(57)【要約】【課題】排気ガスおよび後処理部材の昇温を行うときの燃費悪化を抑制する。【解決手段】第１および第２気筒群Ａ，Ｂを有する内燃機関１の排気浄化装置は、第１気筒群の吸気弁の作動特性を可変にする第１可変動弁機構３６Ａと、酸化触媒２２およびその下流側の後処理部材２３，２４と、各気筒群の稼動状態ならびに第１可変動弁機構を制御する制御ユニット１００とを備える。制御ユニットは、内燃機関の運転状態が第１領域にあるとき、内燃機関を全筒運転させ、第１気筒群の吸気弁が第２気筒群の吸気弁と同一の作動特性となるよう第１可変動弁機構を制御する第１制御モードを実行する。制御ユニットは、内燃機関の運転状態が、より低回転かつ低負荷側の第２領域にあるとき、第１気筒群を休止させて内燃機関を減筒運転させ、第１気筒群の充填効率が第２気筒群の充填効率より小さくなるよう第１可変動弁機構を制御する第２制御モードを実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を区分して形成される第１気筒群および第２気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記第１気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第１可変動弁機構と、
排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材と、
前記第１気筒群および前記第２気筒群の稼動状態ならびに前記第１可変動弁機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が所定の第１領域にあるとき、前記第１気筒群および前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を全筒運転させ、前記第１気筒群の吸気弁が前記第２気筒群の吸気弁と同一の作動特性となるよう前記第１可変動弁機構を制御する第１制御モードを実行し、
前記内燃機関の運転状態が、前記第１領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第２領域にあるとき、前記第１気筒群を休止し前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第１気筒群の充填効率が前記第２気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第１可変動弁機構を制御する第２制御モードを実行する、ように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気浄化装置は、前記排気通路の所定位置における排気温度を検出するための温度検出部をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態が前記第２領域にある場合、
前記温度検出部により検出された排気温度が第１温度閾値以下で、且つ前記第１温度閾値より低い第２温度閾値より高いときには、前記第２制御モードを実行し、
前記温度検出部により検出された排気温度が前記第２温度閾値以下のときには、前記第１気筒群を休止し且つ前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第１気筒群に筒内燃焼させないような態様で燃料を供給し、前記第１気筒群の充填効率が前記第２気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第１可変動弁機構を制御する第３制御モードを実行する、ように構成されている
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記後処理部材が、排気中の粒子状物質を捕集するためのフィルタと、前記フィルタの下流側に設けられ排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒とを含み、
前記所定位置は、前記フィルタの入口部の位置、または前記ＮＯｘ触媒の入口部の位置である
請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気浄化装置は、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を検出するための堆積量検出部をさらに備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が前記第２領域にあり、前記堆積量検出部により検出された堆積量が所定の堆積量閾値未満である場合、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第１温度閾値以下で且つ前記第２温度閾値より高いときには前記第２制御モードを実行し、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第２温度閾値以下のときには前記第３制御モードを実行する
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が前記第２領域にあり、前記堆積量検出部により検出された堆積量が前記堆積量閾値以上である場合、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第１温度閾値より高い第３温度閾値以下のときには前記第３制御モードを実行し、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第３温度閾値より高いときには前記第１制御モードを実行する
請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記排気浄化装置は、前記第２気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第２可変動弁機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記第２制御モードおよび前記第３制御モードの実行時に、前記第２気筒群の充填効率が前記第１制御モードの実行時より小さくなるよう前記第２可変動弁機構を制御する
請求項２〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記制御ユニットは、前記第３制御モードの実行時に、前記第１制御モードの実行時に供給される燃料より少ない量の燃料を前記第１気筒群に供給する
請求項２〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記制御ユニットは、前記第３制御モードの実行時に、前記第２気筒群への燃料供給タイミングより遅角されたタイミングで前記第１気筒群に燃料を供給する
請求項２〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、
前記第１気筒群および前記第２気筒群に対し独立して形成された第１排気マニホールドおよび第２排気マニホールドと、
前記第２排気マニホールドに接続されたＥＧＲ通路と、を有する
請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
複数の気筒を区分して形成される第１気筒群および第２気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記第１気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第１可変動弁機構と、
排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材と、
前記第１気筒群および前記第２気筒群の稼動状態ならびに前記第１可変動弁機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が所定の第１領域にあるとき、前記第１気筒群および前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を全筒運転させ、前記第１気筒群が前記第２気筒群と同一の作動特性となるよう前記第１可変動弁機構を制御する第１制御モードを実行し、
