JP5195531B2 - ディーゼルエンジンの燃焼制御方法およびディーゼルエンジン - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス中のＣＯを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する選択還元触媒を備えたディーゼルエンジンの燃焼制御方法およびディーゼルエンジンに関するものである。

一般に、ディーゼルエンジンの排気ガスと燃費・出力とにはトレードオフの関係があることが知られている。例えば、燃費・出力が良好なエンジン運転状態では、燃焼温度が高くなることからディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が比較的多くなる。

これらのＮＯｘを低減するために、従来、ディーゼルエンジンの排気通路に、ＮＯｘを窒素に還元する触媒装置が設けられることがある。

特許文献１では、エンジンから排出されるＣＯ（一酸化炭素）を還元剤として利用してＮＯｘを還元する選択還元触媒（以下、ＣＯ−ＳＣＲという）が提案されている。

図２に、ＮＥＤＯ、平成１６−１８年成果報告書「新燃焼方式の研究開発及び燃料の最適化」によるＣＯ−ＳＣＲのＮＯｘ除去性能を示す。図２の試験条件は触媒４０ｍｇ、ＮＯ＝５００ｐｐｍ、ＣＯ＝３０００ｐｐｍ、Ｏ₂＝５％である。

このＣＯ−ＳＣＲによれば、排気ガスに含まれるＣＯを用いてＮＯｘを効果的に低減することができる。

特開２００７−１７５６５４号公報

しかしながら、上述のＣＯ−ＳＣＲをディーゼルエンジンに適用する場合、以下のような問題があった。

ＣＯ−ＳＣＲを適用する場合、還元させるＮＯｘの量に見合った十分な量のＣＯをエンジンから排出させてＣＯ−ＳＣＲに供給する必要がある。

しかし、エンジンから排出されるＣＯ量を増加させるには、１０００℃以下での低温燃焼が必要となる。その低温燃焼のために、例えばＥＧＲを行っている場合にＥＧＲ量の増加をさせることが考えられるが、その場合、エンジンの出力・燃費が低下してしまう。

さらに、ＮＯｘは１５００℃以上の高温燃焼により排出されるため、ＣＯが多量に排出されるような低温燃焼では、ＮＯｘの排出量はＣＯ−ＳＣＲを利用することができない程度まで低減してしまうことから実際にＣＯ−ＳＣＲの利用は難しい。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＣＯ−ＳＣＲによるＮＯｘ排出量の低減と高燃費率および高出力とを両立することができるディーゼルエンジンの燃焼制御方法およびディーゼルエンジンを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、複数の気筒と、それら気筒からの排気ガスに含まれるＣＯを還元剤として該排気ガス中のＮＯｘを還元する選択還元触媒とを備えたディーゼルエンジンの燃焼制御方法において、上記選択還元触媒にＣＯを供給すべく、上記複数の気筒のうちの少なくとも一つの気筒で内部ＥＧＲによる低温燃焼を行い、その低温燃焼による出力低下を補うべく、残りの気筒で高温燃焼を行うものである。

好ましくは、上記高温燃焼は、該高温燃焼を行う気筒における燃料噴射時期を、上記低温燃焼を行う気筒よりも、最大出力が得られる燃料噴射時期に近づけることにより行うものである。

好ましくは、上記高温燃焼は、該高温燃焼を行う気筒における内部ＥＧＲのＥＧＲ率を、上記低温燃焼を行う気筒よりも低く設定することにより行うものである。

好ましくは、エンジン運転状態と、該エンジン運転状態にて上記選択還元触媒の下流の排気ガスに含まれるＮＯｘが所定値以下となるような、上記低温燃焼を行う気筒の数および上記高温燃焼を行う気筒の数との関係を予め求め、エンジン運転中に、実際のエンジン運転状態を求めると共に、その求めたエンジン運転状態と上記関係とに基づき、上記低温燃焼を行う気筒の数と上記高温燃焼を行う気筒の数とを制御するものである。

