JP2008121510A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された2つの気筒群を有し、各気筒群の排気通路に浄化触媒及び制御弁が設けられると共に、各排気通路が浄化触媒及び制御弁の上流側で連通通路により連通され、2つの気筒群のうちのいずれか一方にのみ過給機が設けられた内燃機関に関するものである。 The present invention has two cylinder groups in which a plurality of cylinders are divided into left and right banks, a purification catalyst and a control valve are provided in the exhaust passage of each cylinder group, and each exhaust passage is provided with a purification catalyst and a control. The present invention relates to an internal combustion engine that is communicated by a communication passage on the upstream side of a valve and in which a supercharger is provided only in one of two cylinder groups.
一般的なV型多気筒エンジンにおいて、シリンダブロックは上部に所定角度で傾斜した2つのバンクを有しており、各バンクに複数の気筒が設けられて2つの気筒群が構成されている。そして、各バンクに設けられた複数のシリンダにピストンが移動自在に嵌合し、各ピストンは下部に回転自在に支持されたクランクシャフトに連結されている。また、シリンダブロックの各バンクの上部にはシリンダヘッドが締結されることで各燃焼室が構成されており、各燃焼室には吸気ポート及び排気ポートが形成され、吸気弁及び排気弁により開閉可能となっている。そして、各バンクの吸気ポートに吸気管が連結される一方、各バンクの排気ポートに排気管がそれぞれ連結され、この各排気管に浄化触媒が装着されている。 In a general V-type multi-cylinder engine, a cylinder block has two banks inclined upward at a predetermined angle, and a plurality of cylinders are provided in each bank to constitute two cylinder groups. Pistons are movably fitted to a plurality of cylinders provided in each bank, and each piston is connected to a crankshaft that is rotatably supported at the lower part. In addition, each combustion chamber is configured by fastening a cylinder head to the upper part of each bank of the cylinder block, and each combustion chamber is formed with an intake port and an exhaust port, and can be opened and closed by an intake valve and an exhaust valve. It has become. An intake pipe is connected to the intake port of each bank, while an exhaust pipe is connected to the exhaust port of each bank, and a purification catalyst is attached to each exhaust pipe.
このようなV型多気筒エンジンにて、エンジンの冷間始動時に、各排気管に設けられた浄化触媒を暖機して早期に活性化させるために、各排気管を浄化触媒の上流側で連通管により連通すると共に、各排気管に制御弁を設けることで、バンク制御を可能としたものがある。従って、エンジンの冷間始動時には、一方の排気管の制御弁を閉じて各バンクの気筒群からの排気ガスを連通管を通して他方の排気管で合流させた後、この大量の排気ガスの熱により浄化触媒を効率良く暖機して早期活性化を図る。その後、一方の排気管に設けられた浄化触媒が活性化したら、他方の排気管の制御弁を閉じて各バンクの気筒群からの排気ガスを連通管を通して一方の排気管で合流させた後、この大量の排気ガスの熱により浄化触媒を効率良く暖機して早期活性化を図る。 In such a V-type multi-cylinder engine, at the time of cold start of the engine, in order to warm up and quickly activate the purification catalyst provided in each exhaust pipe, each exhaust pipe is arranged upstream of the purification catalyst. There is one that enables bank control by communicating with a communication pipe and providing a control valve in each exhaust pipe. Therefore, when the engine is cold started, the control valve of one exhaust pipe is closed and exhaust gas from the cylinder group of each bank is merged in the other exhaust pipe through the communication pipe, and then the heat of this large amount of exhaust gas Efficiently warm up the purification catalyst for early activation. After that, when the purification catalyst provided in one exhaust pipe is activated, the control valve of the other exhaust pipe is closed and the exhaust gas from the cylinder group of each bank is merged in one exhaust pipe through the communication pipe, The purification catalyst is efficiently warmed up by the heat of this large amount of exhaust gas to achieve early activation.
また、このようなV型多気筒エンジンにて、一方のバンクのみにターボ過給機を設けたものがある。この場合、ターボ過給機の稼動時には、ターボ過給機のない排気管の制御弁を閉じて各バンクの気筒群からの排気ガスを連通管を通してターボ過給機のある排気管で合流させた後、この大量の排気ガスによりターボ過給機のタービンを駆動し、このタービンと一体のコンプレッサを駆動して空気を圧縮し、燃焼室に導入することで、高過給を可能としている。 In addition, there is such a V-type multi-cylinder engine in which a turbocharger is provided only in one bank. In this case, when the turbocharger is in operation, the control valve of the exhaust pipe without the turbocharger is closed and the exhaust gas from the cylinder group of each bank is merged through the communication pipe in the exhaust pipe with the turbocharger. Thereafter, a turbocharger turbine is driven by this large amount of exhaust gas, and a compressor integrated with the turbine is driven to compress air and introduced into the combustion chamber, thereby enabling high supercharging.
なお、このような内燃機関としては下記特許文献1、2に記載されたものがある。 In addition, there exist some which were described in the following patent documents 1, 2 as such an internal combustion engine.
上述したように一方のバンクのみに過給機を設けたエンジンでは、エンジンの冷間始動時に、過給機を有する気筒群の排気管に設けられた浄化触媒を暖機して活性化させる場合、排気管を流れる排気ガスにより過給機のタービンを駆動することから、ここで排気ガスの熱損失が発生し、浄化触媒の暖機性が低下して活性化に長時間を要してしまい、浄化触媒による浄化性能が低下してしまうおそれがある。 As described above, when the engine is provided with a supercharger only in one bank, when the engine is cold-started, the purification catalyst provided in the exhaust pipe of the cylinder group having the supercharger is warmed up and activated. Since the turbocharger turbine is driven by the exhaust gas flowing through the exhaust pipe, a heat loss of the exhaust gas occurs here, and the warm-up property of the purification catalyst is reduced, which takes a long time for activation. The purification performance by the purification catalyst may be reduced.
