JP2008274760A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、多気筒型の内燃機関に係り、特に、排気ガス中の成分を吸着する吸着材を備えた内燃機関に関する。 The present invention relates to a multi-cylinder internal combustion engine, and more particularly, to an internal combustion engine provided with an adsorbent that adsorbs components in exhaust gas.
従来、例えば特許文献1(特開平11−148343号公報)に開示されているように、エンジンの排気通路に吸着材を配置した装置が知られている。この吸着材は、例えばエンジンの冷間始動時等のように触媒が未活性状態であるときに、排気ガス中に含まれるHC等の未浄化成分を吸着するものである。このような吸着材は、吸着能力が飽和しないように、一旦吸着させた未浄化成分を適切なタイミングで脱離させる必要がある。 Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-148343, an apparatus in which an adsorbent is arranged in an exhaust passage of an engine is known. This adsorbent adsorbs unpurified components such as HC contained in the exhaust gas when the catalyst is in an inactive state, such as when the engine is cold started. Such an adsorbent needs to desorb the unpurified components once adsorbed at an appropriate timing so that the adsorption capacity is not saturated.
このため、従来の装置では、例えばエンジンの燃料カット制御を行うときに、気筒から排出される排気(空気や残留排気ガス)を利用して、吸着材から未浄化成分を脱離させるようにしている。具体的には、燃料カット時に気筒からの排気を吸着材に供給し、この排気によって吸着材から未浄化成分を脱離させる。そして、排気と脱離成分との混合ガス(パージガス)を気筒の吸気通路に還流させるものである。 For this reason, in a conventional apparatus, for example, when performing fuel cut control of an engine, exhaust gas (air or residual exhaust gas) discharged from a cylinder is used to desorb unpurified components from the adsorbent. Yes. Specifically, exhaust gas from the cylinder is supplied to the adsorbent when the fuel is cut, and unpurified components are desorbed from the adsorbent by the exhaust. Then, the mixed gas (purge gas) of the exhaust gas and the desorbed component is recirculated to the intake passage of the cylinder.
従来技術では、燃料カット時の排気を利用して吸着材から未浄化成分を脱離させ、そのパージガスを吸気通路に還流させている。このため、還流されたパージガスは、燃料カット中の気筒からそのまま排出され、触媒によって浄化されることになる。 In the prior art, unpurified components are desorbed from the adsorbent using exhaust during fuel cut, and the purge gas is recirculated to the intake passage. For this reason, the recirculated purge gas is discharged as it is from the cylinder during fuel cut and purified by the catalyst.
しかし、触媒は、一般的に、理論空燃比を含む特定の空燃比領域(浄化ウィンドウと呼ばれる領域)において、十分な浄化性能を発揮するように設計されている。これに対し、燃料カット中の気筒では、理論空燃比を保持するような運転(所謂ストイキ運転)が行われていない。この結果、燃料カット中の気筒から排出される空気(ガス)の特性は、浄化ウィンドウから外れていることが多い。 However, the catalyst is generally designed to exhibit sufficient purification performance in a specific air-fuel ratio region (region called a purification window) including the theoretical air-fuel ratio. On the other hand, in the cylinder under fuel cut, an operation that maintains the stoichiometric air-fuel ratio (so-called stoichiometric operation) is not performed. As a result, the characteristics of the air (gas) discharged from the cylinder during fuel cut often deviate from the purification window.
このため、従来の装置では、パージガスを含む空気を触媒に流通させたとしても、その中に含まれる未浄化成分が触媒によって十分に浄化されないことがあり、排気エミッションの悪化を招く虞れがある。 For this reason, in the conventional apparatus, even if air containing purge gas is circulated through the catalyst, unpurified components contained therein may not be sufficiently purified by the catalyst, which may cause deterioration of exhaust emission. .
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸着材から脱離するパージガスを触媒によって確実に浄化し、その浄化率を向上することが可能な内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an internal combustion engine capable of reliably purging purge gas desorbed from an adsorbent with a catalyst and improving its purification rate. With the goal.
第1の発明は、燃料噴射弁、吸気通路及び排気通路がそれぞれ個別に設けられた2つの気筒群と、
前記2つの気筒群の排気通路に接続され、前記排気通路を流れる排気ガスを浄化する触媒と、
前記2つの気筒群の排気通路に接続され、排気ガス中の成分を吸着する吸着材と、
前記2つの気筒群のうち一方の気筒群の排気通路から分岐し、前記吸着材を経由して他方の気筒群の吸気通路に接続されたパージ通路と、
排気ガスの流れに対して前記吸着材の上流側で前記パージ通路を開,閉するパージ通路開閉手段と、
前記2つの気筒群のうち前記一方の気筒群に対する燃料噴射量を減量し、前記他方の気筒には前記触媒が浄化性能を発揮することが可能な量の燃料を噴射する燃料噴射制御手段と、
前記燃料噴射制御手段によって前記一方の気筒群への燃料噴射量が減量されたときに、当該一方の気筒群から排出される空気を前記パージ通路開閉手段によって前記パージ通路に流通させるパージ制御手段と、
を備えることを特徴とする。
The first invention comprises two cylinder groups each having a fuel injection valve, an intake passage and an exhaust passage,
A catalyst connected to the exhaust passages of the two cylinder groups and purifying exhaust gas flowing through the exhaust passage;
An adsorbent connected to the exhaust passages of the two cylinder groups and adsorbing components in the exhaust gas;
A purge passage branched from the exhaust passage of one of the two cylinder groups and connected to the intake passage of the other cylinder group via the adsorbent;
Purge passage opening / closing means for opening and closing the purge passage upstream of the adsorbent with respect to the flow of exhaust gas;
A fuel injection control means for reducing the fuel injection amount for the one cylinder group of the two cylinder groups, and injecting an amount of fuel that the catalyst can exhibit purification performance into the other cylinder;
Purge control means for causing the air discharged from the one cylinder group to flow to the purge passage by the purge passage opening and closing means when the fuel injection amount to the one cylinder group is reduced by the fuel injection control means; ,
It is characterized by providing.
