JP4203849B2

JP4203849B2 - 可変気筒エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP4203849B2
Application number: JP2003159950A
Authority: JP
Inventors: 智洋金子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP2004360577A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン運転状態に応じて一部の気筒の作動を休止させる可変気筒エンジンの制御装置に関し、特に、メイン噴射後の膨張行程における追加噴射であるいわゆるポスト噴射を利用して排気処理を行うようにした可変気筒エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンの部分負荷時に一部の気筒の運転を休止して稼働気筒の数を減少させることにより、エンジン全体としての燃料消費率の向上を図った可変気筒エンジンが知られている。また、エンジンの負荷の上昇に従い燃料噴射圧を上昇させ、その噴霧の微粒化を図ることにより、エンジンの高負荷時におけるスモークの発生を低減するようにしたエンジンも知られている。
【０００３】
一方、エンジンの排気通路に排気中のパティキュレートを捕集するフィルタを備える場合に、このフィルタの再生時にＮＯｘをも浄化可能とするために、フィルタに触媒を担持させ、そして、フィルタ再生時に、燃料噴射弁によるポスト噴射の噴射量を制御して、フィルタ出口の排気の空燃比を制御するようにした排気浄化装置が、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３１７６２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の、エンジン負荷の上昇に従い燃料噴射圧を上昇させるようにした可変気筒エンジンに、特許文献１に記載の排気浄化装置のような燃料噴射弁によるポスト噴射の噴射量を制御する技術をそのまま適用すると、例えば、全筒運転から部分気筒運転（減筒運転ともいう）に切替られたような場合には、ポスト噴射量が必要量を超えてしまい排気浄化装置が適切に作動しなくなるおそれがある。換言すると、排気浄化装置が溶損してしまう等のおそれがある。これは、全筒運転から部分気筒運転に切替られたときには、その稼働気筒が高負荷運転に移行する結果、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が高くなることで燃料噴射圧（燃圧とも称す）が上がり過ぎ、微量なポスト噴射量の制御が困難になるからである。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、エンジンの負荷の上昇に従い燃料噴射圧を上昇させるようにした可変気筒エンジンにおいても、燃料噴射圧の変更が必要なときにこの燃料噴射圧を制御できる可変気筒エンジンの制御装置、および、ポスト噴射量を適切に制御することができて、排気処理装置を適切に作動させることができる可変気筒エンジンの制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の一形態に係る可変気筒エンジンの制御装置は、複数の気筒と、前記気筒のそれぞれに燃料噴射を行う燃料噴射弁と、排気系に設けられた排気浄化装置とを有し、運転状態に応じて稼働気筒数を制御し、かつ、稼働気筒の１気筒当たりの負荷が高くなるほど燃料噴射圧を高くして前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うと共に、前記燃料噴射弁によりポスト噴射を行うことで前記排気浄化装置に燃料を添加する可変気筒エンジンの制御装置において、前記燃料噴射圧を検出する燃圧検出手段と、減筒運転時にポスト噴射を行う必要があるときに、前記燃圧検出手段により検出される燃料噴射圧が所定圧力以上である場合は、稼働気筒を増やすように制御する気筒数制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、減筒運転時にポスト噴射を行う必要があるとき、燃料噴射圧が所定圧力以上である場合は、稼働気筒を増やすように制御されるので、燃料噴射圧が低下される。従って、この燃料噴射圧でもって安定して噴射可能な許容ポスト噴射量が得られ、必要な量のポスト噴射を行うことができる。
