JP4371227B2 - Exhaust gas purification device for multi-cylinder engine - Google Patents
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Description
本発明は多気筒エンジンの排気浄化装置に係り、詳しくは触媒の下流に排気管を閉鎖する排気制御弁を設けた多気筒エンジンの排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust purification device for a multi-cylinder engine, and more particularly to an exhaust purification device for a multi-cylinder engine provided with an exhaust control valve for closing an exhaust pipe downstream of a catalyst.
エンジンの排気系の触媒の下流側に排気制御弁を設け、エンジン冷態始動時に排気制御弁を閉じてHC、CO等の未燃成分の排出を抑制すると共に、排気圧上昇により排気系に排出された排ガスをエンジンの筒内に戻して次回燃焼時に再燃焼させたり、更には排気温度の上昇により触媒を昇温して早期に活性化したりする技術が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。 An exhaust control valve is provided on the downstream side of the catalyst in the engine exhaust system, and the exhaust control valve is closed during engine cold start to suppress the discharge of unburned components such as HC and CO, and to the exhaust system due to an increase in exhaust pressure A technology has been proposed in which the exhausted exhaust gas is returned to the cylinder of the engine and re-combusted at the next combustion, or the catalyst is heated up and activated at an early stage by raising the exhaust gas temperature (for example, Patent Document 1). , 2).
特許文献1に開示された技術では、多気筒エンジンの一部気筒を休止して排ガス中の酸素量を増加させる一方、残余の気筒の空燃比をリッチ化して未燃物の含有量を増加させ、排気制御弁を閉じることによりこれらの酸素と未燃物との反応を促進して、排気温度の上昇により触媒の早期活性化を図っている。
特許文献2に開示された技術では、多気筒ディーゼルエンジンの各気筒を複数の気筒群に分けて、各気筒群毎の排気管に排気シャッタバルブを設け、エンジン始動時やヒータの使用により冷却水温度が低下したときに、シャッタバルブを閉じて排ガスの圧力を上昇させ、圧縮行程での仕事量の増大により燃料噴射量を増加させることで昇温を図っている。
In the technology disclosed in
In the technique disclosed in
しかしながら、これらの排気浄化装置では、排気制御弁やシャッタバルブが固着すると排ガスを排出できなくなるため、エンストを引き起こしてエンジンが始動不能に陥ってしまうという問題がある。このような不具合に着目した対策も存在し(例えば、特許文献3参照)、当該特許文献3の技術では、エンジンの排気管に設けられたシャッタバルブを迂回するようにバイパス通路を形成し、このバイパス通路にバイパスバルブ(リリーフ弁)を設けて、シャッタバルブの固着により排気圧が設定値以上に上昇すると、バイパスバルブを開放してバイパス通路を経て排ガスを排出している。
しかしながら、上記した特許文献3に開示された技術でもシャッタバルブとバイパスバルブとが同時に固着した場合には、特許文献1,2の技術と同様の結果となり、エンジン始動不能により車両を走行させることができなくなり、例えば運転者が修理工場に自走する等の対処を実施できなくなるという問題があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンの排気管に設けた排気圧上昇用のバルブが固着した場合であっても、エンジン始動不能に陥る事態を未然に防止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にある。
However, even in the technique disclosed in
The present invention has been made in order to solve such problems, and the object of the present invention is to prevent the engine from starting even if the exhaust pressure increasing valve provided in the exhaust pipe of the engine is fixed. It is an object of the present invention to provide an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine that can prevent a situation of falling into a cylinder.
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、多気筒エンジンの気筒を2つの気筒群に分け各気筒群毎に排気管を有する多気筒エンジンの排気浄化装置において、第1の気筒群に対する第1排気管と、第2の気筒群に対する第2排気管と、第1排気管に設けられた第1の触媒と、第2排気管に設けられた第2の触媒と、第1の触媒下流に設けられ、エンジン冷態始動時に第1排気管を閉鎖する排気制御弁と、排気制御弁の閉固着を検出する故障検出手段と、少なくとも第1の気筒群のみを稼動する第1燃焼状態と、第2の気筒群のみを稼動する第2燃焼状態とを切換え可能に制御する燃焼制御手段とを備え、エンジン冷態始動時に排気制御弁を閉じると共に、燃焼制御手段により第1燃焼状態とする一方、エンジン冷態始動時で第1燃焼状態にあるときに故障検出手段により排気制御弁の閉固着が検出されると、燃焼制御手段によって第2燃焼状態に切換えるものである。
In order to achieve the above object, the invention of
従って、エンジン冷態始動時には排気制御弁を閉じた状態でエンジンが第1燃焼状態で運転されて、第1の気筒群から排出された排ガスが第1の排気管を流通して第1の触媒により浄化され、このとき排気制御弁の閉弁により未燃成分の低減と触媒の昇温とが達成される。
一方、排気制御弁の閉固時には、行き場を失った排ガスにより第1の排気管内の排気圧が異常上昇することから、クランキングを継続しても第1の気筒群は排気を妨げられて稼動を開始しないが、このとき燃焼制御手段によりエンジンは第2燃焼状態に切換えられる。排気制御弁が固着している場合でも第2の排気管では何ら影響を受けることなく排ガスを流通可能なため、第2の気筒群は支障なく稼動してエンジンが始動する。
Therefore, at the time of engine cold start, the engine is operated in the first combustion state with the exhaust control valve closed, and the exhaust gas discharged from the first cylinder group flows through the first exhaust pipe and passes through the first catalyst. At this time, reduction of unburned components and temperature increase of the catalyst are achieved by closing the exhaust control valve.
