JP4355962B2 - 多気筒内燃機関、及び多気筒内燃機関を作動させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段の特徴を有する多気筒内燃機関と、さらに、請求項１２の特徴を有する多気筒内燃機関を作動させる方法とに関する。

特許文献１は、チャージサイクルのために使用される弁を有する内燃機関を作動させる方法を開示しており、この方法において、さらに設けられた追加の弁を開放することによって、内燃機関の燃焼室と内燃機関に割り当てられる排気ラインとの間に、流路が確立される。追加の弁は内燃機関の制動モード時に連続的に開放され、制動効果を発生させる。このことにより、自動車のブレーキング時に得られる制動効果が増大される。

スイス特許第３１０３２５号明細書

本発明の目的は、上述のことと対照して、内燃機関に割り当てられる排気ガス浄化ユニットの再生が必要な場合に、効果的かつ効率的に促進できるような内燃機関と、それを作動させる方法を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する内燃機関によって、及び請求項１２の特徴を有する方法によって達成される。

本発明による内燃機関のシリンダの少なくとも１つは、チャージサイクルのために使用される通常の吸気弁及び排気弁に加えて、追加の排気弁を有し、この追加の排気弁が開放された状態にあるときに、流路が燃焼室と排気ラインとの間に確立される。さらに、排気ガス浄化ユニットは、内燃機関のシリンダに割り当てられる排気ラインに配置される。通常運転モードに比べて変化させられ、排気ガス浄化ユニットの再生を促進する排気ガス組成及び／又は排気ガス温度は、少なくとも１つのシリンダの追加の排気弁を作動させることによって排気ガス浄化ユニットを再生する再生運転モードの際に設定できる。

粒子フィルタ、及び／又は例えばＮＯｘ吸蔵タイプのような触媒コンバータが、排気ガス浄化ユニットとして設けられることが好ましい。さらに、排気ガスを浄化するために使用される別の構成要素が排気ラインに配置されることも可能である。このような排気ガス浄化ユニットを再生するために、温度を上昇させた排気ガス、及び／又は通常運転モードに比べて変化している組成物、例えば、低減した成分の増加した含有量が排気ラインに供給されるのが好ましい。

吸気側又はガス排出側に設けられる通常の措置は、燃料噴射タイミングを変更するか、液体又は二次空気を対応する排気ガス浄化ユニットの上流の排気ラインに送り込む装置である。これらの措置は、通常、高い費用又は高度な設備を伴うかあるいは他の不都合を有する。

したがって、再生を行うか又は促進するための上述した排気ガス特性の設定は、内燃機関の少なくとも１つのシリンダに、追加の排気弁を設けることによって、それを少なくとも一時的に開放することによって行われる。開放された追加の排気弁によって、燃焼室と排気ラインとの間に接続が確立されるので、上述の方法において、シリンダの燃焼室のそれぞれの条件を用いて排気ガス条件に影響を与えること、及び排気ガス浄化ユニットの再生を促進することが可能になる。このことは、出力ドレインを伴うエンジンブレーキ状態、及び内燃機関によって出力される出力を伴う動力伝達モードの両方に適用される。

特に、内燃機関を車両ブレーキとして使用するために、追加の排気弁、例えば減圧弁と称される弁を有するシリンダを最初から既に有している内燃機関では、設備に関する追加の費用、及び適用に関連する労力が低減される。さらに、追加の排気弁の作動時における内燃機関の効率の悪化を小さく抑えることができ、この結果、余分な燃料消費が少なくて済む。

本発明による内燃機関においては、１つのシリンダにのみ追加の排気弁を設けるようにしても良い。しかし、通常は内燃機関の複数のシリンダ、特にすべてのシリンダに追加の弁を設けることが好ましい。

本発明の改良形態では、少なくとも１つのシリンダにおいて、追加の排気弁が作動されたときは、追加の排気弁を作動させない運転モードに比べて低減された燃料供給により作動させることができる。このようにして、特定の作動点において、特に、排気ガス浄化ユニットが再生されることが意図される作動点において、少なくとも１つのシリンダの追加の排気弁を作動させること、並びにこの作動点で通常行われる燃料供給に比べて低減された燃料供給により作動させることが同時に可能になる。シリンダへの燃料供給を設定するために、シリンダごとに選択作動できる噴射システムが設けられることが好ましい。前記システムは、コモンレールシステム、ポンプノズル方式に従ったシステム、又はその他の個別に作動させることができる噴射器を有する任意のシステムである。燃料供給の変更には、燃料供給の完全な中断も含まれる。本発明のこの改良形態によって、排気ガス温度及び／又は排気ガス組成物に特に正確かつ敏感に影響を与えることができる。

