JP2003120368A - 圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、可変動弁機構を備えた低圧縮比の圧
縮着火式内燃機関において、排気浄化触媒を速やかに活
性させるとともに活性温度域に維持することができる技
術を提供することを課題とする。 【解決手段】本発明の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装
置は、吸気弁２０の開閉時期およびまたはリフト量を変
更可能な可変動弁機構１００と吸気絞り弁６０とを備え
た圧縮着火式内燃機関１において、排気浄化触媒３３０
の床温が活性温度未満であるときには、吸気絞り弁６０
に加え可変動弁機構１００を利用して内燃機関１の吸入
空気量を減量させるとともにポスト噴射を実行すること
により、内燃機関の排気温度を上昇させることを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両などに搭載さ
れる内燃機関に関し、特に可変動弁機構を備えた圧縮着
火式内燃機関の排気浄化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に圧縮着火式の内燃機関（ディーゼ
ルエンジン）では、高負荷時における空気過剰率の低下
を防止、言い換えれば高負荷時における吸気の充填効率
を向上させることを目的として、吸気弁の閉時期が吸気
行程下死点以降に大きく遅角されるとともに、始動性の
向上及び低負荷運転時における燃焼効率の向上を目的と
して圧縮比が高く設定されている。

【０００３】ところで、高圧縮比の圧縮着火式内燃機関
では、シリンダヘッドやシリンダブロックの強度及び剛
性を高くする必要があるため、点火式の内燃機関（ガソ
リンエンジン）に比して排気量当たりの質量が大きくな
り易く、その結果、車両搭載時の重量増加を招き、燃料
消費量を向上させる上で不利になる可能性があった。

【０００４】これに対し、圧縮着火式内燃機関の圧縮比
を低下させる方法が考えられるが、燃料噴射時期（圧縮
行程上死点近傍）における筒内雰囲気温度、いわゆる圧
縮端温度が低下するため、始動時や低負荷時に不完全燃
焼となり易く、白煙や粒子状物質（Particulate Matte
r:PM）の排出量増加、燃料消費率の悪化、又は始動性の
悪化などを招く虞がある。

【０００５】そこで、従来では、圧縮比を低下させると
同時に可変動弁機構を組み込んだ圧縮着火式内燃機関の
開発が進められている。

【０００６】このような低圧縮比の圧縮着火式内燃機関
は、例えば、アイドル運転時などの低負荷運転時及び始
動時において吸気弁開弁時期を吸気行程上死点後まで遅
角させるとともに吸気弁閉弁時期を吸気行程下死点近傍
に設定し、定常運転時や加速運転時などの中高負荷時に
おいて吸気弁開弁時期を吸気行程上死点以前に設定する
とともに吸気弁閉弁時期を吸気行程下死点後まで遅角さ
せている。

【０００７】内燃機関の始動時や低負荷運転時において
吸気弁開弁時期が吸気行程上死点後まで遅角されると、
気筒内が負圧となった状態で吸気弁が開弁されることに
なるため、吸気が気筒内へ流入する速度が高くなり、そ
れに応じて吸気の運動エネルギが増大する。

【０００８】吸気の運動エネルギは圧縮行程において熱
エネルギに変換されるため、上記したように吸気の運動
エネルギが増大すると、圧縮行程における気筒内の熱エ
ネルギが増加し、以て圧縮端温度が高められることにな
る。

【０００９】従って、内燃機関の始動時及び低負荷運転
時において吸気弁開弁時期が吸気行程上死点後まで遅角
されるとともに吸気弁閉弁時期が吸気行程下死点近傍に
設定されると、圧縮端温度の上昇により、始動性の向
上、ＰＭの排出量抑制、燃料消費率の悪化防止などを図
ることが可能となる。

【００１０】一方、内燃機関の中高負荷運転時は、吸気
の慣性効果を得ることが容易であるため、吸気弁開弁時
期が吸気行程上死点以前に設定されることにより、吸気
のポンプ損失を抑制しつつ吸気の充填効率を向上させる
ことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな低圧縮比の圧縮着火式内燃機関では、該内燃機関の
排気系に配置された排気浄化触媒を速やかに活性させる
とともに活性温度域に維持することも重要である。

【００１２】本発明は、上記したような問題点に鑑みて
なされたものであり、可変動弁機構を備えた低圧縮比の
圧縮着火式内燃機関において、排気浄化触媒を速やかに
活性させるとともに活性温度域に維持することができる
技術を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記したよう
な課題を解決するために以下のような手段を採用した。
すなわち、本発明に係る圧縮着火式内燃機関の排気浄化
装置は、圧縮着火式内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する
燃料噴射弁と、前記内燃機関の吸気弁の開閉時期および
またはリフト量を変更する可変動弁機構と、前記内燃機
関の排気通路に配置され、所定温度以上のときに排気を
浄化可能となる排気浄化触媒と、前記内燃機関の吸気通
路に配置され、該吸気通路内を流れる吸気の流量を絞る
吸気絞り弁と、前記排気浄化触媒が所定温度未満にある
ときは、前記内燃機関の吸入空気量を減量させるべく前
記可変動弁機構およびまたは前記吸気絞り弁を制御する
とともに、ポスト噴射を行わせるべく前記燃料噴射弁を
制御することにより排気温度を上昇させる排気昇温手段
と、を備えている。

【００１４】この圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置
は、吸気弁の開閉時期およびまたはリフト量を変更可能
な可変動弁機構と吸気絞り弁とを備えた圧縮着火式内燃
機関において、排気浄化触媒の温度が所定温度未満であ
るときには、吸気絞り弁に加え可変動弁機構を利用して
内燃機関の吸入空気量を減量させるとともにポスト噴射
を実行することにより、内燃機関の排気温度を上昇させ
ること最大の特徴としている。

【００１５】かかる圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置
では、排気浄化触媒の温度が所定温度未満であるとき
に、排気昇温手段が吸気絞り弁およびまたは可変動弁機
構を利用して内燃機関の吸入空気量を減量させるととも
に燃料噴射弁からポスト噴射を行わせる。

【００１６】内燃機関の吸入空気量が減量されると、そ
れに応じて内燃機関から排出される排気量も減量される
ため、単位量当たりの排気に含まれる熱量が多くなり、
排気の温度が高くなる。更に、ポスト噴射された燃料が
膨張行程又は排気行程において燃焼されるため、単位量
当たりの排気に含まれる熱量が更に多くなり、その結
果、排気の温度が一層高くなる。

【００１７】このようにして高温となった排気が排気浄
化触媒に流入すると、排気の熱が排気浄化触媒へ伝達さ
れ、排気浄化触媒が速やかに昇温する。

【００１８】尚、排気昇温手段は、排気浄化触媒の温度
が所定温度未満であるときに内燃機関がアイドル運転状
態、減速運転状態、又は定常運転状態にあれば、吸気絞
り弁の開度を絞り且つ吸気弁の開弁期間を短縮すべく可
変動弁機構を制御して内燃機関の吸入空気量を減量させ
るとともに燃料噴射弁からポスト噴射を行わせ、排気浄
化触媒の温度が所定温度未満であるときに内燃機関が加
速運転状態にあれば、吸気絞り弁の開度を絞ることによ
り内燃機関の吸入空気量を減量させるとともに燃料噴射
弁からポスト噴射を行わせるようにしてもよい。