On the other hand, when the exhaust control valve is closed, the exhaust pressure in the first exhaust pipe rises abnormally due to the exhaust gas that has lost its destination. Therefore, even if cranking is continued, the first cylinder group is prevented from being exhausted and operates. The engine is switched to the second combustion state by the combustion control means at this time. Even when the exhaust control valve is fixed, the second exhaust pipe can circulate the exhaust gas without any influence. Therefore, the second cylinder group operates without trouble and the engine starts.
請求項2の発明は、請求項1において、第1の排気管の途中と上記第2の排気管の途中とを連通する連通路と、連通路に配設されると共に、第1の排気管内の圧力が所定圧力以上になると連通路を開放する排気切換弁とを更に備え、故障検出手段が排気制御弁の閉固着と共に排気切換弁の閉固着を検出するものである。
従って、排気制御弁の閉弁により第1の排気管内の圧力が所定値以上になると排気切換弁が開弁し、第1の排気管を流通する排ガスが連通路を経て第2の排気管側に逃がされることで第1の排気管内の排気圧の異常上昇が防止されるが、排気制御弁の閉固着に加えて排気切換弁が閉固着しているときには排気圧の異常上昇は避けられない。ここで、排気制御弁の閉固着と共に排気切換弁の閉固着が故障検出手段により検出されると、この検出に基づいてエンジンが第1燃焼状態から第2燃焼状態に切換えられるため、このような場合でもエンジン始動不能を回避可能となる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first exhaust pipe and the second exhaust pipe are communicated with each other in a communication passage that is provided in the communication passage, and in the first exhaust pipe. And an exhaust switching valve that opens the communication passage when the pressure becomes equal to or higher than a predetermined pressure, and the failure detection means detects the closed adhering of the exhaust switching valve together with the closing adhering of the exhaust control valve.
Therefore, when the pressure in the first exhaust pipe becomes a predetermined value or more by closing the exhaust control valve, the exhaust switching valve is opened, and the exhaust gas flowing through the first exhaust pipe passes through the communication path to the second exhaust pipe side. However, when the exhaust gas switching valve is closed and fixed, an abnormal increase in the exhaust pressure is unavoidable. . Here, if the failure detection means detects that the exhaust control valve is closed and stuck together, the engine is switched from the first combustion state to the second combustion state based on this detection. Even in this case, it becomes possible to avoid the inability to start the engine.
請求項3の発明は、請求項1において、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段を更に備え、故障検出手段が、始動後所定期間が経過してもエンジン回転速度検出手段によって検出されたエンジン回転速度が所定回転速度以下のときに排気制御弁が閉固着していると検出するものである。
従って、第1燃焼状態で始動後に所定期間が経過してもエンジン回転速度が所定回転速度以下のときには、故障検出手段により排気制御弁の閉固着が検出されて第2燃焼状態に切換えられる。このようにエンジン回転速度に基づいて排気制御弁の固着を検出しているため、排気制御弁の開度を検出するための開度センサを必要とせずに構成が簡略化されると共に、開度センサを設けるために排気制御弁の形式に制限を受けることがない。
The invention of
Accordingly, when the engine speed is equal to or lower than the predetermined rotation speed even after a predetermined period has elapsed after starting in the first combustion state, the failure detection means detects that the exhaust control valve is closed and switches to the second combustion state. Since the sticking of the exhaust control valve is detected based on the engine rotational speed in this way, the configuration is simplified without the need for an opening degree sensor for detecting the opening degree of the exhaust control valve, and the opening degree Since the sensor is provided, the type of the exhaust control valve is not limited.
請求項4の発明は、請求項3において、所定期間を、エンジン温度が低いほど長期間に設定するものである。
従って、エンジン温度が低いほどエンジン始動性が悪化して始動に時間を要するが、それに応じて所定期間が長時間に設定されるため、現在のエンジン始動性を反映したエンジン始動判定、ひいては的確な排気制御弁の固着検出が可能となる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the predetermined period is set longer as the engine temperature is lower.
Therefore, the lower the engine temperature, the worse the engine startability and the more time it takes to start, but the predetermined period is set to a longer time accordingly. Therefore, the engine start determination reflecting the current engine startability, and hence accurate It is possible to detect sticking of the exhaust control valve.
請求項5の発明は、請求項1乃至4において、第1及び第2の気筒群を、燃焼が連続しない気筒毎に分けたものである。
従って、燃焼が連続することなく第1の気筒群や第2の気筒群が稼動するため、エンジン出力変動が低減される。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects, the first and second cylinder groups are divided for each cylinder in which combustion does not continue.
Therefore, since the first cylinder group and the second cylinder group operate without continuous combustion, engine output fluctuation is reduced.
