WO2005098220A1 - 内燃機関における排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 - Google Patents

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Yoshiyuki Takahashi
Hisanobu Suzuki
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Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine in which a plurality of exhaust paths are arranged in parallel, and a catalyst used for purifying unclean substances contained in exhaust gas is provided in each of the plurality of exhaust paths.
  • the present invention relates to an exhaust gas purification device and an exhaust gas purification method.
  • a typical example is a three-way catalyst of a gasoline engine, or a nitrogen oxide storage-reduction type that is disposed integrally with or in front of a particulate filter in a diesel engine to promote the oxidation (incineration) of the collected particulates.
  • Some V-type engines and the like adopt a configuration in which a plurality of exhaust paths are arranged in parallel.
  • an exhaust gas purification apparatus in which a catalyst device is provided in each of a pair of exhaust paths arranged in parallel.
  • a pair of exhaust paths are connected by a connecting conduit upstream of the catalytic device, and downstream of the connecting portion between one exhaust path and the connecting conduit and upstream of the catalytic device. Is provided with a throttle valve in a portion of the exhaust path. In a low temperature state where the catalyst device is not sufficiently activated, the throttle valve is closed and exhaust gas is exhausted only from the other exhaust path.
  • the first exhaust passage and the second exhaust passage are connected via a switching valve upstream of the catalyst device.
  • the switching valve In a high temperature state in which the catalyst device is sufficiently activated, the switching valve is switched to a state in which the exhaust gas is discharged to both exhaust path forces.
  • Patent Document 2 JP-A-3-281929
  • Patent Document 3 JP 2003-269155 A
  • An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus and an exhaust gas purification method for an internal combustion engine that perform early activation of at least one of a plurality of catalysts while minimizing addition of a mechanism. To provide.
  • the present invention provides an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine.
  • the engine includes an intake path and a plurality of parallel exhaust paths including at least first and second exhaust paths.
  • the purifying device includes a catalyst provided in each of the plurality of exhaust paths for purifying unclean substances contained in the exhaust gas.
  • the purifier includes a first exhaust gas recirculation path for supplying exhaust gas from the first exhaust path to the intake path, and a second exhaust gas recirculation path for supplying exhaust gas from the second exhaust path to the intake path.
  • the purifier includes a flow rate of exhaust gas discharged downstream of the first exhaust path force, and a flow rate of exhaust gas supplied from the first exhaust path to the intake path via the first exhaust gas recirculation path.
  • a flow adjusting unit for adjusting the flow rate is provided.
  • the purification device includes a control unit that controls the flow rate adjustment unit based on information on the temperature of at least one of the catalysts.
  • the control unit may be configured such that the ratio of the flow rate of the exhaust gas that also discharges the first exhaust path force to the flow rate of the exhaust gas that also discharges the exhaust path force other than the first exhaust path falls within a low temperature range where the temperature is set in advance.
  • the flow rate adjustment unit is controlled so that a certain case is smaller than the other case.
  • the exhaust gas is equally divided into the respective exhaust passages (that is, when the number of the exhaust passages is two, the exhaust gas is halved. If there are three 1Z3 each). Then, when the temperature is in the low temperature range, the flow rate of the exhaust gas discharged from the exhaust paths other than the first exhaust path (the other exhaust paths) is reduced by the first exhaust path force. More than the flow rate. Therefore, the catalyst provided in the exhaust path other than the first exhaust path is activated early.
  • the information on the catalyst temperature referred to here includes not only the detected temperature of the catalyst itself but also information considered to reflect the temperature of the catalyst itself, such as the detected exhaust temperature, the estimated exhaust temperature, and the engine temperature. Includes information on the temperature of cooling water for cooling and engine load.
  • a device exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas to an intake path and contributes to suppression of generation of unclean substances is known, for example, from Patent Document 3.
  • a new mechanism for supplying exhaust gas to the intake path is not required for implementing the present invention. Therefore, the present invention has an excellent advantage that early activation of at least one of a plurality of catalysts can be achieved while minimizing addition of a mechanism.
  • the present invention provides another exhaust gas purifying apparatus.
  • the purifying device is attached to an internal combustion engine having an intake path and first and second exhaust paths arranged in parallel.
  • a catalyst is provided in each of the first and second exhaust paths for purifying exhaust gas.
  • the purifier includes a first exhaust gas recirculation path for supplying exhaust gas from the first exhaust path to the intake path, and a second exhaust gas recirculation path for supplying exhaust gas to the intake path also with the second exhaust path force.
  • the flow rate adjusting unit is configured to supply a flow rate of exhaust gas discharged downstream from the first and second exhaust paths, and supply the exhaust gas from the first and second exhaust paths to the intake path via a corresponding exhaust gas recirculation path. Adjust the exhaust gas flow rate.
  • the control unit controls the flow rate adjusting unit based on information on at least one temperature of the catalyst.
  • the control unit is more suitable when the ratio of the flow rate of the exhaust gas discharged from the first exhaust path to the flow rate of the exhaust gas also discharged from the second exhaust path is in the low temperature range in which the temperature is set in advance.
  • the flow rate adjusting unit is controlled so as to be smaller than the case.
  • the purifying device may include a variable nozzle type turbocharger that supplies air using an exhaust gas flow.
  • the turbocharger includes a turbine section provided in at least one of the first and second exhaust paths.
  • the flow control unit may include the turbine unit and a flow control valve that controls a flow in at least one of the exhaust gas recirculation paths.
  • the exhaust gas recirculation path is connected to a part of the exhaust path upstream of the turbine section.
  • the control unit may control an opening of a vane provided in the turbine unit and an opening of the flow control valve.
  • the control unit When the temperature is not in the preset low temperature range, the control unit performs, for example, normal control on the variable nozzle turbocharger corresponding to the first exhaust path, and also controls the first exhaust recirculation path. Normal control is performed on the flow control valve to obtain it.
  • the normal control for a variable nozzle turbocharger is to control the boost pressure.
  • the normal control of the flow control valve is to control the combustion temperature in the combustion chamber of the internal combustion engine by adjusting the exhaust gas supply flow rate.
  • the control unit for example, reduces the vane opening degree in the variable nozzle type turbocharger corresponding to the first exhaust path, and responds to the first exhaust gas recirculation path.
  • the valve opening of the flow control valve to be used can be increased.
  • the discharge flow rate of the exhaust gas that also discharges the first exhaust path force is smaller than when the temperature is not in the low temperature range, and the flow rate of the exhaust gas supplied from the first exhaust path to the intake path is the same as that of the first embodiment.
  • the temperature is higher than when the temperature is not in the low temperature range. Therefore, the catalyst provided in the exhaust path other than the first exhaust path is activated early.
  • the exhaust gas purifying apparatus may include an exhaust throttle valve provided in a portion of the first exhaust path downstream of a connection between the first exhaust gas recirculation path and the first exhaust path.
  • the flow rate adjusting section may include the exhaust throttle valve and a flow rate adjusting valve that adjusts a flow rate in at least one of the exhaust gas recirculation paths.
  • the control unit may control an opening degree of the exhaust throttle valve and an opening degree of the flow rate adjustment valve.
  • the control unit increases the opening degree of the exhaust throttle valve corresponding to the first exhaust path and sets the opening degree of the flow control valve to the normal degree, for example. State can be controlled.
  • the control unit may, for example, reduce the opening degree of the exhaust throttle valve corresponding to the first exhaust path and set the first exhaust recirculation path Can be increased.
  • the discharge flow rate of the exhaust gas from which the first exhaust path force is also discharged is smaller than when the temperature is not in the low temperature range, and the flow rate of the exhaust gas supplied from the first exhaust path to the intake path is equal to the temperature. Is higher than when it is not in the preset low temperature range. Therefore, the catalyst provided in the exhaust path other than the first exhaust path is activated early.
  • control unit may control the flow rate adjustment unit so as not to discharge exhaust gas from the first exhaust path.
  • all the exhaust gas that is not discharged from the first exhaust path is discharged from the exhaust paths other than the first exhaust path. That is, when the temperature is in a preset low temperature range, all exhaust gases are used for early activation of catalysts provided in exhaust paths other than the first exhaust path.
  • the present invention provides a method for purifying exhaust gas in an internal combustion engine provided with an intake path and first and second exhaust paths in parallel. Exhaust gas from which the first and second exhaust path forces are also exhausted is purified by the catalysts provided in the first and second exhaust paths, respectively. The exhaust gas is recirculated to the first exhaust path force intake path. Exhaust gas is recirculated from the second exhaust path to the intake path. Information about the temperature of at least one of the catalysts is obtained. The ratio of the flow rate of the exhaust gas to the first exhaust path to the flow rate of the exhaust gas to be discharged is also smaller when the temperature is in a predetermined low temperature range than when the temperature is not in the low temperature range. Thus, the flow rates of the exhaust gas discharged downstream of the first and second exhaust path forces and the flow rate of the exhaust gas recirculated from the first and second exhaust paths to the intake path are controlled.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an early activation control program in the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an early activation control program according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an overall configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus that executes the program of FIG. 3.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram of an exhaust gas purification device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an early activation control program in the apparatus shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is an overall configuration diagram of an exhaust gas purification device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an overall configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus showing a fifth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • an internal combustion engine 10 mounted on a vehicle includes a plurality of cylinders 12A and 12B.
  • the plurality of cylinders 12A and 12B are divided into two groups.
  • a fuel injection nozzle 14A is attached to each cylinder 12A on a cylinder head 13A corresponding to one group of cylinders 12A.
  • the cylinder head 13B corresponding to the other group of cylinders 12B is provided with a fuel injection nozzle 14B for each of a plurality of cylinders 12B.
  • the fuel injection nozzles 14A and 14B inject fuel into the corresponding cylinders 12A and 12B.
  • Fuel injection device 11 includes fuel injection nozzles 14A and 14B.
  • An intake manifold 15 is connected to the cylinder heads 13A and 13B.
  • the Intel bear 15 is connected to the branch intake passages 16A and 16B.
  • the compressor section 191A of the supercharger 19A is interposed in the branch intake passage 16A.
  • the compressor section 191B of the turbocharger 19B is interposed in the branch intake passage 16B.
  • the superchargers 19A, 19B are well-known variable nozzle turbochargers operated by an exhaust gas flow.
  • the branch intake passages 16 A, 16 B are connected to the main intake passage 21.
  • the main intake passage 21 is connected to an air cleaner 22.
  • Throttle valves 17A, 17B are provided in the middle of the branch intake passages 16A, 16B between the superchargers 19A, 19B and the intake manifold 15. Throttle valves 17A and 17B adjust the flow rate of intake air taken into branch intake passages 16A and 16B via air cleaner 22 and main intake passage 21.
  • the opening of the throttle valves 17A and 17B is adjusted in accordance with the operation of an accelerator pedal (not shown).
  • the depression angle of the accelerator pedal is detected by an accelerator opening detector 26.
  • the crankshaft rotation angle (crank angle) is detected by a crank angle detector 27.
  • the depression angle detection information detected by the accelerator opening detector 26 and the crank angle detection information detected by the crank angle detector 27 are sent to the control computer 28.
  • the control computer 28 includes the stepping angle detection information and the crank angle. Based on the detection information, a fuel injection period (injection start timing and injection end timing) in the fuel injection nozzles 14A and 14B is calculated and controlled.
  • the air sucked into the main intake passage 21 is diverted to the branch intake passages 16A and 16B, and the air flowing through the branch intake passages 16A and 16B joins in the intake manifold 15.
  • the intake air sent out from the compressor sections 191A, 191B of the superchargers 19A, 19B joins in the intake manifold 15 and is supplied to the cylinders 12A, 12B.
