JP2004360577A

JP2004360577A - Control device for variable cylinder engine

Info

Publication number: JP2004360577A
Application number: JP2003159950A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Kaneko; 智洋金子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP4203849B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for a variable cylinder engine capable of appropriately controlling a post injection quantity and appropriately operating an exhaust gas treatment device in a variable cylinder engine increasing fuel injection pressure as an engine load increases. <P>SOLUTION: In the control device for the variable cylinder engine including a plurality of cylinders (#1-#4), fuel injection valves performing fuel injection to each cylinder, and an exhaust emission control device provided in an exhaust system, changing fuel injection pressure in accordance with a load and controlling the number of operating cylinders in accordance with operation conditions, and operating the exhaust gas treatment means by post injection, a fuel pressure detection means 25 detecting fuel injection pressure and a cylinder number control means 100 controlling to increase the number of the operating cylinders if fuel injection pressure is predetermined pressure or higher when post injection need to be performed during reduced cylinder operation are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン運転状態に応じて一部の気筒の作動を休止させる可変気筒エンジンの制御装置に関し、特に、メイン噴射後の膨張行程における追加噴射であるいわゆるポスト噴射を利用して排気処理を行うようにした可変気筒エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンの部分負荷時に一部の気筒の運転を休止して稼働気筒の数を減少させることにより、エンジン全体としての燃料消費率の向上を図った可変気筒エンジンが知られている。また、エンジンの負荷の上昇に従い燃料噴射圧を上昇させ、その噴霧の微粒化を図ることにより、エンジンの高負荷時におけるスモークの発生を低減するようにしたエンジンも知られている。
【０００３】
一方、エンジンの排気通路に排気中のパティキュレートを捕集するフィルタを備える場合に、このフィルタの再生時にＮＯｘをも浄化可能とするために、フィルタに触媒を担持させ、そして、フィルタ再生時に、燃料噴射弁によるポスト噴射の噴射量を制御して、フィルタ出口の排気の空燃比を制御するようにした排気浄化装置が、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３１７６２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の、エンジン負荷の上昇に従い燃料噴射圧を上昇させるようにした可変気筒エンジンに、特許文献１に記載の排気浄化装置のような燃料噴射弁によるポスト噴射の噴射量を制御する技術をそのまま適用すると、例えば、全筒運転から部分気筒運転（減筒運転ともいう）に切替られたような場合には、ポスト噴射量が必要量を超えてしまい排気浄化装置が適切に作動しなくなるおそれがある。換言すると、排気浄化装置が溶損してしまう等のおそれがある。これは、全筒運転から部分気筒運転に切替られたときには、その稼働気筒が高負荷運転に移行する結果、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が高くなることで燃料噴射圧（燃圧とも称す）が上がり過ぎ、微量なポスト噴射量の制御が困難になるからである。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、エンジンの負荷の上昇に従い燃料噴射圧を上昇させるようにした可変気筒エンジンにおいても、燃料噴射圧の変更が必要なときにこの燃料噴射圧を制御できる可変気筒エンジンの制御装置、および、ポスト噴射量を適切に制御することができて、排気処理装置を適切に作動させることができる可変気筒エンジンの制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の一形態に係る可変気筒エンジンの制御装置は、複数の気筒と、前記気筒のそれぞれに燃料噴射を行う燃料噴射弁とを有し、運転状態に応じて稼働気筒数を制御すると共に稼働気筒の１気筒当たりの負荷に応じて燃料噴射圧を変動させて前記燃料噴射弁から燃料噴射を行う可変気筒エンジンにおいて、稼働気筒数を変更することにより前記燃料噴射圧を制御する燃圧制御手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、単に稼働気筒数を変更することにより燃料噴射圧が制御可能であるので、簡単な構成でもって、必要とされる燃料噴射圧の変更が行われ得る。
【０００９】
上記目的を達成する本発明の他の形態に係る可変気筒エンジンの制御装置は、複数の気筒と、前記気筒のそれぞれに燃料噴射を行う燃料噴射弁と、排気系に設けられた排気浄化装置とを有し、運転状態に応じて稼働気筒数を制御し、かつ、稼働気筒の１気筒当たりの負荷が高くなるほど燃料噴射圧を高くして前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うと共に、前記燃料噴射弁によりポスト噴射を行うことで前記排気浄化装置に燃料を添加する可変気筒エンジンの制御装置において、前記燃料噴射圧を検出する燃圧検出手段と、減筒運転時にポスト噴射を行う必要があるときに、前記燃圧検出手段により検出される燃料噴射圧が所定圧力以上である場合は、稼働気筒を増やすように制御する気筒数制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、減筒運転時にポスト噴射を行う必要があるとき、燃料噴射圧が所定圧力以上である場合は、稼働気筒を増やすように制御されるので、燃料噴射圧が低下される。従って、この燃料噴射圧でもって安定して噴射可能な許容ポスト噴射量が得られ、必要な量のポスト噴射を行うことができる。
【００１１】
ここで、前記所定圧力は、ポスト噴射量に応じて決定されることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可変気筒エンジンの制御装置の実施形態について添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用する可変気筒エンジンの制御装置の概略構成を示すブロック線図である。
【００１４】
図１に示すエンジン１０は、＃１〜＃４で示す４つの気筒を備えた４サイクルの水冷式ディーゼルエンジンである。エンジン１０は、４つの気筒および冷却水路が形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックの上部に固定されたシリンダヘッド１１とを備えている。シリンダブロックには、エンジン出力軸たる不図示のクランクシャフトが回転自在に支持され、このクランクシャフトは、各気筒内に摺動自在に装填されたピストンとコネクティングロッドを介して連結されている。
【００１５】
クランクシャフトの端部には、その周縁に複数の歯が形成されたタイミングロータが取り付けられ、タイミングロータ近傍のシリンダブロックには、電磁ピックアップが取り付けられている。これらタイミングロータと電磁ピックアップは、クランクポジションセンサを構成する。
【００１６】
また、各気筒のピストン上方には、ピストンの頂面とシリンダヘッド１１の内壁面とに囲まれた燃焼室が形成されている。シリンダヘッド１１には、各気筒の燃焼室に臨むように燃料噴射弁２０（以下、気筒毎に区別する必要があるときは、添字を付した、２０_１、２０_２、２０_３、２０_４を用いるが、総称するときは、単に２０を用いる）が取り付けられ、この燃料噴射弁２０は、コモンレール２２に連通して接続されている。コモンレール２２には、不図示の燃料タンクから供給される燃料が燃料ポンプ２４により加圧されて供給される。この燃料ポンプ２４は、その吸入口に可変流量制御弁が設けられており、該弁が制御されて吐出量が変えられることにより、コモンレール２２内の圧力、すなわち、燃料噴射弁２０の燃料噴射圧を変えるものである。なお、コモンレール２２内の圧力は燃圧検出手段としての圧力センサ２５により検出される。