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、過給機の有無に拘らず2つの気筒群における安定した排気浄化性能を確保可能とした内燃機関を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of solving such a problem, and capable of ensuring stable exhaust purification performance in two cylinder groups regardless of the presence or absence of a supercharger. To do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された2つの気筒群を有し、該各気筒群に対して吸気通路が設けられる一方、排気通路がそれぞれ独立して設けられ、該各排気通路に排気ガスの流量を調整する制御弁が設けられると共に、前記各排気通路に浄化触媒が設けられ、前記各排気通路における前記各制御弁及び前記各浄化触媒より上流側が連通通路により連通され、前記2つの気筒群のいずれか一方にのみ過給機が設けられた内燃機関において、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における該過給機の下流側と前記連通通路とがバイパス通路により連通されると共に、該バイパス通路に排気ガスの流量を調整するバイパス弁が設けられ、制御手段により内燃機関の運転状態に応じて前記制御弁及び前記バイパス弁を開閉制御可能であることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an internal combustion engine of the present invention has two cylinder groups in which a plurality of cylinders are divided into left and right banks, and intake air is supplied to each cylinder group. While the passages are provided, the exhaust passages are provided independently of each other, a control valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas is provided in each of the exhaust passages, and a purification catalyst is provided in each of the exhaust passages. In the internal combustion engine in which the upstream side from each control valve and each purification catalyst in the above is communicated by a communication passage, and a supercharger is provided only in one of the two cylinder groups, the cylinder group having the supercharger The downstream side of the supercharger in the exhaust passage and the communication passage are communicated by a bypass passage, and a bypass valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas is provided in the bypass passage, and the internal combustion engine is controlled by the control means. It is characterized in that the control valve and the bypass valve can be opened and closed controlled in accordance with the operating state.
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記制御弁を閉止する一方、前記過給機を有しない気筒群の前記排気通路における前記制御弁を開放すると共に、前記バイパス弁を開放することを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, the control means closes the control valve in the exhaust passage of the cylinder group having the supercharger at the time of cold start of the internal combustion engine, but does not have the supercharger. The control valve in the exhaust passage of the group is opened, and the bypass valve is opened.
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時に、前記各制御弁を開放すると共に、前記バイパス弁を開放することを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, the control means opens each of the control valves and opens the bypass valve during idle operation of the internal combustion engine.
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記内燃機関の高負荷運転時に、前記過給機を有する気筒群の前記排気通路における前記制御弁を開放する一方、前記過給機を有しない気筒群の前記排気通路における前記制御弁を閉止し、前記バイパス弁を過給圧に応じて開度制御することを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, the control means opens the control valve in the exhaust passage of the cylinder group having the supercharger while the high-pressure operation of the internal combustion engine, while the cylinder not having the supercharger The control valve in the exhaust passage of the group is closed, and the opening degree of the bypass valve is controlled according to the supercharging pressure.
本発明の内燃機関では、前記各排気通路の下流端部が合流して排気集合通路が設けられ、該排気集合通路にNOx吸蔵還元型触媒が設けられると共に、前記2つの気筒群の空燃比を変更する空燃比変更手段が設けられ、前記制御手段は、前記NOx吸蔵還元型触媒の暖機時に、前記各制御弁を開放すると共に、前記バイパス弁を開放し、空燃比変更手段により一方の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更する一方、他方の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更することを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, the downstream end portions of the exhaust passages merge to provide an exhaust collecting passage, a NOx storage reduction catalyst is provided in the exhaust collecting passage, and the air-fuel ratio of the two cylinder groups is set. Air-fuel ratio changing means for changing is provided, and the control means opens each control valve and opens the bypass valve when the NOx storage reduction catalyst is warmed up. The air-fuel ratio of the group is changed to a rich air-fuel ratio, while the air-fuel ratio of the other cylinder group is changed to a lean air-fuel ratio.
本発明の内燃機関によれば、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された2つの気筒群を有し、各気筒群に対して排気通路を独立して設け、各排気通路に制御弁及び浄化触媒を設け、各排気通路における各制御弁及び各浄化触媒より上流側を連通通路により連通し、2つの気筒群のいずれか一方にのみ過給機を設けて構成し、過給機を有する気筒群の排気通路における記過給機の下流側と連通通路とをバイパス通路により連通し、このバイパス通路に排気ガスの流量を調整するバイパス弁を設け、制御手段により内燃機関の運転状態に応じて制御弁及びバイパス弁を開閉制御可能としている。 According to the internal combustion engine of the present invention, there are two cylinder groups in which a plurality of cylinders are divided into left and right banks, an exhaust passage is provided independently for each cylinder group, and a control valve is provided in each exhaust passage. And a purification catalyst, each control valve in each exhaust passage and the upstream side from each purification catalyst are connected by a communication passage, and a supercharger is provided only in one of the two cylinder groups. A bypass valve that connects the downstream side of the turbocharger in the exhaust passage of the cylinder group and the communication passage by a bypass passage and adjusts the flow rate of the exhaust gas is provided in the bypass passage, and the control means responds to the operating state of the internal combustion engine. The control valve and bypass valve can be controlled to open and close.
従って、エンジンの運転状態に応じて、制御弁により各排気通路を開閉すると共に、バイパス弁によりバイパス通路を開閉することで、過給機を有する気筒群における排気通路では、気筒群から排出された排気ガスがバイパス通路により過給機を迂回して排気管や連通通路へ流動することとなり、過給機を有する気筒群における排気ガスの圧力を低下し、2つの気筒群における背圧を均一化することで、各気筒群における安定した排気浄化性能を確保することができる。 Therefore, according to the operating state of the engine, each exhaust passage is opened and closed by the control valve, and by opening and closing the bypass passage by the bypass valve, the exhaust passage in the cylinder group having the supercharger is discharged from the cylinder group. Exhaust gas bypasses the turbocharger by the bypass passage and flows to the exhaust pipe and the communication passage, reducing the pressure of exhaust gas in the cylinder group having the supercharger and equalizing the back pressure in the two cylinder groups Thus, stable exhaust purification performance in each cylinder group can be ensured.
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。 Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this Example.
図1は、本発明の一実施例に係る内燃機関を表すV型6気筒エンジンの概略平面図、図2は、本実施例のV型6気筒エンジンの概略断面図、図3は、本実施例のV型6気筒エンジンにおける運転制御を表すフローチャートである。 FIG. 1 is a schematic plan view of a V-type 6-cylinder engine representing an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the V-type 6-cylinder engine of this embodiment, and FIG. It is a flowchart showing the operation control in an example V type 6 cylinder engine.