  • the main intake passage 21 and the branch intake passages 16A and 16B constitute an intake passage.
  • the cylinder head 13A is connected to an exhaust holder 18A, and the cylinder head 13B is connected to an exhaust holder 18B. Exhaust gas generated in the cylinders 12A and 12B is exhausted to exhaust manifolds 18A and 18B.
  • the exhaust manifold 18A is connected to the exhaust passage 20A via the turbine section 192A of the supercharger 19A.
  • the exhaust-hold 18B is connected to an exhaust passage 20B via a turbine section 192B of a supercharger 19B.
  • the minimum state of the vane opening in the turbine sections 192A and 192B of the superchargers 19A and 19B is a state where exhaust gas cannot pass through the turbine sections 192A and 192B.
  • the exhaust passages 20A and 20B are exhaust passages arranged in parallel.
  • An air flow meter 23A is provided in the branch intake passage 16A upstream of the compressor section 191A of the supercharger 19A.
  • An air flow meter 23B is provided in a portion of the branch intake passage 16B upstream of the compressor section 191B of the supercharger 19B.
  • the air flow meter 23A as the intake flow rate detecting unit detects the intake flow rate in the branch intake passage 16A
  • the air flow meter 23B as the intake flow rate detecting unit detects the intake flow rate in the branch intake passage 16B.
  • the information on the intake flow rate detected by the air flow meter 23A and the information on the intake flow rate detected by the air flow meter 23B are sent to the control computer 28.
  • the portion of the branch intake passage 16A downstream of the throttle valve 17A and the exhaust manifold 18A are connected via an exhaust gas supply passage 24A, and a flow control valve is provided in the exhaust gas supply passage 24A. 29A is interposed.
  • the portion of the branch intake passage 16B downstream of the throttle valve 17B and the exhaust manifold 18B are connected via an exhaust gas supply passage 24B.
  • the flow control valve 29B is interposed in the exhaust gas supply passage 24B.
  • the flow control valves 29A and 29B are controlled by the control computer 28.
  • valve opening of the flow control valve 29A is not zero, the exhaust gas in the exhaust manifold 18A can flow out to the branch intake passage 16A via the exhaust gas supply passage 24A. is there.
  • valve opening of the flow control valve 29B is not zero, the flow can be discharged to the branch intake passage 16B via the exhaust gas supply passage 24B in the exhaust hold 18B.
  • the minimum valve opening degree of the flow control valves 29A and 29B is a state where exhaust gas cannot pass through the flow control valves 29A and 29B.
  • a pressure detector 30 is provided in the intake bear-hold 15.
  • the pressure detector 30 detects the pressure (supercharging pressure) in the intake manifold 15 (portion of the suction path downstream of the superchargers 19A and 19B). Information on the supercharging pressure detected by the pressure detector 30 is sent to the control computer 28.
  • Catalysts 25A and 25B are interposed on the exhaust passages 20A and 20B.
  • the catalysts 25A and 25B are nitrogen oxide storage-reduction catalysts supported on filters provided in the exhaust passages 20A and 20B.
  • the catalysts 25A and 25B utilize the nitrogen oxides contained in the exhaust gas to promote the oxidation (combustion) of the particulates collected by the filter.
  • a temperature detector 31 is provided in a portion of the exhaust passage 20B upstream of the catalyst 25B.
  • the temperature detector 31 detects the temperature (exhaust gas temperature) of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 20B. Information on the exhaust gas temperature detected by the temperature detector 31 is sent to the control computer 28.
  • the control computer 28 controls the opening degree of the vanes provided in the turbine units 192A and 192B of the superchargers 19A and 19B, and the flow control valve 29A, Control the opening of 29B.
  • the early activation control will be described based on the flowchart of FIG.
  • the early activation control program shown in the flowchart is repeatedly executed at a predetermined control cycle.
  • the control computer 28 takes in information of the exhaust gas temperature Tx detected by the temperature detector 31 at a predetermined control cycle (Step Sl).
  • the control computer 28 The magnitude of the exhaust gas temperature Tx is compared with a preset threshold value To (Step S2). If the exhaust gas temperature Tx exceeds the threshold value To (NO in step S2), the control computer 28 performs normal control on the superchargers 19A and 19B and the flow regulating valves 29A and 29B (step S3).
  • the normal control for the superchargers 19A and 19B is the following control.
  • the control computer 28 determines the target boost pressure from a preset map based on the engine speed, the engine load, and the like.
  • the control computer 28 determines the time-varying force of the crank angle detected by the crank angle detector 27 and the engine rotation speed. Further, the control computer 28 obtains the engine load from the fuel injection period (fuel injection amount), for example. Then, the control computer 28 controls the vane opening in the turbine units 192A, 192B of the superchargers 19A, 19B so that the supercharging pressure detected by the pressure detector 30 becomes the target supercharging pressure.
  • the normal control for the flow control valves 29A and 29B is the following control.
  • the control computer 28 calculates the valve opening of the flow regulating valves 29A, 29B using the information of the intake flow detected by the air flow meters 23A, 23B so that the target supply rate can be obtained. Then, the control computer 28 controls the flow control valves 29A and 29B so that the valve opening becomes the calculated valve opening.
  • valve opening of the flow control valves 29A and 29B is not zero, at least a part of the exhaust gas in the exhaust manifolds 18A and 18B passes through the exhaust gas supply passages 24A and 24B to the intake manifold. Sent to 15. As a result, the combustion temperature in the combustion chambers of the cylinders 12A and 12B decreases, and the generation of NOx decreases.
  • the vane opening in the superchargers 19A and 19B does not reach the minimum state (zero opening), and the exhaust gas is discharged from both the exhaust passages 20A and 20B.
  • the exhaust gas flow rate in the exhaust passage 20A is the same as the exhaust gas flow rate in the exhaust passage 20B.
  • step S4 the vane opening of the supercharger 19A is set to the minimum state, the vane opening of the supercharger 19B is set to the maximum state, and the valve opening of the flow control valve 29A is set to the maximum state. The control is performed to minimize the valve opening of the flow control valve 29B.
  • the state in which the vane opening degree of the supercharger 19A is set to the minimum state and the valve opening degree of the flow control valve 29A is set to the maximum state flows to the exhaust gas power exhaust passage 2OA in the exhaust manifold 18A.
  • the air flows into the branch intake passage 16A via the exhaust gas supply passage 24A. That is, the exhaust gas is also discharged only in the exhaust passage 20B.
  • the state in which the vane opening of the turbocharger 19B is set to the maximum state and the valve opening degree of the flow control valve 29B is set to the minimum state is that the exhaust gas in the exhaust hold 18B does not flow to the exhaust gas supply passage 24B. It is in a state of flowing to the exhaust passage 20B.
  • control computer 28 proceeds to the process of step 1.
  • the exhaust gas supply passage 24A functions as an exhaust gas recirculation passage for supplying exhaust gas from the exhaust hold 18A constituting a part of the first exhaust passage to the intake passage.
  • the turbine section 192A of the turbocharger 19A functions as a first exhaust valve for adjusting the discharge flow rate of the exhaust gas that also discharges the first exhaust path force.
  • the flow control valve 29A functions as a first recirculation valve that adjusts a supply flow rate of the exhaust gas supplied from the first exhaust path to the intake path via the exhaust gas recirculation path.
  • the turbine section 192A and the flow control valve 29A are provided for the exhaust flow rate of the exhaust gas discharged from the first exhaust path and the exhaust gas supplied from the first exhaust path to the intake path via the exhaust gas recirculation path.
  • the turbine section 192B of the turbocharger 19B functions as a second exhaust valve that adjusts the discharge flow rate of exhaust gas that also discharges the second exhaust path (exhaust manifold 18B).
  • the flow control valve 29B functions as a second recirculation valve that adjusts the supply flow rate of the exhaust gas supplied to the intake path via the exhaust gas supply passage 24B with the second exhaust path force.
  • the temperature of the catalyst 25B can be considered to be high when the exhaust temperature is high and low when the exhaust temperature is low. That is, the detected exhaust gas temperature Tx becomes information on the temperature of the catalyst 25B provided in the second exhaust passage.
  • the control computer 28 is based on the exhaust temperature information.
  • a control unit for controlling a flow adjustment state in the flow adjustment unit is a state in which the magnitude of the vane opening in the turbine section 192A is adjusted, and a state in which the magnitude of the valve opening degree in the flow rate adjustment valve 29A is adjusted.
  • the first embodiment has the following advantages.
  • the present embodiment supplies the entire or most of the exhaust gas to be supplied to the intake path via the exhaust gas recirculation path to the intake path via the exhaust gas supply path 24A.
  • the exhaust gas flowing from the exhaust gas supply passage 24B to the intake passage is reduced as much as possible, and the exhaust gas flowing from the exhaust passage 20B to the catalyst 25B is increased.
  • an engine operating state in which the ratio of the exhaust gas flowing downstream of the exhaust path to the exhaust gas flowing in the exhaust gas recirculation path is 50:50 will be described as an example.
  • the ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 20A and the exhaust passage 20B becomes 50:50.
  • the ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 20A and the exhaust passage 20B is 0: 100.
  • the exhaust gas is prevented from being discharged from the exhaust passage 20A by minimizing the vane opening of the turbine section 192A of the supercharger 19A.
  • the ratio is 70:30. In this case, if the exhaust gas temperature Tx is lower than the threshold value To, the ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 20A and the exhaust passage 20B is 40: 100.
  • the control computer 28 determines that the discharge ratio of the exhaust passage 20A to the exhaust passage 20B when the exhaust temperature Tx is in the low temperature range is equal to the exhaust passage 20A to the exhaust passage 20B when the exhaust temperature Tx is in the low temperature range.
  • the flow rate adjustment state in the flow rate adjustment unit is controlled so as to be smaller than the discharge rate of the water. Therefore, the catalyst 25B provided in the exhaust passage 20B is activated early. Become
  • the exhaust gas is prevented from being exhausted from the exhaust passage 20A by minimizing the vane opening in the turbine section 192A of the supercharger 19A.
  • the internal combustion engine provided with the superchargers 19A and 19B, a new mechanism for preventing exhaust gas from being exhausted from the exhaust passage 20A is unnecessary. Therefore, the internal combustion engine is designed to have the superchargers 19A and 19B, so that the internal combustion engine has a pair of catalysts 25A without adding a new mechanism for discharging exhaust gas from the exhaust passage 20A. , 25B, the catalyst 25B can be activated early.
  • the temperature of the catalyst 25B can be accurately determined to be high when the exhaust temperature is high and low when the exhaust temperature is low. That is, the exhaust gas temperature TX detected by the temperature detector 31 accurately reflects the temperature of the catalyst 25B. Therefore, it is detected by the temperature detector 31.
  • the exhaust gas temperature Tx is suitable as information on the temperature of the catalyst provided in the second exhaust passage.
  • FIGS. 3 and 4 a second embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 4 will be described.
  • the same components as those in the first embodiment have the same reference numerals.
  • the control computer 28C is configured to control the valve opening degrees of the exhaust throttle valves 32 ⁇ and 32 ⁇ and the flow control valves 29 ⁇ and 29 ⁇ based on the early activation control program shown in the flowchart of FIG. Controls valve opening.
  • the control computer 28C controls the opening degree of the exhaust throttle valves 32 #, 32 # based on, for example, brake pedal operation information obtained from a sensor force for detecting depression of a brake pedal (not shown).
  • the minimum opening degree of the exhaust throttle valves 32 ⁇ and 32 ⁇ is a state where exhaust gas cannot pass through the exhaust throttle valves 32 ⁇ and 32 ⁇ .
