JP2018119496A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気浄化装置において、排気通路に設けられた酸化触媒と、排気通路における酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材とを備えたものが知られている。後処理部材は例えば、排気中の粒子状物質(PM)を捕集するためのフィルタと、フィルタの下流側に設けられ排気中のNOxを浄化するNOx触媒とを含む。 2. Description of the Related Art An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, particularly a diesel engine, is known that includes an oxidation catalyst provided in an exhaust passage and a post-processing member provided on the downstream side of the oxidation catalyst in the exhaust passage. The post-processing member includes, for example, a filter for collecting particulate matter (PM) in the exhaust and a NOx catalyst that is provided on the downstream side of the filter and purifies NOx in the exhaust.
こうした後処理部材の昇温を目的として、酸化触媒に供給されるHC、CO等の燃料由来未燃成分の量を意図的に増加することが行われる。こうすると、酸化触媒における未燃成分の酸化反応もしくは燃焼反応がより活発化し、酸化触媒から排出される排気ガスが昇温される。この昇温された排気ガスを後処理部材に供給することによって、後処理部材を昇温し、その活性度を増すことができる。 For the purpose of increasing the temperature of the post-processing member, the amount of fuel-derived unburned components such as HC and CO supplied to the oxidation catalyst is intentionally increased. As a result, the oxidation reaction or combustion reaction of the unburned components in the oxidation catalyst becomes more active, and the exhaust gas discharged from the oxidation catalyst is heated. By supplying this heated exhaust gas to the post-processing member, the post-processing member can be heated to increase its activity.
一般的に、かかる排気ガスおよび後処理部材の昇温は、排気スロットルバルブの開度減少、吸気スロットルバルブの開度減少、および燃料のポスト噴射の少なくとも一つによって行われる。しかし、これらのいずれも燃費を比較的顕著に悪化させる問題がある。 In general, the temperature of the exhaust gas and the post-processing member is increased by at least one of a reduction in the opening of the exhaust throttle valve, a reduction in the opening of the intake throttle valve, and post-injection of fuel. However, both of these have the problem of significantly remarkably deteriorating fuel consumption.
排気スロットルバルブの開度を減少すると、ポンピングロスが増加し、エンジン出力が低下するため、これを補う形で燃料噴射量が増加される。これにより排気昇温が可能であるが、これと引き替えに燃料消費量は増加する。 When the opening of the exhaust throttle valve is decreased, the pumping loss is increased and the engine output is decreased. Therefore, the fuel injection amount is increased to compensate for this. As a result, the temperature of the exhaust can be raised, but the fuel consumption increases in exchange for this.
吸気スロットルバルブの開度を減少した場合も、ポンピングロスが増加し、エンジン出力が低下するため、これを補う形で燃料噴射量が増加される。また比較的低温の新気の吸入量も抑制される。これらにより排気昇温が可能であるが、これと引き替えに燃料消費量は増加する。 Even when the opening of the intake throttle valve is decreased, the pumping loss increases and the engine output decreases. Therefore, the fuel injection amount is increased to compensate for this. In addition, the intake of relatively cool fresh air is also suppressed. Although the temperature of the exhaust can be raised by these, the fuel consumption increases in exchange for this.
燃料のポスト噴射を行った場合は、必然的に、ポスト噴射分の燃料が追加で筒内に噴射されるため、これにより燃料消費量が増加すると共に潤滑油中への燃料混入等が問題となる。 In the case of fuel post-injection, the fuel for the post-injection is inevitably additionally injected into the cylinder, which increases the fuel consumption and causes problems such as fuel mixing into the lubricating oil. Become.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、排気ガスおよび後処理部材の昇温を行うときの燃費悪化を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can suppress deterioration in fuel consumption when the temperature of exhaust gas and a post-processing member is raised.
本発明の一の態様によれば、
複数の気筒を区分して形成される第1気筒群および第2気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記第1気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第1可変動弁機構と、
排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材と、
前記第1気筒群および前記第2気筒群の稼動状態ならびに前記第1可変動弁機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が所定の第1領域にあるとき、前記第1気筒群および前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を全筒運転させ、前記第1気筒群の吸気弁が前記第2気筒群の吸気弁と同一の作動特性となるよう前記第1可変動弁機構を制御する第1制御モードを実行し、
前記内燃機関の運転状態が、前記第1領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第2領域にあるとき、前記第1気筒群を休止し前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第1気筒群の充填効率が前記第2気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第1可変動弁機構を制御する第2制御モードを実行する、ように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine having a first cylinder group and a second cylinder group formed by dividing a plurality of cylinders,
A first variable valve mechanism for varying the operating characteristics of the intake valves of the first cylinder group;
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage;
A post-processing member provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage;
A control unit configured to control operating states of the first cylinder group and the second cylinder group and the first variable valve mechanism;
With
The control unit is
When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined first region, the first cylinder group and the second cylinder group are operated to operate all cylinders of the internal combustion engine, and the intake valve of the first cylinder group is Executing a first control mode for controlling the first variable valve mechanism so as to have the same operating characteristics as the intake valves of the second cylinder group;
When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined second region at a lower speed and a lower load side than the first region, the first cylinder group is deactivated and the second cylinder group is operated to operate the internal combustion engine. And the second control mode for controlling the first variable valve mechanism is executed so that the charging efficiency of the first cylinder group becomes smaller than the charging efficiency of the second cylinder group. An exhaust emission control device for an internal combustion engine is provided.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記排気通路の所定位置における排気温度を検出するための温度検出部をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態が前記第2領域にある場合、
前記温度検出部により検出された排気温度が第1温度閾値以下で、且つ前記第1温度閾値より低い第2温度閾値より高いときには、前記第2制御モードを実行し、
前記温度検出部により検出された排気温度が前記第2温度閾値以下のときには、前記第1気筒群を休止し且つ前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第1気筒群に筒内燃焼させないような態様で燃料を供給し、前記第1気筒群の充填効率が前記第2気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第1可変動弁機構を制御する第3制御モードを実行する、ように構成されている。
Preferably, the exhaust purification device further includes a temperature detection unit for detecting an exhaust temperature at a predetermined position of the exhaust passage,
The control unit, when the operating state of the internal combustion engine is in the second region,
When the exhaust gas temperature detected by the temperature detector is lower than the first temperature threshold and higher than the second temperature threshold lower than the first temperature threshold, the second control mode is executed,
When the exhaust gas temperature detected by the temperature detector is equal to or lower than the second temperature threshold, the first cylinder group is deactivated and the second cylinder group is operated to reduce the internal combustion engine to perform the cylinder reduction operation. Third control for supplying the fuel in such a manner that the cylinder group is not burned in-cylinder and controlling the first variable valve mechanism so that the charging efficiency of the first cylinder group becomes smaller than the charging efficiency of the second cylinder group. Configured to run mode.
好ましくは、前記後処理部材が、排気中の粒子状物質を捕集するためのフィルタと、前記フィルタの下流側に設けられ排気中のNOxを浄化するNOx触媒とを含み、
前記所定位置は、前記フィルタの入口部の位置、または前記NOx触媒の入口部の位置である。
Preferably, the post-processing member includes a filter for collecting particulate matter in the exhaust, and a NOx catalyst provided on the downstream side of the filter to purify NOx in the exhaust,
The predetermined position is the position of the inlet of the filter or the position of the inlet of the NOx catalyst.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を検出するための堆積量検出部をさらに備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が前記第2領域にあり、前記堆積量検出部により検出された堆積量が所定の堆積量閾値未満である場合、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第1温度閾値以下で且つ前記第2温度閾値より高いときには前記第2制御モードを実行し、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第2温度閾値以下のときには前記第3制御モードを実行する。
Preferably, the exhaust emission control device further includes a deposition amount detection unit for detecting a deposition amount of particulate matter in the filter,
The control unit is
When the operating state of the internal combustion engine is in the second region and the accumulation amount detected by the accumulation amount detection unit is less than a predetermined accumulation amount threshold, the exhaust temperature detected by the temperature detection unit is the first temperature. The second control mode is executed when the temperature is lower than the temperature threshold and higher than the second temperature threshold, and the third control mode is executed when the exhaust temperature detected by the temperature detector is lower than the second temperature threshold.
好ましくは、前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が前記第2領域にあり、前記堆積量検出部により検出された堆積量が前記堆積量閾値以上である場合、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第1温度閾値より高い第3温度閾値以下のときには前記第3制御モードを実行し、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第3温度閾値より高いときには前記第1制御モードを実行する。
Preferably, the control unit is
When the operating state of the internal combustion engine is in the second region and the accumulation amount detected by the accumulation amount detection unit is equal to or greater than the accumulation amount threshold, the exhaust temperature detected by the temperature detection unit is the first temperature. The third control mode is executed when the temperature is below a third temperature threshold value that is higher than the threshold value, and the first control mode is executed when the exhaust gas temperature detected by the temperature detector is higher than the third temperature threshold value.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第2気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第2可変動弁機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記第2制御モードおよび前記第3制御モードの実行時に、前記第2気筒群の充填効率が前記第1制御モードの実行時より小さくなるよう前記第2可変動弁機構を制御する。
Preferably, the exhaust purification device further includes a second variable valve mechanism for making the operating characteristic of the intake valve of the second cylinder group variable,
The control unit controls the second variable valve mechanism so that a charging efficiency of the second cylinder group is smaller than that in the execution of the first control mode when the second control mode and the third control mode are executed. To do.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第3制御モードの実行時に、前記第1制御モードの実行時に供給される燃料より少ない量の燃料を前記第1気筒群に供給する。 Preferably, when the third control mode is executed, the control unit supplies a smaller amount of fuel to the first cylinder group than the fuel supplied when the first control mode is executed.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第3制御モードの実行時に、前記第2気筒群への燃料供給タイミングより遅角されたタイミングで前記第1気筒群に燃料を供給する。 Preferably, the control unit supplies fuel to the first cylinder group at a timing delayed from a fuel supply timing to the second cylinder group when the third control mode is executed.
