CN105264191B - 内燃机 - Google Patents

Abstract

内燃机具备缸内燃料喷射阀和二次空气供给装置，形成为能够实施促进排气净化催化剂的温度上升的第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制。第1催化剂预热控制包含在压缩行程中从缸内燃料喷射阀喷射燃料来形成分层状态的控制和大幅延迟点火正时的控制。第2催化剂预热控制包含向内燃机排气通路供给二次空气的控制。内燃机在起动后实施第1催化剂预热控制，在第1催化剂预热控制的实施后，进行同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制(第3催化剂预热控制)。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机。

背景技术

已知在内燃机的内燃机排气通路配置排气净化催化剂、且对排气中所包含的一氧化碳(CO)、烃(HC)或者氮氧化物(NO_X)等成分进行净化。排气净化催化剂具有使得能够以高效率净化排气的成分的活性化温度。在内燃机长期间停止后刚起动后等，排气净化催化剂低于活性化温度，优选尽早将排气净化催化剂升温到活性化温度以上。

在日本特开平11-324765号公报中，公开了在从起动时到排气净化催化剂活性化为止的期间预热排气净化催化剂的直喷火花点火式的内燃机。在该内燃机中，在将混合气的空燃比控制为化学当量比来燃烧时，通过在进气行程进行燃料喷射来在燃烧室内整体形成比化学当量比稀的均质混合气。并且，通过压缩行程中的燃料喷射来在火花塞周围将比化学当量比浓的混合气形成为层状来燃烧。公开了该内燃机能够使已燃气体中所包含的易发生氧化反应的CO比例增大，能够使HC比例降低。另外，公开了将点火正时设定在延迟侧。

在日本特开2001-182586号公报中，公开了在要求排气的升温时通过在压缩行程喷射如下燃料量的排气升温装置，所述燃料量是在火花塞的周围局部地生成浓混合气的量。排气升温装置控制发动机控制参数，以使得在燃料通过点火而燃烧时、产生了不完全燃烧的一部分的燃料与缸内的剩余氧混合并燃烧。公开了在该排气升温装置中，控制燃料喷射阀，以使得燃烧室内的整体空燃比成为比理论空燃比稍稀的空燃比。

在日本特开2004-124824号公报中公开了，在具备二次空气供给装置的内燃机中，禁止二次空气的供给直到排气口的温度成为预定温度以上，来抑制排气口被二次空气冷却。另外，在该公报中，公开了若在内燃机的起动后立即供给二次空气，则由于二次空气的温度低，从而不能进行排气中的一氧化碳和/或烃的后燃反应，排气口会被低温的二次空气冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-324765号公报

专利文献2：日本特开2001-182586号公报

专利文献3：日本特开2004-124824号公报

专利文献4：日本特开2008-088875号公报

专利文献5：日本特开2004-052602号公报

专利文献6：日本特开2010-059791号公报

专利文献7：日本特开2009-024682号公报

专利文献8：日本特开2004-332558号公报

专利文献9：日本特开2011-099381号公报

发明内容

发明要解决的问题

在内燃机的起动时等对排气净化催化剂进行预热的情况下，可以向气缸内直接喷射燃料，在燃烧室的空燃比为稀的状态下产生分层燃烧，并将点火正时延迟，来使排气的温度上升。或者，可以在燃烧室的空燃比为浓的状态下通过二次空气供给装置向排气供给氧，将排气所包含的未燃的烃等氧化，来使排气的温度上升。通过使排气的温度上升，能够使排气净化催化剂在短时间内升温。

另外，以往以来希望提高向大气中排放的排气的性质和状态。换言之，希望减少排气所包含的烃、一氧化碳以及氮氧化物等需要净化的成分向大气中的排放量。在排气净化催化剂的温度充分上升而成为了活性化温度以上的情况下，能够通过排气净化催化剂充分地将烃、氮氧化物等净化。即，能够达成高的净化率。但是，在内燃机刚冷起动后等，净化排气的能力低而烃等的排出量变多。因而，尤其希望减少在正在预热排气净化催化剂的期间中向大气中排放的烃等的量。此处，在上述的产生分层燃烧并大幅延迟点火正时的控制、或者通过上述的二次空气供给装置来向排气供给氧的控制中，虽然能够促进排气净化催化剂的预热而减少需要净化的成分的排放量，但近年来希望进一步减少需要净化的成分的排放量。

本发明的目的在于，在具备排气净化催化剂和二次空气供给装置的内燃机中，使排气净化催化剂在短时间内升温，减少排气所包含的需要净化的成分的排放量。

用于解决问题的手段

本发明的内燃机具备：缸内燃料喷射阀，其向燃烧室的内部喷射燃料；排气净化催化剂，其配置在内燃机排气通路；二次空气供给装置，其向排气净化催化剂上游侧的内燃机排气通路供给空气；以及控制装置，其控制缸内燃料喷射阀和二次空气供给装置，控制装置形成为能够实施促进排气净化催化剂的温度上升的第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制。第1催化剂预热控制包括：在压缩行程中从缸内燃料喷射阀喷射燃料来形成燃烧室的一部分的燃料浓度上升了的高浓度区域与燃料浓度比高浓度区域的燃料浓度低的低浓度区域的控制；和使点火正时延迟来使从燃烧室流出的排气的温度上升的控制。第2催化剂预热控制包括：向内燃机排气通路供给空气来使排气所含有的成分氧化从而使排气的温度上升的控制。控制装置进行如下控制：在内燃机起动后实施第1催化剂预热控制，在第1催化剂预热控制的实施后同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制。

在上述发明中，可以是，具备在燃烧室中对燃料与空气的混合气进行点火的点火装置，第1催化剂预热控制包括形成第1分层状态的控制，第1分层状态是燃烧室整体的空燃比为稀且高浓度区域的空燃比为浓的状态，同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制包括形成第2分层状态的控制，第2分层状态是燃烧室整体的空燃比为浓且分层度比第1分层状态的分层度弱的状态。

在上述发明中，可以是，具备变更进气门的作用角的作用角变更机构，控制装置，在从第1催化剂预热控制切换为同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制的同时，进行减小进气门的作用角的控制。

在上述发明中，可以是，控制装置，在内燃机起动后负荷为一定的期间中，从第1催化剂预热控制切换为同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制。

在上述发明中，可以是，控制装置，在从第1催化剂预热控制切换为同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制的同时，进行减少在压缩行程中从缸内燃料喷射阀喷射的燃料量的控制。