【００１９】ここで、吸気弁の開弁期間が短縮される
と、内燃機関の吸入空気量が減量される上、吸気のポン
プ損失が増加して内燃機関のトルクが低下するため、そ
のトルク低下分を補うべく内燃機関の燃料噴射量が増量
補正されることになる。このように燃料噴射量が増量補
正されると、内燃機関のトルクを要求トルクに収束させ
つつ、内燃機関において燃焼に供される燃料量を増加さ
せることが可能となる。従って、吸気弁の開弁期間が短
縮されると、吸入空気量の減量と燃料噴射量の増量補正
との相乗効果により、単位量当たりの排気に含まれる熱
量を増加させ易くなる。

【００２０】ところで、内燃機関がアイドル運転状態、
減速運転状態、及び定常運転状態にあるときは、該内燃
機関に対する要求トルクが低く燃料噴射量が少なくた
め、吸気弁の開弁期間短縮により吸入空気量の減量と燃
料噴射量の増量補正が行われても煤などの粒子状物質
（ＰＭ：Particulate Matter）の排出量が増加しにくい
が、内燃機関が加速運転状態にあるときは、該内燃機関
の要求トルクが高く且つ燃料噴射量が多くなるため、吸
気弁の開弁期間短縮により吸入空気量の減量と燃料噴射
量の増量補正が行われると、ＰＭの排出量が増加する虞
がある。

【００２１】そこで、本発明に係る圧縮着火式内燃機関
の排気浄化装置では、排気の昇温を図るべく吸入空気量
を減量させる場合に、内燃機関がアイドル運転状態、減
速運転状態、又は定常運転状態にあれば、吸気絞り弁と
可変動弁機構の双方を利用して吸入空気量を減量させ、
内燃機関が加速運転状態にあれば、吸気絞り弁のみを利
用して吸入空気量を減量させることにより、ＰＭの排出
量を抑制しつつ吸入空気量の減量を図るようにした。

【００２２】また、本発明に係る圧縮着火式内燃機関に
おいて、内燃機関の排気通路及び吸気通路に配置された
可変ノズル式遠心過給器と、前記可変ノズル式遠心過給
器による吸気の過給圧が所望の目標過給圧と一致するよ
うに前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度を目標ノ
ズル開度に制御するノズル開度制御手段とが更に備えら
れている場合には、排気昇温手段は、以下のような制御
を行うように構成されてもよい。

【００２３】つまり、排気昇温手段は、排気浄化触媒の
温度が所定温度未満であるときに内燃機関がアイドル運
転状態又は減速運転状態にあれば、前述したような吸気
絞り弁、可変動弁機構、及び燃料噴射弁の制御に加え、
可変ノズル式遠心過給器のノズル開度を目標ノズル開度
より小さくし、排気浄化触媒の温度が所定温度未満であ
るときに内燃機関が定常運転状態又は加速運転状態にあ
れば、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度を目標ノズ
ル開度より大きくする。

【００２４】可変ノズル式遠心過給器の目標ノズル開度
は、吸気の過給圧が内燃機関の運転状態に適した目標過
給圧となるように決定されるが、可変ノズル式遠心過給
器の実際のノズル開度が目標ノズル開度より小さくされ
ていくと、排気抵抗の増大によって背圧が高くなってい
くため、吸気の過給圧が目標過給圧より低くなってい
く。逆に、可変ノズル式遠心過給器の実際のノズル開度
が目標ノズル開度より大きくされていくと、排気の圧力
が可変ノズル式遠心過給器に作用し難くなるため、可変
ノズル式遠心過給器の回転数が低下していき、吸気の過
給圧が目標過給圧より低くなっていく。

【００２５】このように可変ノズル式遠心過給器のノズ
ル開度が目標ノズル開度より小さく又は大きくされる
と、吸気の過給圧が低下し、以て内燃機関の吸入空気量
が減量されることになる。

【００２６】尚、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度
が目標ノズル開度より小さくされると、背圧の上昇によ
って内燃機関のトルクが低下するため、そのトルク低下
分を補うべく内燃機関の燃料噴射量が増量補正されるこ
とになる。このように燃料噴射量が増量補正されると、
内燃機関のトルクを要求トルクに収束させつつ、内燃機
関において燃焼に供される燃料量を増加させることが可
能となる。従って、可変ノズル式遠心過給器のノズル開
度が目標ノズル開度より小さくされると、吸入空気量の
減量と燃料噴射量の増量補正との相乗効果により、単位
量当たりの排気に含まれる熱量を増加させ易くなる。

【００２７】このような点を考慮すると、内燃機関がア
イドル運転状態及び減速運転状態にあるときは、該内燃
機関に対する要求トルクが低く燃料噴射量が少なくた
め、可変ノズル式遠心過給器のノズル開度を目標ノズル
開度より小さくすることにより、ＰＭの排出量を抑制し
つつ単位量当たりの排気に含まれる熱量を増加させるこ
とが可能となる。

【００２８】これに対し、燃料噴射量の増加が燃料消費
率の悪化に反映され易い定常運転時において背圧が上昇
すると、燃料噴射量の増量補正によって燃料消費率が悪
化する虞がある。更に、燃料噴射量が多くなる加速運転
時において背圧が上昇すると、吸入空気量の減量と燃料
噴射量の増量補正とにより、ＰＭの発生量が増加する虞
がある。

【００２９】従って、本発明に係る圧縮着火式内燃機関
の排気浄化装置では、排気の昇温を図るべく吸入空気量
を減量させる場合に、内燃機関がアイドル運転状態又は
減速運転状態にあれば、可変ノズル式遠心過給器のノズ
ル開度を目標ノズル開度より小さくするとともに、内燃
機関が定常運転状態又は加速運転状態にあれば、可変ノ
ズル式遠心過給器のノズル開度を目標ノズル開度より大
きくすることにより、燃料消費量の悪化及びＰＭの発生
を抑制しつつ吸入空気量を減量を図るようにした。

【００３０】また、本発明に係る圧縮着火式内燃機関の
排気浄化装置において、内燃機関の排気通路に配置さ
れ、該排気通路を流れる排気の流量を絞る排気絞り弁が
更に備えられている場合は、排気昇温手段は、以下のよ
うな制御を行うように構成されてもよい。

【００３１】つまり、排気昇温手段は、排気浄化触媒の
温度が所定温度未満であるときに内燃機関がアイドル運
転状態又は減速運転状態にあれば、前述したような吸気
絞り弁、可変動弁機構、及び燃料噴射弁の制御に加え、
排気絞り弁を所定量閉弁させる。

【００３２】これは、排気絞り弁の開度が小さくされる
と、内燃機関の背圧が上昇して吸入空気量の減量と燃料
噴射量の増量補正とが図られるため、内燃機関のアイド
ル運転時や減速運転時には燃料消費率の悪化及びＰＭの
発生を抑制しつつ吸入空気量の減量と排気の熱量増加と
を図ることが可能になるからである。

【００３３】また、本発明に係る圧縮着火式内燃機関の
排気浄化装置において、可変動弁機構は、吸気弁の開弁
時期が吸気行程上死点より遅角されるよう形成された第
１のカムプロフィールと、吸気弁の開弁時期が吸気行程
上死点近傍となるよう形成された第２のカムプロフィー
ルとの何れか一方を選択可能に構成されていてもよく、
あるいは前記第１の開閉時期およびまたはリフト量から
第２の開閉時期およびまたはリフト量まで連続的に変更
可能に構成されるものであってもよい。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧縮着火式内
燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面
に基づいて説明する。

【００３５】図１は、本発明を適用する圧縮着火式内燃
機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１
は、４つの気筒２を有する水冷式の４ストローク・サイ
クル・ディーゼル機関であり、圧縮比が比較的低く設定
されている。

【００３６】内燃機関１の各気筒２には、吸気弁２０と
排気弁２１とがそれぞれ二つ配設されるとともに、図示
しない燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁３が配置
されている。