前記内燃機関の運転状態が、前記第１領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第２領域にあるとき、前記第１気筒群を休止し前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第１気筒群の充填効率が前記第２気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第１可変動弁機構を制御する第２制御モードを実行する、ように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気浄化装置において、排気通路に設けられた酸化触媒と、排気通路における酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材とを備えたものが知られている。後処理部材は例えば、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのフィルタと、フィルタの下流側に設けられ排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒とを含む。
【０００３】
こうした後処理部材の昇温を目的として、酸化触媒に供給されるＨＣ、ＣＯ等の燃料由来未燃成分の量を意図的に増加することが行われる。こうすると、酸化触媒における未燃成分の酸化反応もしくは燃焼反応がより活発化し、酸化触媒から排出される排気ガスが昇温される。この昇温された排気ガスを後処理部材に供給することによって、後処理部材を昇温し、その活性度を増すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１５３６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、かかる排気ガスおよび後処理部材の昇温は、排気スロットルバルブの開度減少、吸気スロットルバルブの開度減少、および燃料のポスト噴射の少なくとも一つによって行われる。しかし、これらのいずれも燃費を比較的顕著に悪化させる問題がある。
【０００６】
排気スロットルバルブの開度を減少すると、ポンピングロスが増加し、エンジン出力が低下するため、これを補う形で燃料噴射量が増加される。これにより排気昇温が可能であるが、これと引き替えに燃料消費量は増加する。
【０００７】
吸気スロットルバルブの開度を減少した場合も、ポンピングロスが増加し、エンジン出力が低下するため、これを補う形で燃料噴射量が増加される。また比較的低温の新気の吸入量も抑制される。これらにより排気昇温が可能であるが、これと引き替えに燃料消費量は増加する。
【０００８】
燃料のポスト噴射を行った場合は、必然的に、ポスト噴射分の燃料が追加で筒内に噴射されるため、これにより燃料消費量が増加すると共に潤滑油中への燃料混入等が問題となる。
【０００９】
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、排気ガスおよび後処理部材の昇温を行うときの燃費悪化を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の態様によれば、
複数の気筒を区分して形成される第１気筒群および第２気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記第１気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第１可変動弁機構と、
排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材と、
前記第１気筒群および前記第２気筒群の稼動状態ならびに前記第１可変動弁機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が所定の第１領域にあるとき、前記第１気筒群および前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を全筒運転させ、前記第１気筒群の吸気弁が前記第２気筒群の吸気弁と同一の作動特性となるよう前記第１可変動弁機構を制御する第１制御モードを実行し、
前記内燃機関の運転状態が、前記第１領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第２領域にあるとき、前記第１気筒群を休止し前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第１気筒群の充填効率が前記第２気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第１可変動弁機構を制御する第２制御モードを実行する、ように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１１】
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記排気通路の所定位置における排気温度を検出するための温度検出部をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状態が前記第２領域にある場合、
前記温度検出部により検出された排気温度が第１温度閾値以下で、且つ前記第１温度閾値より低い第２温度閾値より高いときには、前記第２制御モードを実行し、
前記温度検出部により検出された排気温度が前記第２温度閾値以下のときには、前記第１気筒群を休止し且つ前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第１気筒群に筒内燃焼させないような態様で燃料を供給し、前記第１気筒群の充填効率が前記第２気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第１可変動弁機構を制御する第３制御モードを実行する、ように構成されている。
【００１２】
好ましくは、前記後処理部材が、排気中の粒子状物質を捕集するためのフィルタと、前記フィルタの下流側に設けられ排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒とを含み、
前記所定位置は、前記フィルタの入口部の位置、または前記ＮＯｘ触媒の入口部の位置である。
【００１３】
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を検出するための堆積量検出部をさらに備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が前記第２領域にあり、前記堆積量検出部により検出された堆積量が所定の堆積量閾値未満である場合、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第１温度閾値以下で且つ前記第２温度閾値より高いときには前記第２制御モードを実行し、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第２温度閾値以下のときには前記第３制御モードを実行する。
【００１４】
好ましくは、前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が前記第２領域にあり、前記堆積量検出部により検出された堆積量が前記堆積量閾値以上である場合、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第１温度閾値より高い第３温度閾値以下のときには前記第３制御モードを実行し、前記温度検出部により検出された排気温度が前記第３温度閾値より高いときには前記第１制御モードを実行する。
【００１５】
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第２気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第２可変動弁機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記第２制御モードおよび前記第３制御モードの実行時に、前記第２気筒群の充填効率が前記第１制御モードの実行時より小さくなるよう前記第２可変動弁機構を制御する。
【００１６】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第３制御モードの実行時に、前記第１制御モードの実行時に供給される燃料より少ない量の燃料を前記第１気筒群に供給する。
【００１７】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第３制御モードの実行時に、前記第２気筒群への燃料供給タイミングより遅角されたタイミングで前記第１気筒群に燃料を供給する。
【００１８】
好ましくは、前記内燃機関は、
前記第１気筒群および前記第２気筒群に対し独立して形成された第１排気マニホールドおよび第２排気マニホールドと、
前記第２排気マニホールドに接続されたＥＧＲ通路と、を有する。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、
