JP2008069706A - 内燃機関の排気制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の気筒群を有する内燃機関に対して排気制御を行う内燃機関の排気制御装置において、ターボチャージャーの冷却及び触媒の暖機を効果的に行う。
【解決手段】内燃機関の排気制御装置は、第1及び第2の気筒群を有する内燃機関に対して排気制御を行う。具体的には、第1及び第2の気筒群は車両進行方向に対して前後に配設されており、第1及び第2の排気通路は内燃機関の後方で合流する。また、第1の気筒群は車両の前方に配設されており、第1の排気通路中にのみターボチャージャーが設けられている。このような構成により、排気ガス温度の維持と排気ガス温度の冷却を両立することができるため、触媒の早期暖機や触媒の浄化率の確保を効果的に行うことが可能となる。更に、ターボチャージャーが車両の前方に配設されているため、走行風によりターボチャージャーの温度上昇を効果的に抑制することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関に対して排気制御を行う内燃機関の排気制御装置に関する。
いわゆるV型内燃機関など、複数の気筒群を有する内燃機関において、各気筒群の排気通路上に個別に触媒を配置するとともに、排気通路の合流位置の下流側に触媒を配置した構成の排気浄化装置が知られている。このような排気浄化装置の一例が特許文献1及び2に記載されている。
特開平8−121153号公報 特開2003−201892号公報
しかしながら、上記した特許文献1及び2に記載された技術では、気筒群間で熱容量が異なる場合、例えば一方の気筒群の排気系にのみターボチャージャーを備える場合に、ターボチャージャーの冷却と触媒の暖機の両方を効果的に行うことが困難であった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の気筒群を有する内燃機関に対して排気制御を行う内燃機関の排気制御装置において、ターボチャージャーの冷却及び触媒の暖機を効果的に行うことを目的とする。
本発明の1つの観点では、車両進行方向に対して前後に配設された第1及び第2の気筒群からなる内燃機関と、前記第1及び第2の気筒群のそれぞれに接続され、前記内燃機関の後方で合流する第1及び第2の排気通路と、を有する内燃機関の排気制御装置は、前記第1の気筒群は、前記車両の前方に配設されており、前記第1の排気通路中には、ターボチャージャーが設けられていることを特徴とする。
上記の内燃機関の排気制御装置は、複数の気筒群(第1の気筒群及び第2の気筒群)を有する内燃機関に対して排気制御を行う。具体的には、第1及び第2の気筒群は、車両進行方向に対して前後に配設されており、これらに接続された第1及び第2の排気通路は、内燃機関の後方で合流する。また、第1の気筒群は車両の前方に配設されており、第1の排気通路中にのみターボチャージャーが設けられている。このように内燃機関の排気制御を構成することにより、第1及び第2の気筒群における排気系の熱容量が異なることとなる。そのため、排気ガス温度を維持すべき状況では第2の気筒群側の排気系に排気ガスを流すことにより、適切に排気ガス温度を維持することができると共に、排気ガス温度を冷却すべき状況では第1の気筒群側の排気系に排気ガスを流すことにより、排気ガス温度を適切に冷却することができる。これにより、排気ガス温度の維持と排気ガス温度の冷却を両立することができるため、触媒の早期暖機や触媒の浄化率の確保などを実現することが可能となる。また、ターボチャージャーが車両の前方に配設されているため、走行風によりターボチャージャーの温度上昇を効果的に抑制することができる。
上記の内燃機関の排気制御装置の一態様では、前記第1及び第2の排気通路が合流する箇所の上流側における、当該第1及び第2の排気通路上の各々に設けられた第1及び第2の触媒と、前記第1及び第2の排気通路が合流する箇所の下流側に設けられた第3の触媒と、前記第1の気筒群と前記ターボチャージャーとの間の前記第1の排気通路と、前記第2の触媒の上流側における前記第2の排気通路とを接続する連通路と、前記第1及び第2の触媒の下流位置において前記第1及び第2の排気通路のそれぞれに配設された第1及び第2の排気制御弁と、を更に備え、少なくとも前記第2の排気通路及び前記第2の触媒は、内部の温度を保つ保温構造を有しており、少なくとも前記第1の排気通路は、内部を流通する排気ガスが冷却され易い冷却構造を有している。
