(57)【要約】【課題】減筒運転を実行する多気筒内燃機関において、排気浄化触媒の劣化を抑制する。【解決手段】多気筒内燃機関を構成するＡバンク及びＢバンクには、それぞれ排気集合通路３６ａ，３６ｂが連通している。また、これら排気集合通路３６ａ，３６ｂには排気浄化触媒３４ａ，３４ｂがそれぞれ配設されている。同内燃機関においては、Ａバンクを構成する気筒群への燃料噴射を停止してその運転状態を休止状態とする減筒運転と全気筒に燃料を噴射する全筒運転とが機関運転状態に基づいて選択的に実行される。排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第１の所定温度α以上であるときには、全筒運転が実行される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各別の排気浄化触媒に接続された複数の気筒群を有する内燃機関に適用されて、前記気筒群のうちの一つに対する燃料噴射を停止して気筒運転を休止状態とする減筒運転と全気筒に燃料を噴射する全筒運転とを機関運転状態に基づいて選択的に実行する多気筒内燃機関の制御装置において、
前記排気浄化触媒の触媒温度を推定する触媒温度推定手段を有し、同触媒温度推定手段により推定された触媒温度が第１の所定温度以上であるときには、全筒運転を実行する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、
前記触媒温度推定手段により推定される排気浄化触媒の触媒温度が、前記第１の温度より低い温度に予め設定された第２の所定温度よりも低いときには、全筒運転を実行する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、
前記多気筒内燃機関はＶ型の気筒配列を有するものであり、同内燃機関の各バンクに前記排気浄化触媒及び燃料噴射系が各別に設けられ、減筒運転の実行に際して各バンクのいずれか一方に属する各気筒への燃料噴射を停止する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各別の排気浄化触媒に接続された複数の気筒群を有する内燃機関に適用され、実行条件の成立のもとに複数の気筒群のうちの一つに対する燃料噴射を停止して気筒運転を休止状態とする減筒運転を実行する多気筒内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｖ型の気筒配列を有する内燃機関では、二つのバンクを有するとともにそれらバンクごとに各別の排気浄化触媒が設けられている。
このようなＶ型の気筒配列を有する内燃機関においては、アイドル運転時や減速時等、内燃機関出力を必要としないときには、片方のバンクを形成する気筒群への燃料噴射を停止してその運転を休止する減筒運転（片バンク運転）を実行することにより、燃料消費量や排ガス量を低減するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２２３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうした減筒運転が実行されると、同バンクの気筒群に接続された排気浄化触媒には、多くの酸素を含有する空気が流入するようになる。このように多くの酸素を含有する空気が排気浄化触媒に流入すると、その酸素が排気浄化触媒において燃焼し同排気浄化触媒が過度に温度上昇してその劣化が促進されるおそれがある。特に、高負荷運転後に減筒運転がなされた場合には、排気浄化触媒の温度が高い状態にあるため、こうした排気浄化触媒の劣化は一層促進されやすいものとなる。
【０００５】
なお、こうした実情は、上述したＶ型の気筒配列を有する内燃機関にあって減筒運転を実行する場合に限らず、各別の排気浄化触媒に接続された複数の気筒群を有する内燃機関に適用されて特定の気筒群の運転を休止させる減筒運転を実行する場合であっても概ね共通している。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の気筒群に各別の排気浄化触媒が配設され、減筒運転を実行する多気筒内燃機関において、排気浄化触媒の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、各別の排気浄化触媒に接続された複数の気筒群を有する内燃機関に適用されて、前記気筒群のうちの一つに対する燃料噴射を停止して気筒運転を休止状態とする減筒運転と全気筒に燃料を噴射する全筒運転とを機関運転状態に基づいて選択的に実行する多気筒内燃機関の制御装置において、前記排気浄化触媒の触媒温度を推定する触媒温度推定手段を有し、同触媒温度推定手段により推定された触媒温度が第１の所定温度以上であるときには、全筒運転を実行することを要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、触媒温度が第１の所定温度以上となり酸素の供給によって排気浄化触媒が温度上昇してその劣化が促進されるおそれのあるときは、全筒運転が実行される。