  • the first activation control program according to the first embodiment only executes steps S5 and S6 instead of steps S3 and S4 in the early activation control program according to the first embodiment. Different from the embodiment. In the following, only the different steps S5 and S6 will be described.
  • step S2 if NO (if the exhaust gas temperature Tx falls in the low temperature range below the threshold value To), the control computer 28C controls the exhaust throttle valves 32A and 32B and the flow control valves 29A and 29B. Normal control is performed (step S5).
  • the normal control for the exhaust throttle valves 32A and 32B is the following control.
  • the control computer 28C performs control to reduce the valve opening of the exhaust throttle valves 32A and 32B.
  • the exhaust resistance in the exhaust passages 20A and 20B increases, and this exhaust resistance increases the engine load and acts as a braking action on the vehicle.
  • the normal control on the flow control valves 29A and 29B is the same as in the first embodiment.
  • the exhaust gas that prevents the exhaust throttle valves 32A and 32B from opening to the zero opening also discharges both forces of the exhaust passages 20A and 20B.
  • the exhaust gas flow rate in the exhaust passage 20A is the same as the exhaust gas flow rate in the exhaust passage 20B.
  • step S6 If YES in step S2 (if the exhaust gas temperature Tx is in the low temperature range equal to or lower than the threshold value To), the control computer 28C performs step S6.
  • the control in step S6 is to minimize the valve opening degree of the exhaust throttle valve 32A, maximize the valve opening degree of the exhaust throttle valve 32B, and maximize the valve opening degree of the flow regulating valve 29A. This is control to minimize the valve opening of the flow rate adjustment valve 29B.
  • the state in which the valve opening of the exhaust throttle valve 32A is minimized and the valve opening of the flow control valve 29A is maximized flows to the exhaust gas power exhaust passage 2OA in the exhaust manifold 18A.
  • the air flows into the branch intake passage 16A via the exhaust gas supply passage 24A. That is, the exhaust gas is exhausted only from the exhaust passage 20B.
  • the valve opening of the exhaust throttle valve 32B is set to the maximum state and the valve opening of the flow control valve 29B is set to the minimum state
  • the exhaust gas in the exhaust hold 18B flows to the exhaust gas supply passage 24B. It is in a state of flowing to the exhaust passage 20B.
  • the exhaust throttle valve 32A adjusts the discharge flow rate of exhaust gas discharged from the first exhaust path (the exhaust manifold 18A and the exhaust passage 20A).
  • the flow control valve 29A adjusts the supply flow rate of the exhaust gas supplied from the first exhaust path to the intake path via the exhaust gas recirculation path.
  • the exhaust throttle valve 32A and the flow control valve 29A are used to supply the exhaust gas discharged from the first exhaust path and the exhaust gas supplied from the first exhaust path to the intake path via the exhaust gas recirculation path.
  • a flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate is configured.
  • the control computer 28C is a control unit that controls the flow rate adjustment state in the flow rate adjustment unit based on the information on the exhaust gas temperature (the detected exhaust gas temperature Tx).
  • the flow adjustment state in the flow adjustment unit refers to the adjustment state of the valve opening degree in the exhaust throttle valve 32A and the adjustment state of the valve opening degree in the flow amount adjustment valve 29A.
  • the second embodiment has the same advantages as the items (11) and (13) in the first embodiment.
  • the exhaust gas is prevented from being discharged from the exhaust passage 20A by minimizing the valve opening of the exhaust throttle valve 32A.
  • a new mechanism for preventing exhaust gas from being discharged from the exhaust passage 20A is unnecessary. Therefore, for vehicles with exhaust throttle valves 32A and 32B attached to assist braking, a new mechanism must be added to prevent exhaust gas from being discharged from the exhaust passage 20A.
  • Early activation of the catalyst 25B of the pair of catalysts 25A and 25B can be achieved.
  • FIGS. 5 and 6 a third embodiment of the present invention shown in FIGS. 5 and 6 will be described.
  • the same components as those in the first embodiment have the same reference numerals.
  • the exo-main holders 18A and 18B are connected by a communication path 33.
  • the communication passage 33 and the branch intake passage 16A are connected by a branch passage 34A, and a flow regulating valve 29A is interposed in the branch passage 34A.
  • the communication passage 33 and the branch intake passage 16B are connected by a branch passage 34B, and a flow regulating valve 29B is interposed in the branch passage 34B.
  • the temperature detector 31 in the first embodiment is used.
  • the communication passage 33 contributes to suppression of pulsation and elimination of uneven distribution when exhaust gas is supplied from the pair of exhaust manifolds 18A and 18B to the single intake manifold 15.
  • the control computer 28D controls the vane opening degree in the superchargers 19A and 19B and the flow rate regulating valves 29A and 29B based on the early activation control program shown in the flowchart of FIG. Controls valve opening.
  • steps S7, S8, S9 and S10 are performed instead of steps SI and S2 in the early activation control program according to the first embodiment. Only power ⁇ different from the first embodiment.
  • the different steps S7 to S10 will be described.
  • the control computer 28D receives predetermined information on the depression angle detected by the accelerator opening detector 26, the crank angle detected by the crank angle detector 27, and the intake flow rate detected by the air flow meters 23A and 23B. Captured in the control cycle (Step S7).
  • the control computer 28D calculates the engine rotation speed based on the crank angle detection information obtained by the crank angle detector 27.
  • the control computer 28D calculates and controls the fuel injection periods (injection start timing and injection end timing) in the fuel injection nozzles 14A and 14B based on the depression angle detection information and the crank angle detection information.
  • control computer 28D determines the exhaust gas temperature Ty in the exhaust passages 20A and 20B based on the calculated information on the engine speed, the information on the fuel injection period, the information on the intake air flow obtained by the air flow meters 23A and 23B, and the like. Estimate (step S8).
  • the control computer 28D compares the estimated exhaust gas temperature Ty with a preset threshold value To (Step S9). If the exhaust gas temperature Ty exceeds the threshold value To (NO in step S9), the control computer 28D performs normal control on the superchargers 19A and 19B and the flow regulating valves 29A and 29B (step S3).
  • step S10 When the exhaust gas temperature Ty is equal to or lower than the threshold value To (YES in step S9), the control computer 28D performs step S10.
  • the control in step S10 is a control in which the vane opening in the supercharger 19A is minimized and the vane opening in the supercharger 19B is maximized, and the flow control valves 29A and 29B are normally controlled. .
  • the valve opening of the flow control valves 29A and 29B is in the minimum state (zero opening). At this time, the exhaust gas of the exhaust hold 18A is sent to the exhaust hold 18B via the communication passage 33.
  • the valve opening of the flow control valves 29A and 29B is set to be not in the minimum state (zero opening). At this time, the exhaust gas of the exhaust manifold 18A is sent to the exhaust manifold 18B through the communication passage 33, and is branched into the branch intake air via the branch passages 34A and 34B and the flow control valves 29A and 29B. Passed to passages 16A and 16B. In other words, when the estimated exhaust gas temperature Ty is in a low temperature region equal to or lower than the threshold value To, all the exhaust gas is discharged from the exhaust passage 20B.
  • the communication path 33 and the branch path 34A constitute an exhaust gas recirculation path for supplying exhaust gas from the exhaust hold 18A constituting a part of the first exhaust path to the intake path.
  • the estimated exhaust temperature Ty is information on the temperature of the catalyst 25B provided in the second exhaust path. It is informative.
  • the control computer 28D is a control unit that controls the flow rate adjustment state in the flow rate adjustment unit based on the exhaust temperature information (estimated exhaust temperature Ty).
  • the exhaust gas is supplied to the intake passage.
  • the early activation of the catalyst 25B of the pair of catalysts 25A and 25B without adding the new mechanism can be achieved.
  • the same effects as the effects (1 2) and (1-3) of the first embodiment can be obtained.
  • the third embodiment has an advantage that the normal control can be performed on the flow control valves 29A and 29B even when the estimated exhaust gas temperature Ty is in a low temperature range equal to or lower than the threshold value To.
  • FIG. 7 a fourth embodiment in which an intake holder 15A communicating with the cylinder 12A and an intake holder 15B communicating with the cylinder 12B are made independent from each other is also possible.
  • the same components as those in the third embodiment have the same reference numerals.
  • the branch intake passage 16A is connected to an intake holder 15A
  • the branch intake passage 16B is connected to an intake holder 15B.
  • pressure detectors 30A, 30B for detecting a supercharging pressure are provided in each intake manifold 15A, 15B.
  • the control computer 28E adjusts the vane opening in the turbine sections 192A, 192B of the superchargers 19A, 19B so that the supercharging pressure detected by the pressure detectors 30A, 30B becomes the target supercharging pressure. Control. Further, similarly to the third embodiment, the control computer 28E controls the vane opening and the valve opening of the flow regulating valves 29A, 29B in the superchargers 19A, 19B based on the estimated exhaust gas temperature Ty. I do.
  • control computer 28E performs control to activate the catalyst 25B early as in the case of the third embodiment.
  • the fifth embodiment shown in FIG. 8 is also possible.
  • the exhaust-hold 18A communicates with the two cylinders 12A, and the exhaust-hold 18B passes through the two cylinders 12B.
  • the exhaust manifold 18A and the main intake passage 21 are connected via an exhaust gas supply passage 24C.
  • a flow regulating valve 29C is interposed in the supply passage 24C.
  • the exhaust manifold 18B and the main intake passage 21 are connected via an exhaust gas supply passage 24D, and a flow control valve 29D is interposed in the exhaust gas supply passage 24D.
  • 13 is a cylinder head
  • 17 is a throttle valve
  • 11 is a fuel injection device including fuel injection nozzles 14A and 14B.
  • the temperature detector 31 detects the exhaust gas temperature in the exhaust passage 20B.
  • the control computer 28F controls the valve openings of the exhaust throttle valves 32A and 32B and the valve openings of the flow control valves 29C and 29D.
  • the control computer 28F sets the valve opening of the exhaust throttle valve 32A to the minimum state and sets the valve opening of the flow rate regulating valve 29C to the maximum state. I do.
  • the exhaust gas power in the exhaust manifold 18A is sent to the intake manifold 15 via the exhaust gas supply passage 24C and the main intake passage 21, and the exhaust gas is exhausted only from the exhaust passage 20B.
  • the control computer 28F performs control to activate the catalyst 25B early.
  • the ratio between the discharge flow rate of the exhaust gas discharged from the exhaust passage 20A and the discharge flow rate of the exhaust gas discharged from the exhaust passage 20B Is 2: 1.
  • the exhaust hold 18A and the exhaust passage 20A constitute a first exhaust passage
  • the exhaust hold 18B and the exhaust passage 20B constitute a second exhaust passage
  • a supercharger in which the minimum state of the vane opening in the supercharger does not become zero may be adopted.
  • the exhaust gas temperature is in the low temperature range, the exhaust gas is mainly discharged from the exhaust passage 20B, but is also discharged to some extent from the exhaust passage 20A.
  • an exhaust throttle valve in which the minimum opening degree of the exhaust throttle valve does not become zero may be adopted.
  • the exhaust gas temperature is in the low temperature range, the exhaust gas is mainly discharged from the exhaust passage 20B. It is issued to some extent.
  • a catalyst having a small size and easily increasing in temperature may be used as the catalyst 25B, and a catalyst having a large size and a small exhaust resistance may be used as the catalyst 25A.
