JP2008231953A - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008231953A JP2008231953A JP2007069036A JP2007069036A JP2008231953A JP 2008231953 A JP2008231953 A JP 2008231953A JP 2007069036 A JP2007069036 A JP 2007069036A JP 2007069036 A JP2007069036 A JP 2007069036A JP 2008231953 A JP2008231953 A JP 2008231953A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- control valve
- internal combustion
- combustion engine
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
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る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 communicated by a communication passage on the upstream side of a valve.
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、各バンクの各排気ポートにそれぞれ排気管が連結され、各排気管同士が連通管により連通され、各排気管に排気弁及び浄化触媒が装着されて構成され、制御装置がエンジン運転状態に応じて各排気弁を開閉制御している。 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 each exhaust port of each bank. The exhaust pipes are connected to each other by a communication pipe, and an exhaust valve and a purification catalyst are connected to each exhaust pipe. And the control device controls the opening and closing of each exhaust valve in accordance with the engine operating state.
ところで、エンジンから排出される排気ガスには、HC,CO,NOxなどの他に黒鉛や未燃燃料などの粒子状物質、所謂、PM(Particulate Matter)が含まれている。特に、エンジンの冷間始動時には、燃焼振動が大きいことから、所定期間だけリッチ空燃比として燃焼させる必要があり、燃焼室における混合気中の酸素量が不足し、燃焼できない未燃燃料(燃料の燃え残り)が粒子状物質として排出されてしまう。また、排気管に、リーン空燃比のときに排気ガス中のNOxを吸蔵可能なNOx吸蔵還元型触媒を有するエンジンでは、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチスパイク制御時に、吸蔵したNOxを放出して還元することから、このとき、燃焼室における混合気中の酸素量が不足して未燃燃料が粒子状物質として排出される。更に、このNOx吸蔵還元型触媒に吸蔵された硫黄成分を放出する硫黄被毒再生制御時にも、燃焼室における混合気中の酸素量が不足して未燃燃料が粒子状物質として排出される。 By the way, exhaust gas discharged from the engine includes particulate matter such as graphite and unburned fuel, so-called PM (Particulate Matter), in addition to HC, CO, NOx and the like. In particular, when the engine is cold started, the combustion vibration is large, and therefore, it is necessary to burn it as a rich air-fuel ratio for a predetermined period. The amount of oxygen in the mixture in the combustion chamber is insufficient, and unburned fuel that cannot be burned (fuel Unburned residue) is discharged as particulate matter. In addition, in an engine having a NOx occlusion reduction type catalyst that can occlude NOx in the exhaust gas at the lean air-fuel ratio in the exhaust pipe, the occluded NOx is released at the time of rich spike control in which the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced. Therefore, at this time, the amount of oxygen in the air-fuel mixture in the combustion chamber is insufficient and the unburned fuel is discharged as particulate matter. Further, even during sulfur poisoning regeneration control for releasing the sulfur component stored in the NOx storage reduction catalyst, the amount of oxygen in the air-fuel mixture in the combustion chamber is insufficient and unburned fuel is discharged as particulate matter.
そこで、エンジンから排出されるPMを処理するために、排気管にパティキュレートフィルタを装着することが提案されている。このパティキュレートフィルタは、エンジンから排出される排気ガス中の黒煙などの粒子状物質を捕集することができ、車両の加速時や高速走行時に、フィルタに捕集された粒子状物質を高温となった排気ガスにより再燃焼する。 Thus, it has been proposed to install a particulate filter in the exhaust pipe in order to process PM discharged from the engine. This particulate filter can collect particulate matter such as black smoke in the exhaust gas exhausted from the engine, and the particulate matter collected by the filter at high temperature when the vehicle is accelerating or traveling at high speed. Re-burn with the exhaust gas.
なお、上述したような内燃機関としては下記特許文献1に記載されたものがある。 In addition, there exists a thing described in the following patent document 1 as an internal combustion engine as mentioned above.
上述したように、従来のV型多気筒エンジンでは、排気ガス中に粒子状物質(PM)が含まれることから、排気管にパティキュレートフィルタを装着し、このパティキュレートフィルタにより排気ガス中の粒子状物質を捕集し、捕集された粒子状物質を高温となった排気ガスにより再燃焼するようにしている。ところが、パティキュレートフィルタにより排気ガス中の粒子状物質を捕集することから、フィルタが目詰まりして背圧が高くなり、出力性能が低下してしまうという問題がある。この場合、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を定期的に再燃焼して除去するものの、一時的な背圧の上昇による出力低下を回避することは困難となる。 As described above, in the conventional V-type multi-cylinder engine, since particulate matter (PM) is contained in the exhaust gas, a particulate filter is attached to the exhaust pipe, and particles in the exhaust gas are caused by this particulate filter. The particulate matter is collected, and the collected particulate matter is reburned by exhaust gas that has become hot. However, since the particulate matter in the exhaust gas is collected by the particulate filter, there is a problem that the filter is clogged, the back pressure is increased, and the output performance is lowered. In this case, although the particulate matter collected by the particulate filter is periodically reburned and removed, it is difficult to avoid a decrease in output due to a temporary increase in back pressure.
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、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集可能として排気浄化性能の向上を図ると共に排気通路における背圧の上昇による出力の低下を抑制可能とする内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve such problems, and it is possible to collect particulate matter contained in exhaust gas so as to improve exhaust purification performance and to increase output due to an increase in back pressure in the exhaust passage. It aims at providing the internal combustion engine which can suppress a fall.
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、該各排気通路に前段浄化触媒が設けられる一方、前記各排気通路のいずれか一方にパティキュレートフィルタが設けられ、前記各排気通路に排気ガスの流量を調整する排気制御弁が設けられ、前記各排気通路における前記各前段浄化触媒と前記パティキュレートフィルタと前記各排気制御弁より上流側が連通通路により連通され、制御手段が運転状態に応じて前記排気制御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, the upstream purification catalyst is provided in each exhaust passage, and the particulate filter is provided in one of the exhaust passages. An exhaust control valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas is provided, the upstream purification catalyst, the particulate filter, and the upstream side of each exhaust control valve in each exhaust passage communicate with each other through a communication passage, and the control means is in an operating state. Accordingly, the exhaust control valve can be controlled to open and close.
本発明の内燃機関では、前記各排気通路における前記パティキュレートフィルタが設けられていない前記排気通路に、前記連通通路と前記前段浄化触媒との間に位置して過給機が設けられることを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, a supercharger is provided in the exhaust passage where the particulate filter is not provided in each exhaust passage, between the communication passage and the upstream purification catalyst. It is said.
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排気制御弁を閉止する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御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 exhaust control valve in the exhaust passage of the cylinder group having the supercharger while the internal combustion engine is cold-started, while the cylinder having the particulate filter The exhaust control valve in the exhaust passage of the group is opened.
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に、点火時期を遅角すると共に、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 control means retards the ignition timing and changes the air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio when the internal combustion engine is cold-started.
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路に設けられた後段浄化触媒の温度が予め設定された所定温度以上になるか、または、前記パティキュレートフィルタに捕集された微粒子が予め設定された所定量以下となるか、内燃機関負荷が予め設定された所定値以上になったときに、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排気制御弁を開放する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を閉止することを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, the control means is configured such that the temperature of the post-stage purification catalyst provided in the exhaust collecting passage where the downstream ends of the exhaust passages merge is equal to or higher than a predetermined temperature set in advance, or The exhaust passage of the cylinder group having the supercharger when the particulate matter collected by the particulate filter is equal to or less than a predetermined amount set in advance or the internal combustion engine load is equal to or greater than a predetermined value set in advance. The exhaust control valve is opened while the exhaust control valve in the exhaust passage of the cylinder group having the particulate filter is closed.
