JP4126548B2 - Exhaust gas purification device for multi-cylinder engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジンの排気浄化装置に係り、詳しくは、吸気通路噴射型(MPI型)エンジンの排気系に排気浄化触媒を配置した多気筒エンジンの排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジンの排気系には、排気マニホールド直後や床下に排気浄化触媒が配置され、例えば三元触媒では、ストイキオ近傍においてHC、CO及びNOx等の排ガス物質を浄化している。
しかし、排気浄化触媒は、その活性化温度に達するまでは排ガス物質の浄化性能を十分に発揮できない性質を有しており、その触媒の早期活性化を図ることが求められる。
【0003】
ここで、エンジンの冷態始動時における触媒の早期活性化を図る多気筒エンジンの排気浄化装置の技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
当該装置では、排気行程にて吸気通路を介した燃料噴射がなされる多気筒のMPI型エンジンにおいて、点火順序が連続しない気筒同士(例えば、#1と#4、#2と#3)を組とし、各気筒組毎の負荷が同一となるように、#1と#4の気筒組では空燃比を希薄(リーン)側に設定するとともに点火時期を進角制御し、#2と#3の気筒組では空燃比を濃化(リッチ)側に設定するとともに点火時期を遅角制御し、エンジン回転変動を抑制させつつ、上記各気筒組からの排ガスを排気浄化触媒の直上流に個別に導いている。これにより、冷態始動時の触媒の早期活性化が図られる。
【0004】
また、前記と同様な触媒の早期活性化を図る技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−332833号公報(段落番号0016〜0021、図1等)
【特許文献2】
特開平11−166430号公報(段落番号0002〜0005等)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特許文献1に記載された従来の技術では、#1と#4の気筒組からは低温で高濃度のO2が、#2と#3の気筒組からは高温で高濃度のCOが、それぞれ排気浄化触媒の直前まで運ばれてこの触媒上で反応することから、温度が急速に上昇し、エンジン冷態始動時の触媒の早期活性化を図ることができる一方、気筒組によって空燃比と点火時期の双方を違えており、冷態始動後では外乱等によって燃焼変動が増大して燃焼安定性を確保できくなるおそれがあるとの問題がある。
【0007】
ここで、#1と#4の気筒組では空燃比をリーン側に設定するとともに燃料噴射時期を圧縮行程とし、#2と#3の気筒組では空燃比をリーン側に設定するとともに燃料噴射時期を圧縮行程及び膨張行程の二段燃焼とにすれば、燃焼安定性を確保することができる。しかし、MPI型エンジンでは、上記噴射時期を採用可能な筒内噴射型エンジンの如くの噴射時期に設定することができないとの問題がある。
【0008】
また、前記特許文献2に記載された従来の技術の如く、排気弁の閉弁時期及び吸気弁の開弁時期とのバルブオーバラップ期間中に燃料噴射時期を設定すれば、空気の吹き抜け量が増加されるとともに、多くのHCが触媒に供給されることになるが、このディーゼルエンジンのような全気筒の燃料噴射時期の設定をMPI型エンジンに対して行えば、触媒上で反応するO2及びCOの量が減少し、冷態始動時の触媒の早期活性化が図れないとの問題が生ずる。
【0009】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、MPI型エンジンにおいて、冷態始動時における触媒の早期活性化と、燃焼安定性の確保との双方を達成することができる多気筒エンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく、請求項1記載の多気筒エンジンの排気浄化装置は、吸気通路を介した燃料噴射がなされる多気筒エンジンの排気管に設けられた排気浄化触媒と、エンジンの点火順序が連続しない気筒同士を組とした複数の気筒組と、複数の気筒組から排出された排ガスを排気浄化触媒の直上流に個別に導く複数の排ガス通路と、各気筒にそれぞれ設けられ、開閉により燃焼室と吸気通路との連通及び遮断を行う吸気弁並びに排ガス通路との連通及び遮断を行う排気弁と、排気弁の閉弁時期又は吸気弁の開弁時期の少なくともいずれか一方を変更するバルブタイミング可変手段と、エンジンの冷態始動時を判別する冷態始動時判別手段と、冷態始動時判別手段によって冷態始動時が判別されたとき、バルブタイミング可変手段によってバルブオーバラップ量を拡大するオーバラップ量拡大手段と、オーバラップ量拡大手段によりバルブオーバラップ量が拡大されたとき、一の気筒組に対する燃料噴射を排気弁の閉弁時期以前及び排気弁の閉弁時期以後とし、他の気筒組に対する燃料噴射を前記排気弁の閉弁時期以後とする噴射時期制御手段と、排気弁の閉弁時期以後の燃料噴射による一の気筒組及び他の気筒組の燃焼室内の空燃比をストイキオよりもリーンに制御する噴射量制御手段とを備えたことを特徴としている。