在上述发明中，可以是，具备变更缸内燃料喷射阀的喷射压力的喷射压力变更装置，控制装置，通过使缸内燃料喷射阀的喷射压力降低，来进行减少在压缩行程中从缸内燃料喷射阀喷射的燃料量的控制。

在上述发明中，可以是，控制装置，在从第1催化剂预热控制切换为同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制时，使缸内燃料喷射阀的压缩行程中的喷射正时提前。

发明的效果

根据本发明，在具备排气净化催化剂和二次空气供给装置的内燃机中，能够短时间内使排气净化催化剂升温，减少排气所包含的应该净化的成分的排放量。

附图说明

图1是实施方式的内燃机的概略图。

图2是实施无负荷时的预热控制时的燃烧室的概略剖视图。

图3是实施第1催化剂预热控制时的燃烧室的概略剖视图。

图4是同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制时的燃烧室的概略剖视图。

图5是实施方式1的内燃机的起动时的时间图。

图6是实施方式1的内燃机的起动时的流程图。

图7是说明实施方式2的作用角变更机构的进气门和排气门的部分的概略剖视图。

图8是作用角变更机构的概略立体图。

图9是实施方式2的曲轴角度和气门升程量的图。

图10是以通常的作用角驱动进气门时的燃烧室的概略剖视图。

图11是减小作用角来驱动进气门时的燃烧室的概略剖视图。

图12是说明使进气门的作用角变化时的燃烧变动率的图。

图13是在实施方式2中使燃料的喷射正时提前的情况下的燃烧室的概略剖视图。

图14是在实施方式2中使燃料的喷射正时提前的情况下的燃烧室的另一概略剖视图。

图15是实施方式2的内燃机的起动时的时间图。

具体实施方式

(实施方式1)

参照图1～图6，对实施方式1的内燃机进行说明。在本实施方式中，以配置于车辆的内燃机为例进行说明。

图1是本实施方式的内燃机的概略图。本实施方式的内燃机是火花点火式。内燃机具备内燃机主体1。内燃机主体1包含气缸体2和气缸盖4。在气缸体2的内部配置有活塞3。活塞3在形成于气缸体2的孔部的内部往复运动。

在本实施方式中，将由活塞3的冠面、气缸盖4以及气缸体2的孔部围起来的空间称作燃烧室。燃烧室5在各个气缸的每个形成。在燃烧室5，连接有内燃机进气通路和内燃机排气通路。内燃机进气通路是用于向燃烧室5供给空气或者供给燃料与空气的混合气的通路。内燃机排气通路是用于将通过燃料的燃烧而产生的排气从燃烧室5排出的通路。

在气缸盖4形成有进气口7和排气口9。进气门6配置于进气口7的端部，且形成为能够对与燃烧室5连通的内燃机进气通路进行开闭。排气门8配置于排气口9的端部，且形成为能够对与燃烧室5连通的内燃机排气通路进行开闭。在气缸盖4，固定有作为点火装置的火花塞10。

本实施方式的内燃机具备作为向燃烧室5的内部喷射燃料的缸内燃料喷射阀的燃料喷射阀11。燃料喷射阀11直接向气缸内喷射燃料。本实施方式的内燃机具备将贮藏于燃料罐81的燃料向燃料喷射阀11供给的低压泵82和高压泵83。在活塞3的顶面，形成有从燃料喷射阀11的下方延伸到火花塞10的下方的腔3a。通过在压缩行程中从燃料喷射阀11喷射燃料，包含燃料的混合气沿腔3a流动。燃料聚集在火花塞10的附近而能够提高燃料浓度。例如，通过在预定的正时喷射燃料，从而燃料聚集在火花塞10的周围而形成燃烧室5的一部分的燃料浓度上升了的高浓度区域。在高浓度区域的周围形成燃料的浓度比高浓度区域低的低浓度区域。即，能够提高分层度来实施分层燃烧。

各气缸的进气口7经由对应的进气支管13而连结于稳压罐14。稳压罐14经由进气导管15而连结于空气滤清器23。在进气导管15的内部，配置有作为检测向燃烧室5供给的空气量的吸入空气量检测器的气流计16。在进气导管15的内部，配置有由步进马达17驱动的节气门18。

另一方面，各气缸的排气口9连结于排气歧管19。排气歧管19经由排气管22而连结于排气处理装置21。本实施方式的排气处理装置21包含排气净化催化剂20。作为排气净化催化剂20，可以采用具有用于达成预定的净化率的活性化温度的任意的催化剂。例如可以采用三元催化剂、氧化催化剂或者NO_X净化催化剂等催化剂。

本实施方式的内燃机具备作为控制装置发挥作用的电子控制单元31。本实施方式的电子控制单元31包含数字计算机。电子控制单元31包含经由双向总线32彼此连接的RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微处理器)35、输入端口36以及输出端口37。

气流计16的输出信号经由对应的AD变换器38向输入端口36输入。在加速器踏板40连接有负荷传感器41。负荷传感器41产生与加速器踏板40的踩踏量成比例的输出电压。该输出电压经由对应的AD变换器38而向输入端口36输入。

曲轴角传感器42例如每当曲轴旋转预定的角度时产生输出脉冲，该输出脉冲被向输入端口36输入。通过曲轴角传感器42的输出，能够检测内燃机转速。另外，通过曲轴角传感器42的输出，能够检测任意的时刻的曲轴角度。

若将在包含在燃烧室5燃烧了的气体、且被供给到排气处理装置21的上游的内燃机排气通路等的气体中空气与燃料(烃)之比称作排气的空燃比(A/F)，则在内燃机排气通路安装有检测排气的空燃比的空燃比传感器44。另外，在排气净化催化剂20的上游，配置有检测排气的温度的温度传感器43。这些空燃比传感器44的输出和温度传感器43的输出经由对应的AD变换器38向输入端口36输入。

电子控制单元31的输出端口37分别经由对应的驱动电路39连接于燃料喷射阀11和火花塞10。另外，电子控制单元31的输出端口37经由对应的驱动电路39连接于低压泵82和高压泵83。本实施方式的电子控制单元31形成为进行燃料喷射控制和/或点火控制。

在本实施方式中，从燃料喷射阀11喷射燃料的正时和燃料的喷射量由电子控制单元31控制。燃料的喷射量例如可以通过变更燃料喷射阀11的开阀的时间长度来调整。火花塞10的点火正时由电子控制单元31控制。另外，输出端口37经由对应的驱动电路39连接于驱动节气门18的步进马达17。步进马达17由电子控制单元31控制。

