(57)【要約】【課題】多気筒内燃機関における気筒を複数の気筒群に分割し、排気浄化装置を気筒群毎に設け、さらに、運転状態に応じて、一部の気筒群を休止する部分気筒運転と、全ての気筒群を稼動させる全気筒運転とを切換える可変気筒内燃機関において、部分気筒運転から全気筒運転に切換えた直後から、良好な燃費性能または排気浄化性能を得ることができる技術を提供する。【解決手段】可変気筒内燃機関において、部分気筒運転から全気筒運転に切換えるときに（Ｓ１０４）、休止していた気筒群の気筒について排気温度を上昇させる燃焼昇温制御を行う（Ｓ１０６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関における気筒を複数の気筒群に分割し、内燃機関の運転状態に応じて、その一部の気筒群における燃料噴射を停止する部分気筒運転と、全ての気筒群において燃料噴射を実施する全気筒運転とを切換える可変気筒内燃機関において、
前記気筒群毎に設けられた排気通路と、
前記気筒群毎に設けられた各排気通路に配置され、該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装置と、を備え、
前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換えるときには、燃料噴射が停止していた気筒群について、排気温度を上昇させる燃焼昇温制御を行うことを特徴とする可変気筒内燃機関。
【請求項２】
前記部分気筒運転を所定時間以上継続して実施した場合にのみ、前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換えるときに、燃料噴射が停止していた気筒群について、排気温度を上昇させる燃焼昇温制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の可変気筒内燃機関。
【請求項３】
前記排気浄化装置の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記温度検出手段によって検出された、前記燃料噴射が停止していた気筒群に設けられた排気通路に配置された排気浄化装置の温度と、燃料噴射が実施されていた気筒群に設けられた排気通路に配置された排気浄化装置の温度との差が、所定温度差以下となった場合、前記燃焼昇温制御を終了することを特徴とする請求項１または２に記載の可変気筒内燃機関。
【請求項４】
前記排気浄化装置の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記部分気筒運転中において、
前記温度検出手段によって検出された、前記燃料噴射が停止している気筒群に設けられた排気通路に配置された排気浄化装置の温度が、所定温度以下となった場合、前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換えることを特徴とする請求項１または２に記載の可変気筒内燃機関。
【請求項５】
前記排気浄化装置には、前記排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した微粒子物質を酸化除去する再生処理によって前記微粒子物質の捕集能力が再生されるフィルタが設けられ、
前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換えるときには、燃料噴射が停止していた気筒群について、排気温度を上昇させる燃焼昇温制御を行うことにより前記フィルタに対して前記再生処理を実施することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の可変気筒内燃機関。
【請求項６】
前記燃焼昇温制御は、圧縮行程上死点の近傍で行われる燃料の主噴射に加えて、圧縮行程上死点より遅角側の時期において燃料の副噴射を行なうポスト噴射制御であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の可変気筒内燃機関。
【請求項７】
多気筒内燃機関における気筒を複数の気筒群に分割し、内燃機関の運転状態に応じて、その一部の気筒群における燃料噴射を停止する部分気筒運転と、全ての気筒群において燃料噴射を実施する全気筒運転とを切換える可変気筒内燃機関において、
前記気筒群毎に設けられた排気通路と、
前記気筒群毎に設けられた各排気通路に配置され、該排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した微粒子物質を酸化除去する再生処理によって微粒子物質の捕集能力が再生されるフィルタと、を備え、
前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換えるときには、燃料噴射を停止していた気
筒群についての排気通路に配置されたフィルタについて、前記再生処理を行うことを特徴とする可変気筒内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多気筒内燃機関における気筒を複数の気筒群に分割し、運転状態に応じて、一部の気筒群を休止する部分気筒運転と、全ての気筒群を稼動させる全気筒運転とを切換える可変気筒内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多気筒内燃機関では、アイドル時や減速時等、エンジンの出力を必要としない運転状態においては、燃料の消費量を低減するために、一部の気筒への燃料噴射を停止して休止する可変気筒運転が行われている（例えば、特許文献１参照。）。また、この可変気筒運転について、多気筒内燃機関における気筒を複数の気筒群に分割し、該気筒群毎に排気通路、ＥＧＲ装置、排気浄化装置（フィルタ）などを設け、気筒群毎にＥＧＲ装置を制御し、各気筒群に均等にＥＧＲガスを供給する技術などが提案されている（例えば、特許文献２。）。
【０００３】
ところで、特に気筒群毎に排気浄化装置を設けた可変気筒内燃機関では、部分気筒運転時には、休止した気筒群に対して設けられた排気浄化装置に高温の排気が導入されないため、排気浄化装置の温度が低下する場合があった。その結果、休止した気筒群が再稼働された時には排気浄化装置の浄化性能が低下しており、排気の導入による加熱で浄化性能が回復するまでの間は、排気ガスが浄化されないまま排出される場合があった。