本実施例では、内燃機関としてV型6気筒エンジンを適用している。このV型6気筒エンジンにおいて、図1及び図2に示すように、シリンダブロック11は上部に所定角度で傾斜した左右のバンク12,13を有しており、各バンク12,13に複数の気筒が設けられて2つの気筒群が構成されている。この各バンク12,13は、それぞれ3つのシリンダボア14,15が形成され、各シリンダボア14,15にピストン16,17がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック11の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン16,17はコネクティングロッド18,19を介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
In this embodiment, a V-type 6-cylinder engine is applied as the internal combustion engine. In this V-type six-cylinder engine, as shown in FIGS. 1 and 2, the
一方、シリンダブロック11の各バンク12,13の上部にはシリンダヘッド20,21が締結されており、シリンダブロック11とピストン16,17とシリンダヘッド20,21により各燃焼室22,23が構成されている。そして、この燃焼室22,23の上部、つまり、シリンダヘッド20,21の下面に吸気ポート24,25及び排気ポート26,27が対向して形成され、この吸気ポート24,25及び排気ポート26,27に対して吸気弁28,29及び排気弁30,31の下端部が位置している。この吸気弁28,29及び排気弁30,31は、シリンダヘッド20,21に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート24,25及び排気ポート26,27を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド20,21には、吸気カムシャフト32,33及び排気カムシャフト34,35が回転自在に支持されており、吸気カム36,37及び排気カム38,39が図示しないローラロッカアームを介して吸気弁28,29及び排気弁30,31の上端部に接触している。
On the other hand,
従って、エンジンに同期して吸気カムシャフト32,33及び排気カムシャフト34,35が回転すると、吸気カム36,37及び排気カム38,39がローラロッカアームを作動させ、吸気弁28,29及び排気弁30,31が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート24,25及び排気ポート26,27を開閉し、吸気ポート24,25と燃焼室22,23、燃焼室22,23と排気ポート26,27とをそれぞれ連通することができる。
Accordingly, when the
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁28,29及び排気弁30,31を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構(VVT:Variable Valve Timing-intelligent)40,41と排気可変動弁機構42,43により構成されている。この吸気可変動弁機構40,41及び排気可変動弁機構42,43は、例えば、吸気カムシャフト32,33及び排気カムシャフト34,35の軸端部にVVTコントローラが設けられて構成され、油圧ポンプ(または電動モータ)によりカムスプロケットに対する各カムシャフト32,33,34,35の位相を変更することで、吸気弁28,29及び排気弁30,31の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、各可変動弁機構40,41,42,43は、吸気弁28,29及び排気弁30,31の作用角(開放期間)を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト32,33及び排気カムシャフト34,35には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ44,45,46,47が設けられている。
In addition, the valve mechanism of this engine is a variable intake valve timing mechanism (VVT) 40 that controls the
各シリンダヘッド20,21の吸気ポート24,25には吸気マニホールド48,49を介してサージタンク50が連結されている。一方、吸気管(吸気通路)51の空気取入口にはエアクリーナ52が取付けられており、この吸気管51には、エアクリーナ52の下流側に位置してスロットル弁53を有する電子スロットル装置54が設けられている。そして、この吸気管51の下流端部がサージタンク50に連結されている。
A
排気ポート26,27は、各燃焼室22,23から排出される排気ガスが集合する集合通路55,56に連通しており、各集合通路55,56には、排気管接続部55a,56aを介して第1、第2排気管57,58が連結されている。この場合、排気ポート26,27と集合通路55,56と排気管接続部55a,56aは、左右のバンク12,13の各シリンダヘッド20,21内に一体に形成されている。
The
そして、第1排気管57には、第1前段三元触媒(浄化触媒)59が装着される一方、第2排気管58には、第2前段三元触媒(浄化触媒)60が装着されており、第1、第2排気管57,58の下流端部は排気集合管61に合流して連結されており、この排気集合管61にNOx吸蔵還元型触媒62が装着されている。この各前段三元触媒59,60は、排気空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるHC、CO、NOxを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。NOx吸蔵還元型触媒62は、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中に含まれるNOxを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したNOxを放出し、添加した還元剤としての燃料によりNOxを還元するものである。
A first front three-way catalyst (purification catalyst) 59 is attached to the
また、第1排気管57と第2排気管58の上流側は、各前段三元触媒59,60が装着された位置よりも排気ガスの流動方向の上流側で連通管(連通通路)63により連通されている。そして、第1排気管57及び第2排気管58には、前段三元触媒59,60よりも排気ガスの流動方向の下流側に、第1制御弁64及び第2制御弁65が装着されている。この第1、第2制御弁64,65は流量制御弁であって、その開度を調整することで各排気管57,58を流れる排気ガスの流量を調整することができる。
Further, the upstream side of the
そして、第1バンク12側には、ターボ過給機67が設けられている。このターボ過給機67は、吸気管51側に設けられたコンプレッサ68と第1排気管57側に設けられたタービン69とが連結軸70により一体に連結されて構成されている。この場合、ターボ過給機67は、第1バンク12側の第1排気管57からの排気ガスによりタービン69が駆動可能であり、連通管63の端部が第1排気管57におけるタービン69の装着部分よりも上流側に連結されている。そして、このターボ過給機67におけるコンプレッサ68の下流側であって、電子スロットル装置54(スロットル弁53)の上流側の吸気管51には、このコンプレッサ68により圧縮されて温度上昇した吸入空気を冷却するインタークーラ71が設けられている。
A
従って、第1バンク12に設けられたターボ過給機67は、この第1バンク12の燃焼室22から排気ポート26及び集合通路55を介して第1排気管57に排出された排気ガスによりタービン69を駆動し、連結軸70により連結されたコンプレッサ68が駆動することで吸気管51を流れる空気を圧縮することができる。そのため、エアクリーナ52から吸気管51に導入された空気は、圧縮吸気となってインタークーラ71で冷却された後にサージタンク50に導入され、各バンク12,13の各吸気マニホールド48,49及び吸気ポート24,25を介して燃焼室22,23に吸入されることとなる。
Therefore, the
また、ターボ過給機67を有する第1バンク12側の第1排気管57におけるタービン69より下流側で且つ第1前段三元触媒59より上流側の部分と連通管63とがバイパス管(バイパス通路)72により連通されており、このバイパス管72には、第3制御弁(バイパス弁)73が装着されている。この第3制御弁73は電動式の流量制御弁であって、その開度を調整することでバスバス管72を流れる排気ガスの流量を調整することができる。そして、この第3制御弁73は、ターボ過給機67のウエストゲート弁として機能し、過給圧を調整可能となっており、ターボ過給機67の作動時には、サージタンク50に設けられる過給圧センサ(図示略)の検出結果に応じてその開度を調整するようにしている。
Further, a portion of the
各シリンダヘッド20,21には、各燃焼室22,23に直接燃料(ガソリン)を噴射するインジェクタ74,75が装着されており、各インジェクタ74,75にはデリバリパイプ76,77が連結され、この各デリバリパイプ76,77には高圧燃料ポンプ78から所定圧の燃料を供給可能となっている。また、シリンダヘッド20,21には、燃焼室22,23の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ79,80が装着されている。