【００１１】
ここで、前記所定圧力は、ポスト噴射量に応じて決定されることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可変気筒エンジンの制御装置の実施形態について添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用する可変気筒エンジンの制御装置の概略構成を示すブロック線図である。
【００１４】
図１に示すエンジン１０は、＃１〜＃４で示す４つの気筒を備えた４サイクルの水冷式ディーゼルエンジンである。エンジン１０は、４つの気筒および冷却水路が形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックの上部に固定されたシリンダヘッド１１とを備えている。シリンダブロックには、エンジン出力軸たる不図示のクランクシャフトが回転自在に支持され、このクランクシャフトは、各気筒内に摺動自在に装填されたピストンとコネクティングロッドを介して連結されている。
【００１５】
クランクシャフトの端部には、その周縁に複数の歯が形成されたタイミングロータが取り付けられ、タイミングロータ近傍のシリンダブロックには、電磁ピックアップが取り付けられている。これらタイミングロータと電磁ピックアップは、クランクポジションセンサを構成する。
【００１６】
また、各気筒のピストン上方には、ピストンの頂面とシリンダヘッド１１の内壁面とに囲まれた燃焼室が形成されている。シリンダヘッド１１には、各気筒の燃焼室に臨むように燃料噴射弁２０（以下、気筒毎に区別する必要があるときは、添字を付した、２０_１、２０_２、２０_３、２０_４を用いるが、総称するときは、単に２０を用いる）が取り付けられ、この燃料噴射弁２０は、コモンレール２２に連通して接続されている。コモンレール２２には、不図示の燃料タンクから供給される燃料が燃料ポンプ２４により加圧されて供給される。この燃料ポンプ２４は、その吸入口に可変流量制御弁が設けられており、該弁が制御されて吐出量が変えられることにより、コモンレール２２内の圧力、すなわち、燃料噴射弁２０の燃料噴射圧を変えるものである。なお、コモンレール２２内の圧力は燃圧検出手段としての圧力センサ２５により検出される。
【００１７】
さらに、シリンダヘッド１１において各気筒の燃焼室に臨む部位には、吸気ポートの開口端が形成されると共に、排気ポートの開口端が形成されている。そして、シリンダヘッド１１には、吸気ポートの各開口端を開閉する不図示の吸気弁と、排気ポートの各開口端を開閉する不図示の排気弁とが進退自在に設けられている。
【００１８】
さらに、シリンダヘッド１１には、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して吸気弁を進退駆動する電磁駆動機構（以下、吸気側電磁駆動機構と称する）が吸気弁と同数設けられている。各吸気側電磁駆動機構には、該吸気側電磁駆動機構に励磁電流を印加するための駆動回路（以下、吸気側駆動回路と称する）が電気的に接続されている。また、シリンダヘッド１１には、同様に、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記排気弁を進退駆動する電磁駆動機構（以下、排気側電磁駆動機構と称する）が排気弁と同数設けられている。各排気側電磁駆動機構には、該排気側電磁駆動機構に励磁電流を印加するための駆動回路（以下、排気側駆動回路と称する）が電気的に接続されている。なお、これらの吸気側電磁駆動機構および排気側電磁駆動機構を総称して弁電磁駆動機構３０と称する。
【００１９】
さらに、エンジン１０のシリンダヘッド１１には、４つの枝管を有する吸気マニフォルド１２が接続され、吸気マニフォルド１２の各枝管は、各気筒の吸気ポートと連通している。そして、吸気マニフォルド１２には、吸気管１３が接続され、吸気管１３は、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス１４と接続されている。
【００２０】
