(57)【要約】【課題】本発明は、複数の気筒群を有する多気筒内燃機関の排気浄化システムにおける機関始動時の排気浄化特性を向上させることを課題とする。【解決手段】多気筒内燃機関１において、気筒群１ａ、１ｂ毎に設けられた排気通路８ａ、８ｂのうちの一部の排気通路８ａに前段触媒１１が設けられており、排気通路８ａ、８ｂが集合して形成される集合排気通路１０に下流側触媒１２が設けられている。そして、機関始動時には、前段触媒１１が設けられていない排気通路８ｂが接続された気筒群１ｂに属する気筒２においては吸気を流入させると共に燃料を噴射するのみで該燃料への点火は休止させる。【選択図】図１
2008163830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒群と、
各気筒に設けられた点火栓と、
気筒群毎に設けられた吸気通路と、
気筒群毎に設けられた排気通路と、
前記排気通路が集合して形成される集合排気通路と、を有する多気筒内燃機関の排気浄化システムであって、
各吸気通路に設けられたスロットル弁と、
複数の排気通路のうちの一部の排気通路に設けられた前段触媒と、
前記集合排気通路に設けられた下流側触媒と、を備え、
前記多気筒内燃機関の始動時に、前記前段触媒が設けられていない排気通路が接続された気筒群に属する気筒においては所定量の燃料を噴射するのみで前記点火栓による点火は休止させ、且つ、該気筒群に接続されている吸気通路に設けられたスロットル弁を所定開度で開弁した状態とすることを特徴とする多気筒内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記下流側触媒の温度が高いほど、前記所定量を多くし且つ前記所定開度を大きくすることを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒群を有する多気筒内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、多気筒ディーゼル機関において、一部の気筒群に接続された吸気通路に設けられた吸気絞り弁を閉弁すると共に該一部の気筒群への燃料をカットすることで排気を昇温させる技術が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、二つの気筒群を有する内燃機関において、気筒群毎に設けられた排気通路のうちいずれか一方と二つの排気通路が集合して形成される集合排気通路とに触媒を設ける技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３３６４４０号公報
【特許文献２】特開平７−２７０００号公報
【特許文献３】特開平２００４−０１１６４６号公報
【特許文献４】特開平０６−２５７４８８号公報
【特許文献５】特開平７−１２７４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の気筒群を有する多気筒内燃機関の排気浄化システムにおいては、気筒群毎に設けられた排気通路それぞれに前段触媒を設けると共に、各排気通路が集合して形成される集合排気通路に下流側触媒を設ける場合がある。このような構成の場合、機関始動時において、排気のエネルギーが複数の前段触媒に分散して供給されることになるため各前段触媒の早期昇温が困難となる虞がある。そのため、排気浄化システムにおける機関始動時の排気浄化特性が低下する虞がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、複数の気筒群を有する多気筒内燃機関の排気浄化システムにおける機関始動時の排気浄化特性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る多気筒内燃機関においては、気筒群毎に設けられた排気通路のうちの一部の排気通路に前段触媒が設けられており、排気通路が集合して形成される集合排気通路に下流側触媒が設けられている。そして、機関始動時には、前段触媒が設けられていない排気通路が接続された気筒群に属する気筒においては吸気を流入させると共に燃料を噴射するのみで該燃料への点火は休止させる。
【０００７】
より詳しくは、本発明に係る多気筒内燃機関の排気浄化システムは、
複数の気筒群と、
各気筒に設けられた点火栓と、
気筒群毎に設けられた吸気通路と、
気筒群毎に設けられた排気通路と、
前記排気通路が集合して形成される集合排気通路と、を有する多気筒内燃機関の排気浄化システムであって、
各吸気通路に設けられたスロットル弁と、
複数の排気通路のうちの一部の排気通路に設けられた前段触媒と、
前記集合排気通路に設けられた下流側触媒と、を備え、
