WO2012153423A1 - 多種燃料内燃機関の制御システム - Google Patents

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裕介 中山
入澤　泰之
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Definitions

  • the present invention relates to a control technology for a multi-fuel internal combustion engine having a plurality of cylinder groups.
  • the present invention relates to a plurality of cylinder groups, a sub exhaust passage connected to each cylinder group, a main exhaust passage formed by joining the plurality of sub exhaust passages, and a three-way catalyst disposed in the main exhaust passage
  • a multifuel internal combustion engine control system equipped with by effectively using the NO X adsorbing capacity of the three-way catalyst, and an object thereof is to reduce the exhaust emission.
  • the present invention provides a plurality of cylinder groups, a plurality of sub exhaust pipes through which exhaust gas discharged from the plurality of cylinder groups flows independently, and exhaust gas discharged from the plurality of sub exhaust pipes.
  • the three-way catalyst is capable of adsorbing nitrogen oxides in the exhaust.
  • the three-way catalyst has focused on matters of varying the amount of NO X that can be adsorbed in accordance with the amount of oxygen supplied to the three-way catalyst.
  • the nitrogen oxide (NO x ) in the exhaust gas is more easily adsorbed by the three-way catalyst than when the internal combustion engine is operated with liquid fuel. Further, when the amount of oxygen flowing into the three-way catalyst increases when the internal combustion engine is operated by gaseous fuel, the amount of NO X that can be adsorbed by the three-way catalyst is smaller than when the amount of oxygen flowing into the three-way catalyst is small. (Hereinafter referred to as “NO X adsorption capacity”) increases.
  • the internal combustion engine is operated with gaseous fuel and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the internal combustion engine is made higher (lean) than the stoichiometric air-fuel ratio. Conceivable. However, when the air-fuel ratio of the mixture becomes lean, there is a possibility that the amount of NO X discharged from the internal combustion engine is increased.
  • the present invention provides a plurality of cylinder groups, a plurality of sub exhaust pipes through which exhaust gas discharged from the plurality of cylinder groups flows independently, and main exhaust gas through which exhaust gases discharged from the plurality of sub exhaust pipes flow together.
  • a multi-fuel internal combustion engine control system comprising a pipe and a three-way catalyst disposed in a main exhaust pipe, A supply device for supplying one of liquid fuel and gaseous fuel to each cylinder group; When the temperature of the three-way catalyst is lower than the activation temperature, the gas fuel is supplied to some of the plurality of cylinder groups, and the supply is stopped so that the fuel supply to the remaining cylinder groups is stopped.
  • a control unit for controlling the device; I was prepared to.
  • first cylinder group discharges the burned gas of the gaseous fuel and the remaining cylinder groups.
  • second cylinder group discharges only air.
  • the gas flowing into the three-way catalyst is a mixed gas of burned gas discharged from the first cylinder group and air discharged from the second cylinder group. That is, the exhaust gas flowing into the three-way catalyst becomes a gas (oxygen-excess gas) containing a large amount of air (oxygen).
  • NO X adsorbing capacity of the three-way catalyst is increased.
  • the air / fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the first cylinder group may be set to an air / fuel ratio suitable for early activation and purification performance of the front stage catalyst. it can.
  • control system for the multi-fuel internal combustion engine may adjust the intake air amount of the second cylinder group so that the amount of oxygen supplied to the three-way catalyst becomes equal to the predetermined amount.
  • control system for a multi-fuel internal combustion engine of the present invention may further include an adjusting unit that adjusts the intake air amount for each cylinder group.
  • the control unit may control the adjustment unit so that the intake air amount of the second cylinder group becomes equal to the upper limit value.
  • the “upper limit value” corresponds to the intake air amount of the second cylinder group when the amount of oxygen supplied to the three-way catalyst becomes equal to the predetermined amount.
  • the upper limit value may be obtained in advance by an adaptation process using an experiment or the like.
  • the amount of oxygen supplied to the three-way catalyst varies depending on the load factor of the first cylinder group in addition to the intake air amount of the second cylinder group. Therefore, the upper limit value may be determined using the load factor of the first cylinder group as an argument. At that time, the relationship between the upper limit value and the load factor of the first cylinder group may be experimentally obtained in advance.
  • the intake air amount of the second cylinder group When the intake air amount of the second cylinder group is adjusted by the method described above, it can be as much as possible a number of NO X adsorbing capacity of the three-way catalyst. As a result, the amount of the NO X discharged into the atmosphere is as much as possible reduced. Further, when the intake air amount of the second cylinder group is limited to the upper limit value, the temperature drop of the gas flowing into the three-way catalyst can be minimized. As a result, it is possible to avoid a situation in which the temperature increase rate of the three-way catalyst is significantly reduced. That is, it is possible to avoid a situation where the activation time of the three-way catalyst is significantly delayed.
  • the intake air amount of the second cylinder group is set within a range in which the amount of NO X flowing out from the three-way catalyst tends to decrease.
  • the control system of the multi-fuel internal combustion engine of the present invention further includes an adjustment unit that adjusts the intake air amount for each cylinder group, and the amount of NO X acquisition unit that acquires the amount of NO X flowing out from the three-way catalyst, the You may do it.
  • control unit the amount of NO X which is acquired by the amount of NO X acquisition unit (hereinafter, referred to as "NO X outflow") in a range showing a decreasing trend, stepwise the intake air amount of the second cylinder group
  • NO X outflow the amount of NO X which is acquired by the amount of NO X acquisition unit
  • the adjustment unit may be controlled so as to increase it.
  • control unit in the case of increasing the intake air amount of the second cylinder group by a predetermined amount, and a NO X runoff after increase of the NO X runoff and the intake air amount before the increase in the intake air amount comparison, perform the NO X runoff reference amount or more decreased by long as the second cylinder group of the intake air amount further increases a certain amount processed after the increase with respect to NO X runoff before the increase in the intake air amount and, even so as to maintain the intake air amount of the second cylinder group at that time unless reduced by more than the reference amount is NO X runoff after increasing relative NO X runoff before the increase in the intake air amount Good.
  • the “reference amount” is an error in the NO X amount acquired by the NO X amount acquisition unit, or the NO X outflow amount when the oxygen amount supplied to the three-way catalyst exceeds the predetermined amount. This value is determined based on the change width.
  • the amount of oxygen supplied to the three-way catalyst can be converged to the predetermined amount.
  • the adjustment unit opens the throttle valve provided in the intake pipe of the second cylinder group.
  • the intake air amount of the second cylinder group may be adjusted by controlling the degree.
  • the adjusting unit controls the variable valve mechanism provided in the second cylinder group, so that the intake air of the second cylinder group is controlled. The amount may be adjusted.
  • a plurality of cylinder groups, a plurality of sub-exhaust pipes through which the exhaust discharged from the plurality of cylinder groups flows independently, and a main exhaust through which the exhaust discharged from the plurality of sub-exhaust pipes merges flow.
  • a tube, a three-way catalyst disposed in the main exhaust pipe, in the multifuel internal combustion engine control system provided with a it is possible to effectively utilize the NO X adsorbing capacity of the three-way catalyst, the reduction of exhaust emissions Can be planned.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. It is a figure which shows schematic structure of a 1st cylinder group. It is a diagram showing a relationship between the oxygen supply and the NO X adsorbing capacity of the rear catalyst. Is a flowchart illustrating the NO X adsorption treatment routine.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
  • An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a spark ignition internal combustion engine that can use liquid fuel and gaseous fuel.