【００１７】
さらに、シリンダヘッド１１において各気筒の燃焼室に臨む部位には、吸気ポートの開口端が形成されると共に、排気ポートの開口端が形成されている。そして、シリンダヘッド１１には、吸気ポートの各開口端を開閉する不図示の吸気弁と、排気ポートの各開口端を開閉する不図示の排気弁とが進退自在に設けられている。
【００１８】
さらに、シリンダヘッド１１には、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して吸気弁を進退駆動する電磁駆動機構（以下、吸気側電磁駆動機構と称する）が吸気弁と同数設けられている。各吸気側電磁駆動機構には、該吸気側電磁駆動機構に励磁電流を印加するための駆動回路（以下、吸気側駆動回路と称する）が電気的に接続されている。また、シリンダヘッド１１には、同様に、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記排気弁を進退駆動する電磁駆動機構（以下、排気側電磁駆動機構と称する）が排気弁と同数設けられている。各排気側電磁駆動機構には、該排気側電磁駆動機構に励磁電流を印加するための駆動回路（以下、排気側駆動回路と称する）が電気的に接続されている。なお、これらの吸気側電磁駆動機構および排気側電磁駆動機構を総称して弁電磁駆動機構３０と称する。
【００１９】
さらに、エンジン１０のシリンダヘッド１１には、４つの枝管を有する吸気マニフォルド１２が接続され、吸気マニフォルド１２の各枝管は、各気筒の吸気ポートと連通している。そして、吸気マニフォルド１２には、吸気管１３が接続され、吸気管１３は、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス１４と接続されている。
【００２０】
吸気管１３には、該吸気管１３内を流れる空気量を制御する吸気絞り弁１５が設けられている。なお、吸気絞り弁１５には、不図示のステッパモータ等からなり印加電力の大きさに応じて吸気絞り弁１５を開閉駆動するアクチュエータと、吸気絞り弁１５の開度に対応した電気信号を出力する吸気絞り弁ポジションセンサとが取り付けられている。吸気絞り弁１５には、該吸気絞り弁１５と独立に回動自在であり、且つアクセルペダル４２に連動して回動する図示しないアクセルレバーが取り付けられており、そのアクセルレバーには、該アクセルレバーの回動量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ４３が取り付けられている。
【００２１】
一方、前記エンジン１０のシリンダヘッド１１には、４本の枝管がエンジン１０の直下流において１本の集合管に合流するよう形成された排気マニフォルド１６が接続され、排気マニフォルド１６の各枝管は各気筒の排気ポートと連通されている。排気マニフォルド１６は排気管１７に接続され、排気管１７には、排気処理手段の一部を構成する排気浄化触媒５１およびディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）５２が設けられている。この排気浄化触媒５１としては、酸化触媒、還元触媒または三元触媒を必要に応じて用いることができ、また、フィルタ５２についてもこれらの触媒を担持させるようにしてもよい。本発明に係るポスト噴射を利用した後処理再生としては、とりわけ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元やＳＯｘの放出処理、フィルタでのＰＭ再生処理が有効である。
【００２２】
さらに、本実施の形態では、排気マニフォルド１６の＃３気筒および＃４気筒に対応する枝管の集合部から分岐され、吸気マニフォルド１２のほぼ集合部に連通されたＥＧＲ通路１８が設けられており、このＥＧＲ通路１８にはＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御弁１９が介設されている。なお、Ｔ／Ｃ、Ｉ／ＣおよびＥ／Ｃは必要に応じて設けられるターボチャージャ、インタークーラおよびＥＧＲクーラを示している。また、排気管１７には、排気浄化触媒５１とフィルタ５２との間に温度センサ５３が取り付けられている。また、図示はしないが、フィルタ５２の前後流に圧力センサを配置することにより、フィルタ５２におけるパティキュレート（ＰＭ）の捕集量を検出し、後述する後処理再生要求を判断するようにしてもよい。
【００２３】
上述のように構成されたエンジン１０には、該エンジン１０の運転を制御するための電子制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：ＥＣＵ）１００が併設されている。
【００２４】
ＥＣＵ１００には、運転状態の検出に必要なスロットルポジションセンサ、圧力センサ２５、アクセル開度センサ４３、クランクポジションセンサ、温度センサ５３等の各種センサが電気配線を介して接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ１００に入力されるようになっている。さらに、ＥＣＵ１００には、運転制御に必要な吸気側駆動回路、排気側駆動回路、燃料噴射弁２０、燃料ポンプ２４等の各種アクチュエータが電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号値をパラメータとして、吸気側駆動回路、排気側駆動回路、燃料噴射弁２０、或いは燃料ポンプ２４等を制御することが可能になっている。
【００２５】
ここで、ＥＣＵ１００は、双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えると共に、入力ポートに接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。Ａ／Ｄコンバータは、スロットルポジションセンサ４１、アクセル開度センサ４３、温度センサ５３等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセンサと電気配線を介して接続されており、上記各センサの出力信号をアナログ信号形式からデジタル信号形式に変換した後に入力ポートへ送信する。また、出力ポートは、吸気側駆動回路、排気側駆動回路、燃料噴射弁２０、スロットル用アクチュエータ、ＥＧＲ制御弁１９等と電気配線を介して接続され、その制御信号をそれぞれへ送信する。
【００２６】
なお、ＲＯＭには、燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、吸気弁および排気弁の開閉タイミングや稼働または休止を決定するための制御ルーチン等、エンジン１０を制御するに必要な制御ルーチンが記憶されている。さらに、ＲＯＭは、これらのアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。この制御マップは、例えば、エンジン１０の運転状態と燃料噴射量および燃料噴射時期との関係を示す燃料供給制御マップ、気筒数の制御のためにエンジン１０の運転状態と吸気弁および排気弁の開閉やそのタイミングとの関係を示す吸排気弁開閉・タイミング制御マップ、エンジン１０の運転状態と吸気絞り弁１５の開度との関係を示すスロットル開度制御マップ等である。
【００２７】
ＲＡＭには、各センサの出力信号やＣＰＵの演算結果等が記憶される。該演算結果は、例えば、クランクポジションセンサの出力信号に基づいて算出されるエンジン回転数等である。ＲＡＭに記憶される各種のデータは、クランクポジションセンサが信号を出力する度に最新のデータに書き換えられる。なお、バックアップＲＡＭは、エンジン１０の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリであり、各種制御に係る学習値や、異常を発生した箇所を特定する情報等を記憶する。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、燃料噴射制御、吸気弁および排気弁の開閉制御、スロットル制御等の周知の制御に加え、本発明の要旨となる排気処理に伴う気筒数制御を実行する。
【００２８】
ここで、本発明に係る可変気筒エンジンの制御装置における上記構成になる実施形態の制御ルーチンの一例を、図２のフローチャートに基づき説明する。なお、この制御ルーチンは、クランクポジションセンサがパルス信号を出力する度に繰り返し実行されるルーチンである。
【００２９】
制御がスタートすると、まず、ステップＳ２１において、後処理再生要求があるか否か、すなわち、排気浄化触媒５１における処理要求またはフィルタ５２における再生要求があるか否かが判断される。この要求の有無は、例えば、エンジン１０の運転累積時間が所定値に達したか否か、あるいは、フィルタ５２に関しては前述の如くＰＭの捕集量が所定値に達したか否か等により判断され得る。そして、要求がない場合はステップＳ２２に進み、燃費を優先して減筒条件を定めて制御する通常の気筒数制御が行われる。すなわち、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転状態に応じて作動気筒数を変更する。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転状態が低負荷運転領域にあるときは一部の気筒を休止させてエンジン１０を減筒運転させて燃費の低減を図り、エンジンの運転状態が中高負荷運転領域にあるときは全ての気筒を作動させてエンジン１０を全筒運転させる。
【００３０】
一方、ステップＳ２１における判断で、要求があった場合にはステップＳ２３に進み、排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２が作動可能な温度以上、すなわち、活性化温度以上にあるか否かが判断される。これは、例えば、温度センサ５３からの検出信号に基づき行われる。
【００３１】