上記目的を達成するために本発明は、複数の気筒と、各気筒に燃料を噴射するインジェクタと、それら気筒からの排気ガスに含まれるＣＯを還元剤として該排気ガス中のＮＯｘを還元する選択還元触媒とを備えたディーゼルエンジンにおいて、上記気筒の吸気弁および排気弁の開閉弁時期を自在に変化させる可変動弁機構と、上記可変動弁機構の開閉弁時期と上記インジェクタの燃料噴射時期とを各気筒ごとに制御するための制御手段とを備え、上記制御手段は、上記選択還元触媒にＣＯを供給すべく、上記複数の気筒のうちの少なくとも一つの気筒で上記可変動弁機構の開閉弁時期を制御して内部ＥＧＲによる低温燃焼を行い、その低温燃焼による出力低下を補うべく、残りの気筒で上記可変動弁機構の開閉弁時期および上記インジェクタの燃料噴射時期のいずれか一方または両方を制御して高温燃焼を行うように構成されたものである。

好ましくは、上記制御手段は、該高温燃焼を行う気筒の上記インジェクタの燃料噴射時期を、上記低温燃焼を行う気筒よりも、最大出力が得られる燃料噴射時期に近づけることにより上記高温燃焼を行うものである。

好ましくは、上記制御手段は、該高温燃焼を行う気筒の上記可変動弁機構による内部ＥＧＲのＥＧＲ率を、上記低温燃焼を行う気筒よりも低く設定することにより上記高温燃焼を行うものである。

好ましくは、エンジン運転状態と、該エンジン運転状態にて上記選択還元触媒の下流の排気ガスに含まれるＮＯｘが所定値以下となるような、上記低温燃焼を行う気筒の数および上記高温燃焼を行う気筒の数との関係が予め求めると共に、上記制御手段に記憶され、上記制御手段は、エンジン運転中に、実際のエンジン運転状態を求めると共に、その求めたエンジン運転状態と上記関係とに基づき、上記低温燃焼を行う気筒の数と上記高温燃焼を行う気筒の数とを制御するものである。

好ましくは、上記選択還元触媒の温度を検出するための触媒温度検出手段を備え、上記制御手段は、上記触媒温度検出手段により検出された温度が上記選択還元触媒の活性温度以下のときに、上記排気ガスを昇温すべく、上記高温燃焼を行う気筒の燃料噴射時期を上記最大出力が得られる燃料噴射時期に近づけるように補正するものである。

上記選択還元触媒で処理された後の排気ガスに含まれるＮＯｘを検出するためのＮＯｘ検出手段を備え、上記制御手段は、エンジン運転中に上記ＮＯｘ検出手段により検出されたＮＯｘが多いほど上記低温燃焼を行う気筒の数を増やし、少ないほど減らすものでもよい。

上記選択還元触媒の温度を検出するための触媒温度検出手段を備え、上記制御手段は、エンジン運転中に上記触媒温度検出手段により検出された温度が高いほど上記低温燃焼を行う気筒の数を増やし、低いほど減らすものでもよい。

本発明によれば、ＣＯ−ＳＣＲによるＮＯｘ排出量の低減と、高燃費率および高出力とを両立することができるという優れた効果を発揮するものである。

図１は、本発明に係る一実施形態によるディーゼルエンジンの概略構成図である。 図２は、選択還元触媒のＮＯｘ除去性能を説明するための図である。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼制御方法およびディーゼルエンジン（以下、エンジンという）は、例えばトラックなどの車両に搭載された多気筒エンジンを対象とする。

図１に基づき本実施形態のエンジンの概略構造を説明する。

図１に示すように、エンジン１は、開閉弁時期を自在に設定できる可変動弁機構５を有し、内部ＥＧＲのＥＧＲ率（以下、内部ＥＧＲ率という）を気筒２Ａ、２Ｂごとに変化させることにより燃費と出力を確保しながら排気ガス（ＮＯｘ）の後処理を行う選択還元触媒（以下、ＣＯ−ＳＣＲという）４も効果的に利用することができる燃焼制御を行うように構成されたものである。

具体的には、エンジン１は、複数（図例では４つ）の気筒２Ａ、２Ｂが設けられたエンジン本体１０と、そのエンジン本体１０に吸気ガスを供給する吸気通路１１と、エンジン本体１０からの排気ガスを排出する排気通路１２と、その排気通路１２に設けられ上記ＣＯ−ＳＣＲ４を有する触媒装置１４と、図示しないターボチャージャおよび外部ＥＧＲ装置と、エンジン１を電子制御するための電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）６とを備える。詳しくは後述するが、ＥＣＵ６は可変動弁機構５と後述するインジェクタ３とを制御するための制御手段をなす。