  • the “liquid fuel” used herein may be a non-methane hydrocarbon fuel such as a petroleum liquid fuel such as gasoline or a mixed liquid fuel in which ethanol or methanol is mixed with a petroleum liquid fuel.
  • gaseous fuel compressed natural gas (CNG) can be used as the “gaseous fuel”.
  • CNG compressed natural gas
  • the internal combustion engine 1 is an internal combustion engine in which two cylinder groups 2a and 2b are arranged in a V shape.
  • three cylinders 200a and 200b are provided in each cylinder group 2a and 2b, respectively, but the number may be two or less, or may be four or more.
  • the two cylinder groups 2a and 2b may be arranged so as to face each other, or may be arranged in series.
  • first intake pipe 9a and the first auxiliary exhaust pipe 10a are connected to one cylinder group 2a (hereinafter referred to as “first cylinder group 2a”).
  • the first intake pipe 9a is a passage for guiding fresh air (air) taken from the atmosphere to each cylinder 200a of the first cylinder group 2a.
  • the first sub exhaust pipe 10a is a passage for flowing gas (exhaust gas) discharged from each cylinder 200a of the first cylinder group 2a.
  • a first throttle valve 13a In the middle of the first intake pipe 9a, a first throttle valve 13a is arranged.
  • the first throttle valve 13a has a valve body that changes the passage cross-sectional area of the first intake pipe 9a and an electric actuator for driving the valve body, and is sucked into each cylinder 200a of the first cylinder group 2a. Adjust the amount.
  • a first air flow meter 14a is disposed in the first intake pipe 9a upstream of the first throttle valve 13a.
  • the first air flow meter 14a is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the amount of air (mass) flowing through the first intake pipe 9a.
  • a first front catalyst 15a is disposed in the middle of the first sub exhaust pipe 10a.
  • the first front catalyst 15a contains a three-way catalyst that can adsorb nitrogen oxide (NO x ) in the exhaust when it is in a low temperature state.
  • a first air-fuel ratio sensor 17a is disposed in the first auxiliary exhaust pipe 10a upstream from the first front catalyst 15a.
  • the first air-fuel ratio sensor 17a is a sensor that outputs an electrical signal that correlates with the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the first sub-exhaust pipe 10a.
  • the other cylinder group 2b (hereinafter referred to as “second cylinder group 2b”) is connected to the second intake pipe 9b and the second auxiliary exhaust pipe 10b.
  • the second intake pipe 9b is a passage for guiding air taken from the atmosphere to each cylinder 200b of the second cylinder group 2b.
  • the second sub exhaust pipe 10b is a passage for flowing exhaust exhausted from each cylinder 200b of the second cylinder group 2b.
  • a second throttle valve 13b is disposed in the middle of the second intake pipe 9b.
  • the second throttle valve 13b is configured in the same manner as the first throttle valve 13a, and adjusts the amount of air taken into each cylinder 200b of the second cylinder group 2b.
  • a second air flow meter 14b is disposed in the second intake pipe 9b upstream of the second throttle valve 13b.
  • the second air flow meter 14b is a sensor that outputs an electrical signal corresponding to the amount of air (mass) flowing through the second intake pipe 9b.
  • a second pre-stage catalyst 15b is disposed in the middle of the second auxiliary exhaust pipe 10b.
  • the second stage catalyst 15b as in the first stage catalyst 15a, contains adsorbable three-way catalyst and NO X in the exhaust gas when in a cold state.
  • a second air-fuel ratio sensor 17b is disposed in the second sub exhaust pipe 10b upstream from the second front catalyst 15b.
  • the second air-fuel ratio sensor 17b is a sensor that outputs an electrical signal that correlates with the air-fuel ratio of the exhaust flowing in the second sub exhaust pipe 10b.
  • the first sub exhaust pipe 10a and the second sub exhaust pipe 10b are connected to one main exhaust pipe 10c.
  • the main exhaust pipe 10c is a passage through which exhaust gases flowing out from the first sub exhaust pipe 10a and the second sub exhaust pipe 10b are joined and flowed.
  • a rear stage catalyst 16 is disposed in the middle of the main exhaust pipe 10c.
  • the rear catalyst 16 contains a three-way catalyst capable of adsorbing nitrogen oxide (NO x ) in the exhaust when it is in a low temperature state, similarly to the front catalysts 15a and 15b.
  • the latter stage catalyst 16 corresponds to a three-way catalyst according to the present invention.
  • An O 2 sensor 18, an exhaust temperature sensor 19, and a NO X sensor 31 are disposed in the main exhaust pipe 10 c downstream from the rear catalyst 16.
  • the O 2 sensor 18 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the concentration of oxygen (O 2 ) contained in the exhaust gas.
  • the exhaust temperature sensor 19 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the exhaust temperature.
  • NO X sensor 31 is a sensor that outputs an electrical signal which correlates to the amount of the NO X contained in the exhaust gas flowing out of the rear catalyst 16 (NO X outflow).
  • the NO X sensor 31 corresponds to the NO X amount acquisition unit according to the present invention.
  • first cylinder group 2a and the second cylinder group 2b are provided with supply devices 100a and 100b, respectively.
  • a supply device 100a (hereinafter referred to as “first supply device 100a”) provided in the first cylinder group 2a selectively supplies liquid fuel and gaseous fuel to the cylinder 200a of the first cylinder group 2a. It is.
  • a supply device 100b (hereinafter referred to as “second supply device 100b”) provided in the second cylinder group 2b selectively supplies liquid fuel and gaseous fuel to the cylinder 200b of the second cylinder group 2b. It is.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the first cylinder group 2a.
  • a piston 3 is slidably loaded in each cylinder 200a of the first cylinder group 2a.
  • the piston 3 is connected to an engine output shaft (crankshaft) via a connecting rod (not shown).
  • the first cylinder group 2a includes an intake port 4 for introducing fresh air (air) from the first intake pipe 9a into the cylinder 200a, and an exhaust for guiding burned gas in the cylinder 200a to the first sub exhaust pipe 10a. Port 5.
  • the first cylinder group 2 a includes an intake valve 6 for opening and closing the opening end of the intake port 4 and an exhaust valve 7 for opening and closing the opening end of the exhaust port 5.
  • the intake valve 6 and the exhaust valve 7 are driven to open and close by an intake cam shaft and an exhaust cam shaft (not shown), respectively.
  • the first cylinder group 2a includes a spark plug 8 for generating a spark as a spark in the cylinder 200a.
  • the first supply device 100a includes a first fuel injection valve 11, a first fuel passage 110, a first fuel tank 111, a fuel pump 112, a first cutoff valve 113, a second fuel injection valve 12, 2 fuel passage 120, second fuel tank 121, regulator 122, and second shutoff valve 123.
  • the first fuel injection valve 11 and the second fuel injection valve 12 are provided for each cylinder.
  • the first fuel injection valve 11 is attached in the vicinity of the intake port 4 in the first cylinder group 2 a and injects liquid fuel into the intake port 4.
  • the first fuel injection valve 11 communicates with the first fuel tank 111 via the first fuel passage 110.
  • a fuel pump 112 and a first shut-off valve 113 are disposed in the middle of the first fuel passage 110.
  • the fuel pump 112 supplies the liquid fuel stored in the first fuel tank 111 to the first fuel injection valve 11.