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記内燃機関の暖機状態からの始動時に、空燃比がリッチ空燃比であるとき、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排気制御弁を閉止する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御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 controls the exhaust control in the exhaust passage of the cylinder group having the supercharger when the air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio when the internal combustion engine is started from a warm-up state. While the valve is closed, the exhaust control valve in the exhaust passage of the cylinder group having the particulate filter is opened.
本発明の内燃機関では、前記連通通路に排気ガスの流量を調整する連通制御弁が設けられ、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路にNOx吸蔵還元型浄化触媒が設けられ、前記制御手段は、前記NOx吸蔵還元型浄化触媒に吸蔵された硫黄成分を放出する硫黄被毒再生制御の実行中に、前記連通制御弁を閉止する一方、前記各排気制御弁を開放し、前記過給機を有する気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の空燃比をリッチ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, a communication control valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas is provided in the communication passage, and a NOx occlusion reduction type purification catalyst is provided in the exhaust collecting passage where the downstream ends of the exhaust passages merge. The control means closes the communication control valve while opening the sulfur poisoning regeneration control for releasing the sulfur component stored in the NOx storage reduction purification catalyst, and opens the exhaust control valves, The air-fuel ratio of the cylinder group having the supercharger is changed to a lean air-fuel ratio, while the air-fuel ratio of the cylinder group having the particulate filter is changed to a rich air-fuel ratio.
本発明の内燃機関では、前記連通通路に排気ガスの流量を調整する連通制御弁が設けられ、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路にNOx吸蔵還元型浄化触媒が設けられ、前記制御手段は、前記NOx吸蔵還元型浄化触媒に吸蔵されたNOxを還元するNOx還元制御の実行中に、前記連通制御弁を開放し、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排気制御弁を閉止する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の前記排気通路における前記排気制御弁を開放し、前記各気筒群の空燃比をリッチ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, a communication control valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas is provided in the communication passage, and a NOx occlusion reduction type purification catalyst is provided in the exhaust collecting passage where the downstream ends of the exhaust passages merge. The control means opens the communication control valve during execution of NOx reduction control for reducing NOx stored in the NOx storage reduction purification catalyst, and the control means opens the communication passage in the exhaust passage of the cylinder group having the supercharger. While the exhaust control valve is closed, the exhaust control valve in the exhaust passage of the cylinder group having the particulate filter is opened, and the air-fuel ratio of each cylinder group is changed to a rich air-fuel ratio.
本発明の内燃機関では、前記連通通路に排気ガスの流量を調整する連通制御弁が設けられ、前記各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路にNOx吸蔵還元型浄化触媒が設けられ、前記制御手段は、前記NOx吸蔵還元型浄化触媒に吸蔵されたNOxを還元するNOx還元制御の実行中に、前記連通制御弁を閉止し、前記各排気制御弁を開放し、前記過給機を有する気筒群の空燃比をストイキ空燃比に変更する一方、前記パティキュレートフィルタを有する気筒群の空燃比をリッチ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, a communication control valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas is provided in the communication passage, and a NOx occlusion reduction type purification catalyst is provided in the exhaust collecting passage where the downstream ends of the exhaust passages merge. The control means closes the communication control valve, opens the exhaust control valves, and opens the supercharger during execution of NOx reduction control for reducing NOx stored in the NOx storage reduction purification catalyst. The air-fuel ratio of the cylinder group having the particulate filter is changed to a stoichiometric air-fuel ratio, while the air-fuel ratio of the cylinder group having the particulate filter is changed to a rich 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ると共に、各排気通路の一方にパティキュレートフィルタを設け、各排気通路における各浄化触媒、パティキュレートフィルタ、各制御弁より上流側を連通通路により連通し、制御手段が運転状態に応じて排気制御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. In addition, a particulate filter is provided in one of the exhaust passages, the purification catalyst, the particulate filter, and the upstream side of each control valve in each exhaust passage communicate with each other through the communication passage, and the control means is in an operating state. Accordingly, the exhaust control valve can be controlled to open and close.
従って、制御手段が排気制御弁を開閉制御することで、排気ガス中に含まれる粒子状物質が多いとき、排気ガスは一方側の排気通路に流れてパティキュレートフィルタにより粒子状物質が捕集される一方、排気ガス中に含まれる粒子状物質が少ないとき、排気ガスは他方側の排気通路に流れてパティキュレートフィルタを通過しないため、背圧が上昇することはなく、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集可能として排気浄化性能を向上することができると共に、排気通路における背圧の上昇による出力の低下を抑制することができる。 Therefore, when the control means controls the opening and closing of the exhaust control valve, when there is a large amount of particulate matter contained in the exhaust gas, the exhaust gas flows into the exhaust passage on one side and the particulate matter is collected by the particulate filter. On the other hand, when the particulate matter contained in the exhaust gas is small, the exhaust gas flows into the exhaust passage on the other side and does not pass through the particulate filter, so that the back pressure does not increase and is contained in the exhaust gas. It is possible to collect particulate matter and improve exhaust purification performance, and it is possible to suppress a decrease in output due to an increase in back pressure in the exhaust passage.
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、本発明の実施例1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、実施例1のV型6気筒エンジンの概略断面図、図3は、実施例1のV型6気筒エンジンにおける制御弁の切換制御を表すフローチャート、図4は、実施例1のV型6気筒エンジンが適用されたハイブリッド車両の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic plan view of a V-type 6-cylinder engine representing an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the V-type 6-cylinder engine of Embodiment 1, and FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle to which the V-type 6-cylinder engine of the first embodiment is applied.
実施例1では、内燃機関としてV型6気筒エンジンを適用しており、このV型6気筒エンジンと、電力の供給によりトルクを出力する電気モータとによりハイブリッド車両を構成している。 In the first embodiment, a V-type 6-cylinder engine is applied as the internal combustion engine, and a hybrid vehicle is configured by the V-type 6-cylinder engine and an electric motor that outputs torque by supplying electric power.
