(57)【要約】【課題】減筒運転の実施とその休止気筒での圧縮圧力の開放とを併用して排気昇温を図るにあたり、従来より効果的な排気昇温を実現し得る排気昇温方法を提供する。【解決手段】排気温度の低い運転領域で一部の気筒１の燃料噴射を停止して減筒運転を実施し、その休止気筒１にて圧縮上死点付近で吸気弁４を強制的に開作動して圧縮圧力を吸気側に開放することにより制動力をかけてエンジンに負荷抵抗を与え、残りの稼働気筒１にて前記負荷抵抗によるトルク低下を補償し得るよう燃料噴射量を増加して燃料噴射を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気温度の低い運転領域で一部の気筒の燃料噴射を停止して減筒運転を実施し、その休止気筒にて圧縮上死点付近で吸気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を吸気側に開放することにより制動力をかけてエンジンに負荷抵抗を与え、残りの稼働気筒にて前記負荷抵抗によるトルク低下を補償し得るよう燃料噴射量を増加して燃料噴射を行うことを特徴とする排気昇温方法。
【請求項２】
減筒運転時の休止気筒にて圧縮圧力を開放するにあたり、圧縮圧力を吸気側に全て開放することでコンプレッサの作動点がサージ領域に入る危険性が高い運転領域では、排気弁も併用して圧縮圧力を吸気側と排気側の両方に開放することを特徴とする請求項１に記載の排気昇温方法。
【請求項３】
減筒運転時の休止気筒にて圧縮圧力を開放するにあたり、圧縮圧力を吸気側と排気側の両方に開放してもコンプレッサの作動点がサージ領域に入る危険性が高い運転領域では、圧縮圧力の吸気側への開放を停止して排気側のみに開放することを特徴とする請求項１に記載の排気昇温方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気温度の低い運転領域でも効果的な排気昇温を実施して排気流路途中の後処理装置を活性温度以上に維持し得るようにした排気昇温方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、自動車等のエンジンにおける燃費率は、７０〜８０％負荷運転最高回転速度の４０〜６０％回転の付近で最良となるように設計されているため、通常の走行状態にあっては、負荷が設計値より低い燃費率の悪い条件で運転されることになる。
【０００３】
この対策として、必要な出力に応じてエンジンの稼働気筒を減らし、その減らした気筒だけで負荷条件を上げてエンジンを駆動することにより燃費の向上を図る減筒運転が以前より知られており、例えば、高速道路走行時等の定常走行時に減筒運転を実施すれば、その走行燃費の大幅な向上を図ることができる。
【０００４】
また、近年においては、排気流路途中に排気ガスを浄化するための触媒やパティキュレートフィルタ等といった後処理装置が装備されるようになってきているため、この種の後処理装置が低負荷時に活性温度に達し難いことへの対策として、減筒運転を低負荷時に実行することで排気温度を高温に維持することが提案されている（パティキュレートフィルタにあっては再生時に自身に担持された酸化触媒や前段の酸化触媒について活性温度以上の昇温が必要となる）。
【０００５】
例えば、本発明と同じ出願人による下記の特許文献１にあっては、排気温度の低い運転領域でのパティキュレートフィルタの再生時に、一部の気筒の燃料噴射を停止して減筒運転を実施すると共に、その休止気筒にて圧縮上死点付近で排気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を開放することによりエンジン負荷を増加し、残りの稼働気筒にて前記エンジン負荷の増加によるトルク低下を補償し得るよう燃料噴射量を増加させて燃料噴射を実施することが提案されている。
【０００６】