【００３７】前記した各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧
まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）５と連通してい
る。このコモンレール５には、該コモンレール５内の燃
料の圧力（コモンレール圧）に対応した電気信号を出力
するコモンレール圧センサ５ａが取り付けられている。

【００３８】前記コモンレール５は、燃料供給管６を介
して燃料ポンプ７と連通している。この燃料ポンプ７
は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ７の入力軸に取り付けられたポンププーリ７ａが内燃
機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられた
クランクプーリ１ａとベルト８を介して連結されてい
る。

【００３９】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ７の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ７は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ７の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。

【００４０】前記燃料ポンプ７から吐出された燃料は、
燃料供給管６を介してコモンレール５へ供給され、コモ
ンレール５にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に所定の駆
動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結
果、燃料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。

【００４１】次に、内燃機関１には、吸気枝管９が接続
されており、吸気枝管９の各枝管は、各気筒２の燃焼室
と図示しない吸気ポートを介して連通している。前記吸
気枝管９は、吸気管１０に接続され、この吸気管１０
は、上流にてエアクリーナボックス３００に接続されて
いる。

【００４２】前記吸気管１０の途中には、可変ノズル式
遠心過給器３１０のコンプレッサハウジング３１０ａが
配置されている。このコンプレッサハウジング３１０ａ
は、該コンプレッサハウジング３１０ａに回転自在に内
装されたコンプレッサホイールの回転作動により吸気を
圧縮する。

【００４３】前記コンプレッサハウジング３１０ａより
下流の吸気管１０には、前記コンプレッサハウジング３
１０ａにて圧縮されて高温となった吸気を冷却するため
のインタークーラ３２０が配置されている。このインタ
ークーラ３２０は、吸気と外気との間で熱交換を行う空
冷式のインタークーラである。

【００４４】前記インタークーラ３２０より下流の吸気
管１０には、該吸気管１０内を流れる吸気の流量を絞る
吸気絞り弁６０が取り付けられ、この吸気絞り弁６０に
は、ステップモータなどからなり印加電力の大きさに応
じて前記吸気絞り弁６０を開閉駆動する吸気絞り用アク
チュエータ６１が取り付けられている。

【００４５】このように構成された吸気系では、エアク
リーナボックス３００に流入した吸気が該エアクリーナ
ボックス３００内のエアクリーナによって吸気中の塵や
埃等が除去された後に吸気管１０へ導かれる。吸気管１
０に導かれた吸気は、コンプレッサハウジング３１０ａ
にて圧縮された後にインタークーラ３２０によって冷却
され、次いで吸気絞り弁６０により必要に応じて流量を
絞られた後に吸気枝管９へ流入する。吸気枝管９に流入
した吸気は、該吸気枝管９の各枝管を通じて各気筒２の
吸気ポートへ分配される。吸気ポートへ分配された吸気
は、吸気弁２０が開弁した際に、各気筒２の燃焼室内へ
吸入される。

【００４６】一方、内燃機関１には、排気枝管１１が接
続され、排気枝管１１の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒２の燃焼室と連通している。前記排気枝
管１１は、可変ノズル式遠心過給器３１０のタービンハ
ウジング３１０ｂを介して排気管１２に接続されてい
る。

【００４７】前記タービンハウジング３１０ｂには、前
述したコンプレッサホイールと連結されたタービンホイ
ールが回転自在に内装されており、そのタービンホイー
ルが排気の圧力を受けて回転するようになっている。

【００４８】更に、前記したタービンハウジング３１０
ｂは、該タービンハウジング３１０ｂ内の排気通路（ノ
ズル通路）の断面積を変化させるノズルベーンが内装さ
れている。このノズルベーンは、ＶＮＴ用アクチュエー
タ３１０ｃによって開閉駆動されるようになっている。

【００４９】前記したＶＮＴ用アクチュエータ３１０ｃ
によりノズルベーンの開度が小さくされると、前記ノズ
ル通路の断面積が縮小されるため、ノズル通路を流れる
排気の流速及び圧力が高められ、以てタービンホイール
の回転速度及び回転トルクを高めることができる。

【００５０】一方、前記ＶＮＴ用アクチュエータ３１０
ｃによりノズルベーンの開度が大きくされると、前記ノ
ズル通路の断面積が拡大されるため、ノズル通路を流れ
る排気の流速及び圧力が低められ、以てタービンホイー
ルの回転速度及び回転トルクの過剰な増加を抑制するこ
とができる。

【００５１】従って、内燃機関１が低回転運転状態にあ
るとき、言い換えれば、内燃機関１から排出される排気
の流速及び圧力が低くなるときには、ノズルベーンの開
度を小さくすることによりタービンホイールの回転速度
及び回転トルクを高め、以てコンプレッサハウジング３
１０ａにおける吸気の過給圧を高めることが可能とな
る。

【００５２】一方、内燃機関１が高回転運転状態にある
とき、言い換えれば、内燃機関１から排出される排気の
流速及び圧力が高くなるときには、ノズルベーンの開度
を大きくすることによりタービンホイールの回転速度及
び回転トルクの過剰な増加を抑制し、以てコンプレッサ
ハウジング３１０ａにおける吸気の過給圧が過剰に上昇
することを防止することができる。

【００５３】前記排気管１２の途中には、所定の活性温
度以上のときに排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄
化触媒３３０が配置されている。この排気浄化触媒３３
０としては、酸化触媒、選択還元型リーンＮＯ_X触媒、
吸蔵還元型リーンＮＯ_X触媒、ディーゼル・パティキュ
レート・フィルタ（ＤＰＦ）、ディーゼル・パティキュ
レート・ＮＯx・リダクション（ＤＰＮＲ）触媒等を例
示することができる。前記排気浄化触媒３３０には、該
排気浄化触媒３３０の床温に対応した電気信号を出力す
る触媒温度センサ３５０が取り付けられている。

【００５４】前記排気浄化触媒３３０より下流の排気管
１２には、前記排気管１２内を流れる排気の流量を調節
する排気絞り弁３３０と、印加される電力もしくは負圧
の大きさに応じて前記排気絞り弁３３０を開閉駆動する
排気絞り用アクチュエータ３４０とが配置されている。

【００５５】このように構成された排気系では、内燃機
関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１１へ排出され、次いで排気枝
管１１から遠心過給器３１０のタービンハウジング３１
０ｂ内に流入する。タービンハウジング３１０ｂ内に流
入した排気は、タービンホイールを回転させる。その
際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプ
レッサハウジング３１０ａのコンプレッサホイールへ伝
達され、コンプレッサハウジング３１０ａが吸気を圧縮
するための駆動源として作用する。

【００５６】前記タービンハウジング３１０ｂから排出
された排気は、排気管１２を介して排気浄化触媒３３０
に流入する。その際、排気浄化触媒３３０の床温が所定
温度以上であれば、排気浄化触媒３３０において排気中
の有害ガス成分が除去又は浄化される。排気浄化触媒３
３０にて有害ガス成分を除去又は浄化された排気は、図
示しないマフラーを介して大気中に放出される。

【００５７】また、吸気枝管９と排気枝管１１とは、排
気枝管１１内を流れる排気の一部を吸気枝管９へ導く排
気再循環通路（ＥＧＲ通路）１３を介して連通されてい
る。このＥＧＲ通路１３の途中には、電磁弁などで構成
され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通路１３内
を流れる排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を変
更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）１４が設けられている。