本発明の別の改良形態において、追加の排気弁を有する少なくとも１つのシリンダでは、多数の動作サイクルの場合に、追加の排気弁が、圧縮行程の上死点の領域でその都度開放され、さもなければ閉鎖されるように、追加の排気弁を計時的に作動させることができる。この実施形態について、追加の排気弁の駆動が、内燃機関の通常のチャージサイクルの弁の駆動から切り離されるように構成すべく意図されることが好ましい。例えば、電磁駆動による個別駆動が追加の弁のために有利である。追加の弁は、ほぼ、上死点前の９０°のクランク角から上死点後の９０°までの領域で開放されることが好ましい。追加の排気弁が上死点前に開放すると、未燃焼燃料を排気セクション内に導くことが可能になる。上死点後の開放により、主に排気ガス温度の上昇が生じる。

本発明の別の改良形態では、追加の排気弁を有する好ましくは隣接する少なくとも２つのシリンダから形成されるシリンダ群が設けられる。シリンダ群は、追加の排気弁が作動するときに、トルク変動又は同期動作変動が最小限になるように選択されることが好ましい。例えば、直列６気筒エンジンでは、第１及び第２のシリンダにのみ追加の排気弁を設けることが可能である。同様に、Ｖ型エンジンとして具体化される内燃機関においても、１つのシリンダバンクのシリンダにのみ追加の排気弁を設けることが可能である。このことにより、構造上の複雑さが相応して低減される。

本発明の別の改良形態において、追加の排気弁を有する好ましくは隣接する少なくとも２つのシリンダでは、追加の排気弁が作動されることが意図される。例えば、追加の排気弁を有する複数のシリンダを有する内燃機関では、再生運転モードに関連して、隣接する２つのシリンダのそれぞれにおいて、追加の排気弁を時間的に交互に作動させることが好ましい。このことにより、それぞれのシリンダに対する熱負荷が特に小さくなる。６気筒内燃機関のすべてのシリンダに、追加の排気弁が設けられた場合、例えば、シリンダ１と２、シリンダ３と４、及びシリンダ５と６における追加の排気弁を交互に作動させることが可能である。

本発明の別の改良形態では、少なくとも２つのシリンダに、追加の排気弁が設けられ、追加の排気弁が作動される複数のシリンダを可変に、特に排気ガス温度に基づき設定できる。この実施形態は、内燃機関のすべてのシリンダが追加の排気弁を有する場合に特に有利である。排気ガス浄化ユニットの熱要求に応じて、隣接する２つ以上のシリンダでは、追加の排気弁を同期して又はそれぞれのシリンダのピストンの位置とそれぞれ同位相で好ましくは作動させることができる。このようにして、特に、排気ガス浄化ユニットへの熱の入力を極めて正確にまた要求に従って設定することが可能である。

本発明の別の改良形態において、追加の排気弁を有する少なくとも１つのシリンダでは、追加の排気弁が閉鎖された状態における、及び通常運転モードに比べて低減された燃料供給による作動が可能になる。この結果、排気ガス浄化ユニットの特別な再生運転モードにおいて排気ガス温度及び／又は排気ガス組成物に影響を与えることに加えて、内燃機関の通常運転モードで出力される出力に影響を与えることがさらに可能である。燃料供給がゼロに低減された場合でも、再生運転モードがエンジンブレーキ状態下で可能になる。特に有利なことは、排気ガス浄化ユニットの再生がこの運転モードにおいても可能になるか又は連続されることができることであるが、この理由は、追加の排気弁を１つ以上の別のシリンダにも設けることができ、追加の排気弁が作動されることによって、これらのシリンダを作動させることができるからである。このようにして、排気ガス浄化ユニットへの熱の入力が維持される。追加の排気弁が作動された状態にあるシリンダは、この場合、必要に応じて、低減された状態で燃料供給を作動させることができる。

本発明の別の改良形態において、内燃機関によって出力される出力が低減された状態の運転範囲では、少なくとも１つのシリンダの追加の排気弁が作動される場合に、再生運転モードを設定できる。特に、ディーゼル方式に従って作動する内燃機関では、関連付けられた排気ガス浄化ユニットへの熱の入力が、下方の部分負荷範囲において低くなることが多いので、前記ユニットは、必ずしもその適切な温度に達するとは限らないか又はその適切な温度未満に低下する。したがって、排気ガス浄化ユニットの所望の温度に達するために、１つ以上の追加の排気弁が内燃機関の部分負荷範囲の予め規定可能な負荷点よりも下方で作動されることが意図される。内燃機関の予め規定可能な負荷点よりも上方では、追加の弁は、内燃機関の動力伝達モードで閉鎖し続ける。このことにより、排気ガスを導く追加の弁又は構成要素が過熱されないことがさらに保証される。部分負荷範囲における排気ガス浄化ユニットへの熱の入力を調整するために、追加の排気弁の開口幅が、内燃機関の負荷点に基づき設定されるように意図することがさらに可能である。特性線図又は特性線図領域は、それに対応する負荷範囲に割り当てられ、排気ガス浄化ユニットの再生は、追加の排気弁を作動させることによって、定格出力が５０％未満の負荷範囲で促進されることが好ましくは意図される。

