JP2012082748A - ディーゼルエンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気通路個別の排気温度から算出される温度比率に基づいて流量調整手段を制御することで、排気通路間の排出ガス流量の差を減少させること。
【解決手段】電子制御装置３０は、各排出通路２２ａ，２２ｂに設けられた上流排気温センサ２８ａ，２８ｂと下流排気温センサ２９ａ，２９ｂとから検出される上流排気温度と下流排気温度とに基づいて、酸化触媒２６ａ，２６ｂを通過する排気流量に依存した温度比率を算出する。そして、電子制御装置３０は、各温度比率の差を利用して、排出ガス流量の差を減少させるように過給機１６ａ，１６ｂのタービン部１６２ａ，１６２ｂにおけるベーン開度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気筒群を複数有するとともに、各気筒群それぞれに排気通路が接続され、各排気通路上に排気浄化装置が設けられているディーゼルエンジンの排気装置に関する。

ディーゼルエンジンの排気通路に触媒やＤＰＦ等を配置して排気の浄化を行う排気浄化装置は、従来から利用されている。また、Ｖ型又は水平対向型等の複数の気筒群を採用するディーゼルエンジンでは、各気筒群それぞれに接続された排気通路毎に排気浄化装置を設ける構造も知られている。前記のような排気通路構造では、各排気通路毎に、排気浄化装置を流れる排気流量が異なることがあり、これを原因として不具合を生じることがあった。そこで、各排気浄化装置を流れる排気流量を検出し、通路毎の差異を縮める如く制御することが提案されている（例えば特許文献１）。

特許文献１の内燃機関の排気浄化装置では、各排気通路に、排気マニホールド、過給機及び排気浄化触媒が排気通路の上流側から順に設けられている。これら排気通路は、排気浄化触媒よりも下流側にて一本の合流通路に合流している。また、内燃機関には、各排気通路から吸気通路への排気還流を行う排気還流装置が個別に設けられている。各排気還流装置は、吸気マニホールド及び各排気マニホールド間を各別に連通する排気還流通路と、それら排気還流通路の途中にそれぞれ設けられる排気還流弁とにより構成される。また、各排気通路において、各排気浄化触媒よりも下流側には排気浄化触媒を通過する排気の温度を検出するための排気温センサがそれぞれ設けられている。さらに、合流通路には、合流後の排気温度を検出するための排気温センサが設けられている。

特許文献１の内燃機関の排気浄化装置では、各排気浄化触媒を通過する排気流量を推定し、その推定された排気流量それぞれに応じて、気筒群の制御態様や排気浄化触媒を制御する触媒制御手段の制御態様を個別に設定する。具体的には、各排気温センサにより、各排気浄化触媒を通過する排気の温度及び合流通路を流れる排気の温度を検出し、加えて、合流通路の排気の質量流量を、単位時間当たりに各燃料噴射弁から噴射された燃料の総質量と吸気の質量流量との和として求める。そして、検出された各排気温度と、合流通路の排気の質量流量とから各排気浄化触媒を通過する排気の質量流量を推定する。さらに、推定された質量流量に基づいて排気流量を推定し、その推定結果に応じて、例えば、各排気還流弁（流量調整手段）の開度を制御して、各排気通路の排気流量を個別に調整する。その結果、各排気通路の排気流量の差が抑えられるとともに各排気通路の下流より外部に排出される排出ガス流量の差が減少し、排気浄化触媒間の浄化能力のばらつきが抑えられる。

特開２００５−２７３４５７号公報

しかしながら、特許文献１の内燃機関の排気浄化装置では、排気流量の推定のために合流通路での排気温度を利用している。しかし、合流通路を流れる排気は、各排気通路を流れる排気が合流したものであるため、合流直後はばらつきが生じており、直ぐに均一になるものではない。合流後、十分な通路長を経た後ならばばらつきは減少するが、車両への搭載制約上、排気浄化触媒よりも下流で排気通路を合流し、且つ、その後相応の長さを持たせることは難しい。その結果として、各排気通路での排気流量を精度良く推定することができず、その推定結果に応じて排気流量を調整しても排出ガス流量の差を減少させ難いという問題があった。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、排気通路個別の排気温度から算出される温度比率に基づいて流量調整手段を制御することで、排気通路間の排出ガス流量の差を減少させることができるディーゼルエンジンの排気装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジン本体が有する複数の気筒群に各々接続された前記気筒群と同数の排気通路と、各排気通路の下流より外部に排出される排出ガス流量を調整可能な流量調整手段と、各排気通路上に各々配置された排気浄化装置と、を備えたディーゼルエンジンの排気装置において、各排気通路上に配置されるとともに所定の熱容量を有する蓄熱部材と、前記蓄熱部材よりも上流側の上流排気温度を検出する上流排気温センサと、前記蓄熱部材よりも下流側の下流排気温度を検出する下流排気温センサと、各排気通路での前記上流排気温度に対する前記下流排気温度の割合である温度比率を算出する温度比率算出手段と、前記流量調整手段を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、各気筒群に対応して算出された前記温度比率に基づいて前記流量調整手段を制御して、前記排気通路間での排出ガス流量の差を減少させることを要旨とする。

