合（ステップＳ２においてＮＯ）、主制御コンピュータＣｏは、第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２に対して全筒運転を指令する（ステップＳ３）。

水温ＴＷｘが許容温度ＴＷｏに達している場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、主制御コンピュータＣｏは、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４において、主制御コンピュータＣｏは、ステップＳ１において検出した排気温度ＴＨ１ｘと、予め設定された基準排気温度ＴＨｏとの大小比較を行なうと共に、ステップＳ１において検出した排気温度ＴＨ２ｘと、基準排気温度ＴＨｏとの大小比較を行なう。基準排気温度ＴＨｏは、例えば添加剤（軽油）の気化に適した２００°Ｃ〜２５０°Ｃの範囲内で設定された温度である。排気温度ＴＨ１ｘ又は排気温度ＴＨ２ｘが基準排気温度ＴＨｏに達している場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、主制御コンピュータＣｏは、第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２に対して全筒運転を指令する（ステップＳ３）。

排気温度ＴＨ１ｘ又は排気温度ＴＨ２ｘが基準排気温度ＴＨｏに達していない場合（ステップＳ４においてＮＯ）、主制御コンピュータＣｏは、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５において、主制御コンピュータＣｏは、ステップＳ１において検出されたエンジン回転数Ｎとエンジン負荷Ｆとの組（Ｎ−Ｆ）が予め設定された減筒運転許容領域内にあるか否かを判定している。組（Ｎ−Ｆ）が減筒運転許容領域内にない場合（ステップＳ５においてＮＯ）、主制御コンピュータＣｏは、第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２に対して全筒運転を指令する（ステップＳ３）。

組（Ｎ−Ｆ）が減筒運転許容領域内にある場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、主制御コンピュータＣｏは、第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２に対して減筒運転を指令する（ステップＳ６）。

第１副制御コンピュータＣ１は、主制御コンピュータＣｏからの運転指令の入力に待機しており（ステップＳ１１）、第２副制御コンピュータＣ２は、主制御コンピュータＣｏからの運転指令の入力に待機している（ステップＳ２１）。

第１副制御コンピュータＣ１は、主制御コンピュータＣｏからの全筒運転指令及び減筒運転指令のいずれの入力においても、第１気筒群Ｇ１（気筒１，４，６，７）を運転させるための信号を出力する（ステップＳ１２）。つまり、第１副制御コンピュータＣ１は、第１気筒群Ｇ１に対応する燃料噴射ノズル１４１，１４４，１４６，１４７を順次作動させる信号を出力する。

主制御コンピュータＣｏからの運転指令が第２副制御コンピュータＣ２に入力された場合、第２副制御コンピュータＣ２は、主制御コンピュータＣｏから入力された運転指令が全筒運転指令か否かの判断を行なう（ステップＳ２２）。運転指令が全筒運転指令の場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、第２副制御コンピュータＣ２は、第２気筒群Ｇ２（気筒２，３，５，８）を運転させるための信号を出力する（ステップＳ２３）。つまり、第２副制御コンピュータＣ２は、第２気筒群Ｇ２に対応する燃料噴射ノズル１４２，１４３，１４５，１４８を順次作動させる信号を出力する。運転指令が減筒運転指令の場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、第２副制御コンピュータＣ２は、第２気筒群Ｇ２（気筒２，３，５，８）を運転させるための信号の出力を中止する（ステップＳ２４）。つまり、第２副制御コンピュータＣ２は、第２気筒群Ｇ２に対応する燃料噴射ノズル１４２，１４３，１４５，１４８を順次作動させる信号の出力を中止する。

図３の表は、全筒運転と減筒運転とを表す。数字１，２，３，４，５，６，７，８は、気筒１，２，３，４，５，６，７，８を表し、全筒運転では、気筒１，２，７，３，４，５，６，８の順序で燃料噴射（つまり燃焼）が行われる。この噴射順序は、８気筒のＶ型エンジンであるディーゼルエンジン１０の振動を低減し、吸気の効率化に適した順序である。減筒運転では気筒１，７，４，６の順序で燃料噴射（つまり燃焼）が行われ、気筒２，３，５，８では燃料噴射は行われない。４サイクルエンジンである８気筒のディーゼルエンジン１０は、クランク角度７２０°を１周期として全筒運転又は減筒運転を行なう。全筒運転では、クランク角度９０°間隔で気筒１，２，７，３，４，５，６，８での燃料噴射がこの順次で行われ、減筒運転では、クランク角度１８０°間隔で気筒１，７，４，６での燃料噴射がこの順次で行われる。