この態様では、第2の気筒群における排気系が保温構造を有している。これにより、第2の気筒群からの排気ガスの温度低下を効果的に抑制することができるため、第3の触媒を早期に暖機することが可能となる。また、第1の気筒群における排気系が冷却構造を有している。これにより、排気ガスを効果的に冷却することが可能となるため、第3の触媒を所望の温度に維持することが可能となる。よって、第3の触媒の浄化率を確保することができると共に、第3の触媒の劣化を防止することができる。
上記の内燃機関の排気制御装置において好適には、前記内燃機関の冷間始動時に、前記第2の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第1及び第2の排気制御弁を制御すると共に、前記内燃機関の出力が要求される場合に、前記第1の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第1及び第2の排気制御弁を制御する弁制御手段を備える。これにより、冷間始動時において、第3の触媒の早期暖機を実現することが可能となる。また、内燃機関の出力が要求される場合に、過給を効果的に行うことが可能となる。
上記の内燃機関の排気制御装置の他の一態様では、前記第1の触媒は、パラジウム系の成分を多く含有し、前記第2の触媒は、白金系の成分を多く含有する。
この態様では、第1の気筒群側の排気系に設けられた第1の触媒を、パラジウム(Pd)系の成分を多く含有するもので構成する。このようにパラジウム系の成分を多く含有させて触媒を構成することにより、高温リーン燃焼における劣化に対する耐性を向上させることができる。更に、第2の気筒群側の排気系に設けられた第2の触媒を、白金(Pt)系の成分を多く含有するもので構成する。このように白金系の成分を多く含有させて触媒を構成することにより、低温における浄化作用を向上させることができる。
上記の内燃機関の排気制御装置の他の一態様では、前記第3の触媒に対する硫黄被毒回復を行う際に、前記第1の気筒群をリーン燃焼させると共に、前記第2の気筒群をリッチ燃焼させる第1の制御手段を備える。
この態様では、第1の制御手段は、第3の触媒に対する硫黄被毒回復を行うためのバンク制御を実行する。具体的には、第1の気筒群をリーン燃焼させると共に、第2の気筒群をリッチ燃焼させる。これにより、第2の気筒群では常にストイキ〜リッチ燃焼が行われることとなるため(即ち、高温リーン燃焼が排除されるため)、第2の触媒の劣化を効果的に防止することができる。更に、高温リーン燃焼が排除されるので、第2の触媒を白金系の成分を多く含有させて構成しても、劣化が生じるおそれはほとんどないと言える。よって、バンク制御に起因する第2の触媒の劣化を適切に防止しつつ、低温における浄化作用を確保することが可能となる。
また、上記したバンク制御を実行することにより、第1の気筒群では高温リーン燃焼が増加する傾向にあるが、第1の気筒群側には熱容量となるターボチャージャーなどが存在するので排気ガス温度が低下する傾向にあるため、第1の触媒の劣化が生じるおそれはほとんどないと言える。特に、第1の触媒をパラジウム系の成分を多く含有させて触媒を構成した場合には、高温リーン燃焼の劣化に対する耐性が高くなるため、高温リーン燃焼に起因する劣化を高い確率で回避することが可能となる。以上より、第1の触媒の劣化防止と、エミッション浄化を両立することが可能となる。
上記の内燃機関の排気制御装置の他の一態様では、前記第3の触媒に対する硫黄被毒回復を行う際において、低車速運転時にある場合に、前記第1及び第2の気筒群のいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させると共に、前記第2の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第1及び第2の排気制御弁を制御する第2の制御手段を備える。
この態様では、第2の制御手段は、低車速運転時においてバンク制御の要求がある場合に、第1及び第2の気筒群のいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させると共に、第2の気筒群側に全ての排気ガスが流れるように制御を行う。これにより、第3の触媒に供給される排気ガス温度の低下を効果的に抑制することができるため、硫黄被毒回復に有効な温度にまで第3の触媒を早期に昇温させることができる。したがって、低車速運転時において、第3の触媒の硫黄被毒回復を効率的に行うことができる。
また、第2の気筒群側に全ての排気ガスが流れるように制御を行った場合、第1及び第2の気筒群からのリッチ燃焼ガス及びリーン燃焼ガスは、一旦第2の触媒でミキシングされることとなる。これにより、排気ガス量が少なく、断続流によるミキシング不良を抑制することができる。言い換えると、第3の触媒に対する昇温効果の低下を、効果的に防止することができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