第2の発明は、前記燃料噴射制御手段は、前記一方の気筒群への燃料噴射を停止させる構成としたことを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, the fuel injection control means is configured to stop fuel injection to the one cylinder group.
第3の発明は、前記一方の気筒群の排気通路には、前記パージ通路よりも上流側となる位置に前段触媒を設け、前記燃料噴射制御手段は、前記一方の気筒群への燃料噴射量を前記前段触媒によって燃焼可能な量に減少させる構成としたことを特徴とする。 In a third aspect of the present invention, a pre-stage catalyst is provided in a position upstream of the purge passage in the exhaust passage of the one cylinder group, and the fuel injection control means is configured to provide a fuel injection amount to the one cylinder group. Is reduced to an amount combustible by the preceding catalyst.
第4の発明は、前記2つの気筒群の排気通路には、これらの排気通路を下流側で合流させる共通排気通路を設け、前記共通排気通路には、当該共通排気通路から分岐する通路として形成され前記吸着材が配置されるバイパス通路を設け、前記バイパス通路には、前記吸着材の上流側で前記バイパス通路を開,閉するバイパス通路開閉手段と、前記吸着材の下流側が接続される通路を前記共通排気通路と前記パージ通路の何れかに切り換える通路切換手段とを設けたことを特徴とする。 In a fourth aspect of the invention, the exhaust passages of the two cylinder groups are provided with a common exhaust passage that joins these exhaust passages downstream, and the common exhaust passage is formed as a passage that branches from the common exhaust passage. A bypass passage in which the adsorbent is disposed, and a bypass passage opening / closing means for opening and closing the bypass passage on the upstream side of the adsorbent, and a passage connected to the downstream side of the adsorbent And a passage switching means for switching between the common exhaust passage and the purge passage.
第1の発明によれば、燃料噴射制御手段は、一方の気筒群に対する燃料噴射量を減量(または燃料噴射を停止)させ、この気筒群の燃焼を休止させることができる。また、パージ制御手段は、休止状態の気筒群から排出される空気をパージ通路に導入し、この空気によって吸着材から未浄化成分を脱離させることができる。 According to the first invention, the fuel injection control means can reduce the fuel injection amount for one of the cylinder groups (or stop the fuel injection) and stop the combustion of this cylinder group. Further, the purge control means can introduce the air discharged from the cylinder group in the deactivated state into the purge passage and desorb the unpurified components from the adsorbent by the air.
ここで、休止状態の気筒群から排出される空気は、燃焼時に生成される排気ガスや水分を殆ど含んでいないから、吸入空気に近い酸素濃度を保持し、低湿である。また、この空気は高温の気筒内や排気通路内で加熱され、高い温度となっている。これに対し、一般に、排気ガスよりも空気中での脱離処理が適しているような吸着材は、十分な酸素を含む高温で低湿な空気中において、高い脱離効率を得ることができる。 Here, the air discharged from the cylinder group in the idle state contains almost no exhaust gas or moisture generated during combustion, and therefore maintains an oxygen concentration close to that of the intake air and has low humidity. In addition, this air is heated in a high-temperature cylinder or exhaust passage, and has a high temperature. On the other hand, in general, an adsorbent that is more suitable for desorption treatment in air than exhaust gas can obtain high desorption efficiency in high-temperature and low-humidity air containing sufficient oxygen.
従って、本発明では、休止状態の気筒群から排出される空気を利用して、このような吸着材中の未浄化成分を効率よく脱離させることができる。しかも、パージ通路は、この未浄化成分を含む空気(パージガス)を他方の気筒群の吸気通路に還流させることができる。このとき、燃料噴射制御手段は、他方の気筒群に対して触媒が浄化性能を発揮することが可能な量の燃料(換言すれば、ストイキ運転が行われる量の燃料)を噴射することができる。従って、触媒は、他方の気筒群からパージガスを含む排気ガスが排出されたときに、これらのガスを浄化能力が高い空燃比領域で効率よく浄化することができ、パージガス中に含まれる未浄化成分を安定的に分解、除去することができる。 Therefore, in the present invention, unpurified components in such an adsorbent can be efficiently desorbed using the air discharged from the cylinder group in the idle state. Moreover, the purge passage can recirculate the air (purge gas) containing this unpurified component to the intake passage of the other cylinder group. At this time, the fuel injection control means can inject an amount of fuel (in other words, an amount of fuel for which the stoichiometric operation is performed) with which the catalyst can exhibit purification performance with respect to the other cylinder group. . Therefore, when exhaust gas containing purge gas is discharged from the other cylinder group, the catalyst can efficiently purify these gases in an air-fuel ratio region where the purification ability is high, and unpurified components contained in the purge gas. Can be stably decomposed and removed.