すなわち、この排気浄化触媒に接続された気筒においては減筒運転の選択が禁止される。これにより、この第１の所定温度以上となった排気浄化触媒に対して、休止状態となった気筒を通じて酸素が導入されることが抑制され、その劣化を抑制することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、前記触媒温度推定手段により推定される排気浄化触媒の触媒温度が、前記第１の温度より低い温度に予め設定された第２の所定温度よりも低いときには、全筒運転を実行することを要旨とする。
【００１０】
上述したように、排気浄化触媒の温度がある程度高いときに、減筒運転に伴って多くの酸素を含む排気が排気浄化触媒に導入されると排気浄化触媒の触媒機能によってこの酸素が燃焼し、排気浄化触媒の温度は上昇するようになる。一方、暖機を完了する前等、排気浄化触媒の温度が低いときに減筒運転が実行されると、排気温度の低下に伴って排気浄化触媒の温度も低下するようになる。このように排気浄化触媒の温度が低下すると、触媒機能が低下するため、全筒運転が再開されたときに排気性状が悪化するおそれがある。この点、同構成によれば、排気浄化触媒の浄化機能が低い状態では全筒運転が実行される、すなわち減筒運転の実行が禁止されるようになるため、排気浄化触媒の温度低下に伴う排気性状の悪化が抑えられるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、前記多気筒内燃機関はＶ型の気筒配列を有するものであり、同内燃機関の各バンクに前記排気浄化触媒及び燃料噴射系が各別に設けられ、減筒運転の実行に際して各バンクのいずれか一方に属する各気筒への燃料噴射を停止することを要旨とする。
【００１２】
上述した構成は、請求項３に記載の発明のように、Ｖ型の気筒配列を有する多気筒内燃機関に適用することができ、各バンクの一方に属する気筒への燃料噴射を停止することにより減筒運転を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態にかかる制御装置が適用される多気筒内燃機関の概略構成を示す模式図。
【図２】本実施の形態にかかる制御装置が適用される多気筒内燃機関の吸気系および排気系の概略構成を示す模式図。
【図３】本実施の形態にかかる減筒運転の実行処理手順を示すフローチャート。
【図４】本実施の形態にかかる排気浄化触媒温度及びＡバンクの運転状態の時間推移を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明にかかる多気筒内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態にかかる多気筒内燃機関ならびにその制御装置の概略構成について説明する。
【００１５】
本実施の形態にかかる多気筒内燃機関は、図２に示されるように、二つのバンク（ＡバンクおよびＢバンク）を有するとともに各バンクがそれぞれ４つの気筒を備えるＶ型８気筒の内燃機関である。この内燃機関の各バンクの基本構造は同一であるため、以下ではＡバンクの基本構造についてのみ説明し、Ｂバンクの基本構造についての説明は省略する。また、以下の説明において、各バンクで同一の構成要素についてはその符号として同一の番号を付すとともに、それらを区別するために、Ａバンクの構成要素についてはその末尾に「ａ」を付し、Ｂバンクの構成要素についてはその末尾に「ｂ」を付す。なお、バンク毎に区別する必要のない構成要素に関しては、符号として番号のみを付すこととする。
【００１６】
図１は、Ａバンクの気筒１１ａについてその概略構成を示している。同図１に示されるように、Ａバンクの各気筒１１ａ（図１ではその一つを示す）には、それぞれ燃焼室１６ａが形成されるとともに、それら燃焼室１６ａと吸気分岐通路３２ａ、排気分岐通路３３ａとを連通・遮断する吸気バルブ１８ａ及び排気バルブ１９ａがそれぞれ設けられている。また、各気筒１１ａには、それらの燃焼室１６ａの内部、具体的にはピストン１２ａの頂面近傍に向けて直接燃料を噴射する筒内噴射弁１５ａがそれぞれ設けられるとともに、燃焼室１６ａに存在する混合気の点火を行う点火プラグ１４ａがそれぞれ設けられている。
【００１７】
この各燃焼室１６ａにおいては、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気に対して点火プラグ１４ａによる点火が行われる。この点火動作によって混合気が燃焼してピストン１２ａが往復移動し、クランクシャフト１３ａが回転する。そして、燃焼後の混合気は、排気として各燃焼室１６ａから排気分岐通路３３ａに送り出される。これら筒内噴射弁１５ａ、点火プラグ１４ａ、スロットルバルブ３７の駆動態様は、いずれも電子制御装置６０によって制御される。同電子制御装置６０は、機関回転速度センサ７１、アクセルセンサ７２等の各種センサの検出値に基づいて、筒内噴射弁１５ａ等の駆動態様を決定する。