主制御コンピュータＣｏは、クランク角度７２０°（１周期）のうちの所定のクランク角度で全筒運転指令又は減筒運転指令を出力する。第１副制御コンピュータＣ１は、全筒運転指令の入力毎に、クランク角度検出器２７から得られるクランク角度情報に基づいて第１気筒群Ｇ１（気筒１，４，６，７）にて１８０°間隔で燃料噴射を行わせてゆく。第２副制御コンピュータＣ２は、全筒運転指令の入力毎に、クランク角度検出器２７から得られるクランク角度情報に基づいて第２気筒群Ｇ２（気筒２，３，５，８）にて１８０°間隔で燃料噴射を行わせてゆく。又、第１副制御コンピュータＣ１は、減筒運転指令の入力毎に、クランク角度検出器２７から得られるクランク角度情報に基づいて第１気筒群Ｇ１（気筒１，４，６，７）にて１８０°間隔で燃料噴射を行わせてゆく。第２副制御コンピュータＣ２は、減筒運転指令の入力毎に、第２気筒群Ｇ２（気筒２，３，５，８）にて燃料噴射を行わせない（第２気筒群Ｇ２を休止させる）。つまり、主制御コンピュータＣｏは、全筒運転時には第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２の両方に通常制御（気筒を運転させるための制御）を行わせ、減筒運転時には第１副制御コンピュータＣ１のみに通常制御（第１気筒群Ｇ１を運転させるための制御）を行わせる。

なお、減筒運転では、第１気筒群Ｇ１（気筒１，４，６，７）に対する燃料供給量は、全筒運転における燃料供給量の２倍＋αにされる。
主制御コンピュータＣｏ、第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２は、複数の気筒１〜８の全部を運転させる全筒運転と、複数の気筒１〜８のうちの一部を休止させる減筒運転とのいずれか一方を選択して行わせる制御手段を構成する。第１副制御コンピュータＣ１は、偶数個の気筒１〜８のうちの半分である第１気筒群Ｇ１における運転を制御する第１副制御部である。第２副制御コンピュータＣ２は、残りの半分である第２気筒群Ｇ２における運転を制御する第２副制御部である。主制御コンピュータＣｏは、運転状態検出手段及び排気温度検出手段と共に、添加剤の気化を促進するために排気温度の上昇の必要性の有無を判定する判定手段を構成する。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１−１）休止される第２気筒群Ｇ２（気筒２，３，５，８）では、気筒への燃料噴射（燃料供給）が行われず、単に吸気、空気圧縮、空気排気が行われるのみである。吸気、空気圧縮、空気排気を行わせるための無駄エネルギー、燃料供給量の＋α分に相当、は、排気温度の上昇をもたらす。つまり、減筒運転が行われると、エキゾーストマニホールド１８Ａ及び排気通路２０Ａという第１の排気経路における排気温度、及びエキゾーストマニホールド１８Ｂ及び排気通路２０Ｂという第２の排気経路における排気温度が上昇する。従って、添加ノズル３１Ａ，３１Ｂから噴射される添加剤の気化が促進され、添加剤の不十分な気化（蒸気化）による浄化手段２５Ａ，２５Ｂにおける触媒の浄化性能の低下が回避される。

（１−２）検出された排気温度ＴＨ１ｘ，ＴＨ２ｘが基準排気温度ＴＨｏ（添加剤の気化を促進する上で適したと見なし得る温度として予め設定された温度）に達しない場合には、減筒運転を行なうことが望ましい。しかし、エンジンの運転状態が減筒運転に適さない場合、例えばエンジンが安定したアイドリング状態となるような温度になっていない場合や、エンジン回転数が高回転数の場合や、エンジン負荷が大きい場合には、全筒運転を行なうことが望ましい。

主制御コンピュータＣｏは、エンジン運転状態が減筒運転に適したとき、かつ検出された排気温度ＴＨ１ｘ，ＴＨ２ｘが予め設定された基準排気温度ＴＨｏに達しないときには、排気温度の上昇の必要性有りとの判定を行なう（ステップＳ５においてＹＥＳ）。そして、排気温度が基準排気温度ＴＨｏに達していないときには、主制御コンピュータＣｏは、減筒運転を行なわせる。しかし、主制御コンピュータＣｏは、エンジンの運転状態が減筒運転に適さないとの判定を行なった場合（ステップＳ５においてＮＯ）には、減筒運転を行わせない。従って、エンジンの運転状態が減筒運転に適さない場合に減筒運転が行われてしまうことはない。