以上説明したように請求項1の発明の多気筒エンジンの排気浄化装置によれば、エンジンの冷態始動時には第1燃焼状態により第1の気筒群を稼動させると共に、排気制御弁を閉弁して未燃成分の低減と触媒の昇温とを達成する一方、排気制御弁の閉固着時には排気制御弁の固着に影響されない第2燃焼状態に切換えるようにしたため、排気制御弁が固着した場合であっても第2の気筒群の稼動によりエンジンを始動でき、これにより運転者が修理工場に自走する等の適切な対処を実施することができる。 As described above, according to the exhaust purification system for a multi-cylinder engine of the first aspect of the invention, when the engine is cold started, the first cylinder group is operated in the first combustion state and the exhaust control valve is closed. While reducing the unburned components and increasing the temperature of the catalyst, the exhaust control valve is switched to the second combustion state that is not affected by the exhaust control valve when the exhaust control valve is closed and closed. Even if it exists, an engine can be started by operation | movement of a 2nd cylinder group, and appropriate countermeasures, such as a driver | operator self-propelling to a repair shop by this, can be implemented.
請求項2の発明の多気筒エンジンの排気浄化装置によれば、請求項1に加えて、排気制御弁の閉固着に加えて排気切換弁の閉固着も検出するため、排気切換弁が閉固着した場合であってもエンジンを始動することができる。
請求項3の発明の多気筒エンジンの排気浄化装置によれば、請求項1に加えて、エンジン回転速度に基づいて排気制御弁の固着を検出しているため、排気制御弁の開度を検出するための開度センサを必要とせずに構成を簡略化できると共に、開度センサの設置を考慮することなく排気制御弁の形式を任意に設定することができる。
According to the exhaust emission control device for a multi-cylinder engine of the second aspect of the invention, in addition to the first aspect, in addition to detecting that the exhaust control valve is closed and stuck, the exhaust switch valve is also detected. Even in this case, the engine can be started.
According to the exhaust purification device for a multi-cylinder engine of the invention of
請求項4の発明の多気筒エンジンの排気浄化装置によれば、請求項3に加えて、エンジン温度が低いほど所定期間を長期間に設定するため、現在のエンジン始動性を反映したエンジン始動判定、ひいては的確な排気制御弁の固着検出を実現することができる。
請求項5の発明の多気筒エンジンの排気浄化装置によれば、請求項1乃至4に加えて、第1の気筒群や第2の気筒群の各気筒が燃焼を連続させることなく稼動するため、エンジン出力変動を低減して安定した車両走行性能を得ることができる。
According to an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine of a fourth aspect of the invention, in addition to the third aspect, since the predetermined period is set to be longer as the engine temperature is lower, the engine start determination reflecting the current engine startability As a result, accurate detection of the exhaust control valve sticking can be realized.
According to the exhaust emission control device for a multi-cylinder engine of the fifth aspect of the invention, in addition to the first to fourth aspects, each cylinder of the first cylinder group and the second cylinder group operates without causing continuous combustion. Thus, stable vehicle running performance can be obtained by reducing engine output fluctuation.
[第1実施形態]
以下、本発明を具体化した多気筒エンジンの排気浄化装置の第1実施形態を説明する。
図1は第1実施形態の多気筒エンジンの排気浄化装置を示す全体構成図である。本実施形態のエンジンは点火順序が#1−#3−#4−#2に設定された直列4気筒機関として構成されている。エンジン1の吸気側は一般的な構成であり、図示しないエアクリーナから導入された吸入空気がエアフローメータやスロットル弁を通過した後に吸気マニホールド2により各気筒に分流され、各気筒の吸気ポートに設けられた燃料噴射弁から燃料を噴射されて筒内に導入される。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine embodying the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to a first embodiment. The engine of this embodiment is configured as an in-line four-cylinder engine whose ignition order is set to # 1- # 3- # 4- # 2. The intake side of the