ここで、活性化温度に満たないときには、ステップＳ２４に進み、排気ガス温度を上昇させることを優先させて減筒条件を定める気筒数制御が行われる。すなわち、排気ガス温度を上昇させるために、稼動気筒の相対的負荷を増大させるべく減筒運転が行われる。但し、この減筒運転への移行に伴いエンジンの安定性が損なわれるような場合には、この減筒運転への移行は直には行われず、次の機会を待つ。何故ならば、エンジン１０の運転状態が、例えば、高負荷領域等の運転領域にある場合には、稼動気筒数を減ずると必要とする出力が安定的に得られないからである。
【００３２】
なお、ステップＳ２３において活性化温度以上にあると判断されたときには、燃料添加（ポスト噴射）による排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２でのＮＯｘ還元やＳＯｘ放出および／またはＰＭ再生処理制御に移行する。すなわち、ステップＳ２５に進み、燃圧検出手段としての圧力センサ２５からの検出に基づく燃料噴射圧が、最大許容ポスト噴射圧Ｐｃｐｏｓｔｍａｘ以下か否かが判断される。この最大許容ポスト噴射圧Ｐｃｐｏｓｔｍａｘとは、所定（本実施の形態では一定）のポスト噴射量が制御のリニアリティを確保して燃料噴射弁２０から噴射され得る燃料噴射圧の最大値であり、燃料噴射圧がこの最大値を超えた場合には、所定（一定）のポスト噴射量を安定して得ることができないことを意味する。
【００３３】
これにつき、図３を参照して説明する。図３（ａ）は、横軸にエンジン回転数、縦軸に負荷（噴射量）を採って表す、エンジンの運転状態に対応して噴射圧Ｐｃが変化する様子を示した噴射圧マップである。また、図３（ｂ）は、横軸に噴射弁駆動パルス時間ＴＱ（ｍｓ）、縦軸に噴射量Ｑ（ｍｍ^３／ｓｔ）を採り、噴射弁駆動パルス時間の長さと噴射圧Ｐｃとの変化に対応する噴射量の関係を示すグラフである。ここで、図３（ａ）から、前述したように、例えば、減筒によって１気筒当りの負荷が高くなると、噴射圧Ｐｃが上昇されるのが分かる。また、図３（ｂ）から、噴射圧Ｐｃが上昇すると噴射弁駆動パルス時間に対する噴射量感度が増大し、ポスト噴射量のように少量（０〜１０ｍｍ^３／ｓｔ）の場合には、少しの制御誤差があっても噴射量Ｑが大きく変動することが理解されよう。
【００３４】
そこで、図２のフローチャートに戻り、ステップＳ２５における判断で、燃料噴射圧Ｐｃが最大許容ポスト噴射圧Ｐｃｐｏｓｔｍａｘを超えているときは、ステップＳ２６に進み、現在休止している気筒があるか否かが判断される。ＮＯの場合、すなわち、全筒運転中であるときは、噴射圧を下げる余地がないのでルーチンを終了する。ステップＳ２６において、ＹＥＳの場合、すなわち、休止している気筒がある場合には、ステップＳ２７に進みその休止気筒数を減らす。換言すると、稼動気筒が増やされる。すると、稼動気筒当りの負荷が軽減される結果、前述のように噴射圧Ｐｃが低下されることになる。
【００３５】
そして、ステップＳ２５における判断で燃料噴射圧が最大許容ポスト噴射圧Ｐｃｐｏｓｔｍａｘ以下であるとき、及び、上述のステップＳ２７において噴射圧が低下された後は、ステップＳ２８に進み、ポスト噴射が開始される。
【００３６】
このポスト噴射により供給される燃料噴射量は、気筒壁面に付着する未気化の液状燃料によるエンジンオイルへの希釈作用の影響を考慮して、過剰な量にならないようにされるのが好ましい。かかる観点から、本実施の形態では、ポスト噴射量はこの過剰な量を避けた一定量とされている。
【００３７】
次に、本発明の他の実施の形態につき説明する。前実施の形態ではポスト噴射量が一定となるようにしたのに対し、この他の実施の形態では、エンジンオイルへの希釈作用の影響は筒内温度に応じて変動することに着目して、このポスト噴射量を変化させるようにしている。一般に、負荷が高い場合にはメイン噴射量が多く燃焼量も多くなり、筒内温度も高くなる。
【００３８】
なお、ポスト噴射量は、メイン噴射量と同様に、エンジンの運転状態に対応させて予め実験により求めてマップの形態でＲＯＭに記憶されており、実際の制御に際しては、温度センサ５３で検出される、排気浄化触媒５１後流の排気ガス温度をパラメータとして、マップから読み取られた値を補正して目標ポスト噴射量が求められ、これが所定のポスト噴射時期に噴射されることになる。
【００３９】
ここで、ポスト噴射量とエンジンオイルの希釈との関係を図４に基き説明する。図４は、エンジン負荷に相当するメイン噴射量（ｍｍ^３／ｓｔ）を縦軸に、ポスト噴射終了時期（上死点後の度数）を横軸に採り、メイン噴射量とオイル希釈に影響を与えないポスト噴射量としての希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌとの関係を示すグラフである。このグラフにおいて、領域Ａは許容ポスト噴射量＝５ｍｍ^３／ｓｔ、領域Ａを含む領域Ｂは許容ポスト噴射量＝２．５ｍｍ^３／ｓｔの領域をそれぞれ示している。このグラフから、メイン噴射量の増大、換言すると、エンジン負荷の増大に伴い希釈許容ポスト噴射量も増大することが分かる。すなわち、例えば、上死点後６０度でポスト噴射が終了する場合には、メイン噴射量＝１０ｍｍ^３／ｓｔであれば希釈許容ポスト噴射量＝２．５ｍｍ^３／ｓｔであるのに対し、メイン噴射量＝約１７ｍｍ^３／ｓｔであれば希釈許容ポスト噴射量＝５ｍｍ^３／ｓｔとなる。
【００４０】
そこで、本発明の他の実施の形態の制御の一例を図５のフローチャートを参照して説明する。本実施の形態の制御ルーチンは、図２に示した前実施の形態における制御ルーチンと前段部分においては同じ、すなわち、ステップＳ２１ないしＳ２４までは同じである。従って、図５のフローチャートは、図２のステップＳ２３でＹＥＳの場合を、ステップＳ５１として示している。
【００４１】
燃料添加（ポスト噴射）による排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２でのＮＯｘ還元やＳＯｘ放出および／またはＰＭ再生処理制御へ移行すると、本実施の形態では、ステップＳ５１に進み、上述の目標ポスト噴射量が圧力センサ２５からの検出に基づく現在の燃料噴射圧により安定して噴射可能な許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｐｃ以下か否かが判断される。このステップＳ５１における判断でＹＥＳ、すなわち、目標ポスト噴射量が許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｐｃ以下の場合には、ステップＳ５２に進み、さらに、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下か否かが判断される。そして、このステップＳ５２における判断でＹＥＳ，すなわち、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下のときは、ステップＳ５９に進み、この目標ポスト噴射量がそのまま所定時期にポスト噴射される。
【００４２】
一方、ステップＳ５１における判断でＮＯ、すなわち、目標ポスト噴射量が許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｐｃより多い場合には、ステップＳ５３に進み、減筒すれば、この目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下となるか否かが判断される。これは、減筒運転に移行すると前述のように稼働気筒当たりの負荷が増大しメイン噴射量が増大するので、この結果として、希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌが増大するからである。従って、減筒することにより、１サイクルでの総ポスト噴射量を変化させずに、１気筒当たりのポスト噴射量を増加させることができ、噴射圧が上昇する分を考慮しても許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｐｃとなることがある。但し、このポスト噴射量は希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下であることが求められる。
【００４３】
そして、このステップＳ５３における判断でＹＥＳ，すなわち、減筒した場合、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下となるときは、ステップＳ５７に進み、減筒運転に移行する。但し、この場合は、１サイクル（クランクシャフト２回転）での総ポスト噴射量が移行前後で同等となるようにする。これを、図６を用いて説明すると、今、排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２で要求されている総目標ポスト噴射量が１サイクルで３．２ｍｍ^３／ｓｔであるとした場合、図６（ａ）に示す＃１〜＃４の全筒運転では、これが各気筒に分担されると、気筒当たりのポスト噴射量は０．８ｍｍ^３／ｓｔとなる。これに対し、図６（ｂ）に示す＃１と＃４の減筒運転では、稼働気筒当たり１．６ｍｍ^３／ｓｔとなる。このように、１サイクルでの総ポスト噴射量を変化させずに、希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下を維持しながら、目標ポスト噴射が安定して行われ得る。ステップＳ５７の後は、前述のステップＳ５９に進み、この減筒された状態で稼働気筒に目標ポスト噴射量が気筒当たり２倍にされて所定時期にポスト噴射される。
【００４４】