【0011】
したがって、請求項1記載の多気筒エンジンの排気浄化装置によれば、噴射時期制御手段が、オーバラップ量拡大手段によって冷態始動時にバルブオーバラップ量を拡大させたときの一の気筒組に対して、まず、排気弁の閉弁時期以前の時期で吸気通路にて噴射すると、この燃料は、吸気通路から未燃HCとして排気管に吹き抜ける。そして、この未燃HCは、高温の排気通路内でCO及びH2等の反応成分に分解される。次いで、噴射時期制御手段は、全気筒に対し、排気弁の閉弁時期以後の時期で吸気通路にて噴射すると、この燃料は、燃焼室内で正常燃焼するが、噴射量制御手段によってストイキオよりもリーン側の燃料量に設定されていることから、排ガスにはO2が多く存在する。よって、一の気筒組のCO及びH2と、他の気筒組のO2とが排気浄化触媒の直前で混合し、この触媒上で急速に反応してその温度が上昇し、排気浄化触媒の早期活性化が図られる。
【0012】
しかも、従来技術の如く気筒組によって空燃比を違える必要がないので、エンジン回転挙動が安定して燃焼変動が増大せず、燃焼安定性が確保される。
また、請求項2記載の発明では、噴射時期制御手段は、一の気筒組に対する燃料噴射を排気弁の閉弁時期以前と排気弁の閉弁時期後からとに連続しないように分割させることを特徴としている。
【0013】
このように、噴射時期制御手段が、一の気筒組に対する燃料噴射を排気弁の閉弁時期を境にして分割させると、未燃HCは吸気通路から排気管に確実に吹き抜けられる。
さらに、請求項3記載の発明では、噴射時期制御手段は、一の気筒組に対する燃料噴射を排気弁の閉弁時期を跨いで連続させることを特徴としている。
【0014】
このように、噴射時期制御手段が、一の気筒組に対する燃料噴射を排気弁の閉弁時期を境にして連続させても、未燃HCは吸気通路から排気管に確実に吹き抜けられる。なお、この閉弁時期直前の燃料噴射はバルブオーバラップ中の時期とすることが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る多気筒エンジンの排気浄化装置に適用されるシステム構成図を示し、図2は、当該排気浄化装置が適用される排気系の構成図を示しており、以下図1及び図2に基づき本発明に係る多気筒エンジンの排気浄化装置の構成を説明する。
【0016】
当該排気浄化装置に用いられる内燃機関(以下、エンジン)1としては、例えば、吸気マニホールド(吸気通路)10を介した燃料噴射が実施可能なマルチポイントインジェクションエンジン(MPI型エンジン)が採用される。
図1に示すように、エンジン1のシリンダヘッド2には、四つの各気筒毎に略水平方向に吸気ポート9が形成されており、各吸気ポート9の燃焼室5側には、各吸気ポート9と燃焼室5との連通及び遮断を行う吸気弁11がそれぞれ設けられている。吸気弁11は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト12のカム12aに倣って吸気口9aを開閉作動される。
【0017】
各吸気ポート9には吸気マニホールド10の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド10には、各気筒♯1〜♯4に燃料噴射を行う電磁式のインジェクタ6がそれぞれ取り付けられており、インジェクタ6には、燃料パイプ7を介して燃料タンクを擁した燃料供給装置(図示せず)が接続される。そして、インジェクタ6は燃焼室5に向けて燃料を噴射する。
【0018】
吸気マニホールド10には吸気管3の一端が接続されている。吸気管3には吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁17が設けられ、スロットル弁17近傍には、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ(TPS)18が設けられ、さらに、スロットル弁17よりも上流側には、吸入空気量を検出するために、カルマン渦式のエアフローセンサ19が設けられている。そして、新気は、吸気マニホールド10を介して各気筒♯1〜♯4に吸入される。
【0019】
また、シリンダヘッド2には、各気筒毎に点火プラグ4が取り付けられており、点火プラグ4には高電圧を出力する点火コイル8が接続され、吸気管3からの新気とインジェクタ6からの燃料とからなる混合気に対して燃焼室5内で火花点火を行う。
さらに、シリンダヘッド2には、四つの各気筒毎に略水平方向に排気ポート13が形成されており、各排気ポート13の燃焼室5側には、各排気ポート13と燃焼室5との連通及び遮断を行う排気弁15がそれぞれ設けられている。排気弁15は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト16のカム16aに倣って排気口13aを開閉作動される。