  • the exhaust gas temperature when the exhaust gas temperature is in the low temperature range, the exhaust gas is exhausted from the exhaust passage 20B entirely or mainly. In this way, the activation of the catalyst 25B is performed earlier than in the first to fourth embodiments. Further, when the exhaust temperature is in a low temperature range and the engine is in a high output state, the exhaust resistance is reduced, and the engine output performance is improved.
  • cooling water for cooling the internal combustion engine 10 is used instead of the detected exhaust gas temperature Tx or the estimated exhaust gas temperature Ty. May be used! If the temperature of the cooling water is high !, the exhaust temperature is high.If the temperature of the cooling water is low, the exhaust temperature is considered to be low. It can be used as temperature information.
  • the threshold Tw which is expected to produce the exhaust gas temperature represented by the threshold To in the first to third embodiments, may be used as a comparison target of the detected temperature of the cooling water.
  • an engine load threshold Fo may be used instead of the detected exhaust temperature Tx or the estimated exhaust temperature Ty.
  • the threshold Fo that is expected to produce the exhaust gas temperature represented by the threshold To in the first to third embodiments should be used as a comparison target of the detected engine load.
  • the temperature of the catalyst 25B may be directly detected.
  • the present invention may be applied to an exhaust gas purifying apparatus in an internal combustion engine having three or more exhaust paths in parallel.
  • the exhaust gas temperature is in a low temperature range
  • only one of the three exhaust paths is capable of discharging exhaust gas, or the exhaust gas is discharged from two of the three exhaust paths. do it.
  • From only one of the three exhaust paths In the configuration in which the exhaust gas is discharged, two exhaust paths that do not discharge the exhaust gas when the exhaust temperature is in a low temperature range are the first exhaust path, and the remaining one is the second exhaust path.
  • one exhaust path that does not emit exhaust gas when the exhaust temperature is in a low temperature range is the first exhaust path, and the remaining two are the other exhaust paths.
  • Exhaust path exhaust path other than the first exhaust path.
  • the nitrogen oxide occlusion reduction type catalyst carried by the particulate filter of the diesel engine has been described, but a simple oxidizing catalyst may be used as the type of the catalyst.
  • the present invention can be applied to a gasoline engine having a three-way catalyst.
  • the catalyst used for exhaust gas purification generally needs to be heated to a certain value or more in order to function sufficiently, and is not particularly limited to the type of engine and catalyst.

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Abstract

内燃機関の複数の並列な排気経路には、それぞれ触媒が設けられている。流量調整部は、前記第１排気経路から下流に排出される排気ガスの流量、及び前記第１排気経路から第１排気ガス還流経路を経由して吸気経路へ供給される排気ガスの流量を調整する。制御部は、第１排気経路以外の排気経路から排出される排気ガスの流量に対する前記第１排気経路から排出される排気ガスの流量の割合が、触媒の温度が予め設定された低温域にある場合の方がそうでない場合よりも小さくなるように、前記流量調整部を制御する。従って、機構の追加を極力回避しつつ、複数の触媒のうち少なくとも１つにおける早期活性化が図られる。

Description

明 細 書
内燃機関における排気ガス浄ィヒ装置及び排気ガス浄ィヒ方法
技術分野
[0001] 本発明は、複数の排気経路が並列に配設されており、排気ガスに含まれる不浄物 質の浄化に利用される触媒が前記複数の排気経路にそれぞれ設けられている内燃 機関における排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法に関する。
背景技術
[0002] 従来より、エンジンの排気経路に触媒を配置し、排気ガスの浄ィ匕に利用することは 広く行なわれている。代表的なものとしては、ガソリンエンジンの三元触媒、あるいは 、ディーゼルエンジンにおいてパティキュレートフィルタと一体あるいは前方に配置し 、捕集されたパティキュレートの酸化 (焼却)を促進する窒素酸化物吸蔵還元型触媒 等、が挙げられる。 V型エンジン等の一部では、複数の排気経路を並列に配置する 構成が採用されており、例えば、並列に配設された一対の排気経路のそれぞれに触 媒装置を設けた排気ガス浄化装置が特許文献 1, 2に開示されている。
[0003] 特許文献 1に開示の装置では、触媒装置よりも上流で一対の排気経路を接続導管 で接続し、一方の排気経路と接続導管との接続部よりも下流かつ触媒装置よりも上 流における排気経路の部分に絞り弁を設けている。触媒装置が十分に活性ィ匕してい ない低温度状態には、絞り弁が閉じ、排気ガスが他方の排気経路のみ力 排出され る。
[0004] 特許文献 2の第 4実施例として開示される装置では、第 1の排気通路と第 2の排気 通路とが触媒装置よりも上流で切換弁を介して接続されて 、る。触媒装置が十分に 活性ィ匕している高温度状態には、切換弁は、排気ガスを両方の排気経路力 排出す る状態に切り換えられる。
[0005] 触媒装置が十分に活性化して!/、な 、低温度状態 (例えばエンジン始動直後）には 、触媒装置による排気ガス浄化が期待し難い。排気ガスを一方の排気経路のみから 排出させる構成は、この排気ガスが通過する排気経路に配置される触媒装置の温度 上昇を早めて触媒装置の早期活性ィ匕を促進する。 しかし、特許文献 1, 2に開示の装置では、一対の排気経路を触媒装置よりも上流 で連通させるための新たな配管や新たな弁装置を追加した複雑な構成が必要である 特許文献 1 :特開昭 50-13718号公報
特許文献 2 :特開平 3—281929号公報
特許文献 3 :特開 2003— 269155号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明の目的は、機構の追加を極力回避しつつ、複数の触媒のうち少なくとも 1つ における早期活性ィ匕を図る内燃機関における排気ガス浄ィ匕装置及び排気ガス浄ィ匕 方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 上記目的を達成するため、本発明は内燃機関における排気ガス浄ィ匕装置を提供 する。機関は、吸気経路と、少なくとも第 1及び第 2の排気経路を含む複数の並列な 排気経路とを備える。浄化装置は、排気ガスに含まれる不浄物質を浄化すベぐ前 記複数の排気経路にそれぞれ設けられている触媒を備える。浄化装置は、前記第 1 排気経路から吸気経路へ排気ガスを供給するための第 1排気ガス還流経路と、前記 第 2排気経路から吸気経路へ排気ガスを供給するための第 2排気ガス還流経路とを 備える。浄化装置は、前記第 1排気経路力 下流に排出される排気ガスの流量、及 び前記第 1排気経路から前記第 1排気ガス還流経路を経由して前記吸気経路へ供 給される排気ガスの流量を調整する流量調整部を備える。浄化装置は、少なくとも一 つの前記触媒の温度に関する情報に基づいて前記流量調整部を制御する制御部を 備える。前記制御部は、第 1排気経路以外の排気経路力も排出される排気ガスの流 量に対する前記第 1排気経路力も排出される排気ガスの流量の割合が、前記温度が 予め設定された低温域にある場合の方がそうでない場合よりも小さくなるように、前記 流量調整部を制御する。
[0008] 例えば、前記温度が予め設定された低温域にな!、場合には、排気ガスが各排気経 路カも等分に (つまり、排気経路が 2つの場合には半分ずつ、排気経路が 3つの場合 には 1Z3ずつ)排出される。そうすると、前記温度が低温域にある場合には、第 1排 気経路以外の排気経路 (他の排気経路)から排出される排気ガスの流量が、第 1排 気経路力 排出される排気ガスの流量よりも多くなる。従って、第 1排気経路以外の 排気経路に設けられた触媒が早期に活性ィ匕する。なお、ここで言う触媒の温度に関 する情報は、検出された触媒自体の温度以外に、触媒自体の温度を反映すると見な した情報、例えば検出された排気温度、推定された排気温度、エンジン冷却用の冷 却水の温度、エンジン負荷の情報等を含む。