一方、エンジン1の排気側は、燃焼が連続しない気筒を組合わせた2種の気筒群に分別され、各気筒群毎に独立した排気管3,4が備えられている。詳述すると、燃焼が連続しない気筒として#2気筒と#3気筒とが第1の気筒群に、#1気筒と#4気筒とが第2の気筒群に設定されている。#2気筒及び#3気筒の排気ポートは第1の排気マニホールド3aにより合流して共通の第1の排気管3に接続され、同様に#1気筒及び#4気筒の排気ポートは第2の排気マニホールド4aにより合流して共通の第2の排気管4に接続されている。これらの第1及び第2の排気管3,4は相互に略平行に配設されると共に、それぞれの下流側は合流して共通の下流側排気管5に接続されている。
On the other hand, the exhaust side of the
第1の排気管3には第1の触媒6が設けられ、#2気筒及び#3気筒から排出された排ガスがこの第1の触媒6により浄化される。第1の排気管3の第1の触媒6より下流側の位置にはバタフライ式の排気制御弁7が設けられ、排気制御弁7は排気制御アクチュエータ8により駆動されて第1の排気管3を開閉し得る。第1の触媒6と排気制御弁7との間の位置で第1の排気管3は連通路9を介して第2の排気管4と接続され、連通路9にはポペット式のリリーフ弁10(排気切換弁)が設けられている。リリーフ弁10は図示しないばねに付勢されて第2の排気管4側から連通路9を閉鎖すると共に、第1の排気管3内を流通する排ガスの圧力を連通路9を介して常に受けており、排気圧が設定値を上回ると連通路9を開放するようになっている。第2の排気管4のリリーフ弁10の下流側には第2の触媒11が設けられ、#1気筒及び#4気筒から排出された排ガスがこの第2の触媒11により浄化される。
The
一方、車両には制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えたECU(電子制御ユニット)21が設置されている。ECU21の入力側には、車両の運転席に設けられたイグニションスイッチ22、冷却水温THwを検出する水温センサ23、エンジン1の回転に伴って所定周期のパルス信号を出力するクランク角センサ24(エンジン回転速度検出手段)等の各種センサ類が接続され、ECU21の出力側には、上記排気制御アクチュエータ8、車両のインストルメントパネルに設けられた警告灯25、図示しないエンジンの燃料噴射弁や点火プラグ等の各種デバイス類が接続されている。
On the other hand, an ECU (electronic control unit) 21 having a storage device (ROM, RAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter, etc. provided for storage of control programs and control maps is installed in the vehicle. Yes. On the input side of the
そして、ECU21は各種センサ類の検出情報に基づいて燃料噴射制御や点火時期制御を実行してエンジン1を運転すると共に、#2気筒及び#3気筒のみを稼動させる第1燃焼状態と、#1気筒及び#4気筒のみを稼動させる第2燃焼状態とを任意に切換可能となっている(燃焼制御手段)。
更に本実施形態ではECU21は、エンジン1の冷態始動時に未燃成分の排出抑制及び触媒の早期活性化を目的として排気制御弁7の制御を実施すると共に、このとき排気制御弁7及びリリーフ弁10が同時に閉固着しているときには必要最低限のエンジン運転を可能とするリンプホーム制御を実施しており、以下、これらの制御について詳述する。
The
Further, in the present embodiment, the
ECU21は図2に示す冷態始動時制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。ここで、エンジン停止時においてECU21は排気制御弁7を開弁状態に保持しており、一方、エンジン停止時の第1の排気管3内は大気圧であることから、リリーフ弁10はばねにより閉弁状態に保持されている。まず、ECU21はステップS2でイグニションスイッチ22がオン操作されたか否かを判定し、続くステップS4で冷却水温THwが予め設定された冷態判定値THw0未満であるか否かを判定し、何れかのステップSでNo(否定)の判定を下したときには一旦ルーチンを終了する。
The
ステップS2,4の何れでもYes(肯定)の判定を下したとき、即ちエンジン1が冷態始動であると判定されたときには、ECU21はステップS6に移行して排気制御弁7を閉弁側に切換える。続くステップS8では第1の気筒群である#2気筒と#3気筒に対して燃料噴射制御及び点火時期制御を実行し、更にステップS10でクランク角センサ23からのクランク角信号から求めたエンジン回転速度Neが完爆判定値Ne0に達したか否かを判定する。周知のように完爆判定値Ne0はエンジン始動が完了したか否かを判定する指標であるが、このときのエンジン1は2気筒分が稼動するだけのため、全気筒の稼動を想定した一般的な完爆判定値Ne0に代えて、若干低い専用の完爆判定値Ne0を適用してもよい。
When the determination of Yes (affirmative) is made in any of steps S2 and S4, that is, when it is determined that the
排気制御弁7及びリリーフ弁10が固着せずに正常に作動している場合、閉弁された排気制御弁7により#2気筒及び#3気筒からの排ガスが第1の触媒6を流通直後にせき止められるため、第1の排気管3内の排気圧がリリーフ弁10の設定値を越えた時点でリリーフ弁10が開弁し、排ガスは連通路9を経て第2の排気管4側に逃がされて第2の触媒11及び下流排気管5を経て外部に排出される。
When the
結果として排気制御弁7の閉弁によりHC、CO等の未燃成分の排出が抑制されると共に、排気圧の上昇により#2気筒及び#3気筒から排出された排ガスが筒内に戻されて次回燃焼時に再燃焼することで未燃成分の排出が更に抑制され、一方、排気温度の上昇により第1及び第2の触媒6,11を昇温して早期に活性化する作用が奏される。加えて、稼動気筒が2気筒であるため、空燃比のリッチ化に伴って多量の燃料を消費する冷態始動時燃料消費量が半減すると共に、燃焼室から排気管に排気されるTHCも半減する。
As a result, the
このように冷態始動時において排気制御弁7及びリリーフ弁10の作動に基づく所期の排ガスの流通が達成された場合には、#2気筒及び#3気筒の稼動によりエンジン回転速度Neは完爆判定値Ne0に達するため、ECU21はステップS10でYesの判定を下してステップS12に移行する。ステップS12ではエンジン回転速度Neの変動量αが許容値α0未満であるか否かを判定する。変動量αが許容値α0未満の場合、即ち、#2気筒及び#3気筒がミスファイア等を生じることなく安定して燃焼していると推測されるときには、ステップS12でYesの判定を下してステップS14に移行し、ステップS10の完爆判定から活性所要時間T1が経過したか否かを判定する。