（１−３）気筒１〜８の個数は偶数個であり、第１副制御コンピュータＣ１は、偶数個の気筒１〜８のうちの半分である第１気筒群Ｇ１（１，４，６，７）における運転を制御し、第２副制御コンピュータＣ２は、残りの半分である第２気筒群Ｇ２（２，３，５，８）における運転を制御する。主制御コンピュータＣｏは、第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２の制御状態（気筒を運転させるための信号出力、又は信号出力の中止のいずれかの制御）を制御する。

一般的に、全気筒を直列に設けたディーゼルエンジンの気筒における燃焼の制御（燃料噴射の制御）は、本実施形態における副制御コンピュータＣ１，Ｃ２の一方と主制御コンピュータＣｏとを組み合わせたような制御システムとなっている。従って、気筒数８（偶数個）の半分の気筒を直列に設けたエンジンに使用される既存の副制御コンピュータを第１，２の副制御コンピュータＣ１，Ｃ２として流用することができる。これは、全筒運転と減筒運転との一方から他方への切り換えを行なう減筒運転制御システムのコスト低減をもたらす。

（１−４）主制御コンピュータＣｏは、全筒運転時には第１副制御コンピュータＣ１及び第２副制御コンピュータＣ２の両方に通常制御（気筒を運転させるための信号を出力する制御）を行わせ、減筒運転時には第１副制御コンピュータＣ１のみに通常制御を行わせる。つまり、減筒運転時には全気筒（８気筒）が順次燃焼し、減筒運転時には全気筒のうちの半分が休止する。全気筒のうちの半分を休止させる減筒運転と全筒運転との切り換えは、添加剤の気化のための制御の簡素化をもたらす。

（１−５）第１部分群１１Ａの気筒１，３，５，７から排出される排気ガスは、第１排気経路（エキゾーストマニホールド１８Ａ及び排気通路２０Ａ）を経由して第１排気経路上の浄化手段２５Ａに至る。第２部分群１１Ｂの気筒２，４，６，８から排出される排気ガスは、第２排気経路（エキゾーストマニホールド１８Ｂ及び排気通路２０Ｂ）を経由して第２排気経路上の浄化手段２５Ｂに至る。全筒運転時には全気筒から燃焼後の排気ガスが排出され、第１排気経路を流れる排気流量と第２排気経路を流れる排気流量とは、全筒運転時において同等である。

減筒運転時には、燃焼後の排気ガスは、第１気筒群Ｇ１のみから排出され、第２気筒群Ｇ２からは空気のみが排出される。しかし、第１気筒群Ｇ１は、第１部分群１１Ａの一部と第２部分群１１Ｂの一部として均等に割り振られており、減筒運転時においても、第１排気経路と第２排気経路とに排出される燃焼後の排気ガスの流量は同等である。つまり、休止気筒を第１部分群１１Ａと第２部分群１１Ｂとに均等に割り振った構成は、減筒運転による第１，２の排気経路における排気温度の上昇度をどちらも同等にする。従って、第１，２排気経路における排気温度は、減筒運転時においても同程度の温度に上昇し、添加ノズル３１Ａ，３１Ｂから噴射される添加剤の気化が同等に促進される。

（１−６）添加ノズル３１Ａは、気筒７からの排気経路となる枝管１８７内に添加剤を噴射し、添加ノズル３１Ｂは、気筒８からの排気経路となる枝管１８８内に添加剤を噴射する。枝管１８７，１８８内は気筒７，８に近い場所であるため、枝管１８７，１８８内の排気温度は、枝管１８７，１８８より下流の排気経路における排気温度よりも高い。つまり、枝管１８７，１８８内に添加剤を噴射させる構成は、添加剤の気化の促進に有利である。

第１の実施形態では、全筒運転と減筒運転との一方から他方への切り換えは、全気筒で燃焼させる状態と、半分の気筒で燃焼させる状態との一方から他方への切り換えであるが、全筒運転と減筒運転との一方から他方への切り換えを図６（ａ）あるいは図６（ｂ）に示すように行なってもよい。図６（ａ）及び図６（ｂ）のいずれの実施形態の場合も、装置構成は、第１の実施形態の場合と同じであるが、主制御部及び第２副制御部の制御機構が第１の実施形態の場合と異なる。