エンジン本体１０には、各気筒２Ａ、２Ｂ内に燃料を噴射・供給するインジェクタ３と、気筒２Ａ、２Ｂの吸気ポート１６を開閉するための吸気弁１７と、気筒２Ａ、２Ｂの排気ポート１８を開閉するための排気弁１９と、それら吸気弁１７および排気弁１９を開閉駆動すると共にその開閉弁時期を自在に変化させるための可変動弁機構５とが各気筒２Ａ、２Ｂごとに設けられる。

インジェクタ３は、例えば、図示しないコモンレールに接続され、そのコモンレール内に貯留された高圧燃料が各インジェクタ３に供給される。インジェクタ３は、ＥＣＵ６に通信可能に接続され、そのＥＣＵ６からの制御信号により開閉制御される。

可変動弁機構５は、各気筒２Ａ、２Ｂの吸気弁１７と排気弁１９とに各々設けられ、吸気弁１７と排気弁１９とで同様の構造を有する。可変動弁機構５は、各気筒２Ａ、２Ｂの吸気弁１７（排気弁１９）を個別にかつ任意のタイミングで開閉可能なものであり、例えば、カムレスの可変動弁機構からなる。そのカムレスの可変動弁機構としては、リターンスプリングにより閉弁側に付勢される吸気弁１７（排気弁１９）を、作動流体（上記高圧燃料など）の圧力により開弁するものや、電磁力により開弁するものが考えられる。可変動弁機構５は、ＥＣＵ６に通信可能に接続され、そのＥＣＵ６からの制御信号により制御される。可変動弁機構５は、基本的には吸気弁１７および排気弁１９が図示しないクランク軸の回転に同期して開閉するように制御される。

吸気通路１１は、各気筒２Ａ、２Ｂの吸気ポート１６に各々接続された吸気マニフォールド２１と、その吸気マニフォールド２１に接続された吸気管２２とを有する。吸気管２２には、図示しないターボチャージャのコンプレッサが設けられる。

排気通路１２は、各気筒２Ａ、２Ｂの排気ポート１８に各々接続された排気マニフォールド２３と、その排気マニフォールド２３に接続された排気管２４とを有する。排気マニフォールド２３は、吸気マニフォールド２１に、図示しない外部ＥＧＲ装置のＥＧＲ管により接続され、そのＥＧＲ管に設けられたＥＧＲ弁の弁開度がＥＣＵ６により制御される。また、排気管２４には上記コンプレッサを駆動する図示しないタービンが設けられ、そのタービンの下流に触媒装置１４が配置される。

触媒装置１４は、気筒２Ａ、２Ｂからの排気ガスに含まれるＣＯを還元剤として該排気ガス中のＮＯｘを還元するためのＣＯ−ＳＣＲ４と、そのＣＯ−ＳＣＲ４を収容するケーシング２６と、ＣＯ−ＳＣＲ４の温度を検出するための触媒温度検出手段をなす触媒温度センサ２７とを有する。

ケーシング２６は、排気管２４に設けられ、両端が排気管２４に各々接続された筒状に形成される。その筒状のケーシング２６の内部に柱状のＣＯ−ＳＣＲ４が配置される。

ＣＯ−ＳＣＲ４は、酸素存在下でＣＯによりＮＯｘを選択的に還元するものであり、例えば、酸化タングステンを含有するシリカなどの担体にイリジウムと周期律表第１、２、３、９、１１および１２属金属のうち１種以上とを担持させて形成される。

このＣＯ−ＳＣＲ４は、図２において白抜きの三角印で示される。図２に示すように、ＣＯ−ＳＣＲ４は、所定の反応温度（以下と活性温度いう、図例では約２７０℃）の近傍にて触媒としての機能が向上する。

図１に戻り、ＣＯ−ＳＣＲ４には、触媒温度センサ２７が取り付けられる。触媒温度センサ２７は、ＥＣＵ６に接続され、そのＥＣＵ６に検出した温度を送信する。

ＥＣＵ６には、上記触媒温度センサ２７や、アクセルペダルの踏み込み量を検出するためのアクセル開度センサ２８、エンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ（例えばクランク角センサ）２９などの各種センサ２７−２９が接続される。