前記多気筒内燃機関の始動時に、前記前段触媒が設けられていない排気通路が接続された気筒群に属する気筒においては所定量の燃料を噴射するのみで前記点火栓による点火は休止させ、且つ、該気筒群に接続されている吸気通路に設けられたスロットル弁を所定開度で開弁した状態とすることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、複数の排気通路のうちの一部にのみ前段触媒が設けられている。そして、機関始動時においては、前段触媒が設けられている排気通路が接続された気筒群のみによって運転が行われることになる。そのため、排気のエネルギーの分散を抑制することが出来るため、前段触媒の昇温を促進させることが出来る。
【０００９】
また、本発明では、機関始動時に、前段触媒が設けられていない排気通路が接続された気筒群に属する気筒においては、燃焼は行われないが吸気は流入し且つ燃料噴射も行われる。これにより、前段触媒が設けられていない排気通路が接続された気筒群に属する気筒からは混合気が未燃の状態で排出され、該混合気が集合排気通路に設けられた下流側触媒に供給される。
【００１０】
このとき、下流側触媒は、前段触媒が設けられている排気通路を経由して供給される排気によって昇温されている。そのため、前段触媒が設けられていない排気通路から流れてくる混合気に含まれる燃料が下流側触媒で酸化される。その結果、下流側触媒の昇温が促進されることになる。
【００１１】
つまり、本発明によれば、機関始動時に、前段触媒および下流側触媒をより速やかに昇温させることが出来る。そのため、機関始動時の排気浄化特性を向上させることが可能となる。
【００１２】
本発明においては、機関始動時における、前段触媒が設けられていない排気通路が接続された気筒群に属する気筒での燃料噴射量である所定量および該気筒群に接続されている吸気通路に設けられたスロットル弁の開度である所定開度を、下流側触媒の温度に応じて設定してもよい。つまり、下流側触媒の温度が高いほど所定量を多くし且つ所定開度を大きくしてもよい。
【００１３】
下流側触媒の温度が高いほど、該下流側触媒においてより多くの燃料を酸化させることが可能となる。所定量および所定開度を上記のように設定することで、下流側触媒の温度が高いほど、該下流側触媒により多くの燃料および酸素を供給することが出来る。従って、下流側触媒をより速やかに昇温させることが出来る。また、下流側触媒に供給される燃料が過剰に多いために該燃料が下流側触媒で酸化されずに流出することを抑制することが出来る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の気筒群を有する多気筒内燃機関の排気浄化システムにおける機関始動時の排気浄化特性を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る多気筒内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
＜内燃機関およびその吸排気系の概略構成＞
図１は、本実施例に係る多気筒内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は、２つの気筒群１ａ、１ｂを有する車両駆動用のＶ型ガソリンエンジンで
ある。２つの気筒群のうち、一方を第一気筒群１ａと称し、他方を第二気筒群１ｂと称する。各気筒群１ａ、１ｂは３つの気筒２を有している。各気筒２には点火プラグ３が設けられている。
【００１７】
第一気筒群１ａには、各気筒２に対応して設けられた吸気枝管５を介して第一吸気通路４ａが接続されている。第二気筒群１ｂには、各気筒２に対応して設けられた吸気枝管５を介して第二吸気通路４ｂが接続されている。また、各吸気枝管５には燃料噴射弁６が設けられている。第一吸気通路４ａには第一スロットル弁７ａが設けられており、第二吸気通路４ｂには第二スロットル弁７ｂが設けられている。
【００１８】
第一気筒群１ａには、各気筒２に対応して設けられた排気枝管９を介して第一排気通路８ａが接続されている。また、第二気筒群１ｂには、各気筒２に対応して設けられた排気枝管９を介して第二排気通路８ｂが接続されている。そして、第一排気通路８ａと第二排気通路８ｂとが集合して集合排気通路１０が形成されている。
【００１９】
第一排気通路８ａには酸化触媒１１が設けられている。また、集合排気通路１０には三元触媒１２が設けられている。集合排気通路１０における三元触媒１２より下流側には排気の温度を検出する温度センサ１３が設けられている。尚、本実施例においては、酸化触媒１１が本発明に係る前段触媒に相当し、三元触媒１２が本発明に係る下流側触媒に相当する。酸化触媒１１および三元触媒１２をその他の酸化機能を有する触媒に置き換えてもよい。
【００２０】