The cylinder heads 20 and 21 are respectively equipped with injectors 74 and 75 for injecting fuel (gasoline) directly into the
車両には、電子制御ユニット(ECU)81が搭載されており、このECU81は、インジェクタ74,75の燃料噴射タイミングや点火プラグ79,80の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。即ち、吸気管51の上流側にはエアフローセンサ82及び吸気温センサ83が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をECU81に出力している。また、電子スロットル装置54にはスロットルポジションセンサ84が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ85が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をECU81に出力している。更に、クランクシャフトにはクランク角センサ86が設けられ、検出したクランク角度をECU81に出力し、ECU81はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック11には水温センサ87が設けられており、検出したエンジン冷却水温をECU81に出力している。
An electronic control unit (ECU) 81 is mounted on the vehicle. The
また、各排気管57,58における各前段三元触媒59,60よりも上流側には、A/Fセンサ88,89が設けられている。このA/Fセンサ88,89は、各燃焼室22,23ら各排気ポート26,27を通して各排気管57,58に排気された排気ガスの排気空燃比を検出し、検出した排気空燃比をECU81に出力している。ECU81は、A/Fセンサ88,89が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を補正している。
In addition, A / F sensors 88 and 89 are provided upstream of the upstream three-
また、ECU81は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構40,41及び排気可変動弁機構42,43を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁30,31の開放時期と吸気弁28,29の開放時期のオーバーラップとをなくすことで、排気ガスが吸気ポート24,25または燃焼室22,23に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部EGR率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁28,29の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート24,25に吹き返す量を少なくして体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁28,29の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとして体積効率を向上させる。
The
ところで、本実施例のV型6気筒エンジンでは、上述したように、各シリンダヘッド20,21の燃焼室22,23に第1排気管57及び第2排気管58が連結され、この第1排気管57及び第2排気管58に、第1、第2前段三元触媒59,60及び第1、第2制御弁64,65が装着され、各排気管57,58の上流部が連通管63により連通されており、また、第1バンク12にターボ過給機67が装着され、第1排気管57におけるタービン69の下流側と連通管63とがバイパス管72により連通され、このバイパス管72に第3制御弁73が装着されている。そのため、ECU81は、エンジン運転状態に応じて各制御弁64,65,73を開閉制御することで、排気ガスの排出経路を変更可能となっている。
By the way, in the V-type 6-cylinder engine of this embodiment, as described above, the
例えば、エンジンの冷間始動時には、第1制御弁64を閉止状態とする一方、第2制御弁65を開放状態とすると共に、第3制御弁73を開放状態とし、第1バンク12の気筒群から集合通路55を介して第1排気管57に排出された排気ガスを連通管63を通して第2排気管58にバイパスさせることで、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第2排気管58で合流させた後、大量の排気ガスを第2前段三元触媒60に流入させることで、この第2前段三元触媒60を暖機するようにしている。このとき、第1バンク12の気筒群から排出された排気ガスは、連通管63を通して第2排気管58に移動するものの、集合通路55から直線状に連結された第1排気管57におけるターボ過給機67のタービン69側に流れやすく、第1制御弁64の直上流の排気圧力が高圧となりやすいが、ここの排気ガスは、バイパス管72を通って連通管63に排出されることで、適正に第2バンク側へ流すことができる。
For example, when the engine is cold started, the
その後、第2前段三元触媒60の暖機が完了して活性化されると、第1制御弁64を開放状態とする一方、第2制御弁65を閉止状態とすると共に、第3制御弁73を開放し、第2バンク13の気筒群から集合通路56を介して第2排気管58に排出された排気ガスを連通管63を通して第1排気管57にバイパスさせることで、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第1排気管57で合流させた後、大量の排気ガスを第1前段三元触媒59に流入させることで、この第1前段三元触媒59を暖機するようにしている。このとき、第2バンク13の気筒群から排出された排気ガスは、バイパス管72を通って第2排気管58に排出されることで、ターボ過給機67のタービン69を迂回することとなり、このタービン69が排気抵抗とならずに大量の排気ガスを第1前段三元触媒59に流入させることができる。
Thereafter, when the warm-up of the second pre-stage three-
また、エンジンのアイドル運転時には、第1制御弁64及び第2制御弁65を開放状態とすると共に、第3制御弁73を開放状態し、第1バンク12の気筒群から集合通路55に排出された排気ガスを第1排気管57に排出させる一方、第2バンク13の気筒群から集合通路56に排出された排気ガスを第2排気管58に排出させることで、排気ガスを第1前段三元触媒59及び第2前段三元触媒60に流入させることで、各前段三元触媒59,60を保温するようにしている。このとき、第1バンク12の気筒群から排出された排気ガスは、バイパス管72を通って第1排気管57に排出されることで、ターボ過給機67のタービン69を迂回することとなり、このタービン69が排気抵抗とならずに適量の排気ガスを第1前段三元触媒59に流入させることができる。
Further, when the engine is idling, the
また、エンジンの低中負荷状態には、第1制御弁64を閉止状態とする一方、第2制御弁65を開放状態とすると共に、第3制御弁73を開放状態とし、第1バンク12の気筒群から集合通路55を介して第1排気管57に排出された排気ガスを連通管63を通して第2排気管58にバイパスさせることで、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第1排気管57で合流させた後に排出するようにしている。一方、エンジンの高負荷状態には、第1制御弁64を開放状態とする一方、第2制御弁65を閉止状態とし、第3制御弁73を過給圧に応じて開度制御し、第2バンク13の気筒群から集合通路56を介して第2排気管58に排出された排気ガスを連通管63を通して第1排気管57にバイパスさせることで、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第1排気管57で合流させた後、大量の排気ガスをターボ過給機67に流入させることで、このターボ過給機67を高効率で稼動して高過給を可能とし、出力を向上するようにしている。なお、ECU81は、過給圧に応じて第3制御弁73の開度を調整することで、ターボ過給機67の損傷を防止している。
Further, in a low / medium load state of the engine, the
更に、ECU81は、エンジンの空燃比を変更可能な空燃比変更手段として機能し、第1バンク12の気筒群からの排気ガスをリーン雰囲気とし、第2バンク13の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気とすると共に、第1制御弁64、第2制御弁65、第3制御弁73を開放状態とし、第1バンク12の気筒群から排出されたリーン雰囲気の排気ガスを第1排気管57に流し、第2バンク13の気筒群から排出されたリッチ雰囲気の排気ガスを第1排気管57に流し、排気集合管61で合流させ、NOx吸蔵還元型触媒62における酸化発熱反応を利用してこのNOx吸蔵還元型触媒62を暖機したり、このNOx吸蔵還元型触媒62に蓄積された硫黄成分を放出して再生している。このとき、第2バンク13の気筒群から排出された排気ガスは、バイパス管72を通って第2排気管58に排出されることで、ターボ過給機67のタービン69を迂回することとなり、このタービン69が排気抵抗とならず、排気ガスが連通管63へ流入することはなく、適量の排気ガスを第1前段三元触媒59に流入させることができる。
Further, the
ここで、本実施例のV型6気筒エンジンの作動について簡単に説明する。 Here, the operation of the V-type 6-cylinder engine of this embodiment will be briefly described.