Thus, when the desired exhaust gas flow based on the operation of the
活性所要時間T1は第2の触媒11が活性温度まで昇温されるのに要する時間として予め設定されており(例えば、15〜20sec)、ECU21は活性所要時間T1が経過するとステップS14でYesの判定を下し、ステップS16で排気制御弁7を開弁し、続くステップS18で全気筒に対して燃料噴射制御及び点火時期制御を実行した後にルーチンを終了する。
The required activation time T1 is set in advance as the time required for the
排気制御弁7の開弁に伴って第1の排気管3の排気圧が低下することからリリーフ弁10は閉弁し、エンジン1は全気筒を稼動させる通常制御に復帰して、#2気筒及び#3気筒からの排ガスは第1の排気管3を、#1気筒及び#4気筒からの排ガスは第2の排気管4を相互に独立して流通することになる。そして、この時点では第1の触媒6が活性化しているため、排気制御弁7の開弁により第1の排気管3の排気圧が低下しても十分な浄化作用が奏され、又、第2の触媒11も活性化しているため、第2の排気管4を流通する#1気筒及び#4気筒の排ガスに対しても十分な浄化作用が奏される。
As the
又、エンジン回転速度Neの変動量αが許容値α0以上の場合、即ち、#2気筒及び#3気筒は稼動しているもののミスファイア等により燃焼が不安定であると推測されるときには、ステップS14でNoの判定を下して直接ステップS16に移行する。つまり、第2の触媒11が活性温度に到達せずに浄化性能が多少不足していても、2気筒での不安定な燃焼を継続するよりは全体としての未燃成分の排出は少ないとして、直ちに通常制御に復帰しているのである。
If the fluctuation amount α of the engine rotational speed Ne is greater than or equal to the allowable value α0, that is, if it is estimated that combustion is unstable due to misfire or the like although the # 2 and # 3 cylinders are operating, step The determination of No is made in S14 and the process proceeds directly to step S16. In other words, even if the
尚、通常制御への復帰タイミングは、#2気筒及び#3気筒の燃焼状況と第2の触媒11の活性状況とを勘案して決定してもよい。例えばステップS14でNoの判定を下したときには直接ステップS16に移行することなく、第2の触媒11がある程度昇温する時間として設定された昇温所要時間T3が経過するまでは待機し(例えば,上記活性所要時間T1を上限として0.5〜20sec)、昇温所要時間T3の経過後にステップS16に移行するようにしてもよい。このようにすれば2気筒での不安定な燃焼を最小限に止めた上で、全気筒を稼動させる通常制御に復帰した時点で第2の触媒11がある程度の浄化性能を奏し、結果として双方の要因による未燃成分の排出をバランスよく抑制することができる。
Note that the return timing to the normal control may be determined in consideration of the combustion state of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder and the activation state of the
一方、排気制御弁7及びリリーフ弁10が同時に閉固着している場合、より詳細にはリリーフ弁10の閉固着により排ガスを第1の排気管3から連通路9を経て第2の排気管4側に逃がすことができず、且つ、排気制御弁7を強制的に開弁させることができない場合には、行き場を失った排ガスにより第1の排気管3内の排気圧が異常上昇することから、クランキングを継続しても#2気筒及び#3気筒は排気を妨げられて稼動を開始せずにエンジン1は始動しない。よって、この場合にはエンジン回転速度Neは完爆判定値Ne0に達しないため、ECU21はステップS10でNoの判定を下してステップS20に移行する(故障検出手段)。
On the other hand, when the
ステップS20ではクランキング開始から始動所要時間T2が経過したか否かを判定し、判定がNoの間はルーチンを終了する。始動所要時間T2はエンジン始動に要する時間として設定されたものであるが、本実施形態ではエンジン温度の低下に伴ってエンジン始動性が悪化して始動に時間を要するとの観点の下に、冷却水温THwが低いほど始動所要時間T2が延長設定される。より詳細には、図示しないマップにおいて上記冷態判定値THw0以下の水温領域が細分化され、冷却水温THwが低いほど始動所要時間T2が長い値に設定される(例えば、0.5〜3.0secの範囲内)。 In step S20, it is determined whether or not the required start time T2 has elapsed from the start of cranking, and the routine is terminated while the determination is No. The required start time T2 is set as the time required for engine start. In the present embodiment, cooling is performed from the viewpoint that the engine startability deteriorates as the engine temperature decreases and time is required for start. The required start time T2 is extended as the water temperature THw is lower. More specifically, the water temperature region below the cooling determination value THw0 is subdivided in a map (not shown), and the required startup time T2 is set to a longer value as the cooling water temperature THw is lower (for example, 0.5-3. Within 0 sec).