好ましくは、前記内燃機関は、
前記第1気筒群および前記第2気筒群に対し独立して形成された第1排気マニホールドおよび第2排気マニホールドと、
前記第2排気マニホールドに接続されたEGR通路と、を有する。
Preferably, the internal combustion engine is
A first exhaust manifold and a second exhaust manifold formed independently for the first cylinder group and the second cylinder group;
And an EGR passage connected to the second exhaust manifold.
本発明の他の態様によれば、
複数の気筒を区分して形成される第1気筒群および第2気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記第1気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第1可変動弁機構と、
排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材と、
前記第1気筒群および前記第2気筒群の稼動状態ならびに前記第1可変動弁機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が所定の第1領域にあるとき、前記第1気筒群および前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を全筒運転させ、前記第1気筒群が前記第2気筒群と同一の作動特性となるよう前記第1可変動弁機構を制御する第1制御モードを実行し、
前記内燃機関の運転状態が、前記第1領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第2領域にあるとき、前記第1気筒群を休止し前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第1気筒群の充填効率が前記第2気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第1可変動弁機構を制御する第2制御モードを実行する、ように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine having a first cylinder group and a second cylinder group formed by dividing a plurality of cylinders,
A first variable valve mechanism for varying the operating characteristics of the intake valves of the first cylinder group;
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage;
A post-processing member provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage;
A control unit configured to control operating states of the first cylinder group and the second cylinder group and the first variable valve mechanism;
With
The control unit is
When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined first region, the first cylinder group and the second cylinder group are operated to cause the internal combustion engine to operate all cylinders, and the first cylinder group is the second cylinder. Executing a first control mode for controlling the first variable valve mechanism so as to have the same operating characteristics as the group;
When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined second region at a lower speed and a lower load side than the first region, the first cylinder group is deactivated and the second cylinder group is operated to operate the internal combustion engine. And the second control mode for controlling the first variable valve mechanism is executed so that the charging efficiency of the first cylinder group becomes smaller than the charging efficiency of the second cylinder group. An exhaust emission control device for an internal combustion engine is provided.
以下、この他の態様における好ましい形態を述べる。 Hereinafter, preferred embodiments in other embodiments will be described.
好ましくは、前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が、前記第2領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第3領域にあるとき、前記第1気筒群を休止し且つ前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第1気筒群に筒内燃焼させないような態様で燃料を供給し、前記第1気筒群の充填効率が前記第2気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第1可変動弁機構を制御する第3制御モードを実行する、ように構成されている。
Preferably, the control unit is
When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined third region at a lower speed and a lower load side than the second region, the first cylinder group is deactivated and the second cylinder group is operated to operate the internal combustion engine The first cylinder group is operated so as to reduce cylinders, and fuel is supplied in such a manner that the first cylinder group is not burned in-cylinder, so that the charging efficiency of the first cylinder group becomes smaller than the charging efficiency of the second cylinder group. The third control mode for controlling the variable valve mechanism is executed.
好ましくは、前記後処理部材が、排気中の粒子状物質を捕集するためのフィルタと、前記フィルタの下流側に設けられ排気中のNOxを浄化するNOx触媒とを含む。 Preferably, the post-processing member includes a filter for collecting particulate matter in the exhaust, and a NOx catalyst provided on the downstream side of the filter for purifying NOx in the exhaust.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を検出するための堆積量検出部をさらに備え、
前記制御ユニットは、
前記堆積量検出部により検出された堆積量が所定の堆積量閾値未満である場合、
前記内燃機関の運転状態が前記第1領域にあるときには前記第1制御モードを実行し、前記内燃機関の運転状態が前記第2領域にあるときには前記第2制御モードを実行し、前記内燃機関の運転状態が前記第3領域にあるときには前記第3制御モードを実行する。
Preferably, the exhaust emission control device further includes a deposition amount detection unit for detecting a deposition amount of particulate matter in the filter,
The control unit is
When the accumulation amount detected by the accumulation amount detection unit is less than a predetermined accumulation amount threshold,
When the operating state of the internal combustion engine is in the first region, the first control mode is executed. When the operating state of the internal combustion engine is in the second region, the second control mode is executed. When the operating state is in the third region, the third control mode is executed.
好ましくは、前記制御ユニットは、
前記堆積量検出部により検出された堆積量が前記堆積量閾値以上である場合、
前記内燃機関の運転状態が前記第1領域にあるときには前記第1制御モードを実行し、前記内燃機関の運転状態が、前記第1領域よりも低回転かつ低負荷側の領域であって且つ前記第2領域および前記第3領域と異なる所定の第4領域にあるときには前記第3制御モードを実行する。
Preferably, the control unit is
When the accumulation amount detected by the accumulation amount detection unit is equal to or greater than the accumulation amount threshold,
When the operating state of the internal combustion engine is in the first region, the first control mode is executed, and the operating state of the internal combustion engine is a region at a lower speed and lower load than the first region, and When in a predetermined fourth area different from the second area and the third area, the third control mode is executed.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第2気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第2可変動弁機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記第2制御モードおよび前記第3制御モードの実行時に、前記第2気筒群の充填効率が前記第1制御モードの実行時より小さくなるよう前記第2可変動弁機構を制御する。
Preferably, the exhaust purification device further includes a second variable valve mechanism for making the operating characteristic of the intake valve of the second cylinder group variable,
The control unit controls the second variable valve mechanism so that a charging efficiency of the second cylinder group is smaller than that in the execution of the first control mode when the second control mode and the third control mode are executed. To do.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第3制御モードの実行時に、前記第1制御モードの実行時に供給される燃料より少ない量の燃料を前記第1気筒群に供給する。 Preferably, when the third control mode is executed, the control unit supplies a smaller amount of fuel to the first cylinder group than the fuel supplied when the first control mode is executed.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第3制御モードの実行時に、前記第2気筒群への燃料供給タイミングより遅角されたタイミングで前記第1気筒群に燃料を供給する。 Preferably, the control unit supplies fuel to the first cylinder group at a timing delayed from a fuel supply timing to the second cylinder group when the third control mode is executed.
好ましくは、前記内燃機関は、
前記第1気筒群および前記第2気筒群に対し独立して形成された第1排気マニホールドおよび第2排気マニホールドと、
前記第2排気マニホールドに接続されたEGR通路と、を有する。
Preferably, the internal combustion engine is
A first exhaust manifold and a second exhaust manifold formed independently for the first cylinder group and the second cylinder group;
And an EGR passage connected to the second exhaust manifold.
本発明によれば、排気ガスおよび後処理部材の昇温を行うときの燃費悪化を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress deterioration in fuel consumption when the exhaust gas and the post-processing member are heated.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されない点に留意すべきである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関(エンジンともいう)1は、車両(図示せず)に搭載された多気筒エンジンである。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン1は直列4気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン1はガソリンエンジンであってもよい。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. An internal combustion engine (also referred to as an engine) 1 is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle (not shown). In the present embodiment, the vehicle is a large vehicle such as a truck, and the
エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に接続された吸気通路3および排気通路4と、ターボチャージャ14と、燃料噴射装置5とを備える。エンジン本体2は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
The
燃料噴射装置5は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ7と、インジェクタ7に接続されたコモンレール8とを備える。インジェクタ7は、シリンダ9内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタである。コモンレール8は、インジェクタ7から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。
The fuel injection device 5 includes a common rail fuel injection device, and includes a fuel injection valve, that is, an
吸気通路3は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された吸気マニホールド10と、吸気マニホールド10の上流端に接続された吸気管11とにより主に画成される。吸気マニホールド10は、吸気管11から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管11には、上流側から順に、エアクリーナ12、エアフローメータ13、ターボチャージャ14のコンプレッサ14C、インタークーラ15、および電子制御式の吸気スロットルバルブ16が設けられる。エアフローメータ13は、エンジン1の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサであり、マスエアフロー(MAF)センサ等とも称される。
The
排気通路4は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された排気マニホールド20と、排気マニホールド20の下流側に接続された排気管21とにより主に画成される。排気マニホールド20は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管21、もしくは排気マニホールド20と排気管21の間には、ターボチャージャ14のタービン14Tが設けられる。タービン14Tより下流側の排気通路4には、上流側から順に、酸化触媒22、フィルタ23、選択還元型NOx触媒(SCR)24およびアンモニア酸化触媒26が設けられる。フィルタ23とNOx触媒24の間の排気通路4には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁25が設けられる。
The
酸化触媒22およびフィルタ23には、触媒成分をなすPt、Pd等の貴金属が担持されている。酸化触媒22は、排気中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温する。フィルタ23は、所謂連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタであり、排気中に含まれる粒子状物質(PMとも称す)を捕集する。フィルタ23には、ハニカム構造の基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられる。これに対し酸化触媒22の基材の両端開口は全て開放され、酸化触媒22は所謂フロースルータイプとされている。
The
NOx触媒24は、添加弁25から添加された尿素水に由来するアンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元浄化する。アンモニア酸化触媒26は、NOx触媒24から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。NOx触媒24およびアンモニア酸化触媒26にも触媒成分をなすPt、Pd等の貴金属が担持され、これらもフロースルータイプとされている。なおNOx触媒24は吸蔵還元型NOx触媒(LNT)であってもよい。
The
このように本実施形態において、排気通路4における酸化触媒22の下流側には、排気後処理を実行する後処理部材が設けられる。後処理部材は、第1後処理部材としてのフィルタ23と、第2後処理部材としてのNOx触媒24とを含み、さらには第3後処理部材としてのアンモニア酸化触媒26をも含む。詳しくは後述するが、本実施形態は、主にフィルタ23とNOx触媒24に供給される排気ガスを昇温し、それら自体を昇温することに向けられる。
Thus, in the present embodiment, the post-processing member that performs the exhaust post-treatment is provided on the
フィルタ23の温度が上昇するほど、フィルタ23の活性度は増加し、フィルタ23内に堆積されたPMの減少速度は増加する傾向にある。従ってフィルタ23を昇温することは、その内部のPM堆積量を減少する上で有益である。他方、NOx触媒24の温度が上昇するほど、NOx触媒24の活性度は増加し、NOx浄化率は増加する傾向にある。従ってNOx触媒24を昇温することは、NOx浄化率を増加させる上で有益である。
As the temperature of the
エンジン1はEGR装置30をも備える。EGR装置30は、排気通路4内(特に排気マニホールド20内)の排気ガスの一部(EGRガスという)を吸気通路3内(特に吸気マニホールド10内)に還流させるためのEGR通路31と、EGR通路31を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ32と、EGRガスの流量を調節するためのEGR弁33とを備える。
The
ところで本実施形態のエンジン1は、全4気筒を2気筒ずつに区分して形成される第1気筒群Aおよび第2気筒群Bを備える。すなわちエンジン1の#1〜#4気筒は、#1,#2気筒を含む第1気筒群Aと、#3,#4気筒を含む第2気筒群Bとに区分される。
Incidentally, the
これら第1気筒群Aおよび第2気筒群Bに対し、吸気マニホールド10は共通であるが、排気マニホールド20は実質的に分離独立して形成されている。本実施形態の場合、排気マニホールド20は、その内部の隔壁35によって、第1気筒群Aに対する第1排気マニホールド20Aと、第2気筒群Bに対する第2排気マニホールド20Bとに実質的に二分割されている。隔壁35はタービン14Tの入口まで延び、従って排気マニホールド20はタービン14Tの入口まで二分割されている。
The
EGR通路31の上流端は、第2排気マニホールド20Bに接続され、第2気筒群Bからの排気ガスのみが吸気マニホールド10に還流されるようになっている。もっとも、隔壁35を省略し排気マニホールド20を分割せず、EGR通路31の上流端を、第1気筒群Aよりも第2気筒群Bの方に近い排気マニホールド20の位置に接続してもよい。例えば図示の如く、EGR通路31の上流端を、第1気筒群Aから気筒列方向に最も離れた排気マニホールド20の位置に接続してもよい。こうすることによっても、第2気筒群Bからの排気ガスを第1気筒群Aからの排気ガスに比べてより積極的かつ多量に、吸気マニホールド10に還流させることができ、同等の効果を果たせる。こうすることの利点は後に説明する。
The upstream end of the
加えて本実施形態の排気浄化装置は、第1気筒群Aに設けられ、第1気筒群Aの吸気弁の作動特性を可変にするための可変動弁機構、すなわち第1可変動弁機構36Aを備える。また本実施形態の排気浄化装置は、第2気筒群Bに設けられ、第2気筒群Bの吸気弁の作動特性を可変にするための可変動弁機構、すなわち第2可変動弁機構36Bをも備える。ここで「作動特性」には、リフト、作動角(開弁期間)、バルブタイミング(開および閉タイミング)の少なくとも一つが含まれる。これら第1および第2可変動弁機構36A,36Bは、公知構造を含め任意の構造とすることができ、本実施形態の場合、図2に示すように、吸気弁のリフトおよび作動角を同時に可変とするようになっている。この作動特性については後に詳述する。第1および第2可変動弁機構36A,36Bは互いに独立して制御される。図2において、横軸はクランク角θ、縦軸は吸気弁のリフトLである。
In addition, the exhaust purification apparatus of the present embodiment is provided in the first cylinder group A, and is a variable valve mechanism for changing the operating characteristics of the intake valves of the first cylinder group A, that is, the first
また、本実施形態の排気浄化装置は、それぞれ排気通路4に設けられた電子制御式の排気スロットルバルブ37と、排気インジェクタ38とを備える。本実施形態において、これらはタービン14Tと酸化触媒22の間の排気通路4に設けられ、排気スロットルバルブ37より下流側に排気インジェクタ38が配置される。但しこれらの設置位置は変更可能である。排気インジェクタ38は、排気通路4内に燃料を噴射するためのインジェクタである。
In addition, the exhaust purification device of this embodiment includes an electronically controlled
このエンジン1を制御するための制御装置が車両に搭載されている。制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット(ECUと称す)100を有する。ECU100はCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ECU100は、筒内インジェクタ7、吸気スロットルバルブ16、添加弁25、EGR弁33、第1可変動弁機構36A、第2可変動弁機構36B、排気スロットルバルブ37および排気インジェクタ38を制御するように構成され、プログラムされている。
A control device for controlling the
制御装置は、以下のセンサ類も有する。このセンサ類に関して、上述のエアフローメータ13の他、エンジンの回転速度、具体的には毎分当たりの回転数(rpm)を検出するための回転速度センサ40と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ41とが設けられる。また、酸化触媒22、フィルタ23、NOx触媒24およびアンモニア酸化触媒26の各々の入口部の排気温度(入口ガス温度)を検出するための排気温センサ42,43,44,46が設けられている。また、フィルタ23の入口部および出口部の排気圧の差圧を検出するための差圧センサ45が設けられている。また、運転者により手動操作される手動再生スイッチ47が設けられている。これらセンサ類の出力信号はECU100に送られる。
The control device also has the following sensors. Regarding these sensors, in addition to the
後に理解されるが、排気温センサ42,43,44,46の少なくとも一つとECU100は、特許請求の範囲にいう温度検出部を構成する。また差圧センサ45とECU100は、特許請求の範囲にいう堆積量検出部を構成する。
As will be understood later, at least one of the
次に、本実施形態の制御について説明する。なお単純化のため、吸気スロットルバルブ16および排気スロットルバルブ37は全開に制御されているものとする。
Next, the control of this embodiment will be described. For simplification, it is assumed that the
概してECU100は、第1制御モードα、第2制御モードβおよび第3制御モードγという三つの制御モードを実行し、これら制御モードに従ってエンジン各部を制御するように構成されている。
In general, the
ここで、これら三つの制御モードに共通であるが、ECU100は、回転速度センサ40およびアクセル開度センサ41によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Neおよびアクセル開度Acに基づき、図4(A)に示すような燃料噴射量マップに従って、燃料噴射量、特にインジェクタ7への指示噴射量としての目標燃料噴射量Qを算出する。燃料噴射量マップは予め試験等を通じて設定され、ECU100に記憶されている。この点は後述するマップについても同様である。目標燃料噴射量Qは、エンジン負荷を表すパラメータであり、このパラメータについては目標燃料噴射量Q以外にもアクセル開度等の任意のパラメータを採用できる。
Here, although common to these three control modes, the
次いでECU100は、エンジン回転数Neおよび目標燃料噴射量Qによって規定されるエンジン運転状態がどの領域にあるかを、図4(B)に示すような領域判定マップに従って判定する。本実施形態においては、エンジンの全運転領域が、高回転側および高負荷側の少なくとも一方である第1領域R1と、第1領域R1よりも低回転かつ低負荷側の第2領域R2とに区分されている。ECU100は、検出されたエンジン回転数Neおよび目標燃料噴射量Qが領域判定マップ上の第1領域R1にあれば、エンジン運転状態が第1領域R1にあると判定し、それらが第2領域R2にあればエンジン運転状態が第2領域R2にあると判定する。
Next, the
本実施形態では、エンジン回転数Neが所定の境界回転閾値N1以下で、かつ目標燃料噴射量Qが境界噴射量閾値Q1以下の領域を第2領域R2と定め、残りの領域を第1領域R1と定めている。本実施形態において、境界回転閾値N1は、エンジン回転数Neの全域を低速域と中速域と高速域とに略三等分したときに、中速域と高速域の境界を規定するエンジン回転数と等しく設定されている。また境界噴射量閾値Q1は、目標燃料噴射量Qの全域を低負荷側(少噴射量側)と高負荷側(大噴射量側)とに略二等分したときに、それらの境界を規定する目標燃料噴射量として設定されている。従って第2領域R2は、エンジンの低中速かつ低負荷領域といえる。もっとも各領域R1,R2の具体的な設定方法については他の方法も可能である。 In the present embodiment, a region where the engine speed Ne is equal to or less than a predetermined boundary rotation threshold value N1 and the target fuel injection amount Q is equal to or less than the boundary injection amount threshold value Q1 is defined as the second region R2, and the remaining region is defined as the first region R1. It stipulates. In the present embodiment, the boundary rotation threshold N1 is the engine rotation that defines the boundary between the medium speed range and the high speed range when the entire range of the engine speed Ne is roughly divided into the low speed range, the medium speed range, and the high speed range. It is set equal to the number. The boundary injection amount threshold value Q1 defines the boundary when the entire range of the target fuel injection amount Q is roughly divided into two parts, the low load side (small injection amount side) and the high load side (large injection amount side). The target fuel injection amount is set. Therefore, the second region R2 can be said to be a low / medium speed and low load region of the engine. However, other specific methods for setting the regions R1 and R2 are possible.