本実施例のV型6気筒エンジンにて、エアクリーナ52を通して吸気管51に導入された空気は、第1バンク12側に設けられたターボ過給機67のコンプレッサ68により圧縮され、過給吸気となってスロットル弁53に調量されてからサージタンク50に流れ、各吸気マニホールド48,49を介して各吸気ポート24,25に至り、吸気弁28,29の開放時に、吸気ポート24,25の空気が燃焼室22,23に吸入される。そして、この吸気行程時またはピストン16,17が上昇して吸入空気を圧縮する圧縮行程時に、インジェクタ74,75が燃焼室22,23に対して所定量の燃料を噴射する。すると、燃焼室22,23にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気に対して点火プラグ79,80が着火して爆発することで、ピストン16,17が押し下げられて駆動力を出力する一方、排気弁30,31の開放時に、燃焼室22,23の排気ガスが排気ポート26,27から集合通路55,56で集合されてから第1排気管57及び第2排気管58に排出される。そして、第1排気管57に排出された排気ガスは、ターボ過給機67のタービン69を駆動し、このタービン69と連結軸70により連結されたコンプレッサ68が駆動し、吸気管51に導入された空気を圧縮する。
In the V-type six-cylinder engine of this embodiment, the air introduced into the
そして、第1バンク12にて、燃焼室22から排気ポート26及び集合通路55を通して第1排気管57に排出された排気ガスは、第1前段三元触媒59を暖機して活性化させると共に、含有する有害物質が浄化処理されて排気集合管61に流れる。一方、第2バンク13にて、燃焼室23から排気ポート27及び集合通路56を通して第2排気管58に排出された排気ガスは、第2前段三元触媒60を暖機して活性化させると共に、含有する有害物質が浄化処理されて排気集合管61に流れる。そして、排気集合管61に流れ込んだ排気ガスは、NOx吸蔵還元型触媒62を暖機して活性化させると共に、残留する有害物質が適正に浄化処理されてから大気に放出される。
In the
このように構成された本実施例のV型6気筒エンジンにおいて、以下に、各制御弁64,65,73の開閉制御について、図3のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
In the V-type 6-cylinder engine of this embodiment configured as described above, the opening / closing control of the
本実施例のV型6気筒エンジンにおいて、図3に示すように、ステップS11では、イグニッションキースイッチ(IG)がONされたかどうかを判定し、IG−ONであれば、ステップS12にて、エンジンが冷間始動であるかどうかを判定する。具体的には、ECU81は、水温センサ87が検出したエンジン冷却水温が予め設定された所定温度より低いときに冷間始動であると判定している。ここで、エンジンが冷間始動であると判定されたら、ステップS13にて、ECU81は、第1制御弁64を閉止状態とし、第2制御弁65を開放状態とし、第3制御弁73を開放状態とする。
In the V-type 6-cylinder engine of the present embodiment, as shown in FIG. 3, in step S11, it is determined whether or not the ignition key switch (IG) is turned on. Determine if is a cold start. Specifically, the
すると、第1バンク12の気筒群から第1排気管57に排出された排気ガスが連通管63を通して第2排気管58にバイパスし、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第2排気管58で合流した後、大量の排気ガスを第2前段三元触媒60に流入させることで、この第2前段三元触媒60を暖機する。そして、ステップS14では、この第2前段三元触媒60を暖機することで活性化したかどうかを判定する。具体的には、この第2前段三元触媒60またはこの第2前段三元触媒60の直上流の第2排気管58に温度センサ(図示略)を設け、この温度センサが検出した触媒温度が予め設定された触媒活性化温度領域にあるかどうかを判定する。ここで、第2前段三元触媒60の触媒温度が触媒活性化温度領域まで昇温させる。
Then, the exhaust gas discharged from the cylinder group of the
このとき、第1バンク12の燃焼室22から第1排気管57に排出された排気ガスは、連通管63を通して第2排気管58側に流れるものの、集合通路55から第1排気管57におけるターボ過給機67のタービン69が、タービン効率を考慮してほぼ直線状に連結されているため、この第1排気管57に排出された排気ガスは、連通管63よりもタービン69側に流れやすい。そのため、この第1排気管57におけるタービン69から閉止状態にある第1制御弁64までの領域の排気圧力が高圧となり、排気ガスが第1制御弁64から下流側に漏れやすくなる。ところが、本実施例では、第1排気管57における高圧になりやすい領域の排気ガスが、バイパス管72を通して連通管63に流れることとなり、第1制御弁64より下流側への排気ガスの漏洩を抑制して適正に第2バンク13側へ流すことができる。
At this time, the exhaust gas discharged from the
従って、第1バンク12の燃焼室22からの排気ガスは、活性化していない第1前段三元触媒59ではなく、活性化している第2前段三元触媒60側に流すことで、排気浄化性能の低下が抑制される。また、第1排気管57における背圧を低下させることで、左右のバンク12,13間の排圧差が減少し、出力トルク差を低減してエンジン振動の発生が防止される。更に、第1バンク12の燃焼室22から排出された排気ガスの一部がタービン69を通ってバイパス管72から連通管63に流れることとなり、タービン69が暖機される。
Therefore, the exhaust gas from the
そして、ステップS14にて、第2前段三元触媒60の触媒温度が触媒活性化温度領域まで昇温して活性化されたものと判定されたら、ステップS15に移行し、ここで、ECU81は、第1制御弁64を開放状態とし、第2制御弁65を閉止状態とし、第3制御弁73を開放状態とする。すると、第2バンク13の気筒群から第2排気管58に排出された排気ガスが連通管63を通して第1排気管57にバイパスし、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第1排気管57で合流した後、大量の排気ガスを第1前段三元触媒59に流入させることで、この第1前段三元触媒59を暖機する。そして、ステップS16では、この第1前段三元触媒59を暖機することで活性化したかどうかを判定する。具体的には、前述と同様に、この第1前段三元触媒59またはこの第1前段三元触媒59の直上流の第1排気管57に温度センサ(図示略)を設け、この温度センサが検出した触媒温度が予め設定された触媒活性化温度領域にあるかどうかを判定する。ここで、第1前段三元触媒59の触媒温度が触媒活性化温度領域まで昇温させる。