本発明の別の改良形態では、排気ガスターボチャージャを有する内燃機関のための再生運転モードに関連して、給気圧力に影響を与えることが可能になる。特に、再生運転モードに関連して、給気圧力が低下されるように意図することが可能である。追加の排気弁が作動されたときに、排気ガス温度が上昇した結果として、ターボチャージャによって出力される出力の増加が生じることがある。このことは、本発明による措置によって、給気圧力を低減させることが妨げられることになる。このため、排気ガスターボチャージャの回転速度を制御できるような排気ガスターボチャージャを用いることが好ましい。しかし、給気圧力の低減は、排気ガス温度に直接影響を与えることも可能にし、好ましくは、温度を上昇させるための追加の措置として行われる。対応する設定が、排気ガス浄化ユニットの温度に基づき可能になる場合に有利である。

本発明の別の改良形態では、調整可能な排気ガス再循環装置を有する内燃機関のための再生運転モードに関連して、再循環排気ガスの量に影響を与えることが可能になる。このために、調整可能な排気ガス再循環弁が排気ガス再循環システムに設けられることが好ましい。この措置により、再循環排気ガスの量によって排気ガス温度及び／又は排気ガス組成物に効果的に影響を与えることが可能になる。

本発明の別の改良形態では、再生運転モードは、車両の停止時に行われる。この措置により、駆動モードが、排気ガス浄化ユニットの再生によって中断されることが防止される。さらに、この措置は、フィルタの目詰まりの程度が増加した際の再生要求が検出された場合に、緊急時の再生として行うことができる。内燃機関の上昇される回転速度は、車両の停止時に設定されることが好ましい。このようにして、排気ガス浄化ユニットの再生に必要な条件も、車両の停止時に設定できる。

本発明による方法について、少なくとも１つのシリンダの追加の排気弁が、排気ラインに配置される排気ガス浄化ユニットを再生するための再生運転モード時に、少なくとも一時的に開弁動作が行われる。

本発明による追加の弁を作動させて対応する排気ガス浄化ユニットの再生を促進することに加えて、追加の弁は、制動モードの制動効果を高めるように作動又は開放動作を続けることができる。

１つのシリンダに追加の排気弁が設けられた場合、追加の排気弁が作動されたときに、前記弁が着火状態において又は非着火状態においても作動されるように意図することが可能である。前者の場合では、内燃機関は、駆動ユニットに出力される正の出力による動力伝達モードにあることが好ましく、２番目に挙げた例では、内燃機関は、制動モードにあるか又はエンジンブレーキ状態下にあることが好ましい。両方の場合とも、１つのシリンダ、又は必要に応じて複数のシリンダの追加の排気弁が、開放された状態に少なくとも部分的に保持されるように意図することが可能である。

本方法の一改良形態では、少なくとも１つのシリンダは、追加の排気弁が少なくとも一時的に開放された状態で、通常運転モードに比べて低減された燃料供給により作動される。この関連において、燃料供給の低減には、燃料供給を完全に中断することも含むことができる。通常運転モードは、この場合、対応する追加の排気弁が非作動のままであり、すなわち追加の排気弁が閉鎖された状態での内燃機関の作動であると理解される。すべてのシリンダが追加の出力弁を有するかどうかに関係なく、すべてのシリンダにおける燃料供給の選択的低減を行うことが基本的に有利である。

燃料供給を低減することによって、シリンダの動力出力又は出力ドレイン、したがって、開放された追加の排気弁を介して排気ガスに出力される熱の強さを極めて効果的に設定し、排気ガス浄化ユニットの熱要求に合わせることができる。燃料供給の低減が非常に大きい場合には、シリンダ内にもはや燃焼が生じず、シリンダは非着火状態で作動される。燃料供給が完全には中断されない場合、本例において、未燃焼燃料は、開放された追加の排気弁を通して排気ガスに送り込まれ、浄化ユニットに送られる排気ガスはリッチ状態になる。このようにして、例えば、排気ガス浄化ユニットの還元再生を促進することが可能であるか、又は未燃焼燃料の後燃焼によって排気セクションに熱を放出できる。

本方法の別の改良形態では、少なくとも１つのシリンダに設けられた追加の排気弁が、シリンダの動作サイクル中の圧縮行程の上死点の領域で開放し続け、さもなければ閉鎖し続けることが意図される。

この運転モードでは、対応するシリンダは制動状態に作動されるが、この理由は、圧縮行程の前のガスが、膨張動作を行うことなくシリンダから排気ライン内に逃げるからである。シリンダ内が着火状態になっている場合、これらのガスは非常に高温であり、それに応じて、排気ガスの温度が高くなる。それぞれのシリンダへの燃料供給が低減又は遮断された場合、それに応じて、排気ガスへの熱の入力が低くなる。

本方法の別の改良形態では、少なくとも１つのシリンダに設けられた追加の排気弁は、シリンダの動作サイクル中に開放動作を続ける。この運転モードにおいても、対応するシリンダは、制動効果、及び排気ガスへの熱の入力が低減されたとしても、制動状態で作動される。しかも制御に関する費用も低減される。