本实施方式的内燃机具备向排气净化催化剂20的上游侧的内燃机排气通路供给空气的二次空气供给装置25。二次空气供给装置25包括将进气导管15和排气歧管19连接的二次空气供给通路26。二次空气供给通路26在进气导管15中连接于空气滤清器23的下游侧和气流计16的上游侧。另外，二次空气供给装置25包括电马达驱动式的空气泵27和空气开关阀(ASV)28。空气泵27对进气导管15的内部的空气进行加压并将其向排气歧管19供给。另外，在二次空气供给通路26配置有用于防止空气的逆流的单向阀29。在空气泵27与空气开关阀28之间配置有作为检测二次空气供给通路26内的压力的压力检测器的压力传感器30。

压力传感器30的输出向电子控制单元31输入。另外，电子控制单元31的输出端口37经由对应的驱动电路39连接于空气泵27和空气开关阀28。这样，二次空气供给装置25被电子控制单元31控制。

本实施方式的二次空气供给装置25使用于在内燃机的冷起动时等排气净化催化剂20未充分升温的状况。若起动二次空气供给装置25的条件成立，则向内燃机排气通路供给二次空气(AI)。在本实施方式中，与空气开关阀28打开一起，空气泵27进行驱动。通过了空气滤清器23的空气的一部分经由二次空气供给通路26向排气歧管19内供给。向在排气歧管19中流动的排气供给氧。

在从燃烧室5流出的排气中，包含未燃的烃和/或一氧化碳。从燃烧室5流出的排气为高温，且由二次空气供给装置供给氧，从而能够使未燃的烃和/或一氧化碳氧化。能够通过此时的氧化热来使排气的温度上升。能够将高温的排气向排气净化催化剂20供给，能够促进排气净化催化剂20的升温。

或者，在排气净化催化剂20具有氧化功能的情况下，可以通过向排气供给空气而使排气的空燃比为稀空燃比并向排气净化催化剂20供给。在排气净化催化剂20中能够将未燃的烃和一氧化碳氧化，能够促进排气净化催化剂20的升温。

本实施方式的内燃机，在排气净化催化剂的预热和内燃机主体的预热等内燃机的预热结束后的通常运转时，控制成燃烧时的空燃比为理论空燃比。本实施方式的内燃机的控制装置在冷起动时等排气净化催化剂20低于活性化温度的情况下，实施促进排气净化催化剂20的温度上升的催化剂预热控制。催化剂预热控制包括第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制。另外，本实施方式的内燃机的控制装置进行同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制双方的控制。特别地，本实施方式的控制装置依次实施无负荷时的预热控制、第1催化剂预热控制、以及同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制。在本实施方式中，在要求负荷为零的怠速状态的期间中，实施这些控制。接着，对本实施方式的催化剂预热控制进行说明。

在图2中示出进行无负荷时的预热控制时的燃烧室5的概略剖视图。在本实施方式中，与内燃机的起动一起，开始无负荷时的预热控制。在无负荷时的预热控制中，在燃烧室5中的混合气的浓度成为均匀的均质状态下点火。即，在燃烧室5中实施均质燃烧。内燃机的燃烧循环包括进气行程、压缩行程、膨胀行程以及排气行程。在本实施方式中，在进气行程中从燃料喷射阀11喷射燃料，停止压缩行程的燃料的喷射，由此形成均质状态。燃料喷射阀11以燃烧室5的整体的空燃比成为弱浓的方式供给燃料。在该情况下，二次空气供给装置25停止，大幅延迟点火正时的控制停止。

在图3中示出进行第1催化剂预热控制时的燃烧室5的概略剖视图。在本实施方式中，在经过预先确定的时间后从无负荷时的预热控制向第1催化剂预热控制切换。第1催化剂预热控制是在燃烧室5中实施分层燃烧的控制。第1催化剂预热控制包括实施燃烧室5整体的空燃比成为浓的分层燃烧的控制或者实施燃烧室5整体的空燃比成为稀的分层燃烧的控制。在第1催化剂预热控制中，在燃烧循环的压缩行程中从燃料喷射阀11喷射燃料。在燃料聚集到火花塞10的周围的正时喷射燃料。火花塞10的周围的燃料浓度上升，形成燃料浓度高的高浓度区域75a和燃料浓度比高浓度区域75a低的低浓度区域75b。燃料喷射阀11除了压缩行程之外，还在进气行程喷射燃料。在该情况下，燃料喷射阀11以燃烧室5整体的空燃比成为稀(空燃比比理论空燃比大)的方式喷射燃料。燃烧室5整体的空燃比相当于使燃烧室5的混合气为均质时的平均的空燃比。高浓度区域75a的空燃比为浓(是比理论空燃比小的空燃比)。低浓度区域75b的空燃比为稀。这样，形成分层状态而进行点火。即，在燃烧室5中进行分层燃烧。

通过在燃烧室5中进行分层燃烧，从而可点火的期间变长，能够大幅延迟点火正时。在第1催化剂预热控制中，进行大幅延迟点火正时的控制。例如，进行如下控制：与在进行本实施方式的无负荷时的预热控制时或者内燃机的预热结束后的怠速状态相比大幅延迟点火正时。点火正时可以设定在例如压缩上止点后(ATDC)10°以上且20°以下的范围。通过进行像这样大幅延迟点火正时的控制，能够使从燃烧室5流出的排气的温度大幅上升。另外，在从无负荷时的预热控制切换第1催化剂预热控制时，优选内燃机转速维持为大致恒定。此处，若大幅延迟点火正时，则内燃机转速减少。因而，在第1催化剂预热控制中，与点火正时的延迟一起进行使吸入空气量增大的控制。

第2催化剂预热控制是向排气净化催化剂的上游侧的内燃机排气通路供给空气的控制。第2催化剂预热控制包括通过向内燃机排气通路供给空气来使排气所包含的成分氧化而使排气的温度上升的控制。即，第2催化剂预热控制包括驱动二次空气供给装置25的控制。

在图4中示出进行同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制时的燃烧室5的概略剖视图。在本实施方式中，在经过预先确定的时间后从第1催化剂预热控制切换成同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制。在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，同时进行在燃烧室5中实施分层燃烧并大幅延迟点火正时的控制和向内燃机排气通路供给二次空气的控制。通过驱动二次空气供给装置25，能够向排气歧管19供给空气。能够使排气所包含的一氧化碳和/或烃氧化，能够使排气的温度上升。