【0020】
各排気ポート13には排気マニホールド14の一端がそれぞれ接続されている。排気マニホールド14は、図2に示すように、第1気筒(♯1)からの排ガス流を構成させる第1分岐路14aと、第2気筒(♯2)からの排ガス流を構成させる第2分岐路14bと、第3気筒(♯3)からの排ガス流を構成させる第3分岐路14cと、第4気筒(♯4)からの排ガス流を構成させる第4分岐路14dとから構成され、エンジン1の点火順序が連続しない♯1及び♯4を一の気筒組とし、同じく点火順序が連続しない♯2及び♯3を他の気筒組にすべく、第1通路14aからの排ガス流と第4通路14dからの排ガス流とを合流させるとともに、第2通路14bからの排ガス流と第3通路14cからの排ガス流とを合流させるよう構成される。
【0021】
排気マニホールド14の他端には排気管20が接続され、排気管20には、ストイキオ近傍においてHC、CO、NOxを高効率で浄化可能な三元触媒(排気浄化触媒)23が介装され、具体的には三元触媒は床下に配置されている。なお、三元触媒23の直上流部分には、排気中の酸素濃度ひいては排気空燃比を検出するO2センサ22が設けられている。
【0022】
上記排気管20は、図2に示すように、排気マニホールド14で合流された第1通路14a及び第4通路14dからの排ガス流と、同じく排気マニホールド14で合流された第2通路14b及び第3通路14cからの排ガス流とを三元触媒23の直上流まで個別に導くデュアル型のものであり、第1通路14a及び第4通路14dからの排ガス流は排ガス通路20aを、第2通路14b及び第3通路14cからの排ガス流は排ガス通路20bをそれぞれ導入される。
【0023】
また、シリンダヘッド2には、カム12aやカム16aを進角或いは遅角操作することで吸気弁11や排気弁15の開閉時期を油圧調整によって可変させるバルブタイミング可変部(バルブタイミング可変手段)30が設けられている。このバルブタイミング可変部30としては、例えばカムシャフト12、16を揺動させる振り子式可変動弁機構が適用される。なお、当該可変動弁機構は公知であり、ここではその構成の詳細については説明を省略する。また、可変動弁機構は、カムシャフト12、16のいずれか一方にだけ設けても良い。
【0024】
電子コントロールユニット(ECU)40は、入出力装置、記憶装置、中央処理装置(CPU)等を備えており、当該ECU40により、エンジン1の総合的な制御が行われる。
ECU40の入力側には、上記TPS18、エアフローセンサ19、O2センサ22等の他、エンジン1の冷却水温を検出する水温センサ(冷態始動時判別手段)24やエンジン1の回転速度を検出するクランク角センサ25等の各種センサ類が接続されている。
【0025】
一方、ECU40の出力側には、上記インジェクタ6、点火コイル8、スロットル弁17、バルブタイミング可変部30等の各種出力デバイスが接続されており、インジェクタ6及び点火コイル8には、上記各種センサ類からの検出情報に応じて燃料噴射量、燃料噴射時期、及び点火時期の各信号がそれぞれ出力される。これにより、インジェクタ6からは適正量の燃料が適正時期で噴射され、点火プラグ4により適正時期で火花点火が実施される。また、バルブタイミング可変部30に対しても適正なバルブタイミング指令が行われる。
【0026】
特に、本発明の排気浄化装置では、エンジン1の冷態始動時における排ガスの浄化を図るべく、ECU40に噴射時期制御部(噴射時期制御手段)41と噴射量制御部(噴射量制御手段)42と、オーバラップ量拡大部(オーバラップ量拡大手段)43とを備えている。
このオーバラップ量拡大部43では、水温センサ24からの信号によってエンジン1の冷態始動時であることが判別されると、排気弁15の閉弁時期や吸気弁11の開弁時期を操作してバルブオーバラップ量を拡大させる指令をバルブタイミング可変部30に対して出力する。
【0027】
そして、本実施形態の噴射時期制御部41では、冷態始動時が判別され、かつ、バルブオーバラップ量の拡大が図られたときには、上記一の気筒組に対する燃料噴射を排気弁15の閉弁時期以前であって排気行程中と、排気弁15の閉弁時期直後からとに分割噴射を実施している。
また、噴射量制御部42では、一の気筒組及び他の気筒組の双方に対する上記排気弁15の閉弁時期直後における燃料噴射量を、燃焼室5内の空燃比がストイキオよりもリーンになる燃料量に制御している。
【0028】
図3は、上記排気浄化装置によって実施される冷態始動時のタイミングチャートである。同図では、縦軸がバルブリフトLf、横軸がクランク角θを示しており、EO及びECは排気弁15の開及び閉タイミングをそれぞれ示し、IO及びICは吸気弁11の開及び閉タイミングをそれぞれ示している。
噴射時期制御部41では、水温センサ24からの出力信号に基づいて冷態始動時が判別され、同図(a)に示す如くの吸気弁11の開弁時期IOと排気弁15の閉弁時期ECとの間においてバルブオーバラップ量VOLが設定されている状態から、同図(b)に示すように、オーバラップ量拡大部43により、バルブオーバラップ量VOLの拡大が図られたときには、インジェクタ6に、♯1及び♯4による一の気筒組に対して、排気行程中にて吸気マニホールド10に噴射させる。