  • the first cutoff valve 113 is a device that switches between cutoff and conduction of the first fuel passage 110.
  • the second fuel injection valve 12 is attached in the vicinity of the intake port 4 in the first intake pipe 9a, and injects gaseous fuel into the first intake pipe 9a.
  • the second fuel injection valve 12 communicates with the second fuel tank (CNG cylinder) 121 via the second fuel passage 120.
  • a regulator 122 and a second shut-off valve 123 are disposed in the middle of the second fuel passage 120.
  • the regulator 122 is a device that depressurizes compressed natural gas (CNG) to a predetermined pressure.
  • the second shutoff valve 123 is a device that switches between shutoff and conduction of the second fuel passage 120.
  • the second fuel tank 121 is provided with a remaining amount sensor 124 that outputs an electrical signal correlated with the amount of gaseous fuel stored in the second fuel tank 121.
  • the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 30.
  • ECU30 is an airflow meter 14a described above, 14b, the air-fuel ratio sensor 17a, 17b, O 2 sensor 18, in addition to the exhaust gas temperature sensor 19 and NO X sensor 31, are various sensors electrically connected to an accelerator position sensor 32 The output signals of various sensors can be input.
  • the ECU 30 also includes various devices such as the ignition plug 8, the first fuel injection valve 11, the second fuel injection valve 12, the throttle valves 13a and 13b, the fuel pump 112, the first cutoff valve 113, and the second cutoff valve 123. And various devices can be controlled in accordance with the output signals of the various sensors described above.
  • NO Referred to as “ X adsorption process”.
  • X adsorption process the process for adsorbing the NO X in the exhaust gas downstream catalyst 16
  • Three-way catalyst contained in the post-catalyst 16 when it is lower than the activation temperature cold state, adsorbs NO X in the exhaust gas. Therefore, as in the case where the internal combustion engine 1 is cold-started, even if the post-catalyst 16 is in the deactivated state, if NO X in the exhaust gas is adsorbed to the rear catalyst 16, discharged to the atmosphere it can be suppressed to be small amount of NO X.
  • the non-methane hydrocarbon is adsorbed by the rear catalyst 16 in preference to NO X. Therefore, when the amount of non-methane hydrocarbons contained in the exhaust gas increases when the rear catalyst 16 is in a low temperature state, the amount of NO x adsorbed on the rear catalyst 16 decreases. As a result, the greater the amount of NO X discharged into the atmosphere.
  • the burned gas of the liquid fuel contains a larger amount of non-methane hydrocarbon than the burned gas of the gaseous fuel (compressed natural gas (CNG)). Therefore, when the internal combustion engine 1 is operated with the liquid fuel when the rear catalyst 16 is in an inactive state, the amount of NO x that can be adsorbed by the rear catalyst 16 (NO X adsorption capacity) decreases. As a result, there is a possibility that it is impossible to sufficiently reduce the amount of NO X discharged into the atmosphere.
  • CNG compressed natural gas
  • the ECU 30 when the temperature of the rear catalyst 16 is lower than the activation temperature, the ECU 30 operates one of the two cylinder groups 2a and 2b with the gaseous fuel and the two cylinder groups 2a. , 2b is stopped (fuel cut).
  • the first cylinder group 2a is operated by gaseous fuel and the second cylinder group 2b is fuel cut will be described.
  • NO X adsorbing capacity of the rear catalyst 16 when the amount of air discharged from the second cylinder group 2b are determined inadvertently, or slow the activity time of the rear catalyst 16, possible NO X adsorbing capacity of the post-catalyst 16 or not sufficiently increased There is sex. NO X adsorbing capacity of the rear catalyst 16, as shown in FIG. 3 described above, when the oxygen amount supplied to the rear stage catalyst 16 is equal to or less than a predetermined amount (Qo2 in FIG. 3), many oxygen supply It increases. On the other hand, when the oxygen supply amount is larger than the predetermined amount Qo2 is, NO X adsorbing capacity regardless oxygen supply is substantially constant.
  • the oxygen supply is less than a predetermined amount Qo2, it is not possible to take full advantage of the NO X adsorbing capacity of the rear catalyst 16.
  • the oxygen supply amount exceeds the predetermined amount Qo2, the activation timing of the rear catalyst 16 may be significantly delayed due to a significant decrease in the exhaust temperature.
  • the ECU 30 adjusts the amount of air discharged from the second cylinder group 2b so that the amount of oxygen supplied to the rear catalyst 16 becomes equal to the predetermined amount Qo2.
  • the amount of air discharged from the second cylinder group 2b is equivalent to the amount of air taken into the second cylinder group 2b. Therefore, the ECU 30 adjusts the intake air amount of the second cylinder group 2b so that the detection value of the second air flow meter 14b becomes equal to the predetermined upper limit value.
  • the “upper limit value” here is a value corresponding to the intake air amount of the second cylinder group 2b when the amount of oxygen supplied to the rear catalyst 16 becomes equal to the predetermined amount Qo2.
  • the amount of oxygen supplied to the rear catalyst 16 varies depending on the amount of oxygen contained in the exhaust of the first cylinder group 2a in addition to the amount of oxygen contained in the exhaust of the second cylinder group 2b. Since the amount of oxygen contained in the exhaust of the first cylinder group 2a correlates with the load factor of the first cylinder group 2a, the upper limit value may be determined using the load factor of the first cylinder group 2a as a parameter. At that time, the relationship between the load factor and the upper limit value of the first cylinder group 2a may be experimentally obtained in advance, and the relationship may be mapped.
  • a method of adjusting the opening of the second throttle valve 13b can be used as a method of adjusting the opening of the second throttle valve 13b.
  • the second throttle valve 13b corresponds to the adjusting unit according to the present invention.
  • the variable valve mechanism is controlled to control the second valve mechanism.
  • the intake air amount of the cylinder group 2b may be adjusted.
  • the variable valve mechanism corresponds to the adjusting unit according to the present invention.
  • the first cylinder group is used instead of the correlation between the load factor and the upper limit value of the first cylinder group 2a. You may make it map the correlation with the load factor of 2a, and the opening degree of the 2nd throttle valve 13b.
  • the first cylinder group 2a is used instead of the correlation between the load factor of the first cylinder group 2a and the upper limit value. The correlation between the load factor and the valve opening characteristics of the intake valve 6 may be mapped.
  • the amount of oxygen supplied to the rear catalyst 16 can be made equal to the predetermined amount Qo2.
  • the NO X adsorption capacity of the rear catalyst 16 can be increased as much as possible. Therefore, it is possible to stage catalyst 16 is reduced as much as possible the amount of NO X discharged into the atmosphere when in the deactivated state.
  • the intake air amount of the second cylinder group 2b is limited to the upper limit value, the temperature drop amount of the exhaust gas flowing into the rear catalyst 16 can be minimized. As a result, it is possible to avoid a situation in which the activation timing of the post-stage catalyst 16 is significantly delayed.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the first cylinder group 2a is set to an air-fuel ratio (for example, stoichiometric air-fuel ratio) suitable for early activation of the first front-stage catalyst 15a or purification characteristics of the first front-stage catalyst 15a. You can also. As a result, it becomes possible to enlarge the NO X adsorbing capacity of the rear catalyst 16 while utilizing the purification capability of the first stage catalyst 15a.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a NO X adsorption processing routine.