[第1実施形態]
(装置構成)
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。なお、図1において、実線の矢印はガスの流れの一例を示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。また、図1の左側が車両の前方を示し、右側が車両の後方を示している。以下の説明では、左右の構成要素を区別する場合には参照符号に添え字「L」又は「R」を付し、左右の構成要素を区別しない場合には添え字を省略する。
内燃機関1は、左右のバンク(気筒群)8L、8Rにそれぞれ3つずつの気筒(シリンダ)8La、8Raが設けられたV型6気筒のエンジンとして構成されている。内燃機関1は、吸気通路3及び吸気マニホールド7を介して供給された空気と燃料との混合気を燃焼することによって、動力を発生する装置である。また、内燃機関1は、車両の進行方向に対して前後にバンク8L、8Rが配設される。具体的には、左バンク8Lが車両の前方に向くように、内燃機関1が配設される。このように、左バンク8Lは本発明における第1の気筒群に相当し、右バンク8Rは本発明における第2の気筒群に相当する。
各気筒8La、8Raに吸気を導くための吸気通路3には、エアクリーナ(AC)2a、エアフローメータ(AFM)2b、インタークーラー(IC)5、及びスロットルバルブ6などが設けられている。エアクリーナ2aは供給される吸気を浄化し、エアフローメータ2bは通過する吸気流量を検出し、インタークーラー5は吸気を冷却する。スロットルバルブ6は、ECU50からの制御信号S6に基づいてスロットル開度が制御され、吸気通路4に流れる吸気の流量を制御する。更に、吸気通路3中には、ターボチャージャー4のコンプレッサ4aが配設されている。なお、ターボチャージャー4も、車両の前方に配設されている。
各バンク8L、8Rの排気マニホールド9L、9Rは、それぞれ排気通路11L、11Rに接続されている。また、左バンク8Lの排気マニホールド9Lはターボチャージャー4のタービン4bに接続されると共に、連通路10を通じて右バンク8Rの排気通路11Rに接続されている。なお、右バンク8Rの排気マニホールド9Rにはターボチャージャー4のタービン4bは接続されていない。
また、排気通路11Lにはスタート触媒12Lが設けられ、排気通路11Rにはスタート触媒12Rが設けられている。排気通路11Lと11Rは、各スタート触媒12L、12Rの下流における合流部14において合流し、共通排気通路15に接続されている。即ち、排気通路11Lと11Rは、内燃機関1の後方で合流する。また、共通排気通路15には、アンダーフロア(UF)触媒16が設けられている。この場合、右バンク8RからUF触媒16までの距離は、左バンク8LからUF触媒16までの距離よりも長く構成されている。そのため、右バンク8R側における排気通路11Rの熱容量は、左バンク8L側における排気通路11Lの熱容量と比較すると小さい。
なお、スタート触媒12及びUF触媒16の種類は特に限定されるものではないが、好適な例では、スタート触媒12として三元触媒を、UF触媒16としてNOx吸蔵還元触媒を使用することができる。また、スタート触媒12L、12Rは本発明における第1及び第2の触媒に相当し、UF触媒16は本発明における第3の触媒に相当する。
更に、各バンク8L、8Rの排気通路11L、11R上には、スタート触媒12L、12Rの下流位置に排気制御弁13L、13Rが設けられている。排気制御弁13L、13Rは、各排気通路11L、11Rを流れる排気ガスの流量を制御する役割を有する。各排気制御弁13L、13Rへは、ECU50から制御信号S13L、S13Rが供給され、弁の開閉が制御される。
ECU(Electronic Control Unit)50は、図示しないCPU、ROM、RAM、及びA/D変換器などを含んで構成される。ECU50は、各種センサから供給される出力に基づいて、車両内の制御を行う。具体的には、ECU50は、車両の運転状態やUF触媒16の状態などに応じて、制御信号S13L、S13Rを排気制御弁13L、13Rに供給することによって排気の流れを制御する。即ち、ECU50は、本発明における弁制御手段として機能する。
(排気制御弁の制御方法)
ここで、ECU50が排気制御弁13L、13Rに対して行う制御方法について、具体的に説明する。