吸気管１３には、該吸気管１３内を流れる空気量を制御する吸気絞り弁１５が設けられている。なお、吸気絞り弁１５には、不図示のステッパモータ等からなり印加電力の大きさに応じて吸気絞り弁１５を開閉駆動するアクチュエータと、吸気絞り弁１５の開度に対応した電気信号を出力する吸気絞り弁ポジションセンサとが取り付けられている。吸気絞り弁１５には、該吸気絞り弁１５と独立に回動自在であり、且つアクセルペダル４２に連動して回動する図示しないアクセルレバーが取り付けられており、そのアクセルレバーには、該アクセルレバーの回動量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ４３が取り付けられている。
【００２１】
一方、前記エンジン１０のシリンダヘッド１１には、４本の枝管がエンジン１０の直下流において１本の集合管に合流するよう形成された排気マニフォルド１６が接続され、排気マニフォルド１６の各枝管は各気筒の排気ポートと連通されている。排気マニフォルド１６は排気管１７に接続され、排気管１７には、排気処理手段の一部を構成する排気浄化触媒５１およびディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）５２が設けられている。この排気浄化触媒５１としては、酸化触媒、還元触媒または三元触媒を必要に応じて用いることができ、また、フィルタ５２についてもこれらの触媒を担持させるようにしてもよい。本発明に係るポスト噴射を利用した後処理再生としては、とりわけ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元やＳＯｘの放出処理、フィルタでのＰＭ再生処理が有効である。
【００２２】
さらに、本実施の形態では、排気マニフォルド１６の＃３気筒および＃４気筒に対応する枝管の集合部から分岐され、吸気マニフォルド１２のほぼ集合部に連通されたＥＧＲ通路１８が設けられており、このＥＧＲ通路１８にはＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御弁１９が介設されている。なお、Ｔ／Ｃ、Ｉ／ＣおよびＥ／Ｃは必要に応じて設けられるターボチャージャ、インタークーラおよびＥＧＲクーラを示している。また、排気管１７には、排気浄化触媒５１とフィルタ５２との間に温度センサ５３が取り付けられている。また、図示はしないが、フィルタ５２の前後流に圧力センサを配置することにより、フィルタ５２におけるパティキュレート（ＰＭ）の捕集量を検出し、後述する後処理再生要求を判断するようにしてもよい。
【００２３】
上述のように構成されたエンジン１０には、該エンジン１０の運転を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）１００が併設されている。
【００２４】
ＥＣＵ１００には、運転状態の検出に必要なスロットルポジションセンサ、圧力センサ２５、アクセル開度センサ４３、クランクポジションセンサ、温度センサ５３等の各種センサが電気配線を介して接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ１００に入力されるようになっている。さらに、ＥＣＵ１００には、運転制御に必要な吸気側駆動回路、排気側駆動回路、燃料噴射弁２０、燃料ポンプ２４等の各種アクチュエータが電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号値をパラメータとして、吸気側駆動回路、排気側駆動回路、燃料噴射弁２０、或いは燃料ポンプ２４等を制御することが可能になっている。
【００２５】
ここで、ＥＣＵ１００は、双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えると共に、入力ポートに接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。Ａ／Ｄコンバータは、スロットルポジションセンサ４１、アクセル開度センサ４３、温度センサ５３等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセンサと電気配線を介して接続されており、上記各センサの出力信号をアナログ信号形式からデジタル信号形式に変換した後に入力ポートへ送信する。また、出力ポートは、吸気側駆動回路、排気側駆動回路、燃料噴射弁２０、スロットル用アクチュエータ、ＥＧＲ制御弁１９等と電気配線を介して接続され、その制御信号をそれぞれへ送信する。
【００２６】
