JP2002317662A

JP2002317662A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2002317662A
Application number: JP2001121405A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Irisawa; 泰之入澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】排気ガスを採り込むように構成された内燃機
関において全ての機関運転領域において機関燃焼を安定
して行わせる。【解決手段】吸気行程時の燃焼室５内の圧力が基準レ
ベルよりも低い第２の機関運転から吸気行程時の燃焼室
内の圧力が基準レベルよりも高い第１の機関運転に切り
換わったときには予め定められた期間が経過してから吸
気行程において燃焼室内に排気ガスを採り込むための手
段６１を作動するための作動量を第１の機関運転実行時
に用いられる作動量とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃焼室内における燃料燃焼温
度を低く維持することにより燃焼室内にて生成されるＮ
Ｏ_X の量を低減するために燃焼室から排出された排気ガ
スを再び燃焼室内に採り込むようにした内燃機関が例え
ば特開２０００−１８６５１７号公報に開示されてい
る。当該公報に記載の内燃機関では吸気行程時に排気弁
を開弁して排気通路から排気ガスを燃焼室内の採り込む
ようにしている。

【０００３】ところで上述したような内燃機関において
は機関要求に応じて吸気行程時における燃焼室内への排
気ガスの採込みを停止すると共に燃焼室内に吸入される
空気の量を少なくするために吸気通路内に配置されたス
ロットル弁により吸気通路の流路面積を小さくすること
がある。この場合においては吸気行程時における燃焼室
内の圧力は低くなる傾向にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような内燃機
関においては機関運転が吸気行程時における燃焼室内へ
の排気ガスの採込みを再開するべき状態に切り換わると
排気ガスの採込みが再開される。ところがこのように機
関運転が切り換わった直後では吸気行程時における燃焼
室内の圧力は低いままである。このため上述したように
機関運転が切り換わったときに排気ガスの採込みが即座
に再開されると機関運転切換え直後においては予定して
いた量よりも多い量の排気ガスが燃焼室内に採り込まれ
ることとなり、結果として機関燃焼が不安定となる。こ
うした事情に鑑み本発明の目的は排気ガスを採り込むよ
うに構成された内燃機関において全ての機関運転領域に
おいて機関燃焼を安定して行わせることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に一番目の発明では大部分の運転領域において吸気行程
時の燃焼室内の圧力が基準レベルよりも高い状態にて機
関運転が行われる第１の機関運転と、大部分の運転領域
において吸気行程時の燃焼室内の圧力が上記基準レベル
よりも低い状態にて機関運転が行われる第２の機関運転
とを切り換えるための切換え手段と、排気行程時に燃焼
室から排出された排気ガスを該排気行程に続く吸気行程
において燃焼室内に採り込むための排気ガス採込み手段
と、該排気ガス採込み手段を作動させるための作動量を
制御するための制御手段とを具備し、第１の機関運転が
行われているときには上記制御手段により排気ガス採込
み手段を作動するための作動量が第１の作動量とされ、
一方、第２の機関運転が行われているときには上記制御
手段により排気ガス採込み手段を作動するための作動量
が上記第１の作動量よりも小さい第２の作動量とされ、
吸気行程時における燃焼室内の圧力が等しい場合におい
ては上記制御手段により排気ガス採込み手段を作動させ
るための作動量が大きくされると燃焼室内に採り込まれ
る排気ガスの量が多くなるようになっている内燃機関に
おいて、上記切換え手段により機関運転が第２の機関運
転から第１の機関運転に切り換えられたときには機関運
転切換え時から予め定められた期間が経過したときに上
記制御手段により排気ガス採込み手段を作動するための
作動量が第２の作動量から第１の作動量に変更せしめら
れる。すなわち機関運転が第２の機関運転から第１の機
関運転に切り換えられた直後においては予め定められた
期間が経過するまでは排気ガス採込み手段を作動するた
めの作動量は第１の作動量とはされない。

【０００６】２番目の発明では１番目の発明において、
上記予め定められた期間中においては排気ガス採込み手
段を作動するための作動量が第２の作動量に維持され
る。３番目の発明では１番目の発明において、上記予め
定められた期間中においては排気ガス採込み手段を作動
するための作動量が第２の作動量から第１の作動量に向
けて徐々に増大せしめられる。