【０００４】
また同様に、部分気筒運転時には、休止した気筒群に属する気筒内のピストン、シリンダボア及び、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などの温度は低下する。その結果、休止した気筒群が再稼働された時には、該気筒群に属する気筒において、摩擦損失が増加する場合があった。
【特許文献１】特開平７−１３３７１６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７８６０６号公報
【特許文献３】特開平１０−２９９４６３号公報
【特許文献４】特開平１１−１１７７８６号公報
【特許文献５】特開平１１−２７０３２８号公報
【特許文献６】特開平１１−２９４１４６号公報
【特許文献７】特開平３−８５３４０号公報
【特許文献８】特開平３−１０７５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的とするところは、多気筒内燃機関における気筒を複数の気筒群に分割し、排気浄化装置を気筒群毎に設け、さらに、運転状態に応じて、一部の気筒群を休止する部分気筒運転と、全ての気筒群を稼動する全気筒運転とを切換える可変気筒内燃機関において、部分気筒運転から全気筒運転に切換えた直後から、良好な燃費性能または排気浄化性能を得ることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、多気筒内燃機関における気筒を複数の気筒群に分割し、内燃機関の運転状態に応じて、その一部の気筒群における燃料噴射を停止する部分気筒運転と、全ての気筒群において燃料噴射を実施する全気筒運転とを切換える可変気筒内燃機関において、部分気筒運転から全気筒運転に切換えるときに、燃料噴射が停止していた気筒群の気筒について排気温度を上昇させる燃焼昇温制御を行うことを最大の特徴と
する。
【０００７】
より詳しくは、多気筒内燃機関における気筒を複数の気筒群に分割し、内燃機関の運転状態に応じて、その一部の気筒群における燃料噴射を停止する部分気筒運転と、全ての気筒群において燃料噴射を実施する全気筒運転とを切換える可変気筒内燃機関において、
前記気筒群毎に設けられた排気通路と、
前記気筒群毎に設けられた各排気通路に配置され、該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装置と、を備え、
前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換えるときには、燃料噴射が停止していた気筒群について、排気温度を上昇させる燃焼昇温制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
ここで、上述したように、部分気筒運転中においては、燃料噴射が停止されていた気筒群に属する気筒（以下、「休止している気筒」という）のピストンやシリンダボアなどの温度が低下し、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油の温度も低下している。また、燃料噴射が停止されている気筒群（以下、「休止している気筒群」という）に設けられた排気通路に配置された排気浄化装置の温度も低下している。その結果、部分気筒運転から全気筒運転に切換えた際に、休止していた気筒の摩擦損失の増加により燃費性能が悪化したり、排気浄化装置の浄化性能の低下によりエミッションが悪化したりする場合があった。そこで、本発明においては、部分気筒運転から全気筒運転に切換える際に、休止していた気筒について排気温度を上昇させる燃焼昇温制御を行うこととした。
【０００９】
そうすれば、部分気筒運転から全気筒運転に切換える際に、休止していた気筒のピストン、シリンダボア及び、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などの温度（以下、「休止していた気筒内の温度」という。）を早期に上昇させることができる。その結果、休止していた気筒における摩擦損失を早期に低減することができ、全気筒運転に切り替わった直後から、良好な燃費性能を得ることができる。
【００１０】
同様に、休止していた気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度も早期に上昇させることにより排気浄化性能を回復させることができる。その結果、全気筒運転に切り替わった直後から、良好なエミッションを得ることができる。
【００１１】
ここで、排気浄化装置の例としては、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒や、排気中のＨＣ，ＣＯ等を浄化する酸化触媒などの排気浄化触媒及び、これらと、排気中の微粒子物質（ＰＭ：パティキュレートマター）を捕集するフィルタを組み合わせた装置を挙げることができる。またここで、燃焼昇温制御の例としては、内燃機関において圧縮行程上死点の近傍で行われる燃料噴射（主噴射）に加えてポスト噴射やアフター噴射などの副噴射を実施し、この副噴射による燃料を燃焼室で燃焼させ、排気温度を上昇させる制御や、主噴射の時期を圧縮行程上死点より遅角側に遅らせることにより排気温度を上昇させる制御を挙げることができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記部分気筒運転を所定時間以上継続して実施した場合にのみ、前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換える際に、休止していた気筒群について燃焼昇温制御を行うようにしてもよい。
【００１３】
すなわち、部分気筒運転を継続した時間が短い場合、休止している気筒内の温度の低下幅は小さくなる。同様に、排気浄化装置の温度の低下幅も小さくなる。従って、部分気筒運転が継続して実施された時間が短い場合は、燃焼昇温制御を行なわなくても、部分気筒運転から全気筒運転に切換えた直後から、良好な燃費性能及び排気浄化性能が得られる場合がある。