この際、圧縮上死点付近で排気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を開放する動弁系の機構には、従来周知の圧縮圧開放型エンジンブレーキをそのまま利用すれば良く、これを利用して減筒運転時の休止気筒にて圧縮圧力を排気側に開放すれば、エンジンに制動力がかかって負荷抵抗が与えられることになり、この負荷抵抗によるトルク低下が残りの稼働気筒における燃料噴射量の増加により補償されて排気温度が高められることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１１３９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、斯かる従来提案にあっては、確かに稼働気筒から排出される排気ガスの昇温を図ることができるが、同時に休止気筒から燃焼行程を経ない圧縮空気が排気側にそのまま排出されることで前記高温の排気ガスが希釈され、排気昇温の効果が目減りしてしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、減筒運転の実施とその休止気筒での圧縮圧力の開放とを併用して排気昇温を図るにあたり、従来より効果的な排気昇温を実現し得る排気昇温方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、排気温度の低い運転領域で一部の気筒の燃料噴射を停止して減筒運転を実施し、その休止気筒にて圧縮上死点付近で吸気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を吸気側に開放することにより制動力をかけてエンジンに負荷抵抗を与え、残りの稼働気筒にて前記負荷抵抗によるトルク低下を補償し得るよう燃料噴射量を増加して燃料噴射を行うことを特徴とする排気昇温方法、に係るものである。
【００１１】
而して、このようにすれば、減筒運転時の休止気筒にて圧縮圧力が開放され、これによりエンジンに制動力がかかって負荷抵抗が与えられることになり、この負荷抵抗によるトルク低下が残りの稼働気筒における燃料噴射量の増加により補償されて排気温度が高められるが、この際に、吸気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を吸気側に開放するようにしているので、休止気筒から燃焼行程を経ない圧縮空気が排気側に排出されて稼働気筒からの高温の排気ガスが希釈されてしまう事態が未然に回避され、排気昇温の効果が目減りしてしまうことが防止される。
【００１２】
更に、稼働気筒からの高温の排気ガスのみが排気側に排出されることでエンジン全体としての作動ガス量が半減することに加え、ターボチャージャのコンプレッサ作動点がサージ領域に近づくことで過給効率も低下して作動ガス量がより一層低減されることになり、しかも、圧縮により昇温した空気が吸気側に戻されることで稼働気筒の吸入空気温度が高められるので、これらの相乗的な作用が相まって極めて効率の良い排気昇温が図られることになる。
【００１３】
ただし、前述した通り、圧縮圧力を吸気側に開放するようにしたことでコンプレッサ作動点がサージ領域に近づいて過給効率が低下する結果、減筒運転が可能な運転領域が軽負荷の運転領域に制限されることにもなるが、このような軽負荷の運転領域こそが排気温度の低い運転領域であって、後処理装置を活性温度まで確実に上げたい運転領域であるため、この運転領域で効率の良い排気昇温を図ることができることは当技術分野において非常に有用性が高いことを付言しておく。
【００１４】
また、本発明においては、減筒運転時の休止気筒にて圧縮圧力を開放するにあたり、圧縮圧力を吸気側に全て開放することでコンプレッサの作動点がサージ領域に入る危険性が高い運転領域では、排気弁も併用して圧縮圧力を吸気側と排気側の両方に開放すれば良く、圧縮圧力を吸気側と排気側の両方に開放してもコンプレッサの作動点がサージ領域に入る危険性が高い運転領域では、圧縮圧力の吸気側への開放を停止して排気側のみに開放すれば良い。
【発明の効果】
【００１５】
上記した本発明の排気昇温方法によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１６】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、減筒運転の実施とその休止気筒での圧縮圧力の開放とを併用して排気昇温を図るにあたり、従来より効果的な排気昇温を実現することができ、排気温度の低い運転領域でも排気流路途中の後処理装置を確実に活性温度以上として良好な排気浄化性能を得ることができる。
【００１７】