[0009] 排気ガスを吸気経路に再循環して不浄物質の発生抑制に寄与する装置 (排気再 循環装置）は、例えば特許文献 3で公知である。このような装置を備えたエンジンで は、上記の本発明を実施するに当たって、排気ガスを吸気経路へ供給するための新 たな機構が不要である。従って、本発明は、機構の追加を極力回避しつつ、複数の 触媒のうち少なくとも 1つにおける早期活性ィ匕を図ることができるという優れた利点を 有する。
[0010] 更に、本発明は別の排気ガス浄ィ匕装置を提供する。浄化装置は、吸気経路と、並 列な第 1及び第 2排気経路とを備える内燃機関に取付けられる。排気ガスを浄ィ匕す ベぐ前記第 1及び第 2排気経路にはそれぞれ触媒が設けられている。浄化装置は、 前記第 1排気経路から吸気経路へ排気ガスを供給するための第 1排気ガス還流経路 と、前記第 2排気経路力も吸気経路へ排気ガスを供給するための第 2排気ガス還流 経路とを備える。流量調整部は、前記第 1及び第 2排気経路から下流に排出される 排気ガスの流量、及び前記第 1及び第 2排気経路から対応する排気ガス還流経路を 経由して前記吸気経路へ供給される排気ガスの流量を調整する。制御部は、少なく とも一つの前記触媒の温度に関する情報に基づいて前記流量調整部を制御する。 前記制御部は、第 2排気経路力も排出される排気ガスの流量に対する第 1排気経路 力 排出される排気ガスの流量の割合が、前記温度が予め設定された低温域にある 場合の方がそうでな 、場合よりも小さくなるように、前記流量調整部を制御する。
[0011] 前記温度が低温域にある場合には、第 2排気経路力も排出される排気ガスの流量 力 第 1排気経路力も排出される排気ガスの流量よりも多くなる。従って、第 2排気経 路に設けられた触媒が早期に活性化する。 [0012] 浄化装置は、排気ガス流を利用して空気を供給する可変ノズル式ターボチャージャ 一を備え得る。ターボチャージヤーは、第 1及び第 2排気経路の少なくとも一方に設 けられるタービン部を含む。前記流量調整部は、前記タービン部と、少なくとも一方の 排気ガス還流経路における流量を調整する流量調整弁とを備え得る。前記排気ガス 還流経路は、前記タービン部よりも上流の排気経路の部分に接続されている。前記 制御部は、前記タービン部に設けられるベーンの開度と、前記流量調整弁の開度と を制御し得る。
[0013] 前記温度が予め設定された低温域にない場合、制御部は、例えば、第 1排気経路 に対応する可変ノズル式ターボチャージヤーに関して通常制御を行なうと共に、第 1 排気還流経路に対応する流量調整弁に関して通常制御を行な 、得る。可変ノズル 式ターボチャージヤーに関する通常制御とは、過給圧を制御することである。流量調 整弁に関する通常制御とは、排気ガス供給流量を調整して内燃機関の燃焼室内に おける燃焼温度を制御することである。前記温度が予め設定された低温域にある場 合、制御部は、例えば、第 1排気経路に対応する可変ノズル式ターボチャージヤーに おけるベーン開度を小さくすると共に、第 1排気還流経路に対応する流量調整弁に おける弁開度を大きくし得る。これにより、第 1排気経路力も排出される排気ガスの排 出流量は、前記温度が低温域にない場合よりも少なくなり、第 1排気経路から吸気経 路へ供給される排気ガス流量は、前記温度が低温域にない場合よりも多くなる。従つ て、第 1排気経路以外の排気経路に設けられた触媒が早期に活性化する。
[0014] 排気ガス浄ィ匕装置は、第 1排気ガス還流経路と第 1排気経路との接続部よりも下流 における第 1排気経路の部分に設けられた排気絞り弁を備え得る。前記流量調整部 は、前記排気絞り弁と、少なくとも一方の排気ガス還流経路における流量を調整する 流量調整弁とを備え得る。前記制御部は、前記排気絞り弁の開度と、前記流量調整 弁の開度とを制御し得る。
[0015] 前記温度が予め設定された低温域にない場合、制御部は、例えば、第 1排気経路 に対応する排気絞り弁の開度を大きくしておくと共に、流量調整弁の開度を通常状 態に制御し得る。前記温度が予め設定された低温域にある場合、制御部は、例えば 、第 1排気経路に対応する排気絞り弁の開度を小さくすると共に、第 1排気還流経路 に対応する流量調整弁の開度を大きくし得る。これにより、第 1排気経路力も排出さ れる排気ガスの排出流量は、前記温度が低温域にない場合よりも少なくなり、第 1排 気経路から吸気経路へ供給される排気ガス流量は、前記温度が予め設定された低 温域にない場合よりも多くなる。従って、第 1排気経路以外の排気経路に設けられた 触媒が早期に活性化する。
[0016] 前記制御部は、前記温度が前記低温域にある場合、前記第 1排気経路から排気ガ スを排出させな 、ように前記流量調整部を制御し得る。
この場合、排気ガスは、第 1排気経路カゝら排出されることなぐ全ての排気ガスが第 1排気経路以外の排気経路から排出される。つまり、前記温度が予め設定された低 温域にある場合、全ての排気ガスは、第 1排気経路以外の排気経路に設けた触媒の 早期活性化に利用される。
[0017] 更に、本発明は、吸気経路と、並列な第 1及び第 2排気経路とを備えた内燃機関に おける排気ガス浄化方法を提供する。前記第 1及び第 2排気経路にそれぞれ設けら れた触媒によって、前記第 1及び第 2排気経路力も排出される排気ガスが浄化される 。前記第 1排気経路力 吸気経路へ排気ガスが還流される。前記第 2排気経路から 吸気経路へ排気ガスが還流される。少なくとも一つの前記触媒の温度に関する情報 が取得される。第 2排気経路力も排出される排気ガスの流量に対する第 1排気経路 力 排出される排気ガスの流量の割合が、前記温度が予め設定された低温域にある 場合の方がそうでない場合よりも小さくなるように、前記第 1及び第 2排気経路力も下 流に排出される排気ガスの流量、及び前記第 1及び第 2排気経路から前記吸気経路 へ還流される排気ガスの流量が制御される。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明を具体化した第 1の実施形態を示す排気ガス浄化装置の全体構成図。
[図 2]図 1の装置における早期活性ィ匕制御プログラムを示すフローチャート。
[図 3]本発明の第 2の実施形態の早期活性ィ匕制御プログラムを示すフローチャート。
[図 4]図 3のプログラムを実行する排気ガス浄ィ匕装置の全体構成図。
[図 5]本発明の第 3の実施形態を示す排気ガス浄化装置の全体構成図。
[図 6]図 5の装置における早期活性ィ匕制御プログラムを示すフローチャート。 [図 7]本発明の第 4の実施形態を示す排気ガス浄化装置の全体構成図。
[図 8]本発明の第 5の実施形態を示す排気ガス浄化装置の全体構成図。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、本発明を具体ィ匕した第 1の実施形態を図 1及び図 2に基づいて説明する。
図 1に示すように、車両に搭載された内燃機関 10は、複数の気筒 12A, 12Bを備 えている。複数の気筒 12A, 12Bは 2群に分けられている。一方の群の気筒 12Aに 対応するシリンダヘッド 13Aには複数の気筒 12A毎に燃料噴射ノズル 14Aが取り付 けられて 、る。他方の群の気筒 12Bに対応するシリンダヘッド 13Bには複数の気筒 1 2B毎に燃料噴射ノズル 14Bが取り付けられている。燃料噴射ノズル 14A, 14Bは、 対応する気筒 12A, 12B内に燃料を噴射する。燃料噴射装置 11は、燃料噴射ノズ ル 14A, 14Bを含む。
[0020] シリンダヘッド 13A, 13Bにはインテークマ-ホールド 15が接続されている。インテ 一クマ-ホールド 15は、分岐吸気通路 16A, 16Bに接続されている。分岐吸気通路 16 Aの途中には過給機 19 Aのコンプレッサ部 191 Aが介在されて 、る。分岐吸気通 路 16Bの途中には過給機 19Bのコンプレッサ部 191Bが介在されている。過給機 19 A, 19Bは、排気ガス流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージヤー である。
[0021] 分岐吸気通路 16A, 16Bは、基幹吸気通路 21に接続されている。基幹吸気通路 2 1は、エアクリーナ 22に接続されている。過給機 19A, 19Bとインテークマ-ホールド 15との間の分岐吸気通路 16A, 16Bの部分の途中にはスロットル弁 17A, 17Bが設 けられている。スロットル弁 17A, 17Bは、エアクリーナ 22及び基幹吸気通路 21を経 由して分岐吸気通路 16 A, 16Bに吸入される吸気流量を調整する。スロットル弁 17 A, 17Bは、図示しないアクセルペダルの操作に伴って開度調整される。
[0022] アクセルペダルの踏み込み角は、アクセル開度検出器 26によって検出される。図 示しな 、クランクシャフトの回転角度 (クランク角度）は、クランク角度検出器 27によつ て検出される。アクセル開度検出器 26によって検出された踏み込み角検出情報、及 びクランク角度検出器 27によって検出されたクランク角度検出情報は、制御コンビュ ータ 28に送られる。制御コンピュータ 28は、踏み込み角検出情報及びクランク角度 検出情報に基づいて、燃料噴射ノズル 14A, 14Bにおける燃料噴射期間（噴射開始 時期及び噴射終了時期)を算出して制御する。
[0023] 基幹吸気通路 21に吸入された空気は、分岐吸気通路 16A, 16Bに分流し、分岐 吸気通路 16A, 16Bを流れる空気は、インテークマ-ホールド 15内で合流する。つ まり、過給機 19A, 19Bのコンプレッサ部 191A, 191Bから送り出される吸気は、イン テークマ-ホールド 15内で合流して気筒 12A, 12Bに供給される。基幹吸気通路 2 1及び分岐吸気通路 16A, 16Bは、吸気経路を構成する。
[0024] シリンダヘッド 13Aにはェキゾ一ストマ-ホールド 18Aが接続されており、シリンダ ヘッド 13Bにはェキゾ一ストマ-ホールド 18Bが接続されている。気筒 12A, 12Bで 発生する排気ガスは、ェキゾ一ストマ-ホールド 18A, 18Bへ排出される。ェキゾ一 ストマ-ホールド 18Aは、過給機 19 Aのタービン部 192Aを介して排気通路 20Aに 接続されている。ェキゾ一ストマ-ホールド 18Bは、過給機 19Bのタービン部 192B を介して排気通路 20Bに接続されている。本実施形態では、過給機 19A, 19Bのタ 一ビン部 192A, 192Bにおけるベーン開度の最小状態は、排気ガスがタービン部 1 92A, 192Bを通過できない状態である。排気通路 20A, 20Bは、並列に配設された 排気経路である。
[0025] 過給機 19 Aのコンプレッサ部 191 Aより上流の分岐吸気通路 16 Aの部分にはエア フローメータ 23Aが配設されている。過給機 19Bのコンプレッサ部 191Bより上流の 分岐吸気通路 16Bの部分にはエアフローメータ 23Bが配設されて 、る。吸気流量検 出部としてのエアフローメータ 23Aは、分岐吸気通路 16A内における吸気流量を検 出し、吸気流量検出部としてのエアフローメータ 23Bは、分岐吸気通路 16B内にお ける吸気流量を検出する。エアフローメータ 23Aによって検出された吸気流量の情 報、及びエアフローメータ 23Bによって検出された吸気流量の情報は、制御コンビュ ータ 28に送られる。
[0026] スロットル弁 17Aよりも下流の分岐吸気通路 16 Aの部分とェキゾ一ストマ-ホールド 18Aとは、排気ガス供給通路 24Aを介して接続されており、排気ガス供給通路 24A には流量調整弁 29Aが介在されている。スロットル弁 17Bよりも下流の分岐吸気通路 16Bの部分とェキゾ一ストマ-ホールド 18Bとは、排気ガス供給通路 24Bを介して接 続されており、排気ガス供給通路 24Bには流量調整弁 29Bが介在されている。流量 調整弁 29A, 29Bは、制御コンピュータ 28の制御を受ける。