まず、このハイブリッド車両の全体構成について詳細に説明する。実施例1のハイブリッド車両において、図4に示すように、車両には、動力源として、V型6気筒エンジン(以下、エンジンと称する。)101と電気モータ(モータジェネレータ)102が搭載されており、また、この車両には、エンジン101の出力を受けて発電を行う発電機(モータジェネレータ)103も搭載されている。これらのエンジン101と電気モータ102と発電機103は、動力分割機構104によって接続されている。この動力分割機構104は、エンジン101の出力を発電機103と駆動輪105とに振り分けると共に、電気モータ102からの出力を駆動輪105に伝達したり、減速機106及び駆動軸107を介して駆動輪105に伝達される駆動力に関する変速機として機能する。
First, the overall configuration of this hybrid vehicle will be described in detail. In the hybrid vehicle of the first embodiment, as shown in FIG. 4, a V-type 6-cylinder engine (hereinafter referred to as an engine) 101 and an electric motor (motor generator) 102 are mounted on the vehicle as power sources. The vehicle is also equipped with a generator (motor generator) 103 that receives the output of the
電気モータ102は交流同期電動機であり、交流電力によって駆動する。インバータ108は、バッテリ109に蓄えられた電力を直流から交流に変換して電気モータ102に供給すると共に、発電機103によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ109に蓄えるためのものである。発電機103も、基本的には上述した電気モータ102とほぼ同様の構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。この場合、電気モータ102が主として駆動力を出力するのに対し、発電機103は主としてエンジン101の出力を受けて発電するものである。
The
また、電気モータ102は主として駆動力を発生させるが、駆動輪105の回転を利用して発電(回生発電)することもでき、発電機として機能することも可能である。このとき、駆動輪105にはブレーキ(回生ブレーキ)が作用するので、これをフットブレーキやエンジンブレーキと併用することにより、車両を制動させることができる。一方、発電機103は主としてエンジン101の出力を受けて発電をするが、インバータ108を介してバッテリ109の電力を受けて駆動する電動機としても機能することができる。
The
エンジン101のクランクシャフト110には、クランク角度を検出するクランクポジションセンサ111が設けられている。このクランクポジションセンサ111は、エンジンECU112に接続され、このエンジンECU112は、検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張(爆発)、排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、電気モータ102及び発電機103の各駆動軸113,114には、それぞれの回転位置及び回転数を検出する回転数センサ115,116が設けられている。この各回転数センサ115,116は、それぞれモータECU117に接続され、検出した各駆動軸113,114の回転位置及び回転数をモータECU117に出力している。
A crank
上述した動力分割機構104は、プラネタリギヤユニットにより構成されている。即ち、この動力分割機構(プラネタリギヤユニット)104は、サンギヤ201と、このサンギヤ201の周囲に配置された複数のプラネタリギヤ202と、この各プラネタリギヤ202を保持するギヤキャリア203と、プラネタリギヤ202のさらに外周に配置されたリングギヤ204とから構成されている。そして、エンジン101のクランクシャフト110が中心軸205を介してギヤキャリア203に結合されており、エンジン101の出力はプラネタリギヤユニット104のギヤキャリア203に入力される。また、電気モータ102は内部にステータ206とロータ207を有しており、このロータ207が駆動軸113を介してリングギヤ204に結合され、ロータ207及びリングギヤ204は図示しないギヤユニットを介して減速機106に結合されている。この減速機106は、電気モータ102からプラネタリギヤユニット104のリングギヤに入力された出力を駆動軸107に伝達するものであり、電気モータ102は駆動軸107と常時接続された状態となっている。
The
また、発電機103は、上述した電気モータ102と同様に、内部にステータ208とロータ209を有しており、このロータ209が駆動軸114及び図示しないギヤユニットを介してサンギヤ201に結合されている。つまり、エンジン101の出力は、プラネタリギヤユニット104で分割され、サンギヤ201を介して発電機103のロータ209に入力される。また、エンジン101の出力は、プラネタリギヤユニット104で分割され、リングギヤ204などを介して駆動軸107にも伝達可能となっている。
Similarly to the
そして、発電機103の発電量を制御してサンギヤ201の回転を制御することにより、プラネタリギヤユニット104全体を無段変速機として用いることができる。即ち、エンジン101または電気モータ102の出力は、プラネタリギヤユニット104によって変速された後に駆動軸107に出力される。また、発電機103の発電量(電気モータとして機能する場合は電力消費量)を制御してエンジン101の回転数を制御することもできる。なお、電気モータ102、発電機103の回転数を制御する場合は、回転数センサ115,116の出力を参照してモータECU117がインバータ108を制御することにより行われることとなり、これによりエンジン101の回転数も制御可能である。
Then, by controlling the amount of power generated by the
上述した各種制御は、複数の電子制御ユニット(ECU)によって制御される。ハイブリッド車両として特徴的なエンジン101による駆動と電気モータ102及び発電機103による駆動とは、メインECU118によって総合的に制御される。即ち、ドライバの要求出力に対して、車両の走行状態に応じてメインECU118によりエンジン101の出力と電気モータ102及び発電機103による出力の配分が決定され、エンジン101、電気モータ102及び発電機103を制御すべく、各制御指令がエンジンECU112及びモータECU117に出力される。
The various controls described above are controlled by a plurality of electronic control units (ECUs). The driving by the
また、エンジンECU112及びモータECU117は、エンジン101、電気モータ102及び発電機103の情報をメインECU118にも出力している。このメインECU118には、バッテリ109を制御するバッテリECU119やブレーキを制御するブレーキECU120にも接続されている。このバッテリECU119はバッテリ109の充電状態を監視し、充電量が不足した場合には、メインECU118に対して充電要求指令を出力する。充電要求を受けたメインECU118はバッテリ109に充電をするように発電機103を発電させる制御を行う。ブレーキECU120は車両の制動を司っており、メインECU118と共に電気モータ102による回生ブレーキを制御する。
Further, the
実施例1のハイブリッド車両は、上述したように構成されているので、ハイブリッド車両を運行している間に車両全体で要求される必要出力をエンジン101と電気モータ102(発電機103)とに配分することにより、エンジン101の運転状態を所望の運転状態に制御しつつ、車両全体で要求される出力をも満たすことが可能となっている。
Since the hybrid vehicle of the first embodiment is configured as described above, the necessary output required for the entire vehicle is distributed to the
次に、上述した実施例1のハイブリッド車両におけるV型6気筒エンジン101の構成について詳細に説明する。実施例1のハイブリッド車両におけるV型6気筒エンジン101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。
Next, the configuration of the V-type six-
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(排気通路)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(前段浄化触媒)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(前段浄化触媒)60とパティキュレートフィルタ61が装着されている。この場合、第2排気管58にて、排気ガスの流動方向における上流側に第2前段三元触媒60が配置され、下流側にパティキュレートフィルタ61が配置されている。そして、第1、第2排気管57,58は、下流端部が排気集合管62に合流して連結されており、この排気集合管62にNOx吸蔵還元型触媒(後段浄化触媒)63が装着されている。
A first front three-way catalyst (front purification catalyst) 59 is attached to the
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。パティキュレートフィルタ61は、排気ガス中の粒子状物質であるPM(パティキュレートマター)として、黒鉛、燃料の燃え残り(SOF:可燃性有機成分)、エンジンオイルの燃え滓(オイルアッシュ)などを捕集するものである。そして、このパティキュレートフィルタ61に捕集された粒子状物質は、自然着火あるいはパティキュレートフィルタ61の強制再生により再燃焼され、パティキュレートフィルタ61が再生処理される。この場合、パティキュレートフィルタ61の自然着火は、エンジン101が高回転高負荷状態で運転されると、排気ガス温度が粒子状物質の着火温度(例えば、600℃)となり、粒子状物質が自然に着火して燃焼する。一方、パティキュレートフィルタ61の強制再生は、堆積した粒子状物質が所定量以上になったとき、空燃比をリッチに変更することでパティキュレートフィルタ61を加熱し、堆積した粒子状物質に強制着火して燃焼する。
Each of the preceding three-
また、NOx吸蔵還元型触媒63は、NOx吸蔵還元型の三元触媒であって、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ことができ、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。
The NOx occlusion
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)64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、排気制御弁としての第1制御弁65及び第2制御弁66が装着されている。この第1、第2制御弁65,66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。
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64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
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72,73が装着されており、各インジェクタ72,73にはデリバリパイプ74,75が連結され、この各デリバリパイプ74,75には高圧燃料ポンプ76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77,78が装着されている。
The cylinder heads 20 and 21 are respectively equipped with