【００１４】
そこで、本発明においては、部分気筒運転の継続時間が所定時間以上である場合にのみ、前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換えるときに、休止していた気筒群について、燃焼昇温制御を行うようにするとよい。ここで、所定時間とは、部分気筒運転がこれ以上継続して実施された場合に、休止していた気筒内の温度及び、休止していた気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度の低下幅が大きくなり、前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換える際に燃焼昇温制御を行わないと、切換え直後には燃費性能または排気浄化性能が悪化するおそれがあると考えられる閾値としての時間であり、予め実験的に求められる。
【００１５】
こうすれば、休止している気筒内の温度、あるいは休止している気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度が充分高い場合には燃焼昇温制御を行わないこととなり、エネルギーの無駄を抑制できる。
【００１６】
また、本発明においては、前記排気浄化装置の温度を検出する温度検出手段を更に備え、前記温度検出手段によって検出された、前記燃料噴射が停止していた気筒群に設けられた排気通路に配置された排気浄化装置の温度と、燃料噴射が実施されていた気筒群に設けられた排気通路に配置された排気浄化装置の温度との差が、所定温度差以下となった場合、前記燃焼昇温制御を終了するようにするとよい。
【００１７】
ここで、部分気筒運転中にも稼動していた気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度は、充分な浄化性能を発揮する温度となっている。また、稼動していた気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度は、充分に温度上昇した気筒から排出された排気の温度を反映している。従って、本発明においては、部分気筒運転中に休止していた気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度と、稼動していた気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度とが同程度になるまで、前記燃焼昇温制御を継続することとした。
【００１８】
こうすることにより、休止していた気筒内の温度及び、休止していた気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度を、充分な燃費性能及び排気浄化性能を得ることができる温度まで確実に上昇させることができる。また、休止していた気筒内の温度及び、休止していた気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度を過度に上昇させることを抑制でき、エネルギーの無駄を抑制できる。さらに、部分気筒運転から切換えた後の全気筒運転における、全ての気筒及び、排気浄化装置の温度を均一化することができ、切換後の内燃機関の状態をより安定させることができる。
【００１９】
なお、ここにおいて所定温度差とは、前記燃料噴射が停止していた気筒群に設けられた排気通路に配置された排気浄化装置の温度と、燃料噴射が実施されていた気筒群に設けられた排気通路に配置された排気浄化装置の温度との差が、これ以下であれば、略同等と判断できる閾値としての温度差であり、予め実験的に求められる。
【００２０】
また、本発明においては、前記排気浄化装置の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記部分気筒運転中において、
前記温度検出手段によって検出された、前記燃料噴射が停止している気筒群に設けられた排気通路に配置された排気浄化装置の温度が、所定温度以下となった場合、前記部分気筒運転から前記全気筒運転に切換えるようにするとよい。
【００２１】
前述したように、部分気筒運転を継続している間は、休止している気筒内の温度及び、休止している気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度は下降する。そして、休止している気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度が過度に低下した場合には、部分気筒運転から全気筒運転に切換える際に、燃焼昇温制御を行ったとしても、良好な燃費性能
及び、排気浄化性能を得るようになるまでには時間がかかる。
【００２２】
そこで、本発明においては、休止している気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度が、所定温度以下となった場合には、部分気筒運転を中断し、全気筒運転に切換えるとともに燃焼昇温制御を行う。
【００２３】
こうすれば、部分気筒運転中に、休止している気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度が低下し過ぎることがなく、全気筒運転に切換えた直後から、より確実に、良好な燃費性能及び、排気浄化性能を得ることが可能となる。ここで、所定温度とは、休止している気筒群に対して設けられた排気浄化装置の温度がこれ以上低下すると、全気筒運転に切換えた直後から良好な燃費性能及び、排気浄化性能を得ることが困難となる閾値としての温度であり、例えば、排気浄化装置の活性化温度の下限値あるいは、下限値に若干のマージンを考慮した温度でもよい。
【００２４】
なお、本発明における排気浄化装置に、フィルタ（パティキュレート・フィルタ）が設けられている場合、前記燃焼昇温制御によって該フィルタが捕集した微粒子物質を酸化除去し、該フィルタの再生処理（以下、「ＰＭ再生処理」という。）を行うようにしてもよい。こうすれば、部分気筒運転から全気筒運転に切換える際に、休止していた気筒内の温度及び、排気浄化装置の温度を早期に上昇できると同時にフィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去することができ、フィルタの排気浄化能力を再生することができる。