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、温度センサ１３が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は該温度センサ１３の出力値に基づいて三元触媒１２の温度を推定する。
【００２１】
また、ＥＣＵ２０には、各点火プラグ３、燃料噴射弁６、スロットル弁７ａ、７ｂが電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
【００２２】
＜始動制御＞
次に、本実施例に係る内燃機関１の始動制御について説明する。本実施例にでは、内燃機関１の始動時において、第一気筒群１ａの点火プラグ３にのみ通電し、第二気筒群１ｂの点火プラグ３への通電は休止する。つまり、内燃機関１の始動時においては、第一気筒群１ａに属する気筒２でのみ燃料の燃焼が行われ、第二気筒群１ｂに属する気筒２では吸入空気が供給され且つ燃料が噴射されるのみで燃料の燃焼は行われない。
【００２３】
この場合、第一気筒群１ａのみにおける燃料の燃焼エネルギーによって内燃機関１が運転される。そのため、第一気筒群１ａの各燃料噴射弁６からの燃料噴射量を第一および第二気筒群１ａ、１ｂの両方で燃料の燃焼が行われる場合よりも多くする。そして、第一および第二排気通路８ａ、８ｂのうち第一排気通路８ａにのみ排気が流れることになる。従って、内燃機関１の排気のエネルギーが分散することなく第一排気通路８ａに設けられた酸化触媒１１に供給される。そのため、該酸化触媒１１の昇温を促進させることが出来る。
【００２４】
また、第一排気通路８ａを流れた排気が集合排気通路１０に流入し、該排気が三元触媒１２に供給される。これにより、三元触媒１２が昇温される。一方、第二排気通路８ｂには、第二気筒群１ｂに属する各気筒２から排出される未燃の混合気が流れることになる。そして、第二排気通路８ｂを流れた混合気が集合排気通路１０に流入し、該混合気が三元触媒１２に供給される。つまり、第一排気通路８ａを経由して供給された排気によって昇
温された三元触媒１２に、第二排気通路８ｂを経由して混合気が供給されることになる。そのため、混合気に含まれる燃料が三元触媒１２で酸化される。その結果、三元触媒１２の昇温が促進されることになる。
【００２５】
従って、本実施例によれば、内燃機関１の始動時に、酸化触媒１１および三元触媒１２をより速やかに昇温させることが可能となる。
【００２６】
以下、本実施例に係る内燃機関１の始動制御のルーチンについて、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンはＥＣＵ２０に予め記憶されており、該ＥＣＵ２０がＯＮとなっている間、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００２７】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、内燃機関１の始動条件が成立したか否かを判別する。始動条件としては、内燃機関１を搭載した車両のイグニッションスイッチがＯＮとなった場合等を例示することが出来る。Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。
【００２８】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０は、三元触媒１２の温度Ｔｃｔを読み込む。
【００２９】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、第二気筒群１ｂの燃料噴射弁６からの燃料噴射量Ｑｆ２の目標値である目標燃料噴射量Ｑｆｔ２および第二スロットル弁７ｂの開度Ｒｓ２の目標値である目標開度Ｒｓｔ２を三元触媒１２の温度Ｔｃｔに基づいて算出する。
【００３０】
上述したように、内燃機関１の始動時において第二気筒群１ｂに属する各気筒２で噴射された燃料は未燃の混合気として排出され、該混合気が三元触媒１２に供給される。そのため、目標燃料噴射量Ｑｆｔ２は三元触媒１２において酸化することが可能な燃料量として設定される。また、目標開度Ｒｓｔ２は、第二気筒群１ｂでの吸気量が、目標燃料噴射量Ｑｆｔ２分の燃料を三元触媒１２で酸化させることが可能な酸素を該三元触媒１２に供給できる量となるような開度として設定される。
【００３１】
三元触媒１２の温度Ｔｃｔが高いほど該三元触媒１２においてより多くの燃料を酸化することが可能となる。そのため、三元触媒１２の温度Ｔｃｔが高いほど、目標燃料噴射量Ｑｆｔ２はより多い量に設定され且つ目標開度Ｒｓｔ２はより大きい開度に設定される。
【００３２】
以上のような三元触媒１２の温度Ｔｃｔと目標燃料噴射量Ｑｆｔ２および目標開度Ｒｓｔ２との関係は実験等によって求められており、ＥＣＵ２０にマップとして予め記憶されている。Ｓ１０３においては、該マップから目標燃料噴射量Ｑｆｔ２および目標開度Ｒｓｔ２を算出する。