なお、ＲＯＭには、燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、吸気弁および排気弁の開閉タイミングや稼働または休止を決定するための制御ルーチン等、エンジン１０を制御するに必要な制御ルーチンが記憶されている。さらに、ＲＯＭは、これらのアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。この制御マップは、例えば、エンジン１０の運転状態と燃料噴射量および燃料噴射時期との関係を示す燃料供給制御マップ、気筒数の制御のためにエンジン１０の運転状態と吸気弁および排気弁の開閉やそのタイミングとの関係を示す吸排気弁開閉・タイミング制御マップ、エンジン１０の運転状態と吸気絞り弁１５の開度との関係を示すスロットル開度制御マップ等である。
【００２７】
ＲＡＭには、各センサの出力信号やＣＰＵの演算結果等が記憶される。該演算結果は、例えば、クランクポジションセンサの出力信号に基づいて算出されるエンジン回転数等である。ＲＡＭに記憶される各種のデータは、クランクポジションセンサが信号を出力する度に最新のデータに書き換えられる。なお、バックアップＲＡＭは、エンジン１０の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリであり、各種制御に係る学習値や、異常を発生した箇所を特定する情報等を記憶する。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、燃料噴射制御、吸気弁および排気弁の開閉制御、スロットル制御等の周知の制御に加え、本発明の要旨となる排気処理に伴う気筒数制御を実行する。
【００２８】
ここで、本発明に係る可変気筒エンジンの制御装置における上記構成になる実施形態の制御ルーチンの一例を、図２のフローチャートに基づき説明する。なお、この制御ルーチンは、クランクポジションセンサがパルス信号を出力する度に繰り返し実行されるルーチンである。
【００２９】
制御がスタートすると、まず、ステップＳ２１において、後処理再生要求があるか否か、すなわち、排気浄化触媒５１における処理要求またはフィルタ５２における再生要求があるか否かが判断される。この要求の有無は、例えば、エンジン１０の運転累積時間が所定値に達したか否か、あるいは、フィルタ５２に関しては前述の如くＰＭの捕集量が所定値に達したか否か等により判断され得る。そして、要求がない場合はステップＳ２２に進み、燃費を優先して減筒条件を定めて制御する通常の気筒数制御が行われる。すなわち、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転状態に応じて作動気筒数を変更する。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転状態が低負荷運転領域にあるときは一部の気筒を休止させてエンジン１０を減筒運転させて燃費の低減を図り、エンジンの運転状態が中高負荷運転領域にあるときは全ての気筒を作動させてエンジン１０を全筒運転させる。
【００３０】
一方、ステップＳ２１における判断で、要求があった場合にはステップＳ２３に進み、排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２が作動可能な温度以上、すなわち、活性化温度以上にあるか否かが判断される。これは、例えば、温度センサ５３からの検出信号に基づき行われる。
【００３１】
ここで、活性化温度に満たないときには、ステップＳ２４に進み、排気ガス温度を上昇させることを優先させて減筒条件を定める気筒数制御が行われる。すなわち、排気ガス温度を上昇させるために、稼動気筒の相対的負荷を増大させるべく減筒運転が行われる。但し、この減筒運転への移行に伴いエンジンの安定性が損なわれるような場合には、この減筒運転への移行は直には行われず、次の機会を待つ。何故ならば、エンジン１０の運転状態が、例えば、高負荷領域等の運転領域にある場合には、稼動気筒数を減ずると必要とする出力が安定的に得られないからである。
【００３２】
なお、ステップＳ２３において活性化温度以上にあると判断されたときには、燃料添加（ポスト噴射）による排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２でのＮＯｘ還元やＳＯｘ放出および／またはＰＭ再生処理制御に移行する。すなわち、ステップＳ２５に進み、燃圧検出手段としての圧力センサ２５からの検出に基づく燃料噴射圧が、最大許容ポスト噴射圧Ｐｃｐｏｓｔｍａｘ以下か否かが判断される。この最大許容ポスト噴射圧Ｐｃｐｏｓｔｍａｘとは、所定（本実施の形態では一定）のポスト噴射量が制御のリニアリティを確保して燃料噴射弁２０から噴射され得る燃料噴射圧の最大値であり、燃料噴射圧がこの最大値を超えた場合には、所定（一定）のポスト噴射量を安定して得ることができないことを意味する。
