(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒の起動に必要な時間を短縮し、燃料の過剰消費を最小にし、触媒温度が触媒のライトオフまで上昇する間に発生する汚染物質の排出を減少させる。【解決手段】エンジンが低速および／または低トルクで動作しているときに、排気浄化手段の温度上昇を速くするために、排気温度が上昇するように、全供給のうち、２つのグループの一方のグループのシリンダに、他方のグループのシリンダよりも多量の燃料量、空気量、排気再循環量を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのシリンダ（Ｃ１〜Ｃ４）を有している少なくとも２つのグループ（１２、１４）を有している内燃エンジンの吸気を制御する方法であって、前記エンジンの動作に対して供給がされ、排気ライン（４０、９４、１００）は少なくとも１つの排気浄化手段（４２、９６、１０２）を有する方法において、
前記エンジンが低速および／または低トルクで動作しているときに、
前記エンジンを動作させるために前記複数のシリンダ内にされる全供給を求めることと、
前記排気浄化手段（４２、９６、１０２）の温度の上昇を速くすることができるように、排気温度が上昇するように、前記全供給のうち、前記２つのグループの一方のグループ（１２）の前記シリンダ（Ｃ１、Ｃ４）に、他方のグループ（１４）の前記シリンダ（Ｃ２、Ｃ３）よりも大きな割合を供給することと、を特徴とする方法。
【請求項２】
前記全供給のたかだか全部の供給を前記２つのグループ（１２、１４）の一方のグループの前記シリンダにすることを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジンの吸気を制御する方法。
【請求項３】
前記２つのグループの一方のグループ（１２）の前記シリンダ（Ｃ１、Ｃ４）に前記全供給の実質的に７５％の割合を供給し、他方のグループ（１４）の前記シリンダ（Ｃ２、Ｃ３）に前記全供給の残りを供給することを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジンの吸気を制御する方法。
【請求項４】
前記供給は前記複数のシリンダ内に噴射される燃料の量からなることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃エンジンの吸気を制御する方法。
【請求項５】
前記供給は前記複数のシリンダ内に供給される燃料混合気の量からなることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃エンジンの吸気を制御する方法。
【請求項６】
前記少なくとも２つのグループのシリンダの間で前記全供給の最も大きな割合の吸気を切り替えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃エンジンの吸気を制御する方法。
【請求項７】
前記全供給の最も大きな割合を受ける前記シリンダのグループのシリンダの燃焼遅れを増加させることを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジンの吸気を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジン、特にガソリンタイプまたはディーゼルタイプの内燃エンジンの吸気を制御する方法と、そのような方法を使用しているエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にこのタイプのエンジンでは、排気はこの排気を大気に排出する前に浄化する手段を備えている排気ラインを通って大気に排出される。
【０００３】
この浄化手段は、このガスが貫流し、このガスに含まれている何らかの汚染物質を除去することを目的とした触媒であることが有利である。触媒の主な機能、特にいわゆる「３元」触媒の機能は、未燃焼炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）とを酸化し、排気中に通常存在する汚染物質である窒素酸化物（ＮＯｘ）を減少させることである。
【０００４】
この種類の触媒は、（２００℃程度の）ライトオフと呼ばれる動作開始つまり始動の最低温度に達したときにだけその役割を果たすことができることは公知である。この温度レベルは、触媒に備わっている触媒要素と排気中に含まれている汚染物質との間の反応を起こさせるには必須である。しかし、特にエンジンの始動後のエンジンの低温動作期間中は、触媒の温度の上昇は十分に速くなく、そのため未処理の排気が大気中に排出される原因となる。その結果、排気の浄化と、したがって、自動車エンジンに適用される、ますます厳格になっている基準への適合にはこの触媒の温度上昇速度の加速が必要となる。この問題は、（動作温度において）触媒の温度が高くエンジンの温度が高いときと、エンジンがアイドル速度などの低速および／または低トルクで動作しているときにも発生する。そのような構成では、エンジンから排出される排気は、触媒が十分に効果を発揮するように触媒温度を十分に高く維持することができず、逆に触媒を通して流れることによって触媒を冷却する温度（２００℃未満）である。