複数の気筒を区分して形成される第１気筒群および第２気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記第１気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第１可変動弁機構と、
排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の下流側に設けられた後処理部材と、
前記第１気筒群および前記第２気筒群の稼動状態ならびに前記第１可変動弁機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が所定の第１領域にあるとき、前記第１気筒群および前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を全筒運転させ、前記第１気筒群が前記第２気筒群と同一の作動特性となるよう前記第１可変動弁機構を制御する第１制御モードを実行し、
前記内燃機関の運転状態が、前記第１領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第２領域にあるとき、前記第１気筒群を休止し前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第１気筒群の充填効率が前記第２気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第１可変動弁機構を制御する第２制御モードを実行する、ように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００２０】
以下、この他の態様における好ましい形態を述べる。
【００２１】
好ましくは、前記制御ユニットは、
前記内燃機関の運転状態が、前記第２領域よりも低回転かつ低負荷側の所定の第３領域にあるとき、前記第１気筒群を休止し且つ前記第２気筒群を稼動させて前記内燃機関を減筒運転させ、前記第１気筒群に筒内燃焼させないような態様で燃料を供給し、前記第１気筒群の充填効率が前記第２気筒群の充填効率より小さくなるよう前記第１可変動弁機構を制御する第３制御モードを実行する、ように構成されている。
【００２２】
好ましくは、前記後処理部材が、排気中の粒子状物質を捕集するためのフィルタと、前記フィルタの下流側に設けられ排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒とを含む。
【００２３】
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を検出するための堆積量検出部をさらに備え、
前記制御ユニットは、
前記堆積量検出部により検出された堆積量が所定の堆積量閾値未満である場合、
前記内燃機関の運転状態が前記第１領域にあるときには前記第１制御モードを実行し、前記内燃機関の運転状態が前記第２領域にあるときには前記第２制御モードを実行し、前記内燃機関の運転状態が前記第３領域にあるときには前記第３制御モードを実行する。
【００２４】
好ましくは、前記制御ユニットは、
前記堆積量検出部により検出された堆積量が前記堆積量閾値以上である場合、
前記内燃機関の運転状態が前記第１領域にあるときには前記第１制御モードを実行し、前記内燃機関の運転状態が、前記第１領域よりも低回転かつ低負荷側の領域であって且つ前記第２領域および前記第３領域と異なる所定の第４領域にあるときには前記第３制御モードを実行する。
【００２５】
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第２気筒群の吸気弁の作動特性を可変にするための第２可変動弁機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記第２制御モードおよび前記第３制御モードの実行時に、前記第２気筒群の充填効率が前記第１制御モードの実行時より小さくなるよう前記第２可変動弁機構を制御する。
【００２６】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第３制御モードの実行時に、前記第１制御モードの実行時に供給される燃料より少ない量の燃料を前記第１気筒群に供給する。
【００２７】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第３制御モードの実行時に、前記第２気筒群への燃料供給タイミングより遅角されたタイミングで前記第１気筒群に燃料を供給する。
【００２８】
好ましくは、前記内燃機関は、
前記第１気筒群および前記第２気筒群に対し独立して形成された第１排気マニホールドおよび第２排気マニホールドと、
前記第２排気マニホールドに接続されたＥＧＲ通路と、を有する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、排気ガスおよび後処理部材の昇温を行うときの燃費悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】第１および第２気筒群の吸気弁の作動特性を示すバルブリフト線図である。
【図３】燃料噴射タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図４】各マップを示す図である。
【図５】第１実施形態における制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】第２実施形態における各マップを示す図である。
【図７】第２実施形態における制御ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されない点に留意すべきである。
【００３２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関（エンジンともいう）１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒エンジンである。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン１は直列４気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン１はガソリンエンジンであってもよい。
【００３３】
エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４と、ターボチャージャ１４と、燃料噴射装置５とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
【００３４】
燃料噴射装置５は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ７と、インジェクタ７に接続されたコモンレール８とを備える。インジェクタ７は、シリンダ９内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタである。コモンレール８は、インジェクタ７から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。
【００３５】
吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサであり、マスエアフロー（ＭＡＦ）センサ等とも称される。
【００３６】
排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気通路４には、上流側から順に、酸化触媒２２、フィルタ２３、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）２４およびアンモニア酸化触媒２６が設けられる。フィルタ２３とＮＯｘ触媒２４の間の排気通路４には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁２５が設けられる。
【００３７】
酸化触媒２２およびフィルタ２３には、触媒成分をなすＰｔ、Ｐｄ等の貴金属が担持されている。酸化触媒２２は、排気中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温する。フィルタ２３は、所謂連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタであり、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭとも称す）を捕集する。フィルタ２３には、ハニカム構造の基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられる。これに対し酸化触媒２２の基材の両端開口は全て開放され、酸化触媒２２は所謂フロースルータイプとされている。