ディーゼルエンジンの状態が一定のときには、上流排気温度、下流排気温度、及び温度比率も、ほとんど変化しない定常状態にある。しかしながら、ディーゼルエンジンの運転状態の変化により、上流排気温度が変化すると、この温度比率は時間をかけて変化した後、定常状態に至る。これは、蓄熱部材の熱容量に起因する。上流排気温度の変化に対し、排気と蓄熱部材との間の熱交換により蓄熱部材の温度も変化するが、蓄熱部材自体の熱容量により定常状態に至るまでに時間がかかる。よって、蓄熱部材の温度変化が収束し、定常状態に至るまで、下流排気温度も変化し続ける。この定常状態に至るまでの温度変化は、熱交換に基づくため、排気流量と相関がある。したがって、各排気通路の排気流量に差があると、定常状態に至るまでの温度比率に差が生じる。よって、温度比率に基づいて、排出ガス流量の差を減少させる制御を行うことができる。この温度比率を算出するのに用いられる各排気温度は、各排気通路個別に設置された排気温センサにより検出されるため、特許文献１のように、排気通路の合流点で排気温度を検出することなく、排気温度を正確に把握することができ、温度比率も排気通路毎に精度良く算出することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御装置は、前記温度比率算出手段により算出された各温度比率の差を求め、一定期間に算出された前記排気通路間での前記温度比率の差の合計を利用して、前記流量調整手段を制御することを要旨とする。

この発明によれば、排気温度と蓄熱部材の温度との間に温度差が生じる条件下で、排気通路間で蓄熱部材を通過する排気流量に差が生じていると、排気通路間での温度比率にも差が生じる。このため、この温度比率の差に基づいて流量調整手段を制御することで、より精度良く排出ガス流量の差を減少させることができる。そして、温度比率の差を一定期間だけ合計することにより、運転状態によらず、精度の高い制御が可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度比率算出手段は、前記ディーゼルエンジンの始動直後において、前記温度比率の差が最も大きくなるタイミングで前記温度比率を算出するとともに、前記制御装置は、前記温度比率の差を利用して、前記流量調整手段を制御することを要旨とする。

各排気通路間での排気温度の差が最も大きくなるタイミングは、ディーゼルエンジンの始動直後という条件下であれば、ほぼ定めることができる。よって、温度比率算出手段が、各排気通路間での排気温度の差が最も大きくなるタイミング、つまり、温度比率の差が最も大きくなるタイミングで温度比率を算出し、制御装置がこの温度比率の差を利用して流量調整手段を制御することで、排出ガス流量の差を減少させることができる。したがって、温度比率算出手段は、温度比率の差が最も大きくなるタイミングの一点だけ温度比率を算出するだけでよく、また、制御装置は、その一点で算出された温度比率の差のみを利用するだけでよいため、簡単な制御で各排出ガス流量の差を精度良く減少させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記排気浄化装置は排気ガスを浄化するための触媒を含み、前記蓄熱部材は前記触媒であることを要旨とする。

この発明によれば、温度比率算出手段は、触媒の活性を検出するために、触媒よりも上流側及び下流側に配置された上流排気温センサ及び下流排気温センサを利用して、温度比率を算出する。よって、既存の構成である上流排気温センサ及び下流排気温センサを用いて温度比率を算出することができるため、温度比率を算出するために新たなセンサを別途設ける必要がなく、安価な構成で排出ガス流量の差を減少させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記ディーゼルエンジンは、前記エンジン本体に外部空気を供給する吸気通路を備え、前記流量調整手段は、前記排気浄化装置よりも上流側の各排気通路と前記吸気通路とを各々連通させる排気還流通路と、各排気還流通路を流れるＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲガス流量制御手段であることを要旨とする。

この発明によれば、排出ガス流量の差を減少させるための排出ガス流量の調整は、ディーゼルエンジンにおいて既存の構成であるＥＧＲガス流量制御手段を用いて行われる。よって、排出ガス流量の差を減少させるために、新たな流量調整手段を設ける必要がなく、コスト増加させずに排出ガス流量の差を減少させることができる。

この発明によれば、排気通路個別の排気温度から算出される温度比率に基づいて流量調整手段を制御することで、排気通路間の排出ガス流量の差を減少させることができる。

（ａ）は実施形態における排気浄化装置を備えたディーゼルエンジン及びその周辺構成を示す概略図、（ｂ）は温度比率の変化を表すグラフ。 排気通路間の排出ガス流量の差を減少させるために電子制御装置が行う処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、エンジン本体１０は、２つの気筒群を備えるとともに、一方の群の気筒１１ａに対応するシリンダヘッド１２ａには、気筒１１ａ毎に燃料噴射ノズル１３ａが取り付けられている。他方の群の気筒１１ｂに対応するシリンダヘッド１２ｂには、気筒１１ｂ毎に燃料噴射ノズル１３ｂが取り付けられている。燃料噴射ノズル１３ａ，１３ｂは、各気筒１１ａ，１１ｂ内に燃料を噴射する。

シリンダヘッド１２ａ，１２ｂにはインテークマニホールド１４が接続されている。このインテークマニホールド１４には分岐吸気通路１５ａ，１５ｂの一端が接続されるとともに、分岐吸気通路１５ａ，１５ｂの他端は基幹吸気通路１７に接続され、さらに、基幹吸気通路１７はエアクリーナ１８に接続されている。各分岐吸気通路１５ａ，１５ｂの途中には、過給機１６ａ，１６ｂのコンプレッサ部１６１ａ，１６１ｂが介在されている。各過給機１６ａ，１６ｂは、排気の流れによって作動される可変ノズル式ターボチャージャーである。

各分岐吸気通路１５ａ，１５ｂにおいて、過給機１６ａ，１６ｂとインテークマニホールド１４との間には、スロットルバルブ１９ａ，１９ｂが設けられている。各スロットルバルブ１９ａ，１９ｂは、図示しないモータによって駆動されるとともに、モータの駆動によりスロットルバルブ１９ａ，１９ｂの開度を変更することによって、エアクリーナ１８及び基幹吸気通路１７を経由して各分岐吸気通路１５ａ，１５ｂに吸入される吸気流量を調整可能になっている。