そして、始動所要時間T2が経過するまでステップS10の判定が繰り返され、始動所要時間T2が経過してもステップS10で完爆判定が下されないときにはエンジン始動不能と見なし、ステップS20でYesの判定を下してステップS22で警告灯25を点灯表示し、続くステップS24で#1気筒及び#4気筒に対して燃料噴射制御及び点火時期制御を実行し、更にステップS26で#2気筒及び#3気筒に対する燃料噴射制御及び点火時期制御を中止した後、ルーチンを終了する。
Then, the determination in step S10 is repeated until the required start time T2 elapses. If the complete explosion determination is not made in step S10 even if the required start time T2 elapses, it is considered that the engine cannot be started, and a Yes determination is made in step S20. In step S22, the warning
排気制御弁7及びリリーフ弁10が固着している場合でも、第2の排気管4では何ら影響を受けることなく排ガスを流通可能なため、ステップS24の処理により#1気筒及び#4気筒は支障なく稼動してエンジン1は始動する。このときの2気筒分のエンジン運転はリンプホーム制御として実施される必要最小限のものであるが、車両を走行させることは可能であり、警告灯25の表示によりエンジントラブルを認識した運転者は車両を走行させて修理工場に自走する等の対処を行なう。
Even when the
以上のように本実施形態の多気筒エンジン1の排気浄化装置では、エンジン1の各気筒を#2気筒及び#3気筒と#1気筒及び#4気筒とに分けて相互に独立した排気管3,4及び触媒6,11を設け、第1の排気管3に排気制御弁7を配設し、更に両排気管3,4を連通する連通路9にリリーフ弁10を設け、エンジン1の冷態始動時には#2気筒及び#3気筒のみを稼動させると共に排気制御弁7を閉弁して未燃成分の低減及び触媒6,11の昇温を図り、一方、排気制御弁7及びリリーフ弁10の固着によるエンジン始動不能時には、#1気筒及び#4気筒のみを稼動させるようにしたため、排気制御弁7及びリリーフ弁10が固着した場合であってもこれらの#1気筒及び#4気筒の稼動によりエンジン1を始動でき、これにより運転者が修理工場に自走する等の適切な対処を実施することができる。
As described above, in the exhaust emission control device of the
又、ステップS10ではクランキング時のエンジン1の始動状況(具体的には、エンジン回転速度Neが完爆判定値Ne0に達したか否か)に基づいて排気制御弁7及びリリーフ弁10の固着を判定しているため、排気制御弁7及びリリーフ弁10の開度を検出するための開度センサを必要とせず、ひいては排気浄化装置全体の構成を簡略化することができる。加えてポペット式のリリーフ弁10は開度センサによる開度検出が困難であるが、開度を検出する必要自体がないため、開度センサの設置を考慮することなく排気制御弁7やリリーフ弁10の形式を例えばリードバルブ等を用いて任意に設定できるという利点もある。
In step S10, the
尚、この説明は、開度センサにより排気制御弁7やリリーフ弁10の閉固着を検出することを妨げるものではなく、開度センサにより閉固着を検出してもよいことは言うまでもない。
一方、ステップS20では冷却水温THwから求めた始動所要時間T2に基づいてエンジン始動不能の判定を行っているため、現在のエンジン始動性を反映したエンジン始動判定、ひいては的確な排気制御弁7やリリーフ弁11の固着検出を実現できる。例えば始動所要時間T2が短過ぎた場合には、エンジン始動可能であるにも拘わらず始動不能(閉固着)と判定されてリンプホーム制御として#1気筒及び#4気筒の2気筒による運転が継続されてしまい、一方、始動所要時間T2が長過ぎた場合には、エンジン始動不能であるにも拘わらずクランキングが継続されて無駄なバッテリ消費を引き起こす問題があるが、これらのトラブルを未然に防止することができる。
In addition, this description does not prevent detecting the closed sticking of the
On the other hand, in step S20, since it is determined that the engine cannot be started based on the required start time T2 obtained from the coolant temperature THw, the engine start determination reflecting the current engine startability, and hence the accurate
更に,第1及び第2気筒群として燃焼が連続しない気筒(#2,#3及び#1,#4)を設定しているため、#2気筒及び#3気筒の稼動による触媒昇温中、及び#1気筒及び#4気筒の稼動によるリンプホーム制御中には、2気筒の燃焼が等間隔で行なわれてエンジン出力変動が低減され、安定した車両走行性能を得ることができる。
尚、本実施形態では第2の排気管4のリリーフ弁10の下流側に第2の触媒11を設けたが、図1に破線で示すように第2の排気管4のリリーフ弁10より上流側に設けたり、或いは下流側排気管5に設けたりしてもよい。但し、リリーフ弁10より上流側に第2の触媒11を設けた場合には、#2気筒及び#3気筒による運転時に、連通路9を経て第2の排気管4に案内される排ガスによる昇温作用が得られないため、第2の触媒11はリリーフ弁10の下流側に設置することが望ましい。
Furthermore, since the cylinders (# 2, # 3 and # 1, # 4) in which combustion does not continue are set as the first and second cylinder groups, the catalyst temperature rises due to the operation of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder, During the limp home control by the operation of the # 1 cylinder and the # 4 cylinder, the combustion of the two cylinders is performed at equal intervals, the engine output fluctuation is reduced, and stable vehicle running performance can be obtained.
In the present embodiment, the
又、本実施形態では直列4気筒エンジン1の各気筒を第1及び第2気筒群に分けたが、例えば図3に示すV型エンジン或いは水平対向エンジンではバンク毎に気筒群を分けて、一方のバンクを第1気筒群とし、他方のバンクを第2気筒群としてもよい。この場合でも本実施形態と同様の排気系の構成及び制御を実施すれば、全く同じ作用効果が得られる。そして、当該構成では既存の排気レイアウトをそのまま適用できるため、製造コストを低減できるという別の利点も得られる。
Further, in this embodiment, each cylinder of the in-line four-
[第2実施形態]
次に、本発明を別の多気筒エンジンの排気浄化装置に具体化した第2実施形態を説明する。
図4は第2実施形態の多気筒エンジンの排気浄化装置を示す全体構成図である。本実施形態の排気浄化装置は第1実施形態のものと比較して第1及び第2の排気管3,4の構成を変更したものであり、エンジン1の気筒配列等の構成や制御内容は第1実施形態と全く同様である。よって、共通の個所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment in which the present invention is embodied in another exhaust gas purification apparatus for a multi-cylinder engine will be described.