【０００７】４番目の発明では１番目の発明において、
上記予め定められた期間が吸気行程時における燃焼室内
の圧力が上記基準レベルとなるまでの期間である。５番
目の発明では１番目の発明において、燃焼室に空気を供
給するための吸気通路内に該吸気通路の流路面積を制御
するためのスロットル弁が配置され、上記第２の機関運
転においては機関空燃比をリッチとするべく該スロット
ル弁により吸気通路の流路面積が小さくされる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明を筒内噴射式火花点
火機関に適用した場合を示している。しかしながら本発
明は圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。図１
を参照すると１は機関本体、２はシリンダブロック、３
はシリンダブロック２内で往復動するピストン、４はシ
リンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、５は
ピストン３とシリンダヘッド４との間に形成された燃焼
室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排
気ポートを夫々示す。図１に示したようにシリンダヘッ
ド４の内壁面の中央部には点火栓１０が配置され、シリ
ンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置さ
れる。またピストン３の頂面上には燃料噴射弁１１の下
方から点火栓１０の下方まで延びるキャビティ１２が形
成されている。

【０００９】各気筒の吸気ポート７は夫々対応する吸気
枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージ
タンク１４は吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６
を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気
ダクト１５内にはステップモータ１７によって駆動され
るスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気
ポート９は排気マニホルド１９に連結され、この排気マ
ニホルド１９は酸化触媒または三元触媒２０を内蔵した
触媒コンバータ２１および排気管２２を介してＮＯ_X 吸
収剤２３を内蔵したケーシング２４に連結される。

【００１０】電子制御ユニット３１はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続
されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具
備する。エアフロメータ１６は吸入空気量に比例した出
力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡＤ変換器３
８を介して入力ポート３６に入力される。排気マニホル
ド１９には空燃比を検出するための空燃比センサ２８が
配置され、この空燃比センサ２８の出力信号が対応する
ＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
またＮＯ_X 吸収剤２３を内蔵したケーシング２４の出口
に接続された排気管２５内にも空燃比を検出するための
空燃比センサ２９が配置され、この空燃比センサ２９の
出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート
３６に入力される。

【００１１】またアクセルペダル４０にはアクセルペダ
ル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷セ
ンサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応
するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力され
る。クランク角センサ４２は例えばクランクシャフトが
３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パル
スが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこの
クランク角センサ４２の出力パルスから機関回転数が計
算される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３
９を介して点火栓１０、燃料噴射弁１１、およびステッ
プモータ１７に接続される。

【００１２】次に図２および図３を参照して排気弁をリ
フトさせるための排気弁リフト機構について説明する。
なお図２、図４〜図６を参照した以下の説明では図面に
おいて上方を上とし、下方を下として参照する。図２に
おいて５０は排気弁８の上端に取り付けられたリフタ、
５１はリフタ５０とシリンダヘッド４の壁面との間に配
置されたコイルバネ、５２はリフタ５１の上面に当接す
るインナボディ、５３はインナボディ５２の上面に当接
するインナボディである。また図２において５４はカム
シャフト、５５はカムシャフト５４に取り付けられた一
対のカム、５６はこれらカム５５間のカムシャフト５４
に取り付けられたカムである。一対のカム５５は後述す
るように内燃機関の排気行程において排気弁８を開弁す
るためのカムであり、以下の説明ではカム５５をメイン
カムと称する。一方、カム５６は後述するように内燃機
関の吸気行程において排気弁８を開弁することができる
カムであり、以下の説明ではカム５６をサブカムと称す
る。図３に示したようにメインカム５５は最大でリフト
量Ｌ１だけ排気弁８をリフトすることができるノーズ５
５’を有する。一方、サブカム５６は最大で上記リフト
量Ｌ１よりも小さいリフト量Ｌ２だけ排気弁８をリフト
することができるノーズ５６’を有する。

【００１３】さらに図２において５７はメインカム５５
が当接するメインリフタ、５８はサブカム５６に当接す
るサブリフタ、５９はサブリフタ５８とインナボディ５
２との間に配置されたコイルバネ、６０はメインリフタ
５７とサブリフタ５８との間の連結関係を制御するため
の制御プレート、６１は制御プレート６０の位置を制御
するべく該制御プレート６０に油圧を供給するための油
圧回路、６２は制御プレート６０とメインリフタ５７の
内壁面との間に配置されたコイルバネである。