また、各分岐吸気通路１５ａ，１５ｂにおいて、過給機１６ａ，１６ｂのコンプレッサ部１６１ａ，１６１ｂよりも上流には、各分岐吸気通路１５ａ，１５ｂ内における吸気流量を検出するためのエアフローメータ３２ａ，３２ｂが配設されている。

そして、エアクリーナ１８を介して基幹吸気通路１７に吸入された空気は、各分岐吸気通路１５ａ，１５ｂに分流し、各分岐吸気通路１５ａ，１５ｂを流れる空気は、インテークマニホールド１４内で合流する。つまり、各過給機１６ａ，１６ｂのコンプレッサ部１６１ａ，１６１ｂから送り出される吸気は、インテークマニホールド１４内で合流して各気筒１１ａ，１１ｂに供給される。よって、インテークマニホールド１４、分岐吸気通路１５ａ，１５ｂ及び基幹吸気通路１７により吸気通路が構成されている。

各シリンダヘッド１２ａ，１２ｂにはエキゾーストマニホールド２１ａ，２１ｂが接続されている。各気筒１１ａ，１１ｂで発生する排気は、各エキゾーストマニホールド２１ａ，２１ｂへ排出される。各エキゾーストマニホールド２１ａ，２１ｂは、各過給機１６ａ，１６ｂのタービン部１６２ａ，１６２ｂを介して排出通路２２ａ，２２ｂに接続されている。排出通路２２ａ，２２ｂは並列に配設されている。よって、本実施形態では、エキゾーストマニホールド２１ａ，２１ｂ、タービン部１６２ａ，１６２ｂ、及び排出通路２２ａ，２２ｂにより排気通路が構成されている。

スロットルバルブ１９ａよりも下流の分岐吸気通路１５ａとエキゾーストマニホールド２１ａとは、排気還流通路２４ａを介して接続されており、排気還流通路２４ａにはＥＧＲバルブ２５ａが介在されている。また、スロットルバルブ１９ｂよりも下流の分岐吸気通路１５ｂとエキゾーストマニホールド２１ｂとは、排気還流通路２４ｂを介して接続されており、排気還流通路２４ｂにはＥＧＲバルブ２５ｂが介在されている。ＥＧＲバルブ２５ａが開弁していると、エキゾーストマニホールド２１ａ内の排気が排気還流通路２４ａを介して分岐吸気通路１５ａへ還流されるようになっている。また、ＥＧＲバルブ２５ｂが開弁していると、エキゾーストマニホールド２１ｂ内の排気が排気還流通路２４ｂを介して分岐吸気通路１５ｂへ還流されるようになっている。

各排出通路２２ａ，２２ｂには、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化する触媒としての酸化触媒２６ａ，２６ｂを含む排気浄化装置３５ａ，３５ｂが設けられている。排気浄化装置３５ａ，３５ｂは、各排出通路２２ａ，２２ｂにおいて、酸化触媒２６ａ，２６ｂよりも下流側に設けられるとともに排気中の粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するフィルタ２７ａ，２７ｂを備えている。各フィルタ２７ａ，２７ｂは多孔質材料によって形成されている。

各排出通路２２ａ，２２ｂにおける酸化触媒２６ａ，２６ｂよりも上流側には、上流排気温センサ２８ａ，２８ｂが設けられている。また、各排出通路２２ａ，２２ｂにおける酸化触媒２６ａ，２６ｂよりも下流側であって、その酸化触媒２６ａ，２６ｂとフィルタ２７ａ，２７ｂとの間には下流排気温センサ２９ａ，２９ｂが設けられている。

エンジン本体１０は、エンジン制御を司る電子制御装置３０を備えている。この電子制御装置３０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。

電子制御装置３０には、クランク角度検出器３１、アクセルポジションセンサ３３、エアフローメータ３２ａ，３２ｂ、上流排気温センサ２８ａ，２８ｂ及び下流排気温センサ２９ａ，２９ｂが信号接続されている。クランク角度検出器３１は、図示しないクランク軸の回転角度（クランク角度）を検出する。クランク角度検出器３１によって検出されたクランク角度検出情報は、電子制御装置３０へ送られる。電子制御装置３０は、クランク角度検出器３１によって検出されたクランク角度検出情報に基づいて、エンジン回転数を算出する。また、アクセルポジションセンサ３３は、アクセルペダルのアクセル開度を検出する。アクセルポジションセンサ３３によって検出されたアクセル開度検出情報は、電子制御装置３０へ送られる。電子制御装置３０は、アクセルペダルのアクセル開度及びクランク角度に基づいて、燃料噴射ノズル１３ａ，１３ｂから噴射される燃料噴射量を算出する。

各エアフローメータ３２ａ，３２ｂは、各分岐吸気通路１５ａ，１５ｂ内の吸気流量を検出する。各エアフローメータ３２ａ，３２ｂによって検出された吸気流量検出情報は、電子制御装置３０へ送られる。また、各上流排気温センサ２８ａ，２８ｂは、酸化触媒２６ａ，２６ｂよりも上流の上流排気温度を検出する。各上流排気温センサ２８ａ，２８ｂによって検出された上流排気温度検出情報は、電子制御装置３０へ送られる。さらに、各下流排気温センサ２９ａ，２９ｂは、酸化触媒２６ａよりも下流の下流排気温度を検出する。各下流排気温センサ２９ａ，２９ｂによって検出された下流排気温度検出情報は、電子制御装置３０へ送られる。