【００５８】前記ＥＧＲ通路１３においてＥＧＲ弁１４
より上流の部位には、該ＥＧＲ通路１３内を流れるＥＧ
Ｒガスを冷却するＥＧＲクーラ１５が設けられている。

【００５９】このように構成された排気再循環機構で
は、ＥＧＲ弁１４が開弁されると、ＥＧＲ通路１３が導
通状態となり、排気枝管１１内を流れる排気の一部が前
記ＥＧＲ通路１３へ流入し、ＥＧＲクーラ１５を経て吸
気枝管９へ導かれる。

【００６０】その際、ＥＧＲクーラ１５では、ＥＧＲ通
路１３内を流れるＥＧＲガスと所定の冷媒との間で熱交
換が行われ、ＥＧＲガスが冷却されることになる。

【００６１】ＥＧＲ通路１３を介して排気枝管１１から
吸気枝管９へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管９の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれ、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源
として燃焼される。

【００６２】ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ₂Ｏ）や
二酸化炭素（ＣＯ₂）などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含ま
れているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、
混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯ
x）の発生量が抑制される。

【００６３】更に、ＥＧＲクーラ１５においてＥＧＲガ
スが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下すると
ともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガス
が燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度
が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に
供給される新気の量（新気の体積）が不要に少なくなる
こともない。

【００６４】次に、本実施の形態に係る内燃機関１に
は、吸気弁２０のリフト量及び作用角を変更する可変動
弁機構１００が設けられている。

【００６５】この可変動弁機構１００は、機関始動時及
び低負荷時における内燃機関１の運転性及び排気エミッ
ションの向上と、中高負荷時における内燃機関１の運転
性及び排気エミッションの向上とを両立するために設け
られた機構である。

【００６６】これは、低圧縮比の圧縮着火式ディーゼル
機関は、吸気の慣性効果が得られやすく吸気の充填効率
を高めやすい中高負荷運転領域では圧縮端温度の過剰な
上昇を抑制して窒素酸化物（ＮＯx）や煤の発生量を抑
制しつつ燃焼安定性を確保することが可能となるが、吸
気の慣性効果が得られ難く吸気の充填効率が低下し易い
低負荷運転領域では圧縮端温度を高めることが困難とな
るため、着火性や燃焼安定の低下による運転性の低下及
び排気エミッションの悪化を招く場合があるからであ
る。

【００６７】可変動弁機構１００は、図２に示すよう
に、内燃機関１のシリンダヘッドに回転自在に支持され
たインテークカムシャフト３０と、前記インテークカム
シャフト３０と平行にシリンダヘッドに固定されたロッ
カシャフト３３と、前記ロッカシャフト３３に回転自在
に支持されたロッカアーム３４と、前記ロッカアーム３
４の回動により開閉駆動される吸気弁２０と、前記吸気
弁２０を閉弁方向へ付勢するバルブスプリング２００と
を備えている。

【００６８】前記インテークカムシャフト３０には、カ
ムプロフィールの異なる２種類のカム３１，３２がそれ
ぞれ気筒数と同数（本実施の形態では４つ）設けられて
いる。これら２種類のカム３１，３２は、一方のカム３
１のプロフィールが他方のカム３２のプロフィールに比
してリフト量及び作用角が大きくなるよう形成されてい
る。以下では、カム３１を高リフトカム３１と称し、カ
ム３２を低リフトカム３２と称する。

【００６９】前記インテークカムシャフト３０の斜め下
方には、前記したロッカシャフト３３が配設され、その
ロッカシャフト３３には、前記ロッカアーム３４の基端
部が回転自在に支持されている。その際、ロッカシャフ
ト３３には、気筒数と同数個のロッカアーム３４が取り
付けられているものとする。

【００７０】前記した各ロッカアーム３４の先端部には
アーム３５が突設されている。前記アーム３５の先端部
は二股に分岐しており、分岐した二つの先端部が各気筒
２の二つの吸気弁２０の基端部とそれぞれ当接してい
る。

【００７１】また、各ロッカアーム３４の表面には、図
３に示すように、高リフトカム３１と当接可能な可動カ
ムフォロワ３６と、低リフトカム３２と当接可能なロー
ラカムフォロワ３７とが配設されている。

【００７２】前記ローラカムフォロワ３７は、ロッカア
ーム３４に回転可能に支持されており、低リフトカム３
２と転がり接触しつつ低リフトカム３２の押圧力をロッ
カアーム３４へ伝達するように構成されている。

【００７３】前記可動カムフォロワ３６は、ロッカアー
ム３４に対して上下方向に摺動自在に配設されている。
この可動カムフォロワ３６とロッカアーム３４との間に
は、可動カムフォロワ３６を高リフトカム３１へ向けて
付勢するコイルスプリング３８が介設されている。

【００７４】ここで、前記したロッカアーム３４には、
該ロッカアーム３４に対する前記可動カムフォロワ３６
の相対摺動を選択的に許容または規制（ロック）するロ
ック機構３９が備えられている。

【００７５】前記ロック機構３９は、図４に示すよう
に、ロッカアーム３４を上下方向に貫通し前記可動カム
フォロワ３６を摺動自在に支持する摺動孔４０と、前記
摺動孔４０と交差するようロッカアーム３４内に形成さ
れたシリンダ孔４１と、前記シリンダ孔４１内に摺動自
在に遊嵌されたロックピン４２と、前記シリンダ孔４１
内に配置され、前記ロックピン４２を前記摺動孔４０か
ら離間する方向へ付勢するコイルスプリング４３と、を
備えている。

【００７６】前記ロックピン４２の摺動孔４０側の端部
には、ストッパ４４が突設されている。このストッパ４
４は、ロックピン４２がシリンダ孔４１の基端に位置す
るときは図４に示すように該ストッパ４４の大部分がシ
リンダ孔４１内に収容され、ロックピン４２がシリンダ
孔４１の先端に位置するときは図５に示すように該スト
ッパ４４の大部分が前記摺動孔４０内に突出するよう構
成されている。

【００７７】また、前記シリンダ孔４１において前記ロ
ックピン４２により区画された基端側の空間４５は、ロ
ックピン４２を摺動させるための作動油が導入される油
圧室となっている。この油圧室４５には、ロッカアーム
３４内に形成されたロッカアーム油通路４６が連通して
いる。このロッカアーム油通路４６は、前記ロッカシャ
フト３３内に形成されたロッカシャフト油通路４７（図
１及び図２参照）と連通している。

【００７８】前記ロッカシャフト油通路４７は、図３に
示すように、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）５０
と油通路４８を介して連通している。前記ＯＣＶ５０に
は、オイル供給通路５１とオイルリターン通路５２とが
接続されている。

【００７９】前記オイル供給通路５１は、オイルポンプ
５３に接続され、前記オイルリターン通路５２は、作動
油を貯蔵するためのオイルパン５４に接続されている。

【００８０】前記したＯＣＶ５０は、オイル供給通路５
１とオイルリターン通路５２との何れか一方を選択的に
前記油通路４８と導通させるものである。このＯＣＶ５
０は、例えば、ソレノイドバルブで構成され、駆動電流
が印加されていないときにはオイルリターン通路５２と
前記油通路４８と導通させ、駆動電流が印加されたとき
にはオイル供給通路５１と前記油通路４８と導通させ
る。

【００８１】このように構成されたロック機構３９で
は、ＯＣＶ５０に駆動電流が印加されていないときは、
油通路４８とオイルリターン通路５２とが導通するた
め、油圧室４５内の作動油がロッカアーム油通路４６→
ロッカシャフト油通路４７→油通路４８→オイルリター
ン通路５２を経てオイルパン５４へ排出される。