ECU100は、エンジン運転状態が第1領域R1にあるとき、第1制御モードαを実行する。この際、ECU100は、通常のエンジンと同様、第1気筒群Aおよび第2気筒群Bを稼動させ、エンジン1を全筒運転させる。そして全気筒のインジェクタ7から、図4(A)に示した燃料噴射量マップから求まる目標燃料噴射量Qに等しい量の燃料を噴射させる。
The
またECU100は、第1気筒群Aの吸気弁が第2気筒群Bの吸気弁と同一の作動特性となるよう、第1および第2可変動弁機構36A,36Bを制御する。具体的には、図2に示すように、ECU100は、第2気筒群Bの吸気弁が、最大バルブリフトおよび最大作動角をもたらすリフト線図L1に従って作動するよう、第2可変動弁機構36Bを制御する。またECU100は、第1気筒群Aの吸気弁も同一のリフト線図L1に従って作動するよう、第1可変動弁機構36Aを制御する。これにより、高回転および/または高負荷域である第1領域R1内において十分な吸気量を確保でき、所望のエンジン出力を達成できる。
The
次に、ECU100は、エンジン運転状態が第2領域R2にあるとき、第1制御モードα、第2制御モードβおよび第3制御モードγのいずれかを選択して実行する。言い変えれば第2領域R2は、第2制御モードβおよび第3制御モードγのいずれかを実行可能な領域である。第2制御モードβは第1制御モードαよりも排気昇温に有利な制御モードであり、第3制御モードγは第2制御モードβよりも排気昇温にさらに有利な制御モードである。
Next, when the engine operating state is in the second region R2, the
これら制御モードの選択ないし切り替えは、主に排気通路4の所定位置における排気温度に基づいて行われる。ここで所定位置は、排気温センサ42,43,44,46の設置位置のいずれかとすることが可能である。
Selection or switching of these control modes is performed mainly based on the exhaust temperature at a predetermined position of the
本実施形態は、燃料消費量をできるだけ抑えつつ、フィルタ23に堆積したPMの堆積量を減らすこと、すなわちフィルタ再生を促進することを主な目的とする。このため、所定位置を、フィルタ23の入口部における排気温センサ43の設置位置とし、排気温センサ43により検出された排気温度Tbに基づいて制御モードを切り替える。
The main object of the present embodiment is to reduce the amount of PM deposited on the
但し、昇温の主目的に応じて所定位置は任意に変更可能である。例えばNOx触媒24の昇温を主目的とする場合には、所定位置を、NOx触媒24の入口部における排気温センサ44の設置位置とし、排気温センサ44により検出された排気温度Tcに基づいて制御モードを切り替えてもよい。
However, the predetermined position can be arbitrarily changed according to the main purpose of temperature increase. For example, when the main purpose is to raise the temperature of the
ここでフィルタ再生について説明する。本実施形態では便宜上、排気昇温のための追加燃料を供給しないで行うフィルタ再生をパッシブ再生といい、排気昇温のための追加燃料を供給して行うフィルタ再生をアクティブ再生という。またアクティブ再生は、手動再生スイッチ47がオンされたことにより強制的に実行される手動再生と、手動再生スイッチ47がオンされない状態で自動的に実行される自動再生とに分類される。手動再生は一般的にはアイドル停車中に行われる。
Here, filter regeneration will be described. In this embodiment, for convenience, filter regeneration that is performed without supplying additional fuel for increasing the temperature of exhaust gas is referred to as passive regeneration, and filter regeneration that is performed while supplying additional fuel for increasing the temperature of exhaust gas is referred to as active regeneration. The active regeneration is classified into manual regeneration that is forcibly executed when the
パッシブ再生は第1制御モードαと第2制御モードβのときに実行される。このとき、後に理解されるが、筒内から排出される排気ガスが比較的高温なので、この排気ガスをフィルタ23に供給することで、フィルタ23を昇温し、堆積PMの燃焼を促進することができる。他方、アクティブ再生は第3制御モードγのときに実行される。排気昇温のための追加燃料を供給すると、この追加燃料が酸化触媒22で燃焼され、酸化触媒22から昇温された排気ガスが排出される。この排気ガスをフィルタ23に供給することで、フィルタ23を昇温し、堆積PMの燃焼を促進することができる。
Passive regeneration is executed in the first control mode α and the second control mode β. At this time, as will be understood later, since the exhaust gas discharged from the cylinder is relatively hot, supplying the exhaust gas to the
なお、フィルタ23の入口部における排気温度が上昇すれば、必然的にNOx触媒24の入口部における排気温度も上昇する。前者と後者の排気温度はほぼ同一とみなせるか、あるいは互いに相関関係にある。よって、フィルタ23の昇温は必然的に、NOx触媒24の昇温を伴い、NOx触媒24の活性度を増加させる。
Note that if the exhaust temperature at the inlet of the
手動再生スイッチ47がオフで且つ後述の各条件が満たされることにより第3制御モードγが実行されると、フィルタ23は自動再生される。これに対し、手動再生スイッチ47がオンだと、後述の各条件の成立の有無に拘わらず第3制御モードγが実行され、フィルタ23は手動再生される。以下の説明では、理解容易のため、基本的に自動再生についてのみ説明し、手動再生については触れないものとする。
When the third control mode γ is executed when the
さて、ECU100は、第2制御モードβを実行する際、第1気筒群Aを休止し第2気筒群Bを稼動させてエンジン1を減筒運転させる。このとき、第1気筒群Aについては、インジェクタ7からの燃料噴射を停止させる。また第2気筒群Bについては、全筒運転時と同等の出力を確保できるよう、インジェクタ7からの燃料噴射量を、図4(A)に示した燃料噴射量マップから求まる目標燃料噴射量Qよりも増加させる。具体的には、図4(C)に示すような別の燃料噴射量マップ(減筒時稼動気筒燃料噴射量マップという)から、同一の回転数およびアクセル開度条件でより増量された目標燃料噴射量QBを求め、この目標燃料噴射量QBに等しい量の燃料を第2気筒群Bのインジェクタ7から噴射させる。
Now, when executing the second control mode β, the
またECU100は、第1気筒群Aの充填効率が第2気筒群Bの充填効率より小さくなるよう、第1および第2可変動弁機構36A,36Bを制御する。ここで充填効率とは、1気筒当たりの最大吸入空気量に対する実際の吸入空気量の割合をいう。本実施形態においてECU100は、図2に示すように、第2気筒群Bの吸気弁が、リフト線図L1よりも若干小リフトかつ小作動角となるリフト線図L2に従って作動するよう、第2可変動弁機構36Bを制御する。またECU100は、第1気筒群Aの吸気弁が、リフト線図L2に対しさらに小リフトかつ小作動角となるリフト線図L3に従って作動するよう、第1可変動弁機構36Aを制御する。
Further, the
本実施形態において、リフト線図L3は、リフト線図L1に対する充填効率が所定割合以下、例えば50%以下となるように設定されている。またリフト線図L2は、リフト線図L1に対する充填効率が50%より大きく100%未満となるように設定されている。図示されるリフト線図L3は充填効率が50%の場合であるが、これはL3’、L3”で示されるように、0%より大きく50%以下の範囲内で適宜変更可能である。同様に、リフト線図L2も、例えばL2’で示されるように、50%より大きく100%未満の範囲内で適宜変更可能である。なお50%は、あくまで経験的あるいは実験的に好ましいと思われる値の例示であり、この値に限定する意図ではない。 In the present embodiment, the lift diagram L3 is set so that the filling efficiency with respect to the lift diagram L1 is a predetermined ratio or less, for example, 50% or less. The lift diagram L2 is set so that the filling efficiency with respect to the lift diagram L1 is greater than 50% and less than 100%. The lift diagram L3 shown is for the case where the filling efficiency is 50%, but as shown by L3 ′ and L3 ″, this can be changed as appropriate within the range of greater than 0% and less than 50%. In addition, the lift diagram L2 can be appropriately changed within a range of more than 50% and less than 100%, as indicated by L2 ′, for example, and 50% seems to be preferable empirically or experimentally. It is an example of the value, and is not intended to be limited to this value.
代替的に、第2気筒群Bの吸気弁を、第1制御モードαのときと同じリフト線図L1に従って作動させてもよい。この場合、第2可変動弁機構36Bは省略可能である。但し本実施形態のように、第1制御モードαのときより充填効率低下側のリフト線図L2に従って作動させた方が好ましい。すなわち、第2制御モードβは第1制御モードαのときより低回転かつ低負荷側の第2領域R2で実行されるので、リフト線図L2に従って作動させた方が、第2領域R2に適した充填効率となるよう最適化できるからである。よって本実施形態のリフト線図L2は、第2領域R2に対して充填効率が最適化されるようなリフト線図に設定されている。
Alternatively, the intake valves of the second cylinder group B may be operated according to the same lift diagram L1 as in the first control mode α. In this case, the second
このように、第2制御モードβの実行時には、エンジン1が減筒運転され、休止側の第1気筒群Aと稼動側の第2気筒群Bとで吸気流量が全筒運転時に比べ減少される。減筒運転の場合、排気スロットルバルブ37および吸気スロットルバルブ16の開度減少に比べ、ポンピングロスが小さい。これは燃費悪化抑制につながり、言い変えれば燃費上有利である。また比較的低温の吸気の流量が減少することにより、排気温度の低下が抑制される。これにより、全筒運転時に比べ、高温の排気ガスを酸化触媒22ひいてはフィルタ23およびNOx触媒24に供給でき、フィルタ23およびNOx触媒24を一層昇温できる。かかる理由により、燃費悪化を抑制しつつ、排気ガスならびにフィルタ23およびNOx触媒24の昇温を行うことが可能である。そしてフィルタ23のパッシブ再生を促進し、NOx触媒24の活性度増加を促進することができる。
In this way, when the second control mode β is executed, the
なお代替的に、第2気筒群Bの吸気弁を第1制御モードαのときと同じリフト線図L1に従って作動させた場合でも、本実施形態ほどではないが、ポンピングロスを減少し、吸気流量を減少できる。よって本実施形態と同様の効果を発揮できる。 Alternatively, even when the intake valves of the second cylinder group B are operated according to the same lift diagram L1 as in the first control mode α, the pumping loss is reduced and the intake air flow rate is reduced, although not as in the present embodiment. Can be reduced. Therefore, the same effect as this embodiment can be exhibited.