電子制御装置３０は、上記各種センサから送られる各種検出情報に基づいて、エンジン制御にかかる各種制御を実行する。それら制御としては、過給機１６ａ，１６ｂの作動制御、スロットルバルブ１９ａ，１９ｂの開度制御、ＥＧＲバルブ２５ａ，２５ｂの開度制御などが挙げられる。また、電子制御装置３０は、上記各種センサから送られる各種検出情報に基づいて、燃料噴射ノズル１３ａ，１３ｂによる燃料噴射時期制御や燃料噴射量制御を実行する。

さらに、電子制御装置３０は、フィルタ２７ａ，２７ｂの温度が再生処理に適した温度となるように、メイン噴射の実行後、膨張行程ないし排気行程の燃焼に寄与しない時期に燃料を噴射する、いわゆるポスト噴射を実行するよう燃料噴射時期を制御する。このポスト噴射による燃料の添加量は、フィルタ２７ａ，２７ｂの温度に基づいて制御される。フィルタ２７ａ，２７ｂの温度は、各上流排気温センサ２８ａ，２８ｂ及び各下流排気温センサ２９ａ，２９ｂによって検出される上流排気温度及び下流排気温度に基づいて推定される。

ところで、気筒１１ａ，１１ｂ毎の体積充填効率の相違等に起因して、各排気通路の排気流量に差が生じることがある。各排気通路の排気流量に差が生じると、様々な不具合が生じる。一例としては、フィルタ２７ａ，２７ｂに捕集されるＰＭ量が異なるために、フィルタ２７ａ，２７ｂを再生処理する回数が増し、燃費が悪化する。

前記燃費悪化を詳述する。フィルタ２７ａ，２７ｂにＰＭが捕集され続けると、次第に排気抵抗が増大するため、一定量以上のＰＭが捕集された時点で、フィルタ２７ａ，２７ｂ上のＰＭを焼却処理して、フィルタ２７ａ，２７ｂを再生する必要がある。再生のためには、フィルタ２７ａ，２７ｂに供給される排気の温度を、約６００℃以上にする必要があるが、通常の運転状態で、そこまで排気温度が上昇する機会はほとんど無い。そこで、本実施形態では、電子制御装置３０が、燃料噴射量と燃料噴射時期とを、排気温度が高くなる如く変更し、さらに、排気行程中にも燃料噴射することで、排気中に含まれた燃料成分を酸化触媒２６ａ，２６ｂで反応させる。これにより、フィルタ２７ａ，２７ｂに供給される排気の温度を、再生可能な温度まで上昇させる。

しかしながら、前述するフィルタ２７ａ，２７ｂを再生するための運転状態は燃費を悪化させるため、再生回数は少ないほうが好ましい。一方で、フィルタ２７ａ，２７ｂを通過する排気流量に差が生じると、ＰＭの捕集量が異なることになり、フィルタ２７ａ，２７ｂの再生のタイミングにずれが生じる。このため、排気流量に差が生じると、再生回数を増加させて、燃費を悪化させる。そこで、本実施形態では、排出通路２２ａ，２２ｂより外部に排出される排出ガス流量の差を推定し、その推定された排出ガス流量の差を減少させるように所定の制御を行う。

ここで、本発明では、排出ガス流量の差を減少させる所定の制御を行うために、排気温度及び蓄熱部材の温度が変化するタイミングを利用するが、本実施形態では、特に、ディーゼルエンジンの冷間始動直後における上流排気温度、下流排気温度及び酸化触媒２６ａ，２６ｂの温度変化を利用する。

上流排気温センサ２８ａ，２８ｂにより検出される上流排気温度は、各排出通路２２ａ，２２ｂを流れる実際の排気温度である。また、排出通路２２ａ，２２ｂを流れる排気と、酸化触媒２６ａ，２６ｂとの間には温度差が生じているため、排気が酸化触媒２６ａ，２６ｂを通過する際に、排気と酸化触媒２６ａ，２６ｂとの間の熱交換により排気温度が下がる。このため、各下流排気温センサ２９ａ，２９ｂにより検出される下流排気温度は、上流排気温度よりも下がった値となっている。よって、本実施形態では、酸化触媒２６ａ，２６ｂは、所定の熱容量を有する蓄熱部材として機能する。

そして、ディーゼルエンジンの始動後、酸化触媒２６ａ，２６ｂは、排気により徐々に温められるため、各下流排気温センサ２９ａ，２９ｂにより検出される下流排気温度も徐々に上昇する。酸化触媒２６ａ，２６ｂが排気により温められると、下流排気温度は、上流排気温度（実際の排気温度）とほぼ同じ値に収束する。

下流排気温度が収束するまでの時間は、酸化触媒２６ａ，２６ｂを通過する排気流量と排気温度によって決定される。そして、酸化触媒２６ａ，２６ｂを通過する排気流量が多いほど、下流排気温度が収束するまでの時間は短く、酸化触媒２６ａ，２６ｂを通過する排気流量が少ないほど、下流排気温度が収束するまでの時間は長くなる。このため、酸化触媒２６ａ，２６ｂを通過する排気流量に差が生じると、排出通路２２ａ，２２ｂでは、下流排気温度が収束するまでの時間に差が生じる。例えば、一方の排出通路２２ａでの酸化触媒２６ａを通過する排気流量が他方の排出通路２２ｂでの酸化触媒２６ｂを通過する排気流量よりも多いと、一方の排出通路２２ａにおける下流排気温度が収束するまでの時間は、他方の排出通路２２ｂにおける下流排気温度が収束するまでの時間よりも短くなる。