Then, if it is determined in step S14 that the catalyst temperature of the second front-stage three-
このとき、第1バンク12の燃焼室22から第1排気管57に排出された排気ガスのほとんどは、ターボ過給機67のタービン69を通って第1排気管57に流れ、第2バンク13の燃焼室23から連通管63に流れた排気ガスのほとんどは、バイバス管72を通って第1排気管57に流れることとなる。そのため、各バンク12,13の各燃焼室22,23から排出された排気ガスは、第1排気管57に適正に流すことができる。そして、第2前段三元触媒60の暖機時に、第1バンク12から排出された排気ガスによりタービン69が暖機されていることから、各バンク12,13の各燃焼室22,23から排出された排気ガスは、タービン69で熱を奪われることなく、第1前段三元触媒59が効率良く昇温される。そして、ステップS16にて、第1前段三元触媒59の触媒温度が触媒活性化温度領域まで昇温して活性化されたものと判定されたら、冷間始動時の制御を終了する。
At this time, most of the exhaust gas discharged from the
このように各前段三元触媒59,60の暖機が完了して活性化されると、ステップS12にて、エンジンが冷間始動でないと判定され、ステップS17にて、エンジンがアイドル運転であるかどうかを判定する。具体的には、ECU81は、クランク角センサ86が検出したクランク角度に基づいて算出したエンジン回転数が予め設定された所定回転数より低いときにアイドル運転であると判定している。ここで、エンジンがアイドル運転であると判定されたら、ステップS18にて、ECU81は、第1制御弁64を開放状態とし、第2制御弁65を開放状態とし、第3制御弁73を開放状態とする。
When the warm-up of each of the preceding three-
すると、第1バンク12の燃焼室22から排出された排気ガスは、第1排気管57に流れる一方、第2バンク13の燃焼室23から排出された排気ガスを第2排気管58に流れることとなり、排気ガスが第1前段三元触媒59及び第2前段三元触媒60にそれぞれ流入し、各前段三元触媒59,60の活性化状態が維持される。そして、このとき、第1バンク12の燃焼室22から排出された排気ガスの一部が、ターボ過給機67のタービン69を迂回し、バイパス管72を通って第1排気管57に排出されるため、このタービン69が排気抵抗とならずに適量の排気ガスが第1前段三元触媒59に流入する。
Then, the exhaust gas discharged from the
一方、ステップS17にて、エンジンがアイドル運転でないと判定されたら、ステップS19にて、ECU81は、NOx吸蔵還元型触媒62に吸蔵された硫黄成分が予め設定された硫黄付着量の第1所定値を超えたかどうかを判定する。この場合、NOx吸蔵還元型触媒62に吸蔵された硫黄成分は、硫黄被毒再生制御を実行してからの車両の走行距離や時間などに基づいて推定すればよいものである。ここで、NOx吸蔵還元型触媒62に吸蔵された硫黄成分が硫黄付着量の第1所定値を超えていると判定されたら、ステップS20にて、エンジン負荷やエンジン回転数などのエンジン運転状態がバンク制御可能な範囲にあるかどうかを判定する。この場合、例えば、エンジン回転数に対するエンジン負荷のマップを用いて判定し、現在のエンジン負荷及びエンジン回転数がバンク制御可能な範囲内(例えば、低中回転・低中負荷領域)にあると判定されたら、ステップS21に移行する。
On the other hand, if it is determined in step S17 that the engine is not in idle operation, in step S19, the
このステップS21では、NOx吸蔵還元型触媒62の温度が予め設定された所定温度範囲内にあるかどうかを判定する。この場合、NOx吸蔵還元型触媒62またはNOx吸蔵還元型触媒62の直上流側の排気集合管61に温度センサ(図示略)を設け、この温度センサが検出した排気ガス温度が予め設定された所定温度範囲内にあるかどうかを判定する。そして、NOx吸蔵還元型触媒62の温度が低温度(例えば、300℃)以下であるとき、リッチな排気ガスにより未燃HCを浄化処理できないため、バンク制御は実行しない。また、NOx吸蔵還元型触媒62の温度が高温度(例えば、700℃)以上であるとき、硫黄成分は脱離しやすいが、NOx吸蔵還元型触媒62に担持されたNOx吸蔵剤(貴金属)が熱劣化してしまうため、バンク制御は実行しない。
In this step S21, it is determined whether or not the temperature of the NOx occlusion
そして、このステップS21にて、NOx吸蔵還元型触媒62の温度が所定温度範囲内にあると判定されたら、ステップS22にて、ECU81は、第1制御弁64を開放状態とし、第2制御弁65を開放状態とし、第3制御弁73を開放状態とする。続いて、ステップS23にて、バンク制御を実行するために、各バンク12,13の各気筒群における空燃比を変更し、第1バンク12の気筒群からの排気ガスをリーン雰囲気とし、第2バンク13の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気とする。
When it is determined in step S21 that the temperature of the NOx
すると、このリーン雰囲気の排気ガスとリッチ雰囲気の排気ガスが各排気管57,58に流れ、排気集合管61を介してNOx吸蔵還元型触媒62にて合流することとなり、そのときの酸化発熱反応を利用し、NOx吸蔵還元型触媒62を加熱し、硫黄被毒再生を行う。そして、このとき、第1バンク12の燃焼室22から排出された排気ガスの一部が、ターボ過給機67のタービン69を迂回し、バイパス管72を通って第1排気管57に排出されるため、このタービン69が排気抵抗とならずに適量の排気ガスが第1排気管57に流入する。
Then, the exhaust gas in the lean atmosphere and the exhaust gas in the rich atmosphere flow into the
そして、ステップS24にて、NOx吸蔵還元型触媒62に吸蔵された硫黄成分が予め設定された硫黄付着量の第2所定値(第1所定値>第2所定値)以下になったかどうかを判定する。ここで、NOx吸蔵還元型触媒62を加熱することで所定期間にわたって硫黄被毒再生を行い、NOx吸蔵還元型触媒62に吸蔵された硫黄成分が第2所定値以下になったと判定されたら、ステップS25にて、バンク制御を解除するために、各バンク12,13の各気筒群における空燃比を変更し、各バンク12,13の気筒群からの排気ガスをストイキ雰囲気とする。
In step S24, it is determined whether or not the sulfur component stored in the NOx storage
一方、ステップS19にて、NOx吸蔵還元型触媒62に吸蔵された硫黄成分が第1所定値を超えていないと判定されたり、ステップS20にて、エンジン負荷及びエンジン回転数がバンク制御可能な範囲内にないと判定されたり、ステップS21にて、NOx吸蔵還元型触媒62の温度が所定温度範囲内にないと判定されたら、ステップS26にて、ECU81は、エンジンが高負荷運転状態であるかどうかを判定する。ここで、エンジンが高負荷運転状態でないと判定されたら、ステップS27にて、ECU81は、第1制御弁64を閉止状態とし、第2制御弁65を開放状態とし、第3制御弁73を開放状態とする。