在实施第2催化剂预热控制的情况下，优选从燃烧室5流出的排气的空燃比为浓。若从燃烧室5流出的排气中包含大量的未燃的烃和/或一氧化碳，则能够在内燃机排气通路中增多未燃的烃和/或一氧化碳的氧化量，能够有效地使排气的温度上升。在同时实施本实施方式的第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，控制使燃烧室5整体的空燃比成为浓。即，控制使从燃烧室5流出的排气的空燃比成为浓。

除了供给二次空气的控制之外，在进行大幅延迟点火正时的控制的情况下还进行分层燃烧。另外，若在燃烧室5整体的空燃比为浓的期间中，在压缩行程中喷射与第1催化剂预热控制同样的量的燃料，则火花塞10的周围的混合气的浓度有可能变得过高而不发火。即，若燃烧室5整体的空燃比为浓，在火花塞10的周围形成强的分层状态，则浓程度变得过高而燃料的燃烧变得不稳定。

发明者们发现了，在燃烧室5整体的空燃比处于浓的状态时，限制在压缩行程中喷射的燃料，减弱火花塞10的周围的分层度，由此能够大幅延迟点火正时。即，发现了通过在火花塞10的周围形成弱分层状态来大幅延迟点火正时。

在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，在燃烧室5中，在火花塞10的周围形成高浓度区域76a，在高浓度区域76a的外侧形成低浓度区域76b。低浓度区域76b和高浓度区域76a的空燃比成为浓。此处，燃烧室5的分层度比第1催化剂预热控制中的分层度弱。例如，同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中的高浓度区域76a的空燃比与低浓度区域76b的空燃比之差小于第1催化剂预热控制中的高浓度区域75a的空燃比与低浓度区域75b的空燃比之差。在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，通过将压缩行程中的燃料的喷射量设为比第1催化剂预热控制中的燃料的喷射量少，能够使分层度比第1催化剂预热控制的分层度弱。

在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，喷射燃料以使得燃烧室5整体的空燃比成为浓。在进气行程中从燃料喷射阀11喷射燃料，而且，在压缩行程中从燃料喷射阀11喷射燃料。此处，压缩行程中的燃料的喷射以在火花塞10的周围形成弱分层状态的正时和喷射量来进行。

这样，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，通过形成弱分层状态，能够大幅延迟点火正时，使从燃烧室5流出的排气的温度上升。而且，通过二次空气供给装置25向排气供给氧，能够使从燃烧室5流出的一氧化碳和/或未燃的烃产生氧化反应，从而使排气的温度上升。因为从燃烧室5流出的排气的空燃比为浓，所以能够使大量的未燃燃料等在内燃机排气通路氧化。

在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，能够将高温的排气向排气净化催化剂20供给，能够短时间内预热排气净化催化剂20。能够缩短排气净化催化剂20低于活性化温度的状态的时间，能够缩短排气的性质和状态恶化的时间。因而，能够减少排气所包含的应该净化的成分的排放量。例如在排气净化催化剂20具有氧化功能的情况下，能够减少在催化剂预热控制的期间中向外部排放的烃和/或一氧化碳的排放量。

此处，对于实施本实施方式的无负荷时的预热控制、第1催化剂预热控制、以及同时实施第1催化剂预热控制及第2催化剂预热控制的控制时的燃烧室5的燃烧形态详细进行说明。在表1中示出各控制的燃烧形态。在表1中，作为比较例，记载了燃烧室5的混合气的状态为均质状态，燃烧室5整体的空燃比为理论空燃比的情况。在本实施方式中，将该燃烧形态称作均质化学当量比。

[表1]

在无负荷时的预热控制中，燃烧室5的混合气的状态为均质状态，燃烧室5整体的空燃比为浓。在本实施方式中，将该燃烧形态称为均质浓。在实施第1催化剂预热控制但不实施第2催化剂预热控制的控制中，燃烧室5的混合气的状态为第1分层状态。燃烧室5整体的空燃比为稀，火花塞10的周围的空燃比为浓。在本实施方式中，将该燃烧形态称作分层稀。在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，燃烧室5的混合气的状态是分层度弱于分层稀的第2分层状态。燃烧室5整体的空燃比和火花塞10的周围的空燃比成为浓。在本实施方式中，将该燃烧形态称作弱分层浓。

比较各控制，能够使无负荷时的预热控制的燃烧室5整体的空燃比与同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制的燃烧室5整体的空燃比大致相同。另外，对于火花塞10的周围的空燃比，同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中的该空燃比比无负荷时的预热控制中的该空燃比低。而且，对于火花塞10的周围的空燃比，同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中的该空燃比比第1催化剂预热控制中的该空燃比低。

这样，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，使燃烧室5整体为浓，但通过形成弱分层状态能够大幅延迟点火正时。而且，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，从燃烧室5流出的排气的空燃比成为浓。通过将二次空气向内燃机排气通路供给，能够使排气的温度进一步上升。这样，在本实施方式中，能够同时达成通过大幅的点火延迟和二次空气的供给使排气升温。

此处，在表1中，记载了中型和小型的内燃机的空燃比的值。例如，排气量为3升以下的内燃机相当于中型或者小型的内燃机。若是排气量比3升大的大型的内燃机，则有时将燃烧室5整体的空燃比设定成稍浓侧。即，若内燃机为大型，则有时设定燃料的浓度使其变浓。例如，若是6气缸、8气缸等大型的发动机，则排气量大。在该情况下，例如，将第1催化剂预热控制中的燃烧室5整体的空燃比设定在14.6以上且16以下的区域。另外，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，将燃烧室5整体的空燃比设定为10以上且14以下。

另外，作为火花塞10的周围的空燃比的浓程度，成为以下的式(1)那样。浓程度越大，则火花塞10的周围的混合气中的燃料浓度越高，空燃比越小。以下的式(1)以空燃比示出。

弱分层浓<均质浓≤分层稀<均质化学当量比…(1)

另外，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的情况下，从燃烧室5流出的排气的空燃比成为浓。在内燃机排气通路中，虽然供给二次空气而使得未燃的烃和/或一氧化碳的一部分燃烧，但到达排气净化催化剂20的排气仍包含未燃的烃和一氧化碳。

在内燃机刚起动后，排气净化催化剂20处于低温的状态。例如，在冷起动时等，排气净化催化剂20的温度与内燃机的周围的大气的温度相同。在排气净化催化剂20处于低温的状态下，在不实施第1催化剂预热控制而实施了如下控制即同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制的情况下，即使未燃的烃和/或一氧化碳等排气的成分流入，也基本无法净化，故被排放到大气中。