【００３８】
ＮＯｘ触媒２４は、添加弁２５から添加された尿素水に由来するアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元浄化する。アンモニア酸化触媒２６は、ＮＯｘ触媒２４から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６にも触媒成分をなすＰｔ、Ｐｄ等の貴金属が担持され、これらもフロースルータイプとされている。なおＮＯｘ触媒２４は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＬＮＴ）であってもよい。
【００３９】
このように本実施形態において、排気通路４における酸化触媒２２の下流側には、排気後処理を実行する後処理部材が設けられる。後処理部材は、第１後処理部材としてのフィルタ２３と、第２後処理部材としてのＮＯｘ触媒２４とを含み、さらには第３後処理部材としてのアンモニア酸化触媒２６をも含む。詳しくは後述するが、本実施形態は、主にフィルタ２３とＮＯｘ触媒２４に供給される排気ガスを昇温し、それら自体を昇温することに向けられる。
【００４０】
フィルタ２３の温度が上昇するほど、フィルタ２３の活性度は増加し、フィルタ２３内に堆積されたＰＭの減少速度は増加する傾向にある。従ってフィルタ２３を昇温することは、その内部のＰＭ堆積量を減少する上で有益である。他方、ＮＯｘ触媒２４の温度が上昇するほど、ＮＯｘ触媒２４の活性度は増加し、ＮＯｘ浄化率は増加する傾向にある。従ってＮＯｘ触媒２４を昇温することは、ＮＯｘ浄化率を増加させる上で有益である。
【００４１】
エンジン１はＥＧＲ装置３０をも備える。ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気ガスの一部（ＥＧＲガスという）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。
【００４２】
ところで本実施形態のエンジン１は、全４気筒を２気筒ずつに区分して形成される第１気筒群Ａおよび第２気筒群Ｂを備える。すなわちエンジン１の＃１〜＃４気筒は、＃１，＃２気筒を含む第１気筒群Ａと、＃３，＃４気筒を含む第２気筒群Ｂとに区分される。
【００４３】
これら第１気筒群Ａおよび第２気筒群Ｂに対し、吸気マニホールド１０は共通であるが、排気マニホールド２０は実質的に分離独立して形成されている。本実施形態の場合、排気マニホールド２０は、その内部の隔壁３５によって、第１気筒群Ａに対する第１排気マニホールド２０Ａと、第２気筒群Ｂに対する第２排気マニホールド２０Ｂとに実質的に二分割されている。隔壁３５はタービン１４Ｔの入口まで延び、従って排気マニホールド２０はタービン１４Ｔの入口まで二分割されている。
【００４４】
ＥＧＲ通路３１の上流端は、第２排気マニホールド２０Ｂに接続され、第２気筒群Ｂからの排気ガスのみが吸気マニホールド１０に還流されるようになっている。もっとも、隔壁３５を省略し排気マニホールド２０を分割せず、ＥＧＲ通路３１の上流端を、第１気筒群Ａよりも第２気筒群Ｂの方に近い排気マニホールド２０の位置に接続してもよい。例えば図示の如く、ＥＧＲ通路３１の上流端を、第１気筒群Ａから気筒列方向に最も離れた排気マニホールド２０の位置に接続してもよい。こうすることによっても、第２気筒群Ｂからの排気ガスを第１気筒群Ａからの排気ガスに比べてより積極的かつ多量に、吸気マニホールド１０に還流させることができ、同等の効果を果たせる。こうすることの利点は後に説明する。
【００４５】
加えて本実施形態の排気浄化装置は、第１気筒群Ａに設けられ、第１気筒群Ａの吸気弁の作動特性を可変にするための可変動弁機構、すなわち第１可変動弁機構３６Ａを備える。また本実施形態の排気浄化装置は、第２気筒群Ｂに設けられ、第２気筒群Ｂの吸気弁の作動特性を可変にするための可変動弁機構、すなわち第２可変動弁機構３６Ｂをも備える。ここで「作動特性」には、リフト、作動角（開弁期間）、バルブタイミング（開および閉タイミング）の少なくとも一つが含まれる。これら第１および第２可変動弁機構３６Ａ，３６Ｂは、公知構造を含め任意の構造とすることができ、本実施形態の場合、図２に示すように、吸気弁のリフトおよび作動角を同時に可変とするようになっている。この作動特性については後に詳述する。第１および第２可変動弁機構３６Ａ，３６Ｂは互いに独立して制御される。図２において、横軸はクランク角θ、縦軸は吸気弁のリフトＬである。
【００４６】
また、本実施形態の排気浄化装置は、それぞれ排気通路４に設けられた電子制御式の排気スロットルバルブ３７と、排気インジェクタ３８とを備える。本実施形態において、これらはタービン１４Ｔと酸化触媒２２の間の排気通路４に設けられ、排気スロットルバルブ３７より下流側に排気インジェクタ３８が配置される。但しこれらの設置位置は変更可能である。排気インジェクタ３８は、排気通路４内に燃料を噴射するためのインジェクタである。
【００４７】
このエンジン１を制御するための制御装置が車両に搭載されている。制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット（ＥＣＵと称す）１００を有する。ＥＣＵ１００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、筒内インジェクタ７、吸気スロットルバルブ１６、添加弁２５、ＥＧＲ弁３３、第１可変動弁機構３６Ａ、第２可変動弁機構３６Ｂ、排気スロットルバルブ３７および排気インジェクタ３８を制御するように構成され、プログラムされている。
【００４８】
制御装置は、以下のセンサ類も有する。このセンサ類に関して、上述のエアフローメータ１３の他、エンジンの回転速度、具体的には毎分当たりの回転数（ｒｐｍ）を検出するための回転速度センサ４０と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１とが設けられる。また、酸化触媒２２、フィルタ２３、ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６の各々の入口部の排気温度（入口ガス温度）を検出するための排気温センサ４２，４３，４４，４６が設けられている。また、フィルタ２３の入口部および出口部の排気圧の差圧を検出するための差圧センサ４５が設けられている。また、運転者により手動操作される手動再生スイッチ４７が設けられている。これらセンサ類の出力信号はＥＣＵ１００に送られる。
【００４９】
後に理解されるが、排気温センサ４２，４３，４４，４６の少なくとも一つとＥＣＵ１００は、特許請求の範囲にいう温度検出部を構成する。また差圧センサ４５とＥＣＵ１００は、特許請求の範囲にいう堆積量検出部を構成する。
【００５０】
次に、本実施形態の制御について説明する。なお単純化のため、吸気スロットルバルブ１６および排気スロットルバルブ３７は全開に制御されているものとする。
【００５１】
概してＥＣＵ１００は、第１制御モードα、第２制御モードβおよび第３制御モードγという三つの制御モードを実行し、これら制御モードに従ってエンジン各部を制御するように構成されている。
【００５２】
ここで、これら三つの制御モードに共通であるが、ＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０およびアクセル開度センサ４１によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに基づき、図４（Ａ）に示すような燃料噴射量マップに従って、燃料噴射量、特にインジェクタ７への指示噴射量としての目標燃料噴射量Ｑを算出する。燃料噴射量マップは予め試験等を通じて設定され、ＥＣＵ１００に記憶されている。この点は後述するマップについても同様である。目標燃料噴射量Ｑは、エンジン負荷を表すパラメータであり、このパラメータについては目標燃料噴射量Ｑ以外にもアクセル開度等の任意のパラメータを採用できる。
【００５３】
次いでＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑによって規定されるエンジン運転状態がどの領域にあるかを、図４（Ｂ）に示すような領域判定マップに従って判定する。本実施形態においては、エンジンの全運転領域が、高回転側および高負荷側の少なくとも一方である第１領域Ｒ１と、第１領域Ｒ１よりも低回転かつ低負荷側の第２領域Ｒ２とに区分されている。ＥＣＵ１００は、検出されたエンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑが領域判定マップ上の第１領域Ｒ１にあれば、エンジン運転状態が第１領域Ｒ１にあると判定し、それらが第２領域Ｒ２にあればエンジン運転状態が第２領域Ｒ２にあると判定する。