[0027] 流量調整弁 29Aにおける弁開度が零でない場合には、ェキゾ一ストマ-ホールド 1 8 A内の排気ガスが排気ガス供給通路 24Aを経由して分岐吸気通路 16 Aへ流出可 能である。流量調整弁 29Bにおける弁開度が零でない場合には、ェキゾ一ストマ- ホールド 18B内の排気ガス力排気ガス供給通路 24Bを経由して分岐吸気通路 16B へ流出可能である。本実施形態では、流量調整弁 29A, 29Bにおける弁開度の最 小状態は、排気ガスが流量調整弁 29A, 29Bを通過できない状態である。
[0028] インテークマ-ホールド 15には圧力検出器 30が配設されている。圧力検出器 30 は、インテークマ-ホールド 15内（過給機 19A, 19Bよりも下流の吸入経路の部分） の圧力（過給圧)を検出する。圧力検出器 30によって検出された過給圧の情報は、 制御コンピュータ 28に送られる。
[0029] 排気通路 20A, 20B上には触媒 25A, 25Bが介在されている。触媒 25A, 25Bは 、例えば、内燃機関 10がディーゼルエンジンである場合には、排気通路 20A, 20B に設けられるフィルタに担持された窒素酸化物吸蔵還元型触媒である。触媒 25A, 2 5Bは、排気ガス中に含まれる窒素酸ィ匕物を利用し、フィルタに捕集されたパティキュ レートの酸化 (燃焼)を促進する。
[0030] 触媒 25Bより上流の排気通路 20Bの部分には温度検出器 31が設けられている。
温度検出器 31は、排気通路 20B内を流れる排気ガスの温度 (排気温度）を検出する 。温度検出器 31によって検出された排気温度の情報は、制御コンピュータ 28へ送ら れる。
[0031] 制御コンピュータ 28は、図 2にフローチャートで示す早期活性ィ匕制御プログラムに 基づいて、過給機 19A, 19Bのタービン部 192A, 192Bに設けられるベーンの開度 、及び流量調整弁 29A, 29Bの開度を制御する。以下、図 2のフローチャートに基づ Vヽて早期活性ィ匕制御を説明する。フローチャートで示す早期活性ィ匕制御プログラム は、所定の制御周期で繰り返し遂行される。
[0032] 制御コンピュータ 28は、温度検出器 31によって検出される排気温度 Txの情報を 所定の制御周期で取り込んでいる（ステップ Sl)。制御コンピュータ 28は、取り込ん だ排気温度 Txと予め設定された閾値 Toとの大小比較を行なう (ステップ S2)。排気 温度 Txが閾値 Toを超える場合 (ステップ S2において NO)、制御コンピュータ 28は、 過給機 19A, 19B及び流量調整弁 29A, 29Bに関して通常制御を行なう (ステップ S 3)。
[0033] 過給機 19A, 19Bに関する通常制御とは、以下のような制御のことである。制御コ ンピュータ 28は、エンジン回転速度やエンジン負荷等に基づいて、予め設定された マップから目標過給圧を決定する。制御コンピュータ 28は、クランク角度検出器 27に よって検出されるクランク角度の時間変化力 エンジン回転速度を求める。又、制御 コンピュータ 28は、例えば前記した燃料噴射期間 (燃料噴射量)カゝらエンジン負荷を 求める。そして、制御コンピュータ 28は、圧力検出器 30によって検出される過給圧が 目標過給圧になるように、過給機 19A, 19Bのタービン部 192A, 192Bにおけるべ 一ン開度を制御する。
[0034] 流量調整弁 29A, 29Bに関する通常制御とは、以下のような制御のことである。流 量調整弁 29A, 29Bの弁開度を制御する制御コンピュータ 28は、前記した燃料噴射 期間 (燃料噴射量)から必要な吸気流量を決定し、さらに目標供給率 = (排気ガス供 給流量) Z〔 (排気ガス供給流量） + (吸気流量)〕を決定する。制御コンピュータ 28は 、目標供給率が得られるように、エアフローメータ 23A, 23Bによって検出された吸気 流量の情報を用いて流量調整弁 29A, 29Bの弁開度を算出する。そして、制御コン ピュータ 28は、流量調整弁 29A, 29Bにおける弁開度が算出された弁開度となるよ うに制御する。流量調整弁 29A, 29Bにおける弁開度が零でない場合には、ェキゾ 一ストマ-ホールド 18A, 18B内の排気ガスの少なくとも一部が排気ガス供給通路 2 4A, 24Bを経由してインテークマ-ホールド 15へ送られる。これにより気筒 12A, 12 Bにおける燃焼室内の燃焼温度が低下し、 NOxの発生が低減する。
[0035] 通常制御では、過給機 19A, 19Bにおけるベーン開度が最小状態 (零開度）にな ることはなく、排気ガスは、排気通路 20A, 20Bの両方カゝら排出される。この場合、排 気通路 20Aにおける排気ガス流量と排気通路 20Bにおける排気ガス流量とは、同じ である。
[0036] ステップ 3の処理後、制御コンピュータ 28は、ステップ 1の処理に移行する。 排気温度 Txが閾値 To以下である場合 (ステップ S 2において YES)、制御コンビュ ータ 28は、ステップ S4を遂行する。ステップ S4における制御は、過給機 19Aにおけ るべ一ン開度を最小状態にすると共に、過給機 19Bにおけるベーン開度を最大状態 にし、かつ流量調整弁 29Aの弁開度を最大状態にすると共に、流量調整弁 29Bの 弁開度を最小状態にする制御である。
[0037] 過給機 19Aにおけるベーン開度を最小状態にし、かつ流量調整弁 29Aの弁開度 を最大状態にした状態は、ェキゾ一ストマ-ホールド 18A内の排気ガス力排気通路 2 OAへ流れることなぐ排気ガス供給通路 24Aを経由して分岐吸気通路 16 Aへ流れ る状態である。つまり、排気ガスは、排気通路 20Bのみ力も排出される。過給機 19B におけるベーン開度を最大状態にし、かつ流量調整弁 29Bの弁開度を最小状態に した状態は、ェキゾ一ストマ-ホールド 18B内の排気ガスが排気ガス供給通路 24B へ流れることなぐ排気通路 20Bへ流れる状態である。
[0038] ステップ 4の処理後、制御コンピュータ 28は、ステップ 1の処理に移行する。
排気ガス供給通路 24Aは、第 1排気経路の一部を構成するェキゾ一ストマ-ホー ルド 18Aから吸気経路へ排気ガスを供給するための排気ガス還流経路として機能す る。過給機 19Aのタービン部 192Aは、第 1排気経路力も排出される排気ガスの排出 流量を調整する第 1排気弁として機能する。流量調整弁 29Aは、第 1排気経路から 排気ガス還流経路を経由して吸気経路へ供給される排気ガスの供給流量を調整す る第 1還流弁として機能する。タービン部 192A及び流量調整弁 29Aは、第 1排気経 路カゝら排出される排気ガスの排出流量、及び第 1排気経路から排気ガス還流経路を 経由して吸気経路へ供給される排気ガスの供給流量を調整する流量調整部を構成 する。過給機 19Bのタービン部 192Bは、第 2排気経路 (ェキゾーストマ-ホールド 18 B)力も排出される排気ガスの排出流量を調整する第 2排気弁として機能する。流量 調整弁 29Bは、第 2排気経路力も排気ガス供給通路 24Bを経由して吸気経路へ供 給される排気ガスの供給流量を調整する第 2還流弁として機能する。
[0039] 触媒 25Bの温度は、排気温度が高い場合には高ぐ排気温度が低い場合には低 いと見なせる。つまり、検出された排気温度 Txは、第 2排気経路に設けられた触媒 2 5Bの温度に関する情報となる。制御コンピュータ 28は、排気温度の情報に基づいて 、前記流量調整部における流量調整状態を制御する制御部である。ここにおける流 量調整部における流量調整状態とは、タービン部 192Aにおけるベーン開度の大き さの調整状態、及び流量調整弁 29Aにおける弁開度の大きさの調整状態のことであ る。
[0040] 第 1の実施形態は以下の利点を有する。
(1— 1)触媒 25A, 25Bを通過する排気ガス流量が多いほど、触媒 25A, 25Bにお ける温度が早く上昇し、触媒 25A, 25Bにおける温度は、排気浄化に適した温度に 早く到達する。つまり、触媒 25A, 25Bが早く活性ィ匕する。
[0041] 温度検出器 31によって検出された排気温度 Txが閾値 To以下という低温域にある と仮定する。この場合には、本実施形態は、排気ガス還流経路を経由して吸気経路 に供給されるべき排気ガスの全量又は大部分を、排気ガス供給通路 24Aを介して吸 気経路に供給することで、排気ガス供給通路 24Bから吸気経路に流れる排気ガスを 極力減らし、排気通路 20Bから触媒 25Bに流れる排気ガスを増やす。例えば、排気 経路の下流に流れる排気ガスと排気ガス還流経路に流れる排気ガスの割合が 50： 5 0となるエンジン運転状態を例にあげる。排気温度 Txが閾値 Toより高ければ、排気 通路 20Aと排気通路 20Bとを流れる排気ガスの割合は、 50 : 50になる。一方、排気 温度 Txが閾値 Toより低ければ、排気通路 20Aと排気通路 20Bとを流れる排気ガス の割合は、 0 : 100である。このとき、過給機 19Aのタービン部 192Aのべ一ン開度を 最小状態にすることにより、排気ガスを排気通路 20Aから排出しな 、ようにして 、る。 又、エンジンの暖機ゃ負荷等の都合上、排気ガス還流経路に流れる排気ガスの割合 をあまり増やせないエンジン運転状態、例えば、排気経路の下流に流れる排気ガス と排気ガス還流経路に流れる排気ガスとの割合が 70： 30となるエンジン運転状態も あり得る。この場合は、排気温度 Txが閾値 Toより低ければ、排気通路 20Aと排気通 路 20Bとを流れる排気ガスの割合は、 40 : 100になる。
[0042] 制御コンピュータ 28は、排気温度 Txが低温域にある場合の排気通路 20Bに対す る排気通路 20Aの排出割合が、排気温度 Txが低温域にな ヽ場合の排気通路 20B に対する排気通路 20Aの排出割合よりも小さくなるように、流量調整部における流量 調整状態を制御する。従って、排気通路 20Bに設けられた触媒 25Bが早期に活性 化する。
[0043] 排気ガスの全部又は大半を排気通路 20Bから排出するようにした状態では、ェキゾ 一ストマ-ホールド 18A内の排気ガスを排気通路 20Bに流す必要がある。ェキゾ一 ストマ-ホールド 18A内から排気ガス供給通路 24Aに流れる排気ガスの量を増大さ せるとともに、ェキゾ一ストマ-ホールド 18B内力も排気ガス供給通路 24Bに流れる 排気ガスの量を減少させることは、ェキゾ一ストマ-ホールド 18A内の排気ガスを排 気通路 20Bに流すことと実質的に同じ作用を発揮する。
[0044] 排気ガスを吸気経路に供給して排気ガスの浄ィ匕に寄与する構成、つまり排気ガス 供給通路 24A, 24B及び流量調整弁 29A, 29Bを付設した内燃機関においては、 排気ガスを吸気経路へ供給するための新たな機構が不要である。従って、排気ガス 供給通路 24A, 24B及び流量調整弁 29A, 29Bを付設した設計となっている内燃 機関においては、排気ガスを吸気経路へ供給するための新たな機構を追加すること なぐ一対の触媒 25A, 25Bのうちの触媒 25Bにおける早期活性ィ匕を図ることができ る。
[0045] (1—2)本実施形態では、過給機 19Aのタービン部 192Aにおけるベーン開度を最 小状態にすることにより、排気ガスを排気通路 20Aから排出しないようにしている。過 給機 19A, 19Bを付設した内燃機関においては、排気通路 20Aから排気ガスを排 出させないための新たな機構が不要である。従って、過給機 19A, 19Bを付設した 設計となって 、る内燃機関にお 、ては、排気通路 20Aから排気ガスを排出させな ヽ ための新たな機構を追加することなぐ一対の触媒 25A, 25Bのうちの触媒 25Bにお ける早期活性ィ匕を図ることができる。
[0046] (1 3)排気温度 Txが閾値 To以下の低温域にある場合、全て又は大半の排気ガス は、排気通路 20Bカゝら排出される。従って、排気温度 Txが閾値 To以下の低温域に ある場合、全て又は大半の排気ガスは、触媒 25Bにおける早期活性ィ匕に利用できる 。これは、触媒 25Bにおける早期活性ィ匕の上で好ましい。
[0047] (1 4)触媒 25Bの温度は、排気温度が高い場合には高ぐ排気温度が低い場合 には低いと精度良く見なせる。つまり、温度検出器 31によって検出された排気温度 T Xは、触媒 25Bの温度を精度良く反映する。従って、温度検出器 31によって検出され た排気温度 Txは、第 2排気経路に設けられた触媒の温度に関する情報として好適 である。