そして、電子制御装置３０は、上流排気温度をＲＡＭに記憶し、下流排気温度が収束するまでの時間をタイマカウンタにより計測する。そして、電子制御装置３０は、上流排気温度、下流排気温度、及び下流排気温度が収束するまでの時間から排出ガス流量を推定する。

ここで、排出通路２２ａ，２２ｂ間に排気流量の差があり、排出ガス流量に差がある場合、各上流排気温度に温度差が無ければ、排出通路２２ａ，２２ｂにおける下流排気温度が収束するまでの時間の差が排出ガス流量の差となる。しかし、各上流排気温度に温度差がある場合、下流排気温度が収束するまでの時間は、酸化触媒２６ａ，２６ｂを通過する排気流量と排気温度とから決定されることから、各上流排気温度の温度差も加味する必要がある。よって、本実施形態では、排出ガス流量の差を推定する場合、上流排気温度に対する下流排気温度の割合である温度比率を用いる。

電子制御装置３０は、上流排気温センサ２８ａ，２８ｂにより検出される上流排気温度、及び下流排気温センサ２９ａ，２９ｂにより検出される下流排気温度に基づいて、温度比率を算出する。よって、電子制御装置３０は、温度比率を算出する温度比率算出手段としての機能を有する。温度比率を用いた場合には、温度比率は、下流排気温度の収束と共に収束し、温度比率が１．０の近似値、例えば閾値として０．９以上になると、下流排気温度が収束したと見なすことができる。なお、通常、排気管の管壁等からの放熱により、排気通路下流側ほど排気温度は低下するため、前記閾値は、この放熱分を考慮して決める必要がある。

図１（ｂ）に２つの排出通路２２ａ，２２ｂで排出ガス流量に差が生じている場合の温度比率の推移を示す。図１（ｂ）のグラフは、横軸に経過時間を表し、縦軸に温度比率を表す。図１（ｂ）に示す実線Ｌ１は、一方の排出通路２２ａでの温度比率の経時変化を表す。また、図１（ｂ）に示す二点鎖線Ｌ２は、他方の排出通路２２ｂでの温度比率の経時変化を表す。そして、一方の排出通路２２ａの排出ガス流量が他方の排出通路２２ｂよりも多くなっているものとする。

図１（ｂ）に示すように、一方の排出通路２２ａにおける温度比率が収束するまでの時間Ｔ１は、他方の排出通路２２ｂにおける温度比率が収束するまでの時間Ｔ２よりも短くなっている（Ｔ１＜Ｔ２）。図１（ｂ）のグラフにおいて、あるタイミングでの温度比率の差は、そのタイミングでの排出ガス流量の差を表している。よって、下流排気温度及び温度比率が収束するまでの温度比率の差を合計（２つのグラフによって囲まれる領域の面積を算出）することで、２つの排出通路２２ａ，２２ｂ間の排出ガス流量の差が推定できる。

電子制御装置３０は、温度比率の計測開始から各排出通路２２ａ，２２ｂの温度比率が共に収束するまでの時間、この実施形態では、他方の排出通路２２ｂにおける温度比率が収束するまでの時間Ｔ２まで、各排出通路２２ａ，２２ｂの温度比率の差を算出し続ける。さらに、電子制御装置３０は、計測開始から時間Ｔ２までの間に算出された温度比率の差を合計する。具体的には、電子制御装置３０は、図１（ｂ）における実線Ｌ１と二点鎖線Ｌ２とで囲まれた領域の面積を求める。

さらに、電子制御装置３０は、算出された温度比率の差の合計を利用して、２つの排出通路２２ａ，２２ｂ間の排出ガス流量の差を推定する。この排出ガス流量の差は、温度比率の差の合計と排出ガス流量とを関係付けたマップを用いて推定され、このマップはＲＯＭに予め記憶されている。

そして、電子制御装置３０は、推定された排出ガス流量の差が減少するように、過給機１６ａ，１６ｂのタービン部１６２ａ，１６２ｂにおけるベーン開度を制御する。これにより、タービン部１６２ａ，１６２ｂよりも上流側の排気通路内の圧力が変化し、排気還流通路２４ａ，２４ｂを流れるＥＧＲガスの流量が変化する。よって、過給機１６ａ，１６ｂのタービン部１６２ａ，１６２ｂは、各排出通路２２ａ，２２ｂの下流より外部へ排出される排出ガス流量を調整する流量調整手段を構成するＥＧＲガス流量制御手段として機能するとともに、電子制御装置３０は、流量調整手段を制御する制御装置としての機能も有する。

次に、排出通路２２ａ，２２ｂ間の排出ガス流量の差を減少させるために、電子制御装置３０が行う排出ガス流量差補正処理の処理手順について説明する。なお、本実施形態では、電子制御装置３０は、この処理をディーゼルエンジンの冷間始動後から所定期間に限って実行するようになっており、ディーゼルエンジンの運転状態は、エンジン回転数や燃料噴射量等の情報に基づいて検出されるようになっている。

図２に示すように、まず、電子制御装置３０は、ディーゼルエンジンの始動により、排出ガス流量差補正処理が開始されると、タイマカウンタにより処理開始からの経過時間をカウントするとともに、上流排気温度及び下流排気温度を測定する。そして、上流排気温度及び下流排気温度に基づいて、各排出通路２２ａ，２２ｂでの温度比率を算出する（ステップＳ１１）。次に、電子制御装置３０は、処理開始から一方の排出通路２２ａにおける温度比率が０．９以上になり、さらに、他方の排出通路２２ｂにおける温度比率が０．９以上になるまで、各排出通路２２ａ，２２ｂの温度比率の差を算出し続けるとともに、算出し続けた温度比率の差の合計を算出する（ステップＳ１２）。