ECU50は、冷間始動時には、右バンク8R側にのみ排気ガスが流れるように、排気制御弁13L、13Rに対して制御を行う。即ち、冷間始動時に、左バンク8L側に設けられた排気通路11L、ターボチャージャー4、及びスタート触媒12Lなどに排気ガスが流れないように制御を行う。具体的には、ECU50は、排気制御弁13Lを閉に制御すると共に、排気制御弁13Rを開に制御する。この場合、左バンク8Lからの排気ガスは、連通路10を通過して右バンク8R側に流れていく。
このように、ECU50は、冷間始動時には、比較的大きな熱容量を有する左バンク8L側のターボチャージャー4及び排気通路11Lに排気ガスが流れてしまうことを抑制して、左バンク8L側のこれらの構成部よりも熱容量が小さい右バンク8R側の排気通路11Rに、全ての排気ガスが流れるように制御を行う。これにより、冷間始動時において、UF触媒16に供給されることとなる排気ガス温度の低下を効果的に抑制することができるため、UF触媒16の早期暖機(暖機時間短縮)を実現することが可能となる。
更に、ECU50は、内燃機関1の出力要求がある場合に、左バンク8L側にのみ排気ガスが流れるように、排気制御弁13L、13Rに対して制御を行う。即ち、左バンク8L側に設けられたターボチャージャー4などに全ての排気ガスが流れるように制御を行う。具体的には、ECU50は、排気制御弁13Lを開に制御すると共に、排気制御弁13Rを閉に制御する。この場合、右バンク8Rからの排気ガスは、連通路10を通過して左バンク8L側に流れていく。例えば、ECU50は、スロットルバルブ6の全開時(WOT;Wide Open Throttle)などにおいて、上記した制御を行う。このような制御を行うことにより、全ての排気ガスをターボチャージャー4に供給することができるため、過給を効果的に行うことが可能となる。
ここで、全ての排気ガスをターボチャージャー4に供給することによって、ターボチャージャー4が大きく温度上昇(OT;Over Temperature)してしまうことが問題となる。この点、第1実施形態では、ターボチャージャー4を車両の前方に配設したため、ターボチャージャー4に効果的に走行風が供給されるため、ターボチャージャー4は適切に冷却されることとなる。即ち、第1実施形態によれば、内燃機関1の出力要求がある場合にターボチャージャー4に全ての排気ガスを供給しても、走行風によってターボチャージャー4を適切に冷却することができるため、ターボチャージャー4の温度上昇を抑制することが可能となる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、内燃機関の制御装置の構成が、前述した第1実施形態とは異なる。具体的には、第2実施形態に係る内燃機関の制御装置は、排気通路11R及びスタート触媒12Rが内部の温度を保つ保温構造を有していると共に、排気通路11Lが内部を流通する排気ガスが冷却され易い冷却構造を有している。
図2は、本発明の第2実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。図2において、実線の矢印はガスの流れの一例を示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。また、図2の左側が車両の前方を示し、右側が車両の後方を示している。なお、図1に示した内燃機関の制御装置における構成部と同一の構成部に対しては同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
第2実施形態では、排気通路11R及びスタート触媒12Rを、断熱材18(図2中のハッチング部分)によって覆う。これにより、排気通路11R及びスタート触媒12Rの内部を通過する排気ガスの温度の低下を抑制することが可能となる。したがって、前述したように冷間始動時に右バンク8R側にのみ排気ガスが流れるように排気制御弁13を制御した際に、UF触媒16に供給される排気ガス温度の低下を更に効果的に抑制することができるため、UF触媒16をより早期に暖機することが可能となる。
更に、第2実施形態では、図2中の矢印19で示すように、排気通路11Lにおいて排気制御弁13Lから合流部14までの排気通路を複数の通路によって構成する。即ち、排気通路11Lを多本数化する。これにより、排気通路11Lの表面積が拡大するため、左バンク8Lからの排気ガスを効果的に冷却することができる。