【００８２】前記油圧室４５の作動油がオイルパン５４
へ排出されると、前記油圧室４５の油圧が低下するた
め、ロックピン４２がコイルスプリング４３の付勢力を
受けてシリンダ孔４１の基端へ移動し（図４参照）、そ
れに伴ってストッパ４４がシリンダ孔４１内に収容され
る。

【００８３】この場合、可動カムフォロワ３６が摺動孔
４０内を摺動自在となる。すなわち、ロッカアーム３４
に対する可動カムフォロワ３６の相対摺動が許容される
ことになる。

【００８４】ロッカアーム３４に対する可動カムフォロ
ワ３６の相対摺動が許容された場合には、高リフトカム
３１から可動カムフォロワ３６へ伝達される押圧力はコ
イルスプリング３８を介してロッカアーム３４へ伝達さ
れることになる。

【００８５】その際、コイルスプリング３８の付勢力が
バルブスプリング２００の付勢力に比して十分に小さく
設定されているため、高リフトカム３１から可動カムフ
ォロワ３６へ伝達された押圧力はコイルスプリング３８
の伸縮動作（言い換えれば、可動カムフォロワ３６の摺
動動作）によって吸収されることになる。言い換えれ
ば、高リフトカム３１からロッカアーム３４に対し、バ
ルブスプリング２００の付勢力より大きな力が伝達され
ることはない。

【００８６】この結果、ロッカアーム３４は、低リフト
カム３２からローラカムフォロワ３７へ伝達される押圧
力により揺動されることになり、このロッカアーム３４
の揺動に伴って吸気弁２０が開閉駆動されることにな
る。すなわち、吸気弁２０は、低リフトカム３２のカム
プロフィール形状に従って開閉駆動されることになる。

【００８７】一方、ＯＣＶ５０に駆動電流が印加されて
いるときは、油通路４８とオイル供給通路５１とが導通
するため、オイルポンプ５３から吐出された作動油がオ
イル供給通路５１→油通路４８→ロッカシャフト油通路
４７→ロッカアーム油通路４６を経て油圧室４５へ供給
される。

【００８８】前記オイルポンプ５３から前記油圧室４５
へ作動油が供給されると、前記油圧室４５の油圧が上昇
するため、ロックピン４２がコイルスプリング４３の付
勢力に抗してシリンダ孔４１の先端へ移動し（図５参
照）、それに伴ってストッパ４４が摺動孔４０内に突出
するようになる。

【００８９】この場合、可動カムフォロワ３６が最上位
に変位した状態で該可動カムフォロワ３６の底面がスト
ッパ４４と当接するため、ロッカアーム３４に対する可
動カムフォロワ３６の相対摺動が規制（ロック）される
ことになる。

【００９０】ロッカアーム３４に対する可動カムフォロ
ワ３６の相対摺動が規制（ロック）された場合には、高
リフトカム３１から可動カムフォロワ３６へ伝達される
押圧力がストッパ４４及びロックピン４２を介してロッ
カアーム３４に伝達されるようになる。

【００９１】この結果、ロッカアーム３４は、高リフト
カム３１から可動カムフォロワ３６及びロックピン４２
へ伝達される押圧力によって揺動されることになり、こ
のロッカアーム３４の揺動に伴って吸気弁２０が開閉駆
動される。すなわち、吸気弁２０は、高リフトカム３１
のカムプロフィール形状に従って開閉駆動されることに
なる。

【００９２】ここで、前記した高リフトカム３１のカム
プロフィールは、例えば、図６中の実線で示されるよう
に、吸気弁２０の開弁時期が吸気行程上死点（TDC:TOP
DEADCENTER）より２°早い時期（BTDC 2°, BTDC:BEFOR
E TOP DEAD CENTER）となり、且つ、吸気弁２０の閉弁
時期が吸気行程下死点（BDC:BOTTOM DEAD CENTER）より
３０°遅い時期（ABDC 30°, ABDC:AFTER BOTTOM DEAD
CENTER）となるよう形成されるものとする。

【００９３】このように形成された高リフトカム３１が
選択された場合には、吸気弁２０が吸気行程上死点の直
前で開弁するため、吸気のポンプ損失が少なくなるとと
もに、吸気弁が吸気行程下死点より大幅に遅れて閉弁す
るため、吸気の慣性効果を利用して吸気の充填効率を高
め易くなる。

【００９４】従って、吸気の慣性効果が得られ易い中高
負荷運転領域において高リフトカム３１が選択されれ
ば、ポンプ損失の低下によって機関出力の低下を防止す
ることが可能になるとともに、吸気の慣性効果によって
吸気の充填効率を高めることが可能となる。

【００９５】一方、低リフトカム３２のカムプロフィー
ルは、例えば、図６中の破線で示されるように、吸気弁
２０の開弁時期が吸気行程上死点より６０°遅い時期
（ATDC60°）となり、且つ、吸気弁２０の閉弁時期が吸
気行程下死点より２０°遅い時期（ABDC 20°）となる
ように形成されるものとする。

【００９６】このように形成された低リフトカム３２が
選択された場合には、吸気弁２０が吸気行程の半ばで開
弁することになるため、吸気弁２０の開弁時に気筒２内
が負圧となり、吸気が勢いよく気筒２内へ流入するよう
になる。また、吸気弁２０が吸気行程下死点後の比較的
早い時期に閉弁されるため、有効圧縮ストローク長が長
くなり、気筒２内の圧力を高めることができる。

【００９７】従って、吸気の慣性効果が得られ難く吸気
の充填効率が低くなり易い低負荷運転領域において低リ
フトカム３２が選択されれば、圧縮端温度を高めること
が可能となり、燃料の気化及び着火性を向上させること
が可能となる。

【００９８】ここで図１に戻り、内燃機関１には、該内
燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１８が併設され
ている。このＥＣＵ１８は、内燃機関１の運転条件や運
転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユ
ニットであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びバックア
ップＲＡＭ等を備えた算術論理演算回路として構成され
ている。

【００９９】ＥＣＵ１８には、前述したコモンレール圧
センサ５ａや触媒温度センサ３５０に加え、内燃機関１
のクランクシャフトが所定角度（例えば、１０°）回転
する度にパルス信号を出力するクランクポジションセン
サ１６、内燃機関１のウォータジャケットを循環する冷
却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１
７、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力
するアクセル開度センサ１９などが電気的に接続され、
各種センサの出力信号がＥＣＵ１８に入力されるように
なっている。

【０１００】また、ＥＣＵ１８には、燃料噴射弁３、Ｅ
ＧＲ弁１４、可変動弁機構１００のＯＣＶ５０、吸気絞
り用アクチュエータ６１、ＶＮＴ用アクチュエータ３１
０ｃ、排気絞り用アクチュエータ３５０が電気的に接続
され、ＥＣＵ１８の出力信号が上記した燃料噴射弁３、
ＥＧＲ弁１４、ＯＣＶ５０、吸気絞り用アクチュエータ
６１、ＶＮＴ用アクチュエータ３１０ｃ、排気絞り用ア
クチュエータ３５０へ入力されるようになっている。

【０１０１】このように構成されたＥＣＵ１８は、ＲＯ
Ｍに予め記憶された各種のアプリケーションプログラム
に従って、燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、動弁制御、吸気
絞り制御、過給圧制御、排気絞り制御などの既知の制御
に加え、本発明の要旨となる排気昇温制御を実行する。

【０１０２】以下、排気昇温制御について図７〜図８に
基づいて説明する。図７は、排気昇温制御ルーチンを示
すフローチャート図である。排気昇温制御ルーチンは、
予めＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１
８によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセ
ンサ１６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。