本方法の別の改良形態では、内燃機関の少なくとも１つのシリンダ、特に、追加の排気弁を有するシリンダは、燃料供給が低減された状態で作動される。この関連において、追加の排気弁を有するシリンダでは、前記弁は一時的に開放又は一時的に閉鎖することができる。燃料供給の低減には、この場合、燃料供給を完全に中断することも含むことができる。このようにして、特に、再生条件の微調節を行うことが可能である。排気ガス温度、及び排気ガス組成物、特に排気ガスの酸素含有量の両方を設定することが可能である。同時に、動力出力を細かく設定でき、この結果、トルクの変動を回避できる。

本方法の別の改良形態では、好ましくは隣接する少なくとも２つのシリンダに、追加の排気弁が設けられ、それらのシリンダの追加の排気弁は同期して作動される。それぞれ同期して作動される追加の排気弁を有するシリンダをグループにまとめることによって、滑らかな回転の阻害を回避又は最小限にすることが可能であり、そのための制御もより容易になる。

本方法の別の改良形態において、少なくとも２つのシリンダを有する内燃機関に追加の排気弁を設けた場合、少なくとも追加の排気弁を一時的に開放するような制御は、内燃機関の負荷に基づき設定される。このようにして、排気ガス特性に極めて効果的に影響を与えることが可能である。複数シリンダをもつ内燃機関において、内燃機関の負荷又は回転速度が減少するにつれて、一時的に開放動作させる追加の排気弁の数を増やして作動されることが好ましい。動作させる追加の排気弁の数は、この場合、特性線図領域によって予め規定することが可能である。

排気ガスターボチャージャを有する内燃機関を作動させるための本方法の別の改良形態では、低減された給気圧力は、再生運転モードに関連して設定される。このようにして、特に、排気ガス温度にさらに影響を与えることが可能である。給気圧力の低減は、排気ガスターボチャージャの可変ノズル調節又は排気ゲート調節を用いて回転速度を低減することによって行われることが好ましい。

調整可能な排気ガス再循環装置を有する内燃機関を作動させるための本方法の別の改良形態では、増加される再循環排気ガスの量は、再生運転モードに関連して設定される。この措置は、再生条件の微調節に特に好都合であり、排気ガス温度及び／又は排気ガス組成物に影響を与えるための他の措置に連動して用いられることが好ましい。

本方法の別の改良形態では、再生運転モードは、車両の停止時に行われる。このことは、通常の駆動モードの遮断中に、又は、工場への入庫の一環として行うことができる。これらの措置により、例えば、運転条件の変更に起因して通常駆動モード中に行うことができない超長時間の再生を行うことが可能になる。

本発明の有利な実施形態について、以下、図面を用いて説明する。

図１は、６つのシリンダ１〜６を有する直列エンジンとして具体化される内燃機関Ｂの概略図である。シリンダの各々は、燃焼室（別個に図示せず）を有し、チャージサイクルのために使用される吸気弁Ｅ及び排気弁Ａを有し、さらには、追加の排気弁Ｚを有する。図示した例では、内燃機関Ｂのすべてのシリンダ１〜６の各々が追加の排気弁Ｚを有し、シリンダ１〜３は第１のシリンダ群１１を形成し、シリンダ４〜６は第２のシリンダ群１２を形成する。シリンダ群１１、１２のシリンダの各々は、同期して又は同様に作動されることが好ましい。しかし、当然、１つのみのシリンダ又は複数のシリンダ１〜６の内のいくつかのみが、追加の排気弁Ｚを有するように、及びシリンダ１〜６が、例えば燃料供給又は追加の排気弁Ｚの作動に関して異なる方法で作動されるように意図することも可能である。

図示した例では、シリンダ群１１、１２のシリンダには、トルクを伝達するための共通のクランクシャフト７が割り当てられる。内燃機関Ｂのシリンダは、好ましくは同様に具体化され、このために、それぞれのシリンダに割り当てられた構成要素は、シリンダ１にのみ参照符号が付与される。

内燃機関Ｂは、この場合、ディーゼル方式に従って作動する４ストロークエンジンとして具体化される。

それに対応して、シリンダ１〜６は、吸気ポート８を介して前記シリンダの燃焼空気を受け入れ、通常運転モードでは、前記シリンダは、排気ガスを燃焼室から排気ポート９と排気ラインと排気ガス浄化ユニット（ともに図示せず）を介して大気中に排出する。追加の排気弁Ｚが開放された状態にあるときに、追加の排気ポート１０を介してそれぞれのシリンダの燃焼室と排気ラインとの間に流路が存在する。したがって、特に、追加の排気弁Ｚが開放されたときにピストンが上方に移動すると、排気ガスは燃焼室から排気ライン内に通過する。結果として、開放された追加の排気弁Ｚによって、排気ガスの特性に影響を与えることができる。