なお、このステップＳ５３における判断でＮＯ，すなわち、減筒した場合でも、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌ以下とならないときは、ステップＳ５４に進み、この目標ポスト噴射量が条件を満たす値となるまで下げて減筒運転に移行する。これは、温度センサ５３で検出される排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２の温度を代表する温度が極めて低いときに、早期に活性化温度に到達させようとすると、いきおい目標温度と実際の検出温度との誤差が大きく、目標ポスト噴射量が多くならざるを得ないが、しかし、この多量の目標ポスト噴射量をそのまま噴射することになると、排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２の溶損やエンジンオイルの希釈の問題を生じさせるおそれがあることを考慮したものである。このためには、上述の目標温度と実際の検出温度との誤差に基く目標ポスト噴射量を、誤差が例えば１００℃刻みで段階的に設定し、制御の急変を避けることが好ましい。なお、このステップＳ５４の後も、前述のステップＳ５９に進み、減筒され、この目標ポスト噴射量が条件を満たす値となるまで下げられた状態で所定時期にポスト噴射される。
【００４５】
さらに、ステップＳ５２における判断でＮＯ、すなわち、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌより多いときは、ステップＳ５５に進み、休止を止められる気筒が存在するか否かが判断される。休止気筒の休止を止める、すなわち、稼働気筒とすることで、稼働気筒当たりのポスト噴射量を軽減することが可能であるからである。従って、ステップＳ５２における判断でＹＥＳの場合には、ステップＳ５６に進み、休止気筒の休止を止める、すなわち、全筒運転に移行し、前述のステップＳ５１に戻る。
【００４６】
なお、ステップＳ５５における判断でＮＯ、すなわち、休止を止められる気筒が存在しない場合には、ステップＳ５８に進み、目標ポスト噴射量が希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌより少なくなるまで、目標ポスト噴射量を減少させる。なお、このステップＳ５８の後も、前述のステップＳ５９に進み、この目標ポスト噴射量が条件を満たす値となるまで下げられた状態で所定時期にポスト噴射される。
【００４７】
次に、本発明のさらに他の実施の形態を説明する。この実施の形態はＥＧＲ装置を備えた可変気筒エンジンに本発明を適用する際に好適な形態である。一般に、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路は、排気ガスが等しく流れる排気マニフォルドの集合部等からは分岐されておらず、配設長さ等の設計上の要求が考慮されて、全気筒に対しては偏った位置から分岐されている。その一例としての本実施の形態では、図１に示すように、ＥＧＲ通路１８が排気マニフォルド１６の＃３気筒および＃４気筒に対応する枝管の集合部から分岐され、吸気マニフォルド１２のほぼ集合部に連通されて設けられている。このようなＥＧＲ通路１８にポスト噴射による燃料を含む排気ガスが流れ込むと、ＥＧＲ制御弁１９の固着、ＥＧＲクーラＥ／Ｃの詰まり、あるいは燃焼悪化に起因するＨＣの増大による触媒温度の異常上昇等が発生するおそれがある。そこで、本発明のさらに他の実施の形態ではかかる点を考慮して、ポスト噴射による燃料を含む排気ガスがＥＧＲ通路１８に流れ込むのを避けるように休止する気筒を選ぶようにしている。
【００４８】
そこで、本発明のさらに他の実施の形態の制御の一例を図７のフローチャートを参照して説明する。本実施の形態の制御ルーチンは、図２に示した実施の形態における制御ルーチンと前段部分においては同じ、すなわち、ステップＳ２１ないしＳ２４までは同じである。従って、図７のフローチャートは、図２のステップＳ２３でのＹＥＳの場合を、ステップＳ７１として示している。
【００４９】
燃料添加（ポスト噴射）による排気浄化触媒５１および／またはフィルタ５２でのＮＯｘ還元やＳＯｘ放出および／またはＰＭ再生処理制御へ移行すると、本実施の形態では、ステップＳ７１に進み、ポスト噴射が行われるべき気筒の排気ガスによるＥＧＲガスへの影響度合（以下、寄与率と称す）が、ほとんど影響を与えない所定値Ｘ％以下か否かが判断される。この寄与率は、ＥＧＲガスの取出し位置、すなわち、上述のＥＧＲ通路１８の分岐位置、エンジン回転数および負荷によって決まる。ステップＳ７１における判断の結果、寄与率が所定値Ｘ％以下であるＹＥＳの場合には、ステップＳ７５に進み、ポスト噴射が行われるべき気筒を変更することなく所定時期にポスト噴射される。
【００５０】
一方、ステップＳ７１における判断の結果、寄与率が所定値Ｘ％を超えるＮＯの場合には、ステップＳ７２に進み、休止している気筒が存在するか否かが判断される。そして、ステップＳ７２における判断でＹＥＳ、すなわち、休止している気筒が存在する場合には、ステップＳ７３に進み、休止気筒を入替える。すなわち、ポスト噴射が行われるべきであった気筒を休止気筒とし、寄与率が所定値Ｘ％以下である気筒を稼働気筒とする。本実施の形態の場合、例えば、＃１および＃４気筒での減筒運転を行っていたとすれば、ＥＧＲ通路１８の分岐位置から遠い＃１および＃２での減筒運転を行えばよい。
【００５１】
なお、ステップＳ７２における判断でＮＯ、すなわち、休止している気筒が存在しない場合には、ステップＳ７４に進み、ＥＧＲをカットし、ＥＧＲ制御弁１９の固着、ＥＧＲクーラＥ／Ｃの詰まり等を防止する。
【００５２】
なお、以上述べた実施形態では、燃料噴射圧の検出をコモンレールに設けた圧力センサ２５により行うようにしたが、本エンジン１０のように、負荷に応じて燃料噴射圧を変更するものでは、アクセル開度センサ４３による負荷の検出で代用することも可能である。また、４気筒エンジンを例に挙げて説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、より多気筒のエンジンにも適用できることは言うまでもない。さらに、一部気筒を休止させる機構としては、電磁駆動機構によるものに限定されず、油圧機構等によるものでもよく、さらには、吸気流入を吸気絞り弁の上流で遮断するものであってもよい。
【００５３】
また、本発明の実施形態として、燃圧が高くなり過ぎてポスト噴射量の制御ができない場合のことを説明したが、この実施形態以外にも燃圧を変化させる必要がある際には、稼働気筒数を変化させることで燃圧を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変気筒エンジンの制御装置の一実施形態を示す平面システム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、エンジンの運転状態に対応して噴射圧が変化する様子を示した噴射圧マップ、（ｂ）は、噴射弁駆動パルス時間の長さと噴射圧との変化に対応する噴射量の関係を示すグラフである。
【図４】メイン噴射量とオイル希釈に影響を与えないポスト噴射量としての希釈許容ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔｏｉｌとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】１サイクル（クランクシャフト２回転）での総ポスト噴射量と気筒当たりのポスト噴射量との関係を示すタイムチャートであり、（ａ）は、＃１〜＃４の全筒運転時、（ｂ）は、＃１と＃４の減筒運転時を示す。
【図７】本発明のさらに他の実施形態の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０エンジン
２０燃料噴射弁
２２コモンレール
２４燃料ポンプ
２５燃圧センサ
３０弁弁電磁駆動機構
４３アクセル開度センサ
５１排気浄化触媒
５２フィルタ
５３温度センサ
１００電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｐｃｐｏｓｔｍａｘ最大許容ポスト噴射圧
Ｑｐｏｓｔｐｃ許容ポスト噴射量
Ｑｐｏｓｔｏｉｌ希釈許容ポスト噴射量[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a variable-cylinder engine that suspends the operation of some of the cylinders according to the engine operating state, and in particular, performs exhaust treatment using so-called post-injection, which is an additional injection in an expansion stroke after main injection. The present invention relates to a variable-cylinder engine control device that performs the control.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In general, a variable cylinder engine is known in which the operation of some of the cylinders is stopped during a partial load of the engine to reduce the number of operating cylinders, thereby improving the fuel consumption rate of the entire engine. Further, there is also known an engine in which the fuel injection pressure is increased in accordance with an increase in the load of the engine and the spray is atomized, thereby reducing the generation of smoke when the engine is under a high load.