（ＩＩ）本発明の請求項２、３に記載の発明によれば、減筒運転時の休止気筒にて圧縮圧力を開放するにあたり、圧縮圧力を吸気側に全て開放することでコンプレッサの作動点がサージ領域に入る危険性が高い運転領域では、排気弁も併用して圧縮圧力を吸気側と排気側の両方に開放することができ、圧縮圧力を吸気側と排気側の両方に開放してもコンプレッサの作動点がサージ領域に入る危険性が高い運転領域では、圧縮圧力の吸気側への開放を停止して排気側のみに開放することができるので、減筒運転が可能な運転領域の拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のブレーキ専用カムを周辺構造と共に示した平面図である。
【図３】図１のエンジンの全体構成を示す系統図である。
【図４】図１及び図３のコンプレッサの性能曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、１番から６番（図３中の右側が車両前方で気筒番号は車両前方より数える）までの６つの気筒１を備え且つ排気温度の低い運転領域で１番から３番までの半分の気筒について燃料噴射を停止して減筒運転を実施し得るようにした直列６気筒エンジンの場合を例示している。
【００２１】
ここで、休止させる気筒１として１番から３番の気筒１を選定しているのは、６つの気筒１の燃焼行程が、クランクシャフトに掛かる負荷が均等化するよう１番→４番→２番→６番→３番→５番の順番となっているので、１番から３番までの半分の気筒１を休止させると、稼働する４番から６番までの気筒１がクランクシャフトが１２０°回転するたびに燃焼することになってバランスが良いからである。
【００２２】
図１及び図２中における符号の２は燃焼室、３はピストン、４は吸気弁、５は吸気流路を夫々示しており、吸気行程でカムシャフト６に装備した吸気カム７により一端を押し上げられて傾動するロッカーアーム８の他端によりバルブブリッジ９を介し両方の吸気弁４が押し下げられて開作動され、吸気流路５から気筒１内に吸入空気１０が取り込まれるようになっている。
【００２３】
また、前記各ロッカーアーム８の上方位置には油圧ユニット１１が配設され、該油圧ユニット１１により１番から３番までの半分の気筒１について減筒運転時の休止状態に限り圧縮上死点付近で吸気弁４を強制的に開作動して圧縮圧力を吸気流路５側に開放し得るようにしてあり、このように圧縮圧力を吸気側に開放することにより制動力をかけてエンジンに負荷抵抗を与え、残りの４番から６番の稼働気筒１にて前記負荷抵抗によるトルク低下を補償し得るよう燃料噴射量を増加させて燃料噴射が実施されるようになっている。
【００２４】
より具体的には、前記カムシャフト６に、各気筒１毎に割り当てられたブレーキ専用カム７ｘが前記吸気カム７に隣接して増設されていると共に、前記吸気弁４の開作動を担うロッカーアーム８が軸支されているロッカーシャフト１５には、当該気筒１が圧縮上死点付近となっているタイミングで前記ブレーキ専用カム７ｘにより一端を押し上げられて傾動するブレーキ用ロッカーアーム８ｘが前記ロッカーアーム８に隣接して増設されている。
【００２５】
そして、ブレーキ用ロッカーアーム８ｘの一端が上方の油圧ユニット１１に備えられたマスターピストン１２を押し上げ、前記油圧ユニット１１内に穿設された油通路１３に圧力を発生させて当該気筒１の上方にあるスレーブピストン１４を従動させ、該スレーブピストン１４により当該気筒１のロッカーアーム８の他端側上部を押し下げてバルブブリッジ９を介し両方の吸気弁４を圧縮上死点付近で開作動させるようにしてある。
【００２６】
また、前記油通路１３には、油圧の保持・開放を切り替える為の作動油供給手段であるソレノイドバルブ１６及びコントロールバルブ１７を介し作動油１８（エンジンオイル）が供給されるようになっており、前記ソレノイドバルブ１６は、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置１９からの制御信号１６ａにより作動油１８の供給・遮断を行い、前記コントロールバルブ１７は、ソレノイドバルブ１６が開いた状態で前記油通路１３の油圧が保持されるよう逆止弁として機能し且つソレノイドバルブ１６が閉じた状態では前記油通路１３の油圧をリリーフ口２０へと開放するよう機能するようになっている。