車両には、上述したエンジンECU112に加え、メインECU118が搭載されており、このエンジンECU112は、インジェクタ72,73の燃料噴射タイミングや点火プラグ77,78の点火時期などを制御可能となっており、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。
The vehicle is equipped with a
即ち、吸気管51の上流側にはエアフローセンサ81及び吸気温センサ82が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をエンジンECU112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83が設けられ、現在のスロットル開度をエンジンECU112に出力している。更に、クランクシャフト110にはクランク角センサ111が設けられ、検出したクランク角度をエンジンECU112に出力し、エンジンECU112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84が設けられており、検出したエンジン冷却水温をエンジンECU112に出力している。また、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、現在のアクセル開度をメインECU118に出力している。
That is, an
従って、メインECU118は、図4に示すように、ドライバの要求に応じて、エンジンECU112を介してエンジン101を制御すると共に、モータECU117を介して電気モータ102及び発電機103を制御する。即ち、メインECU118は、アクセル開度から要求出力を設定し、車両の走行停止状態に応じて最大効率となるようにエンジン101の出力と電気モータ102の出力の配分が決定され、エンジンECU112はエンジン101を制御し、モータECU117は電気モータ102を制御する。
Therefore, as shown in FIG. 4, the
例えば、車両の発進時や低中速走行時に、エンジン効率が悪くなる領域では燃料をカットまたはエンジン101を停止し、電気モータ102のみにより駆動輪105を駆動して走行(エコラン走行)する。通常走行時には、エンジン101の出力を動力分割機構104により1系路に分割し、一方を発電機103に送って発電し、その電力により電気モータ102を駆動して駆動輪105を駆動し、他方により駆動輪105を直接駆動し、エンジン101及び電気モータ102により走行する。急加速時(高負荷時)には、通常走行時における制御に加えて、電気モータ102がバッテリ109から電力を受けて駆動輪105を駆動して走行する。減速時や制動時には、駆動輪105により電気モータ102を駆動し、この電気モータ102を発電機として作動させると共に、回生ブレーキとして作用させ、回収した電力をバッテリ109に充電する。バッテリ充電時は、エンジン101の出力を動力分割機構104を介して発電機103に送って発電し、電力をバッテリ109に蓄電する。
For example, when the vehicle starts or travels at low and medium speeds, the fuel is cut or the
そして、エンジンECU112は、メインECU118からのエンジン出力配分に加え、吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、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、インジェクタ72,73及び点火プラグ77,78を制御する。
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86,87が設けられている。このA/Fセンサ86,87は、排気空燃比に対してリニアな出力特性を有する酸素センサであって、各燃焼室22,23から各排気ポート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エンジンECU112に出力している。エンジンECU112は、A/Fセンサ86,87が検出した排気空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を実行している。
In addition, A /
また、エンジンECU112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。
Further, the
ところで、本実施例のV型6気筒エンジン101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、パティキュレートフィルタ61、第1、第2制御弁65,66が装着され、各排気管57,58の上流部が連通管64により連通されている。そのため、エンジンECU112は、エンジン運転状態に応じて各制御弁65,66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。
In the V-type six-
例えば、エンジン101の冷間始動時には、第1制御弁65を閉止状態とする一方、第2制御弁66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64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。また、このとき、第1、第2バンク12,13の気筒群から排出される排気ガスを第2排気管58のパティキュレートフィルタ61を通過させることで、冷間始動時に多く発生する排気ガス中のPMをこのパティキュレートフィルタ61により捕集するようにしている。そして、冷間始動時に、空燃比を弱リーンに変更することで、各バンク12,13の気筒群から排出された排気ガスを酸素余剰状態とし、パティキュレートフィルタ61に堆積しているPMを燃焼している。
For example, when 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65を開放状態とする一方、第2制御弁66を閉止状態とし、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64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。なお、このとき、第1、第2バンク12,13の気筒群から排出される排気ガスをパティキュレートフィルタのない第1排気管57に通すが、既にエンジン101が暖機完了しており、排気ガス中のPMはほとんどない。
Thereafter, when the warm-up of the second pre-stage three-
そして、エンジン101及び各前段三元触媒59,60の暖機完了後やエンジン101の高負荷状態には、同様に、第1制御弁65を開放状態とする一方、第2制御弁66を閉止状態とする。そして、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64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。
Similarly, after the warm-up of the
また、エンジンECU112は、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65及び第2制御弁66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2排気管58に流し、排気集合管62で合流させてNOx吸蔵還元型触媒63に流入させるようにしている。そして、NOx吸蔵還元型触媒63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63を暖機したり、このNOx吸蔵還元型触媒63に蓄積された硫黄成分を放出して再生している。
Further, the
また、エンジンECU112は、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気とし、第1制御弁65を閉止状態とする一方、第2制御弁66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64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、大量の排気ガスを排気集合管62を介してNOx吸蔵還元型触媒63に流入させるようにしている。そして、空燃比をリッチとしたリッチ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を還元している。
Further, the
更に、エンジンECU112は、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気として運転するとき、第1制御弁65を閉止状態とする一方、第2制御弁66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64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、大量の排気ガスをパティキュレートフィルタ61に流入させるようにしている。
Further, when the
ここで、本実施例のイブリッド車両に適用された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 applied to the hybrid vehicle 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72,73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77,78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62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62に流れる。そして、排気集合管62に流れ込んだ排気ガスは、NOx吸蔵還元型触媒63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
また、ここで、本実施例のハイブリッド車両に適用されたV型6気筒エンジンにおける各制御弁65,66の開閉制御について、図3のフローチャートに基づいて説明する。
Here, 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、且つ、エンジン停止しているかどうかを判定する。この場合、エンジンECU112は、メインECU118からのイグニッションキー信号に基づいてIG−ONを判定し、クランクポジションセンサ111が検出したクランク角度に基づいて算出されたエンジン回転数によりエンジン停止を判定する。ここで、IG−ONで、且つ、エンジン停止であれば、ハイブリッド車両は電気モータ102により駆動しているものとなる。
In the V-type 6-cylinder engine of the present embodiment, as shown in FIG. 3, in step S11, it is determined whether the ignition key switch (IG) is turned on and the engine is stopped. In this case, the
そのため、ステップS12にて、第1制御弁65を閉止状態とし、第2制御弁66を開放状態とする。ステップS13では、エンジン101の始動要求があったかどうかを判定する。この場合、メインECU118は、ドライバの要求(アクセル開度選さ5が検出したアクセル開度)に応じて、車両の走行停止状態が最大効率となるようにエンジン101の出力と電気モータ102の出力の配分が決定されることから、エンジンECU112は、このメインECU118からのエンジン始動指令に基づいてエンジン101の始動要求があったかどうかを判定する。ここで、エンジン101の始動要求がなければ、この状態で待機する。
Therefore, in step S12, the
ステップS13にて、エンジン101の始動要求があったと判定されたら、ステップS14にて、エンジン101を始動する。すると、エンジン101にて、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64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、この大量の排気ガスを第2前段三元触媒60及びパティキュレートフィルタ61に流入する。このエンジン101の始動時には、燃焼室22,23での燃焼が不安定となってPMが多く発生するが、このPMを含んだ排気ガスが第2排気管58のパティキュレートフィルタ61を通過することで、この排気ガス中のPMがパティキュレートフィルタ61により捕集される。