[0003]
On the other hand, when a filter for collecting particulates in the exhaust gas is provided in the exhaust passage of the engine, a catalyst is carried on the filter so that NOx can be purified at the time of regeneration of the filter. For example, Patent Document 1 discloses an exhaust purification device that controls an injection amount of post-injection by a fuel injection valve to control an air-fuel ratio of exhaust gas at a filter outlet.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-317621
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Meanwhile, in the above-described variable cylinder engine in which the fuel injection pressure is increased in accordance with an increase in the engine load, a technology for controlling the injection amount of post-injection by a fuel injection valve, such as an exhaust gas purification device described in Patent Document 1, has been proposed. If applied as it is, for example, when the operation is switched from the all-cylinder operation to the partial cylinder operation (also referred to as reduced-cylinder operation), the post-injection amount exceeds the required amount, and the exhaust gas purification device may not operate properly. There is. In other words, there is a possibility that the exhaust gas purification device may be melted. This is because when the operation mode is switched from the all-cylinder operation to the partial cylinder operation, the operating cylinder shifts to the high-load operation, and as a result, the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve increases, so that the fuel injection pressure (also referred to as fuel pressure) is increased. ) Rises too much, and it becomes difficult to control a small amount of post injection.
[0006]
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a variable cylinder engine in which the fuel injection pressure is increased in accordance with an increase in engine load. An object of the present invention is to provide a control device for a cylinder engine and a control device for a variable cylinder engine that can appropriately control a post-injection amount and can appropriately operate an exhaust treatment device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A control device for a variable cylinder engine according to one embodiment of the present invention that achieves the above object has a plurality of cylinders, and a fuel injection valve that injects fuel into each of the cylinders. Control of the fuel injection pressure by changing the number of operating cylinders in a variable cylinder engine that performs fuel injection from the fuel injection valve by changing the fuel injection pressure according to the load per cylinder of the operating cylinder. The fuel pressure control means is provided.
[0008]
According to this configuration, since the fuel injection pressure can be controlled by simply changing the number of operating cylinders, the required fuel injection pressure can be changed with a simple configuration.
[0009]
A control device for a variable cylinder engine according to another embodiment of the present invention that achieves the above object includes a plurality of cylinders, a fuel injection valve that injects fuel into each of the cylinders, and an exhaust purification device provided in an exhaust system. Controlling the number of operating cylinders in accordance with the operating state, and increasing the fuel injection pressure as the load per cylinder of the operating cylinders increases, injecting fuel from the fuel injection valve, and performing the fuel injection. A control device for a variable cylinder engine that adds fuel to the exhaust gas purifying device by performing post-injection by a valve, a fuel pressure detection unit that detects the fuel injection pressure, and a case where post-injection needs to be performed during reduced cylinder operation. When the fuel injection pressure detected by the fuel pressure detecting means is equal to or higher than a predetermined pressure, the number of operating cylinders is controlled to be increased.
[0010]
According to this configuration, when post-injection needs to be performed during the reduced-cylinder operation, if the fuel injection pressure is equal to or higher than the predetermined pressure, control is performed so as to increase the number of operating cylinders, so that the fuel injection pressure is reduced. Therefore, an allowable post-injection amount that can be stably injected can be obtained with this fuel injection pressure, and a required amount of post-injection can be performed.
[0011]
Here, it is preferable that the predetermined pressure is determined according to a post injection amount.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a control device for a variable cylinder engine according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control device for a variable cylinder engine to which the present invention is applied.
[0014]
The engine 10 shown in FIG. 1 is a four-cycle water-cooled diesel engine having four cylinders # 1 to # 4. The engine 10 includes a cylinder block in which four cylinders and a cooling water passage are formed, and a cylinder head 11 fixed to an upper part of the cylinder block. An unillustrated crankshaft, which is an engine output shaft, is rotatably supported by the cylinder block. The crankshaft is connected to a piston slidably mounted in each cylinder via a connecting rod.
[0015]
A timing rotor having a plurality of teeth formed on the periphery thereof is attached to an end of the crankshaft, and an electromagnetic pickup is attached to a cylinder block near the timing rotor. The timing rotor and the electromagnetic pickup constitute a crank position sensor.
[0016]
A combustion chamber surrounded by the top surface of the piston and the inner wall surface of the cylinder head 11 is formed above the piston of each cylinder. The cylinder head 11 is provided with a fuel injection valve 20 (hereinafter referred to as a suffix when it is necessary to distinguish each cylinder so that it faces the combustion chamber of each cylinder. ₁ , 20 ₂ , 20 ₃ , 20 ₄ The fuel injection valve 20 is connected to a common rail 22 so as to communicate with the common rail 22. Fuel supplied from a fuel tank (not shown) is pressurized by a fuel pump 24 and supplied to the common rail 22. The fuel pump 24 is provided with a variable flow rate control valve at its suction port, and the valve controls the variable flow rate to change the discharge amount, so that the pressure in the common rail 22, that is, the fuel injection pressure of the fuel injection valve 20. Is to change. The pressure in the common rail 22 is detected by a pressure sensor 25 as a fuel pressure detecting means.
[0017]
Further, at the portion of the cylinder head 11 facing the combustion chamber of each cylinder, an open end of an intake port and an open end of an exhaust port are formed. The cylinder head 11 is provided with an intake valve (not shown) for opening and closing each open end of the intake port, and an exhaust valve (not shown) for opening and closing each open end of the exhaust port.
[0018]
Further, the cylinder head 11 is provided with the same number of electromagnetic drive mechanisms (hereinafter, referred to as intake-side electromagnetic drive mechanisms) for driving the intake valves forward and backward using electromagnetic force generated when an excitation current is applied. Have been. Each intake-side electromagnetic drive mechanism is electrically connected to a drive circuit (hereinafter, referred to as an intake-side drive circuit) for applying an exciting current to the intake-side electromagnetic drive mechanism. Similarly, the cylinder head 11 is provided with an electromagnetic drive mechanism (hereinafter referred to as an “exhaust-side electromagnetic drive mechanism”) that drives the exhaust valve forward and backward using an electromagnetic force generated when an excitation current is applied. The same number of valves are provided. A drive circuit (hereinafter, referred to as an exhaust-side drive circuit) for applying an exciting current to the exhaust-side electromagnetic drive mechanism is electrically connected to each exhaust-side electromagnetic drive mechanism. The intake-side electromagnetic drive mechanism and the exhaust-side electromagnetic drive mechanism are collectively referred to as a valve electromagnetic drive mechanism 30.
[0019]
Further, an intake manifold 12 having four branch pipes is connected to the cylinder head 11 of the engine 10, and each branch pipe of the intake manifold 12 communicates with an intake port of each cylinder. An intake pipe 13 is connected to the intake manifold 12, and the intake pipe 13 is connected to an air cleaner box 14 for removing dust, dust, and the like in the intake air.
[0020]
The intake pipe 13 is provided with an intake throttle valve 15 for controlling the amount of air flowing through the intake pipe 13. The intake throttle valve 15 includes an actuator (not shown) that drives the opening and closing of the intake throttle valve 15 in accordance with the magnitude of the applied power, and an electric signal corresponding to the opening degree of the intake throttle valve 15. And an intake throttle valve position sensor to be mounted. The intake throttle valve 15 is provided with an accelerator lever (not shown) that is rotatable independently of the intake throttle valve 15 and that rotates in conjunction with an accelerator pedal 42. An accelerator opening sensor 43 that outputs an electric signal corresponding to the amount of rotation of the lever is attached.