  • the NO X adsorption processing routine is a routine stored in advance in the ROM or the like of the ECU 30 and is periodically executed by the ECU 30.
  • the ECU 30 first determines whether or not the NO X adsorption condition of the rear catalyst 16 is satisfied in S101. For example, the ECU 30 determines whether or not the temperature of the rear catalyst 16 is lower than the activation temperature.
  • the measured value of the exhaust temperature sensor 19 can be used as an alternative value.
  • the measured value of the temperature sensor may be used as the temperature of the rear catalyst 16.
  • the ECU 30 proceeds to S105 and operates the first cylinder group 2a and the second cylinder group 2b as usual. On the other hand, if a positive determination is made in S101, the ECU 30 proceeds to S102. In S102, the ECU 30 calculates the load factor of the internal combustion engine 1 (the load factor of the first cylinder group 2a when the second cylinder group 2b is fuel cut and the first cylinder group 2a is operated by gaseous fuel). To do.
  • the ECU 30 calculates a target opening degree of the second throttle valve 13b. For example, the ECU 30 calculates the target intake air amount (upper limit value) of the second cylinder group 2b using the load factor calculated in S102 as a parameter. Next, the ECU 30 calculates the target opening of the second throttle valve 13b using the target intake air amount and the engine speed as parameters. Note that the ECU 30 may directly calculate the target opening of the second throttle valve 13b using the load factor and engine speed calculated in S102 as parameters.
  • the ECU 30 controls the first supply device 100a and the second supply device 100b so that the first cylinder group 2a is operated by gaseous fuel and the second cylinder group 2b is fuel cut. Further, the ECU 30 controls the second throttle valve 13b so that the opening degree of the second throttle valve 13b matches the target opening degree calculated in S103.
  • the control unit according to the present invention is realized. Therefore, when the rear stage catalyst 16 is in the deactivated state, without delaying the activity time of the rear stage catalyst 16 sharply, it is possible to reduce the amount of NO X discharged into the atmosphere as much as possible.
  • the example in which the first cylinder group 2a is operated with gaseous fuel and the second cylinder group 2b is fuel cut has been described.
  • the first cylinder group 2a is fuel cut and the second cylinder is cut.
  • the group 2b may be operated with gaseous fuel.
  • the first cylinder group 2a and the second cylinder group 2b may be alternately fuel cut.
  • the cylinder group to be fuel-cut may be changed, and the first cylinder group 2a and the second cylinder group 2b are alternately arranged during one NO X adsorption process. It may be fuel cut.
  • the detection value of the NO X sensor 31 (NO X outflow) of the second cylinder group 2b within a range showing a decreasing tendency A method of gradually increasing the intake air amount may be used.
  • ECU 30 in the case of increasing the opening degree of the second throttle valve 13b by a constant amount, when the NO X runoff after increase is reduced more than the reference amount with respect to NO X runoff before increases, further increase a certain amount of opening of the second throttle valve 13b, the second throttle valve 13b at that time if not reduced NO X runoff after increasing the reference amount or more with respect to NO X runoff before increasing The opening degree may be maintained.