与此相对，在本实施方式中，在实施了第1催化剂预热控制后，同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制。在第1催化剂预热控制中，从燃烧室5流出的排气的空燃比处于稀的状态，所以能够促进在内燃机排气通路中未燃的烃和/或一氧化碳燃烧即所谓的后燃反应。因而，能够抑制未燃的烃和/或一氧化碳流入排气净化催化剂20。即使在排气净化催化剂20的活性低的状态下，也能够抑制未燃的烃等的排放。

通过实施第1催化剂预热控制，从而排气净化催化剂20的温度逐渐上升。若排气净化催化剂20的温度上升，则即使低于活性化温度也能够发挥预定的净化率。在能够发挥预定的净化率的状态下，开始同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制，由此被供给二次空气而使得没有完全氧化的未燃的烃等也能够在排气净化催化剂20中净化。因而，能够抑制未燃的烃等向大气中排放。

通过像这样在实施了第1催化剂预热控制后，进行同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制，从而既能抑制烃等向大气中的排放，又能短时间内使排气净化催化剂20升温到活性化温度以上。因而，能够提高向大气中排放的排气的性质和状态。即，能够减少排气所包含的应该净化的成分向大气中排放的量。此外，在本实施方式的第1催化剂预热控制中，控制成燃烧室的整体的空燃比成为稀且高浓度区域的空燃比成为浓，但不限于该方式，也可以在燃烧室中形成高浓度区域和燃料的浓度比高浓度区域低的低浓度区域。例如，也可以使高浓度区域的空燃比为理论空燃比。

在图5中示出本实施方式的内燃机的起动时的控制的时间图。在时刻t0起动内燃机。与内燃机的起动一起，内燃机转速暂时上升。在本实施方式中，在内燃机转速暂时上升后，进行控制以使得内燃机转速保持恒定。另外，进行控制以使得内燃机所输出的转矩保持恒定。即，在要求负荷为零的怠速状态下实施多个催化剂预热控制。

在图5所示的例子中，与内燃机的起动一起实施无负荷时的预热控制。延迟点火正时的点火延迟控制和供给二次空气的二次空气供给控制停止。在燃烧室5中，在混合气为均质的状态下，控制成燃烧室5整体的空燃比成为弱浓。即，控制成均质浓的燃烧形态。

在本实施方式的无负荷时的预热控制中，在燃烧循环的进气行程中喷射燃料，压缩行程中的燃料的喷射停止。此处，总燃料喷射量是在进气行程中喷射的燃料的量和在压缩行程中喷射的燃料的量的总和。进气行程的喷射比例表示从燃料喷射阀11喷射的燃料中在进气行程中所喷射的燃料的比例。在无负荷时的预热控制中，进气行程的喷射比例成为1，压缩行程中的喷射量成为0。燃烧室5整体的空燃比和火花塞10的周围的空燃比成为相同。点火正时例如被设定在压缩上止点之前。在本实施方式中，在无负荷时的预热控制中，点火正时基于内燃机转速和燃料喷射量等运转状态而设定。

在本实施方式中，在预先确定的时间的期间，实施无负荷时的预热控制。在时刻t1，从无负荷时的预热控制切换成第1催化剂预热控制。在时刻t1，开始大幅延迟点火正时的点火延迟控制。另一方面，供给二次空气的二次空气供给控制维持停止的状态。内燃机所输出的转矩和内燃机转速维持为大致恒定。

燃烧室5整体的空燃比从浓的状态向稀的状态转移。另外，使进气行程的喷射比例下降，使压缩行程中的燃料的喷射量增加。通过在压缩行程中喷射燃料来形成分层状态。火花塞10的周围的空燃比成为浓的状态。在第1催化剂预热控制中，点火正时被大幅延迟。例如，在无负荷时的预热控制中，在压缩上止点之前进行了点火，但在第1催化剂预热控制中，在压缩上止点之后点火。在本实施方式中，为了即使延迟点火正时也将内燃机转速维持为大致恒定，在时刻t1增大吸入空气量。

在本实施方式中，在预先确定的时间的期间，实施第1催化剂预热控制。通过实施无负荷时的预热控制和第1催化剂预热控制，能够使排气净化催化剂20升温到预定的温度。排气净化催化剂20即使未达到活性化温度，也能够以预定的净化率净化排气的成分。对于从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换的切换正时，能够通过任意的控制进行判别。例如，也可以在推定排气净化催化剂20的温度、且排气净化催化剂20的温度达到了预先确定的温度判定值时，从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换。

在时刻t2，从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换。保持使延迟点火正时的控制继续的情况下，通过二次空气供给装置25向排气歧管19供给二次空气。在燃烧室5中，控制成燃烧室5整体的空燃比成为浓。另外，在压缩行程中喷射燃料，以使得火花塞10的周围成为弱分层的状态。

在图5所示的例子中，在时刻t2，总燃料喷射量增加。另外，在时刻t2使进气行程的喷射比例上升。使压缩行程中的燃料的喷射量减少。在本实施方式中，通过使燃料喷射阀11的开阀时间减少，能够使压缩行程中的燃料的喷射量减少。另外，在本实施方式中，为了抑制内燃机转速因向燃烧室5供给的燃料的增加而增加，减少吸入空气量。在时刻t2，燃烧室5整体的空燃比从稀向浓转移。火花塞10的周围的空燃比下降。

这样，在时刻t2，能够从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换。同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制可以在排气净化催化剂20上升到预先确定的温度以上时结束。例如，同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制可以在排气净化催化剂20成为活性化温度以上时结束。或者可以是，算出自内燃机的起动时起的吸入空气量的累计值，在吸入空气量的累计值超过预先确定的判定值时，判别为排气净化催化剂20达到活性化温度以上的温度。或者，可以在经过预先确定的时间后结束。

在时刻t3，结束同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制。在本实施方式中，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制结束后，实施无负荷时的预热控制。在时刻t3，停止点火正时的延迟的控制和供给二次空气的控制。关于同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制的结束后的控制，不限于该方式，也可以进行将燃烧室5整体的空燃比控制成理论空燃比的通常运转时的无负荷时的控制。

在图6中示出本实施方式的起动时的运转控制的流程图。在图6所示的流程图中，将同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制称作第3催化剂预热控制。

在步骤111中检测内燃机的起动，在步骤112中开始无负荷时的预热控制。此外，也可以在内燃机的起动后推定排气净化催化剂20的温度，在排气净化催化剂20的温度成为预先确定的温度以上的情况下，进行禁止催化剂预热控制的控制。