If it is determined in step S13 that the
そして、ステップS15にて、第2前段三元触媒60の急速暖機制御の要求があったかどうかを判定する。この場合、エンジン101が冷間始動である場合、第2前段三元触媒60が低温状態にあって、排気ガスの活性化温度まで達していないため、点火時期を大幅に遅角して点火プラグ77,78により点火することで、燃料の燃焼エネルギがエンジン101を駆動させるために消費されるのを減じ、排気ガスを高温のまま第2排気管58へ流すことにより第2前段三元触媒60を急速暖機させる必要がある。そのため、エンジンECU112は、水温センサ84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、急速暖機制御の要求があったと判定する。
In step S15, it is determined whether or not there is a request for rapid warm-up control of the second front-stage three-
ここで、エンジン101が冷間始動であって、第2前段三元触媒60の急速暖機制御の要求があったと判定されたら、ステップS16にて、エンジンECU112は、第2前段三元触媒60の急速暖機制御を開始する。即ち、このエンジンECU112は、点火プラグ77,78の点火時期を大幅遅角する。すると、エンジン101にて、圧縮行程における上死点付近でインジェクタ72,73が燃料を噴射し、膨張行程で点火プラグ77,78により点火することとなり、燃料の燃焼エネルギは、ピストン16,17を駆動するために消費されるのが減少する。各バンク12,13の気筒群から排出された高温の排気ガスが第2排気管58を通して第2前段三元触媒60に流入することとなり、この第2前段三元触媒60を急速暖機する。
If it is determined that the
また、第2前段三元触媒60の急速暖機制御を実行するとき、エンジンECU112は、空燃比をリーンに変更する。すると、各バンク12,13の気筒群から排出された排気ガスは、高温で、且つ、酸素余剰状態となり、パティキュレートフィルタ61に堆積しているPMが燃焼して再生される。
Further, when executing the rapid warm-up control of the second front-stage three-
続いて、ステップS17では、NOx吸蔵還元型触媒63における現在の床温を推定する。即ち、エンジン101の始動後は、第1制御弁65を閉止状態とし、第2制御弁66を開放状態とすることで、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスを全量第2排気管58に流し、第2前段三元触媒60及びパティキュレートフィルタ61を通して排気集合管62からNOx吸蔵還元型触媒63に流しており、第1排気管57の第1前段三元触媒59は低温状態のままとなっている。そのため、排気ガスの経路を第2排気管58から第1排気管57側に変更したとき、この第1排気管57を流れる排気ガスをNOx吸蔵還元型触媒63により浄化処理することから、NOx吸蔵還元型触媒63の床温を把握する必要がある。
Subsequently, in step S17, the current bed temperature in the NOx
具体的に、エンジンECU112は、エアフローセンサ81が検出した吸入空気量に基づいて算出したエンジン始動時からの積算空気量と、エンジン負荷率に基づいてNOx吸蔵還元型触媒63の床温Tcを推定する。なお、エンジン負荷率は、吸入空気量とエンジン回転数に基づいて算出する。また、Fは、NOx吸蔵還元型触媒63の床温Tcに起因する関数である。
Specifically, the
また、ステップS18では、パティキュレートフィルタ61における粒子状物質の堆積量を推定する。即ち、エンジン101の冷間始動時には、排気ガス中に多くのPMが含まれ、パティキュレートフィルタ61がこの排気ガス中のPMを捕集する一方、その後の第2前段三元触媒60の急速暖機制御では、パティキュレートフィルタ61に堆積するPMを燃焼して再生しており、第2排気管の流動抵抗を低減するためにこのパティキュレートフィルタ61におけるPMの堆積量を把握する必要がある。
In step S18, the amount of particulate matter deposited on the
具体的に、エンジンECU112は、インジェクタ72,73が噴射する燃料噴射量と、各A/Fセンサ86,87が検出した排気空燃比に基づいてパティキュレートフィルタ61におけるPMの堆積量Qpを推定する。なお、Fは、パティキュレートフィルタ61におけるPMの堆積量Qpに起因する関数である。
Specifically, the
そして、ステップS19にて、推定したNOx吸蔵還元型触媒63の床温Tcが予め設定された所定値(例えば、触媒活性化温度)以上であるかどうかを判定する。ここで、NOx吸蔵還元型触媒63の床温Tcが所定値以上であると判定されたら、NOx吸蔵還元型触媒63が活性化状態にあると推定し、ステップS20に移行する。このステップS20にて、推定したパティキュレートフィルタ61におけるPMの堆積量Qpが予め設定された所定値以下であるかどうかを判定する。ここで、PMの堆積量Qpが所定値以下であると判定されたら、パティキュレートフィルタ61に堆積したPMがほとんど燃焼して再生されたものと推定し、ステップS21に移行する。
In step S19, it is determined whether the estimated bed temperature Tc of the NOx
一方、ステップS19にて、推定したNOx吸蔵還元型触媒63の床温Tcが所定値以上でないと判定されたり、ステップS20にて、推定したパティキュレートフィルタ61におけるPMの堆積量Qpが所定値以下でないと判定されたら、ステップS17に戻って処理を繰り返す。
On the other hand, in step S19, it is determined that the estimated bed temperature Tc of the NOx
ステップS21では、エンジンECU112は、第2前段三元触媒60の急速暖機制御を終了すると共に、空燃比をストイキに変更する。そして、ステップS22にて、エンジンECU112は、第1制御弁65を開放状態とし、第2制御弁66を閉止状態とする。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64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が第1排気管57で合流した後、大量の排気ガスをターボ過給機67を通り、第1前段三元触媒59を経て排気集合管62を通してNOx吸蔵還元型触媒63に流れる。
In step S21, the
このとき、第1、第2バンク12,13の気筒群からの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、エンジン出力が向上する。また、第1、第2バンク12,13の気筒群から排出される排気ガスをパティキュレートフィルタのない第1排気管57を通るが、既にエンジン101が暖機完了しており、排気ガス中のPMはほとんどないため、大量のPMが外部に排出されることはない。更に、第1排気管57の第1前段三元触媒59は低温状態であるが、NOx吸蔵還元型触媒63が既に活性化しているため、このNOx吸蔵還元型触媒63により排気ガスを浄化処理することができる。
At this time, a large amount of exhaust gas from the cylinder groups of the first and
一方、ステップS11にて、イグニッションキースイッチがOFF状態であったり、イグニッションキースイッチがON状態であっても、既にエンジン101が始動しているときには、ステップS22に移行し、エンジンECU112は、第1制御弁65を開放状態とし、第2制御弁66を閉止状態とする。
On the other hand, in step S11, even if the ignition key switch is in the OFF state or the ignition key switch is in the ON state, if the
また、ステップS15にて、第2前段三元触媒60の急速暖機制御の要求がないと判定されたら、エンジン101が冷間始動ではなく、既に暖機されていることから、電気モータ102だけのエコラン走行からエンジン101及び電気モータ102を用いた通常走行に移行したものと判定する。そして、ステップS23にて、エンジンECU112は、空燃比がリッチかどうかを判定する。
Further, if it is determined in step S15 that there is no request for the rapid warm-up control of the second pre-stage three-
即ち、ハイブリッド車両にて、エコラン走行から通常走行に移行してエンジン101を始動するとき、空燃比をリッチとして始動性を良好にしている。エンジン101がリッチ空燃比で駆動しているとき、燃焼室22,23から排出される未燃燃料が増加してPMが多く発生する。そのため、ステップS23にて、空燃比がリッチであると判定されたときには、各制御弁65,66の開閉状態を維持することで、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスが第2排気管58に流れ、このPMを含んだ排気ガスが第2排気管58のパティキュレートフィルタ61を通過するときに、この排気ガス中のPMがパティキュレートフィルタ61により捕集される。
That is, in the hybrid vehicle, when the
その後、エンジン101の空燃比がストイキまたはリーンに変更され、ステップS23にて、空燃比がリッチでないと判定されたときには、ステップS22に移行し、エンジンECU112は、第1制御弁65を開放状態とし、第2制御弁66を閉止状態とする。
Thereafter, the air-fuel ratio of the
なお、第1制御弁65を閉止状態とする一方、第2制御弁66を開放状態とし、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスを全量第2排気管58に流してエンジン101を駆動するとき、ターボ過給機67を作動することができずにハイブリッド車両の出力が不足するおそれがある。この場合は、エンジン101の排気浄化制御を優先して実行し、電気モータ102の出力(アシスト量)を上昇することで、不足する出力を補うようにしている。
While the
このように実施例1にあっては、V型6気筒エンジン101と電気モータ102を搭載したハイブリッド車両にて、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65及び第2制御弁66を設け、第2排気管58にパティキュレートフィルタ61を設け、各排気管57,58における前段三元触媒59,60、パティキュレートフィルタ61、制御弁65,66の上流側を連通管64により連通してエンジン101を構成し、エンジンECU112が運転状態に応じて各制御弁65,66を開閉制御している。
As described above, in the first embodiment, in the hybrid vehicle equipped with the V-type six-
従って、排気ガス中に含まれるPMが多いときには、第1制御弁65を閉止状態とする一方、第2制御弁66を開放状態とし、各バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第2排気環58に流すことで、パティキュレートフィルタ61によりPMを捕集することができる一方、排気ガス中に含まれるPMが少ないときには、第1制御弁65を開放状態とする一方、第2制御弁66を閉止状態とし、各バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第1排気環57に流すことで、排気ガスがパティキュレートフィルタ61を通過しないために背圧が上昇することはなく、その結果、排気ガス中に含まれるPMを効率的に捕集可能として排気浄化性能を向上することができると共に、排気ガスの背圧の上昇による出力の低下を抑制することができる。