次に、電子制御装置３０は、ステップＳ１２において算出された温度比率の差の合計に基づいてマップから排出ガス流量の差を推定する（ステップＳ１３）。次に、電子制御装置３０は、ステップＳ１３において推定された排出ガス流量の差が減少するように、過給機１６ａ，１６ｂのタービン部１６２ａ，１６２ｂにおけるベーン開度を制御する（ステップＳ１４）。

一方の排出通路２２ａの排出ガス流量が他方の排出通路２２ｂの排出ガス流量よりも多い場合、電子制御装置３０は、一方の過給機１６ａのタービン部１６２ａにおけるベーン開度を小さくするとともに、他方の過給機１６ｂのタービン部１６２ｂにおけるベーン開度を大きくするように制御する。これにより、一方の過給機１６ａのタービン部１６２ａを介して排出通路２２ａに流れる排気流量が少なくなるとともに、排気還流通路２４ａを介して分岐吸気通路１５ａへ還流されるＥＧＲガス流量が多くなる。一方、他方の過給機１６ｂのタービン部１６２ｂを介して排出通路２２ｂに流れる排気流量が多くなるとともに、排気還流通路２４ｂを介して分岐吸気通路１５ｂへ還流されるＥＧＲガス流量が少なくなる。すると、一方の排出通路２２ａでは、酸化触媒２６ａ及びフィルタ２７ａを通過する排気流量が排出ガス流量差補正処理前に比べて減少するとともに、他方の排出通路２２ｂでは、酸化触媒２６ｂ及びフィルタ２７ｂを通過する排気流量が排出ガス流量差補正処理前に比べて増加する。その結果、２つの排出通路２２ａ，２２ｂの排出ガス流量の差を減少させることができる。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）電子制御装置３０は、各排出通路２２ａ，２２ｂに設けられた上流排気温センサ２８ａ，２８ｂと下流排気温センサ２９ａ，２９ｂとから検出される上流排気温度と下流排気温度とに基づいて、酸化触媒２６ａ，２６ｂを通過する排気流量に依存した温度比率を算出する。この温度比率を算出するのに用いられる各排気温度は、各排出通路２２ａ，２２ｂ個別に設置された排気温センサ２８ａ，２８ｂにより検出されるため、特許文献１のように、排気通路の合流点での排気温度を検出することなく、排気温度を正確に把握することができ、温度比率も排気通路毎に精度良く算出することができる。そして、電子制御装置３０が、この温度比率を利用して過給機１６ａ，１６ｂのタービン部１６２ａ，１６２ｂにおけるベーン開度を制御することで、各排出通路２２ａ，２２ｂからの排出ガス流量の差を減少させることができる。

（２）電子制御装置３０は、排出ガス流量の差を減少させるために、排出ガス流量差補正処理開始から一方の排出通路２２ａにおける温度比率が収束し、さらに、他方の排出通路２２ｂにおける温度比率が収束するまで、温度比率の差を算出し続ける。そして、算出し続けた温度比率の差を合計することにより、温度比率の差のばらつきを抑えることができる。よって、本実施形態では、排気温度の変化を伴う運転状態として、ディーゼルエンジンの始動直後を利用したが、運転状態に依存せず、各排出ガス流量の差を減少させることができる。例えば、後述する如く、本発明の別の実施形態としては、温度比率の差が大きくなる所定のタイミングでの温度比率の差のみを利用して、排出ガス流量の差を減少させることもできる。しかしながら、温度比率の差が大きくなる所定のタイミングは、変化前後の排気温度や排気流量に依存して変わるため、制御を実行する運転状態をさらに特定しないと、精度の良い検出を行うことができない。

（３）本実施形態では、フィルタ２７ａ，２７ｂの再生処理を行う契機となる温度を計測するために用いられる上流排気温センサ２８ａ，２８ｂ及び下流排気温センサ２９ａ，２９ｂを利用して温度比率を算出した。これら上流排気温センサ２８ａ，２８ｂ及び下流排気温センサ２９ａ，２９ｂは、酸化触媒２６ａ，２６ｂの活性状態を検出するためにディーゼルエンジンに装備されていることが多い。よって、既存の構成である上流排気温センサ２８ａ，２８ｂ及び下流排気温センサ２９ａ，２９ｂを用いて温度比率を算出することができるため、温度比率を算出するために新たなセンサを別途設ける必要がなく、安価な構成で排出ガス流量の差を減少させることができる。

（４）排出ガス流量の差を減少させるための排出ガス流量の調整は、ディーゼルエンジンにおいて既存の構成である過給機１６ａ，１６ｂのタービン部１６２ａ，１６２ｂにおけるベーン開度を調整することで行われる。よって、排出ガス流量の差を減少させるために、新たな流量調整手段を設ける必要がなく、コスト増加させずに排出ガス流量の差を減少させることができる。

（５）排出通路２２ａ，２２ｂを流れる排気は高温であるため、排気流量をセンサ等で直接測定するためには、高温に耐え得ることができる特殊なセンサを用いる必要がありコストが嵩む。しかしながら、本実施形態では、排気温度の変化を利用して排出ガス流量を間接的に推定しているため、特殊なセンサを用いる必要がなく、安価な構成で排出ガス流量を推定することができる。

（６）排気通路間に排気流量の差が生じると、フィルタ２７ａ，２７ｂに堆積したＰＭの量にばらつきが生じる。そして、フィルタ２７ａ，２７ｂのどちらか一方に堆積したＰＭの量が所定量に達すると、他方に堆積したＰＭの量が所定量に達していないにも拘らず、フィルタ２７ａ，２７ｂの再生処理が行われてしまう。しかし、本実施形態では、排出通路２２ａ，２２ｂ間の排出ガス流量の差を減少させることで、フィルタ２７ａ，２７ｂに堆積したＰＭの量のばらつきを抑えることができるため、燃費悪化を防止することができる。