[0048] 次に、図 3及び図 4に示す本発明の第 2の実施形態を説明する。第 1の実施形態と 同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図 4に示すように、第 2の実施形態では、過給機が付設されていないこと、及び排気 絞り弁 32Α, 32Βが触媒 25Α, 25Βより下流の排気通路 20Α, 20Βの部分に設けら れていることが第 1の実施形態と異なる。基幹吸気通路 21には単一のエアフローメー タ 23が設けられている。
[0049] 第 2の実施形態における制御コンピュータ 28Cは、図 3にフローチャートで示す早 期活性ィ匕制御プログラムに基づいて、排気絞り弁 32Α, 32Βにおける弁開度、及び 流量調整弁 29Α, 29Βにおける弁開度を制御する。制御コンピュータ 28Cは、例え ば図示しないブレーキペダルの踏み込みを検出するセンサ力 得られるブレーキぺ ダル操作情報に基づいて、排気絞り弁 32Α, 32Βの弁開度を制御する。本実施形態 では、排気絞り弁 32Α, 32Βの弁開度の最小状態は、排気ガスが排気絞り弁 32Α, 32Βを通過できな 、状態である。
[0050] 第 2の実施形態における早期活性化制御プログラムでは、第 1の実施形態の早期 活性ィ匕制御プログラムにおけるステップ S3, S4の代わりに、ステップ S5, S6を遂行 することのみが第 1の実施形態と異なる。以下においては、この異なるステップ S5, S 6についてのみ説明する。
[0051] ステップ S2にお 、て NOの場合 (排気温度 Txが閾値 To以下の低温域にな 、場合 )、制御コンピュータ 28Cは、排気絞り弁 32A, 32B及び流量調整弁 29A, 29Bに関 して通常制御を行なう（ステップ S5)。
[0052] 排気絞り弁 32A, 32Bに関する通常制御とは、以下のような制御のことである。前 記したブレーキペダルの踏み込み操作があると、制御コンピュータ 28Cは、排気絞り 弁 32A, 32Bの弁開度を小さくする制御を行なう。これにより排気通路 20A, 20Bに おける排気抵抗が増大し、この排気抵抗がエンジン負荷を高めて車両に制動作用と して働く。流量調整弁 29A, 29Bに関する通常制御は、第 1の実施形態の場合と同 じである。 [0053] 排気絞り弁 32A, 32Bに関する通常制御では、排気絞り弁 32A, 32Bの弁開度が 零開度になることはなぐ排気ガスは、排気通路 20A, 20Bの両方力も排出される。こ の場合、排気通路 20Aにおける排気ガス流量と排気通路 20Bにおける排気ガス流 量とは、同じである。
[0054] ステップ S2にお 、て YESの場合 (排気温度 Txが閾値 To以下の低温域にある場合 )、制御コンピュータ 28Cは、ステップ S6を遂行する。ステップ S6における制御は、排 気絞り弁 32Aにおける弁開度を最小状態にすると共に、排気絞り弁 32Bにおける弁 開度を最大状態にし、かつ流量調整弁 29Aの弁開度を最大状態にすると共に、流 量調整弁 29Bの弁開度を最小状態にする制御である。
[0055] 排気絞り弁 32Aにおける弁開度を最小状態にし、かつ流量調整弁 29Aの弁開度 を最大状態にした状態は、ェキゾ一ストマ-ホールド 18A内の排気ガス力排気通路 2 OAへ流れることなぐ排気ガス供給通路 24Aを経由して分岐吸気通路 16 Aへ流れ る状態である。つまり、排気ガスは、排気通路 20Bのみカゝら排出される。排気絞り弁 3 2Bにおける弁開度を最大状態にし、かつ流量調整弁 29Bの弁開度を最小状態にし た状態は、ェキゾ一ストマ-ホールド 18B内の排気ガスが排気ガス供給通路 24Bへ 流れることなぐ排気通路 20Bへ流れる状態である。
[0056] 排気絞り弁 32Aは、第 1排気経路 (ェキゾーストマ-ホールド 18A及び排気通路 20 A)から排出される排気ガスの排出流量を調整する。流量調整弁 29Aは、第 1排気経 路から排気ガス還流経路を経由して吸気経路へ供給される排気ガスの供給流量を 調整する。排気絞り弁 32A及び流量調整弁 29Aは、第 1排気経路から排出される排 気ガスの排出流量、及び第 1排気経路から排気ガス還流経路を経由して吸気経路 へ供給される排気ガスの供給流量を調整する流量調整部を構成する。制御コンビュ ータ 28Cは、排気温度の情報 (検出された排気温度 Tx)に基づいて、前記流量調整 部における流量調整状態を制御する制御部である。ここにおける流量調整部におけ る流量調整状態とは、排気絞り弁 32Aにおける弁開度の大きさの調整状態、及び流 量調整弁 29Aにおける弁開度の大きさの調整状態のことである。
[0057] 第 2の実施形態は、第 1の実施形態における（1 1)項及び（1 3)項と同じ利点を 有する。 第 2の実施形態では、排気絞り弁 32Aの弁開度を最小状態にすることにより、排気 ガスを排気通路 20Aから排出しないようにしている。排気絞り弁 32A, 32Bを付設し た車両にぉ 、ては、排気通路 20Aから排気ガスを排出させな 、ための新たな機構が 不要である。従って、制動補助のために排気絞り弁 32A, 32Bを付設した設計となつ て ヽる車両にぉ ヽては、排気通路 20Aから排気ガスを排出させな ヽための新たな機 構を追加することなぐ一対の触媒 25A, 25Bのうちの触媒 25Bにおける早期活性ィ匕 を図ることができる。
[0058] 次に、図 5及び図 6に示す本発明の第 3の実施形態を説明する。第 1の実施形態と 同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図 5に示すように、第 3の実施形態では、ェキゾ一ストマ-ホールド 18A, 18Bが連 通路 33によって接続されている。連通路 33と分岐吸気通路 16Aとは、分岐通路 34 Aによって接続されており、分岐通路 34Aには流量調整弁 29Aが介在されている。 連通路 33と分岐吸気通路 16Bとは、分岐通路 34Bによって接続されており、分岐通 路 34Bには流量調整弁 29Bが介在されている。なお、第 3の実施形態では、第 1の 実施形態における温度検出器 31は用いられて 、な 、。
[0059] 連通路 33は、一対のェキゾ一ストマ-ホールド 18A, 18Bから単一のインテークマ 二ホールド 15へ排気ガスを供給する場合における脈動発生の抑制や不均等分配の 解消に寄与する。
[0060] 第 3の実施形態における制御コンピュータ 28Dは、図 6にフローチャートで示す早 期活性ィ匕制御プログラムに基づいて、過給機 19A, 19Bにおけるベーン開度、及び 流量調整弁 29A, 29Bにおける弁開度を制御する。第 3の実施形態における早期活 性ィ匕制御プログラムでは、第 1の実施形態における早期活性ィ匕制御プログラムにお けるステップ SI, S2の代わりに、ステップ S7, S8, S9, S10を遂行することのみ力 ^第 1の実施形態と異なる。以下においては、この異なるステップ S7— S 10について説明 する。
[0061] 制御コンピュータ 28Dは、アクセル開度検出器 26によって検出された踏み込み角 、クランク角度検出器 27によって検出されたクランク角度、エアフローメータ 23A, 23 Bによって検出された吸気流量の情報を所定の制御周期で取り込んでいる (ステップ S7)。制御コンピュータ 28Dは、クランク角度検出器 27によって得られるクランク角度 検出情報に基づいてエンジン回転速度を算出する。制御コンピュータ 28Dは、踏み 込み角検出情報及びクランク角度検出情報に基づいて、燃料噴射ノズル 14A, 14B における燃料噴射期間 (噴射開始時期及び噴射終了時期)を算出して制御する。そ して、制御コンピュータ 28Dは、算出したエンジン回転速度の情報、燃料噴射期間の 情報、エアフローメータ 23A, 23Bによって得られる吸気流量の情報等に基づいて、 排気通路 20A, 20Bにおける排気温度 Tyを推定する (ステップ S8)。
[0062] 制御コンピュータ 28Dは、推定した排気温度 Tyと予め設定された閾値 Toとの大小 比較を行なう（ステップ S9)。排気温度 Tyが閾値 Toを超える場合 (ステップ S9におい て NO)、制御コンピュータ 28Dは、過給機 19A, 19B及び流量調整弁 29A, 29Bに 関して通常制御を行なう（ステップ S3)。
[0063] 排気温度 Tyが閾値 To以下である場合 (ステップ S9にお ヽて YES)、制御コンビュ ータ 28Dは、ステップ S10を遂行する。ステップ S10における制御は、過給機 19Aに おけるベーン開度を最小状態にすると共に、過給機 19Bにおけるベーン開度を最大 状態にする制御であり、流量調整弁 29A, 29Bは通常制御される。
[0064] 推定された排気温度 Tyが閾値 To以下の低温域にある場合、流量調整弁 29A, 2 9Bの弁開度が最小状態 (零開度）にあると設定する。このときには、ェキゾ一ストマ- ホールド 18Aの排気ガスは、連通路 33を経由してェキゾ一ストマ-ホールド 18Bへ 送られる。また、推定された排気温度 Tyが閾値 To以下の低温域にある場合、流量 調整弁 29A, 29Bの弁開度が最小状態 (零開度)ではないと設定する。このときには 、ェキゾ一ストマ-ホールド 18Aの排気ガスは、連通路 33を経由してェキゾ一ストマ 二ホールド 18Bへ送られると共に、分岐通路 34A, 34B及び流量調整弁 29A, 29B を経由して分岐吸気通路 16 A, 16Bへ送られる。つまり、推定された排気温度 Tyが 閾値 To以下の低温域にある場合には、排気ガスが全て排気通路 20Bカゝら排出され る。
[0065] 連通路 33及び分岐通路 34Aは、第 1排気経路の一部を構成するェキゾ一ストマ- ホールド 18Aから吸気経路へ排気ガスを供給するための排気ガス還流経路を構成 する。推定された排気温度 Tyは、第 2排気経路に設けられた触媒 25Bの温度の情 報となる。制御コンピュータ 28Dは、排気温度の情報 (推定された排気温度 Ty)に基 づ 、て、流量調整部における流量調整状態を制御する制御部である。
[0066] 第 3の実施形態では、連通路 33、分岐通路 34A, 34B及び流量調整弁 29A, 29 Bを付設した設計となっている内燃機関においては、排気ガスを吸気経路へ供給す るための新たな機構を追加することなぐ一対の触媒 25A, 25Bのうちの触媒 25Bに おける早期活性ィ匕を図ることができる。
[0067] 又、第 3の実施形態では、第 1の実施形態における（1 2) , (1— 3)項と同じ効果が 得られる。さらに、第 3の実施形態では、推定された排気温度 Tyが閾値 To以下の低 温域にある場合にも、流量調整弁 29A, 29Bに対して通常制御を行なうことができる という利点を有する。
[0068] 本発明では以下のような実施形態も可能である。
(1)図 7に示すように、気筒 12Aに通じるインテークマ-ホールド 15Aと、気筒 12B に通じるインテークマ-ホールド 15Bとを互いに独立させた第 4の実施形態も可能で ある。第 3の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。分岐吸気通路 16A は、インテークマ-ホールド 15Aに接続され、分岐吸気通路 16Bはインテークマ-ホ 一ルド 15Bに接続される。各インテークマ-ホールド 15A, 15B内には過給圧検出 用の圧力検出器 30A, 30Bが設けられている。
[0069] 制御コンピュータ 28Eは、圧力検出器 30A, 30Bによって検出される過給圧が目 標過給圧になるように、過給機 19A, 19Bのタービン部 192A, 192Bにおけるベー ン開度を制御する。又、制御コンピュータ 28Eは、第 3の実施形態の場合と同様に、 推定した排気温度 Tyに基づいて、過給機 19A, 19Bにおけるベーン開度及び流量 調整弁 29A, 29Bの弁開度を制御する。
[0070] そして、制御コンピュータ 28Eは、推定した排気温度 Tyが閾値 To以下の場合には 、第 3の実施形態の場合と同様に、触媒 25Bを早期活性化させる制御を行なう。