Therefore, when the amount of PM contained in the exhaust gas is large, the
また、実施例1のエンジン101では、第2排気管58側のみにパティキュレートフィルタ61を設け、第1排気管57側のみにターボ過給機67を設けている。従って、排気ガス中に含まれるPMが多いときには、各バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第2排気環58に流すことで、パティキュレートフィルタ61によりPMを適正に捕集することができる一方、排気ガス中に含まれるPMが少ないときには、各バンク12,13の気筒群からの排気ガスを第1排気環57に流すことで、ターボ過給機67を稼動して所定の出力を確保することができる。
In the
そして、実施例1では、エンジン101の冷間始動時に、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に流すことで、この冷間始動時に多く発生する排気ガス中のPMをこのパティキュレートフィルタ61により捕集することができ、排気浄化性能を向上することができる。
In the first embodiment, when the
また、このエンジン101の冷間始動時に、点火時期を遅角すると共に、空燃比をリーン空燃比に変更するようにしている。従って、エンジン101の冷間始動時に、点火プラグ77,78の点火時期を大幅遅角することで、各バンク12,13の気筒群から排出される排気ガス温度を上昇し、高温の排気ガスを第2排気管58から第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を急速暖機することができる。また、このとき、空燃比を弱リーンに変更することで、各バンク12,13の気筒群から排出された排気ガスは、高温で、且つ、酸素余剰状態となり、パティキュレートフィルタ61に堆積しているPMを早期に燃焼することができ、パティキュレートフィルタ61を確実に再生することができる。
Further, when the
また、実施例1にて、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に流している状態から、NOx吸蔵還元型触媒63の推定床温Tcが所定値以上になって活性化し、パティキュレートフィルタ61におけるPMの堆積量Qpが所定値以下になって再生が完了したら、第1制御弁65を開放状態とする一方、第2制御弁66を閉止状態とし、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に流すようにしている。
Further, in the first embodiment, the estimated bed temperature Tc of the NOx occlusion
従って、NOx吸蔵還元型触媒63の推定床温Tcが所定値以上になって活性化した後に、全ての排気ガスを第1排気管57に流すことで、排気経路を第2排気管58から第1排気管57に変更したとき、第1前段三元触媒59が活性化していなくとも、既に活性化しているNOx吸蔵還元型触媒63により排気ガスを浄化処理することができる。また、パティキュレートフィルタ61におけるPMの堆積量Qpが所定値以下になって再生が完了した後に、全ての排気ガスを第1排気管57に流すことで、パティキュレートフィルタ61に堆積量するPMによる第2排気管58の背圧上昇を抑制することができる。
Therefore, after the estimated bed temperature Tc of the NOx occlusion
なお、上述の実施例1では、NOx吸蔵還元型触媒63の推定床温Tcが所定値以上になり、且つ、パティキュレートフィルタ61におけるPMの堆積量Qpが所定値以下になったときに、排気経路を第2排気管58から第1排気管57に変更したが、この構成に限定されるものではない。例えば、NOx吸蔵還元型触媒63の推定床温Tcが所定値以上になったら排気経路を変更したり、パティキュレートフィルタ61におけるPMの堆積量Qpが所定値以下になったら排気経路を変更してもよい。また、エンジン101の負荷が予め設定された所定値以上になったときに、排気経路を第2排気管58から第1排気管57に変更し、ターボ過給機67を駆動して出力を確保するようにしてもよい。
In Example 1 described above, when the estimated bed temperature Tc of the NOx
また、実施例1では、エンジン101の暖機状態からの始動時に、空燃比がリッチであるとき、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に流すことで、このリッチ空燃比での運転時に多く発生する排気ガス中のPMをパティキュレートフィルタ61により捕集することができ、排気浄化性能を向上することができる。
In the first embodiment, when the air-fuel ratio is rich when the
図5は、本発明の実施例2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6は、実施例2のV型6気筒エンジンにおける制御弁の切換制御を表すフローチャートである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 FIG. 5 is a schematic plan view of a V-type 6-cylinder engine representing an internal combustion engine according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart showing control valve switching control in the V-type 6-cylinder engine of Embodiment 2. . In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in the Example mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施例2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。実施例2のV型6気筒エンジンにおいて、図5に示すように、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有し、各バンク12,13の気筒群に対して第1排気管57及び第2排気管58が連結され、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、パティキュレートフィルタ61、第1制御弁65及び第2制御弁66が設けられ、各排気管57,58における前段三元触媒59,60及び制御弁65,66の上流側が連通管64により連通され、この連通管64における長手方向の中間部に第3制御弁(連通制御弁)91が設けられ、エンジンECU112は、エンジン運転状態に応じて各制御弁65,66,91を開閉制御可能としている。
In the second embodiment, a V type 6 cylinder engine is applied as the internal combustion engine. In the V-type 6-cylinder engine of the second embodiment, as shown in FIG. 5, a plurality of cylinders have a cylinder group that is divided into left and right
ここで、本実施例のV型6気筒エンジンにおける各制御弁65,66,91の開閉制御について、図6のフローチャートに基づいて説明する。
Here, the opening / closing control of each
本実施例のV型6気筒エンジンにおいて、図6に示すように、ステップS31にて、エンジンECU112は、NOx吸蔵還元型触媒63が硫黄被毒再生制御中であるかどうかを判定する。この場合、エンジンECU112は、燃料中の硫黄含有量とインジェクタからの燃料噴射量の積算値に基づいてNOx吸蔵還元型触媒63に吸蔵された硫黄吸蔵量を推定し、このNOx吸蔵還元型触媒63に吸蔵された硫黄吸蔵量が予め設定された所定値を超えたときに硫黄被毒再生制御を実行するようにしている。なお、硫黄吸蔵量の推定方法は、この方法に限らず、例えば、車両の走行距離や走行時間などに基づいて推定してもよい。
In the V-type six-cylinder engine of this embodiment, as shown in FIG. 6, in step S31, the
そして、このNOx吸蔵還元型触媒63の硫黄被毒再生制御は、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て第1排気管57に流し、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して第2排気管58に流し、NOx吸蔵還元型触媒63で合流させることで、NOx吸蔵還元型触媒63における酸化発熱反応を利用し、吸蔵されている硫黄成分を放出して再生するものである。
In the sulfur poisoning regeneration control of the NOx occlusion
そして、ステップS31にて、NOx吸蔵還元型触媒63が硫黄被毒再生制御中であると判定されたら、ステップS32にて、第1制御弁65及び第2制御弁66を開放状態とし、第3制御弁91を閉止状態とする。すると、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が第1排気管57に流れ、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が第2排気管58に流れ、排気集合管62で合流してNOx吸蔵還元型触媒63に流入することとなり、このNOx吸蔵還元型触媒63では、酸化発熱反応を利用して吸蔵されている硫黄成分を放出することで再生することができる。
If it is determined in step S31 that the NOx
一方、ステップS31にて、NOx吸蔵還元型触媒63が硫黄被毒再生制御中でないと判定されたら、ステップS33にて、エンジンECU112は、NOx吸蔵還元型触媒63がNOx還元制御中であるかどうかを判定する。この場合、エンジンECU112は、リーンバーン運転時間に基づいてNOx吸蔵還元型触媒63に吸蔵されたNOx吸蔵量を推定し、このNOx吸蔵還元型触媒63に吸蔵されたNOx吸蔵量が予め設定された所定値を超えたときにNOx還元制御を実行するようにしている。
On the other hand, if it is determined in step S31 that the NOx
そして、このNOx吸蔵還元型触媒63のNOx還元制御(リッチスパイク制御)は、第1、第2バンク12、13の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気としてNOx吸蔵還元型触媒63に供給することで、このNOx吸蔵還元型触媒63が吸蔵した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。
The NOx reduction control (rich spike control) of the NOx
そして、ステップS33にて、NOx吸蔵還元型触媒63がNOx還元制御中であると判定されたら、ステップS34にて、第1制御弁65を閉止状態とする一方、第2制御弁66を開放状態とし、第3制御弁91を開放状態とする。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64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、この大量の排気ガスを第2前段三元触媒60及びパティキュレートフィルタ61に流し、排気集合管62を通してNOx吸蔵還元型触媒63に流入することとなり、このNOx吸蔵還元型触媒63では、吸蔵したNOxを放出し、燃料によりNOxを還元することができる。
If it is determined in step S33 that the NOx