図６（ａ）の実施形態では、減筒運転に適した状況（図４におけるステップＳ５におけるＹＥＳ参照）になると、主制御コンピュータＣｏ（図１，２参照）は、第２副制御コンピュータＣ２（図１，２参照）に対して、クランク角度７２０°単位（１周期単位）で減筒運転１，２，３，４をこの順序で指令してゆく。減筒運転１では気筒２が休止され、減筒運転２では気筒２，３が休止される。減筒運転３では気筒２，３，５が休止され、減筒運転４では気筒２，３，５，８が休止される。つまり、第２気筒群Ｇ２（図２参照）における休止気筒数は、漸増してゆき、最終的に休止される気筒数は４つである。

図６（ｂ）の実施形態では、減筒運転に適した状況（図４におけるステップＳ５におけるＹＥＳ参照）になると、主制御コンピュータＣｏ（図１，２参照）は、第２副制御コンピュータＣ２（図１，２参照）に対して、クランク角度７２０°単位（１周期単位）で減筒運転１，２，３，４，５，６，７をこの順序で指令してゆく。減筒運転１，２では気筒２が休止され、減筒運転３，４では気筒２，３が休止される。減筒運転５，６では気筒２，３，５が休止され、減筒運転７では気筒２，３，５，８が休止される。つまり、第２気筒群Ｇ２（図２参照）における休止気筒数は、漸増してゆき、最終的に休止される気筒数は４つである。

図６（ａ），（ｂ）の各実施形態における主制御コンピュータＣｏは、減筒運転を選択したときには第１副制御コンピュータＣ１（図１，２参照）に通常制御を行わせ、かつ第２副制御コンピュータＣ２に非常制御を行わせてから通常制御を停止させる。第１副制御コンピュータＣ１における通常制御とは、クランク角度１８０°間隔で第１気筒群Ｇ１（１，４，６，７）（図２参照）における燃料噴射（つまり燃焼）を順次行わせる制御である。第２副制御コンピュータＣ２における非常制御とは、第２気筒群Ｇ２（２，３，５，８）における休止気筒数を漸増してゆく制御である。

図６（ａ），（ｂ）の各実施形態では第１の実施形態と同様の効果が得られる上に、以下の効果が得られる。
本発明は、触媒温度が２００°Ｃ以下、つまりエンジンの軽負荷走行時又はエンジン始動直後のアイドリング時に実行されるものであるため、噴射される燃料も少なく、エンジン回転数も低い。このため、減筒運転によりトルク変動が発生すると、各気筒１〜８における不規則な失火やエンストを引き起こしかねず、本来の目的である触媒活性化が果たせないおそれがある。休止気筒数が漸増してゆく図６（ａ），（ｂ）の各実施形態は、各気筒１〜８における前記した不規則な失火やエンストの発生を防止する。又、全筒運転から減筒運転への移行の際のトルク変動によるショックや異音が緩和される。

又、図６（ａ）における全筒運転から減筒運転への移行制御をエンジンの軽負荷走行時に適用し、図６（ｂ）における全筒運転から減筒運転への移行制御をエンジン始動直後のアイドリング時に適用するといった実施形態も可能である。このように休止気筒数の漸増の態様をエンジンの運転状態に合わせて変化させれば、前記した不規則な失火やエンストの発生の防止が一層確実になる。

本発明では、以下のような実施形態も可能である。
（１）図６（ａ）の実施形態において、減筒運転に適した状況ではなくなると、減筒運転４，３，２，１がこの順序で行われるようにしてもよい。又、図６（ｂ）の実施形態において、減筒運転に適した状況ではなくなると、減筒運転７，６，５，４，３，２，１がこの順序で行われるようにしてもよい。つまり、減筒運転から全筒運転への移行の際には、第２気筒群Ｇ２における休止気筒数が漸減してゆくようにしてもよい。このようにすれば、減筒運転から全筒運転への移行の際のトルク変動によるショックや異音が緩和される。

（２）第１の実施形態において、気筒１，４，６，７を休止気筒としてもよい。
（３）第１の実施形態において、浄化手段２５Ａ，２５Ｂの上流の排気通路２０Ａ，２０Ｂ内に添加剤を噴射するように添加ノズル３１Ａ，３１Ｂの設置箇所を変更してもよい。