【００３３】
これにつき、図３を参照して説明する。図３（ａ）は、横軸にエンジン回転数、縦軸に負荷（噴射量）を採って表す、エンジンの運転状態に対応して噴射圧Ｐｃが変化する様子を示した噴射圧マップである。また、図３（ｂ）は、横軸に噴射弁駆動パルス時間ＴＱ（ｍｓ）、縦軸に噴射量Ｑ（ｍｍ^３／ｓｔ）を採り、噴射弁駆動パルス時間の長さと噴射圧Ｐｃとの変化に対応する噴射量の関係を示すグラフである。ここで、図３（ａ）から、前述したように、例えば、減筒によって１気筒当りの負荷が高くなると、噴射圧Ｐｃが上昇されるのが分かる。また、図３（ｂ）から、噴射圧Ｐｃが上昇すると噴射弁駆動パルス時間に対する噴射量感度が増大し、ポスト噴射量のように少量（０〜１０ｍｍ^３／ｓｔ）の場合には、少しの制御誤差があっても噴射量Ｑが大きく変動することが理解されよう。
【００３４】
そこで、図２のフローチャートに戻り、ステップＳ２５における判断で、燃料噴射圧Ｐｃが最大許容ポスト噴射圧Ｐｃｐｏｓｔｍａｘを超えているときは、ステップＳ２６に進み、現在休止している気筒があるか否かが判断される。ＮＯの場合、すなわち、全筒運転中であるときは、噴射圧を下げる余地がないのでルーチンを終了する。ステップＳ２６において、ＹＥＳの場合、すなわち、休止している気筒がある場合には、ステップＳ２７に進みその休止気筒数を減らす。換言すると、稼動気筒が増やされる。すると、稼動気筒当りの負荷が軽減される結果、前述のように噴射圧Ｐｃが低下されることになる。
【００３５】
そして、ステップＳ２５における判断で燃料噴射圧が最大許容ポスト噴射圧Ｐｃｐｏｓｔｍａｘ以下であるとき、及び、上述のステップＳ２７において噴射圧が低下された後は、ステップＳ２８に進み、ポスト噴射が開始される。
【００３６】
このポスト噴射により供給される燃料噴射量は、気筒壁面に付着する未気化の液状燃料によるエンジンオイルへの希釈作用の影響を考慮して、過剰な量にならないようにされるのが好ましい。かかる観点から、本実施の形態では、ポスト噴射量はこの過剰な量を避けた一定量とされている。
【００３７】
次に、本発明の他の実施の形態につき説明する。前実施の形態ではポスト噴射量が一定となるようにしたのに対し、この他の実施の形態では、エンジンオイルへの希釈作用の影響は筒内温度に応じて変動することに着目して、このポスト噴射量を変化させるようにしている。一般に、負荷が高い場合にはメイン噴射量が多く燃焼量も多くなり、筒内温度も高くなる。
【００３８】
なお、ポスト噴射量は、メイン噴射量と同様に、エンジンの運転状態に対応させて予め実験により求めてマップの形態でＲＯＭに記憶されており、実際の制御に際しては、温度センサ５３で検出される、排気浄化触媒５１後流の排気ガス温度をパラメータとして、マップから読み取られた値を補正して目標ポスト噴射量が求められ、これが所定のポスト噴射時期に噴射されることになる。
【００３９】
ここで、ポスト噴射量とエンジンオイルの希釈との関係を図４に基き説明する。図４は、エンジン負荷に相当するメイン噴射量（ｍｍ^３／ｓｔ）を縦軸に、ポスト噴射終了時期（上死点後の度数）を横軸に採り、メイン噴射量とオイル希釈に影響を与えないポスト噴射量としての希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌとの関係を示すグラフである。このグラフにおいて、領域Ａは許容ポスト噴射量＝５ｍｍ^３／ｓｔ、領域Ａを含む領域Ｂは許容ポスト噴射量＝２．５ｍｍ^３／ｓｔの領域をそれぞれ示している。このグラフから、メイン噴射量の増大、換言すると、エンジン負荷の増大に伴い希釈許容ポスト噴射量も増大することが分かる。すなわち、例えば、上死点後６０度でポスト噴射が終了する場合には、メイン噴射量＝１０ｍｍ^３／ｓｔであれば希釈許容ポスト噴射量＝２．５ｍｍ^３／ｓｔであるのに対し、メイン噴射量＝約１７ｍｍ^３／ｓｔであれば希釈許容ポスト噴射量＝５ｍｍ^３／ｓｔとなる。
【００４０】