また、ＥＣＵ６は、可変動弁機構５、インジェクタ３などの各種アクチュエータ３、５に接続される。ＥＣＵ６は、可変動弁機構５による吸気弁１７および排気弁１９の開閉弁時期と、インジェクタ３の燃料噴射時期とを各気筒２Ａ、２Ｂごとに制御する。

具体的には、ＥＣＵ６は、インジェクタ３の燃料噴射量と燃料噴射時期との目標値を、エンジン回転数センサ２９とアクセル開度センサ２８との検出値から求める。ＥＣＵ６は、基本的にはＮＯｘが低減するように燃料噴射時期を最大出力が得られる燃料噴射時期（以下最大出力噴射時期という）よりも遅角させた時期に設定し、かつ燃料噴射時期を後述する低温燃焼気筒２Ａと高温燃焼気筒２Ｂとで異なる時期に設定する。なお、最大出力噴射時期は、その噴射した燃料の燃焼時期が圧縮上死点近傍となるような噴射時期であり、例えば実験などで予め求められる。

また、ＥＣＵ６は、可変動弁機構５の開閉弁時期を制御することにより、排気系から取り出した排気ガスの一部を吸気系に戻す内部ＥＧＲを行う。その内部ＥＧＲは、例えば、吸気行程中に排気弁１９を開弁して排気ガスを気筒２Ａ、２Ｂ内に流入させて新気に混ぜることで行われる。内部ＥＧＲは、基本的には全ての気筒２Ａ、２Ｂで行われ、後述するように低温燃焼気筒２Ａと高温燃焼気筒２Ｂとで内部ＥＧＲ率が異なる。

本実施形態のＥＣＵ６は、ＣＯ−ＳＣＲ４にＣＯを供給すべく、複数の気筒２Ａ、２Ｂのうちの全部を除く少なくとも一つの気筒（図１では最も左側の気筒、以下低温燃焼気筒という）２Ａで可変動弁機構５の開閉弁時期を制御して比較的高い内部ＥＧＲ率で内部ＥＧＲによる低温燃焼を行い、その低温燃焼による出力・燃費低下を補うべく、残りの気筒（図１では右側の３つの気筒、以下高温燃焼気筒という）２Ｂで可変動弁機構５の開閉弁時期およびインジェクタ３の燃料噴射時期のいずれか一方または両方を制御して高温燃焼を行う。

具体的には、ＥＣＵ６は、高温燃焼気筒２Ｂのインジェクタ３の燃料噴射時期を、低温燃焼気筒２Ａの燃料噴射時期よりも、最大出力噴射時期に近づけることと、高温燃焼気筒２Ｂの可変動弁機構５による内部ＥＧＲ率を、低温燃焼気筒２Ａの内部ＥＧＲ率よりも低く設定することとの両方により高温燃焼を行う。

ここで、低温燃焼とは、ＣＯが多量に排出されるような燃焼であり、例えば、燃焼温度が約１５００℃未満のものをいう。また、高温燃焼とは、燃焼温度が約２３００℃以上のものであり、好ましくは２５００℃以上のものである。

ＥＣＵ６は、図示しない記憶手段を有し、その記憶手段には、後述する低温燃焼気筒２Ａおよび高温燃焼気筒２Ｂの数とエンジン運転状態（エンジン回転数および燃料噴射量）との関係などの各種関係がマップとして記憶される。

次に、本実施形態のエンジン１の燃焼制御方法を説明する。

本実施形態の燃焼制御方法は、開閉弁時期を自在に変化させることができる可変動弁機構５を用いて、一部の気筒（上記低温燃焼気筒）２Ａにおいて、排気弁１９の閉弁時期を遅角し、かつ吸気弁１７の開弁時期を進角することにより内部ＥＧＲ量を増加させる。すなわち、低温燃焼気筒２Ａでは、比較的高い内部ＥＧＲ率で内部ＥＧＲが行われる。

これにより、低温燃焼気筒２Ａでは、燃焼温度が低い不完全燃焼状態となり多量のＣＯが生成・排出される。その排出されたＣＯがＣＯ−ＳＣＲ４に還元剤として供給され、そのＣＯ−ＳＣＲ４では、低温燃焼気筒２Ａを含む全ての気筒２Ａ、２ＢからのＮＯｘが還元（後処理）される。なお、低温燃焼気筒２Ａの内部ＥＧＲ率は、後述するように試験によって求められた値に設定され、例えば、燃焼温度が１０００℃−１５００℃になるように設定される。より具体的には、低温燃焼気筒２Ａでは、その内部ＥＧＲ率が５０％−７０％に設定され、燃焼噴射時期がＢＴＤＣ３０°−ＢＴＤＣ１０°に設定される。