【０００５】
触媒温度を急速に上昇させるために、この問題には多くの解決策が用意されてきた。これらの解決策は、ディーゼルエンジンの場合には空気不足にしてシリンダ内に存在している燃料混合気の空燃比を短時間上昇させることによって、またはガソリンエンジンの場合には遅延燃焼と共にシリンダ内に噴射する燃料を増加させ、平行して空気を排気ラインに噴射して触媒の上流で排気の再燃焼を発生させることによって、本質的には排気温度を上昇させることにある。
【０００６】
そのような解決策の主な欠点は、燃料消費が非常に顕著に上昇し、運転の快適性を損なうことである。さらに、空燃比の増大つまり排気の再燃焼によって、触媒で処理できない汚染物質の排出が増加することである。
【０００７】
本発明は、触媒の起動に必要な時間を短縮し、燃料の過剰消費を最小にし、触媒温度が触媒のライトオフまで上昇する間に発生する加熱されていない汚染物質の排出を減少させながら、排気温度を急速に上昇させることができるエンジン吸気制御方法によって前述の欠点を解決することを目的としている。
【発明の開示】
【０００８】
そのため、本発明は、少なくとも１つのシリンダを有している少なくとも２つのグループを有している内燃エンジンの吸気を制御する方法であって、エンジンの動作に対して供給がされ、排気ラインは少なくとも１つの排気浄化手段を有する方法において、
エンジンが低速および／または低トルクで動作しているときに、
エンジンを動作させるために複数のシリンダ内にされる全供給を求めることと、
排気浄化手段の温度の上昇を速くすることができるように、排気温度が上昇するように、全供給のうち、より大きな割合を、２つのグループの一方のグループのシリンダに、他方のグループのシリンダよりも大きな割合を供給することと、を特徴とする方法に関する。
【０００９】
本方法は、全供給のたかだか全部の供給を２つのグループの一方のグループのシリンダにしてもよい。
【００１０】
本方法は、２つのグループの一方のグループのシリンダに全供給の実質的に７５％の割合を供給し、他方のグループのシリンダに全供給の残りを供給してもよい。
【００１１】
供給は複数のシリンダ内に噴射される燃料の量からなってもよい。
【００１２】
供給は複数のシリンダ内に供給される燃料混合気の量からなってもよい。
【００１３】
本方法は、少なくとも２つのグループのシリンダの間で全供給の最も大きな割合の吸気を切り替えてもよい。
【００１４】
本方法は全供給の最も大きな割合を受けるシリンダのグループのシリンダの燃焼遅れを増加させてもよい。
【００１５】
本発明のその他の特徴と利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例によって説明する以降の説明を読むことで明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の方法を使用している内燃エンジンを模式的に示している図である。
【図２】本発明の方法を使用している内燃エンジンの変形例を模式的に示している図である。
【図３】本発明の方法を実装した結果として、従来技術に対する排気温度の増加を示しているグラフである。
【図４】本発明の方法を実装した結果として、従来技術に対する未燃焼炭化水素の排出の減少を示しているグラフである。
【図５】本発明の方法を実装した結果として、従来技術に対する一酸化炭素の排出の減少を示しているグラフである。
【図６】本発明の方法を実装した結果として、従来技術に対する燃焼騒音の減少を示しているグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の方法を使用している直噴タイプの内燃エンジン、特にディーゼルエンジンの例を示している。
【００１８】
このエンジンは、燃料混合気の燃焼が行われる少なくとも２つのシリンダ、または少なくとも１つのシリンダの少なくとも２つのグループを有している。図１の例では、エンジンは以降の説明がより良く理解できるように、図１の下からＣ１からＣ４の番号が付けられている４つのシリンダ１０を有している。図１のエンジンは、当業者には公知の１、３、４、２と呼ばれる点火周期に従って動作する。これらのシリンダ１０は、シリンダＣ１とＣ４とのグループ１２とシリンダＣ３とＣ２とのグループ１４の２つのシリンダの２つのグループ１２，１４に分割されている。この例は、３つのシリンダＣ１、Ｃ４、Ｃ３のグループと１つのシリンダＣ２のグループとの２つのグループや、この点火周期に依存した任意の構成など、その他の全ての構成を除外するものではない。