【００１８】
次に、本実施の形態にかかる多気筒内燃機関の吸気系及び排気系の概略構成を示す図２を参照して各バンクの構造について説明する。同図２に示されるように、吸気通路３１は、スロットルバルブ３７の吸気流れ方向下流側（以下、単に下流側）において二本の通路に分岐しており、その一方（吸気集合通路３５ａ）はＡバンクに接続され、他方（吸気集合通路３５ｂ）はＢバンクに接続されている。この吸気集合通路３５ａはさらに四本の吸気分岐通路３２ａに分岐している。そして、それら吸気分岐通路３２ａが各気筒１１ａに各別に接続されている。本実施の形態にかかる内燃機関に導入された吸気は、スロットルバルブ３７で調量された後、吸気集合通路３５ａ、及び各吸気分岐通路３２ａを通じて各気筒１１ａに導入される。
【００１９】
また、各気筒１１ａに連通される排気分岐通路３３ａはその下流部で集合し、排気集合通路３６ａとなっている。この排気集合通路３６ａは、Ｂバンクに対応する排気集合通路３６ｂとその下流部で合流する。そして、この各排気集合通路３６ａ，３６ｂに対応して、排気浄化触媒３４ａ，３４ｂがバンク毎に各別に設けられている。
【００２０】
各気筒１１ａから排出された排気は、同排気集合通路３６ａに設けられた排気浄化触媒３４ａを通じて浄化された後、外部に排出される。なお、この排気浄化触媒３４ａは、理論空燃比近傍での燃焼が行われる状態において、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化するとともに同排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して排気を浄化する作用を有している。この排気浄化触媒３４ａには、その温度を検出して、電子制御装置６０にその検出値を出力する触媒温度センサ７０ａが取付けられている。また、Ｂバンクの排気浄化触媒３４ｂについても同様に、触媒温度センサ７０ｂが取付けられている。
【００２１】
電子制御装置６０は、機関回転速度センサ７１及びアクセルセンサ７２等、各種センサの検出値に基づいて、Ａバンクの各気筒１１ａに対する燃料噴射を停止してＡバンクの各気筒１１ａ運転を休止する減筒運転（片バンク運転）と、全気筒に燃料を噴射する全筒運転とを選択的に実行する。具体的には、電子制御装置６０は、機関低・中負荷運転時など機関要求出力が小さい場合に減筒運転を選択する一方、機関高負荷時など機関要求出力が大きい場合には減筒運転は禁止され、全筒運転が選択される。休止状態に移行したＡバンクの各気筒１１ａでは、吸気バルブ１８ａの開弁に伴って燃焼室１６ａに導入された吸入空気が燃焼に供されることなく、ピストン１２ａの往復動及び排気バルブ１９ａの開弁に伴って排気分岐通路３３ａへ排出されるようになる。なお、このように休止状態に移行したＡバンクの各気筒１１ａでは点火プラグ１４ａによる点火及び筒内噴射弁１５ａによる燃料噴射がいずれも停止される。
【００２２】
ところで、減筒運転の実行に伴いＡバンクの各気筒１１ａが休止状態に移行すると、排気浄化触媒３４ａには、酸素を含有する空気が流入するようになる。このように排気浄化触媒３４ａに酸素が供給されると、排気浄化触媒３４ａにおいて酸素が燃焼し、その触媒温度Ｔｃａｔが過度に上昇してその劣化が促進されることがある。特に、高負荷運転後にあっては、触媒温度Ｔｃａｔが高い状態にあるため、こうした排気浄化触媒３４ａの劣化は一層促進されやすいものとなる。そこで、本実施の形態においては、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが、酸素の存在下にあるときにその劣化が促進される温度（第１の所定温度α）以上であるときには、機関運転状態に関わらず減筒運転の選択を禁止するようにしている。
【００２３】
一方、暖機運転前など、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔがその機能を発揮することのできる温度（第２の触媒温度β）未満であるときに減筒運転が実行されると、排気温度の低下に伴って排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔも低下するようになる。このように排気浄化触媒３４ａの温度が低下すると、触媒機能が低下するため、全筒運転が再開されたときに排気性状が悪化するおそれがある。そのため、本実施の形態においては、暖機運転前など、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第２の触媒温度β未満であるときには、排気浄化触媒３４ａの早期暖機を目的として、機関運転状態に関わらず全筒運転が実行される。そして、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第２の所定温度βより高くなると、機関運転状態に基づいて減筒運転もしくは全筒運転のいずれかが選択される。なお、第１の所定温度α及び第２の所定温度βはいずれも実験等によって予め定められる値であり、第１の所定温度αは、第２の所定温度βよりも低い値に設定されている。