（７）排気通路間に排気流量の差が生じると、噴射燃料に含まれる硫黄成分が排気を介して各酸化触媒２６ａ，２６ｂに吸着される、いわゆる硫黄被毒の進行具合においてばらつきが生じる。そして、酸化触媒２６ａのどちらか一方の硫黄被毒の進行具合が予め定められた上限に達すると、他方の硫黄被毒の進行具合が予め定められた上限に達していないにも拘わらず、硫黄被毒回復処理が行われてしまう。しかし、本実施形態では、排出通路２２ａ，２２ｂ間の排出ガス流量の差を減少させることで、各酸化触媒２６ａ，２６ｂにおける硫黄被毒の進行具合のばらつきを抑えることができるため、不必要な回復処理が行われてしまうことを防止することができる。

（８）電子制御装置３０は、排出ガス流量差補正処理を行うタイミングを、ディーゼルエンジンの冷間始動時から所定期間に限って実行するようにした。冷間始動時からアイドリングに至る運転状態は、始動前後の排気温度、並びに排出ガス流量の取り得る値が限定されており、精度の高い制御を行う上で好適である。さらに、ディーゼルエンジンの冷間始動時は、排気温度が低い状態であるため、ディーゼルエンジンが始動すると、排気温度が低い状態から急激に温められることになる。よって、各温度比率の差が大きくなり易く、各温度比率の差を算出し易くなる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、過給機１６ａ，１６ｂのタービン部１６２ａ，１６２ｂにおけるベーン開度を制御することで、排出ガス流量の差を減少させるようにしたが、これに限らず、以下の（い）〜（は）のようにしてもよい。

（い）スロットルバルブ１９ａ，１９ｂの開度を制御することで、排出ガス流量の差を減少させるようにしてもよい。この場合、各排気通路の吸入空気の圧力を個別に調整する必要がある。例えば、各スロットルバルブ１９ａ，１９ｂのうちの一方の開度を小さくすることで、一方の吸気通路の内圧を低下させて一方の排気還流通路２４ａ，２４ｂを介して分岐吸気通路１５ａ，１５ｂへ還流されるＥＧＲガス流量を少なくする。同時に、各スロットルバルブ１９ａ，１９ｂのうちの他方の開度を大きくすることで、他方の吸気通路の内圧を上昇させて他方の排気還流通路２４ａ，２４ｂを介して分岐吸気通路１５ａ，１５ｂへ還流されるＥＧＲガス流量を多くする。よって、この場合、スロットルバルブ１９ａ，１９ｂは、排出ガス流量を調整可能な流量調整手段を構成するＥＧＲガス流量制御手段として機能する。

（ろ）ＥＧＲバルブ２５ａ，２５ｂの開度を制御することで、排出ガス流量の差を減少させるようにしてもよい。各ＥＧＲバルブ２５ａ，２５ｂのうちの一方の開度を小さくすることで、一方の排気還流通路２４ａ，２４ｂを介して一方の分岐吸気通路１５ａ，１５ｂへ還流されるＥＧＲガス流量を少なくし、各ＥＧＲバルブ２５ａ，２５ｂのうちの他方の開度を大きくすることで、他方の排気還流通路２４ａ，２４ｂを介して他方の分岐吸気通路１５ａ，１５ｂへ還流されるＥＧＲガス流量を多くする。よって、この場合、ＥＧＲバルブ２５ａ，２５ｂは、排出ガス流量を調整可能な流量調整手段を構成するＥＧＲガス流量制御手段として機能する。

（は）吸気弁や排気弁の開弁時期、閉弁時期、或いはリフト量等を制御することで、排出ガス流量の差を減少させるようにしてもよい。一方の吸気弁及び排気弁をバルブオーバラップ量が大きくなるように変更して排気通路から燃焼室へと戻されるＥＧＲガス流量を増加させたり、他方の吸気弁及び排気弁をバルブオーバラップ量が小さくなるように変更して排気通路から燃焼室へと戻されるＥＧＲガス流量を減少させたりする。よって、この場合、吸気弁や排気弁は、排出ガス流量を調整可能な流量調整手段を構成するＥＧＲガス流量制御手段として機能する。

○ 実施形態において、電子制御装置３０は、排出ガス流量差補正処理開始から一方の排出通路２２ａにおける温度比率が収束し、さらに、他方の排出通路２２ｂにおける温度比率が収束するまで、各排出通路２２ａ，２２ｂの温度比率の差を算出し続けるとともに、算出し続けた温度比率の差の合計を利用して流量調整したが、これに限らない。例えば、電子制御装置３０は、ディーゼルエンジンの始動直後において、温度比率の差が最も大きくなるタイミングで、各排出通路２２ａ，２２ｂでの温度比率を算出するとともに、そのタイミングで算出された各温度比率の差を利用して流量調整してもよい。各排気通路間での排気温度の差が大きくなるタイミングは、ディーゼルエンジンの始動直後という条件下であれば、ほぼ定めることができる。よって、電子制御装置３０は、ディーゼルエンジンの始動直後において、温度比率の差が最も大きくなるタイミングの一点だけ温度比率を算出するだけでよく、また、その一点で算出された温度比率の差のみを利用するだけでよいため、簡単な制御で各排出ガス流量の差を精度良く減少させることができる。また、上記変更例では、各排出通路２２ａ，２２ｂでの温度比率の差が最も大きくなるタイミングで温度比率を算出したが、算出するタイミングは、各排出通路２２ａ，２２ｂでの温度比率の差が最も大きくなるタイミングの前後であって、温度比率の差が予め設定された値よりも大きくなる範囲内の所定のタイミングであってもよい。