【００１４】本実施例の排気弁リフト機構においてコイ
ルバネ５１は排気弁８が閉弁する方向へとインナボディ
５０を付勢する。コイルバネ５９はサブリフタ５８とメ
インリフタ５７とを連結することができる位置に向かっ
てサブリフタ５８を付勢する。コイルバネ６２はメイン
リフタ５７とサブリフタ５８との間の連結状態を解除す
る方向へと制御プレート６０を付勢する。なお油圧回路
６１から供給される油圧はメインリフタ５７とサブリフ
タ５８とを連結する方向へと制御プレート６０を付勢す
る。

【００１５】次に図２〜図７を参照して本実施例の排気
弁リフト機構の動作について説明する。油圧回路６１か
ら油圧が供給されると制御プレート６０がコイルバネ６
２の付勢力に抗してメインリフタ５７とサブリフタ５８
とを連結する方向へと付勢される。この場合には図２に
示したように排気行程においてメインカム５５によりメ
インリフタ５７が下方へと押し下げられ、これにより排
気弁８が開弁せしめられ、さらに図４に示したように排
気行程に続く吸気行程においてサブカム５６によりサブ
リフタ５８が下方へと押し下げられ、これにより制御プ
レート６０を介して排気弁８が開弁せしめられる。この
ように油圧回路６１から制御プレート６０に油圧が供給
されている場合における排気弁８のリフト特性は図７
（Ａ）に示されている。

【００１６】一方、油圧回路６１からの油圧供給が停止
されると制御プレート６０がコイルバネ６２によりメイ
ンリフタ５７とサブリフタ５８との間の連結が解除され
る。この場合には図５に示したように排気行程において
メインカム５５によりメインリフタ５７が下方へと押し
下げられ、これにより排気弁８が開弁せしめられるが排
気行程に続く吸気行程においては図６に示したようにサ
ブカム５６によりサブリフタ５８が下方へと押し下げら
れても排気弁８は開弁されない。このように油圧回路６
１から制御プレート６０への油圧供給が停止されている
場合における排気弁８のリフト特性は図７（Ｂ）に示さ
れている。

【００１７】このように本実施例によれば制御プレート
６０への油圧供給の有無を制御することにより吸気行程
において排気弁８を開弁させるか否かを制御することが
でき、吸気行程において排気弁８を開弁させたときには
排気通路（詳細には排気マニホルド１９）から燃焼室５
内に排気ガスが採り込まれる。すなわち一般的な表現を
すれば本実施例は吸気行程時に燃焼室内に排気ガスを取
り込むための手段を具備する。

【００１８】次に図８（Ａ）を参照して図１に示した内
燃機関の燃料噴射制御について説明する。なお図８
（Ａ）において縦軸は機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／
機関回転数Ｎ）を表しており、横軸は機関回転数Ｎを表
している。図８（Ａ）において実線Ｘ₁ よりも低負荷側
の運転領域では成層燃焼が行われる。すなわちこのとき
には図１に示したように圧縮行程末期に燃料噴射弁１１
からキャビティ１２内に向けて燃料Ｆが噴射される。こ
の燃料はキャビティ１２の内周面により案内されて点火
栓１０周りに混合気を形成し、この混合気が点火栓１０
によって着火燃焼せしめられる。このとき燃焼室５内に
おける平均空燃比はリーンとなっている。

【００１９】一方、図８（Ａ）において実線Ｘ₁ よりも
高負荷側の領域では吸気行程中に燃料噴射弁１１から燃
料が噴射され、このときには均一混合気燃焼が行われ
る。なお実線Ｘ₁ と鎖線Ｘ₂ との間ではリーン空燃比の
もとで均一混合気燃焼が行われ、鎖線Ｘ₂ と鎖線Ｘ₃ と
の間では理論空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われ、
鎖線Ｘ₃ よりも高負荷側ではリッチ空燃比のもとで均一
混合気燃焼が行われる。