第2の発明によれば、燃料噴射制御手段は、例えば内燃機関の運転状態に応じて、一方の気筒群への燃料噴射を停止させることができる。このため、例えば減速時の燃料カット制御を利用して吸着材の脱離処理をスムーズに行うことができる。 According to the second invention, the fuel injection control means can stop the fuel injection to one of the cylinder groups in accordance with, for example, the operating state of the internal combustion engine. For this reason, for example, the adsorbent desorption process can be performed smoothly using fuel cut control during deceleration.
第3の発明によれば、燃料噴射制御手段は、休止状態の気筒群に対して、前段触媒によって燃焼可能な量の燃料を噴射することができる。これにより、休止状態の気筒群からは希薄な混合気が排出される。しかし、この混合気は、前段触媒を通過することによってほぼ完全に燃焼、浄化され、この燃焼によって空気や前段触媒の温度が上昇する。このため、吸着材の脱離処理を行うときには、前段触媒によって十分に加熱した空気を吸着材に供給することができ、高温な空気によって吸着材中の未浄化成分を一層効率よく脱離させることができる。 According to the third aspect of the invention, the fuel injection control means can inject an amount of fuel combustible by the pre-stage catalyst into the cylinder group in the idle state. As a result, a lean air-fuel mixture is discharged from the cylinder group in the idle state. However, the air-fuel mixture is almost completely combusted and purified by passing through the front catalyst, and the temperature of the air and the front catalyst rises due to this combustion. For this reason, when desorbing the adsorbent, it is possible to supply the adsorbent with air sufficiently heated by the pre-catalyst, and to desorb the unpurified components in the adsorbent more efficiently with high-temperature air. Can do.
第4の発明によれば、触媒が未活性状態のときには、パージ通路開閉手段によってパージ通路を閉じた状態で、バイパス通路開閉手段によってバイパス通路を開くことができる。この結果、2つの気筒群から排出された排気ガスを吸着材の位置に導入することができる。そして、吸着材を通過した後の排気ガスは、通路切換手段によって共通排気通路に戻すことができる。 According to the fourth invention, when the catalyst is in an inactive state, the bypass passage can be opened by the bypass passage opening / closing means while the purge passage is closed by the purge passage opening / closing means. As a result, the exhaust gas discharged from the two cylinder groups can be introduced to the position of the adsorbent. The exhaust gas after passing through the adsorbent can be returned to the common exhaust passage by the passage switching means.
一方、吸着材の脱離処理を行うときには、パージ通路開閉手段によってパージ通路を開き、バイパス通路開閉手段によってバイパス通路を閉じることができる。これにより、一方の気筒群から空気が排出されるときには、この空気をパージ通路によって吸着材の位置に導入することができる。そして、吸着材を通過した後のパージガスは、通路切換手段によってパージ通路に保持することができ、他方の気筒群の吸気通路に向けて流通させることができる。 On the other hand, when the adsorbent desorption process is performed, the purge passage can be opened by the purge passage opening / closing means and the bypass passage can be closed by the bypass passage opening / closing means. Thereby, when air is discharged from one cylinder group, this air can be introduced into the position of the adsorbent through the purge passage. The purge gas that has passed through the adsorbent can be held in the purge passage by the passage switching means and can be circulated toward the intake passage of the other cylinder group.