ここで、NOx吸蔵還元触媒は、触媒温度が所定範囲内にあるとき(即ち、触媒温度が活性温度にある場合)にのみ、リーン運転時のNOxを効率的に吸蔵できることが知られている。よって、UF触媒16をNOx吸蔵還元触媒で構成した場合には、過給を必要とするリーン運転時では高温の排気ガスがUF触媒16に供給される傾向にあるため、UF触媒16のNOx吸蔵機能を確保するためには排気ガスを冷却する必要がある。この点、上記のように排気通路11Lを構成した場合には、排気ガスを効果的に冷却することが可能となるため、UF触媒16を活性温度に維持することができ、UF触媒16のNOx吸蔵機能を適切に確保することができる。また、UF触媒16の温度上昇に起因する劣化も、適切に防止することができる。更に、上記の構成により、排気通路の切り換え型の排気冷却管などが不要となるため、装置を簡便に構成することができる。
なお、上記では保温構造として断熱材18を用いる例を示したが、これに限定はされない。他の例では、断熱材18を用いる代わりに、或いは断熱材18を用いると共に、右バンク8Rにおける排気通路を二重管で構成することができる。更に他の例では、右バンク8Rにおける排気通路を細径化することができる。この場合、排気通路に断熱材18を用いたり、排気通路を二重管で構成したりしても良い。
また、上記では冷却構造として排気通路11Lを多本数化する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、排気通路11Lを多本数化する代わりに、或いは多本数化すると共に、左バンク8Lにおける排気通路を一重管で構成することができる。更に他の例では、左バンク8Lにおける排気通路を太径化することができる。この場合、排気通路を多本数化したり、排気通路を一重管で構成したりしても良い。
更に、上記では、排気制御弁13Lから合流部14までの排気通路11Lのみに冷却構造を適用する例を示したが、排気制御弁13Lの上流側の排気通路11Lにも冷却構造を適用することができる。
[第3実施形態]
(装置構成)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態は、スタート触媒の構成が、前述した第1実施形態及び第2実施形態とは異なる。
図3は、本発明の第3実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。図3において、実線の矢印はガスの流れの一例を示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。また、図3の左側が車両の前方を示し、右側が車両の後方を示している。なお、図1に示した内燃機関の制御装置における構成部と同一の構成部に対しては同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
第3実施形態では、左バンク8L側の排気系に設けられたスタート触媒12Lxを、パラジウム(Pd)系の成分を多く含有するもので構成する。このようにパラジウム系の成分を多く含有させてスタート触媒12Lxを構成した場合、高温リーン燃焼における劣化に対する耐性が向上する傾向にある。更に、第3実施形態では、右バンク8R側の排気系に設けられたスタート触媒12Rxを、白金(Pt)系の成分を多く含有するもので構成する。このように白金系の成分を多く含有させてスタート触媒12Rxを構成した場合、低温における浄化作用が向上する傾向にある。
なお、上記のように内燃機関の制御装置を構成した場合にも、第2実施形態で示したような排気通路の構成を適用しても良い。即ち、右側バンク8Rの排気系に保温構造を適用すると共に、左側バンク8Lの排気系に冷却構造を適用することができる。
(バンク制御)
第3実施形態では、上記のようにスタート触媒12Lx、12Rxを構成すると共に、NOx吸蔵還元触媒によって構成されたUF触媒16を硫黄被毒回復するために、バンク制御を実行する。バンク制御とは、各バンク8L、8Rの一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させることで、UF触媒16に供給させる排気ガスの空燃比をストイキにしてUF触媒16で反応させるための制御である。このような制御を実行することにより、UF触媒16の触媒床温が上昇し、硫黄被毒が回復する。
より詳しくは、第3実施形態では、左バンク8Lをリーン燃焼させると共に、右バンク8Rをリッチ燃焼させることによって、バンク制御を実行する。これにより、右バンク8Rでは常にストイキ〜リッチ燃焼が行われることとなるため(即ち、高温リーン燃焼が排除されるため)、スタート触媒12Rxの劣化を効果的に防止することができる。更に、高温リーン燃焼が排除されるので、スタート触媒12Rxを白金系の成分を多く含有させて構成しても、劣化が生じるおそれはほとんどないと言える。言い換えると、上記したバンク制御を実行することにより、スタート触媒12Rxを白金系の成分を多く含有させて構成することが可能となる。よって、バンク制御に起因するスタート触媒12Rxの劣化を適切に防止しつつ、低温における浄化作用を確保することが可能となる。