【００２０】ところで成層燃焼が行われるときに吸気行
程において燃焼室内に空気のみを吸入すると燃焼室５内
の空燃比が非常にリーンとなり、したがって燃料燃焼時
において燃焼室５内に空気が過剰に存在することにな
り、このためＮＯ_X が発生しやすいので本実施例では以
下のようにして燃焼室５内におけるＮＯ_X の発生を抑制
する。すなわち本実施例では成層燃焼が行われていると
きには油圧回路６１から制御プレート６０に油圧を供給
し、吸気行程において排気マニホルド１９から燃焼室５
内へ排気ガスを採り込むようにする。排気ガスは多量の
不活性ガスを含んでおり、この不活性ガスは燃料燃焼時
に燃焼熱を吸収するので結果として燃料の燃焼は比較的
低い温度にて行われる。一般的には燃焼室５内における
燃料燃焼温度が低いほど燃焼室５内にてＮＯ_X の発生量
が少なくなるので本実施例のように成層燃焼が行われて
いるときに排気ガスを燃焼室５内に導入するようにすれ
ばＮＯ_X の発生量を少なく抑制することができる。また
リーン空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われるときに
も上述した理由と同様の理由から吸気行程において排気
ガスを燃焼室５内に採り込むようにする。

【００２１】一方、理論空燃比またはリッチ空燃比のも
とで均一混合気燃焼が行われているときにはそもそもＮ
Ｏ_X の発生量が少ないので吸気行程において燃焼室５内
に排気ガスを採り込む必要がない。そこで本実施例では
理論空燃比またはリッチ空燃比のもとで均一混合気燃焼
が行われるときには油圧回路６１から制御プレート６０
への油圧供給を停止し、メインリフタ５７とサブリフタ
５８との間の連結を解除する。斯くして本実施例によれ
ば全ての機関運転領域においてＮＯ_X の発生量を少なく
することができる。

【００２２】なお本発明では空燃比を理論空燃比とする
のに必要な基本燃料噴射量ＴＡＵが図８（Ｂ）に示した
ように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数として
マップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されており、基本
的にはこの基本燃料噴射量ＴＡＵに補正係数Ｋを乗算す
ることによって最終的な燃料噴射量ＴＡＵＯ（＝Ｋ・Ｔ
ＡＵ）が算出される。この補正係数Ｋは図８（Ｃ）に示
したように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数と
してマップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されている。
この補正係数Ｋの値はリーン空燃比のもとで燃焼が行わ
れる図８（Ａ）の鎖線Ｘ₂ よりも低負荷側の運転領域で
は１．０よりも小さく、リッチ空燃比のもとで燃焼が行
われる図８（Ａ）の鎖線Ｘ₃ よりも高負荷側の運転領域
では１．０よりも大きくなる。またこの補正係数Ｋは鎖
線Ｘ₂ と鎖線Ｘ₃ との間の運転領域では１．０とされ、
このとき空燃比は理論空燃比となるように空燃比センサ
２８の出力信号に基づいてフィードバック制御される。

【００２３】ところで上述したように本実施例では成層
燃焼が行われるとき、或いはリーン空燃比のもとで均一
混合気燃焼が行われるとき（以下、これら成層燃焼が行
われる機関運転とリーン空燃比のもとで均一混合気燃焼
が行われる機関運転をまとめて第１の機関運転と称す
る。）には吸気行程において排気弁８が開弁せしめられ
て燃焼室５内に排気ガスが採り込まれ、一方、理論空燃
比またはリッチ空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われ
るとき（以下、これら理論空燃比のもとで均一混合気燃
焼が行われる機関運転と、リッチ空燃比のもとで均一混
合気燃焼が行われる機関運転とをまとめて第２の機関運
転と称する。）には吸気行程において排気弁８は開弁さ
れない。すなわち上述した制御によれば機関運転が第２
の機関運転から第１の機関運転に切り換えられたときに
は油圧回路６１から制御プレート６０に油圧が供給さ
れ、吸気行程にて排気弁８が開弁せしめられる。しかし
ながら本実施例ではこのように機関運転が第２の機関運
転から第１の機関運転に切り換えられたときには以下の
理由から上述した制御ではなく特別な制御を行う。

【００２４】すなわち成層燃焼が行われるときには燃料
噴射弁１１から噴射された燃料を点火栓１０近傍に確実
に集める必要があることから燃料噴射時に燃焼室５内に
おいて吸入空気に乱流が形成されていないことが重要で
ある。そこで本実施例では成層燃焼が行われているとき
にはスロットル弁１８の開度は最大とされ、スロットル
弁１８下流側に大きな負圧が形成されないようにされ
る。すなわち吸気行程における燃焼室５内の圧力は比較
的高く維持される。なおこのように成層燃焼が行われる
ときには燃料噴射弁１１から噴射された燃料はほとんど
全て点火栓１０近傍に集まるので燃焼室５内に吸入せし
められる空気の量が多くても燃料は点火栓１０により良
好に燃焼せしめられる。