(2)図 8に示す第 5の実施形態も可能である。第 5の実施形態における内燃機関 10 Fでは、ェキゾ一ストマ-ホールド 18A力 つの気筒 12Aに通じており、ェキゾ一スト マ-ホールド 18Bが 2つの気筒 12Bを通じている。ェキゾ一ストマ-ホールド 18Aと 基幹吸気通路 21とは、排気ガス供給通路 24Cを介して接続されており、排気ガス供 給通路 24Cには流量調整弁 29Cが介在されている。ェキゾ一ストマ-ホールド 18B と基幹吸気通路 21とは、排気ガス供給通路 24Dを介して接続されており、排気ガス 供給通路 24Dには流量調整弁 29Dが介在されている。 13はシリンダヘッド、 17はス ロットル弁、 11は、燃料噴射ノズル 14A, 14Bを含む燃料噴射装置である。温度検 出器 31は、排気通路 20B内の排気温度を検出する。
[0071] 制御コンピュータ 28Fは、排気絞り弁 32A, 32Bの弁開度及び流量調整弁 29C, 2 9Dの弁開度を制御する。そして、制御コンピュータ 28Fは、検出された排気温度 Tx が閾値 To以下の場合には、排気絞り弁 32Aの弁開度を最小状態にすると共に、流 量調整弁 29Cの弁開度を最大状態にする。この状態では、ェキゾ一ストマ二ホール ド 18A内の排気ガス力排気ガス供給通路 24C及び基幹吸気通路 21を経由してイン テークマ-ホールド 15へ送られ、排気ガスは、排気通路 20Bからのみ排出される。つ まり、制御コンピュータ 28Fは、検出された排気温度 Txが閾値 To以下の場合には、 触媒 25Bを早期活性化させる制御を行なう。
[0072] 排気温度 Txが閾値 To以下の低温域にない場合には、排気通路 20Aカゝら排出さ れる排気ガスの排出流量と、排気通路 20Bから排出される排気ガスの排出流量との 比率は、 2 : 1となる。
[0073] 第 5の実施形態では、ェキゾ一ストマ-ホールド 18A及び排気通路 20Aが第 1排 気経路を構成し、ェキゾ一ストマ-ホールド 18B及び排気通路 20Bが第 2排気経路 を構成する。
[0074] (3)第 3の実施形態において、流量調整弁 29Aと分岐通路 34Aとの組と、流量調 整弁 29Bと分岐通路 34Bとの組のうち、いずれか一方の組を無くしてもよい。
(4)第 1及び第 3, 4の実施形態において、過給機におけるベーン開度の最小状態 が零開度とはならない過給機を採用してもよい。この場合、排気温度が低温域にある 場合には、排気ガスは、排気通路 20Bから主として排出されるが、排気通路 20Aから もある程度排出される。
[0075] (5)第 2及び第 5の実施形態において、排気絞り弁における弁開度の最小状態が 零開度とはならない排気絞り弁を採用してもよい。この場合、排気温度が低温域にあ る場合には、排気ガスは、排気通路 20Bから主として排出される力 排気通路 20Aか らちある程度 出される。
[0076] (6)第 1一第 4の実施形態において、サイズが小さくて温度上昇し易い触媒を触媒 25Bとして用い、サイズが大きくて排気抵抗の小さい触媒を触媒 25Aとして用いても よい。この場合、排気温度が低温域にある場合には、排気ガスは、全てあるいは主と して排気通路 20Bから排出される。このようにすれば、触媒 25Bにおける活性ィ匕が第 1一第 4の実施形態の場合よりも一層早く行われる。又、排気温度が低温域になぐ かつエンジンが高出力状態にあるときの排気抵抗が減り、エンジン出力性能が向上 する。
[0077] (7)第 1一第 3の実施形態における早期活性ィ匕制御プログラムにおいて、検出され た排気温度 Txあるいは推定された排気温度 Tyの代わりに、内燃機関 10を冷却する ための冷却水の検出温度を用いてもよ!、。冷却水の温度が高!、場合には排気温度 が高ぐ冷却水の温度が低い場合には排気温度が低いと見なすことにより、冷却水 の検出温度は、第 1排気経路に設けられた触媒の温度の情報として利用できる。この 場合、第 1一第 3の実施形態における閾値 Toで表す排気温度をもたらすと予想され る閾値 Twを冷却水の検出温度の比較対象として用いればょ 、。
[0078] (8)第 1一第 3の実施形態における早期活性ィ匕制御プログラムにおいて、検出され た排気温度 Txあるいは推定された排気温度 Tyの代わりに、エンジン負荷の閾値 Fo を用いてもよい。エンジン負荷が高い場合には排気温度が高ぐエンジン負荷が低 い場合には排気温度が低いと見なすことにより、エンジン負荷は、第 1排気経路に設 けられた触媒の温度の情報として利用できる。この場合、第 1一第 3の実施形態にお ける閾値 Toで表す排気温度をもたらすと予想される閾値 Foを検出エンジン負荷の 比較対象として用いればょ ヽ。
[0079] (9)排気通路 20B内の排気温度を検出する代わりに、触媒 25Bの温度を直接検出 してちよい。
(10) 3つ以上の排気経路を並列に備えた内燃機関における排気ガス浄ィ匕装置に 本発明を適用してもよい。この場合、排気温度が低温域にある場合には、 3つの排気 経路のうちの 1つのみ力も排気ガスを排出する力、あるいは 3つの排気経路のうちの 2 つから排気ガスを排出するようにすればよい。 3つの排気経路のうちの 1つのみから 排気ガスを排出させる構成では、排気温度が低温域にある場合に排気ガスを排出し ない 2つの排気経路が第 1排気経路となり、残りの 1つが第 2排気経路となる。 3つの 排気経路のうちの 2つから排気ガスを排出させる構成では、排気温度が低温域にあ る場合に排気ガスを排出しない 1つの排気経路が第 1排気経路となり、残りの 2つが 他の排気経路 (第 1排気経路以外の排気経路)となる。
(11)第 1の実施形態において、ディーゼルエンジンのパティキュレートフィルタに担 持された窒素酸化物吸蔵還元型触媒を示したが、触媒の種類としては単なる酸化触 媒でも良い。あるいは、本発明を三元触媒を有するガソリンエンジンに適用することも 可能である。排気ガスの浄ィ匕に利用される触媒は、一般に十分に機能するためには 一定値以上に昇温される必要があり、特にエンジン及び触媒の種類に限定されるも のではない。

Claims

請求の範囲
[1] 吸気経路と、少なくとも第 1及び第 2の排気経路を含む複数の並列な排気経路とを 備えた内燃機関における排気ガス浄ィ匕装置であって、
排気ガスに含まれる不浄物質を浄化すベぐ前記複数の排気経路にそれぞれ設け られている触媒と、
前記第 1排気経路力 吸気経路へ排気ガスを供給するための第 1排気ガス還流経 路と、
前記第 2排気経路力も吸気経路へ排気ガスを供給するための第 2排気ガス還流経 路と、
前記第 1排気経路力 下流に排出される排気ガスの流量、及び前記第 1排気経路 力 前記第 1排気ガス還流経路を経由して前記吸気経路へ供給される排気ガスの流 量を調整する流量調整部と、
少なくとも一つの前記触媒の温度に関する情報に基づいて前記流量調整部を制 御する制御部であって、前記制御部は、第 1排気経路以外の排気経路から排出され る排気ガスの流量に対する前記第 1排気経路力も排出される排気ガスの流量の割合 力 前記温度が予め設定された低温域にある場合の方がそうでない場合よりも小さく なるように、前記流量調整部を制御することと
を備えることを特徴とする排気ガス浄ィ匕装置。
[2] 吸気経路と、並列な第 1及び第 2排気経路とを備えた内燃機関における排気ガス浄 化装置であって、
排気ガスを浄化すベぐ前記第 1及び第 2排気経路にそれぞれ設けられている触媒 と、
前記第 1排気経路力 吸気経路へ排気ガスを供給するための第 1排気ガス還流経 路と、
前記第 2排気経路力も吸気経路へ排気ガスを供給するための第 2排気ガス還流経 路と、
前記第 1及び第 2排気経路から下流に排出される排気ガスの流量、及び前記第 1 及び第 2排気経路から対応する排気ガス還流経路を経由して前記吸気経路へ供給 される排気ガスの流量を調整する流量調整部と、
少なくとも一つの前記触媒の温度に関する情報に基づいて前記流量調整部を制 御する制御部であって、前記制御部は、第 2排気経路力も排出される排気ガスの流 量に対する第 1排気経路力も排出される排気ガスの流量の割合が、前記温度が予め 設定された低温域にある場合の方がそうでな 、場合よりも小さくなるように、前記流量 調整部を制御することと
を備えることを特徴とする排気ガス浄ィ匕装置。
[3] 請求項 1又は 2に記載の排気ガス浄ィ匕装置は更に、
排気ガス流を利用して空気を供給する可変ノズル式ターボチャージヤーを備え、タ ーボチャージヤーは、第 1及び第 2排気経路の少なくとも一方に設けられるタービン 部を含み、
前記流量調整部は、前記タービン部と、少なくとも一方の排気ガス還流経路におけ る流量を調整する流量調整弁とを備え、
前記排気ガス還流経路は、前記タービン部よりも上流の排気経路の部分に接続さ れており、
前記制御部は、前記タービン部に設けられるベーンの開度と、前記流量調整弁の 開度とを制御することを特徴とする。
[4] 請求項 1又は 2に記載の排気ガス浄ィ匕装置は更に、
第 1排気ガス還流経路と第 1排気経路との接続部よりも下流における第 1排気経路 の部分に設けられた排気絞り弁を備え、
前記流量調整部は、前記排気絞り弁と、少なくとも一方の排気ガス還流経路におけ る流量を調整する流量調整弁とを備え、
前記制御部は、前記排気絞り弁の開度と、前記流量調整弁の開度とを制御するこ とを特徴とする。
[5] 請求項 2に記載の排気ガス浄化装置にお ヽて、
前記流量調整部は、前記第 1排気ガス還流経路と第 1排気経路との接続部よりも下 流における第 1排気経路の部分に設けられる第 1排気弁と、前記第 2排気ガス還流 経路と第 2排気経路との接続部よりも下流における第 2排気経路の部分に設けられる 第 2排気弁とを備え、
前記制御部は、前記温度が前記低温域にある場合、前記第 1排気弁の開度を最小 とし、前記第 2排気弁の開度を最大とする。
[6] 請求項 5に記載の排気ガス浄化装置にお ヽて、
前記流量調整部は更に、第 1排気ガス還流経路に設けられる第 1還流弁と、第 2排 気ガス還流経路に設けられる第 2還流弁とを備え、
前記制御部は、前記温度が前記低温域にある場合、前記第 1還流弁の開度を最大 とし、前記第 2還流弁の開度を最小とする。
[7] 請求項 1乃至 6の何れか一項に記載の排気ガス浄ィ匕装置において、
前記制御部は、前記温度が前記低温域にある場合、前記第 1排気経路から排気ガ スを排出させな 、ように前記流量調整部を制御することを特徴とする。
[8] 請求項 1乃至 7の何れか一項に記載の排気ガス浄ィ匕装置において、
前記触媒の温度に関する情報は、温度検出器によって検出された排気温度を含 むことを特徴とする。
[9] 吸気経路と、並列な第 1及び第 2排気経路とを備えた内燃機関における排気ガス浄 化方法であって、
前記第 1及び第 2排気経路にそれぞれ設けられた触媒によって、前記第 1及び第 2 排気経路カゝら排出される排気ガスを浄ィ匕することと、
前記第 1排気経路力 吸気経路へ排気ガスを還流させることと、
前記第 2排気経路力も吸気経路へ排気ガスを還流させることと、
少なくとも一つの前記触媒の温度に関する情報を取得することと、
第 2排気経路力も排出される排気ガスの流量に対する第 1排気経路力も排出される 排気ガスの流量の割合が、前記温度が予め設定された低温域にある場合の方がそう でない場合よりも小さくなるように、前記第 1及び第 2排気経路力 下流に排出される 排気ガスの流量、及び前記第 1及び第 2排気経路から前記吸気経路へ還流される排 気ガスの流量を制御することと
を備えることを特徴とする排気ガス浄ィ匕方法。
[10] 請求項 9に記載の排気ガス浄化方法にぉ 、て、 前記第 1排気経路には第 1排気弁が設けられ、第 2排気経路には第 2排気弁が設 けられ、前記第 1排気経路から吸気経路へ排気ガスを還流させる第 1排気ガス還流 経路には第 1還流弁が設けられ、前記第 2排気経路から吸気経路へ排気ガスを還流 させる第 2排気ガス還流経路には第 2還流弁が設けられ、
前記方法は更に、前記第 1排気弁及び第 2還流弁の開度を最小とすることと、前記 第 2排気弁及び前記第 1還流弁の開度を最大とすることとを含む。
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