【００５４】
本実施形態では、エンジン回転数Ｎｅが所定の境界回転閾値Ｎ１以下で、かつ目標燃料噴射量Ｑが境界噴射量閾値Ｑ１以下の領域を第２領域Ｒ２と定め、残りの領域を第１領域Ｒ１と定めている。本実施形態において、境界回転閾値Ｎ１は、エンジン回転数Ｎｅの全域を低速域と中速域と高速域とに略三等分したときに、中速域と高速域の境界を規定するエンジン回転数と等しく設定されている。また境界噴射量閾値Ｑ１は、目標燃料噴射量Ｑの全域を低負荷側（少噴射量側）と高負荷側（大噴射量側）とに略二等分したときに、それらの境界を規定する目標燃料噴射量として設定されている。従って第２領域Ｒ２は、エンジンの低中速かつ低負荷領域といえる。もっとも各領域Ｒ１，Ｒ２の具体的な設定方法については他の方法も可能である。
【００５５】
ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が第１領域Ｒ１にあるとき、第１制御モードαを実行する。この際、ＥＣＵ１００は、通常のエンジンと同様、第１気筒群Ａおよび第２気筒群Ｂを稼動させ、エンジン１を全筒運転させる。そして全気筒のインジェクタ７から、図４（Ａ）に示した燃料噴射量マップから求まる目標燃料噴射量Ｑに等しい量の燃料を噴射させる。
【００５６】
またＥＣＵ１００は、第１気筒群Ａの吸気弁が第２気筒群Ｂの吸気弁と同一の作動特性となるよう、第１および第２可変動弁機構３６Ａ，３６Ｂを制御する。具体的には、図２に示すように、ＥＣＵ１００は、第２気筒群Ｂの吸気弁が、最大バルブリフトおよび最大作動角をもたらすリフト線図Ｌ１に従って作動するよう、第２可変動弁機構３６Ｂを制御する。またＥＣＵ１００は、第１気筒群Ａの吸気弁も同一のリフト線図Ｌ１に従って作動するよう、第１可変動弁機構３６Ａを制御する。これにより、高回転および／または高負荷域である第１領域Ｒ１内において十分な吸気量を確保でき、所望のエンジン出力を達成できる。
【００５７】
次に、ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が第２領域Ｒ２にあるとき、第１制御モードα、第２制御モードβおよび第３制御モードγのいずれかを選択して実行する。言い変えれば第２領域Ｒ２は、第２制御モードβおよび第３制御モードγのいずれかを実行可能な領域である。第２制御モードβは第１制御モードαよりも排気昇温に有利な制御モードであり、第３制御モードγは第２制御モードβよりも排気昇温にさらに有利な制御モードである。
【００５８】
これら制御モードの選択ないし切り替えは、主に排気通路４の所定位置における排気温度に基づいて行われる。ここで所定位置は、排気温センサ４２，４３，４４，４６の設置位置のいずれかとすることが可能である。
【００５９】
本実施形態は、燃料消費量をできるだけ抑えつつ、フィルタ２３に堆積したＰＭの堆積量を減らすこと、すなわちフィルタ再生を促進することを主な目的とする。このため、所定位置を、フィルタ２３の入口部における排気温センサ４３の設置位置とし、排気温センサ４３により検出された排気温度Ｔｂに基づいて制御モードを切り替える。
【００６０】
但し、昇温の主目的に応じて所定位置は任意に変更可能である。例えばＮＯｘ触媒２４の昇温を主目的とする場合には、所定位置を、ＮＯｘ触媒２４の入口部における排気温センサ４４の設置位置とし、排気温センサ４４により検出された排気温度Ｔｃに基づいて制御モードを切り替えてもよい。
【００６１】
ここでフィルタ再生について説明する。本実施形態では便宜上、排気昇温のための追加燃料を供給しないで行うフィルタ再生をパッシブ再生といい、排気昇温のための追加燃料を供給して行うフィルタ再生をアクティブ再生という。またアクティブ再生は、手動再生スイッチ４７がオンされたことにより強制的に実行される手動再生と、手動再生スイッチ４７がオンされない状態で自動的に実行される自動再生とに分類される。手動再生は一般的にはアイドル停車中に行われる。
【００６２】
パッシブ再生は第１制御モードαと第２制御モードβのときに実行される。このとき、後に理解されるが、筒内から排出される排気ガスが比較的高温なので、この排気ガスをフィルタ２３に供給することで、フィルタ２３を昇温し、堆積ＰＭの燃焼を促進することができる。他方、アクティブ再生は第３制御モードγのときに実行される。排気昇温のための追加燃料を供給すると、この追加燃料が酸化触媒２２で燃焼され、酸化触媒２２から昇温された排気ガスが排出される。この排気ガスをフィルタ２３に供給することで、フィルタ２３を昇温し、堆積ＰＭの燃焼を促進することができる。
【００６３】
なお、フィルタ２３の入口部における排気温度が上昇すれば、必然的にＮＯｘ触媒２４の入口部における排気温度も上昇する。前者と後者の排気温度はほぼ同一とみなせるか、あるいは互いに相関関係にある。よって、フィルタ２３の昇温は必然的に、ＮＯｘ触媒２４の昇温を伴い、ＮＯｘ触媒２４の活性度を増加させる。
【００６４】
手動再生スイッチ４７がオフで且つ後述の各条件が満たされることにより第３制御モードγが実行されると、フィルタ２３は自動再生される。これに対し、手動再生スイッチ４７がオンだと、後述の各条件の成立の有無に拘わらず第３制御モードγが実行され、フィルタ２３は手動再生される。以下の説明では、理解容易のため、基本的に自動再生についてのみ説明し、手動再生については触れないものとする。
【００６５】
さて、ＥＣＵ１００は、第２制御モードβを実行する際、第１気筒群Ａを休止し第２気筒群Ｂを稼動させてエンジン１を減筒運転させる。このとき、第１気筒群Ａについては、インジェクタ７からの燃料噴射を停止させる。また第２気筒群Ｂについては、全筒運転時と同等の出力を確保できるよう、インジェクタ７からの燃料噴射量を、図４（Ａ）に示した燃料噴射量マップから求まる目標燃料噴射量Ｑよりも増加させる。具体的には、図４（Ｃ）に示すような別の燃料噴射量マップ（減筒時稼動気筒燃料噴射量マップという）から、同一の回転数およびアクセル開度条件でより増量された目標燃料噴射量ＱＢを求め、この目標燃料噴射量ＱＢに等しい量の燃料を第２気筒群Ｂのインジェクタ７から噴射させる。
【００６６】
またＥＣＵ１００は、第１気筒群Ａの充填効率が第２気筒群Ｂの充填効率より小さくなるよう、第１および第２可変動弁機構３６Ａ，３６Ｂを制御する。ここで充填効率とは、１気筒当たりの最大吸入空気量に対する実際の吸入空気量の割合をいう。本実施形態においてＥＣＵ１００は、図２に示すように、第２気筒群Ｂの吸気弁が、リフト線図Ｌ１よりも若干小リフトかつ小作動角となるリフト線図Ｌ２に従って作動するよう、第２可変動弁機構３６Ｂを制御する。またＥＣＵ１００は、第１気筒群Ａの吸気弁が、リフト線図Ｌ２に対しさらに小リフトかつ小作動角となるリフト線図Ｌ３に従って作動するよう、第１可変動弁機構３６Ａを制御する。
【００６７】
本実施形態において、リフト線図Ｌ３は、リフト線図Ｌ１に対する充填効率が所定割合以下、例えば５０％以下となるように設定されている。またリフト線図Ｌ２は、リフト線図Ｌ１に対する充填効率が５０％より大きく１００％未満となるように設定されている。図示されるリフト線図Ｌ３は充填効率が５０％の場合であるが、これはＬ３’、Ｌ３”で示されるように、０％より大きく５０％以下の範囲内で適宜変更可能である。同様に、リフト線図Ｌ２も、例えばＬ２’で示されるように、５０％より大きく１００％未満の範囲内で適宜変更可能である。なお５０％は、あくまで経験的あるいは実験的に好ましいと思われる値の例示であり、この値に限定する意図ではない。
【００６８】
代替的に、第２気筒群Ｂの吸気弁を、第１制御モードαのときと同じリフト線図Ｌ１に従って作動させてもよい。この場合、第２可変動弁機構３６Ｂは省略可能である。但し本実施形態のように、第１制御モードαのときより充填効率低下側のリフト線図Ｌ２に従って作動させた方が好ましい。すなわち、第２制御モードβは第１制御モードαのときより低回転かつ低負荷側の第２領域Ｒ２で実行されるので、リフト線図Ｌ２に従って作動させた方が、第２領域Ｒ２に適した充填効率となるよう最適化できるからである。よって本実施形態のリフト線図Ｌ２は、第２領域Ｒ２に対して充填効率が最適化されるようなリフト線図に設定されている。
【００６９】
このように、第２制御モードβの実行時には、エンジン１が減筒運転され、休止側の第１気筒群Ａと稼動側の第２気筒群Ｂとで吸気流量が全筒運転時に比べ減少される。減筒運転の場合、排気スロットルバルブ３７および吸気スロットルバルブ１６の開度減少に比べ、ポンピングロスが小さい。これは燃費悪化抑制につながり、言い変えれば燃費上有利である。また比較的低温の吸気の流量が減少することにより、排気温度の低下が抑制される。これにより、全筒運転時に比べ、高温の排気ガスを酸化触媒２２ひいてはフィルタ２３およびＮＯｘ触媒２４に供給でき、フィルタ２３およびＮＯｘ触媒２４を一層昇温できる。かかる理由により、燃費悪化を抑制しつつ、排気ガスならびにフィルタ２３およびＮＯｘ触媒２４の昇温を行うことが可能である。そしてフィルタ２３のパッシブ再生を促進し、ＮＯｘ触媒２４の活性度増加を促進することができる。