接着，在步骤113中，判别是否为从无负荷时的预热控制向第1催化剂预热控制的切换正时。在步骤113中判别为不是向第1催化剂预热控制的切换正时的情况下，继续无负荷时的预热控制。在步骤113中在是向第1催化剂预热控制的切换正时的情况下，转移到步骤114。在步骤114中，从无负荷时的预热控制向第1催化剂预热控制切换。即，开始第1催化剂预热控制。

接着，在步骤115中，判别是否是向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制、即向第3催化剂预热控制的切换正时。在图6所示的例子中，判别实施第1催化剂预热控制的时间是否为预先确定的时间以上。在实施第1催化剂预热控制的时间为预先确定的时间以上的情况下，能够判别为处于切换正时。在步骤115中，在不是从第1催化剂预热控制向第3催化剂预热控制的切换正时的情况下，继续第1催化剂预热控制。在步骤115中在是向第3催化剂预热控制的切换正时的情况下，转移到步骤116。在步骤116中，从第1催化剂预热控制向第3催化剂预热控制切换。

接着，在步骤117中，判别是否为第3催化剂预热控制的结束正时。在图6所示的例子中，判别开始第3催化剂预热控制之后是否经过了预先确定的时间。在实施了第3催化剂预热控制持续了预先确定的时间的期间的情况下，能够判别为是第3催化剂预热控制的结束正时。在步骤117中在不是第3催化剂预热控制的结束正时的情况下，继续第3催化剂预热控制。在步骤117中在是第3催化剂预热控制的结束正时的情况下，转移到步骤118。

在步骤118中，结束第3催化剂预热控制。即，结束同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制。在本实施方式中，结束预热排气净化催化剂的控制，例如转移到无负荷时的预热控制。

在本实施方式中，在内燃机的刚起动后进行无负荷时的预热控制，但不限于该方式，也可以不实施无负荷时的预热控制，而在内燃机刚起动后实施第1催化剂预热控制，然后向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换。

在本实施方式中，例示了具备直接将燃料向燃烧室的内部喷射的直喷型的燃料喷射阀的内燃机，但是不限于该方式，内燃机也可以除了直喷型的燃料喷射阀之外，还具备向内燃机进气通路喷射燃料的燃料喷射阀。即，内燃机也可以除了直喷型的燃料喷射阀之外，还具备进行气口喷射的燃料喷射阀。

在具备进行气口喷射的燃料喷射阀的内燃机的情况下，能够取代在进气行程中喷射燃料，而从进行气口喷射的燃料喷射阀喷射燃料。通过向内燃机进气通路喷射燃料，能够在燃烧室中形成混合气的均质状态。例如，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，以在压缩行程中从直喷型的燃料喷射阀喷射燃料、而且从进行气口喷射的燃料喷射阀喷射燃料而使得燃烧室的整体成为浓的方式进行控制，由此能够形成弱分层浓的燃烧状态。

另外，在本实施方式中，在实施第1催化剂预热控制后实施同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制，但不限于该方式，也可以在实施了同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制后，实施第1催化剂预热控制。

(实施方式2)

参照图7～图15，对实施方式2的内燃机进行说明。如由实施方式1所说明那样，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，即使在燃烧室5整体的空燃比为浓的状态下进而实施分层燃烧，也能够通过形成弱的分层状态，来避免不发火而继续燃料的燃烧。

另外，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，除了进行大幅的点火延迟之外，还将二次空气向内燃机排气通路供给。因而，内燃机排气通路的压力变高。若内燃机排气通路的压力变高，则燃烧室5内残存排气的量增加。即，内部EGR(Exhaust Gas Recirculation：排气再循环)的量增加。若内部EGR的量增加，则燃烧性恶化。在从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换时，内部EGR的量增大而燃烧性恶化。于是，在本实施方式的内燃机中，在从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换时，进行使燃烧室5中的燃料的燃烧性更加稳定化的控制。

图7是驱动本实施方式的进气门和排气门的气门驱动装置的概略剖视图。本实施方式中的内燃机具备变更进气门6的作用角的作用角变更机构51。进气凸轮53安装于进气凸轮轴56。进气门6经由摇臂52和作用角变更机构51，由进气凸轮53驱动。排气凸轮55安装于排气凸轮轴57。排气门8经由摇臂54由排气凸轮55驱动。

图8是本实施方式的作用角变更机构51的概略立体图。在本实施方式的内燃机中，针对1个气缸配置有2个进气门。在图8中，例示了驱动1个气缸的2个进气门的作用角变更机构51。参照图7和图8，作用角变更机构51包括圆筒形的输入部61、配置在输入部61的一侧的圆筒形的摆动凸轮62以及配置在输入部61的另一侧的圆筒形的摆动凸轮63。输入部61和摆动凸轮62、63分别由支承管64支承。输入部61和摆动凸轮62、63形成为能够以支承管64为中心转动。

支承管64具有沿轴线方向延伸的圆筒状的贯通孔。在该贯通孔，插入有控制轴65。控制轴65形成为能够在支承管64的贯通孔内在支承管64的轴线方向上滑动。在控制轴65的一端部连结有电动致动器66。电动致动器66形成为相对于支承管64使控制轴65相对移动。电动致动器66由电子控制单元31控制。即，作用角变更机构51由电子控制单元31控制。

输入部61具有朝向外侧突出的臂61a、61b。在臂61a、61b彼此之间，配置有辊61c。辊61c被向进气凸轮53的凸轮面53a按压。输入部61根据凸轮面53a的形状而在支承管64的周围转动。另一方面，摆动凸轮62、63具有朝向外侧突出的尖端62a、63a。尖端62a、63a形成为能够与摇臂52抵接。

在输入部61及摆动凸轮62、63与控制轴65之间配置有驱动机构。该驱动机构形成为，在如箭头91、92所示使控制轴65相对于支承管64相对移动时，输入部61和摆动凸轮62、63彼此向相反方向转动。例如，若使控制轴65相对于支承管64而向箭头91所示的方向移动，则输入部61向箭头93所示的朝向旋转，另一方面，摆动凸轮62、63向箭头94所示的朝向旋转。若使控制轴65相对于支承管64而向箭头92所示的方向移动，则输入部61向与箭头93所示的朝向相反的朝向旋转，摆动凸轮62、63向与箭头94所示的朝向相反的方向旋转。这样，本实施方式的作用角变更机构51能够使输入部61的辊61c与摆动凸轮62、63的尖端62a、63a之间的相对角度变化。