○ 実施形態において、電子制御装置３０は、ディーゼルエンジンの始動直後において、温度比率の差が大きくなるタイミングまで、各排出通路２２ａ，２２ｂの温度比率の差を算出し続けるとともに、算出し続けた温度比率の差の合計を利用して流量調整してもよい。

○ 実施形態において、電子制御装置３０が行う排出ガス流量差補正処理をディーゼルエンジンの冷間始動時から所定期間に限って実行するようにしたが、これに限らない。例えば、電子制御装置３０が行う排出ガス流量差補正処理を高負荷運転時から低負荷運転時に変わるときに実行するようにしてもよい。ディーゼルエンジンにおける高負荷運転時から低負荷運転時では、各排気通路を流れる排気温度の差が大きくなるタイミングであることから、各温度比率の差が大きくなり、各温度比率の差を算出し易くなる。

○ 実施形態において、電子制御装置３０が行う排出ガス流量差補正処理をディーゼルエンジンの冷間始動時から所定期間に限って実行するようにしたが、これに限らない。例えば、電子制御装置３０が行う排出ガス流量差補正処理を低負荷運転時から高負荷運転時に変わるときに実行するようにしてもよい。ディーゼルエンジンにおける低負荷運転時から高負荷運転時では、各排気通路を流れる排気温度の差が大きくなるタイミングであることから、各温度比率の差が大きくなり、各温度比率の差を算出し易くなる。

○ 実施形態において、触媒として酸化触媒を適用したが、これに限らず、例えば、触媒としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を適用してもよい。
○ 実施形態において、上流排気温センサ２８ａ，２８ｂと下流排気温センサ２９ａ，２９ｂとの間に、酸化触媒２６ａ，２６ｂ及びフィルタ２７ａ，２７ｂを配置してもよい。この場合、酸化触媒２６ａ，２６ｂ及びフィルタ２７ａ，２７ｂが所定の熱容量を有する蓄熱部材として機能する。

○ 実施形態において、上流排気温センサ２８ａ，２８ｂと下流排気温センサ２９ａ，２９ｂとの間に、酸化触媒２６ａ，２６ｂを配置したが、これに限らず、例えば、各排出通路２２ａ，２２ｂを流れる排気を整流するための整流部材を配置してもよい。この場合、整流部材は所定の熱容量を有する蓄熱部材として機能する。

○ 本発明を、３つ以上の気筒群を有するディーゼルエンジンの排気装置に適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。

（イ）複数の気筒群は２群に分けられるとともに、前記排気通路の数は２つであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの排気装置。

１０…エンジン本体、１１ａ，１１ｂ…気筒、１４…吸気通路の一部を構成するインテークマニホールド、１５ａ，１５ｂ…吸気通路の一部を構成する分岐吸気通路、１６２ａ，１６２ｂ…流量調整手段を構成するＥＧＲガス流量制御手段としてのタービン部、１７…吸気通路の一部を構成する基幹吸気通路、２１ａ，２１ｂ…排気通路の一部を構成するエキゾーストマニホールド、２２ａ，２２ｂ…排気通路の一部を構成する排出通路、２４ａ，２４ｂ…排気還流通路、２６ａ，２６ｂ…蓄熱部材として機能する触媒としての酸化触媒、２８ａ，２８ｂ…上流排気温センサ、２９ａ，２９ｂ…下流排気温センサ、３０…温度比率算出手段及び制御装置としての機能を有する電子制御装置、３５ａ，３５ｂ…排気浄化装置。

Claims (5)

1. エンジン本体が有する複数の気筒群に各々接続された前記気筒群と同数の排気通路と、
   各排気通路の下流より外部に排出される排出ガス流量を調整可能な流量調整手段と、
   各排気通路上に各々配置された排気浄化装置と、を備えたディーゼルエンジンの排気装置において、
   各排気通路上に配置されるとともに所定の熱容量を有する蓄熱部材と、
   前記蓄熱部材よりも上流側の上流排気温度を検出する上流排気温センサと、
   前記蓄熱部材よりも下流側の下流排気温度を検出する下流排気温センサと、
   各排気通路での前記上流排気温度に対する前記下流排気温度の割合である温度比率を算出する温度比率算出手段と、
   前記流量調整手段を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、各気筒群に対応して算出された前記温度比率に基づいて前記流量調整手段を制御して、前記排気通路間での排出ガス流量の差を減少させることを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
2. 前記制御装置は、前記温度比率算出手段により算出された各温度比率の差を求め、一定期間に算出された前記排気通路間での前記温度比率の差の合計を利用して、前記流量調整手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気装置。
3. 前記温度比率算出手段は、前記ディーゼルエンジンの始動直後において、前記温度比率の差が最も大きくなるタイミングで前記温度比率を算出するとともに、前記制御装置は、前記温度比率の差を利用して、前記流量調整手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気装置。
4. 前記排気浄化装置は排気ガスを浄化するための触媒を含み、前記蓄熱部材は前記触媒であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの排気装置。
5. 前記ディーゼルエンジンは、前記エンジン本体に外部空気を供給する吸気通路を備え、
   前記流量調整手段は、前記排気浄化装置よりも上流側の各排気通路と前記吸気通路とを各々連通させる排気還流通路と、各排気還流通路を流れるＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲガス流量制御手段であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの排気装置。

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