【００７０】
なお代替的に、第２気筒群Ｂの吸気弁を第１制御モードαのときと同じリフト線図Ｌ１に従って作動させた場合でも、本実施形態ほどではないが、ポンピングロスを減少し、吸気流量を減少できる。よって本実施形態と同様の効果を発揮できる。
【００７１】
次に、第３制御モードγについて説明する。ＥＣＵ１００は、第３制御モードγを実行する際、第２制御モードβのときと同様、第１気筒群Ａを休止し第２気筒群Ｂを稼動させてエンジン１を減筒運転させる。またＥＣＵ１００は、第２制御モードβのときと同様、第１気筒群Ａの充填効率が第２気筒群Ｂの充填効率より小さくなるよう、第１および第２可変動弁機構３６Ａ，３６Ｂを制御する。
【００７２】
これに加え、ＥＣＵ１００は、休止気筒である第１気筒群Ａに筒内燃焼させないような態様で燃料を供給する。この燃料は、従来のポスト噴射燃料と同様、筒内燃焼しないためエンジン出力に寄与せず、排気ガスおよび後処理部材の昇温のために使用される燃料である。
【００７３】
具体的にはＥＣＵ１００は、図４（Ａ）に示した燃料噴射量マップにおける目標燃料噴射量Ｑの最大値よりも少ない量の燃料を、第１気筒群Ａのインジェクタ７から噴射させる。具体的には、図４（Ｄ）に示すような別の燃料噴射量マップ（減筒時休止気筒燃料噴射量マップという）から、目標燃料噴射量ＱＡを求め、この目標燃料噴射量ＱＡに等しい量の燃料を第１気筒群Ａのインジェクタ７から噴射させる。
【００７４】
図４（Ｄ）のマップから求められる休止側第１気筒群Ａの目標燃料噴射量ＱＡは、図４（Ａ）のマップで示される目標燃料噴射量Ｑの最大値よりも少なく、一例ではあるが、好ましくは目標燃料噴射量Ｑの最大値の７５％以下である。
【００７５】
また本実施形態において、ＥＣＵ１００は、任意ではあるが、休止側第１気筒群Ａにおいて燃料噴射量の減量に加えて、燃料噴射タイミングの遅角化（リタード）を実行する。
【００７６】
図３（Ａ）には、第３制御モードγの実行時における休止側第１気筒群Ａの燃料噴射タイミングの一例を示す。また図３（Ｂ）には、第３制御モードγの実行時における稼動側第２気筒群Ｂの燃料噴射タイミングの一例を示す。なおθはクランク角であり、ＴＤＣは圧縮上死点であり、ハッチング領域は燃料噴射が行われている期間、具体的にはインジェクタ７の通電時間を表す。
【００７７】
図３（Ｂ）に示すように、第２気筒群Ｂでは、少量のパイロット噴射ＰＩの直後にメイン噴射ＭＩが実行され、メイン噴射ＭＩの燃料噴射タイミング（ここでは噴射開始タイミングをいう）は圧縮上死点ＴＤＣの近傍、より具体的には圧縮上死点ＴＤＣの直前とされている。なおメイン噴射ＭＩの燃料噴射タイミングは図示されるタイミングに限らず、例えば圧縮上死点ＴＤＣの±２０°ＣＡの範囲内で任意に設定可能である。
【００７８】
これに対し、図３（Ａ）に示すように、第１気筒群Ａでは、パイロット噴射ＰＩが省略されると共にメイン噴射ＭＩのみが実行され、メイン噴射ＭＩの燃料噴射タイミングは、第２気筒群Ｂのメイン噴射ＭＩの燃料噴射タイミングより所定クランク角Δθだけ遅角されている。但しメイン噴射ＭＩの燃料噴射タイミングは、従来のポスト噴射よりは著しく進角されたタイミングとされている。なお図示例ではメイン噴射ＭＩの燃料噴射タイミングは圧縮上死点ＴＤＣの近傍かつ直前とされているが、これより遅いタイミングとされても構わない。
【００７９】
こうした休止気筒における、筒内燃焼しない態様での燃料噴射は、従来のポスト噴射よりも有利である。すなわち、ポスト噴射だと、メイン燃料の燃焼後というかなり遅いタイミングでポスト燃料が噴射されるため、ポスト燃料によるオイル希釈化（ダイリューション）の問題が生じる。しかしながら本実施形態の場合だと、通常のメイン噴射と同等のタイミング（圧縮上死点ＴＤＣ近傍）で、昇温用メイン燃料を筒内に噴射できるため、ダイリューションの問題を解決できる。またパイロット噴射ＰＩを省略するので、パイロット燃料の着火に基づく筒内燃焼を確実に防止できる。
【００８０】
また本実施形態では、第１気筒群Ａにおいて第２気筒群Ｂに対し、充填効率を低下させて圧縮端温度を低下させ、その上で燃料噴射量を減量させる。これにより筒内燃焼を確実に防止できる。これに加え本実施形態では、燃料噴射タイミングを遅角化するので、筒内燃焼をより確実に防止できる。それ故、第１気筒群Ａから排出された未燃燃料を酸化触媒２２において効率良く燃焼させ、排気ガスおよび後処理部材の昇温を効率的に実行できる。
【００８１】
また本実施形態の第３制御モードγは、第２制御モードβと同様に燃費悪化も抑制できる。故に、排気ガスおよび後処理部材の昇温を行うときの燃費悪化を効果的に抑制することが可能である。
【００８２】
特に、第３制御モードγにおいて、減筒運転により吸気流量ひいては排気流量が大幅に減少するため、排気ガスの熱容量が大きく減少する。このため、第１気筒群Ａから排出された昇温用燃料を、排気ガスの昇温よりもむしろ後処理部材の昇温に有効に利用できる。従って昇温に要する燃料消費量を、従来のポスト噴射よりも大幅に減少することが可能である。
【００８３】
また本実施形態では、排気マニホールド２０が分割され、ＥＧＲ通路３１の上流端が第２排気マニホールド２０Ｂのみに接続され、第１排気マニホールド２０Ａに接続されていない。よって、第１気筒群Ａから排出された未燃燃料がＥＧＲ通路３１に流入してＥＧＲクーラ３２等が汚損することを確実に抑制できる。
【００８４】
仮に、排気マニホールド２０を分割せず、ＥＧＲ通路３１の上流端を、第１気筒群Ａよりも第２気筒群Ｂの方に近い排気マニホールド２０の位置（例えば図１に示す位置）に接続した場合でも、第１気筒群Ａから排出された未燃燃料がＥＧＲ通路３１に積極的に流入することを抑制でき、ＥＧＲクーラ３２等の汚損を抑制できる。
【００８５】
なお、昇温時に排気スロットルバルブまたは吸気スロットルバルブの開度を減少する従来方法だと、吸排気圧力差が大きく変動しＥＧＲ制御の難易度が増加する可能性があるが、本実施形態の第３制御モードγはかかる問題も解決可能である。
【００８６】
本実施形態の第３制御モードγにおいて、前述の第１気筒群Ａにおける筒内燃料噴射に加え、排気インジェクタ３８による燃料噴射すなわち排気管噴射を行ってもよい。
【００８７】
さて、前述したように、ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が第２領域Ｒ２にあるとき、排気温センサ４３により検出された排気温度Ｔｂに応じて、制御モードを第１制御モードα、第２制御モードβおよび第３制御モードγのいずれかに切り替える。このときの切り替えの閾値を図４（Ｅ）に示す。
【００８８】
ＥＣＵ１００には、図４（Ｅ）に示すような温度閾値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）が予め記憶されている。あくまで一例であるが、Ｔ１は２００〜２５０℃の範囲内の任意の値（例えば２５０℃）に設定され、Ｔ２は２５０〜３００℃の範囲内の任意の値（例えば３００℃）に設定され、Ｔ３は４００〜５００℃の範囲内の任意の値（例えば５００℃）に設定されている。なおＴ２は特許請求の範囲にいう「第１温度閾値」に相当し、Ｔ１は特許請求の範囲にいう「第２温度閾値」に相当し、Ｔ３は特許請求の範囲にいう「第３温度閾値」に相当する。
【００８９】
本実施形態において、Ｔ１は、フィルタ２３（特にその触媒成分）とＮＯｘ触媒２４の少なくとも一方の活性開始温度（それらが活性化する最小温度）に略等しく設定されている。またＴ２は、ＮＯｘ触媒２４のＮＯｘ浄化率が実用上十分なレベルになる温度の最小値に略等しく設定されている。またＴ３は、フィルタ２３に堆積されたＰＭが活発に燃焼され、堆積ＰＭの減少速度が許容レベルになる最小温度に略等しく設定されている。
【００９０】
またＥＣＵ１００は、別途、差圧センサ４５により検出された差圧に基づき、フィルタ２３におけるＰＭ堆積量Ｍを検出もしくは推定し、この検出したＰＭ堆積量Ｍが所定の堆積量閾値Ｍ２以上か未満かに応じて制御モードの切替方法を変更する。堆積量閾値Ｍ２は、フィルタ２３において堆積可能な最大ＰＭ堆積量（すなわちフィルタ容量）に近い値、例えば最大ＰＭ堆積量の９０％の値に等しく設定されている。堆積量閾値Ｍ２は特許請求の範囲にいう「堆積量閾値」に相当する。
【００９１】
ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２未満の場合、ＥＣＵ１００は、検出排気温度ＴｂがＴ２より高いとき第１制御モードαを実行し、検出排気温度ＴｂがＴ２以下で且つＴ１より高いとき第２制御モードβを実行し、検出排気温度ＴｂがＴ１以下のとき第３制御モードγを実行するように構成されている。
【００９２】
ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２未満の場合、ＰＭ堆積量Ｍはまだ早急にフィルタ再生を要するほど多量ではないと考えられる。従ってこの場合は可能な限り追加燃料の供給を抑制し、パッシブ再生によるフィルタ再生を可能な限り実行する。
【００９３】
検出排気温度ＴｂがＴ２より高いとき、排気温度は十分高温であるため、第１制御モードαにより通常通りエンジンを全筒運転し、パッシブ再生によるフィルタ再生を実行する。また検出排気温度ＴｂがＴ２以下で且つＴ１より高いときにも、排気温度はまだ比較的高温であるため、第２制御モードβを実行し、パッシブ再生によるフィルタ再生を実行する。
【００９４】
検出排気温度ＴｂがＴ１以下のときには、エンジンがアイドルを含む低回転かつ低負荷で運転されている可能性があり、フィルタ２３とＮＯｘ触媒２４が不活性となる虞がある。このため、それらの昇温を早急に行う必要がある。よって第３制御モードγを実行し、第１気筒群Ａから昇温用燃料を供給してフィルタ２３とＮＯｘ触媒２４に高温の排気ガスを供給し、アクティブ再生、特に自動再生によるフィルタ再生を実行し、フィルタ２３とＮＯｘ触媒２４の活性度を迅速に増加させる。
【００９５】
このように、検出排気温度ＴｂがＴ１以下のときのみアクティブ再生を実行するので、アクティブ再生の実行頻度を最小限とすることができる。そしてその分パッシブ再生の実行頻度を増やし、結果としてフィルタ再生に要する燃料消費量を低減することができる。そして手動再生の頻度も低下させることができるので、使い勝手を向上することができる。
【００９６】
他方、ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２以上の場合、ＥＣＵ１００は、検出排気温度ＴｂがＴ３より高いとき第１制御モードαを実行し、検出排気温度ＴｂがＴ３以下のとき第３制御モードγを実行するように構成されている。
【００９７】
ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２以上の場合、ＰＭ堆積量Ｍは、早急にフィルタ再生を要するほど多量であると考えられる。従って、検出排気温度ＴｂがＴ３以下のときには、第３制御モードγを実行し、積極的に追加燃料を供給し、アクティブ再生によるフィルタ再生を実行する。
【００９８】
もっとも、検出排気温度ＴｂがＴ３より高いときには、排気温度は非常に高温であり、追加燃料を供給しなくても一定以上のＰＭ堆積量減少速度が得られると考えられる。よって第１制御モードαにより通常通りエンジンを運転し、パッシブ再生によるフィルタ再生を実行する。これにより追加燃料の供給なしでフィルタ再生を行い、フィルタ再生に伴う燃料消費を抑制できる。
【００９９】
検出排気温度ＴｂがＴ３以下のとき、第１気筒群Ａの目標燃料噴射量を、図４（Ｄ）のマップから求められる目標燃料噴射量ＱＡよりも、筒内燃焼しない範囲内で所定量増量してもよい。これによりＭ＜Ｍ２の場合よりも、ＰＭ堆積量をより迅速に減少させることができる。
【０１００】
図４（Ｆ）には、こうした制御モード切替方法変更を実現するための、ＥＣＵ１００に予め記憶されたマップを示す。このマップの横軸はＰＭ堆積量Ｍ、縦軸は排気温度Ｔである。ＥＣＵ１００は、このモード切替マップに従って、ＰＭ堆積量Ｍおよび検出排気温度Ｔｂに基づき、制御モードの切り替えを行う。
【０１０１】
特に太実線で示すように、ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２以上の場合、温度閾値Ｔ３が選択され、この温度閾値Ｔ３を境に第１制御モードαと第３制御モードγとが上述のように切り替えられる。他方、ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２未満の場合、温度閾値Ｔ１が選択され、この温度閾値Ｔ１を境に第２制御モードβと第３制御モードγとが上述のように切り替えられる。このようにマップ中の太実線は、第３制御モードγと、他の隣接する制御モードαまたはβとの切り替えの境界温度閾値を表す線である。なお、別の堆積量閾値Ｍ１（＜Ｍ２）も示されているが、これは、フィルタの再生を必要としないほど少量のＰＭ堆積量の最大値に設定され、例えばフィルタ２３の最大ＰＭ堆積量の１０％の値に等しく設定されている。
【０１０２】
次に、図５を参照して、本実施形態における制御ルーチンを説明する。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。
【０１０３】
まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０、アクセル開度センサ４１および差圧センサ４５によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃおよび差圧ΔＰを取得する。
【０１０４】
次にステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、取得したエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに対応した目標燃料噴射量Ｑを、図４（Ａ）に示した目標燃料噴射量マップから算出する。またＥＣＵ１００は、取得した差圧ΔＰに対応したフィルタ２３のＰＭ堆積量Ｍを図示しない堆積量マップから算出もしくは推定する。
【０１０５】
次にステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、取得したエンジン回転数Ｎｅと、算出した目標燃料噴射量Ｑとに基づき、図４（Ｂ）に示した領域判定マップに従って、現在のエンジン運転状態が第２領域Ｒ２内にあるか否かを判断する。
【０１０６】
ＥＣＵ１００は、第２領域Ｒ２内にないと判断した場合（すなわち第１領域Ｒ１内にあると判断した場合）、ステップＳ１１０に進み、第１制御モードαを選択かつ実行する。
【０１０７】
他方ＥＣＵ１００は、第２領域Ｒ２内にあると判断した場合、ステップＳ１０４に進み、算出したＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２以上か否かを判断する。
【０１０８】
ＥＣＵ１００は、ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２未満と判断した場合、ステップＳ１０５に進み、排気温センサ４３により検出された排気温度Ｔｂが温度閾値Ｔ２以下か否かを判断する。
【０１０９】
ＥＣＵ１００は、排気温度Ｔｂが温度閾値Ｔ２以下と判断した場合、ステップＳ１０６に進み、排気温度Ｔｂが温度閾値Ｔ１以下か否かを判断する。
【０１１０】
ＥＣＵ１００は、排気温度Ｔｂが温度閾値Ｔ１以下でない（温度閾値Ｔ１より高い）と判断した場合、ステップＳ１０７に進み、第２制御モードβを選択かつ実行する。
【０１１１】
他方ＥＣＵ１００は、排気温度Ｔｂが温度閾値Ｔ１以下であると判断した場合、ステップＳ１０９に進み、第３制御モードγを選択かつ実行する。
【０１１２】
他方ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５で排気温度Ｔｂが温度閾値Ｔ２より高いと判断した場合、ステップＳ１１０に進み、第１制御モードαを選択かつ実行する。
【０１１３】
他方ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４でＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２以上と判断した場合、ステップＳ１０８に進み、排気温センサ４３により検出された排気温度Ｔｂが温度閾値Ｔ３以下か否かを判断する。
【０１１４】
ＥＣＵ１００は、排気温度Ｔｂが温度閾値Ｔ３以下と判断した場合、ステップＳ１０９に進み、第３制御モードγを選択かつ実行する。
【０１１５】
他方ＥＣＵ１００は、排気温度Ｔｂが温度閾値Ｔ３以下でない（温度閾値Ｔ３より高い）と判断した場合、ステップＳ１１０に進み、第１制御モードαを選択かつ実行する。
【０１１６】
このように本実施形態によれば、エンジン運転状態が第２領域Ｒ２にある場合（ステップＳ１０３：イエス）、排気温度Ｔｂが低いとき（Ｍ＜Ｍ２のときにはＴｂ≦Ｔ１のとき、Ｍ≧Ｍ２のときにはＴｂ≦Ｔ３のとき）のみ、追加燃料の供給を伴う第３制御モードγを実行するので、アクティブ再生の実行頻度を減らすと共にパッシブ再生の実行頻度を増やし、燃費悪化を抑制しつつ、排気ガスおよび後処理部材を効果的に昇温することができる。