  • the “reference amount” is a value determined based on the detection error of the NO X sensor 31 and the variation range of the NO X outflow amount when the amount of oxygen supplied to the rear catalyst 16 exceeds the predetermined amount Qo2. is there. According to such a method, the second throttle valve 13b can be controlled so that the NO X amount actually flowing out from the rear catalyst 16 (NO X outflow amount) is minimized.

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Abstract

　本発明は、複数の気筒群と、各気筒群に接続される副排気通路と、それら複数の副排気通路を合流させて形成される主排気通路と、主排気通路に配置される三元触媒と、を備えた多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、三元触媒のＮＯＸ吸着能を有効に活用することを課題とする。本発明は、上記の課題を解決するために、三元触媒が排気中のＮＯＸを吸着可能な状態にあるときに、一部の気筒群を気体燃料により運転させるとともに、残りの気筒群をフューエルカットさせることにより、三元触媒へ供給される酸素量を増加させるようにした。

Description

多種燃料内燃機関の制御システム
　本発明は、複数の気筒群を備えた多種燃料内燃機関の制御技術に関する。
　近年、複数種の燃料により運転可能な多種燃料内燃機関が提案されている。多種燃料内燃機関において、該内燃機関の排気系に配置された吸蔵還元型ＮＯＸ触媒のＮＯＸ還元処理を行うときに、液体燃料を使用する技術についても提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
特開２００４－２３９１３２号公報
　ところで、内燃機関の排気系に三元触媒を配置し、内燃機関の冷間時などに排気中に含まれるＮＯＸを三元触媒に吸着させることにより、排気エミッションの低減を図る場合がある。
　本発明は、複数の気筒群と、各気筒群に接続される副排気通路と、それら複数の副排気通路を合流させて形成される主排気通路と、主排気通路に配置される三元触媒と、を備えた多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、三元触媒のＮＯＸ吸着能を有効に活用することにより、排気エミッションの低減を図ることを目的とする。
　本発明は、上記した課題を解決するために、複数の気筒群と、複数の気筒群から排出される排気が独立して流れる複数の副排気管と、複数の副排気管から排出される排気が合流して流れる主排気管と、主排気管に配置される三元触媒と、を備えた多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、三元触媒が排気中の窒素酸化物を吸着可能な状態にあるときに、三元触媒へ供給される酸素量に応じて該三元触媒が吸着可能なＮＯＸ量が変化する事項に着目した。
　内燃機関が気体燃料により運転されている場合は内燃機関が液体燃料により運転される場合に比べ、排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）が三元触媒に吸着され易い。また、内燃機関が気体燃料により運転されているときに三元触媒へ流入する酸素量が多くなると、三元触媒へ流入する酸素量が少ない場合に比べ、三元触媒が吸着可能なＮＯＸ量（以下、「ＮＯＸ吸着容量」と称する）が増大する。
　これに対し、三元触媒の温度が活性温度より低いときに、内燃機関を気体燃料により運転させるとともに、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比を理論空燃比より高く（リーン）する方法が考えられる。しかしながら、混合気の空燃比がリーンになると、内燃機関から排出されるＮＯＸ量が増加する可能性がある。
　そこで、本発明は、複数の気筒群と、複数の気筒群から排出される排気が独立して流れる複数の副排気管と、複数の副排気管から排出される排気が合流して流れる主排気管と、主排気管に配置される三元触媒と、を備えた多種燃料内燃機関の制御システムであって、
　各気筒群に液体燃料と気体燃料の何れか一方を供給する供給装置と、
　前記三元触媒の温度が活性温度より低いときに、複数の気筒群のうち、一部の気筒群に気体燃料が供給されるとともに、残りの気筒群に対する燃料供給が停止されるように前記供給装置を制御する制御部と、
を備えるようにした。
　このように構成された多種燃料内燃機関の制御システムによれば、一部の気筒群（以下、「第１気筒群」と称する）が気体燃料の既燃ガスを排出するとともに、残りの気筒群（以下、「第２気筒群」と称する）が空気のみを排出することになる。その場合、三元触媒へ流入するガスは、第１気筒群から排出される既燃ガスと第２気筒群から排出される空気との混合ガスとなる。つまり、三元触媒へ流入する排気は、空気（酸素）を多量に含有したガス（酸素過剰状態のガス）となる。その結果、三元触媒のＮＯＸ吸着容量が増加する。
　したがって、三元触媒が未活性状態にあるときに、大気中へ排出されるＮＯＸの量を減少させることができる。また、第１気筒群において燃焼される混合気の空燃比は理論空燃比以下に抑えることができるため、内燃機関から排出されるＮＯＸ量の増加を抑えることもできる。さらに、各気筒群の副排気管に前段触媒が設けられる場合においては、第１気筒群で燃焼される混合気の空燃比を前段触媒の早期活性や浄化性能に適した空燃比にすることもできる。
　ここで、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、三元触媒のＮＯＸ吸着容量は、該三元触媒へ供給される酸素量が所定量以下であるときは酸素供給量が多くなるほど増加するが、酸素供給量が所定量より多くなるときは略一定量になることがわかった。
　そこで、本発明に係わる多種燃料内燃機関の制御システムは、三元触媒へ供給される酸素量が前記所定量と等しくなるように、第２気筒群の吸入空気量を調整してもよい。たとえば、本発明の多種燃料内燃機関の制御システムは、気筒群毎に吸入空気量を調整する調整部を更に備えるようにしてもよい。その場合、制御部は、第２気筒群の吸入空気量が上限値と等しくなるように調整部を制御してもよい。
　ここでいう「上限値」は、三元触媒へ供給される酸素量が前記所定量と等しくなるときの第２気筒群の吸入空気量に相当する。前記上限値は、予め実験などを用いた適合処理によって求めておくようにしてもよい。なお、三元触媒へ供給される酸素量は、第２気筒群の吸入空気量に加え、第１気筒群の負荷率によっても変化する。よって、前記上限値は、第１気筒群の負荷率を引数として決定されるようにしてもよい。その際、上限値と第１気筒群の負荷率との関係は、予め実験的に求めておくようにしてもよい。
　上記した方法により第２気筒群の吸入空気量が調整されると、三元触媒のＮＯＸ吸着容量を可及的に多くすることができる。その結果、大気中へ排出されるＮＯＸの量が可及的に少なくなる。また、第２気筒群の吸入空気量が上限値に制限されると、三元触媒へ流入するガスの温度低下を最小限に抑えることもできる。その結果、三元触媒の温度上昇速度が大幅に低下する事態を回避することができる。すなわち、三元触媒の活性時期が大幅に遅くなる事態を回避することができる。
　また、三元触媒へ供給される酸素量を所定量と等しくさせる他の方法としては、三元触媒から流出するＮＯＸの量が減少傾向を示す範囲内において第２気筒群の吸入空気量を増加させる方法を用いることができる。たとえば、本発明の多種燃料内燃機関の制御システムは、気筒群毎に吸入空気量を調整する調整部と、三元触媒から流出するＮＯＸ量を取得するＮＯＸ量取得部と、を更に備えるようにしてもよい。その場合、制御部は、ＮＯＸ量取得部により取得されるＮＯＸ量（以下、「ＮＯＸ流出量」と称する）が減少傾向を示す範囲において、第２気筒群の吸入空気量を段階的に増加させるべく調整部を制御すればよい。