【００１９】
各シリンダ１０は、吸気弁１８と吸気管２０とを備えている少なくとも１つの吸気手段１６と、排気弁２４と排気管２６とを備えている少なくとも１つの排気手段２２と、燃料をシリンダ１０内に直接供給できる噴射ノズル３２を備えている噴射ランプ３０などの燃料噴射手段２８とを有している。吸気手段１６の４つの吸気管２０は、周囲の空気または過給空気が吸気ライン３６を通して供給される吸気マニホールド３４に接続されている。排気手段２２の４つの排気管２６は、排気ライン４０に結合している排気マニホールド３８に開口している。この排気ライン４０は、この排気ライン４０内を循環している排気を対象としている浄化手段４２、図１に示しているようなディーゼルエンジンの場合には特に酸化触媒を備えているが、酸化触媒には限定されない。
【００２０】
このエンジンは、燃焼排気を４つのシリンダ１０に再供給できるようにするＥＧＲと呼ばれる排気再循環手段を有している。この再循環によって、流体を含んだ燃料の燃焼を制御することができる。特に、この排気の再導入によって、噴射する燃料を燃焼に供給するために、これらのシリンダ１０内に存在している量の酸素を割り当てることができる。
【００２１】
説明している例では、このＥＧＲは、２つの別個のＥＧＲ回路４４と４６とからなる。回路４４は、排気ライン４０の排気マニホールド３８の下流に位置しており、触媒４２の上流に位置している点５０から始まる排気再循環管４８を有している。この管４８は、同じグループの両シリンダ１０上で開口している２つの分岐ラインに吸気マニホールド３４の近くで分岐している。より正確には、グループ１２については、分岐ライン５２はシリンダＣ１の吸気管２０上に開口しており、他の分岐ライン５４はシリンダＣ４の吸気管２０上に開口している。この回路は、点５０と両分岐ライン５２、５４との間に位置しており、排気再循環管４８内を循環する排気の量を制御できるようにしているＥＧＲ弁と呼ばれる弁５６も有している。ＥＧＲ回路４６は、点５０から始まり、吸気マニホールド３４の近くで２つの分岐ライン６０、６２に分岐している排気再循環管５８も有している。これらの分岐ライン６０、６２は、両シリンダ１０のグループ１４上に開口しており、より正確にはシリンダＣ２とＣ３の吸気管２０上に開口している。同様に、排気再循環管５８はＥＧＲ弁５６と同じ構成のＥＧＲ弁６４を備えている。
【００２２】
それ自体公知のエンジンコンピュータなどのエンジン制御ユニット６６がエンジンの動作を制御している。このエンジン制御ユニットは、エンジン速度などのエンジンの動作条件に従って、エンジンの動作に必要な複数のパラーメータを求めることができるように複数のマッピングつまりデータの表を有している。このコンピュータは、制御線６８による燃料噴射手段２８および制御線７０、７２によるＥＧＲ弁５６と６４など、このエンジンの構成要素を制御することができる。
【００２３】
エンジンの動作中には、エンジンコンピュータは、このエンジンが冷間動作条件下で動作しているのかどうか、または、エンジンが高温であるが低速および／または低トルクで動作しているかどうかを、特にこのエンジンに通常備わっている温度検出器によって判断する。
【００２４】
これらの場合、全供給の分配は、４つシリンダ１０の２つのグループ１２、１４の間では非対称になる。特にシリンダ１０のグループ１２、１４の一方は、エンジンへの供給の全体の量を変更することなく、他方よりもより大量の供給を受ける。例として、グループ１２、１４の一方は最初の全供給の７５％を受け、グループ１２、１４の他方はこの供給の残り、つまり２５％を受ける。もちろん、供給しないことによってシリンダ１０の一方のグループの動作を停止させる場合も含め、この非対称性をさらに大きくすることができる。その場合、このシリンダ１０の吸気弁２０と排気弁２４は、これらの弁２０、２４を通した気体の移動動作を使用するように、作動させたままである。これによって、動作中の２つのシリンダ１０のグループに供給される供給を増加させ、排気温度の上昇を助長することができる。
【００２５】
この非対称性を達成するために、コンピュータはそのメモリつまり表に、冷間動作段階で４つのシリンダ１０内に噴射しなければならない燃料の総量の計算値を保持している。
【００２６】
従来技術の方法で行われているように各シリンダ１０内に燃料の全体量の同じ割合を噴射する代わりに、このコンピュータは４つのシリンダ１０の各グループに対して燃料の分配が非対称になるように４つの噴射ノズル３２を制御する。したがって、例として、４つのシリンダ１０のグループ１２、１４の一方、たとえばシリンダＣ１とＣ４のグループ１２は、シリンダＣ２とＣ３の他方のグループ１４よりも、燃料の全体量のより大きな割合を受ける。