次に、第3制御モードγについて説明する。ECU100は、第3制御モードγを実行する際、第2制御モードβのときと同様、第1気筒群Aを休止し第2気筒群Bを稼動させてエンジン1を減筒運転させる。またECU100は、第2制御モードβのときと同様、第1気筒群Aの充填効率が第2気筒群Bの充填効率より小さくなるよう、第1および第2可変動弁機構36A,36Bを制御する。
Next, the third control mode γ will be described. When executing the third control mode γ, the
これに加え、ECU100は、休止気筒である第1気筒群Aに筒内燃焼させないような態様で燃料を供給する。この燃料は、従来のポスト噴射燃料と同様、筒内燃焼しないためエンジン出力に寄与せず、排気ガスおよび後処理部材の昇温のために使用される燃料である。
In addition to this, the
具体的にはECU100は、図4(A)に示した燃料噴射量マップにおける目標燃料噴射量Qの最大値よりも少ない量の燃料を、第1気筒群Aのインジェクタ7から噴射させる。具体的には、図4(D)に示すような別の燃料噴射量マップ(減筒時休止気筒燃料噴射量マップという)から、目標燃料噴射量QAを求め、この目標燃料噴射量QAに等しい量の燃料を第1気筒群Aのインジェクタ7から噴射させる。
Specifically, the
図4(D)のマップから求められる休止側第1気筒群Aの目標燃料噴射量QAは、図4(A)のマップで示される目標燃料噴射量Qの最大値よりも少なく、一例ではあるが、好ましくは目標燃料噴射量Qの最大値の75%以下である。 The target fuel injection amount QA of the inactive first cylinder group A obtained from the map of FIG. 4D is smaller than the maximum value of the target fuel injection amount Q shown in the map of FIG. However, it is preferably 75% or less of the maximum value of the target fuel injection amount Q.
また本実施形態において、ECU100は、任意ではあるが、休止側第1気筒群Aにおいて燃料噴射量の減量に加えて、燃料噴射タイミングの遅角化(リタード)を実行する。
In the present embodiment, the
図3(A)には、第3制御モードγの実行時における休止側第1気筒群Aの燃料噴射タイミングの一例を示す。また図3(B)には、第3制御モードγの実行時における稼動側第2気筒群Bの燃料噴射タイミングの一例を示す。なおθはクランク角であり、TDCは圧縮上死点であり、ハッチング領域は燃料噴射が行われている期間、具体的にはインジェクタ7の通電時間を表す。
FIG. 3A shows an example of the fuel injection timing of the inactive first cylinder group A when the third control mode γ is executed. FIG. 3B shows an example of the fuel injection timing of the operating side second cylinder group B when the third control mode γ is executed. Note that θ is a crank angle, TDC is a compression top dead center, and a hatched region represents a period during which fuel injection is performed, specifically, an energization time of the
図3(B)に示すように、第2気筒群Bでは、少量のパイロット噴射PIの直後にメイン噴射MIが実行され、メイン噴射MIの燃料噴射タイミング(ここでは噴射開始タイミングをいう)は圧縮上死点TDCの近傍、より具体的には圧縮上死点TDCの直前とされている。なおメイン噴射MIの燃料噴射タイミングは図示されるタイミングに限らず、例えば圧縮上死点TDCの±20°CAの範囲内で任意に設定可能である。 As shown in FIG. 3 (B), in the second cylinder group B, the main injection MI is executed immediately after a small amount of pilot injection PI, and the fuel injection timing of the main injection MI (herein, the injection start timing) is compressed. It is set near the top dead center TDC, more specifically, immediately before the compression top dead center TDC. The fuel injection timing of the main injection MI is not limited to the timing shown in the figure, and can be arbitrarily set, for example, within a range of ± 20 ° CA of the compression top dead center TDC.
これに対し、図3(A)に示すように、第1気筒群Aでは、パイロット噴射PIが省略されると共にメイン噴射MIのみが実行され、メイン噴射MIの燃料噴射タイミングは、第2気筒群Bのメイン噴射MIの燃料噴射タイミングより所定クランク角Δθだけ遅角されている。但しメイン噴射MIの燃料噴射タイミングは、従来のポスト噴射よりは著しく進角されたタイミングとされている。なお図示例ではメイン噴射MIの燃料噴射タイミングは圧縮上死点TDCの近傍かつ直前とされているが、これより遅いタイミングとされても構わない。 On the other hand, as shown in FIG. 3A, in the first cylinder group A, the pilot injection PI is omitted and only the main injection MI is executed. The fuel injection timing of the main injection MI is the second cylinder group. The fuel injection timing of the B main injection MI is delayed by a predetermined crank angle Δθ. However, the fuel injection timing of the main injection MI is set to a timing that is remarkably advanced as compared with the conventional post injection. In the illustrated example, the fuel injection timing of the main injection MI is set immediately before and immediately before the compression top dead center TDC, but it may be set at a timing later than this.
こうした休止気筒における、筒内燃焼しない態様での燃料噴射は、従来のポスト噴射よりも有利である。すなわち、ポスト噴射だと、メイン燃料の燃焼後というかなり遅いタイミングでポスト燃料が噴射されるため、ポスト燃料によるオイル希釈化(ダイリューション)の問題が生じる。しかしながら本実施形態の場合だと、通常のメイン噴射と同等のタイミング(圧縮上死点TDC近傍)で、昇温用メイン燃料を筒内に噴射できるため、ダイリューションの問題を解決できる。またパイロット噴射PIを省略するので、パイロット燃料の着火に基づく筒内燃焼を確実に防止できる。 Fuel injection in such an idle cylinder that does not perform in-cylinder combustion is more advantageous than conventional post-injection. That is, in the case of post injection, the post fuel is injected at a considerably late timing after the combustion of the main fuel, which causes a problem of oil dilution (dilution) with the post fuel. However, in the case of the present embodiment, the temperature rise main fuel can be injected into the cylinder at the same timing (in the vicinity of compression top dead center TDC) as that of normal main injection, so that the problem of dilution can be solved. Further, since the pilot injection PI is omitted, in-cylinder combustion based on pilot fuel ignition can be reliably prevented.
また本実施形態では、第1気筒群Aにおいて第2気筒群Bに対し、充填効率を低下させて圧縮端温度を低下させ、その上で燃料噴射量を減量させる。これにより筒内燃焼を確実に防止できる。これに加え本実施形態では、燃料噴射タイミングを遅角化するので、筒内燃焼をより確実に防止できる。それ故、第1気筒群Aから排出された未燃燃料を酸化触媒22において効率良く燃焼させ、排気ガスおよび後処理部材の昇温を効率的に実行できる。
Further, in the present embodiment, in the first cylinder group A, the charging efficiency is lowered with respect to the second cylinder group B to lower the compression end temperature, and then the fuel injection amount is reduced. Thereby, in-cylinder combustion can be reliably prevented. In addition, in this embodiment, the fuel injection timing is retarded, so that in-cylinder combustion can be prevented more reliably. Therefore, the unburned fuel discharged from the first cylinder group A can be efficiently combusted in the
また本実施形態の第3制御モードγは、第2制御モードβと同様に燃費悪化も抑制できる。故に、排気ガスおよび後処理部材の昇温を行うときの燃費悪化を効果的に抑制することが可能である。 Further, the third control mode γ of the present embodiment can also suppress the deterioration of the fuel consumption as in the second control mode β. Therefore, it is possible to effectively suppress fuel consumption deterioration when the exhaust gas and the post-processing member are heated.
特に、第3制御モードγにおいて、減筒運転により吸気流量ひいては排気流量が大幅に減少するため、排気ガスの熱容量が大きく減少する。このため、第1気筒群Aから排出された昇温用燃料を、排気ガスの昇温よりもむしろ後処理部材の昇温に有効に利用できる。従って昇温に要する燃料消費量を、従来のポスト噴射よりも大幅に減少することが可能である。 In particular, in the third control mode γ, the intake air flow rate and hence the exhaust flow rate are significantly reduced by the reduced cylinder operation, so that the heat capacity of the exhaust gas is greatly reduced. Therefore, the temperature raising fuel discharged from the first cylinder group A can be effectively used for raising the temperature of the post-processing member rather than raising the temperature of the exhaust gas. Therefore, it is possible to significantly reduce the amount of fuel consumption required for raising the temperature as compared with the conventional post injection.
また本実施形態では、排気マニホールド20が分割され、EGR通路31の上流端が第2排気マニホールド20Bのみに接続され、第1排気マニホールド20Aに接続されていない。よって、第1気筒群Aから排出された未燃燃料がEGR通路31に流入してEGRクーラ32等が汚損することを確実に抑制できる。
In the present embodiment, the
仮に、排気マニホールド20を分割せず、EGR通路31の上流端を、第1気筒群Aよりも第2気筒群Bの方に近い排気マニホールド20の位置(例えば図1に示す位置)に接続した場合でも、第1気筒群Aから排出された未燃燃料がEGR通路31に積極的に流入することを抑制でき、EGRクーラ32等の汚損を抑制できる。
Even if the
なお、昇温時に排気スロットルバルブまたは吸気スロットルバルブの開度を減少する従来方法だと、吸排気圧力差が大きく変動しEGR制御の難易度が増加する可能性があるが、本実施形態の第3制御モードγはかかる問題も解決可能である。 Note that the conventional method of reducing the opening degree of the exhaust throttle valve or the intake throttle valve at the time of temperature rise may cause the intake / exhaust pressure difference to fluctuate greatly and increase the difficulty of EGR control. The three control mode γ can also solve such a problem.