【００２５】
この際、ＰＭ再生処理において、フィルタの温度を微粒子物質の酸化除去可能な温度まで上昇させるために、前記の燃焼昇温制御の他の方法を用いてもよいし、燃焼昇温制御と、他の方法を併用してもよい。ここで他の方法としては、例えば、前記可変気筒内燃機関の休止していた気筒群に対して設けられた排気通路中に、還元剤としての燃料を噴射する燃料添加弁を備え、部分気筒運転から全気筒運転に切換える際に、燃料添加弁から還元剤としての燃料をフィルタに供給する方法などを例示できる。
【００２６】
ここで、ＰＭ再生処理において、燃料添加弁から燃料を供給する方法のみを用いた場合には、休止していた気筒内の温度を上昇させることはできないが、排気浄化装置の温度を早期に上昇させることが可能となる。また、燃料添加弁から燃料を供給する方法と、燃焼昇温制御とを併用した場合には、休止していた気筒内の温度を上昇させるとともに、排気浄化装置の温度をより確実に上昇させることができる。
【００２７】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明にあっては、多気筒内燃機関における気筒を複数の気筒群に分割し、排気浄化装置を気筒群毎に設け、さらに、運転状態に応じて、一部の気筒群を休止する部分気筒運転と、全ての気筒群を稼動させる全気筒運転とを切換える可変気筒内燃機関において、部分気筒運転から全気筒運転に切換えた直後から、良好な出力性能または排気浄化性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。以下では、本発明をＶ型のディーゼルエンジンに適用した例について説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本実施例に係る可変気筒内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す可変
気筒内燃機関１（以下、単に「内燃機関１」という。）は、２つのバンク１ａ及び１ｂを有するＶ型ディーゼル機関であり、各バンク１ａ及び１ｂにはそれぞれ４つの気筒２ａ及び２ｂが設けられている。
【００３１】
内燃機関１は、各気筒２ａ及び２ｂの燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３ａ及び３ｂを備えている。各燃料噴射弁３ａ及び３ｂは、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４ａ及び４ｂと接続されている。
【００３２】
前記コモンレール４ａ及び４ｂは、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。
【００３３】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４ａ及び４ｂへ供給され、コモンレール４ａ及び４ｂにて所定圧まで蓄圧されて各気筒２ａ及び２ｂの燃料噴射弁３ａ及び３ｂへ分配される。そして、燃料噴射弁３ａ及び３ｂに駆動電圧が印加されると、燃料噴射弁３ａ及び３ｂが開弁し、その結果、燃料噴射弁３ａ及び３ｂから気筒２ａ及び２ｂの燃焼室へ燃料が噴射される。
【００３４】
次に、各バンク１ａ及び１ｂには、吸気枝管８ａ及び８ｂが接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２ａ及び２ｂの燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通している。
【００３５】
前記吸気枝管８ａ及び８ｂは、吸気管９ａ及び９ｂと接続され、前記吸気管９ａ及び９ｂは、最終的に両バンクに共通のエアクリーナボックス１０に接続されている。該エアクリーナボックス１０より下流で分岐した吸気管９ａ及び９ｂには、遠心過給機（ターボチャージャ）１５ａ及び１５ｂのコンプレッサハウジング１６ａ及び１６ｂと、該コンプレッサハウジング１６ａ及び１６ｂ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するための両バンク共通のインタークーラ１４と、が取り付けられている。
【００３６】
さらに、前記吸気管９ａ及び９ｂにおける吸気枝管８ａ及び８ｂの直上流に位置する部位には、該吸気管９ａ及び９ｂ内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁１３ａ及び１３ｂが設けられている。
【００３７】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８ａ及び１８ｂが接続され、排気枝管１８ａ及び１８ｂの各枝管が各気筒２ａ及び２ｂの燃焼室と図示しない排気ポートを介して連通している。
【００３８】
前記排気枝管１８ａ及び１８ｂは、前記遠心過給機１５ａ及び１５ｂのタービンハウジング１７ａ及び１７ｂと接続されている。該タービンハウジング１７ａ及び１７ｂは、排気管１９ａ及び１９ｂと接続されている。該排気管１９ａ及び１９ｂは、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００３９】
前記排気管１９ａ及び１９ｂの途中には、排気ガス中の微粒子物質（例えば、煤）を捕集するフィルタ２０ａ及び２０ｂが設けられている。
【００４０】
本実施例におけるフィルタ２０ａ及び２０ｂは、多孔質の基材からなるウォールフロー型のパティキュレートフィルタに白金（Ｐｔ）に代表される酸化触媒とカリウム（Ｋ）やセシウム（Ｃｓ）などに代表されるＮＯx吸蔵剤が担持されたものである。また、フィルタ２０ａ及び２０ｂの前段には、それぞれ酸化能を有する酸化触媒２１ａ及び２１ｂが備えられている。フィルタ２０ａ及び２０ｂと、酸化触媒２１ａ及び２１ｂは、本実施例における排気浄化装置を構成する。
【００４１】
なお、フィルタ２０ａ及び２０ｂは、ＮＯx吸蔵剤を担持していないものでもよく、フィルタ２０ａ及び２０ｂの前後に、独立してＮＯx触媒を設けてもよい。