上述したNOx吸蔵還元型触媒63の硫黄被毒再生制御中及びNOx還元制御中では、第2バンク13の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガス、または、第1、第2バンク12,13の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガスが第2排気管58に流れ、第2前段三元触媒60及びパティキュレートフィルタ61を通過する。そのため、空燃比がリッチであるときに多く発生する排気ガス中のPMは、このパティキュレートフィルタ61により捕集されることとなる。
During the sulfur poisoning regeneration control and the NOx reduction control of the NOx occlusion
一方、ステップS33にて、NOx吸蔵還元型触媒63がNOx還元制御中でないと判定されたら、ステップS35にて、エンジンECU112は、第1制御弁65を開放状態とする一方、第2制御弁66を閉止状態とし、第3制御弁91を開放状態とする。すると、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスが第1排気管57で合流した後、ターボ過給機67を通って第1前段三元触媒59に流れ、排気集合管62を通ってNOx吸蔵還元型触媒63に流れる。そのため、ターボ過給機67による過給圧が上昇し、エンジン出力が向上する。
On the other hand, if it is determined in step S33 that the NOx occlusion
このように実施例2のV型6気筒エンジンにあっては、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65及び第2制御弁66を設け、第2排気管58にパティキュレートフィルタ61を設け、各排気管57,58における前段三元触媒59,60、パティキュレートフィルタ61、制御弁65,66の上流側を連通管64により連通し、この連通管64に第3制御弁91を設け、各排気管57,58を排気集合管62で集合してNOx吸蔵還元型触媒63を設けて構成し、エンジンECU112が運転状態に応じて各制御弁65,66,91を開閉制御している。
Thus, in the V-type 6-cylinder engine of the second embodiment, a cylinder group in which a plurality of cylinders are divided and arranged in the left and right
NOx吸蔵還元型触媒63に吸蔵された硫黄成分を放出する硫黄被毒再生制御の実行中に、第1バンク12をリーンとして第2バンク13をリッチとし、第1、第2制御弁65,66を開放し、第3制御弁を閉止することで、各バンク12,13からのリッチ雰囲気の排気ガスとリッチ雰囲気の排気ガスを連通管64で混合させることなく、NOx吸蔵還元型触媒63の直前で混合してこのNOx吸蔵還元型触媒63に供給することとなり、このNOx吸蔵還元型触媒63にて、酸化発熱反応を利用して吸蔵されている硫黄成分を適正に放出して再生することができる。
During the execution of the sulfur poisoning regeneration control for releasing the sulfur component stored in the NOx
また、NOx吸蔵還元型触媒63に吸蔵されたNOxを還元するNOx還元制御の実行中に、第1バンク12及び第2バンク13をリッチとし、第1制御弁65を閉止する一方、第2制御弁66を開放し、第3制御弁を開放することで、第1、第2バンク12,13の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガスが第2排気管58に流れ、第2前段三元触媒60及びパティキュレートフィルタ61を通過することとなり、空燃比がリッチであるときに多く発生する排気ガス中のPMをパティキュレートフィルタ61により適正に捕集することができる。
Further, during the execution of the NOx reduction control for reducing the NOx stored in the NOx storage
図7は、本発明の実施例2に係る内燃機関を表すV型6気筒エンジンにおける制御弁の切換制御を表すフローチャートである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 FIG. 7 is a flowchart showing the control valve switching control in the V-type 6-cylinder engine representing the internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in the Example mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施例3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。実施例2のV型6気筒エンジンにおいて、図5に示すように、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有し、各バンク12,13の気筒群に対して第1排気管57及び第2排気管58が連結され、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、パティキュレートフィルタ61、第1制御弁65及び第2制御弁66が設けられ、各排気管57,58における前段三元触媒59,60及び制御弁65,66の上流側が連通管64により連通され、この連通管64における長手方向の中間部に第3制御弁(連通制御弁)91が設けられ、エンジンECU112は、エンジン運転状態に応じて各制御弁65,66,91を開閉制御可能としている。
In the third embodiment, a V-type 6-cylinder engine is applied as the internal combustion engine. In the V-type 6-cylinder engine of the second embodiment, as shown in FIG. 5, a plurality of cylinders have a cylinder group that is divided into left and right
ここで、本実施例のV型6気筒エンジンにおける各制御弁65,66,91の開閉制御について、図7のフローチャートに基づいて説明する。
Here, the opening / closing control of each
本実施例のV型6気筒エンジンにおいて、図7に示すように、ステップS41にて、エンジンECU112は、NOx吸蔵還元型触媒63が硫黄被毒再生制御中であるかどうかを判定する。ここで、NOx吸蔵還元型触媒63が硫黄被毒再生制御中であると判定されたら、ステップS42にて、第1制御弁65及び第2制御弁66を開放状態とし、第3制御弁91を閉止状態とする。すると、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が第1排気管57に流れ、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が第2排気管58に流れ、排気集合管62で合流してNOx吸蔵還元型触媒63に流入することとなり、このNOx吸蔵還元型触媒63では、酸化発熱反応を利用して吸蔵されている硫黄成分を放出することで再生することができる。
In the V-type 6-cylinder engine of this embodiment, as shown in FIG. 7, in step S41, the
一方、ステップS41にて、NOx吸蔵還元型触媒63が硫黄被毒再生制御中でないと判定されたら、ステップS43にて、エンジンECU112は、NOx吸蔵還元型触媒63がNOx還元制御中であるかどうかを判定する。ここで、NOx吸蔵還元型触媒63がNOx還元制御中であると判定されたら、ステップS44にて、第1バンク12の気筒群の空燃比をストイキに変更し、第2バンク13の気筒群の空燃比をリッチに変更し、ステップS42に移行する。そして、ステップS42にて、第1制御弁65及び第2制御弁66を開放状態とし、第3制御弁91を閉止状態とする。すると、第1バンク12の気筒群から排出されたストイキ雰囲気の排気ガスが第1排気管57に流れ、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が第2排気管58に流れ、排気集合管62で合流してNOx吸蔵還元型触媒63に流入することとなり、このNOx吸蔵還元型触媒63では、リッチ雰囲気となって吸蔵したNOxを放出し、燃料によりNOxを還元することができる。
On the other hand, if it is determined in step S41 that the NOx
このNOx吸蔵還元型触媒63のNOx還元制御中では、第1バンク12の気筒群からのストイキ雰囲気の排気ガスが第1排気管57に流れ、第1前段三元触媒59を通過するが、空燃比がストイキであることから排気ガス中のPMは微量となる。一方、第2バンク13の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガスが第2排気管58に流れ、第2前段三元触媒60及びパティキュレートフィルタ61を通過するため、空燃比がリッチであるときに多く発生する排気ガス中のPMは、このパティキュレートフィルタ61により捕集されることとなる。
During the NOx reduction control of the NOx occlusion
一方、ステップS43にて、NOx吸蔵還元型触媒63がNOx還元制御中でないと判定されたら、ステップS45にて、エンジンECU112は、第1制御弁65を開放状態とする一方、第2制御弁66を閉止状態とし、第3制御弁91を開放状態とする。すると、第1、第2バンク12,13の気筒群からの排気ガスが第1排気管57で合流した後、ターボ過給機67を通って第1前段三元触媒59に流れ、排気集合管62を通ってNOx吸蔵還元型触媒63に流れる。そのため、ターボ過給機67による過給圧が上昇し、エンジン出力が向上する。
On the other hand, if it is determined in step S43 that the NOx occlusion
このように実施例3のV型6気筒エンジンにあっては、NOx吸蔵還元型触媒63に吸蔵されたNOxを還元するNOx還元制御の実行中に、第1バンク12をストイキとする一方、第2バンク13をリッチとし、第1、第2制御弁65、66を開放する一方、第3制御弁66を閉止することで、第1バンク12の気筒群からのストイキ雰囲気の排気ガスが第1排気管57に流れ、第2バンク13の気筒群からのリッチ雰囲気の排気ガスが第2排気管58に流れ、排気集合管62で合流してNOx吸蔵還元型触媒63に流入することとなり、このNOx吸蔵還元型触媒63では、リッチ雰囲気となって吸蔵したNOxを放出し、燃料によりNOxを還元することができる。このとき、第1バンク12の気筒群はストイキであることから、排気ガス中にPMはほとんどなく、排気ガスがパティキュレートフィルタのない第1排気管57に流れても排気浄化性能を低下させることはない。一方、第2バンク13の気筒群はリッチであることから、排気ガス中に多くのPMが存在しているが、排気ガス中のPMがパティキュレートフィルタ61により捕集されることとなり排気浄化性能を向上することができる。
As described above, in the V-type 6-cylinder engine according to the third embodiment, the
なお、上述した実施例1では、本発明の内燃機関をハイブリッド車両に搭載して説明したが、実施例2、3のように、一般的な車両に搭載しても同様の作用効果を奏することができる。また、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い。 In the first embodiment described above, the internal combustion engine of the present invention is described as being mounted on a hybrid vehicle. However, as in the second and third embodiments, the same effects can be achieved even when mounted on a general vehicle. Can do. In each embodiment, a V-type 6-cylinder engine is applied as the internal combustion engine, but the engine type, the number of cylinders, and the like are not limited to the embodiment. Furthermore, although the fuel injection type of the internal combustion engine is the in-cylinder injection type, it may be a port injection type.