本実施形態の第3制御モードγにおいて、前述の第1気筒群Aにおける筒内燃料噴射に加え、排気インジェクタ38による燃料噴射すなわち排気管噴射を行ってもよい。
In the third control mode γ of the present embodiment, in addition to the in-cylinder fuel injection in the first cylinder group A described above, fuel injection by the
さて、前述したように、ECU100は、エンジン運転状態が第2領域R2にあるとき、排気温センサ43により検出された排気温度Tbに応じて、制御モードを第1制御モードα、第2制御モードβおよび第3制御モードγのいずれかに切り替える。このときの切り替えの閾値を図4(E)に示す。
As described above, when the engine operating state is in the second region R2, the
ECU100には、図4(E)に示すような温度閾値T1,T2,T3(T1<T2<T3)が予め記憶されている。あくまで一例であるが、T1は200〜250℃の範囲内の任意の値(例えば250℃)に設定され、T2は250〜300℃の範囲内の任意の値(例えば300℃)に設定され、T3は400〜500℃の範囲内の任意の値(例えば500℃)に設定されている。なおT2は特許請求の範囲にいう「第1温度閾値」に相当し、T1は特許請求の範囲にいう「第2温度閾値」に相当し、T3は特許請求の範囲にいう「第3温度閾値」に相当する。
本実施形態において、T1は、フィルタ23(特にその触媒成分)とNOx触媒24の少なくとも一方の活性開始温度(それらが活性化する最小温度)に略等しく設定されている。またT2は、NOx触媒24のNOx浄化率が実用上十分なレベルになる温度の最小値に略等しく設定されている。またT3は、フィルタ23に堆積されたPMが活発に燃焼され、堆積PMの減少速度が許容レベルになる最小温度に略等しく設定されている。
In the present embodiment, T1 is set to be approximately equal to the activation start temperature (minimum temperature at which they are activated) of at least one of the filter 23 (particularly its catalyst component) and the
またECU100は、別途、差圧センサ45により検出された差圧に基づき、フィルタ23におけるPM堆積量Mを検出もしくは推定し、この検出したPM堆積量Mが所定の堆積量閾値M2以上か未満かに応じて制御モードの切替方法を変更する。堆積量閾値M2は、フィルタ23において堆積可能な最大PM堆積量(すなわちフィルタ容量)に近い値、例えば最大PM堆積量の90%の値に等しく設定されている。堆積量閾値M2は特許請求の範囲にいう「堆積量閾値」に相当する。
The
PM堆積量Mが堆積量閾値M2未満の場合、ECU100は、検出排気温度TbがT2より高いとき第1制御モードαを実行し、検出排気温度TbがT2以下で且つT1より高いとき第2制御モードβを実行し、検出排気温度TbがT1以下のとき第3制御モードγを実行するように構成されている。
When the PM accumulation amount M is less than the accumulation amount threshold M2, the
PM堆積量Mが堆積量閾値M2未満の場合、PM堆積量Mはまだ早急にフィルタ再生を要するほど多量ではないと考えられる。従ってこの場合は可能な限り追加燃料の供給を抑制し、パッシブ再生によるフィルタ再生を可能な限り実行する。 When the PM deposition amount M is less than the deposition amount threshold M2, it is considered that the PM deposition amount M is not so large as to require filter regeneration immediately. Therefore, in this case, supply of additional fuel is suppressed as much as possible, and filter regeneration by passive regeneration is performed as much as possible.
検出排気温度TbがT2より高いとき、排気温度は十分高温であるため、第1制御モードαにより通常通りエンジンを全筒運転し、パッシブ再生によるフィルタ再生を実行する。また検出排気温度TbがT2以下で且つT1より高いときにも、排気温度はまだ比較的高温であるため、第2制御モードβを実行し、パッシブ再生によるフィルタ再生を実行する。 When the detected exhaust gas temperature Tb is higher than T2, the exhaust gas temperature is sufficiently high. Therefore, the entire engine is operated as usual in the first control mode α, and filter regeneration by passive regeneration is executed. Further, when the detected exhaust gas temperature Tb is equal to or lower than T2 and higher than T1, the exhaust gas temperature is still relatively high. Therefore, the second control mode β is executed, and filter regeneration by passive regeneration is performed.
検出排気温度TbがT1以下のときには、エンジンがアイドルを含む低回転かつ低負荷で運転されている可能性があり、フィルタ23とNOx触媒24が不活性となる虞がある。このため、それらの昇温を早急に行う必要がある。よって第3制御モードγを実行し、第1気筒群Aから昇温用燃料を供給してフィルタ23とNOx触媒24に高温の排気ガスを供給し、アクティブ再生、特に自動再生によるフィルタ再生を実行し、フィルタ23とNOx触媒24の活性度を迅速に増加させる。
When the detected exhaust gas temperature Tb is equal to or lower than T1, there is a possibility that the engine is operated at a low rotation and a low load including idle, and there is a possibility that the
このように、検出排気温度TbがT1以下のときのみアクティブ再生を実行するので、アクティブ再生の実行頻度を最小限とすることができる。そしてその分パッシブ再生の実行頻度を増やし、結果としてフィルタ再生に要する燃料消費量を低減することができる。そして手動再生の頻度も低下させることができるので、使い勝手を向上することができる。 As described above, the active regeneration is executed only when the detected exhaust gas temperature Tb is equal to or lower than T1, so that the frequency of execution of the active regeneration can be minimized. As a result, the frequency of passive regeneration can be increased, and as a result, the fuel consumption required for filter regeneration can be reduced. And since the frequency of manual regeneration can also be reduced, usability can be improved.
他方、PM堆積量Mが堆積量閾値M2以上の場合、ECU100は、検出排気温度TbがT3より高いとき第1制御モードαを実行し、検出排気温度TbがT3以下のとき第3制御モードγを実行するように構成されている。
On the other hand, when the PM accumulation amount M is equal to or greater than the accumulation amount threshold M2, the
PM堆積量Mが堆積量閾値M2以上の場合、PM堆積量Mは、早急にフィルタ再生を要するほど多量であると考えられる。従って、検出排気温度TbがT3以下のときには、第3制御モードγを実行し、積極的に追加燃料を供給し、アクティブ再生によるフィルタ再生を実行する。 When the PM deposition amount M is equal to or greater than the deposition amount threshold M2, it is considered that the PM deposition amount M is so large that filter regeneration is required immediately. Therefore, when the detected exhaust gas temperature Tb is equal to or lower than T3, the third control mode γ is executed, the additional fuel is actively supplied, and the filter regeneration by active regeneration is performed.
もっとも、検出排気温度TbがT3より高いときには、排気温度は非常に高温であり、追加燃料を供給しなくても一定以上のPM堆積量減少速度が得られると考えられる。よって第1制御モードαにより通常通りエンジンを運転し、パッシブ再生によるフィルタ再生を実行する。これにより追加燃料の供給なしでフィルタ再生を行い、フィルタ再生に伴う燃料消費を抑制できる。 However, when the detected exhaust gas temperature Tb is higher than T3, the exhaust gas temperature is very high, and it is considered that a PM deposition amount decrease rate of a certain level or more can be obtained without supplying additional fuel. Therefore, the engine is operated as usual in the first control mode α, and filter regeneration by passive regeneration is executed. Thus, filter regeneration can be performed without supplying additional fuel, and fuel consumption associated with filter regeneration can be suppressed.
検出排気温度TbがT3以下のとき、第1気筒群Aの目標燃料噴射量を、図4(D)のマップから求められる目標燃料噴射量QAよりも、筒内燃焼しない範囲内で所定量増量してもよい。これによりM<M2の場合よりも、PM堆積量をより迅速に減少させることができる。 When the detected exhaust gas temperature Tb is equal to or lower than T3, the target fuel injection amount of the first cylinder group A is increased by a predetermined amount within the range in which in-cylinder combustion does not occur than the target fuel injection amount QA obtained from the map of FIG. May be. As a result, the PM deposition amount can be reduced more rapidly than in the case of M <M2.
図4(F)には、こうした制御モード切替方法変更を実現するための、ECU100に予め記憶されたマップを示す。このマップの横軸はPM堆積量M、縦軸は排気温度Tである。ECU100は、このモード切替マップに従って、PM堆積量Mおよび検出排気温度Tbに基づき、制御モードの切り替えを行う。
FIG. 4F shows a map stored in advance in
特に太実線で示すように、PM堆積量Mが堆積量閾値M2以上の場合、温度閾値T3が選択され、この温度閾値T3を境に第1制御モードαと第3制御モードγとが上述のように切り替えられる。他方、PM堆積量Mが堆積量閾値M2未満の場合、温度閾値T1が選択され、この温度閾値T1を境に第2制御モードβと第3制御モードγとが上述のように切り替えられる。このようにマップ中の太実線は、第3制御モードγと、他の隣接する制御モードαまたはβとの切り替えの境界温度閾値を表す線である。なお、別の堆積量閾値M1(<M2)も示されているが、これは、フィルタの再生を必要としないほど少量のPM堆積量の最大値に設定され、例えばフィルタ23の最大PM堆積量の10%の値に等しく設定されている。
In particular, as shown by the thick solid line, when the PM accumulation amount M is equal to or greater than the accumulation amount threshold M2, the temperature threshold T3 is selected, and the first control mode α and the third control mode γ are described above with the temperature threshold T3 as a boundary. Are switched as follows. On the other hand, when the PM accumulation amount M is less than the accumulation amount threshold M2, the temperature threshold T1 is selected, and the second control mode β and the third control mode γ are switched as described above with the temperature threshold T1 as a boundary. Thus, the thick solid line in the map is a line that represents the boundary temperature threshold value for switching between the third control mode γ and another adjacent control mode α or β. Although another accumulation amount threshold value M1 (<M2) is also shown, this is set to a maximum value of a small amount of PM accumulation amount that does not require the regeneration of the filter, for example, the maximum PM accumulation amount of the
次に、図5を参照して、本実施形態における制御ルーチンを説明する。図示するルーチンはECU100により所定の演算周期τ(例えば10msec)毎に繰り返し実行される。
Next, a control routine in the present embodiment will be described with reference to FIG. The illustrated routine is repeatedly executed by the
まずステップS101において、ECU100は、回転速度センサ40、アクセル開度センサ41および差圧センサ45によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ne、アクセル開度Acおよび差圧ΔPを取得する。
First, in step S101, the
次にステップS102において、ECU100は、取得したエンジン回転数Neおよびアクセル開度Acに対応した目標燃料噴射量Qを、図4(A)に示した目標燃料噴射量マップから算出する。またECU100は、取得した差圧ΔPに対応したフィルタ23のPM堆積量Mを図示しない堆積量マップから算出もしくは推定する。
Next, in step S102, the
次にステップS103において、ECU100は、取得したエンジン回転数Neと、算出した目標燃料噴射量Qとに基づき、図4(B)に示した領域判定マップに従って、現在のエンジン運転状態が第2領域R2内にあるか否かを判断する。
Next, in step S103, the
ECU100は、第2領域R2内にないと判断した場合(すなわち第1領域R1内にあると判断した場合)、ステップS110に進み、第1制御モードαを選択かつ実行する。
If the
他方ECU100は、第2領域R2内にあると判断した場合、ステップS104に進み、算出したPM堆積量Mが堆積量閾値M2以上か否かを判断する。
On the other hand, if the
ECU100は、PM堆積量Mが堆積量閾値M2未満と判断した場合、ステップS105に進み、排気温センサ43により検出された排気温度Tbが温度閾値T2以下か否かを判断する。
When the
ECU100は、排気温度Tbが温度閾値T2以下と判断した場合、ステップS106に進み、排気温度Tbが温度閾値T1以下か否かを判断する。
When the
ECU100は、排気温度Tbが温度閾値T1以下でない(温度閾値T1より高い)と判断した場合、ステップS107に進み、第2制御モードβを選択かつ実行する。
When the
他方ECU100は、排気温度Tbが温度閾値T1以下であると判断した場合、ステップS109に進み、第3制御モードγを選択かつ実行する。
On the other hand, if the
他方ECU100は、ステップS105で排気温度Tbが温度閾値T2より高いと判断した場合、ステップS110に進み、第1制御モードαを選択かつ実行する。
On the other hand, if the
他方ECU100は、ステップS104でPM堆積量Mが堆積量閾値M2以上と判断した場合、ステップS108に進み、排気温センサ43により検出された排気温度Tbが温度閾値T3以下か否かを判断する。
On the other hand, if the
ECU100は、排気温度Tbが温度閾値T3以下と判断した場合、ステップS109に進み、第3制御モードγを選択かつ実行する。
When the
他方ECU100は、排気温度Tbが温度閾値T3以下でない(温度閾値T3より高い)と判断した場合、ステップS110に進み、第1制御モードαを選択かつ実行する。
On the other hand, if the
このように本実施形態によれば、エンジン運転状態が第2領域R2にある場合(ステップS103:イエス)、排気温度Tbが低いとき(M<M2のときにはTb≦T1のとき、M≧M2のときにはTb≦T3のとき)のみ、追加燃料の供給を伴う第3制御モードγを実行するので、アクティブ再生の実行頻度を減らすと共にパッシブ再生の実行頻度を増やし、燃費悪化を抑制しつつ、排気ガスおよび後処理部材を効果的に昇温することができる。 Thus, according to the present embodiment, when the engine operating state is in the second region R2 (step S103: YES), when the exhaust temperature Tb is low (when M <M2, when Tb ≦ T1, when M ≧ M2) (Sometimes when Tb ≦ T3), the third control mode γ with additional fuel supply is executed. Therefore, the frequency of active regeneration is reduced and the frequency of passive regeneration is increased, while suppressing deterioration of fuel consumption and exhaust gas. In addition, the temperature of the post-processing member can be effectively increased.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。なお前記第1実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、第1実施形態との相違点を主に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected in the figure to the part similar to the said 1st Embodiment, and description is omitted, and the difference from 1st Embodiment is mainly demonstrated below.