　詳細には、制御部は、第２気筒群の吸入空気量を一定量ずつ増加させる場合において、吸入空気量の増加前におけるＮＯＸ流出量と吸入空気量の増加後におけるＮＯＸ流出量とを比較し、吸入空気量の増加前におけるＮＯＸ流出量に対して増加後におけるＮＯＸ流出量が基準量以上減少していれば第２気筒群の吸入空気量を更に一定量増加させる処理を実行し、吸入空気量の増加前におけるＮＯＸ流出量に対して増加後のＮＯＸ流出量が基準量以上減少していなければその時点における第２気筒群の吸入空気量を維持するようにしてもよい。なお、ここでいう「基準量」は、ＮＯＸ量取得部により取得されるＮＯＸ量の誤差や、三元触媒へ供給される酸素量が前記所定量を超えたときのＮＯＸ流出量の変化幅など基づいて定められる値である。
　上記した方法により第２気筒群の吸入空気量が調整されると、三元触媒へ供給される酸素量を前記所定量に収束させることができる。
　なお、内燃機関が気筒群毎に独立した吸気管と各吸気管に配置されるスロットル弁とを備えている場合は、調整部は、第２気筒群の吸気管に設けられたスロットル弁の開度を制御することにより、第２気筒群の吸入空気量を調整してもよい。また、内燃機関が気筒群毎に独立した可変動弁機構を備えている場合は、調整部は第２気筒群に設けられた可変動弁機構を制御することにより、第２気筒群の吸入空気量を調整してもよい。
　本発明によれば、複数の気筒群と、複数の気筒群から排出される排気が独立して流れる複数の副排気管と、複数の副排気管から排出される排気が合流して流れる主排気管と、主排気管に配置される三元触媒と、を備えた多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、三元触媒のＮＯＸ吸着能を有効に活用することができるため、排気エミッションの低減を図ることができる。
本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 第１気筒群の概略構成を示す図である。 後段触媒の酸素供給量とＮＯＸ吸着容量との関係を示す図である。 ＮＯＸ吸着処理ルーチンを示すフローチャートである。
　以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、液体燃料と気体燃料を使用可能な火花点火式内燃機関である。なお、ここでいう「液体燃料」としては、ガソリン等の石油系液体燃料、またはエタノールやメタノール等が石油系液体燃料に混合された混合液体燃料などの非メタン炭化水素燃料を用いることができる。また、「気体燃料」としては、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を用いることができる。
　内燃機関１は、２つの気筒群２ａ，２ｂがＶ型に配列された内燃機関である。なお、図１に示す例では、各気筒群２ａ，２ｂにそれぞれ３つの気筒２００ａ，２００ｂが設けられているが、２つ以下であってもよく、或いは４つ以上であってもよい。また、２つの気筒群２ａ、２ｂは、互いに対向するように配置されてもよく、或いは直列に配置されてもよい。
　２つの気筒群２ａ，２ｂのうち、一方の気筒群２ａ（以下、「第１気筒群２ａ」と称する）には、第１吸気管９ａと第１副排気管１０ａとが接続されている。第１吸気管９ａは、大気中から取り込まれた新気（空気）を第１気筒群２ａの各気筒２００ａへ導くための通路である。第１副排気管１０ａは、第１気筒群２ａの各気筒２００ａから排出されるガス（排気）を流すための通路である。
　第１吸気管９ａの途中には、第１スロットル弁１３ａが配置されている。第１スロットル弁１３ａは、第１吸気管９ａの通路断面積を変更する弁体と該弁体を駆動するための電動アクチュエータを有し、第１気筒群２ａの各気筒２００ａへ吸入される空気量を調整する。第１スロットル弁１３ａより上流の第１吸気管９ａには、第１エアフローメータ１４ａが配置されている。第１エアフローメータ１４ａは、第１吸気管９ａ内を流れる空気量（質量）に相関した電気信号を出力するセンサである。
　第１副排気管１０ａの途中には、第１前段触媒１５ａが配置されている。第１前段触媒１５ａは、低温状態にあるときに排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸着可能な三元触媒を含有している。第１前段触媒１５ａより上流の第１副排気管１０ａには、第１空燃比センサ１７ａが配置されている。第１空燃比センサ１７ａは、第１副排気管１０ａ内を流れる排気の空燃比と相関する電気信号を出力するセンサである。
　２つの気筒群２ａ，２ｂのうち、他方の気筒群２ｂ（以下、「第２気筒群２ｂ」と称する）には、第２吸気管９ｂと第２副排気管１０ｂとが接続されている。第２吸気管９ｂは、大気中から取り込まれた空気を第２気筒群２ｂの各気筒２００ｂへ導くための通路である。第２副排気管１０ｂは、第２気筒群２ｂの各気筒２００ｂから排出される排気を流すための通路である。
　第２吸気管９ｂの途中には、第２スロットル弁１３ｂが配置されている。第２スロットル弁１３ｂは、第１スロットル弁１３ａと同様に構成され、第２気筒群２ｂの各気筒２００ｂへ吸入される空気量を調整する。第２スロットル弁１３ｂより上流の第２吸気管９ｂには、第２エアフローメータ１４ｂが配置されている。第２エアフローメータ１４ｂは、第２吸気管９ｂ内を流れる空気量（質量）に対応した電気信号を出力するセンサである。
　第２副排気管１０ｂの途中には、第２前段触媒１５ｂが配置されている。第２前段触媒１５ｂは、第１前段触媒１５ａと同様に、低温状態にあるときに排気中のＮＯＸを吸着可能な三元触媒を含有している。第２前段触媒１５ｂより上流の第２副排気管１０ｂには、第２空燃比センサ１７ｂが配置されている。第２空燃比センサ１７ｂは、第２副排気管１０ｂ内を流れる排気の空燃比と相関する電気信号を出力するセンサである。
　第１副排気管１０ａと第２副排気管１０ｂは、１本の主排気管１０ｃに接続されている。主排気管１０ｃは、第１副排気管１０ａ及び第２副排気管１０ｂから流出する排気を合流させて流す通路である。主排気管１０ｃの途中には、後段触媒１６が配置されている。後段触媒１６は、前段触媒１５ａ，１５ｂと同様に、低温状態にあるときに排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸着可能な三元触媒を含有している。後段触媒１６は、本発明に係わる三元触媒に相当する。
　後段触媒１６より下流の主排気管１０ｃには、Ｏ２センサ１８、排気温度センサ１９、及びＮＯＸセンサ３１が配置されている。Ｏ２センサ１８は、排気に含まれる酸素（Ｏ２）の濃度と相関する電気信号を出力するセンサである。排気温度センサ１９は、排気の温度と相関する電気信号を出力するセンサである。ＮＯＸセンサ３１は、後段触媒１６から流出する排気に含まれるＮＯＸの量（ＮＯＸ流出量）と相関する電気信号を出力するセンサである。ＮＯＸセンサ３１は、本発明に係わるＮＯＸ量取得部に相当する。
　また、第１気筒群２ａと第２気筒群２ｂには、供給装置１００ａ，１００ｂがそれぞれ設けられている。第１気筒群２ａに設けられる供給装置１００ａ（以下、「第１供給装置１００ａ」と称する）は、第１気筒群２ａの気筒２００ａに対して、液体燃料と気体燃料を選択的に供給する装置である。第２気筒群２ｂに設けられる供給装置１００ｂ（以下、「第２供給装置１００ｂ」と称する）は、第２気筒群２ｂの気筒２００ｂに対して、液体燃料と気体燃料を選択的に供給する装置である。
　ここで、供給装置１００ａ，１００ｂの構成について図２に基づいて説明する。図２は、第１気筒群２ａの概略構成を示す図である。第１気筒群２ａの各気筒２００ａには、ピストン３が摺動自在に装填されている。ピストン３は、図示しないコネクティングロッドを介して機関出力軸（クランクシャフト）に連結されている。
　第１気筒群２ａは、第１吸気管９ａから気筒２００ａ内へ新気（空気）を導くための吸気ポート４と、気筒２００ａ内の既燃ガスを第１副排気管１０ａへ導くための排気ポート５と、を備えている。第１気筒群２ａは、吸気ポート４の開口端を開閉するための吸気バルブ６と、排気ポート５の開口端を開閉するための排気バルブ７と、を備えている。吸気バルブ６と排気バルブ７は、図示しないインテークカムシャフトとエキゾーストカムシャフトによりそれぞれ開閉駆動される。また、第１気筒群２ａは、気筒２００ａ内に火種としての火花を発生させるための点火プラグ８を備えている。