【０１０３】排気昇温制御ルーチンでは、ＥＣＵ１８
は、先ずＳ７０１において、触媒温度センサ３５０の出
力信号値（触媒床温）をＲＡＭから読み出す。

【０１０４】Ｓ７０２では、ＥＣＵ１８は、前記Ｓ７０
１で読み出された触媒床温が所定の活性温度未満である
か否か、つまり排気浄化触媒３３０が未活性状態にある
か否かを判別する。

【０１０５】前記Ｓ７０２において触媒床温が活性温度
以上であると判定された場合、言い換えれば、排気浄化
触媒３３０が活性状態にある場合は、ＥＣＵ１８は、本
ルーチンの実行を一旦終了する。

【０１０６】一方、前記Ｓ７０２において触媒床温が活
性温度未満であると判定された場合、言い換えれば、排
気浄化触媒３３０が未活性状態にある場合は、ＥＣＵ１
８は、Ｓ７０３へ進み、ＲＡＭから機関回転数とアクセ
ル開度センサ１９の出力信号値（アクセル開度）を読み
出す。

【０１０７】Ｓ７０４では、ＥＣＵ１８は、前記Ｓ７０
３で読み出された機関回転数とアクセル開度に基づいて
内燃機関１の運転状態を判別する。

【０１０８】前記Ｓ７０４において内燃機関１がアイド
ル運転状態にあると判定された場合、及び内燃機関１が
減速運転状態にあると判定された場合には、ＥＣＵ１８
は、Ｓ７０５〜Ｓ７１０の排気昇温処理を順次実行す
る。

【０１０９】具体的には、ＥＣＵ１８は、先ずＳ７０５
において吸気絞り弁６０の開度を所定量閉弁させるべく
吸気絞り用アクチュエータ６１を制御し、各気筒２の吸
入空気量を減量させる。各気筒２の吸入空気量が減量さ
れると、内燃機関１から排出される排気量が減量される
ため、単位量当たりの排気に含まれる熱量が増加し、そ
れに応じて排気の温度が上昇することになる。

【０１１０】Ｓ７０６では、ＥＣＵ１８は、通常の燃料
噴射が行われた後に副次的な燃料噴射（ポスト噴射）を
行わせるべく燃料噴射弁３を制御する。具体的には、Ｅ
ＣＵ１８は、各気筒２の膨張行程中にポスト噴射を行わ
せるべく燃料噴射弁３を制御し、ポスト噴射された燃料
を膨張行程中に燃焼させる。この場合、排気弁２１が開
弁する時点での気筒２内のガス温度が高くなるため、そ
のようなガスが排気として排出されると、排気温度が高
くなる。

【０１１１】Ｓ７０７では、ＥＣＵ１８は、低リフトカ
ム３２によって吸気弁２０を開閉駆動させるべく可変動
弁機構１００のＯＣＶ５０を制御し、各気筒２の吸入空
気量を更に減量させるとともに、吸気のポンプ損失を増
大させる。

【０１１２】低リフトカム３２の選択により吸気のポン
プ損失が増大すると、内燃機関１のトルクが低下し、そ
のトルク低下分を補うべく燃料噴射量が増量補正される
ため、各気筒２で燃焼に供される燃料量が増加し、以て
単位量当たりの排気に含有される熱量が増加する。

【０１１３】更に、低リフトカム３２が選択された場合
には圧縮端温度の上昇によって混合気の燃焼温度が上昇
するため、排気温度が高くなり易い。

【０１１４】従って、低リフトカム３２が選択された場
合には、吸入空気量の減量、ポンプ損失の増加、及び圧
縮端温度の上昇による相乗効果によって排気温度を好適
に高めることが可能となる。

【０１１５】Ｓ７０８では、ＥＣＵ１８は、吸気絞り弁
６０の開度を更に所定量閉弁して各気筒２の吸入空気量
を更に減量させる。その際、ＥＣＵ１８は、煤が発生し
ない範囲で可能な限り吸気絞り弁６０の開度を閉弁させ
る。

【０１１６】Ｓ７０９では、ＥＣＵ１８は、可変ノズル
式遠心過給器３１０のノズルベーン開度を全閉にすべく
ＶＮＴ用アクチュエータ３１０ｃを制御する。

【０１１７】ここで、可変ノズル式遠心過給器３１０の
ＶＮＴ用アクチュエータ３１０ｃは、ノズルベーン開度
が所望の目標過給圧を実現するための目標ノズル開度と
なるよう制御され、その際の目標ノズル開度は、図８に
示すように、過給圧が最も高くなるように設定される。
これに対し、ノズルベーンの開度が目標ノズル開度より
小さくされると、可変ノズル式遠心過給器３１０内のノ
ズル通路の断面積が過剰に縮小されるため、内燃機関１
に作用する背圧が高くなり、以て内燃機関１の吸入空気
量が減量される。更に、内燃機関１に作用する背圧が高
くなると、内燃機関１のトルクが低下し、そのトルク低
下分を補うべく燃料噴射量が増量補正されるため、単位
量当たりの排気に含まれる熱量が増加することになる。

【０１１８】続いてＳ７１０では、ＥＣＵ１８は、排気
絞り弁３４０を所定量閉弁させるべく排気絞り用アクチ
ュエータ３５０を制御する。この場合も、可変ノズル式
遠心過給器３１０のノズルベーンを閉弁させた場合と同
様に、内燃機関１に作用する背圧が高くなるため、吸入
空気量の減量と燃料噴射量の増量補正とを図ることが可
能となり、以て単位量当たりの排気に含まれる熱量を更
に高めることが可能となる。

【０１１９】ここで、上述したＳ７０５〜Ｓ７１０の処
理が同時に実行されるようにしても良いが、それらの処
理が同時に実行されると、内燃機関１の吸入空気量が急
激に減量されるとともに機関負荷が急激に高まり、失火
などを誘発する虞があるため、Ｓ７０５〜Ｓ７１０の処
理が順次実行されることが好ましい。

【０１２０】このように内燃機関１がアイドル運転状態
又は減速運転状態にあるときに、吸入空気量が減量され
ると同時に燃料噴射量が増量補正されると、内燃機関１
から排出される排気量が減量されると同時に内燃機関１
において燃焼に供される燃料量が増加するため、単位量
当たりの排気に含まれる熱量が好適に増加する。更に、
ポスト噴射された燃料が膨張行程において燃焼すること
により単位量当たりの排気に含まれる熱量が一層増加す
る。

【０１２１】この結果、排気から排気浄化触媒３３０へ
伝達される熱量が増加し、以て排気浄化触媒３３０が速
やかに昇温するようになる。

【０１２２】また、内燃機関１がアイドル運転状態又は
減速運転状態にあるときには、内燃機関１の要求トルク
が低く且つ燃料噴射量も少なくなるため、上記したＳ７
０５〜Ｓ７１０の排気昇温処理によって吸入空気量の減
量と燃料噴射量の増量補正が行われても、煤の発生や燃
料消費率の悪化を招くことなく排気温度を高めることが
できる。

【０１２３】ここで図７の排気昇温制御ルーチンに戻
り、ＥＣＵ１８は、Ｓ７０４において内燃機関１がアイ
ドル運転状態及び減速運転状態にないと判定した場合
は、Ｓ７１１へ進み、内燃機関１が定常運転状態にある
か否か、言い換えれば、内燃機関１が定常運転状態にあ
るか或いは加速運転状態にあるかを判別する。