【0029】
この噴射燃料は、長いオーバラップ期間中に吸気マニホールド10から排気マニホールド14側に未燃HCとして吹き抜ける。そして、この未燃HCは、排気行程中によって高温状態にある排ガス通路20a内でCO及びH2等の反応成分に分解される。
次いで、噴射時期制御部41では、インジェクタ6に、全気筒、すなわち、♯1及び♯4による一の気筒組と♯2及び♯3による他の気筒組とに対して、吸気行程噴射、換言すれば、EC直後にて吸気マニホールド10に噴射させる。つまり、♯1及び♯4による一の気筒組を鑑みれば、分割噴射とされている。
【0030】
この噴射燃料は、燃焼室5内で正常に燃焼される。しかも、この燃料量は、噴射量制御部42にてストイキオよりもリーン側に設定されており、O2が多量に存在する排ガスとして排ガス通路20b内を流れることになる。
よって、排気行程中の噴射による一の気筒組のCO及びH2と、吸気行程中の噴射による他の気筒組のO2とが三元触媒23の直前で混合され、この三元触媒23上で急速に反応して温度が上昇し、三元触媒23の早期活性化が図られる。
【0031】
さらに、吸気行程噴射の燃料量、すなわち燃焼に寄与する燃料量が一の気筒組と他の気筒組で等しく、空燃比は全気筒同一となることから、エンジン回転挙動が安定し、燃焼変動が増大せず、燃焼安定性が確保される。
図4は、本発明の第二の実施形態の排気浄化装置によって実施される冷態始動時のタイミングチャートである。当該第二の実施形態では、一の気筒組の噴射時期の点を除き、前記第一の実施形態と同一の構成からなるものであることから、この噴射時期について詳細に説明する。
【0032】
本実施形態における噴射時期制御部41では、水温センサ24からの出力信号に基づいて冷態始動時が判別され、オーバラップ量拡大部43により、バルブオーバラップ量VOLの拡大が図られたときには、インジェクタ6に、♯1及び♯4による一の気筒組に対して、排気行程終盤から吸気マニホールド10に噴射させる。なお、この噴射時期はバルブオーバラップ期間中とすることが望ましい。
【0033】
この噴射燃料は、長いオーバラップ期間中に排気マニホールド14に未燃HCとして吹き抜けて、排気行程中によって高温状態にある排ガス通路20a内でCO及びH2等の反応成分に分解される。
次いで、噴射時期制御部41では、インジェクタ6に、全気筒、すなわち、♯1及び♯4による一の気筒組と♯2及び♯3による他の気筒組とに対して、吸気行程噴射、換言すれば、EC直後にて吸気マニホールド10に噴射させる。つまり、♯1及び♯4による一の気筒組を鑑みれば、ECを跨ぎ、ECを挟んだ連続噴射とされている。なお、噴射終了時期については、本実施形態と上記第一実施形態とはいずれも同じである。
【0034】
この両方の気筒組に対して噴射された噴射燃料は、燃焼室5内で正常に燃焼される。しかも、この燃料量は、噴射量制御部42にてストイキオよりもリーン側に設定されており、O2が多量に存在する排ガスとして排ガス通路20b内を流れることになる。
よって、本実施形態の場合にも、排気行程終盤の噴射による一の気筒組のCO及びH2と、吸気行程中の噴射による他の気筒組のO2とが三元触媒23の直前で混合され、この三元触媒23上で急速に反応して温度が上昇し、三元触媒23の早期活性化が図られる。
【0035】
さらに、吸気行程噴射の燃料量、すなわち燃焼に寄与する燃料量が一の気筒組と他の気筒組で等しく、空燃比は全気筒同一となることから、エンジン回転挙動が安定し、燃焼変動が増大せず、燃焼安定性が確保される。
なお、排気管20の管長比を調整し、バルブオーバラップ期間中に排気脈動の負圧波を同期させると、上記の吹き抜け現象が増長される。
【0036】
以上のように、本発明では、噴射時期制御部41が、冷態始動時に排ガス通路20aから可燃成分のCO及びH2を、排ガス通路20bからO2を三元触媒23の直前部分に供給し、これらを三元触媒23で反応させていることから、三元触媒23を早期に活性化でき、排ガス低減を図ることができる。
また、噴射量制御部42が、吸気行程噴射分、すなわち燃焼に寄与する燃料量を一の気筒組と他の気筒組で等しくし、空燃比が全気筒同一にされているので、燃焼変動を抑えることができ、燃焼安定性を確保することができる。
【0037】
さらに、エンジン1から大幅に下流側に配された三元触媒23では、その最高温度が低くなるので、当該触媒の劣化が抑制され、その耐久性が向上する。これにより、触媒に対する貴金属量を低減させ、コスト安を達成することができる。しかも、触媒に対する最高温度が低くなれば、高負荷域の空燃比をリーン化させることが可能になり、燃費の低減を図ることができる。