【００４２】
また、排気管１９ａ及び１９ｂには、フィルタ２０ａ及び２０ｂの上流側と、フィルタ２０ａ及び２０ｂの下流側における、排気管１９ａ及び１９ｂ内を流れる排気ガスの圧力差に対応した電気信号を出力するフィルタ差圧センサ３０ａ及び３０ｂが取り付けられている。また、フィルタ２０ａ及び２０ｂより上流側および下流側の排気管１９ａ及び１９ｂには、それぞれ該排気管１９ａ及び１９ｂ内を流れる排気ガスの温度に対応した電気信号を出力する第１排気温度センサ２４ａ及び２４ｂ、第２排気温度センサ２９ａ及び２９ｂが取り付けられている。
【００４３】
また、内燃機関１には、該内燃機関１の排気系を流れる排気ガスの一部を吸気系へ再循環させる排気再循環装置４０ａ及び４０ｂが設けられている。排気再循環装置４０ａ及び４０ｂは、排気枝管１８ａ及び１８ｂから吸気管９ａ及び９ｂに至るよう形成された排気再循環通路（ＥＧＲ通路）２５ａ及び２５ｂと、電磁弁等からなり印加電圧の大きさに応じてＥＧＲ通路２５ａ及び２５ｂ内を流れる排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を調整するＥＧＲ弁２６ａ及び２６ｂと、ＥＧＲ弁２６ａ及び２６ｂより上流のＥＧＲ通路２５ａ及び２６ｂに設けられ該ＥＧＲ通路２５ａ及び２５ｂを流れるＥＧＲガスを冷却する両バンクに共通のＥＧＲクーラ２７とを備えている。さらに、ＥＧＲ通路２５ａ及び２５ｂにおけるＥＧＲクーラ２７のさらに上流側には、ＥＧＲガス中のＨＣなどを酸化して浄化するＥＧＲ触媒２８ａ及び２８ｂが備えられている。
【００４４】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５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。また、内燃機関１には、図示しないクランクシャフトの角度位置に対応する信号を出力するクランクポジションセンサ３６及び、運転者が操作するアクセルぺダルの動きと連動するアクセル開度に対応した信号を出力するアクセルポジションセンサ３７などの各種センサが備えられている。
【００４５】
ＥＣＵ３５には、フィルタ差圧センサ３０ａ及び３０ｂ、第１排気温度センサ２４ａ及び２４ｂ、第２排気温度センサ２９ａ及び２９ｂ、クランクポジションセンサ３６、アクセルポジションセンサ３７等が電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。
【００４６】
一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３ａ及び３ｂ、ＥＧＲ弁２６ａ及び２６ｂ等が電気配線を介して接続され、上記各部がＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。
【００４７】
また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの例としては、内燃機関１の運転状態に応じて、部分気筒運転から全気筒運転に切換える、後述の全気筒運転移行ルーチンなどを例示することができる。
【００４８】
本実施例における内燃機関１は、運転状態がアイドル運転時や減速運転時等に属するなど、部分気筒運転条件が成立することをＥＣＵ３５が検出した時には片方のバンクを休止させて部分気筒運転を行う。具体的には、バンク１ａを稼働させたまま、バンク１ｂに属する気筒２ｂへの、燃料噴射弁３ｂからの燃料噴射を停止することにより、バンク１ｂに属する気筒２ｂを休止する。一方、運転状態が比較的高機関負荷、高機関回転数になるな
ど、全気筒運転条件が成立した場合には、バンク１ｂに属する気筒２ｂにおける燃料噴射弁３ｂからの燃料噴射を再開し、全気筒運転に切換える。なお、今後、部分気筒運転においては、バンク１ｂに属する気筒２ｂを休止する前提で説明を進めるが、バンク１ａに属する気筒２ａを休止してもよいことは言うまでもない。
【００４９】
ここで、内燃機関１が部分気筒運転される時には、バンク１ａからは排気ガスが排出されるが、バンク１ｂからは低温の新気がそのまま排出される。従って、バンク１ｂに属する気筒２ｂ内の図示しないピストンやシリンダボア、または気筒２内のピストンやシリンダボア周りの潤滑油の温度が低下してしまう。また、バンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂや、ＥＧＲ触媒２８ｂにも、低温の新気が導入され、それらの床温も低下する。その結果、全気筒運転に切換えた場合に、気筒２ｂにおいて冷却損失及び摩擦損失が増加しており、燃費性能の悪化を招くおそれがあった。また、フィルタ２０ｂに担持されたＮＯｘ触媒の温度が低下しており、活性化温度から外れることにより排気浄化性能が低下し、エミッションの悪化を招くおそれがあった。
【００５０】
そこで、本実施例においては、部分気筒運転から全気筒運転に切換える際に、休止していたバンク１ｂに属する気筒２ｂについて、排気温度を上昇させる燃焼昇温制御を行うこととした。
【００５１】
以下に、図２を用いて、本実施例における内燃機関１が、部分気筒運転から全気筒運転に切換わる際の制御について説明する。図２は、本実施例における全気筒運転移行ルーチンである。本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中に、所定期間毎にＥＣＵ３５によって繰り返し実行される。
【００５２】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、内燃機関１が部分気筒運転中かどうかが判定される。具体的には、バンク１ｂ側における燃料噴射弁３ｂの駆動信号をＥＣＵ３５で検出して判定してもよい。ここで部分気筒運転中でないと判断された場合には、既に全気筒運転の実施中ということであるので本ルーチンを一旦終了する。一方、部分気筒運転中であると判定された場合には、Ｓ１０２に進む。
【００５３】
Ｓ１０２においては、内燃機関１の運転状態が取得される。具体的には、クランクポジションセンサ３６の出力信号がＥＣＵ３５に読み込まれ、ＥＣＵ３５において演算が行われることにより機関回転数が取得される。また、アクセルポジションセンサ３７の出力信号がＥＣＵ３５に読み込まれ、機関負荷が取得される。