　第１供給装置１００ａは、第１燃料噴射弁１１と、第１燃料通路１１０と、第１燃料タンク１１１と、燃料ポンプ１１２と、第１遮断弁１１３と、第２燃料噴射弁１２と、第２燃料通路１２０と、第２燃料タンク１２１と、レギュレータ１２２と、第２遮断弁１２３と、を備えている。なお、第１燃料噴射弁１１と第２燃料噴射弁１２は、それぞれ気筒毎に設けられる。
　第１燃料噴射弁１１は、第１気筒群２ａにおける吸気ポート４の近傍に取り付けられ、吸気ポート４内へ液体燃料を噴射する。第１燃料噴射弁１１は、第１燃料通路１１０を介して第１燃料タンク１１１に連通している。第１燃料通路１１０の途中には、燃料ポンプ１１２と第１遮断弁１１３が配置されている。燃料ポンプ１１２は、第１燃料タンク１１１に貯留されている液体燃料を第１燃料噴射弁１１へ供給する。第１遮断弁１１３は、第１燃料通路１１０の遮断と導通を切り替える機器である。
　第２燃料噴射弁１２は、第１吸気管９ａにおける吸気ポート４の近傍に取り付けられ、第１吸気管９ａ内へ気体燃料を噴射する。第２燃料噴射弁１２は、第２燃料通路１２０を介して第２燃料タンク（ＣＮＧボンベ）１２１に連通している。第２燃料通路１２０の途中には、レギュレータ１２２と第２遮断弁１２３が配置されている。レギュレータ１２２は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を所定の圧力まで減圧する機器である。第２遮断弁１２３は、第２燃料通路１２０の遮断と導通を切り替える機器である。また、第２燃料タンク１２１には、該第２燃料タンク１２１に貯蔵されている気体燃料の量に相関した電気信号を出力する残量センサ１２４が取り付けられている。
　なお、第２気筒群２ｂ及び第２供給装置１００ｂの構成は、第１気筒群２ａ及び第１供給装置１００ａと同様であるため、ここでは説明を省略する。
　このように構成された内燃機関１には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０が併設されている。ＥＣＵ３０は、上記したエアフローメータ１４ａ，１４ｂ、空燃比センサ１７ａ，１７ｂ、Ｏ２センサ１８、排気温度センサ１９、およびＮＯＸセンサ３１に加え、アクセルポジションセンサ３２などの各種センサと電気的に接続され、各種センサの出力信号を入力可能に構成されている。
　また、ＥＣＵ３０は、上記した点火プラグ８、第１燃料噴射弁１１、第２燃料噴射弁１２、スロットル弁１３ａ，１３ｂ、燃料ポンプ１１２、第１遮断弁１１３、第２遮断弁１２３などの各種機器と電気的に接続され、上記した各種センサの出力信号に応じて各種機器を制御可能に構成されている。
　たとえば、ＥＣＵ３０は、内燃機関１が冷間始動された場合のように、後段触媒１６が活性していない場合に、排気中のＮＯＸを後段触媒１６に吸着させるための処理（以下、「ＮＯＸ吸着処理」と称する）を実行する。以下、本実施例におけるＮＯＸ吸着処理の実行方法について述べる。
　後段触媒１６に含有される三元触媒は、活性温度より低い低温状態にあるときに、排気中のＮＯＸを吸着する。そのため、内燃機関１が冷間始動された場合のように、後段触媒１６が未活性状態にある場合であっても、排気中のＮＯＸが後段触媒１６に吸着されれば、大気中に排出されるＮＯＸ量を少なく抑えることができる。
　ただし、排気中に非メタン炭化水素が含まれている場合は、非メタン炭化水素がＮＯＸに優先して後段触媒１６に吸着される。そのため、後段触媒１６が低温状態にあるときに排気中に含まれる非メタン炭化水素の量が多くなると、後段触媒１６に吸着されるＮＯＸ量が少なくなる。その結果、大気中に排出されるＮＯＸ量が多くなる。
　ここで、液体燃料（非メタン炭化水素燃料）の既燃ガスは、気体燃料（圧縮天然ガス（ＣＮＧ））の既燃ガスに比べ、多量の非メタン炭化水素を含有する。よって、後段触媒１６が未活性状態にあるときに内燃機関１が液体燃料により運転されると、後段触媒１６が吸着可能なＮＯＸ量（ＮＯＸ吸着容量）が減少する。その結果、大気中へ排出されるＮＯＸ量を十分に低減することができない可能性がある。
　これに対し、後段触媒１６が未活性状態にあるときに内燃機関１が気体燃料により運転されると、後段触媒１６のＮＯＸ吸着容量を増加させることができる。そのため、大気中へ排出されるＮＯＸ量を少なく抑えることが可能となる。さらに、後段触媒１６のＮＯＸ吸着容量は、図３に示すように、該後段触媒１６へ流入する酸素量が少ないときより多いときの方が増加する。ここで、後段触媒１６が未活性状態にあるときに、内燃機関１が気体燃料により運転されるとともに、各気筒２００ａ，２００ｂで燃焼される混合気の空燃比がリーンにされると、後段触媒１６へ流入する酸素量を増加させることができる。ただし、混合気の空燃比がリーンにされた場合は理論空燃比にされた場合に比べ、既燃ガス（排気）中に含まれるＮＯＸの量が多くなる。
　そこで、本実施例におけるＮＯＸ吸着処理では、ＥＣＵ３０は、後段触媒１６の温度が活性温度より低いときに、２つの気筒群２ａ，２ｂの一方を気体燃料により運転させるとともに、２つの気筒群２ａ，２ｂの他方に対する燃料供給を停止（フューエルカット）させるようにした。ここでは、第１気筒群２ａが気体燃料により運転されるとともに、第２気筒群２ｂがフューエルカットされる例について述べる。
　第１気筒群２ａが気体燃料により運転されるとともに、第２気筒群２ｂがフューエルカットされた場合は、第１気筒群２ａから既燃ガスが排出されるとともに、第２気筒群２ｂから空気が排出されることになる。第１気筒群２ａから排出される既燃ガスは、第１副排気管１０ａを介して主排気管１０ｃへ導かれる。第２気筒群２ｂから排出される空気は、第２副排気管１０ｂを介して主排気管１０ｃへ導かれる。その結果、第１気筒群２ａから排出された既燃ガスと第２気筒群２ｂから排出された空気との混合ガスが後段触媒１６へ流入することになる。前記混合ガスは多量の酸素を含有したガスであるため、後段触媒１６のＮＯＸ吸着容量が増大する。
　ところで、第２気筒群２ｂから排出される空気量が不用意に決定されると、後段触媒１６の活性時期が遅くなったり、後段触媒１６のＮＯＸ吸着容量が十分に増加されなかったりする可能性がある。後段触媒１６のＮＯＸ吸着容量は、前述した図３に示すように、該後段触媒１６へ供給される酸素量が所定量（図３中のＱｏ２）以下であるときは、酸素供給量が多くなるほど増加する。一方、酸素供給量が所定量Ｑｏ２より多いときは、酸素供給量にかかわらずＮＯＸ吸着容量が略一定となる。したがって、酸素供給量が所定量Ｑｏ２より少なくなると、後段触媒１６のＮＯＸ吸着能を十分に活用することができなくなる。一方、酸素供給量が所定量Ｑｏ２より多くなると、排気温度が大幅な低下により後段触媒１６の活性時期が大幅に遅れる可能性がある。
　これに対し、ＥＣＵ３０は、後段触媒１６へ供給される酸素量が前記所定量Ｑｏ２と等しくなるように、第２気筒群２ｂから排出される空気量を調整するようにした。第２気筒群２ｂから排出される空気量は、該第２気筒群２ｂに吸入空気量される空気量と同等である。よって、ＥＣＵ３０は、第２エアフローメータ１４ｂの検出値が所定の上限値と等しくなるように、第２気筒群２ｂの吸入空気量を調整するようにした。ここでいう「上限値」は、後段触媒１６へ供給される酸素量が前記所定量Ｑｏ２と等しくなるときの第２気筒群２ｂの吸入空気量に相当する値である。
　なお、後段触媒１６に供給される酸素量は、第２気筒群２ｂの排気に含まれる酸素量に加え、第１気筒群２ａの排気に含まれる酸素量によっても変化する。第１気筒群２ａの排気に含まれる酸素量は、第１気筒群２ａの負荷率と相関するため、前記上限値は第１気筒群２ａの負荷率をパラメータとして決定されてもよい。その際、第１気筒群２ａの負荷率と上限値との関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化しておくようにしてもよい。
　第２気筒群２ｂの吸入空気量を調整する方法としては、第２スロットル弁１３ｂの開度を調整する方法を用いることができる。その場合は、第２スロットル弁１３ｂが本発明に係わる調整部に相当する。また、吸気バルブ６の開弁特性（開閉タイミングや作用角）を変更可能な可変動弁機構が第２気筒群２ｂに設けられている場合は、該可変動弁機構を制御することにより第２気筒群２ｂの吸入空気量を調整してもよい。その場合は、可変動弁機構が本発明に係わる調整部に相当する。