本実施形態は、より単純に、エンジン運転状態がどの領域に属するかによって制御モードを切り替える点で、第1実施形態と主に相違する。 The present embodiment is mainly different from the first embodiment in that the control mode is switched depending on which region the engine operating state belongs to more simply.
図6(A)および図6(B)に、本実施形態で使用される領域判定マップを示す。これら二つの領域判定マップはECU100に予め記憶されている。図6(A)に示される第1領域判定マップは、PM堆積量Mが堆積量閾値M2未満(M<M2)のときに使用される。図6(B)に示される第2領域判定マップは、PM堆積量Mが堆積量閾値M2以上(M≧M2)のときに使用される。
FIG. 6A and FIG. 6B show region determination maps used in the present embodiment. These two area determination maps are stored in the
図6(A)の第1領域判定マップにおいて、エンジンの全運転領域は、高回転側および高負荷側の少なくとも一方である第1領域R1と、第1領域R1よりも低回転かつ低負荷側の第2領域R2と、第2領域R2よりも低回転かつ低負荷側の第3領域R3とに区分されている。 In the first region determination map of FIG. 6A, the entire operation region of the engine includes a first region R1 that is at least one of the high rotation side and the high load side, and a lower rotation and lower load side than the first region R1. Are divided into a second region R2 and a third region R3 having a lower rotation and a lower load than the second region R2.
ECU100は、エンジン回転数Neおよび目標燃料噴射量Qによって規定されるエンジン運転状態が第1領域R1にあるとき、第1制御モードαを実行し、エンジン運転状態が第2領域R2にあるとき、第2制御モードβを実行し、エンジン運転状態が第3領域R3にあるとき、第3制御モードγを実行するように構成されている。
The
他方、図6(B)の第2領域判定マップにおいて、エンジンの全運転領域は、高回転側および高負荷側の少なくとも一方である第1領域R1と、第1領域R1よりも低回転かつ低負荷側の第4領域R4とに区分されている。なお第4領域R4は、第2領域R2および第3領域R3とは異なる領域である。 On the other hand, in the second region determination map of FIG. 6B, the entire operation region of the engine is the first region R1 that is at least one of the high rotation side and the high load side, and is lower in rotation and lower than the first region R1. It is divided into a load-side fourth region R4. The fourth region R4 is a region different from the second region R2 and the third region R3.
ECU100は、エンジン運転状態が第1領域R1にあるとき、第1制御モードαを実行し、エンジン運転状態が第4領域R4にあるとき、第3制御モードγを実行するように構成されている。
The
図6(A)の第1領域判定マップにおいて、第1領域R1と第2領域R2の境界を規定する回転閾値は図4(B)のマップと同様のN1であり、また噴射量閾値はQ3である。特に噴射量閾値Q3は、概ね、全筒運転時に排気温度Tbが前述の温度閾値T2と等しくなるような目標燃料噴射量の値に設定されている。また、第2領域R2と第3領域R3の境界を規定する回転閾値はN1より小さいN2であり、また噴射量閾値はQ3より小さいQ2である。特に噴射量閾値Q2は、概ね、減筒運転時に排気温度Tbが前述の温度閾値T1と等しくなるような目標燃料噴射量の値に設定されている。このように噴射量閾値Q3,Q2は、第1実施形態の温度閾値T2,T1にそれぞれ対応する値である。 In the first region determination map of FIG. 6A, the rotation threshold value that defines the boundary between the first region R1 and the second region R2 is N1 as in the map of FIG. 4B, and the injection amount threshold value is Q3. It is. In particular, the injection amount threshold value Q3 is generally set to a target fuel injection amount value such that the exhaust temperature Tb becomes equal to the temperature threshold value T2 during all-cylinder operation. The rotation threshold value that defines the boundary between the second region R2 and the third region R3 is N2 smaller than N1, and the injection amount threshold value is Q2 smaller than Q3. In particular, the injection amount threshold value Q2 is generally set to a target fuel injection amount value such that the exhaust temperature Tb becomes equal to the temperature threshold value T1 during the reduced-cylinder operation. Thus, the injection amount threshold values Q3 and Q2 are values corresponding respectively to the temperature threshold values T2 and T1 of the first embodiment.
他方、図6(B)の第2領域判定マップにおいて、第1領域R1と第4領域R4の境界を規定する回転閾値は前記同様のN1であり、また噴射量閾値はQ3より大きいQ4である。特にこの噴射量閾値Q4は、概ね、全筒運転時に排気温度Tbが前述の温度閾値T3と等しくなるような目標燃料噴射量の値に設定されている。よって噴射量閾値Q4は、第1実施形態の温度閾値T3に対応する値である。 On the other hand, in the second region determination map of FIG. 6B, the rotation threshold value that defines the boundary between the first region R1 and the fourth region R4 is N1 as described above, and the injection amount threshold value is Q4 that is larger than Q3. . In particular, the injection amount threshold value Q4 is generally set to a target fuel injection amount value such that the exhaust temperature Tb becomes equal to the temperature threshold value T3 during all-cylinder operation. Therefore, the injection amount threshold value Q4 is a value corresponding to the temperature threshold value T3 of the first embodiment.
図7を参照して、本実施形態における制御ルーチンを説明する。 With reference to FIG. 7, the control routine in this embodiment is demonstrated.
本実施形態のステップS201,S202,S206,S208,S209は、図5に示した第1実施形態のステップS101,S102,S107,S109,S110とそれぞれ同様である。 Steps S201, S202, S206, S208, and S209 of this embodiment are the same as steps S101, S102, S107, S109, and S110 of the first embodiment shown in FIG.
ECU100は、ステップS203において、ステップS202で算出されたPM堆積量Mが堆積量閾値M2以上か否かを判断する。
In step S203, the
ECU100は、PM堆積量Mが堆積量閾値M2未満と判断した場合、ステップS204に進み、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量Qとに基づき、図6(A)に示した第1領域判定マップに従って、現在のエンジン運転状態が第1領域R1内にあるか否かを判断する。
When the
ECU100は、第1領域R1内にあると判断した場合、ステップS209に進み、第1制御モードαを選択かつ実行する。
If the
他方ECU100は、第1領域R1内にないと判断した場合、ステップS205に進み、図6(A)に示した第1領域判定マップに従って、現在のエンジン運転状態が第2領域R2内にあるか否かを判断する。
On the other hand, if
ECU100は、第2領域R2内にあると判断した場合、ステップS206に進み、第2制御モードβを選択かつ実行する。
If the
他方ECU100は、第2領域R2内にないと判断した場合(すなわち第3領域R3内にあると判断した場合)、ステップS208に進み、第3制御モードγを選択かつ実行する。
On the other hand, if
他方ECU100は、ステップS203でPM堆積量Mが堆積量閾値M2以上と判断した場合、ステップS207に進み、エンジン回転数Neと目標燃料噴射量Qとに基づき、図6(B)に示した第2領域判定マップに従って、現在のエンジン運転状態が第1領域R1内にあるか否かを判断する。
On the other hand, if the
ECU100は、第1領域R1内にあると判断した場合、ステップS209に進み、第1制御モードαを選択かつ実行する。
If the
他方ECU100は、第1領域R1内にないと判断した場合(すなわち第4領域R4内にあると判断した場合)、ステップS208に進み、第3制御モードγを選択かつ実行する。
On the other hand, if
このように本実施形態によれば、単にエンジン運転状態がどの領域にあるかだけで制御モードを切り替えるので、制御を簡略化できる。なお、ここで言及していない第1実施形態の他の特徴は、当然ながら本実施形態に含めることができ、よって本実施形態は第1実施形態と同様の作用効果を発揮し得る。 As described above, according to the present embodiment, the control mode is switched only by which region the engine operating state is in, so that the control can be simplified. It should be noted that other features of the first embodiment not mentioned here can be included in the present embodiment, and thus the present embodiment can exhibit the same operational effects as the first embodiment.