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示す内燃機関10は、例えば2つのバンクを有する多気筒エンジンであり、左,右のバンクに分かれた気筒群12A,12Bを備えている。なお、本実施の形態では、2つの気筒群12A,12Bがそれぞれ3個の気筒14によって構成された6気筒型の内燃機関10を例示している。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. An
また、内燃機関10は、例えばオペレータの減速操作等に応じて、気筒群12A,12Bのうち何れか一方または両方の気筒群の燃料カット制御を行う可変気筒型のエンジンとして構成されている。
The
そして、これらの気筒群12A,12Bには、燃料噴射弁16と、吸気通路18A,18Bと、排気通路20A,20Bとが設けられている。ここで、燃料噴射弁16は、ECU40によって駆動されることにより、個々の気筒14に向けてそれぞれ燃料を噴射するものである。また、吸気通路18A,18Bは、個々の気筒14に吸込まれる空気(吸入空気)が流通するもので、各気筒群12A,12Bの吸気側にそれぞれ接続されている。
The
また、排気通路20A,20Bは各気筒14から排気ガスを排出するもので、基端側(排気ガスの流れ方向の上流側)が気筒群12A,12Bの排気側にそれぞれ接続されている。さらに、排気通路20A,20Bの先端側(排気ガスの流れ方向の下流側)には、これらの通路を合流させる共通排気通路22が接続されている。そして、共通排気通路22の下流側には、図示しない消音器(マフラ)等が設けられている。
Further, the
また、排気通路20A,20Bには、前段触媒(SC)24A,24Bがそれぞれ設けられ、共通排気通路22には後段触媒(UF)26が設けられている。これらの触媒24A,24B,26のうち、排気通路20Aの前段触媒24Aは、後述のパージ通路34よりも上流側に配置されている。そして、触媒24A,24B,26は、内燃機関10の排気熱等によって活性化したときに、排気ガス中に含まれるHC、NOx、CO等の成分を浄化するものである。
The
一方、共通排気通路22には、その一部である主通路部22aと並列に接続されたバイパス通路28が設けられている。このバイパス通路28は、主通路部22aの上流側で共通排気通路22から分岐している。また、バイパス通路28は、主通路部22aの下流側で共通排気通路22に合流している。
On the other hand, the
また、バイパス通路28の途中には、吸着材30が設けられている。この吸着材30は、触媒24,26が未活性状態のときに、排気ガス中に含まれるHC、NOx、CO等の未浄化成分を吸着するものである。
An adsorbent 30 is provided in the middle of the
そして、吸着材30は、例えばゼオライト系、セリア系の材料によって形成されている。この場合、ゼオライト系材料の一例としては、ゼオライトの一種(ZSM5)に鉄(Fe)をイオン交換した材料(Fe/ZSM5)が用いられている。また、セリア系材料の一例としては、Pd/CeO2が用いられている。 The adsorbent 30 is made of, for example, a zeolite-based or ceria-based material. In this case, as an example of the zeolitic material, a material (Fe / ZSM5) in which iron (Fe) is ion-exchanged with one kind of zeolite (ZSM5) is used. Moreover, Pd / CeO 2 is used as an example of the ceria-based material.
さらに、共通排気通路22とバイパス通路28との分岐部位には、吸着用通路切換弁32が設けられている。この吸着用通路切換弁32は、例えば3ポート2位置切換型の電磁弁によって構成され、主通路部22aの上流側に配置されている。また、吸着用通路切換弁32は、後述のECU40によって駆動され、図1中に示す位置x,yの何れかに切り換えられる。
Further, an adsorption
そして、吸着用通路切換弁32は、触媒24A,24B,26が活性化しているときに、位置xに保持されている。この位置xにおいて、吸着用通路切換弁32は、共通排気通路22の主通路部22aを開放し、バイパス通路28を閉塞している。また、例えば内燃機関10の冷間始動時のように、触媒24A,24B,26が未活性状態であるときには、吸着用通路切換弁32が位置yに切り換えられる。この位置yにおいて、吸着用通路切換弁32は、主通路部22aを閉塞し、バイパス通路28を開放する構成となっている。
The adsorption
一方、本実施の形態のシステム構成は、吸着材30の脱離処理を行うために、パージ通路34、パージ用通路切換弁36及び通路切換弁38を備えている。まず、パージ通路34について説明すると、このパージ通路34の上流側は、内燃機関10に設けられた2つの気筒群12A,12Bのうち、一方の気筒群(気筒群12Aとして例示)の排気通路20Aから分岐している。また、パージ通路34の下流側は、吸着材30を経由して他方の気筒群12Bの吸気通路18Bに接続されている。この接続部位としては、例えば吸気通路18Bの一部となるサージタンク等を選択してもよい。
On the other hand, the system configuration of the present embodiment includes a
また、パージ通路34は、吸着材30を挟んで配置された導入通路部34aと還流通路部34bとによって構成されている。ここで、導入通路部34aは、気筒群12Aの排気通路20Aから吸着材30に向けて脱離処理用の空気を導入するものである。そして、導入通路部34aは、前段触媒24Aの下流側で排気通路20Aから分岐し、排気通路20Aと吸着材30の上流側との間に接続されている。
The
また、還流通路部34bは、脱離した未浄化成分を含むパージガスを吸気通路18Bに還流させるものである。そして、還流通路部34bは、吸着材30の下流側でバイパス通路28から分岐し、バイパス通路28と吸気通路18Bとの間に接続されている。従って、吸着材30の配置に着目すれば、吸着材30は、バイパス通路28の途中に配置されると共に、パージ通路34の途中にも配置された状態となっている。
The