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to a second embodiment. The exhaust emission control device of this embodiment is obtained by changing the configuration of the first and
端的に表現すると本実施形態の排気浄化装置では、第1の排気管3と第2の排気管4とが二重構造になっている。即ち、#1気筒及び#4気筒と対応して第2の排気管4が形成され、第2の排気管4は車両後方に延びて第1実施形態の下流側排気管5の役割も果たしている。#2気筒及び#3気筒と対応する第1の排気管3は、第2の排気管4の上流側に形成された開口部31を介して第2の排気管4内に挿入されて車両後方に延び、第1の排気管3の下流端は第2の排気管4の途中で開口している。
In short, in the exhaust purification apparatus of the present embodiment, the
第1の排気管3には上流側に第1の触媒6が、下流側に排気制御弁7が設けられ、第1の触媒6と排気制御弁7との間には連通路9が貫設されている。よって、第1の排気管3の内部と第2の排気管4の内部とは連通路9を介して連通し、第2の排気管4内において第1の排気管3の外側面には連通路9を閉鎖するようにリードバルブ32(排気切換弁)が設けられている。リードバルブ32の機能は第1実施形態のリリーフ弁10と同様であり、第1の排気管3の排気圧が設定値を上回ると連通路9を開放する。又、第2の排気管4のリードバルブ32の下流側には第2の触媒11が設けられている。
The
ECU21により冷態始動時制御ルーチンが実行されたときの排気浄化装置の作動状況は第1実施形態のものと同様であり、エンジン1の冷態始動時には第1の気筒群である#2気筒及び#3気筒のみを稼動させると共に排気制御弁7を閉弁して未燃成分の低減及び触媒6,11の昇温を図る一方、排気制御弁7及びリードバルブ32の固着によるエンジン始動不能時には、第2の気筒群である#1気筒及び#4気筒のみを稼動させてエンジン1を始動させることができる。
The operation state of the exhaust emission control device when the
加えて、本実施形態では第1の排気管3の外周を第2の排気管4が取囲んだ二重構造のため、#2気筒及び#3気筒の稼動に伴って第1の排気管3内を排ガスが流通する際には、第1及び第2の排気管3,4が断熱作用を奏して外部への放熱を防止し、これにより排ガスの熱を第1の触媒6の昇温に有効に利用して早期活性化を実現できると共に、第2の触媒11の昇温も促進できるという利点も得られる。
In addition, in the present embodiment, since the outer periphery of the
[第3実施形態]
次に、本発明を別の多気筒エンジンの排気浄化装置に具体化した第3実施形態を説明する。
図5は第3実施形態の多気筒エンジンの排気浄化装置を示す全体構成図である。本実施形態の排気浄化装置は第1実施形態のものと比較してターボチャージャ41の装着を前提として排気系の構成が変更されると共に、バルブの切換状態も図2に示す冷態始動時制御ルーチンとは相違しているため、これらの相違点を重点的に説明する。
エンジン1は直列4気筒機関として構成され、その#2気筒と#3気筒とが第1の気筒群に、#1気筒と#4気筒とが第2の気筒群に設定されている。#2気筒と#3気筒に対応する第1の排気管3には第1の触媒6が設けられ、第1の触媒6の下流側には排気制御弁7が設けられている。第1の触媒6の上流側において第1の排気管3には排気切換弁42を備えた連通路9の一端が接続され、連通路9の他端は#1気筒及び#4気筒と対応する第2の排気管4に接続されている。この接続個所より下流側において第2の排気管4にはターボチャージャ41及び第2の触媒11が設けられ、これらターボチャージャ41と第2の触媒11との間の位置には第1の排気管3が接続されている。尚、排気切換弁42は、排気制御弁7と同様にECU21により駆動制御される電磁式のバルブである。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment in which the present invention is embodied in another multi-cylinder engine exhaust purification device will be described.