参照图7，辊61c通过弹簧67而被朝向进气凸轮53施力。若进气凸轮53旋转，则凸轮山部53b按压输入部61的辊61c，输入部61旋转。这样，摆动凸轮62、63与输入部61一体旋转。通过摆动凸轮62、63旋转，尖端62a、63a按压摇臂52。进气门6被摇臂52按压而移动，进气门6成为打开的状态。

此处，进气门6被摇臂52按压而移动的量根据辊61c与尖端62a、63a的绕旋转轴的相对角度而变化。若辊61c与尖端62a、63a的相对角度变大，则尖端62a、63a按压进气门6的期间变长，移动量变大。即，在侧视时，若辊61c的顶端与尖端62a、63a的顶端的距离变长，则进气门6的作用角变大，并且进气门6的移动量也变大。与此相反，若辊61c与尖端62a、63a的相对角度变小，则进气门6的作用角变小，并且进气门6的升程量也变小。

若本实施方式的作用角变更机构51使控制轴65向箭头91所示的朝向移动，则进气门6的作用角变大，能够增大进气门6的移动量(升程量)。另外，若使控制轴65朝向箭头92所示的朝向移动，则进气门6的作用角变小，进气门6的移动量(升程量)变小。

在图9中，示出说明本实施方式的作用角变更机构51的功能的图。横轴是曲轴角度，纵轴是进气门或者排气门的移动量。在进气门的图中，通常的作用角的情况由实线示出，将作用角设为小的小作用角的情况由单点划线示出。作用角是进气门或者排气门打开的期间的曲轴角度的范围。在通常的作用角的情况下，在曲轴角度CA1关闭进气门。另一方面，在小作用角的情况下，在曲轴角度CA2关闭进气门。

通过作用角变更机构51，能够如箭头121所示那样从通常的作用角变更为小作用角。通过从通常的作用角变更为小作用角，能够如箭头122所示，提前进气门的闭阀正时。

在本实施方式中，在从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换时，进行使进气门6的作用角减少的控制。通过使进气门6的作用角减少，来提前进气门6的闭阀正时。在本实施方式中，进气门6的闭阀正时提前，在活塞3位于下止点的附近进气门6关闭。通过进气门的闭阀正时变早，能够增高燃烧室5中的实际的压缩比。能够使活塞3达到上止点时的燃烧室5的温度上升。即，能够使压缩端温度上升。其结果，能够使燃烧室5中的燃烧稳定化。

在图10中示出以通常的作用角驱动进气门6的情况下的燃烧室5的概略剖视图。在图10中，示出进气门6移动最大程度时的状态。在通常的作用角下，进气门6的移动量大，因而通过进气门6的伞部的侧方而流入燃烧室5的流路的流路截面积变大。因而，在燃烧室5中，如箭头123所示那样，产生翻滚(tumble)流。翻滚流具有在压缩行程的后半程阻碍从燃料喷射阀11喷射的燃料喷雾的飞行这一作用。即，燃烧室5的内部的混合气被被翻滚流扰乱。其结果，阻碍燃烧室5的分层状态的形成。

在图11中，示出以小作用角驱动进气门6的情况下的燃烧室5的概略剖视图。在图11中，示出进气门6移动最大程度时的状态。通过进气门6的移动量变小，由进气口7的出口和进气门6的伞部夹着的流路变小。通过进气门6的伞部的侧方而流入燃烧室5的流路的流路截面积变小。因而，从进气口7流入的空气如箭头124所示那样，向各个方向分散，可抑制翻滚流的产生。

进而，若以小作用角驱动进气门6，则如图9所示，成为进气门6与排气门8的重叠被避免了的状态。进气门6在活塞3下降的期间中开阀。在进气门6开阀时，燃烧室5成为负压，所以从进气口7高速地短时间内流入空气。通过该空气的流动，可进一步抑制翻滚流的产生。

这样，通过减小进气门的作用角，能够抑制在燃烧室5产生的翻滚流。其结果，在压缩行程中从燃料喷射阀11喷射燃料的情况下，可抑制燃料喷雾的飞行被阻碍，能够形成期望的分层状态。其结果，能够使燃烧室5中的燃烧稳定化。

在图12中，示出使进气门6的作用角变化的情况下的燃烧变动率的图。横轴是燃料的喷射正时，纵轴是燃烧变动率。燃烧变动率越小，则在各燃烧循环中燃烧的不均越小，燃料的燃烧越稳定。可知，在喷射正时广的范围内，在以比以通常的作用角驱动进气门6的情况小的小作用角驱动进气门6的情况下，燃烧变动率较小。即，可知，通过减小作用角，燃烧变得稳定。

接着，在本实施方式中，在从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换时，为了使燃烧室5中的燃料的燃烧性稳定化，进行提前压缩行程中的燃料的喷射正时的控制。

在图13中，示出对使燃烧稳定化的另一控制进行说明的燃烧室5的概略剖视图。在图14中，示出对使燃烧稳定化的另一控制进行说明的燃烧室5的其他的概略剖视图。图14是说明由火花塞10点火时的燃烧室5的状态的概略剖视图。在从燃料喷射阀11喷射的燃料的大部分与腔3a碰撞的情况下，燃料聚集于火花塞10的周围。

参照图13，在使燃烧稳定化的另一控制中，使压缩行程中的燃料的喷射正时提前。通过使燃料的喷射正时提前，从而如箭头125所示，燃料的至少一部分避开活塞3的腔3a而与活塞3的顶面碰撞。其结果，如图14所示，能够在偏离火花塞10的位置收集燃料。能够使火花塞10的位置偏离燃料的浓度高的高浓度区域76a的中央部。通过进行该控制，能够避免火花塞10的周围的燃料的浓度变得过高。能够容易使火花塞10的周围的分层度变弱，在燃烧室5中燃料的燃烧稳定。

此外，在提前燃料喷射阀11的喷射正时的控制中，也可以形成逆分层状态，即在火花塞10的周围形成低浓度区域、且在燃烧室5的周缘形成高浓度区域的状态。

接着，在本实施方式中，在从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换时，为了使燃烧室5的燃料的燃烧性稳定化，进行使燃料喷射阀11的喷射压力下降的控制。

参照图1，本实施方式的内燃机通过高压泵83向燃料喷射阀11供给燃料。在向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换时，能够进行使向燃料喷射阀11供给的燃料的压力下降的控制。即，在同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制中，能够进行使从燃料喷射阀11喷射的燃料的压力比第1催化剂预热控制下降的控制。