　なお、第２気筒群２ｂの吸入空気量を調整する手段として第２スロットル弁１３ｂが用いられる場合は、第１気筒群２ａの負荷率と上限値との相関関係の代わりに、第１気筒群２ａの負荷率と第２スロットル弁１３ｂの開度との相関関係をマップ化しておくようにしてもよい。また、第２気筒群２ｂの吸入空気量を調整する手段として可変動弁機構が用いられる場合は、第１気筒群２ａの負荷率と上限値との相関関係の代わりに、第１気筒群２ａの負荷率と吸気バルブ６の開弁特性との相関関係をマップ化しておくようにしてもよい。
　このような方法により第２気筒群２ｂの吸入空気量が調整されると、後段触媒１６に供給される酸素量を前記所定量Ｑｏ２と同等にすることができる。その結果、後段触媒１６のＮＯＸ吸着容量を可及的に多くすることができる。よって、後段触媒１６が未活性状態にあるときに大気中へ排出されるＮＯＸ量を可及的に少なくすることができる。さらに、第２気筒群２ｂの吸入空気量が前記上限値に制限されると、後段触媒１６へ流入する排気の温度低下量を最小限に抑えることができる。その結果、後段触媒１６の活性時期が大幅に遅くなる事態を回避することができる。よって、後段触媒１６の活性時期の遅延に起因した排気エミッションの増加を抑えることも可能となる。また、第１気筒群２ａで燃焼される混合気の空燃比は、第１前段触媒１５ａの早期活性若しくは第１前段触媒１５ａの浄化特性に適した空燃比（たとえば、理論空燃比）にすることもできる。その結果、第１前段触媒１５ａの浄化能力を活用しつつ後段触媒１６のＮＯＸ吸着容量を拡大することも可能になる。
　以下、本実施例におけるＮＯＸ吸着処理の実行手順について図４に沿って説明する。図４は、ＮＯＸ吸着処理ルーチンを示すフローチャートである。ＮＯＸ吸着処理ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭなどに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ３０によって周期的に実行される。
　図４のＮＯＸ吸着処理ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずＳ１０１において後段触媒１６のＮＯＸ吸着条件が成立しているか否かを判別する。たとえば、ＥＣＵ３０は、後段触媒１６の温度が活性温度未満であるか否かを判別する。ここで、後段触媒１６の温度としては、排気温度センサ１９の測定値を代替値として用いることができる。なお、後段触媒１６に温度センサが取り付けられている場合は、該温度センサの測定値を後段触媒１６の温度として用いてもよい。
　前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０５へ進み、第１気筒群２ａ及び第２気筒群２ｂを通常通りに運転させる。一方、前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ３０は、内燃機関１の負荷率（第２気筒群２ｂがフューエルカットされ、且つ、第１気筒群２ａが気体燃料により運転されるときの第１気筒群２ａの負荷率）を演算する。
　Ｓ１０３では、ＥＣＵ３０は、第２スロットル弁１３ｂの目標開度を演算する。たとえば、ＥＣＵ３０は、前記Ｓ１０２で算出された負荷率をパラメータとして第２気筒群２ｂの目標吸入空気量（上限値）を演算する。次いで、ＥＣＵ３０は、目標吸入空気量と機関回転数とをパラメータとして、第２スロットル弁１３ｂの目標開度を演算する。なお、ＥＣＵ３０は、前記Ｓ１０２で演算された負荷率と機関回転数とをパラメータとして、第２スロットル弁１３ｂの目標開度を直接演算してもよい。
　Ｓ１０４では、ＥＣＵ３０は、第１気筒群２ａが気体燃料により運転されるとともに、第２気筒群２ｂがフューエルカットされるように、第１供給装置１００ａ及び第２供給装置１００ｂを制御する。さらに、ＥＣＵ３０は、第２スロットル弁１３ｂの開度が前記Ｓ１０３で算出された目標開度と一致するように、第２スロットル弁１３ｂを制御する。
　前記したＳ１０２乃至Ｓ１０４の処理は、ＮＯＸ吸着条件が成立している限りにおいて繰り返し実行される。その結果、後段触媒１６が未活性状態にあるときに該後段触媒１６へ供給される酸素量は、前記所定量Ｑｏ２と等しくなる。
　このようにＥＣＵ３０が図４のＮＯＸ吸着処理ルーチンを実行することにより、本発明に係わる制御部が実現される。よって、後段触媒１６が未活性状態にあるときに、該後段触媒１６の活性時期を大幅に遅らせることなく、大気中へ排出されるＮＯＸ量を可及的に少なくすることが可能となる。
　本実施例のＮＯＸ吸着処理では、第１気筒群２ａを気体燃料により運転させるとともに第２気筒群２ｂをフューエルカットする例について述べたが、第１気筒群２ａをフューエルカットさせるとともに第２気筒群２ｂを気体燃料により運転させてもよい。また、第１気筒群２ａと第２気筒群２ｂが交互にフューエルカットされるようにしてもよい。その際、ＮＯＸ吸着処理が実行される都度、フューエルカットされる気筒群を変更してもよく、１回のＮＯＸ吸着処理実行中に第１気筒群２ａと第２気筒群２ｂが交互にフューエルカットされてもよい。
　また、後段触媒１６へ供給される酸素量を所定量Ｑｏ２と等しくさせる他の方法として、ＮＯＸセンサ３１の検出値（ＮＯＸ流出量）が減少傾向を示す範囲内において第２気筒群２ｂの吸入空気量を段階的に増加させる方法を用いてもよい。たとえば、ＥＣＵ３０は、第２スロットル弁１３ｂの開度を一定量ずつ増加させる場合において、増加前におけるＮＯＸ流出量に対して増加後におけるＮＯＸ流出量が基準量以上減少しているときは、第２スロットル弁１３ｂの開度をさらに一定量増加させ、増加前におけるＮＯＸ流出量に対して増加後のＮＯＸ流出量が基準量以上減少していなければその時点における第２スロットル弁１３ｂの開度を維持するようにしてもよい。ここでいう「基準量」は、ＮＯＸセンサ３１の検出誤差や、後段触媒１６へ供給される酸素量が所定量Ｑｏ２を超えたときのＮＯＸ流出量の変化幅など基づいて定められる値である。このような方法によれば、後段触媒１６から実際に流出するＮＯＸ量（ＮＯＸ流出量）が最少となるように第２スロットル弁１３ｂを制御することができる。
１    内燃機関
２ａ  第１気筒群
２ｂ  第２気筒群
３    ピストン
４    吸気ポート
５    排気ポート
６    吸気バルブ
７    排気バルブ
８    点火プラグ
９ａ  第１吸気管
９ｂ  第２吸気管
１０ａ第１副排気管
１０ｂ第２副排気管
１０ｃ主排気管
１１  第１燃料噴射弁
１２  第２燃料噴射弁
１３ａ第１スロットル弁
１３ｂ第２スロットル弁
１４ａ第１エアフローメータ
１４ｂ第２エアフローメータ
１５ａ第１前段触媒
１５ｂ第２前段触媒
１６  後段触媒
１７ａ第１空燃比センサ
１７ｂ第２空燃比センサ
１８  Ｏ２センサ
１９  排気温度センサ
３０  ＥＣＵ
３１  ＮＯＸセンサ
１００ａ     第１供給装置
１００ｂ     第２供給装置
２００ａ     気筒
２００ｂ     気筒

Claims (3)

  1. 　複数の気筒群と、
    　複数の気筒群から排出される排気が独立して流れる複数の副排気管と、
    　複数の副排気管から排出される排気が合流して流れる主排気管と、
    　主排気管に配置される三元触媒と、
    を備えた多種燃料内燃機関の制御システムであって、
    　各気筒群へ液体燃料と気体燃料の何れか一方を供給する供給装置と、
    　前記三元触媒の温度が活性温度より低いときに、複数の気筒群のうち、一部の気筒群に気体燃料が供給されるとともに、残りの気筒群に対する燃料供給が停止されるように前記供給装置を制御する制御部と、
    を備える多種燃料内燃機関の制御システム。
  2. 　請求項１において、気筒群毎に吸入空気量を調整する調整部を更に備え、
    　前記制御部は、前記した残りの気筒群の吸入空気量が上限値と等しくなるように前記調整部を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
  3. 　請求項１において、気筒群毎に吸入空気量を調整する調整部と、
    　前記三元触媒から流出するＮＯＸ量を取得するＮＯＸ量取得部と、
    を更に備え、
    　前記制御部は、前記ＮＯＸ量取得部により取得されるＮＯＸ量が減少傾向を示す範囲において、前記した残りの気筒群の吸入空気量を段階的に増加させるべく前記調整部を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
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