以上のように、本発明に係る内燃機関は、排気ガス中の粒子状物質を捕集可能として排気浄化性能の向上を図ると共に、排気通路における背圧の上昇による出力の低下を抑制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 can collect particulate matter in the exhaust gas so as to improve exhaust purification performance, and can suppress a decrease in output due to an increase in back pressure in the exhaust passage. It is useful for any internal combustion engine.
12 第1バンク
13 第2バンク
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
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(前段浄化触媒)
60 第2前段三元触媒(前段浄化触媒)
61 パティキュレートフィルタ
62 排気集合管
63 NOx吸蔵還元型触媒(後段浄化触媒)
64 連通管(連通通路)
65 第1制御弁(排気制御弁)
66 第2制御弁(排気制御弁)
67 ターボ過給機
72,73 インジェクタ
77,78 点火プラグ
91 第3制御弁(連通制御弁)
101 V型6気筒エンジン(内燃機関)
102 電気モータ
112 エンジンECU(制御手段)
118 メインECU
12
54
58 Second exhaust pipe (exhaust passage)
59 First front three-way catalyst (front purification catalyst)
60 Second front three-way catalyst (front purification catalyst)
61
64 communication pipe (communication passage)
65 First control valve (exhaust control valve)
66 Second control valve (exhaust control valve)
67
101 V-6 engine (internal combustion engine)
102
118 Main ECU
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007069036A JP2008231953A (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007069036A JP2008231953A (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008231953A true JP2008231953A (en) | 2008-10-02 |
Family
ID=39905073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007069036A Pending JP2008231953A (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008231953A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102062705A (en) * | 2010-10-29 | 2011-05-18 | 北京工业大学 | Combined tail gas collection system for multi-cylinder engine and control method thereof |
JP2012122438A (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Mitsubishi Motors Corp | Engine control device |
WO2013128992A1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Hybrid-drive device |
JP2014062550A (en) * | 2013-12-03 | 2014-04-10 | Mitsubishi Motors Corp | Control device for engine |
WO2015145996A1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 株式会社デンソー | Control device for internal combustion engine |
CN112664331A (en) * | 2020-12-18 | 2021-04-16 | 潍柴动力股份有限公司 | Control method and device of engine |
-
2007
- 2007-03-16 JP JP2007069036A patent/JP2008231953A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102062705A (en) * | 2010-10-29 | 2011-05-18 | 北京工业大学 | Combined tail gas collection system for multi-cylinder engine and control method thereof |
CN102062705B (en) * | 2010-10-29 | 2012-08-15 | 北京工业大学 | Combined tail gas collection system for multi-cylinder engine and control method thereof |
JP2012122438A (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Mitsubishi Motors Corp | Engine control device |
WO2013128992A1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Hybrid-drive device |
JPWO2013128992A1 (en) * | 2012-02-29 | 2015-07-30 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Hybrid drive unit |
US9180858B2 (en) | 2012-02-29 | 2015-11-10 | Aisin Aw Co., Ltd. | Hybrid drive device |
JP2014062550A (en) * | 2013-12-03 | 2014-04-10 | Mitsubishi Motors Corp | Control device for engine |
WO2015145996A1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 株式会社デンソー | Control device for internal combustion engine |
JP2015183607A (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 株式会社デンソー | Internal combustion engine control device |
CN112664331A (en) * | 2020-12-18 | 2021-04-16 | 潍柴动力股份有限公司 | Control method and device of engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2079914B1 (en) | Internal combustion engine and internal combustion engine control method | |
US8181452B2 (en) | Particulate filter regeneration during engine shutdown | |
RU2692882C2 (en) | Engine operating method with exhaust gas recirculation system (embodiments) | |
US7178327B2 (en) | Internal combustion engine and control method thereof | |
JP4215085B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP5370243B2 (en) | Control device for diesel engine with turbocharger | |
JP2009228448A (en) | Supercharging device of engine | |
JP2009035117A (en) | Exhaust cleaning controller for internal combustion engine in hybrid vehicle | |
WO2007004471A1 (en) | Control device for diesel engine | |
JP2013136986A (en) | Control device of diesel engine with turbocharger | |
JP2008231953A (en) | Internal combustion engine | |
JP2006233841A (en) | Control device of engine and hybrid vehicle | |
JP2008095534A (en) | Internal combustion engine | |
JP2009191737A (en) | Supercharger for engine | |
JP4449511B2 (en) | Internal combustion engine | |
WO2018221525A1 (en) | Compression-ignition engine and control method for compression ignition engine | |
JP4466164B2 (en) | Multi-cylinder engine with turbocharger | |
JP2002285823A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2008069740A (en) | Internal combustion engine | |
JP4042546B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2008069738A (en) | Internal combustion engine | |
JP2008121510A (en) | Internal combustion engine | |
JP4120246B2 (en) | Internal combustion engine with a supercharger and its exhaust structure | |
JP7435514B2 (en) | Internal combustion engine exhaust purification system | |
JP4375089B2 (en) | Multi-cylinder engine with turbocharger |