そこで、本発明の他の実施の形態の制御の一例を図５のフローチャートを参照して説明する。本実施の形態の制御ルーチンは、図２に示した前実施の形態における制御ルーチンと前段部分においては同じ、すなわち、ステップＳ２１ないしＳ２４までは同じである。従って、図５のフローチャートは、図２のステップＳ２３でＹＥＳの場合を、ステップＳ５１として示している。
【００４１】
燃料添加（ポスト噴射）による排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２でのＮＯｘ還元やＳＯｘ放出および／またはＰＭ再生処理制御へ移行すると、本実施の形態では、ステップＳ５１に進み、上述の目標ポスト噴射量が圧力センサ２５からの検出に基づく現在の燃料噴射圧により安定して噴射可能な許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｐｃ以下か否かが判断される。このステップＳ５１における判断でＹＥＳ、すなわち、目標ポスト噴射量が許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｐｃ以下の場合には、ステップＳ５２に進み、さらに、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下か否かが判断される。そして、このステップＳ５２における判断でＹＥＳ，すなわち、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下のときは、ステップＳ５９に進み、この目標ポスト噴射量がそのまま所定時期にポスト噴射される。
【００４２】
一方、ステップＳ５１における判断でＮＯ、すなわち、目標ポスト噴射量が許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｐｃより多い場合には、ステップＳ５３に進み、減筒すれば、この目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下となるか否かが判断される。これは、減筒運転に移行すると前述のように稼働気筒当たりの負荷が増大しメイン噴射量が増大するので、この結果として、希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌが増大するからである。従って、減筒することにより、１サイクルでの総ポスト噴射量を変化させずに、１気筒当たりのポスト噴射量を増加させることができ、噴射圧が上昇する分を考慮しても許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｐｃとなることがある。但し、このポスト噴射量は希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下であることが求められる。
【００４３】
そして、このステップＳ５３における判断でＹＥＳ，すなわち、減筒した場合、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下となるときは、ステップＳ５７に進み、減筒運転に移行する。但し、この場合は、１サイクル（クランクシャフト２回転）での総ポスト噴射量が移行前後で同等となるようにする。これを、図６を用いて説明すると、今、排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２で要求されている総目標ポスト噴射量が１サイクルで３．２ｍｍ^３／ｓｔであるとした場合、図６（ａ）に示す＃１〜＃４の全筒運転では、これが各気筒に分担されると、気筒当たりのポスト噴射量は０．８ｍｍ^３／ｓｔとなる。これに対し、図６（ｂ）に示す＃１と＃４の減筒運転では、稼働気筒当たり１．６ｍｍ^３／ｓｔとなる。このように、１サイクルでの総ポスト噴射量を変化させずに、希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下を維持しながら、目標ポスト噴射が安定して行われ得る。ステップＳ５７の後は、前述のステップＳ５９に進み、この減筒された状態で稼働気筒に目標ポスト噴射量が気筒当たり２倍にされて所定時期にポスト噴射される。
【００４４】