On the other hand, in step S19, it is determined that the sulfur component stored in the NOx
一方、ステップS26にて、ECU81は、エンジンが高負荷運転状態であると判定されたら、ステップS28にて、ECU81は、第1制御弁64を開放状態とし、第2制御弁65を閉止状態とし、第3制御弁73を過給圧に応じて開度制御する。すると、第2バンク13の気筒群から第2排気管58に排出された排気ガスが連通管63を通して第1排気管57にバイパスすることで、第1、第2バンク12,13の各燃焼室22,23からの排気ガスが第1排気管57で合流した後、大量の排気ガスがターボ過給機67に導入されることで、このターボ過給機67による過給圧が上昇し、出力が向上する。
On the other hand, if it is determined in step S26 that the engine is in the high load operation state, the
このとき、第1制御弁64が開放状態であり、第3制御弁73が過給圧に応じて開度調整されるため、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスがほぼ全量ターボ過給機67に導入されることとなり、このターボ過給機67による過給圧が確実に上昇することとなり、高出力化がかのうとなる。
At this time, the
このように本実施例の内燃機関にあっては、V型6気筒エンジンにて、複数の気筒が左右の第1バンク12及び第2バンク13に分けて配列された気筒群を設け、各バンク12,13の気筒群に対して吸気管51を連結する一方、第1排気管57及び第2排気管58を連結し、各排気管57,58に第1前段三元触媒59及び第2前段三元触媒60をそれぞれ設けると共に第1制御弁64及び第2制御弁65を設け、各排気管57,58における前段三元触媒59,60及び制御弁64,65の上流側を連通管63により連通し、第1バンク12側にターボ過給機67を装着して構成し、このターボ過給機67を有する第1バンク12側の第1排気管57におけるタービン69の下流側と連通管63とをバイパス管72により連通すると共に、バイパス管72に排気ガスの流量を調整する第3制御弁73を設け、ECU81によりエンジン運転状態に応じて各制御弁64,65,73を開閉制御可能としている。
Thus, in the internal combustion engine of the present embodiment, in the V-type 6-cylinder engine, a cylinder group in which a plurality of cylinders are divided and arranged in the
従って、エンジンの運転状態に応じて、第1、第2制御弁64,65により第1、第2排気管57,58を開閉すると共に、第3制御弁73によりバイパス管72を開閉することで、ターボ過給機67を有する第1バンク12の気筒群における第1排気管57では、燃焼室22から排出された排気ガスがバイパス管72によりタービン69を迂回して第1排気管57や連通管63へ流動することとなり、ターボ過給機67を有する第1バンク12の気筒群における排気ガスの圧力を低下し、左右のバンク12,13の気筒群における背圧を均一化することで、各バンク12,13の気筒群における前段三元触媒59,60の安定した排気浄化性能を確保することができる。
Accordingly, the first and
具体的に、ECU81は、エンジンの冷間始動時に、ターボ過給機67を有する第1バンク12の気筒群の第1排気管57における第1制御弁64を閉止する一方、ターボ過給機を有しない第2バンク13の気筒群の第2排気管58における第2制御弁65を開放すると共に、第3制御弁73を開放するようにしている。そのため、第1バンク12の気筒群から第1排気管57に排出された排気ガスが連通管63を通して第2排気管58に流れ、第2バンク13の気筒群から第2排気管58に排出された排気ガスと合流して第2前段三元触媒60に流入することで、この第2前段三元触媒60を大量の排気ガスにより効率良く暖機することができる。
Specifically, the
そして、このとき、第1バンク12の第1排気管57に排出された排気ガスの一部がタービン69側に流れ、第1制御弁64の上流側の排気圧力が高圧になりやすいが、タービン69を通った排気ガスがバイパス管72を通して連通管63に流れるため、背圧の上昇を阻止して第1制御弁64より下流側への排気ガスの漏洩を抑制することができる。従って、第1バンク12の燃焼室22からの排気ガスは、第2前段三元触媒60側に適正に流れることとなり、排気浄化性能の低下を抑制することができると共に、第1排気管57における背圧を低下させることで、左右のバンク12,13間の排圧差が減少し、出力トルク差を低減してエンジン振動の発生を防止することができる。
At this time, a part of the exhaust gas discharged to the
また、ECU81は、エンジンのアイドル運転時に、第1、第2制御弁64,65を開放すると共に、第3制御弁73を開放するようにしている。そのため、第1バンク12の燃焼室22から排出された排気ガスは第1排気管57に流れる一方、第2バンク13の燃焼室23から排出された排気ガスは第2排気管58に流れることとなり、排気ガスが第1前段三元触媒59及び第2前段三元触媒60にそれぞれ流入して適度に加熱することから、各前段三元触媒59,60が保温されて活性化状態を適正に維持することができる。また、第1バンク12の燃焼室22から排出された排気ガスの一部が、ターボ過給機67のタービン69を迂回し、バイパス管72を通って第1排気管57に排出されることで、タービン69が排気抵抗とならずに適量の排気ガスが第1前段三元触媒59に流入することとなり、左右のバンク12,13間の排圧差を減少することができる。
The
また、ECU81は、エンジンの高負荷運転時に、ターボ過給機67を有する第1バンク12の気筒群の第1排気管57における第1制御弁64を開放する一方、ターボ過給機を有しない第2バンク13の気筒群の第2排気管58における第2制御弁65を閉止し、第3制御弁73を過給圧に応じて開度制御するようにしている。そのため、第2バンク13の燃焼室23から第2排気管58に排出された排気ガスが連通管63を通して第1排気管57に流動し、第1バンク12の燃焼室22から排出された排気ガスと合流し、ほぼ全量の排気ガスがターボ過給機67に導入されることとなり、このターボ過給機67による過給圧を上昇し、出力を確実に向上させることができる。
Further, the
また、ECU81は、NOx吸蔵還元型触媒62の暖機時や再生時に、第1、第2制御弁64,65を開放すると共に、第3制御弁73を開放し、第1バンク12の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更する一方、第2バンク13の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更するようにしている。そのため、第1バンク12の燃焼室22から排出されたリッチ空燃比の排気ガスは第1排気管57に流れる一方、第2バンク13の燃焼室23から排出されたリーン空燃比の排気ガスは第2排気管58に流れることとなり、このリーン空燃比の排気ガスとリッチ空燃比の排気ガスが各排気管57,58から排気集合管61に流れ、NOx吸蔵還元型触媒62で合流して酸化発熱反応が起こることで、NOx吸蔵還元型触媒62を適正に加熱して硫黄被毒再生を行うことができる。