FIG. 5 is an overall configuration diagram showing an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to a third embodiment. The exhaust emission control device of the present embodiment has a configuration of the exhaust system changed on the premise that the
The
このように構成された排気浄化装置では、上記第1実施形態と同じくエンジン1の冷態始動時に#2気筒及び#3気筒を稼動させた後に、全気筒を稼動させる通常制御に復帰する一方、排気制御弁7及び排気切換弁42の同時固着時には#2気筒及び#3気筒に代えて#1気筒及び#4気筒を稼動させている。基本的に排気制御弁7は常閉のウエストゲートバルブとして機能して排気圧の上昇に応じて開弁するだけであり、#2気筒及び#3気筒の稼動時には排気切換弁42を閉弁して排ガスを第1の排気管3側に導き、第1の触媒6の活性の早期化を図ることが出来るとともに、排気制御弁7から流出した排ガスによって第2の触媒11の活性の早期化を図ることが出来る。そして、全気筒稼動時には同じく排気切換弁42を開弁して全気筒の排ガスをターボチャージャ41に供給して過給圧を確保するように制御を実施する。
In the exhaust emission control device configured as described above, after the # 2 cylinder and the # 3 cylinder are operated at the time of cold start of the
そして、このように構成された本実施形態の排気浄化装置でも、排気制御弁7及び排気切換弁52の同時固着時には#1気筒及び#4気筒を稼動させることでエンジン1を始動できるため、上記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、直列4気筒エンジン及びV型エンジンの排気浄化装置として具体化したが、エンジン1の気筒配列はこれに限ることはなく任意に変更可能である。
Even in the exhaust purification device of the present embodiment configured as described above, the
This is the end of the description of the embodiment, but the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in each of the above embodiments, the exhaust purification device of the in-line 4-cylinder engine and the V-type engine is embodied. However, the cylinder arrangement of the
又、上記実施形態では第1の排気管3と第2の排気管4とを連通路9により接続してリリーフ弁10を設け、排気制御弁7の閉固着に加えてこのリリーフ弁10の閉固着にも対処したが、例えば図1に示す第1実施形態において連通路9及びリリーフ弁10を省略してもよい。この場合には冷態始動時に排気制御弁7を全閉せずに微小開度に保持することで#2気筒及び#3気筒の排ガスを流通させながら排気圧を上昇させる。そして、このような構成では排気制御弁7が閉側で固着すると直ちにエンジン始動不能に陥るが、第1実施形態と同様の制御を実施して#1気筒及び#4気筒を稼動させれば、エンジン始動不能を回避することができる。
In the above embodiment, the
1 エンジン
3 第1の排気管
4 第2の排気管
6 第1の触媒
7 排気制御弁
9 連通路
10 リリーフ弁(排気切換弁)
11 第2の触媒
21 ECU(故障検出手段、燃焼制御手段)
24 クランク角センサ(エンジン回転速度検出手段)
32 リードバルブ(排気切換弁)
42 排気切換弁
DESCRIPTION OF
11
24 Crank angle sensor (engine speed detection means)
32 Reed valve (exhaust gas switching valve)
42 Exhaust selector valve
Claims (5)
第1の気筒群に対する第1排気管と、
第2の気筒群に対する第2排気管と、
上記第1排気管に設けられた第1の触媒と、
上記第2排気管に設けられた第2の触媒と、
上記第1の触媒下流に設けられ、エンジン冷態始動時に上記第1排気管を閉鎖する排気制御弁と、
上記排気制御弁の閉固着を検出する故障検出手段と、
少なくとも上記第1の気筒群のみを稼動する第1燃焼状態と、上記第2の気筒群のみを稼動する第2燃焼状態とを切換え可能に制御する燃焼制御手段とを備え、
上記エンジン冷態始動時に上記排気制御弁を閉じると共に、上記燃焼制御手段により第1燃焼状態とする一方、上記エンジン冷態始動時で上記第1燃焼状態にあるときに上記故障検出手段により上記排気制御弁の閉固着が検出されると、上記燃焼制御手段によって第2燃焼状態に切換えることを特徴とする多気筒エンジンの排気浄化装置。 In an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine, the cylinders of the multi-cylinder engine are divided into two cylinder groups and each cylinder group has an exhaust pipe.
A first exhaust pipe for the first cylinder group;
A second exhaust pipe for the second cylinder group;
A first catalyst provided in the first exhaust pipe;
A second catalyst provided in the second exhaust pipe;
An exhaust control valve provided downstream of the first catalyst and closing the first exhaust pipe at the time of engine cold start;
A failure detecting means for detecting closed adhering of the exhaust control valve;
Combustion control means for controlling to switch between a first combustion state in which only at least the first cylinder group is operated and a second combustion state in which only the second cylinder group is operated;
The exhaust control valve is closed when the engine is cold started, and the first combustion state is set by the combustion control means. On the other hand, the exhaust gas is detected by the failure detection means when the engine is cold and the first combustion state is established. An exhaust purification device for a multi-cylinder engine, wherein when the control valve is detected to be closed, the combustion control means switches to the second combustion state.
上記連通路に配設されると共に、上記第1の排気管内の圧力が所定圧力以上になると上記連通路を開放する排気切換弁とを更に備え、
上記故障検出手段は、上記排気制御弁の閉固着を検出すると共に上記排気切換弁の閉固着を検出することを特徴とする請求項1記載の多気筒エンジンの排気浄化装置。 A communication path communicating between the middle of the first exhaust pipe and the middle of the second exhaust pipe;
An exhaust switching valve that is disposed in the communication passage and that opens the communication passage when the pressure in the first exhaust pipe exceeds a predetermined pressure;
2. The exhaust gas purifying apparatus for a multi-cylinder engine according to claim 1, wherein the failure detecting means detects the closed adhering of the exhaust control valve and detects the closed adhering of the exhaust switching valve.
上記故障検出手段は、始動後所定期間が経過しても上記エンジン回転速度検出手段によって検出されたエンジン回転速度が所定回転速度以下のときに上記排気制御弁が閉固着していると検出することを特徴とする請求項1記載の多気筒エンジンの排気浄化装置。 An engine rotation speed detecting means for detecting the engine rotation speed;
The failure detection means detects that the exhaust control valve is closed and fixed when the engine rotation speed detected by the engine rotation speed detection means is equal to or lower than a predetermined rotation speed even after a predetermined period has elapsed after starting. 2. An exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to claim 1.
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