【０１２４】前記Ｓ７１１において内燃機関１が定常運
転状態にあると判定された場合は、ＥＣＵ１８は、Ｓ７
１２〜Ｓ７１６の排気昇温処理を順次実行する。

【０１２５】具体的には、ＥＣＵ１８は、先ずＳ７１２
において吸気絞り弁６０の開度を所定量閉弁させるべく
吸気絞り用アクチュエータ６１を制御し、各気筒２の吸
入空気量を減量させる。各気筒２の吸入空気量が減量さ
れると、内燃機関１から排出される排気量が減量される
ため、単位量当たりの排気に含まれる熱量が増加し、そ
れに応じて排気の温度が上昇することになる。

【０１２６】Ｓ７１３では、ＥＣＵ１８は、各気筒２の
膨張行程中にポスト噴射を行わせるべく燃料噴射弁３を
制御する。この場合、ポスト噴射された燃料が膨張行程
中に燃焼するため、排気弁２１が開弁する時点での気筒
２内のガス温度が高くなり、その結果、排気温度が高く
なる。

【０１２７】Ｓ７１４では、ＥＣＵ１８は、低リフトカ
ム３２によって吸気弁２０を開閉駆動させるべく可変動
弁機構１００のＯＣＶ５０を制御し、吸入空気量の減量
とポンプ損失の増加と圧縮端温度の上昇との相乗効果に
よって単位量当たりの排気に含まれる熱量を増加させ
る。

【０１２８】Ｓ７１５では、ＥＣＵ１８は、吸気絞り弁
６０の開度を更に所定量閉弁して各気筒２の吸入空気量
を更に減量させる。その際、ＥＣＵ１８は、煤が発生し
ない範囲で可能な限り吸気絞り弁６０の開度を閉弁させ
る。

【０１２９】Ｓ７１６では、ＥＣＵ１８は、可変ノズル
式遠心過給器３１０のノズルベーン開度を目標ノズル開
度より大きくすべくＶＮＴ用アクチュエータ３１０ｃを
制御する。

【０１３０】ここで、可変ノズル式遠心過給器３１０の
ノズルベーンの開度が目標ノズル開度より大きくされる
と、可変ノズル式遠心過給器３１０内のノズル通路の断
面積が過剰に拡大されるため、該ノズル通路を通過する
排気の流速が低下する。

【０１３１】可変ノズル式遠心過給器３１０のノズル通
路における排気の流速が低下すると、タービンホイール
の回転速度が低下するため、図８に示すように、可変ノ
ズル式遠心過給器３１０による過給圧が低下し、内燃機
関１の吸入空気量が減量される。

【０１３２】その際、可変ノズル式遠心過給器３１０に
おいてノズル通路の断面積が過剰に拡大されるため、背
圧が高くなることが無く、燃料噴射量が不要に増量補正
されることもない。

【０１３３】従って、燃料噴射量の増加が燃料消費率の
悪化に反映され易い定常運転時においては、可変ノズル
式遠心過給器３１０のノズル開度を目標ノズル開度より
大きくすることにより、燃料噴射量の不要な増量補正を
防止しつつ内燃機関１の吸入空気量を減量させることが
可能となる。

【０１３４】このように内燃機関１が定常運転状態にあ
るときに、吸入空気量が減量されると同時に燃料噴射量
が適当に増量補正されると、内燃機関１から排出される
排気量が減量されると同時に内燃機関１において燃焼に
供される燃料量が増加するため、単位量当たりの排気に
含まれる熱量が好適に増加する。更に、ポスト噴射され
た燃料が膨張行程において燃焼することにより単位量当
たりの排気に含まれる熱量が一層増加する。

【０１３５】この結果、排気から排気浄化触媒３３０へ
伝達される熱量が増加し、以て排気浄化触媒３３０が速
やかに昇温するようになる。

【０１３６】また、内燃機関１が定常運転状態にあると
きには、燃料噴射量の増量補正が燃料消費率の悪化に反
映され易いが、可変ノズル式遠心過給器３１０のノズル
開度を目標ノズル開度より大きくすることによって吸入
空気量を減量させるため、内燃機関１の背圧が不要に高
くなることがなく、それに応じて燃料噴射量が不要に増
量補正されることもない。つまり、内燃機関１が定常運
転状態にあるときには、可変ノズル式遠心過給器３１０
のノズル開度を目標ノズル開度より大きくすることによ
り、燃料消費率の悪化を抑制しつつ吸入空気量を減量さ
せることが可能となる。

【０１３７】次に、前述したＳ７１１において内燃機関
１が加速運転状態にあると判定された場合には、ＥＣＵ
１８は、Ｓ７１７〜Ｓ７１９の排気昇温処理を順次実行
する。

【０１３８】具体的には、ＥＣＵ１８は、先ずＳ７１７
において吸気絞り弁６０の開度を所定量閉弁させるべく
吸気絞り用アクチュエータ６１を制御し、各気筒２の吸
入空気量を減量させる。各気筒２の吸入空気量が減量さ
れると、内燃機関１から排出される排気量が減量される
ため、単位量当たりの排気に含まれる熱量が増加し、そ
れに応じて排気の温度が上昇することになる。

【０１３９】Ｓ７１８では、ＥＣＵ１８は、各気筒２の
膨張行程中にポスト噴射を行わせるべく燃料噴射弁３を
制御する。この場合、ポスト噴射された燃料が膨張行程
中に燃焼するため、排気弁２１が開弁する時点での気筒
２内のガス温度が高くなり、その結果、排気温度が高く
なる。

【０１４０】Ｓ７１９では、ＥＣＵ１８は、可変ノズル
式遠心過給器３１０のノズルベーン開度を目標ノズル開
度より大きくすべくＶＮＴ用アクチュエータ３１０ｃを
制御し、内燃機関１の吸入空気量を減量させる。

【０１４１】その際、可変ノズル式遠心過給器３１０に
おいてノズル通路の断面積が過剰に拡大されるため、背
圧が高くなることが無く、燃料噴射量が不要に増量補正
されることもない。

【０１４２】従って、燃料噴射量が多く、煤が発生し易
い加速運転時において、可変ノズル式遠心過給器３１０
のノズル開度を目標ノズル開度より大きくすることによ
り、燃料噴射量の不要な増量補正を防止しつつ内燃機関
１の吸入空気量を減量させることが可能となるため、煤
の発生を抑制しつつ吸入空気量を減量させることが可能
となる。

【０１４３】このように内燃機関１が定常運転状態にあ
るときに、吸入空気量が減量されると、内燃機関１から
排出される排気量が減量されるため、単位量当たりの排
気に含まれる熱量が増加する。更に、ポスト噴射された
燃料が膨張行程において燃焼することにより単位量当た
りの排気に含まれる熱量が一層増加する。

【０１４４】この結果、排気から排気浄化触媒３３０へ
伝達される熱量が増加し、以て排気浄化触媒３３０が速
やかに昇温するようになる。

【０１４５】また、内燃機関１が加速運転状態にあると
きには、燃料噴射量の増量補正が煤の発生を誘発し易い
が、可変ノズル式遠心過給器３１０のノズル開度を目標
ノズル開度より大きくすることによって吸入空気量が減
量されるため、内燃機関１の背圧が不要に高くなること
がなく、それに応じて燃料噴射量が不要に増量補正され
ることもない。つまり、内燃機関１が加速運転状態にあ
るときには、可変ノズル式遠心過給器３１０のノズル開
度を目標ノズル開度より大きくすることにより、煤の発
生を抑制しつつ吸入空気量を減量させることが可能とな
る。

【０１４６】更に、内燃機関１が加速運転状態にあると
きには、可変動弁機構１００において低リフトカム３２
が選択されないため、吸気のポンプ損失が不要に増大す
ることがなく、機関出力の低下や吸入空気量の過剰な減
量による煤の発生を抑制することも可能となる。