【００２４】
以下、こうした減筒運転の実行処理手順について図３を参照して説明する。なお、このフローチャートに示される一連の処理は電子制御装置６０により、一定の期間ごとに実施される。
【００２５】
まずこの一連の処理では、触媒温度センサ７０ａによって排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが読み込まれる（ステップＳ１００）。次に、機関運転状態に基づき減筒運転の実行条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ１０１）。すなわち、機関運転状態が低・中負荷状態にあるときは、減筒運転の実行条件が成立したものと判断される。一方、機関運転状態が高負荷状態にあるときは、減筒運転の実行条件は成立していないものと判断される。
【００２６】
機関運転状態に基づき、減筒運転の実行条件が成立していないと判断された場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）は、全筒運転が実行される（ステップＳ１０２）。すなわち、減筒運転の選択は禁止され、この処理は一旦終了する。
【００２７】
一方、機関運転状態に基づき、減筒運転の実行条件が成立していると判断された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）は、次に排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第２の所定温度β以上であり、且つ第１の所定温度α未満であるか否かが判断される（ステップＳ１０３）。
【００２８】
排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第２の所定温度β以上であり、且つ第１の所定温度α未満であると判断された場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）は、減筒運転が選択される。すなわち、Ａバンクの各気筒１１ａを休止状態に移行させる一方、Ｂバンクの各気筒１１ｂは稼動状態に維持される（ステップＳ１０４）。このように減筒運転が選択された後、この処理は一旦終了する。
【００２９】
一方、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第２の所定温度β未満である、もしくは第１の所定温度α以上である旨判断された場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）は、全筒運転が実行され（ステップＳ１０２）、この処理は一旦終了する。
【００３０】
図４は、図３のフローチャートに示される減筒運転の実行時における（ａ）機関運転状態に基づく減筒運転の実行条件成立の有無、（ｂ）排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔの推移、（ｃ）Ａバンクの運転状態の推移の一例を示している。
【００３１】
図４に示されるように、機関運転が開始されると、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔは上昇する。そして、機関運転状態に基づき減筒運転の実行条件が成立したときは、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔに基づいて減筒運転の実行条件成立の有無が判断される（タイミングｔ１）。ここでは、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第２の所定温度β未満であるため、減筒運転の選択は禁止され、全気筒運転が実行される。このため、Ａバンクの各気筒１１ａは稼動状態に維持される。そして、機関運転に伴い排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが上昇して第２の所定温度β以上になると、減筒運転が選択される（タイミングｔ２）。このとき、Ａバンクの各気筒１１ａが休止状態に移行するとともに、Ｂバンクの各気筒１１ｂは稼動状態に維持される。そして、機関運転に伴い排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔはさらに上昇するようになる（タイミングｔ２〜ｔ３）。そして、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第１の所定温度α以上となると、減筒運転は中断されて全気筒運転が実行される。