【００２５】またリーン空燃比のもとで均一混合気燃焼
が行われるときには多量の空気を燃焼室内に吸入する必
要があることからスロットル弁１８の開度は比較的大き
くされ、したがってこの場合にもスロットル弁１１下流
側に大きな負圧が形成されることはなく、吸気行程にお
ける燃焼室５内の圧力は比較的高く維持される。このよ
うに成層燃焼が行われるとき、或いはリーン空燃比のも
とで均一混合気燃焼が行われるとき、すなわち第１の機
関運転が行われるときには吸気行程における燃焼室５内
の圧力は比較的高い。すなわち第１の機関運転が行われ
ているときには大部分の機関運転領域において吸気行程
時の燃焼室内の圧力は或る基準レベル以上となってい
る。したがって吸気行程における排気弁８のリフト特性
は燃焼室５内の圧力が基準レベルよりも高いことを前提
として決められる。すなわち吸気行程において排気弁８
が開弁される度合は燃焼室５内の圧力が基準レベルより
も高いときに所望の量の排気ガスが燃焼室５内に採り込
まれるように設定される。

【００２６】一方、理論空燃比またはリッチ空燃比のも
とで均一混合気燃焼が行われるとき、すなわち第２の機
関運転が行われるときには燃焼室５内に吸入する空気の
量を制御する必要があることからスロットル弁１８の開
度は適切な開度に制御される。このときスロットル弁１
８下流側には比較的大きな負圧が形成されるので吸気行
程における燃焼室５内の圧力も比較的低い。すなわち第
２の機関運転が行われているときには大部分の機関運転
領域において吸気行程時の燃焼室内の圧力は基準レベル
以下となっている。ここで機関運転が第１の機関運転に
切り換えられるとスロットル弁１８の開度は比較的大き
くされるがスロットル弁１８下流側の圧力は機関運転切
換え直後においては基準レベルよりも低いままである。
この場合に吸気行程において排気弁８が開弁せしめられ
ると所望量以上の排気ガスが燃焼室５内に採り込まれる
こととなり、燃焼室５内における燃料の燃焼が安定せ
ず、場合によっては燃料燃焼の失火などが引き起こされ
る。

【００２７】そこで本実施例では機関運転が第２の機関
運転から第１の機関運転に切り換えられた直後において
は油圧回路６１から制御プレート６０への油圧供給を停
止した状態を維持し、スロットル弁１８下流側の圧力が
基準レベルまで上昇し、したがって吸気行程における燃
焼室５内の圧力が基準レベルまで上昇してから制御プレ
ート６０に油圧を供給し、吸気行程において排気ガスを
燃焼室５内に取り入れるようにする。すなわち制御プレ
ート６０を作動するために油圧回路６０を作動させる量
を作動量と称すると機関運転が第２の機関運転から第１
の機関運転に切り換えられたときにはこの作動量は機関
運転切換え時から予め定められた期間が経過するまでは
第２の機関運転における作動量に維持され、予め定めら
れた期間が経過したときに第１の機関運転における作動
量とされる。これによれば機関運転が上述したように切
り換えられた直後に所望量以上の排気ガスが燃焼室内に
採り込まれることがないので結果として全ての機関運転
において燃料燃焼が安定して行われることとなる。

【００２８】また別の実施例としては吸気行程において
排気弁８を開弁する度合を連続的に変えることができる
ように排気弁リフト機構が構成されている場合には機関
運転が第２の機関運転から第１の機関運転に切り換えら
れたときに排気弁リフト機構を作動するための作動量を
徐々に大きくすることにより排気弁８の開弁度合を徐々
に増大し、吸気行程における燃焼室５内の圧力が基準レ
ベルとなったときに排気弁リフト機構を作動するための
作動量が第１の機関運転における作動量とされ、斯くし
て排気弁８の開弁度合が第１の機関運転における開度と
なるようにしてもよい。