【００２７】
シリンダＣ１とＣ４内に噴射されるより多い量の燃料を考えると、これらのシリンダＣ１とＣ４内で発生する燃焼は、シリンダＣ２とＣ３内で発生する燃焼よりも、かなり大きく、この燃焼は、このエンジンの通常動作状態よりも高温の排気を発生する。この高温排気は、排気弁２４が開いたときにシリンダＣ１、Ｃ４から排出され、シリンダＣ２とＣ３からの排気と混合される。この混合によって、排気マニホールド３８内では、従来技術の方法によってこの排気マニホールド３８内で通常得られる排気温度よりも高温の排気を得ることができる。それから排気はこの排気マニホールド３８から排出され、触媒４２がライトオフに到達するように、触媒４２の本体の温度をより速く上昇させながら触媒４２を通して流れる。
【００２８】
４つのシリンダ１０の２つのグループ１２、１４間でエンジン内の温度勾配が大きくなり過ぎるのを防止するために、４つのシリンダ１０のグループ１２、１４の間の切り替えを実施することになる。したがって、コンピュータは、動作の一定の期間後、たとえば１０秒ごとに、４つのシリンダ１０のグループ１２、１４を切り替えるように４つの噴射ノズル３２を制御する。この切り替えが実施されると、シリンダＣ２とＣ３のグループ１４はより大きな割合の燃料を受け、シリンダＣ１とＣ４のグループ１２はより小さな割合を受ける。
【００２９】
さらに、４つのシリンダ１０の各グループの２つのシリンダ１０内の燃焼を制御するために、両ＥＧＲ弁５６、６４は、ＥＧＲのより多くの量がより大きい割合の供給を受けているシリンダ１０に送られ、ＥＧＲのより少ない量がより小さい割合の供給を受けているシリンダ１０のグループに送られるように、制御されることになる。
【００３０】
さらに、供給を受けるシリンダ１０の燃焼を遅らせることによって、最も大きな割合を受けるシリンダ１０をさらにタイミングすることによって、排気温度をさらに上昇させることができる。実際、シリンダ１０の動作の安定性は、シリンダ１０が供給を受けているため、所与のタイミングに対しなおさら低くなる。シリンダ内の供給の割合が大きいため、燃焼の遅れはなおさら大きくすることができるので、有利である。
【００３１】
触媒４２が動作温度に到達するとすぐに、コンピュータ６６は、各シリンダ１０に同じように供給を分配するようにエンジンのさまざまな構成要素を制御する。
【００３２】
試験調査中、出願人は図３から６において結果を見ることができる本発明の方法の多くの試験を実施した。これらの試験は、０．５バール程度の低ＭＥＰで低速（約１５００ｒｐｍ）でディーゼルエンジンを使用し、本発明の方法と従来技術の方法とに従ってディーゼルエンジンの冷間動作を実施することにあった。
【００３３】
図３は、冷間動作について、供給がシリンダ間で均等に分配されている従来技術の方法によって動作しているエンジンの排気温度（セ氏表示Ｔ）（ＡＡ）と、本発明の方法で動作しているエンジンの排気温度（Ｎ）とを示している。この温度Ｔは従来技術による方法を使用しているエンジンの排気温度と本発明の方法を使用しているエンジンの排気温度との間で約５０℃上昇していることがわかる。本発明の方法を使用しているエンジンについては、未燃焼炭化水素ＨＣ（時間あたりのグラム表示のＨＣを示している図４）について約３６％、一酸化炭素ＣＯ（時間あたりのグラム表示のＣＯを示している図５）について約６２％、排出物が大きく減少しており有利である。同様に、燃焼騒音Ｂ（デシベル表示のＢを示している図６）が、従来技術の方法に対して約０．６ｄＢ減少している。
【００３４】
したがって、本発明によって、排気温度が大幅に上昇し、したがって触媒の速い動作開始を促進するだけでなく、汚染物質も高燃焼温度の結果、大幅に減少する。
【００３５】
図２は、概ね理論混合比状態で動作するガソリン形式の直噴内燃エンジンについて本発明の方法を使用している図１の変形例を示している。
【００３６】
もちろん、本発明は、燃料の間接噴射が実現できるように吸気管あたり少なくとも１つの噴射ノズルを備えている順序噴射ガソリン形式内燃エンジンにも適用することができる。
【００３７】
簡略化のために、図２の例は、２つの図に共通の要素に対して同じ参照番号を有している。
【００３８】