[0021]
On the other hand, an exhaust manifold 16 formed so that four branch pipes merge into one collecting pipe immediately downstream of the engine 10 is connected to the cylinder head 11 of the engine 10, and each branch pipe of the exhaust manifold 16 is connected. Is connected to the exhaust port of each cylinder. The exhaust manifold 16 is connected to an exhaust pipe 17, and the exhaust pipe 17 is provided with an exhaust purification catalyst 51 and a diesel particulate filter (hereinafter, simply referred to as a filter) 52 that constitute a part of an exhaust processing unit. As the exhaust purification catalyst 51, an oxidation catalyst, a reduction catalyst, or a three-way catalyst can be used as needed, and the filter 52 may carry these catalysts. As the post-processing regeneration using the post-injection according to the present invention, in particular, the reduction processing of NOx by the storage reduction type NOx catalyst, the release processing of SOx, and the PM recovery processing by a filter are effective.
[0022]
Further, in the present embodiment, an EGR passage 18 is provided which is branched from a collection portion of branch pipes corresponding to the # 3 cylinder and # 4 cylinder of the exhaust manifold 16 and communicates with a substantially collection portion of the intake manifold 12. The EGR passage 18 is provided with an EGR control valve 19 for controlling the EGR amount. Here, T / C, I / C and E / C indicate a turbocharger, an intercooler and an EGR cooler provided as needed. In addition, a temperature sensor 53 is attached to the exhaust pipe 17 between the exhaust purification catalyst 51 and the filter 52. Although not shown, a pressure sensor may be disposed before and after the filter 52 to detect the amount of particulate matter (PM) collected in the filter 52 and determine a post-processing regeneration request described later. Good.
[0023]
The engine 10 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 100 for controlling the operation of the engine 10.
[0024]
Various sensors such as a throttle position sensor, a pressure sensor 25, an accelerator opening sensor 43, a crank position sensor, and a temperature sensor 53 necessary for detecting an operation state are connected to the ECU 100 via electric wiring. Is input to the ECU 100. Further, various actuators such as an intake side drive circuit, an exhaust side drive circuit, a fuel injection valve 20, and a fuel pump 24 necessary for operation control are connected to the ECU 100 via electric wiring. Using the output signal value as a parameter, the intake-side drive circuit, the exhaust-side drive circuit, the fuel injection valve 20, the fuel pump 24, and the like can be controlled.
[0025]
Here, the ECU 100 includes a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, an input port, an output port, and the like, which are interconnected by a bidirectional bus, and an A / D converter (A / D) connected to the input port. And a microcomputer provided with The A / D converter is connected via electric wiring to sensors that output signals in the form of analog signals, such as a throttle position sensor 41, an accelerator opening sensor 43, a temperature sensor 53, and the like. Is converted from an analog signal format to a digital signal format and then transmitted to an input port. The output port is connected to the intake-side drive circuit, the exhaust-side drive circuit, the fuel injection valve 20, the throttle actuator, the EGR control valve 19, and the like via electric wiring, and transmits a control signal to each of them.
[0026]
The ROM includes a fuel injection amount control routine for determining the fuel injection amount, a fuel injection timing control routine for determining the fuel injection timing, and the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve, and the operation or suspension. The control routine necessary for controlling the engine 10, such as the control routine of FIG. Further, the ROM stores various control maps in addition to these application programs. The control map includes, for example, a fuel supply control map showing the relationship between the operating state of the engine 10 and the fuel injection amount and the fuel injection timing, and the operating state of the engine 10 and the opening and closing of the intake valve and the exhaust valve for controlling the number of cylinders. And an intake / exhaust valve opening / closing / timing control map showing the relationship with the timing thereof, a throttle opening control map showing the relationship between the operating state of the engine 10 and the opening of the intake throttle valve 15, and the like.
[0027]
The RAM stores an output signal of each sensor, a calculation result of the CPU, and the like. The calculation result is, for example, the engine speed calculated based on the output signal of the crank position sensor. Various data stored in the RAM is rewritten to the latest data every time the crank position sensor outputs a signal. The backup RAM is a non-volatile memory that retains data even after the operation of the engine 10 is stopped, and stores a learning value relating to various controls, information for identifying a location where an abnormality has occurred, and the like. The CPU operates in accordance with an application program stored in the ROM, and controls well-known controls such as fuel injection control, intake / exhaust valve opening / closing control, and throttle control, as well as controlling the number of cylinders involved in exhaust processing which is the gist of the present invention. Execute
[0028]
Here, an example of the control routine of the embodiment having the above-described configuration in the control device for a variable cylinder engine according to the present invention will be described based on the flowchart of FIG. Note that this control routine is a routine that is repeatedly executed each time the crank position sensor outputs a pulse signal.
[0029]
When the control is started, first, in step S21, it is determined whether there is a post-processing regeneration request, that is, whether there is a processing request in the exhaust purification catalyst 51 or a regeneration request in the filter 52. The presence or absence of this request is determined by, for example, whether or not the accumulated operation time of the engine 10 has reached a predetermined value, or whether or not the filter 52 has reached the predetermined amount of PM as described above. Can be done. If there is no request, the process proceeds to step S22, in which ordinary cylinder number control for determining and controlling the cylinder reduction condition with priority on fuel efficiency is performed. That is, the ECU 100 changes the number of working cylinders according to the operating state of the engine 10. For example, when the operation state of the engine 10 is in the low-load operation range, the ECU 100 suspends some of the cylinders and operates the engine 10 in a reduced-cylinder operation to reduce fuel consumption. , All cylinders are operated to operate the engine 10 in all cylinders.
[0030]
On the other hand, if it is determined in step S21 that there is a request, the process proceeds to step S23, in which it is determined whether the exhaust purification catalyst 51 and / or the filter 52 is at or above the operable temperature, that is, whether or not the activation temperature is at or above. You. This is performed based on a detection signal from the temperature sensor 53, for example.
[0031]
Here, when the temperature is lower than the activation temperature, the process proceeds to step S24, in which the cylinder number control for determining the cylinder reduction condition is performed with priority given to raising the exhaust gas temperature. That is, in order to increase the exhaust gas temperature, the reduced cylinder operation is performed to increase the relative load of the working cylinder. However, when the stability of the engine is impaired due to the shift to the reduced-cylinder operation, the shift to the reduced-cylinder operation is not immediately performed, and the next opportunity is waited for. This is because, when the operating state of the engine 10 is in an operating range such as a high load range, a required output cannot be stably obtained if the number of operating cylinders is reduced.
[0032]
When it is determined in step S23 that the temperature is equal to or higher than the activation temperature, the processing shifts to NOx reduction, SOx release and / or PM regeneration processing control in the exhaust purification catalyst 51 and / or the filter 52 by adding fuel (post injection). . That is, the process proceeds to step S25, and it is determined whether the fuel injection pressure based on the detection from the pressure sensor 25 as the fuel pressure detection unit is equal to or less than the maximum allowable post injection pressure Pcpostmax. The maximum allowable post-injection pressure Pcpostmax is the maximum value of the fuel injection pressure that can be injected from the fuel injection valve 20 with a predetermined (constant in the present embodiment) post-injection amount securing the linearity of control. If the pressure exceeds this maximum value, it means that a predetermined (constant) post-injection amount cannot be stably obtained.
[0033]
This will be described with reference to FIG. FIG. 3A is an injection pressure map showing how the injection pressure Pc changes according to the operating state of the engine, with the horizontal axis representing the engine speed and the vertical axis representing the load (injection amount). . FIG. 3B shows the injection valve driving pulse time TQ (ms) on the horizontal axis and the injection amount Q (mm) on the vertical axis. ³ / St) is a graph showing the relationship between the injection valve driving pulse time length and the injection amount corresponding to the change in the injection pressure Pc. Here, it can be seen from FIG. 3A that, as described above, for example, when the load per cylinder increases due to the reduced number of cylinders, the injection pressure Pc increases. Further, from FIG. 3B, when the injection pressure Pc increases, the injection amount sensitivity to the injection valve driving pulse time increases, and the injection amount sensitivity becomes small (0 to 10 mm) like the post injection amount. ³ In the case of (/ st), it can be understood that the injection amount Q greatly fluctuates even with a small control error.