吸気弁Ｅ及び排気弁Ａの各々は、好ましくは、カムシャフトを介して機械的に協働でき、一方、追加の排気弁Ｚの各々は、好ましくは電磁式の別個の作動手段を有する。特に、１つの動作サイクル中、自由に選択できるある期間にわたって、個別に作動させる追加の排気弁Ｚを計時的に開放できるように意図される。この期間は、動作サイクルの一部、又は多数の動作サイクルにわたるより長い期間を構成し得る。このことにより、排気ガスの特性に影響を与えるための変更に関する操作に対して時間的な余裕が与えられる。

内燃機関Ｂのシリンダ１〜６の各々は、当然、２つ以上の吸気弁Ｅ及び２つ以上の排気弁Ａを有することができる。さらに、内燃機関Ｂのシリンダ１〜６をＶ型のエンジン型式で又は他のエンジン型式に組み合わせて、群を形成することもできる。シリンダ群の各々には、当然、１つの排気ガス浄化ユニットを各々が有する別個の排気セクションを割り当てることができる。

分かりやすくするために、本図には図示していないが、内燃機関Ｂには、シリンダ１〜６の各々の燃料噴射弁を有する、好ましくは電子制御可能な噴射システムが割り当てられる。噴射システムは、シリンダの選択基準で技術的に実行可能であるものの範囲で自由に選択できる噴射量及び噴射時間を有するマルチ噴射が可能になるように具体化されることが好ましい。さらに、内燃機関Ｂは、排気ガスターボチャージャと排気ガス再循環装置とを有する（同様に図示省略）。内燃機関Ｂの上述の構成要素及び全体の作動を制御するために、及び関連する運転変数を感知するために、電子式エンジン制御装置（同様に図示せず）が設けられる。

それぞれのシリンダの追加の排気弁Ｚが作動又は開放される時間、及びこのことが行われる期間に応じて、異なる効果を達成できる。このようにして、冒頭に述べた制動効果に加えて、追加の排気弁Ｚを作動させることなく、それぞれのシリンダから流出する排気ガスの温度を、通常運転モードに比べて上昇させることができる。特に、追加の排気弁Ｚが、圧縮行程の上死点の領域で開放される場合に当てはまる。さらに、排気ラインには、未燃焼成分を含む排気ガスを供給できる。これは、例えば圧縮行程において又はそれぞれのシリンダの通常燃焼が終了する前に、追加の排気弁Ｚを開放することによって達成できる。例えば、圧縮行程中に追加の排気弁Ｚを開放することによって、予め噴射された量の燃料が、排気ラインに少なくとも部分的に導入され、この結果、未燃焼の燃料成分が濃縮されている排気ガスを排気ガス浄化ユニットに供給することが可能である。前記成分は、熱を放出する工程の間に、排気ガス浄化ユニットに割り当てられた酸化触媒コンバータで酸化処理でき、前記工程により、排気ガス浄化ユニットに供給される排気ガスの温度も上昇される。このようにして、粒子フィルタとして具体化される排気ガス浄化ユニットの場合、その温度を上昇させることができ、したがって、すすを燃焼させることによって、再生を促進できる。しかし、追加の排気弁Ｚを作動させることによって生じる排気ガス温度又は排気ガス組成物の変化により、例えばＤｅＮＯｘ触媒コンバータのような別の及び／又は異なる排気ガス浄化ユニットが再生又は作動されることも可能にすることができる。

例えば、１つ以上のシリンダで遅い燃料噴射を実行することによって、再生処理の範囲内にある排気セクションの酸化触媒コンバータの加熱を行うこともできる。このことは、上死点後に約１５°〜２５°のクランク角にある噴射の開始時に行われることが好ましい。この関連において、未燃焼の又は部分燃焼した燃料成分は、開放された排気弁Ａを通して排気ガスに、又は開放された追加の排気弁Ｚを通して排気ガスに導入され、次に、熱を放出する工程の間に、酸化触媒コンバータの後燃焼を引き起こす。この関連において、主燃料噴射が、１つ又は複数のシリンダで省略され、この結果、１つ又は複数のシリンダが、機械的エネルギを発せず、すなわち、引きずられないように意図することも可能である。この場合、後噴射燃料の燃焼は生じないが、この理由は、主噴射がないため、圧力及び温度の僅かな上昇が圧縮行程で生じるに過ぎないからである。その代わりに、後噴射燃料は、燃料蒸気として調整した後に、したがって特に均一に排気セクションに導入される。さらに、それぞれの追加の排気弁Ｚには、この場合、ほんの僅かに熱負荷がかかる。

好ましい運転モードを説明するために、再生要求が、粒子フィルタのすすを燃焼させる形態で検出されていることが以下において前提とされる。このことは、電子式エンジン制御装置を用いて、信号診断手段（より詳細には図示せず）を判定することによって行われることが好ましい。前記手段は、この目的のために適切なセンサによって、現在の運転状態、特に排気ガス又は粒子フィルタの現在の温度を決定し、これらの値に基づいてとるべき措置を開始する。例えば、特性線図を評価することによって、すすを燃焼させるために必要な値への排気ガス又は粒子フィルタの温度の比較的僅かな上昇が要求されているに過ぎないことが検出された場合、内燃機関の以下の運転モードは、エンジン制御装置によって設定されることが好ましい。