Further, the
そして、このとき、第1バンク12の燃焼室22から排出された排気ガスの一部が、ターボ過給機67のタービン69を迂回し、バイパス管72を通って第1排気管57に排出されるため、タービン69が排気抵抗とならずに適量の排気ガスが第1排気管57に流れることとなり、左右のバンク12,13間の排圧差を減少することで、連通管63でのリーン空燃比の排気ガスとリッチ空燃比の排気ガスとの混合が抑制され、このリーン空燃比の排気ガスとリッチ空燃比の排気ガスを適正にNOx吸蔵還元型触媒62で合流させることで、NOx吸蔵還元型触媒62の硫黄被毒再生を効率良く行うことができる。
At this time, part of the exhaust gas discharged from the
なお、上述した各実施例では、本発明の過給機を一般的なターボ過給機としたが、可変容量ターボ過給機としても良い。この場合、可変容量ターボ過給機による過給時には、第1制御弁64を開放して第2制御弁65を閉止し、第3制御弁73を過給圧に応じて開度制御することで、この可変容量ターボ過給機による過給圧を上昇し、出力を確実に向上させることができる。一方、可変容量ターボ過給機による過給を必要としない自然過給時には、第1制御弁64を閉止して第2制御弁65を開放し、第3制御弁73を開放することで、第1排気管57側の背圧の上昇を阻止して排気ガスの漏洩を抑制することができると共に、過給への切換時に可変容量ターボ過給機のレスポンスを向上することができる。
In each of the above-described embodiments, the turbocharger of the present invention is a general turbocharger, but may be a variable capacity turbocharger. In this case, at the time of supercharging by the variable capacity turbocharger, the
また、上述した各実施例では、内燃機関としてV型6気筒エンジンを適用したが、エンジン形式や気筒数などは実施例に限定されるものではない。更に、内燃機関の燃料噴射形式を筒内噴射式としたが、ポート噴射式であってもよく、燃焼形態も希薄燃焼式でなくてもよく、この場合、NOx吸蔵還元型触媒が不要となる。 In each of the above-described embodiments, a V-type 6-cylinder engine is applied as the internal combustion engine. However, the engine type, the number of cylinders, and the like are not limited to the embodiments. Further, the fuel injection type of the internal combustion engine is the in-cylinder injection type, but it may be a port injection type, and the combustion mode may not be a lean combustion type, and in this case, the NOx occlusion reduction type catalyst becomes unnecessary. .
以上のように、本発明に係る内燃機関は、排気系に3つの制御弁を設け、内燃機関の運転状態に応じて各制御弁を開閉制御することで排気通路を変更し、過給機の有無に拘らず左右の気筒群における安定した排気浄化性能を確保可能とするものであり、いずれの内燃機関にも有用である。 As described above, the internal combustion engine according to the present invention is provided with three control valves in the exhaust system, and changes the exhaust passage by opening and closing each control valve according to the operating state of the internal combustion engine. This makes it possible to ensure stable exhaust purification performance in the left and right cylinder groups regardless of the presence or absence, and is useful for any internal combustion engine.
12 第1バンク
13 第2バンク
16,17 ピストン
20,21 シリンダヘッド
22,23 燃焼室
24,25 吸気ポート
26,27 排気ポート
28,29 吸気弁
30,31 排気弁
51 吸気管(吸気通路)
54 電子スロットル装置
55,56 集合通路
57 第1排気管(排気通路)
58 第2排気管(排気通路)
59 第1前段三元触媒(浄化触媒)
60 第2前段三元触媒(浄化触媒)
61 排気集合管
62 NOx吸蔵還元型触媒
63 連通管(連通通路)
64 第1制御弁
65 第2制御弁
67 ターボ過給機
72 バイパス管(バイパス通路)
73 第3制御弁(バイパス弁)
74,75 インジェクタ
79,80 点火プラグ
81 電子制御ユニット、ECU(制御手段、空燃比変更手段)
12
54
58 Second exhaust pipe (exhaust passage)
59 First three-way catalyst (purification catalyst)
60 Second front three-way catalyst (purification catalyst)
61
64
73 Third control valve (bypass valve)
74,75 Injector 79,80
Claims (5)
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---|---|---|---|---|
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US11193435B1 (en) | 2020-05-15 | 2021-12-07 | Caterpillar Inc. | System and method of controlling a turbocharged engine |
-
2006
- 2006-11-10 JP JP2006305219A patent/JP2008121510A/en active Pending
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