他方、他の気筒（高温燃焼気筒）２Ｂにおいては、排気弁１９の閉弁時期を進角および／または吸気弁１７の開弁時期を遅角することで内部ＥＧＲ量を低温燃焼気筒２Ａよりも減らし、かつ燃料噴射時期を低温燃焼気筒２Ａよりも進角させて最大出力噴射時期に近づける。本実施形態では、全ての高温燃焼気筒２Ｂの内部ＥＧＲ率および燃料噴射時期が同一に設定される。

より具体的には、高温燃焼気筒２Ｂでは、その内部ＥＧＲ率が０％−５％に設定され、燃焼噴射時期がＢＴＤＣ−５°−ＢＴＤＣ−１０°に設定される。

これにより高温燃焼気筒２Ｂでは、燃焼効率のよい燃焼が行われ、燃焼温度が高温（２３００℃以上）になりＮＯｘは多量に排出されるものの、出力と燃費とが確保される。なお、高温燃焼気筒２Ｂから排出されたＮＯｘは、上述したようにＣＯ−ＳＣＲ４により処理される。

このように本実施形態によれば、ＣＯ−ＳＣＲ４によるＮＯｘ排出量の低減と、高燃費率（低燃費）および高出力とを両立することができる。

さらに、本実施形態では、エンジン運転状態に応じて多量の内部ＥＧＲを行う低温燃焼気筒２Ａの数と従来燃焼を行う高温燃焼気筒２Ｂの数とのバランス（比）を変化させることにより、ＣＯ−ＳＣＲ４が効率的に機能する温度（図２のグラフ参照）を確保し、かつＣＯ−ＳＣＲ４のＮＯｘ還元に必要な量のＣＯと、許容量のＮＯｘとがエンジン本体１０の気筒２Ａ、２Ｂから排出されるような運転を行う。

まず、低温燃焼気筒２Ａおよび高温燃焼気筒２Ｂの数と、ＮＯｘ量と関係について説明する。

一般に、エンジン１の運転状態で特に急加速などでは、出力が必要ではあるがターボチャージャ・外部ＥＧＲ装置の応答性からＮＯｘ量を低減できないという問題があり、今後、厳しくなる規制をクリアするにはこの点で発生するＮＯｘ量を低減することが重要となる。つまり、この急加速では大きな出力を必要とするため高負荷での運転となり、必然的にＮＯｘが多量に排出され、かつターボチャージャ・外部ＥＧＲ装置の応答遅れからＮＯｘ量はさらに多く排出される。

他方、エンジン低負荷域においては、排出されるＮＯｘ量が比較的に少ない低ＮＯｘ燃焼（低温燃焼）などが行われるが、常にＣＯを還元剤として必要とするＣＯ−ＳＣＲ４を触媒として用いる場合には、このエンジン低負荷域を含む広いエンジン運転領域でＣＯを発生させる運転を行う必要がある。

このように、気筒２Ａ、２Ｂから排出されるＮＯｘ量は、エンジン負荷およびエンジン回転数により変化するので、その変化に応じてＣＯ−ＳＣＲ４にＣＯを供給する低温燃焼気筒２Ａの数（および高温燃焼気筒２Ｂの数）を調整する必要がある。

そこで、本実施形態では、まず、全気筒２Ａ、２Ｂを従来運転した状態から、一気筒のみを多量ＥＧＲ運転に変更した際の出力・排ガス組成への影響・変化を予め調べる。

次に、最終的なＮＯｘの排出量（排気管２４の出口からの排出量）が目標とする所定値以下となるように、ＣＯも含めた排気ガス組成と排気温度とをトルク一定に合わせた試験で求める。

また、急加速などの過渡運転ではＮＯｘの出かたも定常運転とは変わってくることから、この点でのチューニングを行う。

例えば、この試験では、エンジン本体１０のエンジン負荷（トルク）およびエンジン回転数を一定に保ちつつ低温燃焼気筒２Ａの数と高温燃焼気筒２Ｂの数とを変化させると共に、ＣＯ−ＳＣＲ４の下流にてＮＯｘ量（または濃度）を検出して、その検出されたＮＯｘ量（または濃度）が所定値以下となる低温燃焼気筒２Ａの数と高温燃焼気筒２Ｂの数とを求める。さらに、この工程を、任意のエンジン負荷とエンジン回転数とについて行う（すなわちエンジン運転状態の全域に亘り行う）。