【0038】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、4気筒のエンジンが示されているが、必ずしもこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の排気浄化装置は、他の多気筒エンジンにも適用可能である。
【0039】
また、バルブオーバラップ量の変更は、可変バルブタイミング機構(VVT)のみではなく、2段切換え式カムによってバルブオーバラップ量を拡大させても良いものであり、この場合にも上記の如く、触媒の早期活性化と燃焼安定化とを達成することができる。
【0040】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、請求項1記載の本発明の多気筒エンジンの排気浄化装置によれば、噴射時期制御手段が、オーバラップ量拡大手段によって冷態始動時にバルブオーバラップ量を拡大させたときの一の気筒組に対して、まず、排気弁の閉弁時期以前の時期で吸気通路にて噴射すると、この燃料は、吸気通路から未燃HCとして排気管に吹き抜ける。そして、この未燃HCは、高温の排気通路内でCO及びH2等の反応成分に分解される。次いで、噴射時期制御手段は、全気筒に対し、排気弁の閉弁時期以後の時期で吸気通路にて噴射すると、この燃料は、燃焼室内で正常燃焼するが、噴射量制御手段によってストイキオよりもリーン側の燃料量に設定されていることから、排ガスにはO2が多く存在する。よって、一の気筒組のCO及びH2と、他の気筒組のO2とが排気浄化触媒の直前で混合し、この触媒上で急速に反応してその温度が上昇し、排気浄化触媒の早期活性化を図ることができる。
【0041】
しかも、全気筒に対して排気弁の閉弁時期以後の時期に噴射された燃料量、つまり燃焼に寄与する燃料量は、噴射量制御手段によって、一の気筒組と他の気筒組とで等しくされ、空燃比が全気筒同一にされているので、エンジン回転挙動が安定して燃焼変動が増大せず、燃焼安定性を確保することができる。
また、請求項2記載の発明によれば、噴射時期制御手段が、一の気筒組に対する燃料噴射を排気弁の閉弁時期を境にして分割させると、未燃HCは吸気通路から排気通路に確実に吹き抜けることができる。
【0042】
さらに、請求項3記載の発明によれば、噴射時期制御手段が、一の気筒組に対する燃料噴射を排気弁の閉弁時期を境にして連続させても、未燃HCは吸気通路から排気通路に確実に吹き抜けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態に係る多気筒エンジンの排気浄化装置が適用されるエンジンの構成図である。
【図2】図1の排気浄化装置が適用されるエンジンの排気系の構成図である。
【図3】図1の排気浄化装置における冷態始動時の燃料噴射制御のタイミングチャートである。
【図4】本発明の第二実施形態に係る多気筒エンジンの排気浄化装置における冷態始動時の燃料噴射制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
5 燃焼室
6 燃料噴射弁
10 吸気通路
11 吸気弁
15 排気弁
20 排気管
20a 排ガス通路
20b 排ガス通路
23 排気浄化触媒
24 水温センサ(冷態始動時判別手段)
30 バルブタイミング可変部(バルブタイミング可変手段)
40 電子コントロールユニット(ECU)
41 噴射時期制御部(噴射時期制御手段)
42 噴射量制御部(噴射量制御手段)
43 オーバラップ量拡大部(オーバラップ量拡大手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for a multi-cylinder engine, and more particularly to an exhaust gas purification device for a multi-cylinder engine in which an exhaust gas purification catalyst is arranged in an exhaust system of an intake passage injection type (MPI type) engine.
[0002]
[Prior art]
In general, in an exhaust system of an automobile engine, an exhaust purification catalyst is disposed immediately after an exhaust manifold or under a floor. For example, a three-way catalyst purifies exhaust gas substances such as HC, CO, and NOx in the vicinity of stoichiometric.