【００５４】
次に、Ｓ１０３に進み、Ｓ１０２で取得された運転状態について、全気筒運転条件が成立するかどうかが判定される。ここで、運転状態について、全気筒運転条件が成立しないと判定された場合には、部分気筒運転が継続されるので、本ルーチンを一旦終了する。一方、運転状態について、全気筒運転条件が成立すると判定された場合には、Ｓ１０４に進む。なおここで、全気筒運転条件とは、内燃機関１の運転状態が、比較的高機関負荷、高機関回転数の全気筒運転領域に属するか否か、要求負荷が増加しているか否かなどの条件であり、内燃機関１に対し予め設定された条件である。
【００５５】
Ｓ１０４においては、部分気筒運転から全気筒運転に切換える制御が行われる。具体的には休止しているバンク１ｂに属する気筒２ｂにおいて、燃料噴射弁３ｂからの燃料噴射を再開する。
【００５６】
次にＳ１０５に進み、今回の部分気筒運転の継続時間が所定時間ｔ０以下であったかどうかが判定される。ここで所定時間ｔ０は、これ以上部分気筒運転が継続すれば、休止している気筒２ｂ及び、休止しているバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂの温
度が低下しており、全気筒運転に切換える際に燃焼昇温制御を行わなければ、切り換え直後の燃費性能および排気浄化性能が悪化すると判断される閾値としての時間である。
【００５７】
ここで、部分気筒運転の継続時間がｔ０よりも長かったと判断された場合には、燃焼昇温制御を行わないと全気筒運転に切り換えた直後に良好な燃費性能及び排気浄化性能を得ることが困難と判断されるのでＳ１０６に進む。一方、部分気筒運転の継続時間がｔ０以下であると判断された場合には、燃焼昇温制御の必要はないと判断されるので、本ルーチンを一旦終了する。
【００５８】
Ｓ１０６においては、燃焼昇温制御を開始する。具体的には気筒２ｂにおける圧縮行程上死点の遅角側において、燃料噴射弁３ｂから燃料噴射してポスト噴射を行う。そして、膨張行程の途中で、ポスト噴射された燃料を燃焼させることにより排気温度を上昇させる。この制御によって、休止していた気筒２ｂ内の図示しないピストンやシリンダボア、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などの温度を早期に上昇させることができる。また、高温の排気をフィルタ２０ｂに導入することができるので、フィルタ２０ｂの床温を早期に上昇させることができる。
【００５９】
Ｓ１０６において燃焼昇温制御を開始した後、Ｓ１０７に進む。Ｓ１０７においては、第２排気温度センサ２９ｂによってフィルタ２０ｂから排出される排気の排気温度を取得するとともに、第２排気温度センサ２９ａによってフィルタ２０ａから排出される排気の排気温度をも取得する。ここで、第２排気温度センサ２９ａ、２９ｂで取得される排気温度は、フィルタ２０ａ、２０ｂから排出された直後の排気の温度であり、これらをもってフィルタ２０ａ、２０ｂの床温であると考えることができる。またここで、第２排気温度センサ２９ａ、２９ｂは、本実施例における温度検出手段を構成する。
【００６０】
そして、Ｓ１０８に進み、Ｓ１０７において取得されたフィルタ２０ａの床温と、フィルタ２０ｂとの床温の差がＴ０以下かどうかが判定される。ここで、フィルタ２０ａの床温と、フィルタ２０ｂの床温の差がＴ０より大きいと判定された場合には、燃焼昇温制御によるフィルタ２０ｂの床温上昇が不充分であると判断されるので、Ｓ１０７の前に戻り、Ｓ１０７において再度第２排気温度センサ２９ａ及び２９ｂの出力信号が取得される。そして、Ｓ１０８において再度Ｓ１０７において取得されたフィルタ２０ａの床温と、フィルタ２０ｂとの床温の差がＴ０以下かどうかが判定される。そして、Ｓ１０８において、Ｓ１０７において取得されたフィルタ２０ａの床温と、フィルタ２０ｂとの床温の差がＴ０以下と判定されるまで上記の処理が繰り返される。
【００６１】
Ｓ１０８において、フィルタ２０ａの床温と、フィルタ２０ｂとの床温の差がＴ０以下と判定された場合には、燃焼昇温制御によってフィルタ２０ｂの床温が充分に上昇したと判断されるので、Ｓ１０９に進み、燃焼昇温制御を終了し、本ルーチンを一旦終了する。尚、本ルーチンにおいては、気筒２ｂの下流側に離れた場所にあるフィルタ２０ｂにおいて、床温が充分に上昇されている場合には、気筒２ｂ内の図示しないピストン、シリンダボア及び、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などは当然に充分温度上昇していると判断している。
【００６２】
以上、説明したように、本実施例における全気筒運転移行ルーチンにおいては、部分気筒運転から全気筒運転に切換える際に燃焼昇温制御を行っているため、休止していた気筒２ｂのピストン、シリンダボア及び、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などの温度を早期に上昇させるとともに、休止していたバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂの床温を早期に上昇させることができる。その結果、全気筒運転に切換えた直後から良好な燃費性能及び、排気浄化性能を得ることができる。
【００６３】
また、本実施例における全気筒運転移行ルーチンにおいては、部分気筒運転の継続時間がｔ０より長かった場合に限って燃焼昇温制御を行っている。従って、部分気筒運転の継続時間が短時間であり、休止していた気筒２ｂのピストン、シリンダボア及び、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などの温度及び、休止していたバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂの床温の温度低下幅が小さい場合には、燃焼昇温制御を実施しないこととなり、エネルギーの無駄を抑制することができる。
【００６４】