このエンジンは、２つのシリンダからなる２つのグループ１２、１４を有しており、Ｃ１とＣ４とはグループ１２に属し、Ｃ２とＣ３とはグループ１４に属している。各シリンダは、吸気弁１８と吸気管２０を備えている少なくとも１つの吸気手段１６と、排気弁２４と排気管２６を備えている少なくとも１つの排気手段２２と、シリンダ１０で混合気を生成するように燃料をシリンダ１０内に供給できる噴射ノズル７８を備えている噴射ランプ７６などの間接燃料噴射手段７４とを有している。シリンダＣ１とＣ４のグループ１２の２つの吸気管２０は、バタフライシャッタ８４などの遮断手段によって流れの断面が制御される吸気ライン８２を通して吸入空気が供給される吸気マニホールド８０に接続されている。シリンダＣ２とＣ３のグループ１４の２つの吸気管２０も、バタフライシャッタ９０によって制御されている吸気ライン８８を通して吸入空気が供給される他の吸気マニホールド８６に接続されている。シリンダ１０は、それ自体公知の点火栓９１などの混合気に点火する手段を有している。
【００３９】
２つの吸気管２０と対称に、シリンダＣ１とＣ４のグループ１２の２つの排気管２６が、３元触媒９６などの排気浄化手段を備えている排気ライン９４が始まっている排気マニホールド９２に接続されている。同様に、シリンダＣ２とＣ３のグループ１４の２つの排気管２６は排気ライン１００と３元触媒などの浄化手段１０２を備えている排気マニホールド９８に接続されている。両排気ライン９４と１００は、１つの排気ライン（不図示）を構成するように３元触媒９６と１０２の下流で合流している。
【００４０】
エンジンは、エンジンの動作を制御できるようにするエンジンコンピュータ６６も有している。特に、このコンピュータ６６は、制御線１０４を通して４つの噴射ノズル７８を制御できるようにし、制御線１０６と１０８を通してバタフライシャッタ８４、９０を制御できるようにしているのに加えて、制御線（不図示）を通して４つの点火線９１を制御できるようにしている。
【００４１】
図１のエンジンの動作については、低速および／または低トルクでのエンジンの冷間または温間動作のために排気温度を上昇させるように、供給分配が非対称化されている。
【００４２】
この非対称性を実現するように、コンピュータ６６は４つのシリンダ１０に供給される燃料混合気（燃料を含んだ空気または過給された空気）の総量に対応している、通常の冷間動作段階で４つのシリンダ１０に噴射される全供給を求める。コンピュータ６６は、このようにして求めた全供給から、燃料混合気の量がシリンダ１０の一方のグループで多くなるように、たとえばシリンダＣ１とＣ４のグループ１２でシリンダＣ２とＣ３の他方のグループ１４よりも多くなるように燃料混合気が分配されるように４つの噴射ノズル７８と２つのバタフライシャッタ８４、９０を制御する。
【００４３】
シリンダＣ１とＣ４との燃料混合気の量が多いため、コンピュータ６６による点火栓９１の制御後にそれらのシリンダＣ１とＣ４とで発生する燃焼によって、シリンダＣ２とＣ３よりも高い燃焼熱が発生する。そのため、この燃焼によって発生する排気は、このエンジンの従来の冷間動作時よりも温度が高い。それから、排気弁２４が開いたときに排気が排気マニホールド９２に排出され、排気は排気マニホールド９２を離れて触媒９６を通して流れ、したがって触媒９６の温度を上昇させることができる。
【００４４】
エンジン内の高い温度勾配を防止するためにも、コンピュータ６６は、一定の動作期間後、たとえば１０秒後、シリンダ１０のグループに供給する割合を切り替えるように、４つの噴射ノズル７８と両バタフライシャッタ８４、９０を制御する。したがって、この切り替え後、シリンダＣ２とＣ３のグループ１４はより大きな割合の燃料混合気を受け、シリンダＣ１とＣ４のグループ１２はより小さな割合の燃料混合気を受ける。
【００４５】
同様に、図１を参照して前述したように、燃焼温度をさらに高くするように、最も大きな量の供給を受けるシリンダの燃焼遅延によってこれらのシリンダのタイミングを行うことも可能である。
【００４６】
もちろん、触媒の温度を上昇させるために、全ての方法を考慮することもできる。対象としている触媒が動作開始温度に達するまでシリンダのグループの一方への供給を非対称に行い、それから、他方の触媒の温度を動作温度に達するまで上昇させるためにシリンダの他方のグループへこの燃料の非対称の供給を切り替えることが特に可能である。
【００４７】
複数の触媒が動作温度に達すると即座に、コンピュータ６６は供給がシリンダの２つのグループに、そして最終的に各シリンダに均等に分配されるように４つの噴射ノズル７８と両バタフライシャッタ８４、９０を制御する。
【００４８】
本発明は、前述の実施形態には限定されておらず、あらゆる変形例と等価な例を含んでいる。
【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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【外国語明細書】
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