なお、この試験では、基本的には低温燃焼気筒２Ａの数と高温燃焼気筒２Ｂの数とを調整し、それら気筒２Ａ、２Ｂの数（比）を決定した後、微調整のために、気筒２Ａ、２Ｂの内部ＥＧＲ率や燃料噴射時期を調整、決定することが考えられる。

これらの試験およびチューニングの結果として、エンジン運転状態と、該エンジン運転状態においてＣＯ−ＳＣＲ４の下流の排気ガスに含まれるＮＯｘ（ＮＯｘ量やＮＯｘ濃度）が所定値以下となるような低温燃焼気筒２Ａの数および高温燃焼気筒２Ｂの数との関係が得られる。この関係は、ＥＣＵ６の記憶手段にマップとして記憶される。また、記憶手段には、ＮＯｘが所定値以下のときのエンジン運転状態と低温燃焼気筒２Ａおよび高温燃焼気筒２Ｂの内部ＥＧＲ率、燃料噴射時期との関係もマップとして記憶される。

そのＥＣＵ６は、エンジン運転中に、エンジン回転数センサ２９とアクセル開度センサ２８との検出値から実際のエンジン運転状態（エンジン回転数と燃料噴射量）を求める。ＥＣＵ６は、その実際のエンジン運転状態を基に記憶手段に記憶されたマップから、低温燃焼気筒２Ａの数と高温燃焼気筒２Ｂの数とを読み取って制御する。同時に、ＥＣＵ６は、記憶手段から低温燃焼気筒２Ａおよび高温燃焼気筒２Ｂの内部ＥＧＲ率、燃料噴射時期を読み取って制御する。

これにより、排出ガス（ＮＯｘ）の低減と高燃費率・高出力とを、エンジン運転状態の全域で両立することが可能となる。

次に、低温燃焼気筒２Ａおよび高温燃焼気筒２Ｂの数と、ＣＯ−ＳＣＲ４の温度との関係について説明する。

上述したようにＣＯ−ＳＣＲ４を効率的に機能させるためには、ＣＯ−ＳＣＲ４を活性温度まで昇温する必要がある。

本実施形態では、そのＣＯ−ＳＣＲ４の昇温を、高温燃焼気筒２Ｂからの排気ガスの温度を上げることで行う。排気ガスの温度の上昇は、高温燃焼気筒２Ｂの燃焼時期を圧縮上死点付近に持っていくことや、高温燃焼気筒２Ｂでアフター噴射を行うことなどが考えられる。

例えば、ＥＣＵ６は、エンジン始動時（特に冷間始動時）、触媒温度センサ２７により検出された温度がＣＯ−ＳＣＲ４の活性温度以下のときに、排気ガスの温度を上昇させるために、高温燃焼気筒２Ｂの燃料噴射時期（上述のエンジン運転状態およびマップから求められた時期）を、最大出力噴射時期に近づけるように補正する。

これにより還元剤であるＣＯを低温燃焼気筒２Ａから排出しながらも、高温燃焼気筒２Ｂからの排気ガスでＣＯ−ＳＣＲ４を必要な温度に保つことができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、上述の実施形態のように、気筒２Ａ、２Ｂごとに異なる燃焼を行った際には、エンジン本体１０から発生するトルクにばらつきが生じる。そこで、このトルクのばらつきを吸収・低減するための振動吸収機構をエンジン１に設けてもよい。振動吸収機構は、例えば、エンジン本体１０の出力軸とフライホイールの入力軸との間に捻り振動を減衰するフレキシブルカップリングを設けたものが考えられる。

また、上述の実施形態では、高温燃焼気筒２Ｂにてインジェクタ３の燃料噴射時期と内部ＥＧＲ率との両方を変更したが、これに限定されず、低負荷時などＣＯ−ＳＣＲ４が必要とするＣＯ量が少なく低温燃焼気筒２Ａの内部ＥＧＲによる出力低下が小さい場合には、燃料噴射時期と内部ＥＧＲ率といずれか一方のみを変更するようにしてもよい。なお、高温燃焼気筒２Ｂにおける内部ＥＧＲ率の設定値には、０すなわち内部ＥＧＲを行わないものも含まれる。