（４）第１の実施形態において、減筒運転時に休止される第２気筒群を吸気又は吸排気を停止する構造としてもよい。第１の実施形態においては、減筒運転時に休止する第２気筒群Ｇ２（気筒２，３，５，８）に吸気、空気圧縮、空気排気を行わせるため、無駄エネルギー、前述の＋α分の燃料を余分に消費する。つまり、排気ガスのエネルギーの総量が増加するため、添加ノズルにより噴射される燃料の気化が促進される。ところで、減筒運転が可能なエンジンの中には、例えば特開昭５４−５７００９号等、休止気筒への吸気又は吸排気を停止し、余分な燃料の消費を抑制する構造のものが知られている。この様なエンジンに本発明を適用した場合は、減筒運転時の稼動気筒、第１の実施形態では第１気筒群Ｇ１、への燃料供給量は、全筒運転時の２倍となり、第１の実施形態における＋α分は不要となる。このため、排気ガスのエネルギーの総量も、全筒運転時と減筒運転時にて変化はない。しかし、第１気筒群Ｇ１の各気筒における燃焼１回あたりの排気エネルギーは２倍になるため、前記気筒に対応してエキゾーストマニホールドの枝管又は排気ポートに接続された添加ノズルより、排気ガスの排出タイミングに同期して燃料を噴射する構造とすれば、燃料の気化は促進される。

なお、第１の実施形態においても、排気エネルギーを燃料の気化により有効に利用するためには、排気ガスの排出、つまり、エキゾーストマニホールド１８Ａ，１８Ｂの枝管１８７，１８８への排気ガスの流入タイミングに同期して、エキゾーストマニホールド１８Ａ，１８Ｂの枝管１８７，１８８に接続された添加ノズル３１Ａ，３１Ｂより燃料を噴射することが有効である。ただし、第１の実施形態では、添加ノズル３１Ｂについて、燃料噴射タイミングを、全筒運転時と減筒運転時にて変更することが好ましい。具体的には、全筒運転時には気筒８の排気ガスの排出タイミングの同期して添加ノズル３１Ｂより燃料を噴射し、減筒運転時には、稼動気筒である気筒４又は気筒６の排気ガスの排出タイミングに同期して燃料を噴射する。

（５）第１の実施形態において、添加ノズルを気筒４又は気筒６に通じるエキゾーストマニホールドの枝管に接続してもよい。添加ノズルの搭載性を考慮した場合、エンジン端部に位置する気筒７，８に対応して添加ノズルを配置することが好ましく、前述した第１の実施形態の添加ノズル３１Ａ及び３１Ｂはこの配置を採用している。前述したように、この配置において、排気エネルギーを燃料の気化に有効に利用するためには、気筒８に対応して配置した添加ノズル３１Ｂの燃料噴射のタイミングを、全筒噴射時と減筒運転時にて変更することが好ましい。しかし、添加される燃料の気化を促進する為には、添加ノズルが配置された枝管が通じる気筒から、排気ガスが排出されるタイミングにて燃料を噴射することがより好ましく、全筒運転時又は減筒運転時に関わらず排気ガスが排出される稼動気筒、第１の実施形態では第１気筒群Ｇ１に属する気筒４又は気筒６、に対応する排気ポート又はエキゾーストマニホールド１８Ｂの枝管に、添加ノズルを配置すれば、添加された燃料の気化を促進する上でより有効である。

（６）第１の実施形態において、浄化手段２５Ａ，２５Ｂの下流の排気通路２０Ａ，２０Ｂ内の排気温度も検出するようにしてもよい。
（７）第１の実施形態において、排気温度検出器３３Ａ，３３Ｂのいずれか一方のみを用いてもよい。

（８）エンジン回転数情報、燃料噴射期間情報（燃料噴射量情報）、エアフローメータ２３Ａ，２３Ｂによって得られる空気流量情報等に基づいて、排気通路２０Ａ，２０Ｂにおける排気ガス温度を推定してもよい。

（９）エンジン始動後の経過時間からエンジン温度を推定してもよい。
（１０）８気筒以外の偶数気筒のＶ型ディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。
（１１）全気筒を直列に並べたディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。

前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
〔１〕前記添加剤供給装置は、エキゾーストマニホールド内に添加剤を噴射する添加ノズルを有する請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。

〔２〕前記基準排気温度は、２００°Ｃ〜２５０°Ｃの範囲で設定された温度である請求項２に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。

第１の実施形態を示す排気ガス浄化装置の全体構成図。 制御ブロック図。 全筒運転及び減筒運転を説明するための表図。 減筒運転制御プログラムを示すフローチャート。 （ａ），（ｂ）は、減筒運転制御プログラムを示すフローチャート。 （ａ）は、別の実施形態を示す表図。（ｂ）は、別の実施形態を示す表図。