次に、パージ用通路切換弁36について説明する。このパージ用通路切換弁36は、例えば3ポート2位置切換型の電磁弁によって構成され、気筒群12Aの排気通路20Aとパージ通路34の導入通路部34aとの分岐部位に設けられている。そして、パージ用通路切換弁36は、後述のECU40によって駆動され、図1中に示す位置x,yの何れかに切り換えられる。
Next, the purge
ここで、パージ用通路切換弁36は、内燃機関10が通常の運転状態であるときに、位置xに保持されている。この位置xにおいて、パージ用通路切換弁36は、排気通路20Aに対してパージ通路34を閉塞し、共通排気通路22を開放している。また、パージ用通路切換弁36は、吸着材30の脱離処理を行うときに、位置yに切り換えられる。この位置yにおいて、パージ用通路切換弁36は、排気通路20Aに対してパージ通路34を開放し、共通排気通路22を閉塞する構成となっている。
Here, the purge
さらに、通路切換弁38について説明する。この通路切換弁38は、他の切換弁36等と同様の電磁弁によって構成され、ECU40によって駆動される。また、通路切換弁38は、吸着材30の下流側に位置して、バイパス通路28とパージ通路34の還流通路部34bとの分岐部位に設けられている。
Further, the
そして、通路切換弁38は、常時は位置xに保持されており、この状態で吸着材30の下流側をバイパス通路28(即ち共通排気通路22)に接続している。また、通路切換弁38は、吸着材30の脱離処理を行うときに、パージ用通路切換弁36と一緒に位置yに切り換えられる。この位置yにおいて、通路切換弁38は、吸着材30の下流側をパージ通路34の還流通路部34bに接続するものである。
The
また、本実施の形態のシステム構成は、内燃機関10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)40を備えている。このECU40の入力側には、運転に必要な各種の物理量を検出するセンサ類が接続されている。この物理量とは、例えば内燃機関10の吸入空気量、回転数、スロットル弁の開度、排気ガス中の酸素濃度、エンジン冷却水の水温、触媒の温度等である。また、ECU40の出力側には、上述した燃料噴射弁16、3種類の切換弁32,36,38が接続されると共に、他の図示しないアクチュエータ(例えば、気筒14の点火系統等)も接続されている。
In addition, the system configuration of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 40 that controls the operating state of the
そして、ECU40は、内燃機関10の運転状態やオペレータの操作を各種のセンサによって検出し、その検出結果に応じて燃料噴射弁16から適切な量の燃料を各気筒群12A,12Bに噴射させる。また、ECU40は、他のアクチュエータも同様に作動させることにより、内燃機関10の運転状態を適切に制御する。
Then, the
さらに、ECU40は、オペレータが減速操作を行う等の条件が成立したときに、必要に応じて両方の気筒群12A,12Bに対する燃料カット制御も行う。この燃料カット制御では、例えば一方の気筒群12Aに対する燃料噴射を停止し、他方の気筒群12Bには触媒24B,26が浄化性能を発揮することが可能な量の燃料噴射を続行することもある(所謂片バンクだけの燃料カット制御)。そして、この片バンクだけの燃料カット制御中には、後述のパージ制御を行う構成となっている。
Further, the
[実施の形態1の動作]
次に、上述した図1と、図2及び図3を参照して、本発明の実施の形態1のシステム動作を説明する。
(通常運転時の動作)
まず、触媒24A,24B,26が活性化した通常の運転状態では、図1に示すように、ECU40によって各切換弁32,36,38が位置xに保持されている。この状態で、気筒群12A,12Bは、それぞれの吸気通路18A,18Bから吸込んだ空気と、燃料噴射弁16から噴射された燃料とを気筒14内で燃焼させる。そして、燃焼後に生じる排気ガスは、矢示のように、排気通路20A,20Bと共通排気通路22とを通じて外部に排出される。
[Operation of Embodiment 1]
Next, the system operation according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG.
(Operation during normal operation)
First, in the normal operation state in which the
(吸着動作)
次に、図2を参照して、内燃機関10の冷間始動時に行われる吸着材30の吸着動作について説明する。
この吸着動作は、ECU40によって吸着用通路切換弁32が位置yに切り換えられ、パージ用通路切換弁36及び通路切換弁38が位置xに保持されることにより開始される。この結果、気筒群12A,12Bから排出される排気ガスは、矢示のように、共通排気通路22の途中でバイパス通路28を流通するようになる。そして、排気ガス中に含まれる未浄化成分は、吸着材30を通過するときに吸着される。また、このような吸着動作を続けるうちに、触媒24A,24B,26が活性化したときには、吸着用通路切換弁32が位置xに切り換えられ、吸着動作が終了する。
(Suction operation)
Next, the adsorption operation of the adsorbent 30 performed when the
This adsorption operation is started when the
(パージ動作)
次に、図3を参照して、燃料カット制御に同期して行われる吸着材30のパージ動作(脱離処理)について説明する。
まず、パージ動作は、一方の気筒群12Aに対する片バンクだけの燃料カット制御が行われているときに、必要に応じて開始される。そして、パージ動作を開始するときには、ECU40によってパージ用通路切換弁36及び通路切換弁38が位置yに切り換えられ、吸着用通路切換弁32が位置xに保持される。
(Purge operation)
Next, the purge operation (desorption process) of the adsorbent 30 performed in synchronization with the fuel cut control will be described with reference to FIG.