第１のシリンダ群１１のシリンダ１〜３への燃料供給は遮断されるか又は遮断され続け、シリンダ１〜３の追加の排気弁Ｚは、図示したように完全に開放される。追加の排気弁Ｚが開放されているため、これらのシリンダは制動されるが、燃料供給がないため、非着火状態で作動される。この状態において、吸気弁Ｅ及び排気弁Ａは、変更なしにカムシャフトによって作動され、通常の方法で作動される。必要に応じて、第２のシリンダ群１２のこれらのシリンダ４〜６への燃料供給を調節することによって、現在の運転状況に従って設定すべきトルクが合わせられる。これらのシリンダは、追加の排気弁Ｚが連続的に閉鎖されることによって着火状態で作動し続ける。

シリンダ１〜３は、圧縮行程で圧縮動作を行い、この結果、それに応じて、吸気弁Ｅを介してこれらのシリンダに供給される空気が加熱される。続いて、シリンダ１〜３の追加の排気弁Ｚが開放されるため、通常運転モードに比べてより高く加熱されるガスが排気ライン内に通過し、結果として、粒子フィルタが加熱される。追加の排気弁Ｚの開口幅を調節できる場合に有利である。排気ガス又は粒子フィルタの温度に基づき開口幅を調節することによって、開放された追加の排気弁Ｚを通した粒子フィルタへの熱の入力を効果的に調節することが可能である。

下方の部分負荷範囲の運転状態の時に主に起こりうる、加熱措置がすすを燃焼させるための温度にまで粒子フィルタを加熱するのに十分でないと、エンジン制御装置が判断した場合、代わりに、個々の基準で又はそれらを組み合わせて、以下の措置をとることができる。

最初に好ましい措置は、第１のシリンダ群１１のシリンダ１〜３に、通常運転モードに比べて低減された少量の燃料を供給することから成る。これらのシリンダの燃焼室内で点火が生じない程度に、前記量を選択できる。このために、未燃焼燃料が排気ライン内に通過し、粒子フィルタの上流に配置される酸化触媒コンバータで触媒酸化処理される。触媒により促進されたこの後燃焼により、排気ガス温度が上昇させられ、このようにして、粒子フィルタへの熱の入力が増加される。

別の措置としては、第１のシリンダ群１１のシリンダ１〜３に、通常燃焼に適切な量の燃料が供給されるように、及び追加の排気弁Ｚが同時に計時的に作動されるように意図することが可能である。追加の排気弁Ｚが、圧縮行程における上死点前の約９０°から上死点後の約９０°までの範囲でのみ開放されるように、計時が行われることが好ましい。開放は、好ましくは、上死点前の３０°から上死点後の約９０°までの領域において、特に好ましくは、上死点前の３０°から上死点後の約６０°までの領域において行われる。このようにして、対応するシリンダは着火状態にあるが、制動された状態で作動される。この運転モード時、高温の燃焼ガスは、圧縮行程中に、開放された追加の排気弁Ｚと追加の排気ポート１０とを介して排気ライン内に逃げる。高温の燃焼ガスは熱エネルギを排気ガス浄化ユニットに伝達し、この結果、前記ユニットが加熱されるか又は冷却が防止される。さらに、追加の排気弁Ｚの間欠運転モードを行うことも可能であり、この間欠運転モードにおいて、前記弁Ｚは、各動作サイクルで開放又は作動されず、予め規定可能な複数の各動作サイクルでのみ開放又は作動される。その上、このような形態で作動される複数のシリンダが、好ましくは、排気ガス又は粒子フィルタの温度あるいは内燃機関Ｂの負荷範囲に基づき調整されるように意図することが可能である。この関連において、熱要求が増加した場合に、このようにして、内燃機関Ｂのすべてのシリンダを作動させることもできる。温度の微調節のために、好ましくは、追加の排気弁Ｚが連続的に閉鎖されると共に、燃料供給も低減又は完全に中断された状態で、１つの、必要に応じて１つ以上のシリンダが作動されるように意図することも可能である。

シリンダ１〜６の追加の排気弁Ｚを作動させることによる内燃機関Ｂの上述の措置及び別の運転形態は、部分負荷範囲で特に有利であることが証明されるが、この理由は、この範囲において、排気ガスが、追加の措置なしには、比較的低い温度にあり、したがって、熱要求が増加した状態の再生が不可能になるからである。しかし、上述の措置は、内燃機関Ｂが完全負荷で又はその近くで作動される場合に有利に適用することもできる。熱過負荷を回避するために、この場合、追加の排気弁が、１つのみのシリンダで又は少数のシリンダで作動されるように意図することが可能である。この関連において、これらのシリンダは、必要に応じて、燃料供給が低減又は完全に中断された状態で、作動させるか又はそれぞれ引きずることができる。次に、残りのシリンダは、内燃機関の出力を維持するために、追加の排気弁が連続的に閉鎖されることによって、高負荷で作動される。