[0034]
Therefore, returning to the flowchart of FIG. 2, when the fuel injection pressure Pc exceeds the maximum allowable post-injection pressure Pcpostmax in the determination in step S25, the process proceeds to step S26, in which it is determined whether or not there is any cylinder currently inactive. Is determined. In the case of NO, that is, when the all-cylinder operation is being performed, the routine ends because there is no room for reducing the injection pressure. If YES in step S26, that is, if there is a cylinder at rest, the process proceeds to step S27 to reduce the number of the cylinders at rest. In other words, the number of working cylinders is increased. Then, as a result of reducing the load per operating cylinder, the injection pressure Pc is reduced as described above.
[0035]
When it is determined in step S25 that the fuel injection pressure is equal to or less than the maximum allowable post injection pressure Pcpostmax, and after the injection pressure is reduced in step S27, the process proceeds to step S28, and post injection is started.
[0036]
It is preferable that the fuel injection amount supplied by the post-injection not be excessive in consideration of the effect of the dilution effect on the engine oil by the unvaporized liquid fuel adhering to the cylinder wall surface. From this viewpoint, in the present embodiment, the post-injection amount is a constant amount that avoids this excessive amount.
[0037]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the previous embodiment, the post-injection amount was made to be constant, whereas in the other embodiments, the effect of the dilution effect on the engine oil fluctuated according to the in-cylinder temperature. The post injection amount is changed. Generally, when the load is high, the main injection amount is large, the combustion amount is large, and the in-cylinder temperature is also high.
[0038]
The post-injection amount, like the main injection amount, is obtained in advance by experiment in association with the operating state of the engine, is stored in the form of a map in the form of a map, and is detected by the temperature sensor 53 during actual control. Using the exhaust gas temperature downstream of the exhaust purification catalyst 51 as a parameter, the value read from the map is corrected to determine the target post injection amount, which is injected at a predetermined post injection timing.
[0039]
Here, the relationship between the post injection amount and the dilution of the engine oil will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a main injection amount (mm) corresponding to the engine load. ³ / St) is plotted on the vertical axis, and the post-injection end timing (frequency after top dead center) is plotted on the horizontal axis, and the main injection amount and the dilution allowable post-injection amount Qpostoil as a post-injection amount that does not affect oil dilution are calculated. It is a graph which shows a relationship. In this graph, the area A is the allowable post injection amount = 5 mm ³ / St, area B including area A is allowable post injection amount = 2.5 mm ³ / St area is shown. From this graph, it can be seen that the dilution-allowed post-injection amount increases as the main injection amount increases, in other words, as the engine load increases. That is, for example, when the post injection ends at 60 degrees after the top dead center, the main injection amount = 10 mm ³ / St: dilution allowable post injection amount = 2.5 mm ³ / St, main injection amount = about 17 mm ³ / St: dilution allowable post injection amount = 5 mm ³ / St.
[0040]
Therefore, an example of control according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart in FIG. The control routine of the present embodiment is the same as the control routine of the previous embodiment shown in FIG. 2 in the former stage, that is, the same from step S21 to S24. Therefore, the flowchart of FIG. 5 shows the case of YES in step S23 of FIG. 2 as step S51.
[0041]
When the process shifts to NOx reduction or SOx release and / or PM regeneration processing control in the exhaust purification catalyst 51 and / or the filter 52 by adding fuel (post-injection), in the present embodiment, the process proceeds to step S51, and the above-described target post-injection is performed. It is determined whether or not the amount is equal to or less than the allowable post injection amount Qpostpc that allows stable injection based on the current fuel injection pressure based on the detection from the pressure sensor 25. If the determination in step S51 is YES, that is, if the target post-injection amount is equal to or less than the allowable post-injection amount Qpostpc, the process proceeds to step S52, and it is further determined whether the target post-injection amount is equal to or less than the dilution allowable post-injection amount Qpostoil. Is done. If YES in step S52, that is, if the target post-injection amount is equal to or less than the dilution allowable post-injection amount Qpostoil, the process proceeds to step S59, and the target post-injection amount is directly post-injected at a predetermined timing.
[0042]
On the other hand, if the determination in step S51 is NO, that is, if the target post injection amount is larger than the permissible post injection amount Qpostpc, the process proceeds to step S53, and if the number of cylinders is reduced, this target post injection amount is equal to or less than the dilution permissible post injection amount Qpostoil. Is determined. This is because, as described above, when the operation shifts to the reduced cylinder operation, the load per working cylinder increases and the main injection amount increases, and as a result, the dilution allowable post injection amount Qpostoil increases. Therefore, by reducing the number of cylinders, it is possible to increase the post injection amount per cylinder without changing the total post injection amount in one cycle. The amount may be Qpostpc. However, the post injection amount is required to be equal to or less than the dilution allowable post injection amount Qpostoil.
[0043]
If the determination in step S53 is YES, that is, if the number of cylinders is reduced, and the target post injection amount is equal to or less than the dilution allowable post injection amount Qpostoil, the process proceeds to step S57 and shifts to reduced cylinder operation. However, in this case, the total post injection amount in one cycle (two rotations of the crankshaft) is made equal before and after the transition. This will be described with reference to FIG. 6. Now, the total target post injection amount required by the exhaust purification catalyst 51 and / or the filter 52 is 3.2 mm in one cycle. ³ / St, when all of the cylinders are operated in # 1 to # 4 shown in FIG. 6A, the post injection amount per cylinder is 0.8 mm. ³ / St. On the other hand, in the reduced cylinder operation of # 1 and # 4 shown in FIG. ³ / St. In this way, the target post-injection can be stably performed without changing the total post-injection amount in one cycle and maintaining the dilution allowable post-injection amount Qpostoil or less. After step S57, the process proceeds to step S59, in which the target post-injection amount is doubled for each cylinder and post-injected to the working cylinder at a predetermined timing in this reduced cylinder state.
[0044]
If the determination in step S53 is NO, that is, if the target post-injection amount does not become equal to or less than the dilution allowable post-injection amount Qpostoil even when the number of cylinders is reduced, the process proceeds to step S54, and the target post-injection amount satisfies the condition. And shift to reduced cylinder operation. This is because when the temperature representing the temperature of the exhaust gas purification catalyst 51 and / or the filter 52 detected by the temperature sensor 53 is extremely low, if the activation temperature is to be quickly reached, the target temperature and the actual detection Although the error with the temperature is large and the target post-injection amount is inevitably large, however, if this large amount of the target post-injection amount is to be injected as it is, the exhaust purification catalyst 51 and / or the filter 52 may be melted or damaged. This is in consideration of the possibility of causing a problem of dilution of engine oil. For this purpose, it is preferable to set the target post injection amount based on the error between the target temperature and the actual detected temperature stepwise, for example, in steps of 100 ° C., so as to avoid a sudden change in control. After step S54, the process proceeds to step S59, where the number of cylinders is reduced, and post-injection is performed at a predetermined timing in a state where the target post-injection amount is reduced to a value satisfying the condition.
[0045]
Further, if the determination in step S52 is NO, that is, if the target post-injection amount is greater than the dilution allowable post-injection amount Qpostoil, the process proceeds to step S55, and it is determined whether or not there is a cylinder whose deactivation can be stopped. This is because by stopping the deactivated cylinders, that is, by making the deactivated cylinders active cylinders, it is possible to reduce the post injection amount per activated cylinder. Therefore, if the determination in step S52 is YES, the process proceeds to step S56, in which the deactivated cylinder is stopped, that is, the operation shifts to the all-cylinder operation, and the process returns to step S51.
[0046]
If the determination in step S55 is NO, that is, if there is no cylinder that can be stopped, the process proceeds to step S58, and the target post-injection amount is decreased until the target post-injection amount becomes smaller than the dilution allowable post-injection amount Qpostoil. Let it. After step S58, the process also proceeds to step S59, and post-injection is performed at a predetermined time with the target post-injection amount lowered until the target post-injection amount reaches a value satisfying the condition.