【００３３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、第一気筒群１ａの燃料噴射弁６からの燃料噴射量Ｑｆ１の目標値である目標燃料噴射量Ｑｆｔ１および第一スロットル弁７ａの開度Ｒｓ１の目標値である目標開度Ｒｓｔ１を算出する。
【００３４】
上述したように、本実施例では、内燃機関１の始動時は第一気筒群１ａのみにおける燃料の燃焼エネルギーによって内燃機関１が運転される。そのため、目標燃料噴射量Ｑｆｔ１および目標開度Ｒｓｔ１は、要求される内燃機関１のトルクに応じた値として算出される。内燃機関１のトルクと目標燃料噴射量Ｑｆｔ１および目標開度Ｒｓｔ１との関係は実験等によって求められておりＥＣＵ２０にマップとして予め記憶されている。Ｓ１０３においては、該マップから目標燃料噴射量Ｑｆｔ１および目標開度Ｒｓｔ１を算出する。
【００３５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５に進み、第一スロットル弁７ａの開度Ｒｓ１を目標開度Ｒｓｔ１に制御し、第二スロットル弁７ｂの開度を目標開度Ｒｓｔ２に制御する。
【００３６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６に進み、第一気筒群１ａにおいて、燃料噴射量Ｑｆ１を目標燃料噴射量Ｑｆｔ１に制御して各燃料噴射弁６による燃料噴射を実行すると共に各点火プラグ３による燃料への点火を実行する。
【００３７】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７に進み、第二気筒群１ｂにおいて、燃料噴射量Ｑｆ２を目標燃料噴射量Ｑｆｔ２に制御して各燃料噴射弁６による燃料噴射を実行する。そして、該第二気筒群１ｂにおいては点火プラグ３への通電を休止することで、燃料への点火を休止する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００３８】
以上説明したルーチンによれば、内燃機関１の始動時においては、第一気筒群１ａのみにおける燃料の燃焼エネルギーによって内燃機関１が運転される。そのため、内燃機関１の排気のエネルギーが分散することなく第一排気通路８ａに設けられた酸化触媒１１に供給される。また、第二気筒群１ｂに属する各気筒２からは未燃の混合気が排出され、該混合気が三元触媒１２に供給される。そのため、内燃機関１の始動時において、酸化触媒１１および三元触媒１２の昇温を促進させることが出来、以って、排気をより浄化することが可能となる。
【００３９】
また、上記ルーチンによれば、内燃機関１の始動時における第二気筒群１ｂでの燃料噴射量および吸気量が三元触媒１２の温度Ｔｃｔが高いほどより多くなる。つまり、三元触媒１２の温度Ｔｃｔが高いほど該三元触媒１２に供給される燃料と酸素とがより多くなる。そのため、三元触媒１２をより速やかに昇温させることが可能となる。また、三元触媒１２に供給される燃料が過剰に多いために該燃料が三元触媒１２で酸化されずに流出することを抑制することが出来る。
【００４０】
尚、本実施例においては、三元触媒１２の温度Ｔｃｔを温度センサ１３の検出値に基づいて推定したが、該三元触媒１２の温度Ｔｃｔを、機関始動時点からの経過時間や内燃機関１の冷却水の温度、第一および第二気筒群１ａ、１ｂでの吸気量の積算値、第一および第二気筒群１ａ、１ｂでの燃料噴射量の積算値等に基づいて推定してもよい。
【００４１】
また、本実施例では、内燃機関１の始動時において、三元触媒１２の温度Ｔｃｔが該三元触媒１２が充分に活性していると判断出来る所定温度以上である場合は、第一および第二気筒群１ａ、１ｂの両方において燃料噴射を実行すると共に点火プラグ３による燃料への点火を実行してもよい。即ち、内燃機関１の始動時において、三元触媒１２の温度Ｔｃｔが所定温度より低い場合にのみ上述した内燃機関１の始動制御を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図。
【図２】実施例に係る内燃機関の始動制御のルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・内燃機関
１ａ・・第一気筒群
１ｂ・・第二気筒群
２・・・気筒
３・・・点火プラグ
４ａ・・第一吸気通路
４ｂ・・第二吸気通路
５・・・吸気枝管
６・・・燃料噴射弁
７ａ・・第一スロットル弁
７ｂ・・第二スロットル弁
８ａ・・第一排気通路
８ｂ・・第二排気通路
９・・・排気枝管
１０・・集合排気通路
１１・・酸化触媒
１２・・三元触媒
１３・・温度センサ
２０・・ＥＣＵ
【図１】
2008163830.tif 000003
【図２】
2008163830.tif 000004