追加の措置としては、回転速度を変更するための、特に、排気ガスターボチャージャの回転速度を低下させるための適切な措置がとられるように意図することが可能である。種々の措置は、ターボチャージャの構造に応じて可能である。可変のタービン形状を有するターボチャージャ（ＶＴＧチャージャ）では、ノズルの設定を変更することが有利である。可変の排気ゲート開口部を有する排気ゲートチャージャとして具体化されるターボチャージャでは、排気ゲート開口部を変更することが有利である。

別の措置としては、排気ガスの温度を上昇させるために、再循環される排気ガスの量が変更されるように意図することが可能である。例えば、この目的のために、調整可能な排気ガス再循環弁が設けられ、前記弁が、エンジン制御装置によって相応して作動される。排気ガス再循環弁はより広く開放されることが好ましい。このことにより、排気ガスの温度及び排気ガスの酸素含有量の両方に影響を与えることが可能になる。

別の措置としては、燃料噴射パラメータが変更されるように意図することが可能である。この措置により、排気ガス浄化ユニットへの熱の入力をさらに増加させることが可能になる。この関連において、通常運転モードに比べて、燃料噴射の時間、量及び／又は圧力を変更することが有利であり得る。特に、主燃料噴射工程の開始をシフトすることが好都合であり得る。後噴射を行うことも有利である。このことは、必要に応じて、未燃焼の燃料成分が排気ガス浄化ユニットに送られるように行うことが可能である。このようにして、触媒後燃焼は、排気ガスの温度を極めて効果的に上昇させることができる。さらに、排気ガス組成物を還元する限り、排気ガスにおける遊離酸素の含有量を必要に応じて減少させることができる。その上、排気ガスにおける遊離酸素の含有量によって、すすが燃焼される速度に影響を与えることが可能であり、このようにして、すすの燃焼時に、粒子フィルタにおける過剰な熱放出が防止される。

特に、吸気の予熱を行う自動車では、別の措置として、前記予熱機能が再生運転モードでスイッチオンされるように意図することが可能である。特に、内燃機関Ｂの吸気セクションの電気ヒータをスイッチオンすることが有利である。一方では、追加の出力要求により、内燃機関Ｂによって出力される出力が増加させられ、他方では、加熱された吸気により、直接、排気ガスの温度上昇が生じる。

上述の措置が、内燃機関の負荷／回転速度特性線図の予め規定された特性線図範囲に割り当てられ、この割り当てをエンジン制御装置に記憶できる場合に有利である。このために、部分負荷範囲が特性線図にあることが好ましい。排気ガス及び／又は排気ガス浄化ユニットの温度に基づき、又はこれらの温度と、予め規定された温度目標値との間の差に基づき、上述の措置をとることも有利であり、このために、例えば、割り当てテーブルを設けることができる。

本発明による措置により、必要に応じて、車両の停止時に粒子フィルタの再生を行うことが可能になる。このことは、駆動モードの再生条件が持続的に不十分であるため、再生を行うことができないか又は再生の実行が不十分になることがある場合に特に有利である。この場合、例えば、車載診断の指示において、内燃機関が、駆動休止時の再生運転モードにおける本発明による説明してきた措置により作動されることを要求することが可能である。この場合、アイドリング速度が上昇した状態で、本発明による措置をとることが好都合である。

６つのシリンダ１〜６を有する直列エンジンとして具体化される内燃機関Ｂの概略図である。

Claims (19)