一方、上記したバンク制御を実行することにより、左バンク8Lでは高温リーン燃焼が増加する傾向にあるため、スタート触媒12Lxの劣化が問題となる。この点、第3実施形態に係る構成によれば、左バンク8L側には熱容量となるターボチャージャー4などが存在するので排気ガス温度が低下する傾向にあると共に、スタート触媒12Lxは前述したように高温リーン燃焼の劣化に対する耐性が比較的高いため、スタート触媒12Lxの劣化が生じるおそれはほとんどないと言える。よって、スタート触媒12Lxの劣化防止と、エミッション浄化を両立することが可能となる。
次に、バンク制御時に実行される処理について具体的に説明する。
図4は、第3実施形態に係るバンク制御を示すフローチャートである。なお、この処理は、ECU50によって繰り返し実行される。この場合、ECU50は、本発明における第1の制御手段として機能する。
まず、ステップS101では、ECU50は、バンク制御の要求があるか否かを判定する。例えば、ECU50は、UF触媒16に堆積された硫黄の量(推定などによって得られた量に対応する)が所定範囲内にあるか否かを判定する。バンク制御要求がある場合(ステップS101;Yes)、処理はステップS102に進み、バンク制御要求がない場合(ステップS101;No)、処理は当該フローを抜ける。
ステップS102では、ECU50は、左バンク8Lをリーン燃焼させると共に、右バンク8Rをリッチ燃焼させることによって、バンク制御を実行する。この場合、ECU50は、各バンク8L、8Rに設けられた燃料噴射弁からの燃料噴射量をそれぞれ設定することによって、バンク制御を実行する。なお、ECU50は、排気制御弁13Lを開に制御すると共に、排気制御弁13Rを開に制御する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。上記の処理によれば、スタート触媒12Lx、12Rxの劣化を効果的に防止しつつ、UF触媒16の硫黄被毒回復を適切に行うことができる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態は、UF触媒16を硫黄被毒回復するために行うバンク制御が、前述した第3実施形態とは異なる。なお、第4実施形態に係る制御は、前述した第1実施形態乃至第3実施形態に係る内燃機関の排気制御装置(図1〜図3参照)のいずれかによって実行される。
具体的には、第4実施形態では、低車速運転時においてバンク制御の要求がある場合に、バンク8L、8Rのいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させると共に、右バンク8R側に全ての排気ガスが流れるように制御を行う。即ち、ECU50は、バンク制御時に、排気制御弁13Lを閉に制御すると共に、排気制御弁13Rを開に制御する。
上記のような制御を行う理由は、以下の通りである。低車速運転時においてはUF触媒16が低温である可能性が高いため、硫黄被毒回復するのに有効な高温(例えば600℃以上)にまで、UF触媒16を昇温する必要があると言える。ここで、右バンク8R側に全ての排気ガスが流れるように制御を行うことにより、UF触媒16に至る最短の経路を全ての排気ガスに通過させることができる共に、熱容量が比較的小さい右バンク8R側の排気系を全ての排気ガスに通過させることができる。これにより、UF触媒16に供給される排気ガス温度の低下を抑制することができるため、UF触媒16を早期に昇温させることが可能となる。したがって、低車速運転時において、UF触媒16の硫黄被毒回復を効率的に行うことができる。
また、右バンク8R側に全ての排気ガスが流れるように制御を行った場合、バンク8L、8Rからのリッチ燃焼ガス及びリーン燃焼ガスは、一旦スタート触媒12Rでミキシングされることとなる。これにより、排気ガス量が少なく、断続流によるミキシング不良を抑制することができる。言い換えると、UF触媒16に対する昇温効果の低下を、効果的に防止することができる。
なお、上記したリッチ燃焼ガス及びリーン燃焼ガスはスタート触媒12Rにおいてミキシングされるため、スタート触媒12Rも昇温し、劣化が問題となる場合がある。したがって、本実施形態では、スタート触媒12Rが所定温度以上となった場合、或いはバンク制御開始後にスタート触媒12Rに供給された排気ガス量が所定値以上となった場合、スタート触媒12Rの劣化を防止することを優先して、左バンク8L側及び右バンク8R側の両方に排気ガスが流れるように制御する。即ち、ECU50は、排気制御弁13Lを開に制御すると共に、排気制御弁13Rを開に制御する。これにより、上記したバンク制御に起因するスタート触媒12Rの劣化を適切に防止することができる。