このため、Ａバンクの各気筒１１ａは稼動状態に移行する（タイミングｔ３）。このような全筒運転の実施に伴い、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが低下し第１の所定温度α未満となると、再び減筒運転が選択され、Ａバンクの各気筒１１ａは休止状態に移行する（タイミングｔ４）。そして、機関運転状態が高負荷から低負荷に移行するなどして、機関運転状態に基づく減筒運転の実行条件が不成立となると、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔに関わらず全筒運転が選択され、Ａバンクの各気筒１１ａは稼動状態に移行するようになる（タイミングｔ５）。
【００３２】
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する作用効果を奏することができるようになる。
（１）排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第１の所定温度α以上となり酸素の供給によってその劣化が促進されるおそれのあるときは、減筒運転の実行が禁止され、全筒運転が実行される。これにより、この第１の所定温度α以上となった排気浄化触媒３４ａに対して、休止状態となった各気筒１１ａを通じて酸素が導入されることが抑制され、その劣化を抑制することができるようになる。
【００３３】
（２）暖機を完了する前等、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが低いときに減筒運転が実行されると、排気温度の低下に伴って排気浄化触媒３４ａの温度も低下するようになる。このように排気浄化触媒３４ａの温度が低下すると、触媒機能が低下するため、全筒運転が再開されたときに排気性状が悪化するおそれがある。この点、同構成によれば、排気浄化触媒３４ａの浄化機能が低い状態での減筒運転の実行が禁止されるようになるため、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔの低下に伴う排気性状の悪化が抑えられるようになる。
【００３４】
なお、以上説明した実施形態は次のようにその形態を適宜変更した態様にて実施することができる。
・また、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔが第２の所定温度β未満であるとき及び第１の所定温度以上αであるときに、それぞれ減筒運転を禁止するようにしたが、同温度が第１の所定温度以上αであるときにのみ減筒運転を禁止するようにしてもよい。こうした実施の形態であっても、上述した（１）に記載される作用効果を奏することはできる。
【００３５】
・上記実施の形態では、減筒運転に際してＡバンクの各気筒１１ａの運転を休止させるようにしたが、このように休止させるバンクをＡバンクとＢバンク定期的に変更するようにしてもよい。
【００３６】
・上記実施の形態においては、排気浄化触媒３４ａの触媒温度Ｔｃａｔを触媒温度センサ７０ａにて検出するようにしたが、本実施の形態はこれに限られず、機関運転状態に基づいて推定するようにしてもよい。こうした実施の形態であっても、上記実施の形態に準じた作用効果を奏することができるようになる。
【００３７】
・上記実施の形態では、各バンクがそれぞれ４つの気筒を備えるＶ型８気筒の内燃機関について説明したが、本実施の形態はこれに限られない。それぞれ異なる排気浄化触媒に接続された複数の気筒群を有する内燃機関に適用されて特定の気筒群の運転を休止させる減筒運転が実行されるものであればよい。すなわち、休止状態に移行した気筒に接続された排気浄化触媒の触媒温度Ｔｃａｔを検出し、この触媒温度Ｔｃａｔに応じて減筒運転の実行条件が成立しているか否か判断することにより上述のごとく減筒運転の実行条件成立の有無を判断することができる。本実施の形態においても、上記（１）及び（２）に準じた作用効果を奏することができるようになる。
【符号の説明】
【００３８】
１１ａ…気筒、１１ｂ…気筒、１２ａ…ピストン、１３ａ…クランクシャフト、１４ａ…点火プラグ、１５ａ…筒内噴射弁、１６ａ…燃焼室、１８ａ…吸気バルブ、１９ａ…排気バルブ、３１…吸気通路、３２ａ…吸気分岐通路、３３ａ…排気分岐通路、３４ａ…排気浄化触媒、３４ｂ…排気浄化触媒、３５ａ…吸気集合通路、３５ｂ…吸気集合通路、３６ａ…排気集合通路、３６ｂ…排気集合通路、３７…スロットルバルブ、６０…電子制御装置、７０ａ…触媒温度センサ、７０ｂ…触媒温度センサ、７１…機関回転速度センサ、７２…アクセルセンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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