1. 排気ラインを有する自動車用の多気筒内燃機関であって、前記排気ラインが内燃機関（Ｂ）のシリンダ（１〜６）に割り当てられ、前記排気ラインに排気ガス浄化ユニットが配置される多気筒内燃機関であって、
   前記シリンダ（１〜６）の各々に、チャージサイクルのために使用され、燃焼空気を前記シリンダの燃焼室に入れるための吸気弁（Ｅ）と排気ガスを前記燃焼室から前記排気ラインに排出するための排気弁（Ａ）が設けられ、
   前記内燃機関（Ｂ）の前記シリンダ（１〜６）の少なくとも１つが、追加の排気弁（Ｚ）を有し、該追加の排気弁が開放された状態にあるときに、前記燃焼室と前記排気ラインとの間に流路が確立され、
   前記排気ガス浄化ユニットを再生する再生運転モードに連動して、前記少なくとも１つのシリンダ（１）の前記追加の排気弁（Ｚ）を作動させることが可能である、自動車用の多気筒内燃機関において、
   前記追加の排気弁（Ｚ）が作動されたときに、前記追加の排気弁（Ｚ）によって開放される前記接続を介して、前記少なくとも１つのシリンダ（１）の前記燃焼室からガスを前記排気ライン内に通過させ、前記排気ガス浄化ユニットの再生を促進するための、通常運転モードに比べて異なる排気ガス組成物及び排気ガス温度を設定でき、
   前記追加の排気弁（Ｚ）を有する少なくとも１つのシリンダで、前記追加の排気弁（Ｚ）が、圧縮サイクルの上死点の領域で開放されるように、前記追加の排気弁（Ｚ）を作動させることを特徴とする多気筒内燃機関。
2. 前記少なくとも１つのシリンダにおいて前記追加の排気弁（Ｚ）を作動させるときに、前記追加の排気弁（Ｚ）を作動させない運転モードに比べて少ない燃料供給により作動されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. それぞれが追加の排気弁を有する隣接する少なくとも２つのシリンダから形成されるシリンダ群（１１）を設けたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の内燃機関。
4. それぞれが追加の排気弁（Ｚ）を有する隣接する少なくとも２つのシリンダで、前記追加の排気弁（Ｚ）が作動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
5. 少なくとも２つのシリンダに追加の排気弁が設けられ、前記追加の排気弁（Ｚ）を作動させるシリンダの数を、前記排気ガス温度に基づき可変に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
6. 追加の排気弁（Ｚ）を有する少なくとも１つのシリンダにおいて、追加の排気弁（Ｚ）を閉鎖した状態で、前記通常運転モードに比べて低減された燃料供給による作動させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関。
7. 前記内燃機関（Ｂ）の出力が低減された状態の運転範囲において、前記少なくとも１つのシリンダ（１）の前記追加の排気弁（Ｚ）を作動して前記再生運転モードを行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関。
8. 排気ガスターボチャージャを有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関において、再生運転モードに関連して給気圧力を調整することを特徴とする内燃機関。
9. 調整可能な排気ガス再循環装置を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関において、再生運転モードに関連して再循環排気ガスの量を調整することを特徴とする内燃機関。
10. 前記再生運転モードが、前記自動車の停止時に行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関。
11. 排気ラインが内燃機関（Ｂ）のシリンダ（１〜６）に割り当てられ、前記排気ラインに排気ガス浄化ユニットが配置される自動車用の多気筒内燃機関を作動させる方法において、
    前記シリンダ（１〜６）の各々に、チャージサイクルのために使用され、燃焼空気を前記シリンダの燃焼室に入れるために使用される吸気弁（Ｅ）と排気ガスを前記燃焼室から前記排気ラインに排出するための排気弁（Ａ）が設けられ、
    前記内燃機関（Ｂ）の前記シリンダ（１〜６）の少なくとも１つが、追加の排気弁（Ｚ）を有し、該追加の排気弁が開放された状態にあるときに、前記燃焼室と前記排気ラインとの間に流路が確立され、
    前記排気ガス浄化ユニットを再生する再生運転モードに連動して、前記少なくとも１つのシリンダ（１）の前記追加の排気弁（Ｚ）が一時的に開放される自動車用の多気筒内燃機関を作動させる方法において、
    前記追加の排気弁（Ｚ）によって開放される前記接続を介して、ガスが前記少なくとも１つのシリンダ（１）の前記燃焼室から前記排気ライン内に通過させ、前記排気ガス浄化ユニットの再生を促進するための、通常運転モードに比べて異なる排気ガス組成物及び排気ガス温度を設定し、
    前記少なくとも１つのシリンダの前記追加の排気弁（Ｚ）が、圧縮行程の上死点の領域で開放されることを特徴とする方法。
12. 前記少なくとも１つのシリンダにおいて、前記追加の排気弁（Ｚ）が少なくとも一時的に開放された状態で、通常運転モードに比べて低減された燃料供給で作動させることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記少なくとも１つのシリンダの前記追加の排気弁（Ｚ）が、前記シリンダの多数の動作サイクル中に連続的に開放し続けることを特徴とする請求項１１あるいは１２に記載の方法。
14. 前記内燃機関（Ｂ）の前記少なくとも１つのシリンダが、前記通常運転モードに比べて低減された燃料供給により作動されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 追加の排気弁（Ｚ）を有する好ましくは隣接する少なくとも２つのシリンダが設けられ、前記好ましくは隣接する少なくとも２つのシリンダの前記追加の排気弁（Ｚ）が同期して作動されることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 少なくとも２つのシリンダに追加の排気弁（Ｚ）を設け、前記追加の排気弁（Ｚ）を一時的に開放された状態で作動させる前記シリンダの数が、前記内燃機関の負荷に基づき設定されることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 排気ガスターボチャージャを有する請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の内燃機関を作動させる方法において、前記再生運転モードに関連して給気圧力を設定することを特徴とする方法。
18. 調整可能な排気ガス再循環装置を有する請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の内燃機関を作動させる方法において、前記再生運転モードに関連して再循環排気ガスの量を増加させることを特徴とする方法。
19. 前記再生運転モードが、前記自動車の停止時に行われることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の方法。

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