また、本実施例における全気筒運転移行ルーチンにおいては、休止していたバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂの床温と、稼動していたバンク１ａの排気系に設けられたフィルタ２０ａの床温との差を検出し、その床温がＴ０以下となった時点で、燃焼昇温制御を終了している。これにより、休止していたバンク１ｂにおける気筒２ｂのピストンやシリンダボア、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などの温度及び、フィルタ２０ｂの床温を、充分な燃費性能及び排気浄化性能を得ることができる温度まで確実に上昇させることができる。また、休止していたバンク１ｂにおける気筒２ｂのピストンやシリンダボア、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などの温度及び、フィルタ２０ｂの床温を過度に上昇させることがなく、エネルギーの無駄を抑制することができる。さらに、全気筒運転において気筒２ａ内の温度と気筒２ｂ内の温度とを均一化できる。同様にフィルタ２０ａの床温とフィルタ２０ｂの床温とを均一化できる。その結果、全気筒運転に切換後の内燃機関１の状態をより安定させることができる。
【００６５】
なお、本実施例においては、燃料噴射弁３ｂによってポスト噴射を行うことによって燃焼昇温制御を行ったが、排気温度を上昇させる燃焼昇温制御はこれに限らない。例えば、燃料噴射弁３ｂから気筒２ｂへの主噴射の時期を圧縮行程上死点の遅角側に移動させるとともに、燃料噴射量を増加させ、排気に供給する熱量を増加させて排気温度を上昇させるような方法をとってもよい。
【００６６】
また、本実施例における全気筒運転移行ルーチンによれば、上述のように、フィルタ２０ｂの床温を早期に上昇させ、全気筒運転に切換えた直後から良好な排気浄化性能を得ることができるが、それと同時に、部分気筒運転中に床温が低下したＥＧＲ触媒２６ｂの床温を早期に上昇させることもできる。従って、全気筒運転に切換えた直後から、ＥＧＲガスに対しても良好な排気浄化性能を得ることができる。
【実施例２】
【００６７】
次に、本実施例における内燃機関１が、部分気筒運転から全気筒運転に切換わる際の制御の別の例について、図３を用いて説明する。本実施例における内燃機関１のハード構成は、実施例１で説明したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。図３は、本実施例における全気筒運転移行ルーチンである。本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中に、所定期間毎にＥＣＵ３５によって繰り返し実行される。
【００６８】
本ルーチンが実行されると、Ｓ１０１〜Ｓ１０３までの処理が行われるが、この処理については、実施例１で説明済みであるので説明は省略する。Ｓ１０３において、内燃機関１の運転状態について全気筒運転条件が成立すると判定された場合には、全気筒運転に切換えるべくＳ２０３に進む。一方、内燃機関１の運転状態について全気筒運転条件が成立しないと判定された場合には、実施例１のように本ルーチンを終了するのではなく、Ｓ２０１に進む。
【００６９】
Ｓ２０１においては、フィルタ２０ｂの床温が取得される。具体的には、実施例１と同様、第２排気温度センサ２９ｂの出力信号がＥＣＵ３５に読み込まれる。そして、Ｓ２０２に進み、フィルタ２０ｂの床温がＴ１以下かどうかが判定される。ここでＴ１は、これ
以上フィルタ２０ｂの床温が低下すると、後に全気筒運転に切換える際に、ＰＭ再生処理などの燃焼昇温制御を行ったとしても、全気筒運転切換え直後から、良好な排気浄化性能が得られないと判断される閾値としての床温である。またここで第２排気温度センサ２９ｂは、本実施例における温度検出手段を構成する。
【００７０】
Ｓ２０２において、フィルタ２０ｂの床温がＴ１より高いと判定された場合には、内燃機関１の運転状態について全気筒運転条件が成立しない限りは、まだ全気筒運転に切換える必要がないと判断されるので、本ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ２０２において、フィルタ２０ｂの床温がＴ１以下であると判定された場合には、全気筒運転に切換えるべくＳ２０３に進む。
【００７１】
Ｓ２０３においては、ＰＭ再生処理が開始される。ここでは、バンク１ｂに属する気筒２ｂにおいて、ポスト噴射が行われることによりＰＭ再生処理が行われる。ここで、実施例１で行った燃焼昇温制御との相違点は、排気温度を５５０度以上の高温まで昇温することである。排気温度をこの程度まで昇温することにより、フィルタ２０ｂに堆積された微粒子物質を酸化除去することができる。また、本実施例においては、全気筒運転に切換える前にＰＭ再生処理を開始している。これは、全気筒運転に切換え完了した時点で、休止していた気筒２ｂのピストン、シリンダボア及び、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などの温度を充分高温にするとともに、休止していたバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂを充分に活性化した状態にしておくためである。
【００７２】
次にＳ１０４においては、部分気筒運転から全気筒運転に切り替えられる。この際の制御は、実施例１で説明したものと同じである。
【００７３】
次に、Ｓ１０７に進み、第２排気温度センサ２９ａ、２９ｂの出力信号を取得し、Ｓ１０８において、フィルタ２０ａの床温と、フィルタ２０ｂと床温との差がＴ０以下かどうかが判定されるが、Ｓ１０７及びＳ１０８における処理は実施例１で説明したものと同じである。Ｓ１０８において、フィルタ２０ａの床温と、フィルタ２０ｂと床温との差がＴ０以下であると判定された場合には、Ｓ２０４に進む。
【００７４】
Ｓ２０４においては、フィルタ差圧センサ３０ａ及び３０ｂの出力信号が取得される。
【００７５】