However, the exhaust purification catalyst has a property that the exhaust gas substance purification performance cannot be sufficiently exhibited until the activation temperature is reached, and it is required to activate the catalyst at an early stage.
[0003]
Here, there has been proposed a technology of an exhaust purification device for a multi-cylinder engine that aims at early activation of a catalyst at the time of cold start of the engine (see, for example, Patent Document 1).
In this apparatus, in a multi-cylinder MPI type engine in which fuel is injected through an intake passage in an exhaust stroke, cylinders whose ignition order is not continuous (for example, # 1 and # 4, # 2 and # 3) are assembled. In order for the
[0004]
In addition, a technique for early activation of a catalyst similar to the above has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-332833 A (paragraph numbers 0016 to 0021, FIG. 1, etc.)
[Patent Document 2]
JP-A-11-166430 (paragraph numbers 0002 to 0005, etc.)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional technique described in the above-mentioned
[0007]
Here, in the
[0008]
Further, if the fuel injection timing is set during the valve overlap period between the exhaust valve closing timing and the intake valve opening timing as in the prior art described in
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem, and in a MPI type engine, a multi-cylinder engine capable of achieving both early activation of a catalyst during cold start and ensuring of combustion stability. An object of the present invention is to provide an exhaust purification device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to
[0011]
Therefore, according to the exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to
[0012]
In addition, since it is not necessary to change the air-fuel ratio depending on the cylinder set as in the prior art, the engine rotation behavior is stabilized, combustion fluctuations are not increased, and combustion stability is ensured.
Further, in the invention according to
[0013]
In this way, when the injection timing control means divides the fuel injection for one cylinder set with the closing timing of the exhaust valve as a boundary, the unburned HC is surely blown through the intake passage to the exhaust pipe.