【０１１７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお前記第１実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、第１実施形態との相違点を主に説明する。
【０１１８】
本実施形態は、より単純に、エンジン運転状態がどの領域に属するかによって制御モードを切り替える点で、第１実施形態と主に相違する。
【０１１９】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）に、本実施形態で使用される領域判定マップを示す。これら二つの領域判定マップはＥＣＵ１００に予め記憶されている。図６（Ａ）に示される第１領域判定マップは、ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２未満（Ｍ＜Ｍ２）のときに使用される。図６（Ｂ）に示される第２領域判定マップは、ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２以上（Ｍ≧Ｍ２）のときに使用される。
【０１２０】
図６（Ａ）の第１領域判定マップにおいて、エンジンの全運転領域は、高回転側および高負荷側の少なくとも一方である第１領域Ｒ１と、第１領域Ｒ１よりも低回転かつ低負荷側の第２領域Ｒ２と、第２領域Ｒ２よりも低回転かつ低負荷側の第３領域Ｒ３とに区分されている。
【０１２１】
ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑによって規定されるエンジン運転状態が第１領域Ｒ１にあるとき、第１制御モードαを実行し、エンジン運転状態が第２領域Ｒ２にあるとき、第２制御モードβを実行し、エンジン運転状態が第３領域Ｒ３にあるとき、第３制御モードγを実行するように構成されている。
【０１２２】
他方、図６（Ｂ）の第２領域判定マップにおいて、エンジンの全運転領域は、高回転側および高負荷側の少なくとも一方である第１領域Ｒ１と、第１領域Ｒ１よりも低回転かつ低負荷側の第４領域Ｒ４とに区分されている。なお第４領域Ｒ４は、第２領域Ｒ２および第３領域Ｒ３とは異なる領域である。
【０１２３】
ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が第１領域Ｒ１にあるとき、第１制御モードαを実行し、エンジン運転状態が第４領域Ｒ４にあるとき、第３制御モードγを実行するように構成されている。
【０１２４】
図６（Ａ）の第１領域判定マップにおいて、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界を規定する回転閾値は図４（Ｂ）のマップと同様のＮ１であり、また噴射量閾値はＱ３である。特に噴射量閾値Ｑ３は、概ね、全筒運転時に排気温度Ｔｂが前述の温度閾値Ｔ２と等しくなるような目標燃料噴射量の値に設定されている。また、第２領域Ｒ２と第３領域Ｒ３の境界を規定する回転閾値はＮ１より小さいＮ２であり、また噴射量閾値はＱ３より小さいＱ２である。特に噴射量閾値Ｑ２は、概ね、減筒運転時に排気温度Ｔｂが前述の温度閾値Ｔ１と等しくなるような目標燃料噴射量の値に設定されている。このように噴射量閾値Ｑ３，Ｑ２は、第１実施形態の温度閾値Ｔ２，Ｔ１にそれぞれ対応する値である。
【０１２５】
他方、図６（Ｂ）の第２領域判定マップにおいて、第１領域Ｒ１と第４領域Ｒ４の境界を規定する回転閾値は前記同様のＮ１であり、また噴射量閾値はＱ３より大きいＱ４である。特にこの噴射量閾値Ｑ４は、概ね、全筒運転時に排気温度Ｔｂが前述の温度閾値Ｔ３と等しくなるような目標燃料噴射量の値に設定されている。よって噴射量閾値Ｑ４は、第１実施形態の温度閾値Ｔ３に対応する値である。
【０１２６】
図７を参照して、本実施形態における制御ルーチンを説明する。
【０１２７】
本実施形態のステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０６，Ｓ２０８，Ｓ２０９は、図５に示した第１実施形態のステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０７，Ｓ１０９，Ｓ１１０とそれぞれ同様である。
【０１２８】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０３において、ステップＳ２０２で算出されたＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２以上か否かを判断する。
【０１２９】
ＥＣＵ１００は、ＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２未満と判断した場合、ステップＳ２０４に進み、エンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑとに基づき、図６（Ａ）に示した第１領域判定マップに従って、現在のエンジン運転状態が第１領域Ｒ１内にあるか否かを判断する。
【０１３０】
ＥＣＵ１００は、第１領域Ｒ１内にあると判断した場合、ステップＳ２０９に進み、第１制御モードαを選択かつ実行する。
【０１３１】
他方ＥＣＵ１００は、第１領域Ｒ１内にないと判断した場合、ステップＳ２０５に進み、図６（Ａ）に示した第１領域判定マップに従って、現在のエンジン運転状態が第２領域Ｒ２内にあるか否かを判断する。
【０１３２】
ＥＣＵ１００は、第２領域Ｒ２内にあると判断した場合、ステップＳ２０６に進み、第２制御モードβを選択かつ実行する。
【０１３３】
他方ＥＣＵ１００は、第２領域Ｒ２内にないと判断した場合（すなわち第３領域Ｒ３内にあると判断した場合）、ステップＳ２０８に進み、第３制御モードγを選択かつ実行する。
【０１３４】
他方ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０３でＰＭ堆積量Ｍが堆積量閾値Ｍ２以上と判断した場合、ステップＳ２０７に進み、エンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑとに基づき、図６（Ｂ）に示した第２領域判定マップに従って、現在のエンジン運転状態が第１領域Ｒ１内にあるか否かを判断する。
【０１３５】
ＥＣＵ１００は、第１領域Ｒ１内にあると判断した場合、ステップＳ２０９に進み、第１制御モードαを選択かつ実行する。
【０１３６】
他方ＥＣＵ１００は、第１領域Ｒ１内にないと判断した場合（すなわち第４領域Ｒ４内にあると判断した場合）、ステップＳ２０８に進み、第３制御モードγを選択かつ実行する。
【０１３７】
このように本実施形態によれば、単にエンジン運転状態がどの領域にあるかだけで制御モードを切り替えるので、制御を簡略化できる。なお、ここで言及していない第１実施形態の他の特徴は、当然ながら本実施形態に含めることができ、よって本実施形態は第１実施形態と同様の作用効果を発揮し得る。
【０１３８】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態によっても実施可能である。
【０１３９】
（１）例えば、気筒群の分け方は上述の実施形態以外の方法も可能である。例えば６気筒エンジンにおいて３気筒ずつ区分した第１および第２気筒群を設けることも可能である。全気筒を必ずしも等分する必要もない。「気筒群」には便宜上、１気筒しか含まない気筒群も含まれる。換言すれば、一つの気筒群は一つ以上の気筒を含む。
【０１４０】
（２）上述の実施形態から、第３制御モードγおよびその関連部分を省略した実施形態も可能である。すなわち、上述の実施形態の第３制御モードγを実行する部分において第２制御モードβを実行してもよい。
【０１４１】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１４２】
１  内燃機関（エンジン）
４  排気通路
２０Ａ  第１排気マニホールド
２０Ｂ  第２排気マニホールド
２２  酸化触媒
２３  フィルタ
２４  ＮＯｘ触媒
３１  ＥＧＲ通路
３６Ａ  第１可変動弁機構
３６Ｂ  第２可変動弁機構
４２，４３，４４，４６  排気温センサ
１００  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ａ  第１気筒群
Ｂ  第２気筒群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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