本实施方式的内燃机具备变更燃料喷射阀11的喷射压力的喷射压力变更装置。在本实施方式中，通过来自电子控制单元31的控制脉冲信号来驱动高压泵83。电子控制单元31通过使控制脉冲信号的占空比(信号成为激活的时间相对于信号成为激活的时间和成为非激活的时间的合计时间的比例)变化，来调整高压泵83的吐出压力。作为使向燃料喷射阀11供给的燃料的压力下降的控制，不限于该方式，可以采用任意的装置、控制。

通过进行使从燃料喷射阀11喷射的燃料的压力下降的控制，从而即使燃料喷射阀11开阀的时间长度相同，也能够减少燃料的喷射量。或者，能够喷射少量的燃料。另外，因为喷射压力小，所以燃料的喷雾的贯穿力(penetration：穿透)减少而分层度变弱。这样，能够容易地形成弱分层的状态，能够使燃烧稳定化。

在图15中示出本实施方式的内燃机的起动时的控制的时间图。在本实施方式中，除了图5所示的实施方式1的控制之外，还进行附加的控制。在时刻t0起动内燃机，在时刻t1开始第1催化剂预热控制，这与实施方式1是同样的。在时刻t2，从第1催化剂预热控制向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换，这也与实施方式1是同样的。

在本实施方式的控制中，在时刻t2，进行提前压缩行程中的燃料的喷射正时的控制。在本实施方式中，以在压缩行程中喷射的燃料到达避开活塞的顶面的腔的位置的方式提前。另外，在时刻t2，进行减小进气门6的作用角的控制。通过减小进气门6的作用角，从而进气门的开阀正时延迟而进气门的闭阀正时提前。在图15所示的例子中，使进气门的闭阀正时提前到下止点的附近。另外，进气门的移动量减少。进而，在时刻t2，进行减少燃料的喷射压力的控制。在本实施方式中，进行减少高压泵的吐出压力的控制。

通过进行本实施方式的多个使燃烧稳定化的控制中的至少1个控制，能够提高从第1催化剂预热控制刚向同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制切换后、同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制的期间中的燃料的燃烧性。

在本实施方式中，采用了能够连续地变更进气门的作用角的作用角变更机构，但不限于该方式，可以采用能够变更进气门的作用角的任意的机构。或者，可以采用能够变更进气门的闭阀正时的任意的机构。例如，也可以形成，作用角变更机构包括多个种类的进气凸轮，通过切换进气凸轮，能够变更进气门的作用角。或者，也可以形成为通过变更进气凸轮轴的相位，能够变更进气门的闭阀正时。

关于其他的结构、作用以及效果，与实施方式1是同样的，所以此处不反复进行说明。

上述的实施方式能够适当进行组合。在上述的各个控制中，能够在不变更功能和作用的范围内变更适当步骤的顺序。在上述的各个图中，对于相同或者相当的部分附上相同的附图标记。此外，上述的实施方式是例示，而并非限定发明。另外，在实施方式中，包含权利要求书所示出的实施方式的变更。

附图标记说明

1内燃机主体；3活塞；3a腔；5燃烧室；6进气门；7进气口；10火花塞；11燃料喷射阀；19排气歧管；20排气净化催化剂；25二次空气供给装置；27空气泵；28空气开关阀；31电子控制单元；51作用角变更机构；52摇臂；53进气凸轮；61输入部；61c辊；62、63摆动凸轮；62a、63a尖端；64支承管；65控制轴；66电动致动器；75a、76a高浓度区域；75b、76b低浓度区域；81燃料罐；83高压泵。

Claims (6)

1.一种内燃机，其特征在于，具备：

缸内燃料喷射阀，其向燃烧室的内部喷射燃料；

排气净化催化剂，其配置在内燃机排气通路；

二次空气供给装置，其向排气净化催化剂上游侧的内燃机排气通路供给空气；

控制装置，其控制缸内燃料喷射阀和二次空气供给装置；以及

点火装置，其在燃烧室中对燃料与空气的混合气进行点火，

控制装置形成为能够实施促进排气净化催化剂的温度上升的第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制，

第1催化剂预热控制包括：在压缩行程中从缸内燃料喷射阀喷射燃料来形成燃烧室的一部分的燃料浓度上升了的高浓度区域与燃料浓度比高浓度区域的燃料浓度低的低浓度区域的控制；和使点火正时延迟来使从燃烧室流出的排气的温度上升的控制，

第2催化剂预热控制包括：向内燃机排气通路供给空气来使排气所含有的成分氧化从而使排气的温度上升的控制，

控制装置，在内燃机起动后在不实施第2催化剂预热控制的状态下实施第1催化剂预热控制，在第1催化剂预热控制的实施后同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制，

在不实施第2催化剂预热控制的状态下实施第1催化剂预热控制的控制是形成第1分层状态的控制，第1分层状态是燃烧室整体的空燃比为稀且高浓度区域的空燃比为浓的状态，

同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制是在点火时形成第2分层状态的控制，第2分层状态是燃烧室整体的空燃比为浓且分层度比第1分层状态的分层度弱的状态。

2.根据权利要求1所述的内燃机，

内燃机具备变更进气门的作用角的作用角变更机构，

控制装置，在从在不实施第2催化剂预热控制的状态下实施第1催化剂预热控制的控制切换为同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制的同时，进行减小进气门的作用角的控制。

3.根据权利要求1所述的内燃机，

控制装置，在内燃机起动后负荷为恒定的期间中，从在不实施第2催化剂预热控制的状态下实施第1催化剂预热控制的控制切换为同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制。

4.根据权利要求1所述的内燃机，

控制装置，在从在不实施第2催化剂预热控制的状态下实施第1催化剂预热控制的控制切换为同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制的同时，进行减少在压缩行程中从缸内燃料喷射阀喷射的燃料量的控制。

5.根据权利要求4所述的内燃机，

内燃机具备变更缸内燃料喷射阀的喷射压力的喷射压力变更装置，

控制装置，通过使缸内燃料喷射阀的喷射压力降低，来进行减少在压缩行程中从缸内燃料喷射阀喷射的燃料量的控制。

6.根据权利要求1所述的内燃机，

控制装置，在从在不实施第2催化剂预热控制的状态下实施第1催化剂预热控制的控制切换为同时实施第1催化剂预热控制和第2催化剂预热控制的控制时，使缸内燃料喷射阀的压缩行程中的喷射正时提前。