Further, the invention according to
[0014]
Thus, even if the injection timing control means continues the fuel injection for one cylinder set with the exhaust valve closing timing as a boundary, the unburned HC is surely blown through the intake passage to the exhaust pipe. In addition, it is preferable that the fuel injection immediately before the valve closing timing is a timing during the valve overlap.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration diagram applied to an exhaust purification device for a multi-cylinder engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a configuration diagram of an exhaust system to which the exhaust purification device is applied. Hereinafter, the configuration of an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0016]
As the internal combustion engine (hereinafter referred to as engine) 1 used in the exhaust purification apparatus, for example, a multipoint injection engine (MPI engine) capable of performing fuel injection via an intake manifold (intake passage) 10 is employed.
As shown in FIG. 1, the
[0017]
One end of an
[0018]
One end of an
[0019]
The
Further, the
[0020]
One end of an
[0021]
An
[0022]
As shown in FIG. 2, the
[0023]
Further, the
[0024]
The electronic control unit (ECU) 40 includes an input / output device, a storage device, a central processing unit (CPU), and the like, and the
On the input side of the
[0025]
On the other hand, various output devices such as the injector 6, the ignition coil 8, the
[0026]
In particular, in the exhaust emission control device of the present invention, the
When it is determined by the signal from the
[0027]
Then, in the injection
Further, in the injection
[0028]
FIG. 3 is a timing chart at the time of cold start performed by the exhaust purification device. In the figure, the vertical axis indicates the valve lift Lf, the horizontal axis indicates the crank angle θ, EO and EC indicate the opening and closing timings of the
In the injection
[0029]
This injected fuel blows out as unburned HC from the
Next, the injection
[0030]
This injected fuel is normally burned in the combustion chamber 5. In addition, the fuel amount is set to be leaner than stoichiometric in the injection
Therefore, CO and H 2 of one cylinder set by the injection during the exhaust stroke and O 2 of another cylinder set by the injection during the intake stroke are mixed immediately before the three-
[0031]
Furthermore, the fuel amount of the intake stroke injection, that is, the fuel amount contributing to combustion is the same in one cylinder set and the other cylinder sets, and the air-fuel ratio is the same in all cylinders. The combustion stability is ensured without increasing.
FIG. 4 is a timing chart at the time of cold start which is performed by the exhaust emission control device of the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, since it has the same configuration as the first embodiment except for the injection timing of one cylinder set, this injection timing will be described in detail.
[0032]
In the injection
[0033]
This injected fuel blows through the
Next, the injection
[0034]
The injected fuel injected into both the cylinder sets is normally burned in the combustion chamber 5. In addition, the fuel amount is set to be leaner than stoichiometric in the injection
Therefore, also in the present embodiment, the CO and H 2 of one cylinder set by the injection at the end of the exhaust stroke and the O 2 of another cylinder set by the injection during the intake stroke are mixed immediately before the three-
[0035]
Furthermore, the fuel amount of the intake stroke injection, that is, the fuel amount contributing to combustion is the same in one cylinder set and the other cylinder sets, and the air-fuel ratio is the same in all cylinders. The combustion stability is ensured without increasing.
If the pipe length ratio of the
[0036]
As described above, in the present invention, the injection
Also, the injection
[0037]
Furthermore, since the maximum temperature of the three-
[0038]
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although the four-cylinder engine is shown in the above embodiment, the present invention is not necessarily limited to this embodiment, and the exhaust emission control device of the present invention can also be applied to other multi-cylinder engines.
[0039]
The valve overlap amount can be changed not only by the variable valve timing mechanism (VVT) but also by a two-stage switching cam. In this case as well, as described above, the catalyst overlap amount can be increased. Early activation and combustion stabilization can be achieved.
[0040]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the exhaust gas purification apparatus for a multi-cylinder engine of the present invention, the injection timing control means increases the valve overlap amount at the time of cold start by the overlap amount increasing means. When one cylinder set is first injected into the intake passage at a time before the closing timing of the exhaust valve, this fuel blows out from the intake passage into the exhaust pipe as unburned HC. The unburned HC is decomposed into reaction components such as CO and H 2 in the high temperature exhaust passage. Next, when the injection timing control means injects into all the cylinders in the intake passage at a timing after the exhaust valve closing timing, this fuel normally burns in the combustion chamber, but the injection amount control means causes the fuel to burn more than stoichiometric. Since the fuel amount is set on the lean side, the exhaust gas contains a large amount of O 2 . Therefore, CO and H 2 of one cylinder group and O 2 of the other cylinder group are mixed immediately before the exhaust purification catalyst, and react rapidly on this catalyst to increase its temperature. Early activation can be achieved.