次に、Ｓ２０５においては、Ｓ２０４で取得されたフィルタ差圧センサ３０ａ及び３０ｂの出力信号の差に基いて、フィルタ２０ａにおける差圧と、フィルタ２０ｂにおける差圧の差がＰ０以下かどうかが判定される。ここでＰ０は、フィルタ２０ａにおける差圧と、フィルタ２０ｂにおける差圧との差がこれ以下であれば、フィルタ２０ｂについてのＰＭ再生処理が進み、フィルタ２０ａの浄化性能と、フィルタ２０ａの浄化性能とが略均一になったと判断される閾値としての差圧差である。
【００７６】
Ｓ２０５において、フィルタ２０ａにおける差圧と、フィルタ２０ｂにおける差圧の差がＰ０より大きいと判定された場合には、フィルタ２０ｂについてのＰＭ再生処理が充分に進んでいないと判断されるので、Ｓ２０４の前に戻り、Ｓ２０４において再度フィルタ差圧センサ３０ａ及び３０ｂの出力信号が取得される。そして、Ｓ２０５において再度フィルタ２０ａにおける差圧と、フィルタ２０ｂにおける差圧の差がＰ０以下かどうかが判定される。そして、Ｓ２０５において、フィルタ２０ａにおける差圧と、フィルタ２０ｂにおける差圧の差がＰ０以下であると判定されるまで上記の処理が繰り返される。
【００７７】
Ｓ２０５において、フィルタ２０ａにおける差圧と、フィルタ２０ｂにおける差圧の差がＰ０以下であると判定された場合には、フィルタ２０ｂに対するＰＭ再生処理が充分に進んだと判断できるので、Ｓ２０６に進みＰＭ再生処理を終了した後、本ルーチンを終了
する。
【００７８】
以上、説明したように、本実施例における全気筒運転移行ルーチンにおいては、部分気筒運転から全気筒運転に切換える際に、休止していたバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂに対してＰＭ再生処理を行っているため、気筒２ｂにおける排気の温度が、実施例１よりも高温まで上昇し、休止していた気筒２ｂのピストン、シリンダボア及び、ピストンやシリンダボア周りの潤滑油などの温度をより早期に上昇させるとともに、フィルタ２０ｂの床温をより早期に上昇させることができる。また、それと同時に、フィルタ２０ｂに堆積された微粒子物質を酸化除去できるため、フィルタ２０ｂの排気浄化性能を向上させることができる。
【００７９】
また、本実施例における全気筒運転移行ルーチンにおいては、部分気筒運転中に、休止しているバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂの床温を検出し、この床温がＴ１以下となった場合に、ＰＭ再生処理を行うとともに全気筒運転への切換えを実施している。従って、休止しているバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂの床温が低下し過ぎて活性化温度から外れてしまい、全気筒運転に切換えた後に、再び活性化温度に復帰させるまでの時間が長期化することを抑制できる。従って、全気筒運転に切換えた直後から、より確実に良好な排気浄化性能を得ることができる。
【００８０】
さらに、本実施例では、フィルタ２０ａ及び、２０ｂにおけるフィルタ前後のフィルタ差圧信号を取得し、フィルタ２０ａの前後の差圧と、フィルタ２０ｂの前後の差圧とが同程度になるまで、ＰＭ再生処理を継続している。これにより、休止していたバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂの排気浄化性能を充分に回復させることができ、休止していたバンク１ｂの排気系に設けられたフィルタ２０ｂの排気浄化性能と、稼動していたバンク１ａの排気系に設けられたフィルタ２０ａの排気浄化性能とを均一化することができる。
【００８１】
なお、本実施例におけるＰＭ再生処理は、必ずしも、フィルタ２０ａの前後の差圧と、フィルタ２０ｂの前後の差圧とが同程度になるまで継続する必要はない。例えば、フィルタ２０ａの床温と、フィルタ２０ｂと床温との差がＴ０以下であると判定された時点でＰＭ再生処理を終了してもよい。
【００８２】
また、上記の実施例においては、可変気筒内燃機関１の気筒をバンク毎に２つの気筒群に分割したが、その分割数は２つに限定されないし、バンク数と同じである必要もない。例えば、バンク１ａ及び１ｂの夫々に対し、さらに２つの気筒群に分割し、合計４つの気筒群を設けてもよい。
【００８３】
また、上記の実施例においては、本発明をディーゼルエンジンに適用した例について説明しているが、ガソリンエンジンに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る可変気筒内燃機関の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の実施例１における全気筒運転移行ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２における全気筒運転移行ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・可変気筒内燃機関
１ａ、１ｂ・・・バンク
２ａ、２ｂ・・・気筒
３ａ、３ｂ・・・燃料噴射弁
４ａ、４ｂ・・・コモンレール
５・・・燃料供給管
６・・・燃料ポンプ
８ａ、８ｂ・・・吸気枝管
９ａ、９ｂ・・・吸気管
１０・・・エアクリーナボックス
１３ａ、１３ｂ・・・吸気絞り弁
１４・・・インタークーラ
１５ａ、１５ｂ・・・遠心過給機
１６ａ、１６ｂ・・・コンプレッサハウジング
１７ａ、１７ｂ・・・タービンハウジング
１８ａ、１８ｂ・・・排気枝管
１９ａ、１９ｂ・・・排気管
２０ａ、２０ｂ・・・フィルタ
２１ａ、２１ｂ・・・酸化触媒
２４ａ、２４ｂ・・・第１排気温度センサ
２５ａ、２５ｂ・・・ＥＧＲ通路
２６ａ、２６ｂ・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
２８ａ、２８ｂ・・・ＥＧＲ触媒
２９ａ、２９ｂ・・・第２排気温度センサ
３０ａ、３０ｂ・・・フィルタ差圧センサ
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・クランクポジションセンサ
３７・・・アクセルポジションセンサ
４０ａ、４０ｂ・・・排気再循環装置
【図１】
2005256666.tif 000003
【図２】
2005256666.tif 000004
【図３】
2005256666.tif 000005