なお、このステップＳ５３における判断でＮＯ，すなわち、減筒した場合でも、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下とならないときは、ステップＳ５４に進み、この目標ポスト噴射量が条件を満たす値となるまで下げて減筒運転に移行する。これは、温度センサ５３で検出される排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２の温度を代表する温度が極めて低いときに、早期に活性化温度に到達させようとすると、いきおい目標温度と実際の検出温度との誤差が大きく、目標ポスト噴射量が多くならざるを得ないが、しかし、この多量の目標ポスト噴射量をそのまま噴射することになると、排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２の溶損やエンジンオイルの希釈の問題を生じさせるおそれがあることを考慮したものである。このためには、上述の目標温度と実際の検出温度との誤差に基く目標ポスト噴射量を、誤差が例えば１００℃刻みで段階的に設定し、制御の急変を避けることが好ましい。なお、このステップＳ５４の後も、前述のステップＳ５９に進み、減筒され、この目標ポスト噴射量が条件を満たす値となるまで下げられた状態で所定時期にポスト噴射される。
【００４５】
さらに、ステップＳ５２における判断でＮＯ、すなわち、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌより多いときは、ステップＳ５５に進み、休止を止められる気筒が存在するか否かが判断される。休止気筒の休止を止める、すなわち、稼働気筒とすることで、稼働気筒当たりのポスト噴射量を軽減することが可能であるからである。従って、ステップＳ５２における判断でＹＥＳの場合には、ステップＳ５６に進み、休止気筒の休止を止める、すなわち、全筒運転に移行し、前述のステップＳ５１に戻る。
【００４６】
なお、ステップＳ５５における判断でＮＯ、すなわち、休止を止められる気筒が存在しない場合には、ステップＳ５８に進み、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌより少なくなるまで、目標ポスト噴射量を減少させる。なお、このステップＳ５８の後も、前述のステップＳ５９に進み、この目標ポスト噴射量が条件を満たす値となるまで下げられた状態で所定時期にポスト噴射される。
【００４７】
次に、本発明のさらに他の実施の形態を説明する。この実施の形態はＥＧＲ装置を備えた可変気筒エンジンに本発明を適用する際に好適な形態である。一般に、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路は、排気ガスが等しく流れる排気マニフォルドの集合部等からは分岐されておらず、配設長さ等の設計上の要求が考慮されて、全気筒に対しては偏った位置から分岐されている。その一例としての本実施の形態では、図１に示すように、ＥＧＲ通路１８が排気マニフォルド１６の＃３気筒および＃４気筒に対応する枝管の集合部から分岐され、吸気マニフォルド１２のほぼ集合部に連通されて設けられている。このようなＥＧＲ通路１８にポスト噴射による燃料を含む排気ガスが流れ込むと、ＥＧＲ制御弁１９の固着、ＥＧＲクーラＥ／Ｃの詰まり、あるいは燃焼悪化に起因するＨＣの増大による触媒温度の異常上昇等が発生するおそれがある。そこで、本発明のさらに他の実施の形態ではかかる点を考慮して、ポスト噴射による燃料を含む排気ガスがＥＧＲ通路１８に流れ込むのを避けるように休止する気筒を選ぶようにしている。
【００４８】
そこで、本発明のさらに他の実施の形態の制御の一例を図７のフローチャートを参照して説明する。本実施の形態の制御ルーチンは、図２に示した実施の形態における制御ルーチンと前段部分においては同じ、すなわち、ステップＳ２１ないしＳ２４までは同じである。従って、図７のフローチャートは、図２のステップＳ２３でのＹＥＳの場合を、ステップＳ７１として示している。
【００４９】
燃料添加（ポスト噴射）による排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２でのＮＯｘ還元やＳＯｘ放出および／またはＰＭ再生処理制御へ移行すると、本実施の形態では、ステップＳ７１に進み、ポスト噴射が行われるべき気筒の排気ガスによるＥＧＲガスへの影響度合（以下、寄与率と称す）が、ほとんど影響を与えない所定値Ｘ％以下か否かが判断される。この寄与率は、ＥＧＲガスの取出し位置、すなわち、上述のＥＧＲ通路１８の分岐位置、エンジン回転数および負荷によって決まる。ステップＳ７１における判断の結果、寄与率が所定値Ｘ％以下であるＹＥＳの場合には、ステップＳ７５に進み、ポスト噴射が行われるべき気筒を変更することなく所定時期にポスト噴射される。