First, the purge operation is started as necessary when fuel cut control for only one bank is performed on one
このとき、気筒群12Aは燃焼行程を行わない休止気筒となっているが、その気筒内ではピストン、吸気弁及び排気弁が通常の動作を行っている。このため、気筒群12Aは、ピストンの往復動に伴ってポンプ動作を行うことになり、吸気通路18Aから吸込んだ空気を排気通路20Aに排出する。
At this time, the
ここで、気筒群12Aの各気筒14、排気通路20A、前段触媒24A等は、通常の燃焼行程で生じる排気ガスが流通していたので高温となっている。この結果、気筒群12Aから排出される空気は、これらの高温な部位を流通することによって高い温度となる。そして、この温度の高い空気は、矢示のように、パージ通路34の導入通路部34aを通って吸着材30に到達し、吸着材30を通過する。
Here, each
このように、本実施の形態によるパージ動作では、休止状態の気筒群12Aを利用して、十分な酸素を含む高温で低湿な空気を吸着材30に供給することができる。これにより、パージ動作中には、吸着材30中の未浄化成分を効率よく脱離させることができる。特に、ゼオライト系やセリア系の材料によって形成されている吸着材30のように、排気ガスよりも空気中での脱離処理が適しているような吸着材に対しては、脱離効率をより一層高めることができる。
As described above, in the purge operation according to the present embodiment, it is possible to supply the adsorbent 30 with high-temperature and low-humidity air containing sufficient oxygen by using the
一方、吸着材30を通過した空気は、脱離した未浄化成分を含むパージガスとなっている。このパージガスは、矢示Qのように、パージ通路34の還流通路部34bを通って気筒群12Bの吸気通路18Bに還流され、燃料カット制御が行われていない気筒群12Bに吸込まれる。そして、パージガスは、通常の燃焼行程によって生じた排気ガスと一緒に気筒群12Bから排気通路20Bに排出される。さらに、この排気ガスとパージガスとの混合ガスは、触媒24B,26を通過することによって浄化され、その後に共通排気管22から外部に排出される。
On the other hand, the air that has passed through the adsorbent 30 serves as a purge gas containing the desorbed unpurified components. As indicated by the arrow Q, the purge gas passes through the
このとき、気筒群12Bは、ほぼ理論空燃比を維持した状態で通常の燃料行程(ストイキ運転)を行っているから、その燃焼ガスは、触媒24B,26によって浄化するのに適した空燃比(触媒の浄化ウィンドウに入るような空燃比)に保持されている。このため、触媒24B,26は、気筒群12Bからパージガスを含む排気ガスが排出されたときに、これらのガスを浄化能力が高い空燃比領域で効率よく浄化することができ、パージガス中の未浄化成分を安定的に分解、除去することができる。
At this time, the
[実施の形態1を実現するための具体的な制御処理]
図4は、本実施の形態における吸着動作及びパージ動作を実現するために、ECU40が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図4に示すルーチンは、内燃機関10の始動直後に起動されるものとする。
[Specific Control Processing for Realizing Embodiment 1]
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the
まず、ECU40は、ステップ100において、例えばエンジン冷却水の水温、触媒24A,24B,26の温度、排気ガスの酸素濃度(またはA/F)等を図示しないセンサによって検出し、その検出結果に応じて吸着制御を開始するか否かの判定を行う。また、ステップ102では、例えばステップ100と同様の条件や、吸着制御の継続時間、排気ガスの流量等に応じて、吸着制御を完了するか否かの判定を行う。この場合、基本的には、例えば検出温度が触媒の活性化に対応する設定温度よりも低いときに、吸着制御を行うものである。
First, in
そして、ステップ100で吸着制御を開始すると判定し、ステップ102で吸着制御を完了しないと判定したときには、ステップ104で吸着制御を実行する。具体的には、パージ用通路切換弁36と通路切換弁38とを位置xに保持し、吸着用通路切換弁32を位置yに切り換える。これにより、上述した図2に示す吸着動作が実現され、排気ガス中の未浄化成分が吸着材30によって吸着される。
If it is determined in
また、例えばエンジン冷却水や触媒の温度等が上昇し、触媒が活性化したと判断されるときには、ステップ106で全ての切換弁32,36,38を位置xに切り換える。これにより、吸着制御が終了され、吸着材30は、パージ制御が開始されるまでバイパス通路28中に密閉された状態となる。
Further, for example, when it is determined that the temperature of the engine cooling water or the catalyst has risen and the catalyst has been activated, in
そして、内燃機関10は暖機運転を終了して通常の運転状態に移行する。また、ECU40は、通常の運転状態において、ステップ108で所定の燃料カット条件が成立したときに、ステップ110で燃料カット制御を実行する。この燃料カット制御とは、例えばオペレータの減速操作等に応じて所定の燃料カット条件が成立したときに、片バンク(気筒群12A)だけの燃料噴射を停止したり、必要に応じて全気筒(気筒群12A,12B)の燃料噴射を停止するものである。
Then, the
次に、ステップ112〜120では、吸着材30のパージ制御を行う。このパージ制御では、まずステップ112で一方の気筒群12Aに対する燃料カットが行われているか否かを判定する。また、ステップ114では、他方の気筒群12Bに対する燃料カットが行われているか否かを判定する。
Next, in
そして、気筒群12Aだけの燃料噴射が停止され、気筒群12Bに通常の燃料噴射が行われているときには、後述のステップ116に移る。それ以外の場合には、ステップ108に戻って通常の運転状態を続行する。
Then, when the fuel injection for only the
次に、ステップ116では、図示しない温度センサ等によって触媒24B,26の温度を検出し、パージガスの浄化に関与する触媒24B,26の暖機判定(活性化判定)を行う。これらの触媒が活性化していると判定したときには、ステップ118でパージ制御を完了するタイミングかどうかを判定する。そして、ステップ116,118によってパージ制御の実行タイミングであると判定したときには、ステップ120でパージ制御を開始する。
Next, in
このパージ制御では、パージ用通路切換弁36と通路切換弁38とを位置yに切り換え、吸着用通路切換弁32を位置xに保持する。この結果、上述した図3に示すパージ動作が実現される。即ち、休止状態の気筒群12Aから排出される空気は、パージ通路34内で吸着材30の脱離処理を行ってパージガスとなる。そして、このパージガスは、理論空燃比を保持しつつ通常の運転(ストイキ運転)を行う気筒群12Bに吸込まれ、その排気ガスと共に触媒24B,26によって浄化される。
In this purge control, the purge
一方、ステップ118でパージ制御を完了すると判定したときには、ステップ122で全ての切換弁32,36,38を位置xに切り換え、ステップ100に戻って処理を繰り返すものである。
On the other hand, when it is determined in
このように、本実施の形態では、休止状態の気筒群12Aから排出される空気を利用して吸着材30から未浄化成分を効率よく脱離させることができる。そして、脱離させた未浄化成分を、ストイキ運転中の気筒群12Bから排出される排気ガスと一緒に触媒24B,26で確実に浄化することができる。
Thus, in the present embodiment, unpurified components can be efficiently desorbed from the adsorbent 30 by using the air discharged from the
実施の形態2.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。なお、本実施形態のシステムは、実施の形態1と同様に、図1に示すシステム構成を用いている。しかし、本実施の形態は、図4に示すルーチンに代えて、図5に示すルーチンを用いることにより実現される点で、実施の形態1と異なるものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the system according to the present embodiment uses the system configuration shown in FIG. However, the present embodiment is different from the first embodiment in that it is realized by using the routine shown in FIG. 5 instead of the routine shown in FIG.