【００２９】次に図９〜図１２を参照して本発明の上述
した実施例を実施するための制御について説明する。図
９は機関運転を制御するために実行されるルーチンを示
している。図９を参照するとまず初めにステップ１００
において図８（Ｂ）に示したマップから基本燃料噴射量
ＴＡＵが算出される。次いでステップ１０１ではＮＯ _X
吸収剤２３からＮＯ_X を放出すべきことを示すＮＯ_X フ
ラグがリセットされているか否かが判別される。ＮＯ_X
フラグは図９に示したルーチンに従ってＮＯ_X吸収剤２
３からＮＯ_X を放出するべきときにセットされ、ＮＯ_X
吸収剤２３からのＮＯ_X の放出が終了したときにリセッ
トされるフラグである。ステップ１０１においてＮＯ_X
フラグがリセットされているとき、すなわちＮＯ_X 吸収
剤２３からＮＯ_X を放出する必要がないときにはステッ
プ１０２に進んで図８（Ｃ）に示したマップから補正係
数Ｋが算出される。次いでステップ１０３では基本燃料
噴射量ＴＡＵに補正係数Ｋを乗算することによって最終
的な燃料噴射量ＴＡＵＯ（＝Ｋ・ＴＡＵ）が算出され、
この噴射量ＴＡＵＯでもって燃料噴射が行われる。

【００３０】一方、ステップ１０１においてＮＯ_X フラ
グがリセットされていると判別されたときにはステップ
１０４に進んでリッチ補正係数Ｋ_R が算出される。次い
でステップ１０５では基本燃料噴射量ＴＡＵにリッチ補
正係数Ｋ_R を乗算することによって最終的な燃料噴射量
ＴＡＵＯ（＝Ｋ_R ・ＴＡＵ）が算出され、この噴射量Ｔ
ＡＵＯでもって燃料噴射が行われる。このときリーン空
燃比のもとでの成層燃焼、またはリーン空燃比のもとで
の均一混合気燃焼、または理論空燃比のもとでの均一混
合気燃焼からリッチ空燃比のもとでの均一混合気燃焼に
切り換えられ、それによってＮＯ_X 吸収剤２３からのＮ
Ｏ_X の放出作用が開始される。

【００３１】図１０は図９のルーチンにて用いられるＮ
Ｏ_X フラグを制御するために実行されるルーチンであ
る。図１０においては初めにステップ２００において図
１１に示したマップから単位時間当りのＮＯ_X 吸収量Ｎ
Ａが算出される。ここで機関から排出されるＮＯ_X 量は
機関の運転状態が定まるとほぼ定まり、したがってＮＯ
_X 吸収剤２３にその時々で吸収されるＮＯ_X 量も機関の
運転状態が定まるとほぼ定まる。したがって本実施例で
は機関運転状態に応じた単位時間当りのＮＯ_X 吸収剤２
３へのＮＯ_X 吸収量ＮＡを予め実験により求めておき、
このＮＯ_X 吸収量ＮＡが機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転
数Ｎの関数として図１１に示すようにマップの形で予め
ＲＯＭ３４内に記憶されている。なお成層燃焼またはリ
ーン空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われるときには
ＮＯ_X がＮＯ_X 吸収剤２３に吸収されるのでこのような
運転領域ではＮＡの値は正となり、理論空燃比またはリ
ッチ空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われるときには
ＮＯ_X 吸収剤２３からＮＯ_Xが放出されるのでこのよう
な運転領域ではＮＡの値は負となる。次いでステップ２
０１ではＮＯ_X 吸収量ＮＡをΣＮＯＸに加算することに
よってＮＯ_X 吸収剤２３に吸収されていると推定される
総ＮＯ_X 吸収量ΣＮＯＸが算出される。

【００３２】次いでステップ２０２においてＮＯ_X フラ
グがリセットされているか否か、すなわち現在、ＮＯ_X
吸収剤２３からＮＯ_X を放出するための処理が行われて
いるか否かが判別される。ステップ２０２においてＮＯ
_X フラグがリセットされていると判別されたときにはス
テップ２０３に進んで総ＮＯ_X 吸収量ΣＮＯＸが許容上
限値ＮＯＸmax を越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ
＞ＮＯＸmax であると判別されたとき、すなわちＮＯ_X
吸収剤２３からＮＯ_X を放出すべきであるときにはステ
ップ２０４に進んでＮＯ_X フラグがセットされる。この
ときには図１９に示したルーチンに従ってＮＯ_X 吸収剤
２３からＮＯ_X が放出され還元せしめられる。一方、ス
テップ２０３においてΣＮＯＸ≦ＮＯＸmax であると判
別されたとき、すなわちＮＯ_X 吸収剤２３のＮＯ_X 吸収
能力に未だ余裕があるときにはルーチンを終了する。