【００５０】
一方、ステップＳ７１における判断の結果、寄与率が所定値Ｘ％を超えるＮＯの場合には、ステップＳ７２に進み、休止している気筒が存在するか否かが判断される。そして、ステップＳ７２における判断でＹＥＳ、すなわち、休止している気筒が存在する場合には、ステップＳ７３に進み、休止気筒を入替える。すなわち、ポスト噴射が行われるべきであった気筒を休止気筒とし、寄与率が所定値Ｘ％以下である気筒を稼働気筒とする。本実施の形態の場合、例えば、＃１および＃４気筒での減筒運転を行っていたとすれば、ＥＧＲ通路１８の分岐位置から遠い＃１および＃２での減筒運転を行えばよい。
【００５１】
なお、ステップＳ７２における判断でＮＯ、すなわち、休止している気筒が存在しない場合には、ステップＳ７４に進み、ＥＧＲをカットし、ＥＧＲ制御弁１９の固着、ＥＧＲクーラＥ／Ｃの詰まり等を防止する。
【００５２】
なお、以上述べた実施形態では、燃料噴射圧の検出をコモンレールに設けた圧力センサ２５により行うようにしたが、本エンジン１０のように、負荷に応じて燃料噴射圧を変更するものでは、アクセル開度センサ４３による負荷の検出で代用することも可能である。また、４気筒エンジンを例に挙げて説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、より多気筒のエンジンにも適用できることは言うまでもない。さらに、一部気筒を休止させる機構としては、電磁駆動機構によるものに限定されず、油圧機構等によるものでもよく、さらには、吸気流入を吸気絞り弁の上流で遮断するものであってもよい。
【００５３】
また、本発明の実施形態として、燃圧が高くなり過ぎてポスト噴射量の制御ができない場合のことを説明したが、この実施形態以外にも燃圧を変化させる必要がある際には、稼働気筒数を変化させることで燃圧を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変気筒エンジンの制御装置の一実施形態を示す平面システム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、エンジンの運転状態に対応して噴射圧が変化する様子を示した噴射圧マップ、（ｂ）は、噴射弁駆動パルス時間の長さと噴射圧との変化に対応する噴射量の関係を示すグラフである。
【図４】メイン噴射量とオイル希釈に影響を与えないポスト噴射量としての希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】１サイクル（クランクシャフト２回転）での総ポスト噴射量と気筒当たりのポスト噴射量との関係を示すタイムチャートであり、（ａ）は、＃１〜＃４の全筒運転時、（ｂ）は、＃１と＃４の減筒運転時を示す。
【図７】本発明のさらに他の実施形態の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０エンジン
２０燃料噴射弁
２２コモンレール
２４燃料ポンプ
２５燃圧センサ
３０弁弁電磁駆動機構
４３アクセル開度センサ
５１排気浄化触媒
５２フィルタ
５３温度センサ
１００電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｐｃｐｏｓｔｍａｘ最大許容ポスト噴射圧
Ｑｐｏｓｔｐｃ許容ポスト噴射量
Ｑｐｏｓｔｏｉｌ希釈許容ポスト噴射量

Claims

複数の気筒と、前記気筒のそれぞれに燃料噴射を行う燃料噴射弁と、排気系に設けられた排気浄化装置とを有し、運転状態に応じて稼働気筒数を制御し、かつ、稼働気筒の１気筒当たりの負荷が高くなるほど燃料噴射圧を高くして前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うと共に、前記燃料噴射弁によりポスト噴射を行うことで前記排気浄化装置に燃料を添加する可変気筒エンジンの制御装置において、
前記燃料噴射圧を検出する燃圧検出手段と、
減筒運転時にポスト噴射を行う必要があるときに、前記燃圧検出手段により検出される燃料噴射圧が所定圧力以上である場合は、稼働気筒を増やすように制御する気筒数制御手段と、
を備えることを特徴とする可変気筒エンジンの制御装置。
前記所定圧力は、ポスト噴射量に応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載の可変気筒エンジンの制御装置。