(バンク制御)
次に、第4実施形態に係るバンク制御について説明する。図5は、第4実施形態に係るバンク制御を示すフローチャートである。なお、この処理は、ECU50によって繰り返し実行される。この場合、ECU50は、本発明における第2の制御手段として機能する。
まず、ステップS201では、ECU50は、バンク制御の要求があるか否かを判定する。例えば、ECU50は、UF触媒16に堆積された硫黄の量(推定などによって得られた量に対応する)が所定範囲内にあるか否かを判定する。バンク制御要求がある場合(ステップS201;Yes)、処理はステップS202に進み、バンク制御要求がない場合(ステップS201;No)、処理は当該フローを抜ける。
ステップS202では、ECU50は、車両が低車速運転中であるか否かを判定する。ここでは、ECU50は、UF触媒16を昇温させるバンク制御を行うべき状況であるか否かを判定する。低車速運転中である場合(ステップS202;Yes)、処理はステップS203に進み、低車速運転中でない場合(ステップS202;No)、処理はステップS207に進む。
ステップS203〜S204では、ECU50は、低車速運転中であるため、UF触媒16を昇温させることを目的としたバンク制御を実行する。まず、ステップS203では、ECU50は、排気制御弁13Lを閉に制御すると共に、排気制御弁13Rを開に制御する。即ち、ECU50は、経路が最短で熱容量が比較的小さい右バンク8R側の排気通路11Rに、全ての排気ガスが流れるように制御する。これにより、UF触媒16に供給される排気ガス温度の低下を抑制することができるため、UF触媒16早期に昇温させることが可能となる。そして、処理はステップS204に進む。
ステップS204では、EUC50は、バンク8L、8Rのいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させる制御を行う。即ち、バンク制御を行う。そして、処理はステップS205に進む。
ステップS205では、ECU50は、スタート触媒12Rの温度が所定温度以上であるか否かを判定する。ここでは、ECU50は、右バンク8R側の排気通路11Rに全ての排気ガスを流すバンク制御を終了すべき状況であるか否かを判定する。言い換えると、スタート触媒12Rの劣化が生じるような状況であるか否かを判定する。なお、ECU50は、検出又は推定等によってスタート触媒12Rの温度を得ることができる。スタート触媒12Rの温度が所定温度以上である場合(ステップS205;Yes)、処理はステップS206に進む。
ステップS206では、ECU50は、スタート触媒12Rの劣化を防止することを優先して、排気制御弁13Lを開に制御すると共に、排気制御弁13Rを開に制御する。即ち、ECU50は、左バンク8L側及び右バンク8R側の両方に排気ガスが流れるように制御する。この処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。一方、スタート触媒12Rの温度が所定温度未満である場合(ステップS205;No)、処理はステップS205に戻る。この場合には、スタート触媒12Rの劣化が生じる可能性はほとんどないため、ECU50は、右バンク8R側の排気通路11Rに全ての排気ガスを流すバンク制御を継続する。即ち、スタート触媒12Rの温度が所定温度以上となるまで、ECU50は、排気制御弁13Lを閉に維持すると共に、排気制御弁13Rを開に維持する。
一方、低車速運転中でない場合(ステップS202;No)、ステップS207〜S208において、ECU50は通常のバンク制御を実行する。まず、ステップS207では、ECU50は、排気制御弁13Lを開に制御すると共に、排気制御弁13Rを開に制御する。即ち、各バンク8L、8Rの排気通路11L、11Rのそれぞれに排気ガスが流れるように制御を行う。そして、処理はステップS208に進む。ステップS208では、EUC50は、バンク8L、8Rのいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させる制御を行う。そして、処理は当該フローを抜ける。
以上の処理によれば、低車速運転中において、UF触媒16を効果的に昇温させることができるため、UF触媒16の硫黄被毒回復を効率的に行うことが可能となる。また、バンク制御に起因するスタート触媒12Rの劣化も適切に防止することができる。