【００３３】一方、ステップ２０２においてＮＯ_X フラ
グがセットされていると判別されたときにはステップ２
０５に進んで総ＮＯ_X 吸収量ΣＮＯＸが許容下限値ＮＯ
Ｘmin より少なくなったか否かが判別される。ここでの
許容下限値ＮＯＸmin は典型的には零である。ステップ
２０５においてΣＮＯＸ＜ＮＯＸmin であると判別され
たときには既にＮＯ_X 吸収剤２３から十分な量のＮＯ_X
が放出されているのでステップ２０６に進んでＮＯ_X フ
ラグがリセットされる。この場合にはＮＯ_X 吸収剤２３
からのＮＯ_X の放出が終了せしめられる。一方、ステッ
プ２０５においてΣＮＯＸ≧ＮＯＸmin であると判別さ
れたときには未だＮＯ_X 吸収剤２３から十分な量のＮＯ
_X が放出されていないのでそのままルーチンが終了せし
められる。この場合にはＮＯ_X 吸収剤２３からのＮＯ_X
の放出が継続される。すなわちこのルーチンによればＮ
Ｏ_X 吸収剤２３に吸収されているＮＯ_X の量が許容上限
値を超えたときにＮＯ_X 吸収剤２３からのＮＯ_X の放出
が開始され、許容下限値を下回ったときにこのＮＯ_X 吸
収剤２３からのＮＯ_X の放出が終了せしめられる。

【００３４】図１２は燃焼室内への排気ガスの採込みの
有無を制御するためのルーチンを示す。図１２では初め
にステップ３００において機関運転が燃焼室５内に排気
ガスを採り込むべき状態にあるか否か、すなわち成層燃
焼が行われているか、或いはリーン空燃比のもとで均一
混合気燃焼が行われているか、すなわち第１の機関運転
が行われているか否かが判別される。ステップ３００に
おいて第１の機関運転が行われていると判別されたとき
にはステップ３０１に進む。一方、ステップ３００にお
いて第１の機関運転が行われていないと判別されたと
き、すなわち理論空燃比またはリッチ空燃比のもとでの
均一混合気燃焼が行われているとき、すなわち第２の機
関運転が行われているときにはステップ３０７に進んで
油圧回路６１から制御プレート６０への油圧供給が停止
され、次いでステップ３０８において切換フラグがセッ
トされる。切換フラグはこのように燃焼室５内への排気
ガスの採込みが停止されたときにセットされ、後述する
ように機関運転が第２の機関運転から第１の機関運転に
切り換えられてから一定期間が経過したときにリセット
されるフラグである。

【００３５】ステップ３０１では切換フラグがセットさ
れているか否かが判別される。ステップ３０１において
切換フラグがセットされているとき、すなわち機関運転
が第２の機関運転から第１の機関運転に切り換わった直
後においてはステップ３０２に進んでカウンタｔがカウ
ントアップされ、次いでステップ３０３においてカウン
タｔが所定値ｔ₀を超えているか否かが判別される。こ
こでの所定値ｔ₀は機関運転が第２の機関運転から第１
の機関運転に切り換わってから吸気行程における燃焼室
５内の圧力が基準レベルにまで上昇するのにかかる時間
である。すなわちステップ３０３では機関運転が第２の
機関運転から第１の機関運転に切り換えられてから予め
定められた期間が経過したか否かが判別される。

【００３６】ステップ３０３においてｔ≦ｔ₀であると
判別される間はステップ３０２に戻ってカウンタｔがカ
ウントアップされ続け、ステップ３０３においてｔ＞ｔ
₀であると判別されるとステップ３０４に進んで切換フ
ラグがリセットされ、次いでステップ３０５においてカ
ウンタｔがクリアされる。そして次のルーチンのときに
はステップ３０１において切換フラグがリセットされて
いると判別されるのでこのときにはステップ３０６に進
んで油圧回路６１から制御プレート６０に油圧が供給さ
れる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば機関運転が第２の機関運
転から第１の機関運転に切り換えられた直後においては
排気ガス採込み手段を作動するための作動量は第２の作
動量よりも大きい第１の作動量とはされない。すなわち
機関運転が第２の機関運転から第１の機関運転に切り換
えられた直後においては燃焼室内の圧力が基準レベルよ
りも低く、このときに排気ガス採込み手段の作動量を大
きくすると所定量以上の排気ガスが燃焼室内に流入して
機関燃焼が安定しないが本発明によれば予め定められた
期間が経過してから排気ガス採込み手段の作動量が大き
くされるので機関燃焼は安定した状態に維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】排気弁を開弁するための機構を示す図である。