上述の実施形態では、全ての高温燃焼気筒２Ｂで内部ＥＧＲ率および燃料噴射時期を同じ値に設定したが、これに限定されず、各高温燃焼気筒２Ｂで、内部ＥＧＲ率および燃料噴射時期を異なる値に設定することも考えられる。

内部ＥＧＲは、上述の実施形態のものに限定されず、様々なものが可能である。例えば、排気行程中に吸気弁１７を開弁して燃焼室内の排気ガスを吸気ポート１６に一時的に溜め、その溜めた排気ガスを、次の吸気行程中に吸気弁１７を開弁したときに新気に混ぜて気筒２Ａ、２Ｂ内に流入させるものでもよい。

触媒温度検出手段は、上述の触媒温度センサ２７に限定されない。例えば、ＣＯ−ＳＣＲ４の上流（および／または下流）にて排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサと、その排気ガス温度センサが検出した排気ガスの温度からＣＯ−ＳＣＲ４の温度を推定する演算手段（例えばＥＣＵ６）とで触媒温度検出手段を構成することも考えられる。

上述の実施形態では、ＣＯ−ＳＣＲ４の昇温をインジェクタ３の燃料噴射制御により行ったが、これに限定されない。例えば、可変動弁機構５により排気弁１９を早開け（膨張行程中に開弁など）することにより高い排気エネルギを持ったままの排気ガスを排気管２４に流しＣＯ−ＳＣＲ４に供給することで、ＣＯ−ＳＣＲ４を昇温することも可能である。その他にも、ＣＯ−ＳＣＲ４の温度を高いまま保つために、排気ガスとＣＯ−ＳＣＲ４との間で熱交換するための熱交換器を触媒装置に設けることも考えられる。

上述の実施形態では、エンジン運転状態に応じて低温燃焼気筒２Ａおよび高温燃焼気筒２Ｂの数を制御したが、これに限定されず、触媒温度センサ２７や触媒後にＮＯｘセンサを設け、それらセンサの検出値を基にフィードバック制御することで運転状況に応じて低温燃焼気筒２Ａおよび高温燃焼気筒２Ｂの数を選択、制御することも考えられる。

例えば、ＥＣＵ６が、エンジン運転中に触媒温度センサ２７により検出された温度に応じて低温燃焼気筒２Ａの数（および高温燃焼気筒２Ｂの数）を決定し、かつ触媒温度センサ２７により検出された温度が高いほど低温燃焼気筒２Ａの数を増やし、低いほど減らすものでもよい。

その他にも、触媒装置１４のケーシング２６や触媒装置１４よりも下流の排気通路１２に、ＣＯ−ＳＣＲ４で処理された後の排気ガスに含まれるＮＯｘ量（または濃度）を検出するためのＮＯｘセンサが設けられ、そのＮＯｘセンサがＥＣＵ６に接続され、そのＥＣＵ６が、エンジン運転中にＮＯｘセンサにより検出されたＮＯｘ量（濃度）に応じて低温燃焼気筒２Ａの数（および高温燃焼気筒２Ｂの数）を決定し、かつＮＯｘセンサにより検出されたＮＯｘ量（濃度）が多いほど低温燃焼気筒２Ａの数を増やし、少ないほど減らすものでもよい。

１ エンジン（ディーゼルエンジン）
２ 気筒
３ インジェクタ
４ 選択還元触媒
５ 可変動弁機構
６ ＥＣＵ（制御手段）
１７ 吸気弁
１９ 排気弁

Claims (11)