[0041]
In addition, the amount of fuel injected from the exhaust valve closing timing to all cylinders, that is, the amount of fuel contributing to combustion, is equal between one cylinder set and the other cylinder set by the injection amount control means. In addition, since the air-fuel ratio is the same for all cylinders, the engine rotation behavior is stabilized, combustion fluctuations do not increase, and combustion stability can be ensured.
According to the invention described in
[0042]
Further, according to the third aspect of the present invention, even if the injection timing control means continues the fuel injection to one cylinder set with the closing timing of the exhaust valve as a boundary, the unburned HC is discharged from the intake passage to the exhaust passage. It is possible to blow through reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an engine to which an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a configuration diagram of an exhaust system of an engine to which the exhaust purification device of FIG. 1 is applied.
3 is a timing chart of fuel injection control at the time of cold start in the exhaust gas purification apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a timing chart of fuel injection control at the time of cold start in an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
30 Valve timing variable part (Valve timing variable means)
40 Electronic Control Unit (ECU)
41 Injection timing control unit (injection timing control means)
42 Injection amount control unit (injection amount control means)
43 Overlap amount expansion part (overlap amount expansion means)
Claims (3)
前記エンジンの点火順序が連続しない気筒同士を組とした複数の気筒組と、
該複数の気筒組から排出された排ガスを前記排気浄化触媒の直上流に個別に導く複数の排ガス通路と、
前記各気筒にそれぞれ設けられ、開閉により燃焼室と前記吸気通路との連通及び遮断を行う吸気弁並びに前記排ガス通路との連通及び遮断を行う排気弁と、
該排気弁の閉弁時期又は前記吸気弁の開弁時期の少なくともいずれか一方を変更するバルブタイミング可変手段と、
前記エンジンの冷態始動時を判別する冷態始動時判別手段と、
該冷態始動時判別手段によって冷態始動時が判別されたとき、前記バルブタイミング可変手段によってバルブオーバラップ量を拡大するオーバラップ量拡大手段と、
該オーバラップ量拡大手段によりバルブオーバラップ量が拡大されたとき、一の気筒組に対する燃料噴射を前記排気弁の閉弁時期以前及び前記排気弁の閉弁時期以後とし、他の気筒組に対する燃料噴射を前記排気弁の閉弁時期以後とする噴射時期制御手段と、
該排気弁の閉弁時期以後の燃料噴射による前記一の気筒組及び前記他の気筒組の燃焼室内の空燃比をストイキオよりもリーンに制御する噴射量制御手段と、
を備えたことを特徴とする多気筒エンジンの排気浄化装置。An exhaust purification catalyst provided in an exhaust pipe of a multi-cylinder engine in which fuel is injected through an intake passage;
A plurality of cylinder sets in which the cylinders in which the ignition order of the engine is not continuous are combined;
A plurality of exhaust gas passages for individually leading the exhaust gas discharged from the plurality of cylinder sets directly upstream of the exhaust purification catalyst;
An intake valve that is provided in each cylinder and that opens and closes the combustion chamber and the intake passage to communicate with and shuts off, and an exhaust valve that communicates and shuts off to the exhaust gas passage;
Valve timing varying means for changing at least one of the closing timing of the exhaust valve or the opening timing of the intake valve;
Cold start time determining means for determining the cold start time of the engine;
An overlap amount expanding means for expanding a valve overlap amount by the valve timing variable means when the cold start time is determined by the cold start time determining means;
When the valve overlap amount is increased by the overlap amount expanding means, fuel injection to one cylinder set is made before the closing timing of the exhaust valve and after the closing timing of the exhaust valve, and fuel for the other cylinder sets Injection timing control means for performing injection after the closing timing of the exhaust valve;
Injection amount control means for controlling the air-fuel ratio in the combustion chambers of the one cylinder group and the other cylinder group to be leaner than stoichiometric by fuel injection after the closing timing of the exhaust valve;
An exhaust emission control device for a multi-cylinder engine.
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