【０１４７】以上述べたようにＥＣＵ１８が排気昇温制
御ルーチンを実行することにより、内燃機関１が如何な
る運転状態にある時であっても、燃料噴射率の悪化や煤
の排出量増加などを防止しつつ排気温度を上昇させるこ
とが可能となるため、排気浄化触媒３３０の床温を好適
に活性温度まで上昇させることができ、以て排気エミッ
ションの向上に寄与することが可能となる。

【０１４８】尚、排気浄化触媒３３０が活性状態にある
ときに、内燃機関１が減速運転されると、低温の吸気が
そのまま排気となって排出され、その低温の排気によっ
て排気浄化触媒３３０が冷却されてしまうため、内燃機
関１が減速運転状態にあるときは、排気浄化触媒３３０
の床温が活性温度以上であるか否かに関わらず前述した
ような排気昇温制御を行うようにしても良い。

【０１４９】

【発明の効果】本発明によれば、可変動弁機構を備えた
圧縮着火式内燃機関において、排気浄化触媒の温度が所
定温度未満であるときに、排気の温度を速やかに高めら
ることができるため、排気から排気浄化触媒へ好適に熱
量が伝達されるようになり、以て排気浄化触媒が速やか
に所定温度以上まで昇温するようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施の形態に係る圧縮着火式内燃機関の概
略構成を示す図

【図２】 可変動弁機構の構成を示す（１）

【図３】 可変動弁機構の構成を示す図（２）

【図４】 ロック機構の構成を示す図

【図５】 ロック機構の動作を説明する図

【図６】 高リフトカム及び低リフトカムのカムプロフ
ィールを示す図

【図７】 排気昇温制御ルーチンを示すフローチャート
図

【図８】 可変ノズル式遠心過給器のノズル開度と過給
圧との関係を示す図

【符号の説明】

１・・・・内燃機関 ２・・・・気筒 ３・・・・燃料噴射弁 １８・・・ＥＣＵ ２０・・・吸気弁 ６０・・・吸気絞り弁 １００・・可変動弁機構 ３１０・・可変ノズル式遠心過給器 ３３０・・排気浄化触媒 ３４０・・排気絞り弁 ３５０・・触媒温度センサ

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） Ｆ０２Ｄ 41/04 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８５Ｍ ３Ｇ０９２ Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｆ０１Ｌ 13/00 ３０１Ｓ ３Ｇ３０１ Ｆ０１Ｌ 13/00 ３０１ ３０１Ｙ ４Ｄ０４８ Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｄ Ｆ０１Ｎ 3/20 3/24 Ｑ 3/24 Ｒ Ｔ Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｑ Ｆ０２Ｄ 9/02 9/04 Ｃ 9/04 Ｅ 13/02 Ｈ 13/02 23/02 Ｃ 23/02 43/00 ３０１Ｈ 43/00 ３０１ ３０１Ｊ ３０１Ｋ ３０１Ｚ Ｆ０２Ｍ 45/02 Ｆ０２Ｍ 45/02 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ １０３Ｚ Ｆターム(参考） 3G018 AA05 AA06 AA11 AA12 AB02 AB17 BA12 CA18 DA18 DA19 DA48 DA70 EA02 EA11 EA17 EA21 EA26 EA31 EA32 FA02 FA06 FA07 GA09 3G065 AA01 AA03 AA04 AA09 AA10 CA12 DA06 FA07 GA08 GA09 GA10 GA46 JA04 JA09 JA11 KA02 3G066 AA07 AA11 AA13 AB02 AC09 BA00 BA23 CD22 CE22 DA01 DA04 DA09 DB04 DB07 DB15 DB16 DB17 DC04 DC09 DC13 DC14 DC18 3G084 AA01 BA05 BA08 BA13 BA15 BA19 BA20 BA23 CA02 CA03 CA04 CA05 CA06 DA10 FA00 FA10 FA20 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB05 AB06 AB13 BA03 BA04 BA14 BA15 BA19 BA32 CA13 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA04 DB10 EA00 EA01 EA07 EA16 EA18 EA31 FA02 FA04 FA12 FA13 FA14 FB02 FC04 FC07 GA06 HA14 HA39 HB03 HB05 HB06 3G092 AA02 AA11 AA17 AA18 AB03 BB01 BB06 DA05 DA06 DB03 DC03 DC12 DC15 DE01S EA02 EA05 EA09 FA00 FA15 GA02 GA04 GA06 GA08 GA12 GA13 HB03 HD02Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 HA19 JA00 JA21 KA05 KA07 KA12 KA16 KA21 LA03 LA07 LB11 MA11 MA19 MA23 NE06 NE13 NE17 PB08Z PD12Z PE03Z PE08Z PF03Z 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AB01 AB02 AB05 AB07 CC52 DA01 DA02 DA06 DA20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮着火式内燃機関の気筒内へ燃料を噴
   射する燃料噴射弁と、 前記内燃機関の吸気弁の開閉時期およびまたはリフト量
   を変更する可変動弁機構と、 前記内燃機関の排気通路に配置され、所定温度以上のと
   きに排気を浄化可能となる排気浄化触媒と、 前記内燃機関の吸気通路に配置され、該吸気通路内を流
   れる吸気の流量を絞る吸気絞り弁と、 前記排気浄化触媒が所定温度未満にあるときは、前記内
   燃機関の吸入空気量を減量させるべく前記可変動弁機構
   およびまたは前記吸気絞り弁を制御するとともに、ポス
   ト噴射を行わせるべく前記燃料噴射弁を制御することに
   より排気温度を上昇させる排気昇温手段と、を備えるこ
   とを特徴とする圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】 前記排気昇温手段は、前記内燃機関がア
   イドル運転状態、減速運転状態、及び定常運転状態にあ
   るときは、前記吸気絞り弁の開度を絞り且つ前記吸気弁
   の開弁期間を短縮すべく前記可変動弁機構を制御すると
   ともにポスト噴射を行わせるべく前記燃料噴射弁を制御
   し、前記内燃機関が加速運転状態にあるときは、前記吸
   気絞り弁の開度を絞るとともにポスト噴射を行わせるべ
   く前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項１
   に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 前記内燃機関の排気通路及び吸気通路に
   配置された可変ノズル式遠心過給器と、 前記可変ノズル式遠心過給器による吸気の過給圧が所望
   の目標過給圧と一致するように前記可変ノズル式遠心過
   給器のノズル開度を目標ノズル開度に制御するノズル開
   度制御手段と、を更に備え、 前記排気昇温手段は、前記内燃機関がアイドル運転状態
   及び減速運転状態にあるときには、前記可変ノズル式遠
   心過給器のノズル開度を目標ノズル開度より小さくし、
   前記内燃機関が定常運転状態及び加速運転状態にあると
   きは、前記可変ノズル式遠心過給器のノズル開度を目標
   ノズル開度より大きくすることを特徴とする請求項２に
   記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
4. 【請求項４】 前記内燃機関の排気通路に配置され、該
   排気通路を流れる排気の流量を絞る排気絞り弁を更に備
   え、 前記排気昇温手段は、前記内燃機関がアイドル運転状態
   及び減速運転状態にあるときは、前記排気絞り弁を所定
   量閉弁させることを特徴とする請求項２に記載の圧縮着
   火式内燃機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】 前記可変動弁機構は、吸気弁の開弁時期
   が吸気行程上死点より遅角されるよう形成された第１の
   カムプロフィールと、吸気弁の開弁時期が吸気行程上死
   点近傍となるよう形成された第２のカムプロフィールと
   の何れか一方を選択可能に構成されていることを特徴と
   する請求項１〜請求項４の何れか一に記載の圧縮着火式
   内燃機関の排気浄化装置。