なお、上記した第4実施形態において、第3実施形態に係る内燃機関の排気制御装置を適用した場合には、即ちスタート触媒12Lx、12Rxを適用した場合、第3実施形態に係るバンク制御を実行することが好ましい。即ち、左バンク8Lをリーン燃焼させると共に、右バンク8Rをリッチ燃焼させるバンク制御を実行することができる。
本発明の第1実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。 本発明の第2実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。 本発明の第3実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。 第3実施形態に係るバンク制御を示すフローチャートである。 第4実施形態に係るバンク制御を示すフローチャートである。
符号の説明
1 内燃機関(エンジン)
3 吸気通路
4 ターボチャージャー
8L、8R バンク(気筒群)
10 連通路
11L、11R 排気通路
12L、12R スタート触媒
13L、13R 排気制御弁
16 UF触媒
50 ECU

Claims (6)

  1. 車両進行方向に対して前後に配設された第1及び第2の気筒群からなる内燃機関と、前記第1及び第2の気筒群のそれぞれに接続され、前記内燃機関の後方で合流する第1及び第2の排気通路と、を有する内燃機関の排気制御装置であって、
    前記第1の気筒群は、前記車両の前方に配設されており、
    前記第1の排気通路中には、ターボチャージャーが設けられていることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
  2. 前記第1及び第2の排気通路が合流する箇所の上流側における、当該第1及び第2の排気通路上の各々に設けられた第1及び第2の触媒と、
    前記第1及び第2の排気通路が合流する箇所の下流側に設けられた第3の触媒と、
    前記第1の気筒群と前記ターボチャージャーとの間の前記第1の排気通路と、前記第2の触媒の上流側における前記第2の排気通路とを接続する連通路と、
    前記第1及び第2の触媒の下流位置において前記第1及び第2の排気通路のそれぞれに配設された第1及び第2の排気制御弁と、を更に備え、
    少なくとも前記第2の排気通路及び前記第2の触媒は、内部の温度を保つ保温構造を有しており、
    少なくとも前記第1の排気通路は、内部を流通する排気ガスが冷却され易い冷却構造を有していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気制御装置。
  3. 前記内燃機関の冷間始動時に、前記第2の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第1及び第2の排気制御弁を制御すると共に、
    前記内燃機関の出力が要求される場合に、前記第1の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第1及び第2の排気制御弁を制御する弁制御手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気制御装置。
  4. 前記第1の触媒は、パラジウム系の成分を多く含有し、
    前記第2の触媒は、白金系の成分を多く含有することを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の排気制御装置。
  5. 前記第3の触媒に対する硫黄被毒回復を行う際に、前記第1の気筒群をリーン燃焼させると共に、前記第2の気筒群をリッチ燃焼させる第1の制御手段を備えることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気制御装置。
  6. 前記第3の触媒に対する硫黄被毒回復を行う際において、低車速運転時にある場合に、前記第1及び第2の気筒群のいずれか一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させると共に、前記第2の排気通路に全ての排気ガスが流れるように前記第1及び第2の排気制御弁を制御する第2の制御手段を備えることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。
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