[実施の形態2の特徴]
本実施の形態のシステムは、一方の気筒群12Aに対する片バンクだけの燃料カット制御を行っている状態で、この気筒群12Aに対して適度に減量した燃料を噴射することを特徴としている。ここで、適度に減量した噴射量とは、前段触媒24Aによって完全に燃焼することが可能な量で、かつ排気エミッションに悪影響を与えない程度の微小な量として定義されるものである。
[Features of Embodiment 2]
The system of the present embodiment is characterized by injecting a moderately reduced amount of fuel into the
即ち、休止状態の気筒群12Aに対して適度に減量した燃料が噴射されると、この燃料は空気と一緒に希薄な混合気となって気筒群12Aから排出され、前段触媒24Aに到達する。そして、この希薄な混合気は、高温となっている前段触媒24A内でほぼ完全に燃焼、浄化され、このときの燃焼によって空気や前段触媒24Aの温度がさらに上昇する。
That is, when a moderately reduced amount of fuel is injected into the
このため、本実施の形態によれば、パージ制御を行うときには、前段触媒24Aによって十分に加熱した空気を吸着材30に供給することができ、この高温な空気によって吸着材30中の未浄化成分を一層効率よく脱離させることができる。
For this reason, according to the present embodiment, when performing the purge control, air sufficiently heated by the
[実施の形態2を実現するための具体的な制御処理]
図5は、本実施の形態における吸着動作及びパージ動作を実現するために、ECU40が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンの説明では、前記実施の形態1(図4)と同一のステップに同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
[Specific Control Processing for Realizing Embodiment 2]
FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the
ここで、本実施の形態のルーチンは、ステップ120の処理を行った後に、ステップ200,202の処理を追加した構成となっている。即ち、本実施の形態では、ステップ120でパージ制御を開始した後に、まずステップ200で前段触媒24Aの温度が所定温度よりも低下しているか否かを判定する。
Here, the routine of the present embodiment has a configuration in which steps 200 and 202 are added after
この所定温度とは、前段触媒24Aを通過する空気を、吸着材30の脱離処理に適した高い温度に保持することが可能な温度として定義される。言い換えると、前段触媒24Aが所定温度よりも高温であれば、その内部で暖められた空気は、吸着材30からの未浄化成分の脱離を促進するような高い温度に保持されるものである。
The predetermined temperature is defined as a temperature at which the air passing through the
そして、ステップ200で前段触媒24Aの温度が低過ぎると判定したときには、ステップ202で前述した適度な量の燃料を休止状態の気筒群12Aに噴射する。この結果、気筒群12Aからは希薄な混合気が排出されるようになり、この混合気は前段触媒24A内で燃焼することによって空気や前段触媒24Aの温度を上昇させる。
When it is determined in
また、ステップ200で前段触媒24Aが所定温度よりも高温であると判定した場合、及びステップ202を実行した後のタイミングでは、実施の形態1と同様に、ステップ108に戻って処理を繰り返す。
When it is determined in
このように、本実施の形態によれば、気筒群12Aを休止させた状態でも、適度に減量した燃料を噴射することによって脱離処理用の空気温度を上昇させることができ、高い脱離効率を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the
なお、上述した各実施の形態では、パージ用通路切換弁36が前記第1の発明における「パージ通路開閉手段」の具体例を示している。また、吸着用通路切換弁32が前記第4の発明における「バイパス通路開閉手段」を示し、通路切換弁38が「通路切換手段」の具体例を示している。また、図4中のステップ108,110が前記第2の発明における「燃料噴射制御手段」の具体例を示し、図5中のステップ108,110,202が前記第3の発明における「燃料噴射制御手段」の具体例を示している。さらに、図4、図5中のステップ112〜120が第1の発明における「パージ制御手段」の具体例を示している。
In each of the above-described embodiments, the purge
また、各実施の形態では、内燃機関10として、個々の気筒群12A,12Bがそれぞれ3個の気筒14によって構成された6気筒エンジンを例示した。しかし、本発明はこれに限らず、個々の気筒群は1個、2個または4個以上の気筒によって構成してもよい。また、気筒群は少なくとも2群あればよいもので、3つ以上の気筒群を備える構成でもよい。
In each embodiment, as the
また、各実施の形態では、可変気筒用の燃料カット制御を行うときに、左,右のバンクを構成する気筒群12A,12Bのうち、一方のバンク(気筒群12A)の燃料噴射を減量させるものとした。しかし、本発明は、2つの気筒群をバング毎に分ける構成に限定するものではなく、2つの気筒群は、吸気系・排気系が独立していれば任意の区分によって構成してよいものである。
In each embodiment, when fuel cut control for variable cylinders is performed, the fuel injection of one bank (
また、各実施の形態では、燃料噴射制御手段として、内燃機関10の運転中に行われる一般的な燃料カット制御を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば減速運転時等に行う燃料カット制御とは関係なく、一時的に休止状態の気筒をつくってパージ制御を行う構成としてもよい。
Further, in each embodiment, the general fuel cut control performed during the operation of the