符号の説明

１，２，３，４，５，６，７，８…気筒。１０…内燃機関としてのディーゼルエンジン。１１Ａ…第１部分群。１１Ｂ…第２部分群。１８Ａ…第１排気経路を構成するエキゾーストマニホールド。１８Ｂ…第２排気経路を構成するエキゾーストマニホールド。２０Ａ…第１排気経路を構成する排気通路。２０Ｂ…第２排気経路を構成する排気通路。２４Ａ…排気ガス供給経路としての排気ガス供給通路。２５Ａ，２５Ｂ…触媒としての浄化手段。２６…エンジン負荷検出手段（運転状態検出手段の一種）としてのアクセル開度検出器。２７…主制御コンピュータＣｏと共にエンジン回転数検出手段（運転状態検出手段の一種）を構成するクランク角度検出器。２８…エンジン温度検出手段（運転状態検出手段の一種）としての水温検出器。３１Ａ，３１Ｂ…添加剤供給装置を構成する添加ノズル。３２Ａ，３２Ｂ…添加剤供給装置を構成するポンプ。３３Ａ，３３Ｂ…排気温度検出手段としての排気温度検出器。Ｃｏ…判定手段を構成すると共に、制御手段を構成する主制御部としての主制御コンピュータ。Ｃ１…制御手段を構成する第１副制御部としての第１副制御コンピュータ。Ｃ２…制御手段を構成する第２副制御部としての第２副制御コンピュータ。Ｇ１…第１気筒群。Ｇ２…第２気筒群。

Claims (8)

1. 排気ガスに含まれる不浄物質を浄化する触媒に添加剤を供給する添加剤供給装置を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置において、
   前記添加剤の気化を促進するために排気温度の上昇の必要性の有無を判定する判定手段と、
   複数の気筒の全部を運転させる全筒運転と、前記複数の気筒のうちの一部を休止させる減筒運転とのいずれか一方を選択して行わせる制御手段とを備え、
   前記判定手段が排気温度の上昇の必要性有りとの判定をした場合には、前記制御手段は、前記減筒運転を選択する内燃機関における排気ガス浄化装置。
2. 前記判定手段は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、排気温度を検出する排気温度検出手段とを含み、前記判定手段は、前記運転状態検出手段によって検出されたエンジン運転状態が前記減筒運転に適したとき、かつ前記排気温度検出手段によって検出された排気温度が予め設定された基準排気温度に達しないときには、排気温度の上昇の必要性有りとの判定を行なう請求項１に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
3. 前記運転状態検出手段は、エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段を含み、前記制御手段は、前記エンジン温度検出手段によって検出されたエンジン温度が予め設定された許容温度に満たない場合には前記全筒運転を選択する請求項２に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
4. 前記運転状態検出手段は、エンジン回転数検出手段と、エンジン負荷検出手段とを含み、前記制御手段は、前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、前記エンジン負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷とがエンジン回転数−エンジン負荷で表される減筒運転許容領域にあり、かつ前記エンジン温度検出手段によって検出されたエンジン温度が前記許容温度に達している場合には、前記減筒運転を選択する請求項３に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
5. 前記気筒の個数は偶数個であり、前記制御手段は、前記偶数個の気筒のうちの半分である第１気筒群における運転を制御する第１副制御部と、残りの半分である第２気筒群における運転を制御する第２副制御部と、前記全筒運転と前記減筒運転とのいずれかを選択し、かつ前記第１副制御部及び前記第２副制御部の制御状態を制御する主制御部とを備えている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
6. 前記第１気筒群と前記第２気筒群とのいずれか一方のみが休止気筒群であり、減筒運転時には、休止気筒群の全ての気筒が一斉に休止される請求項５に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
7. 前記主制御部は、前記減筒運転を選択したときには前記第１副制御部と前記第２副制御部とのいずれか一方を通常制御させ、かつ他方を非常制御を経て通常制御を停止させ、前記非常制御は、前記第１，２の副制御部のうちの前記他方に対応する気筒群の休止に関し、該気筒群における休止気筒数を漸増してゆく制御である請求項５に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
8. 複数の気筒の個数は偶数個であり、前記偶数個の気筒のうちの半分である第１部分群から排出される排気ガスの第１排気経路と、残りの半分である第２部分群から排出される排気ガスの第２排気経路とが並列に配設されており、前記触媒が前記一対の排気経路にそれぞれ設けられており、減筒運転時に最終的に休止される気筒は、前記第１部分群のうちの一部と、前記第２部分群のうちの一部とであり、前記第１部分群のうちの休止気筒数と、前記第２部分群のうちの休止気筒数とは同一である請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。

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