【００２７】
以上に述べた如き吸気弁４を強制的に開作動させる機構は、圧縮圧開放型エンジンブレーキとして以前より知られている機構を利用したものであるが、ここに図示しているエンジンの場合には、従前通り圧縮上死点付近で排気弁４’を強制的に開作動して圧縮圧力を開放するようにした既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキそのものも併用されており、図３に示す如く、６つの気筒１を１番から３番までの半分の気筒１と４番から６番までの半分の気筒１とに組み分けして各組毎に油圧ユニット２１，２２を装備させている。
【００２８】
ここで、図２に示されている通り、前記吸気カム７が装備されているカムシャフト６には、排気カム７’（図１では位相違いにより図示無し）も装備されており、該排気カム７’により一端を押し上げられて傾動するロッカーアーム８’の他端によりバルブブリッジ９’を介し両方の排気弁４’が押し下げられて開作動され、これにより燃焼室２から排気流路２４（図１参照）へと排気ガス２３（図１参照）が送出されるようになっているが、前記各ロッカーアーム８’の上方位置に前記油圧ユニット２１，２２（図３参照）が配設され、該油圧ユニット２１，２２により全ての気筒１について圧縮上死点付近で排気弁４’を強制的に開作動して圧縮圧力を排気流路２４側に開放し得るようにしてある。
【００２９】
即ち、前記カムシャフト６に、各気筒１毎に割り当てられたブレーキ専用カム７ｘ’が前記排気カム７’に隣接して増設されていると共に、前記ロッカーシャフト１５には、当該気筒１が圧縮上死点付近となっているタイミングで前記ブレーキ専用カム７ｘ’により一端を押し上げられて傾動するブレーキ用ロッカーアーム８ｘ’が前記ロッカーアーム８’に隣接して増設されている。
【００３０】
ここで、ブレーキ用ロッカーアーム８ｘ’により各油圧ユニット２１，２２を介して当該気筒１のロッカーアーム８’の他端側上部を押し下げてバルブブリッジ９’を介し両方の排気弁４’を圧縮上死点付近で開作動させる機構は前述した油圧ユニット１１の機構と同様であり、圧縮上死点付近で開作動される対象が吸気弁４であるか排気弁４’であるかの違いしかないため説明を割愛する。
【００３１】
また、図３においては、減筒運転時に休止させる１番から３番の気筒１に対し油圧ユニット１１と油圧ユニット２１とを夫々装備させた図示としているが、これは説明の便宜上からこのような図示としているだけであって、実際には油圧ユニット１１と油圧ユニット２１とを一体的に構成することが可能である。
【００３２】
更に、図１〜図３に図示しているエンジンには、コンプレッサ２５ａとタービン２５ｂを備えて成るターボチャージャ２５が併用されており、前記タービン２５ｂの下流側には、排気ガス２３を浄化するための触媒やパティキュレートフィルタ等といった後処理装置２６が装備されている。
【００３３】
尚、図１中における符号の２７は気筒１の天井部中央に装備されたインジェクタを示し、該インジェクタ２７による燃料噴射が前記制御装置１９からの制御信号２７ａにより停止されて減筒運転が実施されるようになっているが、この減筒運転時に休止気筒１の圧縮上死点付近で圧縮圧力が吸気側へ開放されることで生じたトルク低下は、前記制御装置１９からの制御信号２７ａにより稼働気筒１におけるインジェクタ２７の燃料噴射量を増加することで補償されるようになっている。
【００３４】
また、図３中における符号の２８はＥＧＲパイプ、２９はＥＧＲクーラ、３０はＥＧＲバルブ、３１はインタークーラ、３２はエアクリーナを夫々示している。
【００３５】
而して、排気温度の低い軽負荷の運転領域で制御装置１９からの制御信号２７ａにより１番から３番の気筒１のインジェクタ２７による燃料噴射を停止して減筒運転を実施し、その休止された１番から３番の気筒１に対応した油圧ユニット１１にて制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を開けてコントロールバルブ１７を逆止弁として機能させることで油通路１３の油圧を保持しておくと、圧縮上死点付近となった気筒１のブレーキ専用カム７ｘによりマスターピストン１２が作動されて油通路１３に油圧が発生し、スレーブピストン１４により当該気筒１の吸気弁４が強制的に圧縮