1. 複数の気筒と、それら気筒からの排気ガスに含まれるＣＯを還元剤として該排気ガス中のＮＯｘを還元する選択還元触媒とを備えたディーゼルエンジンの燃焼制御方法において、
   上記選択還元触媒にＣＯを供給すべく、上記複数の気筒のうちの少なくとも一つの気筒で内部ＥＧＲによる低温燃焼を行い、
   その低温燃焼による出力低下を補うべく、残りの気筒で高温燃焼を行うことを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御方法。
2. 上記高温燃焼は、該高温燃焼を行う気筒における燃料噴射時期を、上記低温燃焼を行う気筒よりも、最大出力が得られる燃料噴射時期に近づけることにより行う請求項１記載のディーゼルエンジンの燃焼制御方法。
3. 上記高温燃焼は、該高温燃焼を行う気筒における内部ＥＧＲのＥＧＲ率を、上記低温燃焼を行う気筒よりも低く設定することにより行う請求項１または２記載のディーゼルエンジンの燃焼制御方法。
4. エンジン運転状態と、該エンジン運転状態にて上記選択還元触媒の下流の排気ガスに含まれるＮＯｘが所定値以下となるような、上記低温燃焼を行う気筒の数および上記高温燃焼を行う気筒の数との関係を予め求め、
   エンジン運転中に、実際のエンジン運転状態を求めると共に、その求めたエンジン運転状態と上記関係とに基づき、上記低温燃焼を行う気筒の数と上記高温燃焼を行う気筒の数とを制御する請求項１から３いずれかに記載のディーゼルエンジンの燃焼制御方法。
5. 複数の気筒と、各気筒に燃料を噴射するインジェクタと、それら気筒からの排気ガスに含まれるＣＯを還元剤として該排気ガス中のＮＯｘを還元する選択還元触媒とを備えたディーゼルエンジンにおいて、
   上記気筒の吸気弁および排気弁の開閉弁時期を自在に変化させる可変動弁機構と、
   上記可変動弁機構の開閉弁時期と上記インジェクタの燃料噴射時期とを各気筒ごとに制御するための制御手段とを備え、
   上記制御手段は、上記選択還元触媒にＣＯを供給すべく、上記複数の気筒のうちの少なくとも一つの気筒で上記可変動弁機構の開閉弁時期を制御して内部ＥＧＲによる低温燃焼を行い、
   その低温燃焼による出力低下を補うべく、残りの気筒で上記可変動弁機構の開閉弁時期および上記インジェクタの燃料噴射時期のいずれか一方または両方を制御して高温燃焼を行うように構成されたことを特徴とするディーゼルエンジン。
6. 上記制御手段は、該高温燃焼を行う気筒の上記インジェクタの燃料噴射時期を、上記低温燃焼を行う気筒よりも、最大出力が得られる燃料噴射時期に近づけることにより上記高温燃焼を行う請求項５記載のディーゼルエンジン。
7. 上記制御手段は、該高温燃焼を行う気筒の上記可変動弁機構による内部ＥＧＲのＥＧＲ率を、上記低温燃焼を行う気筒よりも低く設定することにより上記高温燃焼を行う請求項５または６記載のディーゼルエンジン。
8. エンジン運転状態と、該エンジン運転状態にて上記選択還元触媒の下流の排気ガスに含まれるＮＯｘが所定値以下となるような、上記低温燃焼を行う気筒の数および上記高温燃焼を行う気筒の数との関係が予め求めると共に、上記制御手段に記憶され、
   上記制御手段は、エンジン運転中に、実際のエンジン運転状態を求めると共に、その求めたエンジン運転状態と上記関係とに基づき、上記低温燃焼を行う気筒の数と上記高温燃焼を行う気筒の数とを制御する請求項５から７いずれかに記載のディーゼルエンジン。
9. 上記選択還元触媒の温度を検出するための触媒温度検出手段を備え、
   上記制御手段は、上記触媒温度検出手段により検出された温度が上記選択還元触媒の活性温度以下のときに、上記排気ガスを昇温すべく、上記高温燃焼を行う気筒の燃料噴射時期を上記最大出力が得られる燃料噴射時期に近づけるように補正する請求項５から８いずれかに記載のディーゼルエンジン。
10. 上記選択還元触媒で処理された後の排気ガスに含まれるＮＯｘを検出するためのＮＯｘ検出手段を備え、
    上記制御手段は、エンジン運転中に上記ＮＯｘ検出手段により検出されたＮＯｘが多いほど上記低温燃焼を行う気筒の数を増やし、少ないほど減らす請求項５から７いずれかに記載のディーゼルエンジン。
11. 上記選択還元触媒の温度を検出するための触媒温度検出手段を備え、
    上記制御手段は、エンジン運転中に上記触媒温度検出手段により検出された温度が高いほど上記低温燃焼を行う気筒の数を増やし、低いほど減らす請求項５から７いずれかに記載のディーゼルエンジン。

Images