また、各実施の形態では、パージ用通路切換弁36を位置yに切り換えたときに、排気通路20Aをパージ用通路切換弁36によって閉塞する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、パージ通路開閉手段は、少なくとも排気通路20Aに対してパージ通路34を開,閉できればよいものである。即ち、パージ制御時には、排気通路20Aを流れる空気の一部だけをパージ通路34に流通させる構成としてもよい。
In each embodiment, the
また、各実施の形態では、共通排気通路22から分岐したバイパス通路28に吸着材30を配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばバイパス通路28をもたず、吸着材30を共通排気通路22に配置する構成とした内燃機関に適用してもよい。
In each embodiment, the adsorbent 30 is arranged in the
さらに、各実施の形態では、吸着材30として、ゼオライト系、セリア系の材料を例に挙げて説明した。しかし、本発明の吸着材はこれらの材料に限定されるものではなく、他の任意の吸着性材料を用いてよいものである。 Furthermore, in each embodiment, the adsorbent 30 has been described using a zeolite-based or ceria-based material as an example. However, the adsorbent of the present invention is not limited to these materials, and any other adsorbent material may be used.
10 内燃機関
12A,12B 気筒群
14 気筒
16 燃料噴射弁
18A,18B 吸気通路
20A,20B 排気通路
22 共通排気通路
22a 主通路部
24A,24B 前段触媒
26 後段触媒
28 バイパス通路
30 吸着材
32 吸着用通路切換弁(バイパス通路開閉手段)
34 パージ通路
34a 導入通路部
34b 還流通路部
36 パージ用通路切換弁(パージ通路開閉手段)
38 通路切換弁(通路切換手段)
40 ECU
DESCRIPTION OF
34
38 Passage switching valve (passage switching means)
40 ECU
Claims (4)
前記2つの気筒群の排気通路に接続され、前記排気通路を流れる排気ガスを浄化する触媒と、
前記2つの気筒群の排気通路に接続され、排気ガス中の成分を吸着する吸着材と、
前記2つの気筒群のうち一方の気筒群の排気通路から分岐し、前記吸着材を経由して他方の気筒群の吸気通路に接続されたパージ通路と、
排気ガスの流れに対して前記吸着材の上流側で前記パージ通路を開,閉するパージ通路開閉手段と、
前記2つの気筒群のうち前記一方の気筒群に対する燃料噴射量を減量し、前記他方の気筒には前記触媒が浄化性能を発揮することが可能な量の燃料を噴射する燃料噴射制御手段と、
前記燃料噴射制御手段によって前記一方の気筒群への燃料噴射量が減量されたときに、当該一方の気筒群から排出される空気を前記パージ通路開閉手段によって前記パージ通路に流通させるパージ制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。 Two cylinder groups each having a fuel injection valve, an intake passage, and an exhaust passage;
A catalyst connected to the exhaust passages of the two cylinder groups and purifying exhaust gas flowing through the exhaust passage;
An adsorbent connected to the exhaust passages of the two cylinder groups and adsorbing components in the exhaust gas;
A purge passage branched from the exhaust passage of one of the two cylinder groups and connected to the intake passage of the other cylinder group via the adsorbent;
Purge passage opening / closing means for opening and closing the purge passage upstream of the adsorbent with respect to the flow of exhaust gas;
A fuel injection control means for reducing the fuel injection amount for the one cylinder group of the two cylinder groups, and injecting an amount of fuel that the catalyst can exhibit purification performance into the other cylinder;
Purge control means for causing the air discharged from the one cylinder group to flow to the purge passage by the purge passage opening and closing means when the fuel injection amount to the one cylinder group is reduced by the fuel injection control means; ,
An internal combustion engine comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
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WO2011074090A1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-23 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine provided with variable valve device |
JP2018150937A (en) * | 2018-04-19 | 2018-09-27 | ボルボ テクノロジー コーポレイション | Method for increasing temperature in at least part of internal combustion engine system, and vehicle with the system |
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