[0047]
Next, still another embodiment of the present invention will be described. This embodiment is a preferred embodiment when the present invention is applied to a variable cylinder engine provided with an EGR device. In general, the EGR passage in the EGR device is not branched from a collection portion of the exhaust manifold through which the exhaust gas flows equally, and is biased with respect to all the cylinders in consideration of design requirements such as an arrangement length. Branch from the position In the present embodiment as an example, as shown in FIG. 1, the EGR passage 18 is branched from the collection portion of the branch pipes corresponding to the # 3 cylinder and the # 4 cylinder of the exhaust manifold 16, and almost the collection of the intake manifold 12 is performed. It is provided in communication with the unit. When the exhaust gas including the fuel by the post injection flows into the EGR passage 18, the EGR control valve 19 is stuck, the EGR cooler E / C is clogged, or the catalyst temperature abnormally rises due to an increase in HC due to deterioration of combustion. May occur. Therefore, in still another embodiment of the present invention, in consideration of such a point, the cylinder to be stopped is selected so as to prevent the exhaust gas including the fuel by the post injection from flowing into the EGR passage 18.
[0048]
Thus, an example of control according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart in FIG. The control routine of the present embodiment is the same as the control routine of the embodiment shown in FIG. 2 in the former stage, that is, the same as steps S21 to S24. Therefore, the flowchart of FIG. 7 shows the case of YES in step S23 of FIG. 2 as step S71.
[0049]
When the process shifts to NOx reduction and / or SOx release and / or PM regeneration process control in the exhaust purification catalyst 51 and / or the filter 52 by adding fuel (post-injection), in the present embodiment, the process proceeds to step S71 and post-injection is performed. It is determined whether or not the degree of influence of the exhaust gas of the power cylinder on the EGR gas (hereinafter referred to as a contribution rate) is equal to or less than a predetermined value X% that hardly affects the EGR gas. This contribution ratio is determined by the position at which the EGR gas is taken out, that is, the branch position of the EGR passage 18, the engine speed, and the load. If the result of determination in step S71 is YES that the contribution ratio is equal to or less than the predetermined value X%, the process proceeds to step S75, and post injection is performed at a predetermined timing without changing the cylinder in which post injection is to be performed.
[0050]
On the other hand, if the result of determination in step S71 is NO that the contribution ratio exceeds the predetermined value X%, the flow proceeds to step S72, and it is determined whether or not there is a cylinder that is at rest. Then, if the determination in step S72 is YES, that is, if there is a cylinder that is inactive, the process proceeds to step S73, and the inactive cylinder is replaced. That is, the cylinder in which the post-injection should have been performed is set as the idle cylinder, and the cylinder whose contribution ratio is equal to or less than the predetermined value X% is set as the operating cylinder. In the case of the present embodiment, for example, if the reduced-cylinder operation is performed in the # 1 and # 4 cylinders, the reduced-cylinder operation in # 1 and # 2 far from the branch position of the EGR passage 18 may be performed.
[0051]
If the determination in step S72 is NO, that is, if there is no cylinder at rest, the process proceeds to step S74, in which the EGR is cut to prevent the EGR control valve 19 from sticking and the EGR cooler E / C from being clogged. I do.
[0052]
In the above-described embodiment, the fuel injection pressure is detected by the pressure sensor 25 provided on the common rail. However, in the case where the fuel injection pressure is changed according to the load, such as the The detection of the load by the opening degree sensor 43 can be substituted. In addition, although the description has been given by taking a four-cylinder engine as an example, it is needless to say that the invention is not limited to this, and that the invention can be applied to a multi-cylinder engine. Further, the mechanism for partially stopping the cylinder is not limited to the mechanism using the electromagnetic drive mechanism, but may be a mechanism using a hydraulic mechanism or the like, and may further be a mechanism that shuts off the intake inflow upstream of the intake throttle valve. .
[0053]
Also, as an embodiment of the present invention, the case where the fuel pressure becomes too high to control the post injection amount has been described. However, when the fuel pressure needs to be changed in addition to this embodiment, the number of operating cylinders may be reduced. Can be changed to control the fuel pressure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan system configuration diagram showing an embodiment of a control device for a variable cylinder engine according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a control routine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3A is an injection pressure map showing a state in which an injection pressure changes in accordance with an operation state of an engine, and FIG. 3B is a view corresponding to a change in injection valve drive pulse time length and injection pressure. 6 is a graph showing a relationship between injection amounts to be performed.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a main injection amount and a dilution allowable post injection amount Qpostoil as a post injection amount that does not affect oil dilution.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a control routine according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a time chart showing the relationship between the total post-injection amount and the post-injection amount per cylinder in one cycle (two rotations of the crankshaft). , (B) show the reduced cylinder operation of # 1 and # 4.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a control routine according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Engine
20 Fuel injection valve
22 common rail
24 Fuel pump
25 Fuel pressure sensor
30 valve valve electromagnetic drive mechanism
43 Accelerator opening sensor
51 Exhaust purification catalyst
52 Filter
53 temperature sensor
100 Electronic control unit (ECU)
Pcpostmax Maximum allowable post injection pressure
Qpostpc Allowable post injection quantity
Qpostoil dilution allowable post injection amount

Claims

複数の気筒と、前記気筒のそれぞれに燃料噴射を行う燃料噴射弁とを有し、運転状態に応じて稼働気筒数を制御すると共に稼働気筒の１気筒当たりの負荷に応じて燃料噴射圧を変動させて前記燃料噴射弁から燃料噴射を行う可変気筒エンジンにおいて、稼働気筒数を変更することにより前記燃料噴射圧を制御する燃圧制御手段を備えることを特徴とする可変気筒エンジンの制御装置。It has a plurality of cylinders and a fuel injection valve for injecting fuel into each of the cylinders. The number of operating cylinders is controlled according to the operating state, and the fuel injection pressure is varied according to the load per operating cylinder. A variable cylinder engine that performs fuel injection from the fuel injection valve and further includes a fuel pressure control unit that controls the fuel injection pressure by changing the number of operating cylinders.

複数の気筒と、前記気筒のそれぞれに燃料噴射を行う燃料噴射弁と、排気系に設けられた排気浄化装置とを有し、運転状態に応じて稼働気筒数を制御し、かつ、稼働気筒の１気筒当たりの負荷が高くなるほど燃料噴射圧を高くして前記燃料噴射弁から燃料噴射を行うと共に、前記燃料噴射弁によりポスト噴射を行うことで前記排気浄化装置に燃料を添加する可変気筒エンジンの制御装置において、
前記燃料噴射圧を検出する燃圧検出手段と、
減筒運転時にポスト噴射を行う必要があるときに、前記燃圧検出手段により検出される燃料噴射圧が所定圧力以上である場合は、稼働気筒を増やすように制御する気筒数制御手段と、
を備えることを特徴とする可変気筒エンジンの制御装置。A plurality of cylinders, a fuel injection valve for injecting fuel into each of the cylinders, and an exhaust purification device provided in the exhaust system, controlling the number of operating cylinders according to the operating state, and, As the load per cylinder increases, the fuel injection pressure is increased to perform fuel injection from the fuel injection valve, and post injection is performed by the fuel injection valve to add fuel to the exhaust purification device. In the control device,
Fuel pressure detecting means for detecting the fuel injection pressure;
When it is necessary to perform post-injection during reduced-cylinder operation, if the fuel injection pressure detected by the fuel pressure detection means is equal to or higher than a predetermined pressure, cylinder number control means for controlling to increase the number of operating cylinders;
A control device for a variable cylinder engine, comprising:

前記所定圧力は、ポスト噴射量に応じて決定されることを特徴とする請求項２に記載の可変気筒エンジンの制御装置。The control device for a variable cylinder engine according to claim 2, wherein the predetermined pressure is determined according to a post injection amount.