上死点付近で開作動されて圧縮圧力が吸気流路５側に開放されるので、次の膨張行程におけるピストン３を押し下げる力が喪失して圧縮行程で得た制動力が有効に作用すると共に、膨張行程にあっても抵抗がかかるようになって制動力がかかり、これによりエンジンに与えられる負荷抵抗によるトルク低下が残りの４番から６番の稼働している気筒１における燃料噴射量の増加により補償されて排気温度が高められるが、この際に、吸気弁４を強制的に開作動して圧縮圧力を吸気側に開放するようにしているので、１番から３番の休止気筒１から燃焼行程を経ない圧縮空気（吸入空気１０）が排気側に排出されて４番から６番の稼働気筒１からの高温の排気ガス２３が希釈されてしまう事態が未然に回避され、排気昇温の効果が目減りしてしまうことが防止される。
【００３６】
更に、４番から６番の稼働気筒１からの高温の排気ガス２３のみが排気側に排出されることでエンジン全体としての作動ガス量が半減することに加え、図４にコンプレッサ２５ａの性能曲線図を示す如く、圧縮圧力を吸気側に開放するようにしたことでコンプレッサ２５ａの作動点がＡ点からＢ点へと移動してサージ領域に近づき、これによりコンプレッサ２５ａの過給効率が低下して作動ガス量がより一層低減されることになり、しかも、圧縮により昇温した空気（吸入空気１０）が吸気側に戻されることで４番から６番の稼働気筒１の吸入空気１０の温度が高められるので、これらの相乗的な作用が相まって極めて効率の良い排気昇温が図られることになる。
【００３７】
ただし、圧縮圧力を吸気側に開放するようにしたことでコンプレッサ２５ａの作動点がサージ領域に近づいて過給効率が低下する結果、減筒運転が可能な運転領域が軽負荷の運転領域に制限されることにもなるが、このような軽負荷の運転領域こそが排気温度の低い運転領域であって、後処理装置２６を活性温度まで確実に上げたい運転領域であるため、この運転領域で効率の良い排気昇温を図ることができることは当技術分野において非常に有用性が高いものと言える。
【００３８】
従って、上記形態例によれば、減筒運転の実施とその休止気筒１での圧縮圧力の開放とを併用して排気昇温を図るにあたり、従来より効果的な排気昇温を実現することができ、排気温度の低い運転領域でも排気流路２４途中の後処理装置２６を確実に活性温度以上として良好な排気浄化性能を得ることができる。
【００３９】
また、特に本形態例にあっては、従前通り圧縮上死点付近で排気弁４’を強制的に開作動して圧縮圧力を開放するようにした既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキも併用されているので、減筒運転時の１番から３番の休止気筒１にて圧縮圧力を開放するにあたり、圧縮圧力を吸気側に全て開放することでコンプレッサ２５ａの作動点がサージ領域に入る危険性が高い運転領域では、排気弁４’も併用して圧縮圧力を吸気側と排気側の両方に開放することができ、圧縮圧力を吸気側と排気側の両方に開放してもコンプレッサ２５ａの作動点がサージ領域に入る危険性が高い運転領域では、圧縮圧力の吸気側への開放を停止して排気側のみに開放することができるので、減筒運転が可能な運転領域の拡大を図ることができる。
【００４０】
尚、本発明の排気昇温方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、スレーブピストンによりロッカーアームを介さずにバルブブリッジを直接押し下げたり、片方の排気弁のみをバルブブリッジを貫通して直接押し下げたりするようにしても良いこと、また、図示する例では、ブレーキ専用カムを増設してマスターピストンを作動させるようにしているが、圧縮上死点付近となっている気筒のスレーブピストンが従動されるよう行程タイミングの合う別の気筒のロッカーアームの作動を利用してマスターピストンを作動させるようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１      気筒
４      吸気弁
４’    排気弁
２５ａ    コンプレッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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