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態によっても実施可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention can be implemented also by other embodiment.
(1)例えば、気筒群の分け方は上述の実施形態以外の方法も可能である。例えば6気筒エンジンにおいて3気筒ずつ区分した第1および第2気筒群を設けることも可能である。全気筒を必ずしも等分する必要もない。「気筒群」には便宜上、1気筒しか含まない気筒群も含まれる。換言すれば、一つの気筒群は一つ以上の気筒を含む。 (1) For example, a method other than the above-described embodiment can be used for dividing the cylinder group. For example, in a 6-cylinder engine, it is possible to provide first and second cylinder groups divided into three cylinders. It is not always necessary to equally divide all cylinders. For convenience, the “cylinder group” includes a cylinder group including only one cylinder. In other words, one cylinder group includes one or more cylinders.
(2)上述の実施形態から、第3制御モードγおよびその関連部分を省略した実施形態も可能である。すなわち、上述の実施形態の第3制御モードγを実行する部分において第2制御モードβを実行してもよい。 (2) An embodiment in which the third control mode γ and its related parts are omitted from the above-described embodiment is also possible. That is, the second control mode β may be executed in the portion where the third control mode γ of the above-described embodiment is executed.
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 内燃機関(エンジン)
4 排気通路
20A 第1排気マニホールド
20B 第2排気マニホールド
22 酸化触媒
23 フィルタ
24 NOx触媒
31 EGR通路
36A 第1可変動弁機構
36B 第2可変動弁機構
42,43,44,46 排気温センサ
100 電子制御ユニット(ECU)
A 第1気筒群
B 第2気筒群
1 Internal combustion engine
4
A 1st cylinder group B 2nd cylinder group
Claims (10)
前記第1気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第1可変動弁機構と、
排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材と、
前記第1気筒群および前記第2気筒群の稼動状態ならびに前記第1可変動弁機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が所定の第1領域にあるとき、前記第1気筒群および前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を全筒運転させ、前記第1気筒群の吸気弁が前記第2気筒群の吸気弁と同一の作動特性となるよう前記第1可変動弁機構を制御する第1制御モードを実行し、
前記内燃機関の運転状態が、前記第1領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第2領域にあるとき、前記第1気筒群を休止し前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第1気筒群の充填効率が前記第2気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第1可変動弁機構を制御する第2制御モードを実行する、ように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust emission control device for an internal combustion engine having a first cylinder group and a second cylinder group formed by dividing a plurality of cylinders,
A first variable valve mechanism for varying the operating characteristics of the intake valves of the first cylinder group;
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage;
A post-processing member provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage;
A control unit configured to control operating states of the first cylinder group and the second cylinder group and the first variable valve mechanism;
With
The control unit is
When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined first region, the first cylinder group and the second cylinder group are operated to operate all cylinders of the internal combustion engine, and the intake valve of the first cylinder group is Executing a first control mode for controlling the first variable valve mechanism so as to have the same operating characteristics as the intake valves of the second cylinder group;
When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined second region at a lower speed and a lower load side than the first region, the first cylinder group is deactivated and the second cylinder group is operated to operate the internal combustion engine. And the second control mode for controlling the first variable valve mechanism is executed so that the charging efficiency of the first cylinder group becomes smaller than the charging efficiency of the second cylinder group. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, characterized by comprising:
前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態が前記第2領域にある場合、
前記温度検出部により検出された排気温度が第1温度閾値以下で、且つ前記第1温度閾値より低い第2温度閾値より高いときには、前記第2制御モードを実行し、
前記温度検出部により検出された排気温度が前記第2温度閾値以下のときには、前記第1気筒群を休止し且つ前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第1気筒群に筒内燃焼させないような態様で燃料を供給し、前記第1気筒群の充填効率が前記第2気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第1可変動弁機構を制御する第3制御モードを実行する、ように構成されている
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust purification device further includes a temperature detection unit for detecting an exhaust temperature at a predetermined position of the exhaust passage,
The control unit, when the operating state of the internal combustion engine is in the second region,
When the exhaust gas temperature detected by the temperature detector is lower than the first temperature threshold and higher than the second temperature threshold lower than the first temperature threshold, the second control mode is executed,
When the exhaust gas temperature detected by the temperature detector is equal to or lower than the second temperature threshold, the first cylinder group is deactivated and the second cylinder group is operated to reduce the internal combustion engine to perform the cylinder reduction operation. Third control for supplying the fuel in such a manner that the cylinder group is not burned in-cylinder and controlling the first variable valve mechanism so that the charging efficiency of the first cylinder group becomes smaller than the charging efficiency of the second cylinder group. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, configured to execute a mode.
前記所定位置は、前記フィルタの入口部の位置、または前記NOx触媒の入口部の位置である
請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The post-processing member includes a filter for collecting particulate matter in the exhaust gas, and a NOx catalyst provided on the downstream side of the filter to purify NOx in the exhaust gas;
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the predetermined position is a position of an inlet portion of the filter or a position of an inlet portion of the NOx catalyst.
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が前記第2領域にあり、前記堆積量検出部により検出された堆積量が所定の堆積量閾値未満である場合、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第1温度閾値以下で且つ前記第2温度閾値より高いときには前記第2制御モードを実行し、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第2温度閾値以下のときには前記第3制御モードを実行する
請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device further includes a deposition amount detection unit for detecting a deposition amount of particulate matter in the filter,
The control unit is
When the operating state of the internal combustion engine is in the second region and the accumulation amount detected by the accumulation amount detection unit is less than a predetermined accumulation amount threshold, the exhaust temperature detected by the temperature detection unit is the first temperature. The second control mode is executed when the temperature is equal to or lower than a temperature threshold and is higher than the second temperature threshold, and the third control mode is executed when the exhaust temperature detected by the temperature detector is equal to or lower than the second temperature threshold. Item 6. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to Item 3.
前記内燃機関の運転状態が前記第2領域にあり、前記堆積量検出部により検出された堆積量が前記堆積量閾値以上である場合、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第1温度閾値より高い第3温度閾値以下のときには前記第3制御モードを実行し、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第3温度閾値より高いときには前記第1制御モードを実行する
請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The control unit is
When the operating state of the internal combustion engine is in the second region and the accumulation amount detected by the accumulation amount detection unit is equal to or greater than the accumulation amount threshold, the exhaust temperature detected by the temperature detection unit is the first temperature. The third control mode is executed when the temperature is equal to or lower than a third temperature threshold value higher than the threshold value, and the first control mode is executed when the exhaust gas temperature detected by the temperature detection unit is higher than the third temperature threshold value. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as described.
前記制御ユニットは、前記第2制御モードおよび前記第3制御モードの実行時に、前記第2気筒群の充填効率が前記第1制御モードの実行時より小さくなるよう前記第2可変動弁機構を制御する
請求項2〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device further includes a second variable valve mechanism for making the operation characteristic of the intake valve of the second cylinder group variable,
The control unit controls the second variable valve mechanism so that a charging efficiency of the second cylinder group is smaller than that in the execution of the first control mode when the second control mode and the third control mode are executed. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 5.
請求項2〜6のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The said control unit supplies the fuel of the quantity smaller than the fuel supplied at the time of execution of the said 1st control mode to the said 1st cylinder group at the time of execution of the said 3rd control mode. 2. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to 1.
請求項2〜7のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The control unit supplies fuel to the first cylinder group at a timing delayed from a fuel supply timing to the second cylinder group when the third control mode is executed. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the item.
前記第1気筒群および前記第2気筒群に対し独立して形成された第1排気マニホールドおよび第2排気マニホールドと、
前記第2排気マニホールドに接続されたEGR通路と、を有する
請求項1〜8のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The internal combustion engine
A first exhaust manifold and a second exhaust manifold formed independently for the first cylinder group and the second cylinder group;
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, further comprising an EGR passage connected to the second exhaust manifold.
前記第1気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第1可変動弁機構と、
排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材と、
前記第1気筒群および前記第2気筒群の稼動状態ならびに前記第1可変動弁機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が所定の第1領域にあるとき、前記第1気筒群および前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を全筒運転させ、前記第1気筒群が前記第2気筒群と同一の作動特性となるよう前記第1可変動弁機構を制御する第1制御モードを実行し、
前記内燃機関の運転状態が、前記第1領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第2領域にあるとき、前記第1気筒群を休止し前記第2気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第1気筒群の充填効率が前記第2気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第1可変動弁機構を制御する第2制御モードを実行する、ように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust emission control device for an internal combustion engine having a first cylinder group and a second cylinder group formed by dividing a plurality of cylinders,
A first variable valve mechanism for varying the operating characteristics of the intake valves of the first cylinder group;
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage;
A post-processing member provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage;
A control unit configured to control operating states of the first cylinder group and the second cylinder group and the first variable valve mechanism;
With
The control unit is
When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined first region, the first cylinder group and the second cylinder group are operated to cause the internal combustion engine to operate all cylinders, and the first cylinder group is the second cylinder. Executing a first control mode for controlling the first variable valve mechanism so as to have the same operating characteristics as the group;
When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined second region at a lower speed and a lower load side than the first region, the first cylinder group is deactivated and the second cylinder group is operated to operate the internal combustion engine. And the second control mode for controlling the first variable valve mechanism is executed so that the charging efficiency of the first cylinder group becomes smaller than the charging efficiency of the second cylinder group. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, characterized by comprising:
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