【図３】排気弁を開弁するための機構のカムを示す図で
ある。

【図４】排気弁を開弁するための機構を示す図である。

【図５】排気弁を開弁するための機構を示す図である。

【図６】排気弁を開弁するための機構を示す図である。

【図７】排気弁の開弁動作を示したタイムチャートであ
る。

【図８】基本燃料噴射量、補正係数等を示す図である。

【図９】機関の運転を制御するためのフローチャートで
ある。

【図１０】ＮＯ_X フラグを制御するためのフローチャー
トである。

【図１１】ＮＯ_X 吸収量のマップを示す図である。

【図１２】ＥＧＲを制御するためのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１１…燃料噴射弁２３…ＮＯ_X 吸収剤２９…ＮＯ_X アンモニアセンサ３０…空燃比センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 25/07 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｇ５５０Ｒ５７０５７０ＡＦターム(参考） 3G062 AA01 AA10 BA04 BA05 CA06 GA01 GA04 GA05 GA06 GA17 3G092 AA01 AA06 AA09 AA11 AB02 BA01 BA05 BA06 BA07 BB04 DA02 DA04 DC03 DF04 DF06 EA11 EA17 EA22 EA27 EC10 FA05 FA21 GA03 GA14 HA06X HA13X HB01Z HD07X HE01Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA15 HA19 JA04 KA06 KA11 LA01 LB04 LC04 MA01 MA14 NC04 NE06 NE13 NE14 NE15 PA11Z PB03Z PD08Z PE01Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大部分の運転領域において吸気行程時の
燃焼室内の圧力が基準レベルよりも高い状態にて機関運
転が行われる第１の機関運転と、大部分の運転領域にお
いて吸気行程時の燃焼室内の圧力が上記基準レベルより
も低い状態にて機関運転が行われる第２の機関運転とを
切り換えるための切換え手段と、排気行程時に燃焼室か
ら排出された排気ガスを該排気行程に続く吸気行程にお
いて燃焼室内に採り込むための排気ガス採込み手段と、
該排気ガス採込み手段を作動させるための作動量を制御
するための制御手段とを具備し、第１の機関運転が行わ
れているときには上記制御手段により排気ガス採込み手
段を作動するための作動量が第１の作動量とされ、一
方、第２の機関運転が行われているときには上記制御手
段により排気ガス採込み手段を作動するための作動量が
上記第１の作動量よりも小さい第２の作動量とされ、吸
気行程時における燃焼室内の圧力が等しい場合において
は上記制御手段により排気ガス採込み手段を作動させる
ための作動量が大きくされると燃焼室内に採り込まれる
排気ガスの量が多くなるようになっている内燃機関にお
いて、上記切換え手段により機関運転が第２の機関運転
から第１の機関運転に切り換えられたときには機関運転
切換え時から予め定められた期間が経過したときに上記
制御手段により排気ガス採込み手段を作動するための作
動量が第２の作動量から第１の作動量に変更せしめられ
ることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】上記予め定められた期間中においては排
気ガス採込み手段を作動するための作動量が第２の作動
量に維持されることを特徴とする請求項１に記載の内燃
機関。
【請求項３】上記予め定められた期間中においては排
気ガス採込み手段を作動するための作動量が第２の作動
量から第１の作動量に向けて徐々に増大せしめられるこ
とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】上記予め定められた期間が吸気行程時に
おける燃焼室内の圧力が上記基準レベルとなるまでの期
間であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】燃焼室に空気を供給するための吸気通路
内に該吸気通路の流路面積を制御するためのスロットル
弁が配置され、上記第２の機関運転においては機関空燃
比をリッチとするべく該スロットル弁により吸気通路の
流路面積が小さくされることを特徴とする請求項１に記
載の内燃機関。