JP2004332561A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、未燃ガスの燃焼室内での再燃焼をより的確に促進し、未燃ガスの排出を抑え、燃焼安定化を図れる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
排気路Ｒｅに設けた弁体５１の開度をステップモータ（アクチュエータ）５３で可変調整することで排気流動を規制する排気流動制御バルブ５０と、吸気バルブ４又は排気バルブ５の少なくとも一方の開弁時期、開弁期間或いは弁リフト量を可変調整するバルブ調整手段３３、３４と、運転情報を検出する水温センサ（運転情報検出手段）４５と、冷態判定温度Ｔｃ１を下回ると判定すると、排気流動制御バルブ５０により排気流動を規制すると共にバルブ調整手段３３、３４を作動して、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量を定常運転時より増大（Ｂ１）させるコントローラ（制御手段）９とを備える。
【選択図】 図１
排気路Ｒｅに設けた弁体５１の開度をステップモータ（アクチュエータ）５３で可変調整することで排気流動を規制する排気流動制御バルブ５０と、吸気バルブ４又は排気バルブ５の少なくとも一方の開弁時期、開弁期間或いは弁リフト量を可変調整するバルブ調整手段３３、３４と、運転情報を検出する水温センサ（運転情報検出手段）４５と、冷態判定温度Ｔｃ１を下回ると判定すると、排気流動制御バルブ５０により排気流動を規制すると共にバルブ調整手段３３、３４を作動して、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量を定常運転時より増大（Ｂ１）させるコントローラ（制御手段）９とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス中の未燃ガスの排出量を抑制できる内燃機関の排気浄化装置、特に、燃焼室からの排気ガスの流動を規制し、燃焼室側の排気ガスで未燃ガスを再燃焼させる内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関はその燃焼行程で残留した未燃ガス（ＨＣ）が排気行程で排気ガスと共に排出される傾向にある。例えば図１７に示すように、シリンダヘッド１００とシリンダブロック１１０の燃焼室側隙間（クレビス）ｐ１やピストンとシリンダ壁間の燃焼室側隙間（クレビス）ｐ２に未燃ガス（ＨＣ）が侵入すると、これらには火炎が届かず燃え残る。しかも、ピストン頂部周縁ｐ３には経時的に燃えかすであるデポジットが堆積し、このデポジット生成物内の隙間にも未燃ガス（ＨＣ）が侵入すると、これには火炎が届かず燃え残る。更に、シリンダ壁ｐ４のオイル膜に未燃ガスが付着するとこれが燃え残る。又、シリンダヘッド１００の燃焼室壁１０１は温度が低いため火炎は燃焼室壁１０１の近くでは消炎し、シリンダヘッドの燃焼室壁の近傍の未燃ガス（ＨＣ）も燃え残る傾向にある。
【０００３】
このように、燃焼行程で火炎非到達域に侵入している未燃ガス（ＨＣ）は燃焼室内が低圧化する排気行程において、火炎非到達域より排気ポートを経て排気され、排気ガス悪化を招く。特に、内燃機関はその冷態始動時おいて、その燃焼安定性を確保するため、比較的リッチな混合気が供給されており、燃焼行程で燃え残る未燃ガス（ＨＣ）の排出量が増加し易くなっている。
【０００４】
そこで、この対策として、不図示の排気路上に早期活性化する前段触媒と、その後方に主触媒を配備して冷態始動直後の未燃ガス（ＨＣ）の排出を抑制することが行なわれているが、この触媒だけでは十分な未燃ガス（ＨＣ）の排出防止策と成っていない。
そこで、図１６に示すように、排気ポート１３０下流の排気路１７０内に弁体１４０を配設し、その開度をアクチュエータ１８０で可変調整することで排気流動を規制する排気流動制御バルブ１９０を装備し、排気圧を高め、未燃ガス（ＨＣ）の排出総量を低減させている。
【０００５】
なお、特開平８−１５８８５８号公報（特許文献１）に開示の技術では、冷態始動後に未燃ガス（ＨＣ）の低減を図るため、排気流動バルブ（シャッター）を閉じ、二次エアを吹いているが、これによる内部ＥＧＲ量の上昇が燃焼不安定化を招くことより、排気バルブタイミングを進角して吸気バルブとのオーバーラップ量を小さくし、内部ＥＧＲ量の過度な上昇を防止し、燃焼安定化を図っている。
【０００６】
更に、特開２００１−２６３０５０号公報（特許文献２）には、冷態始動後に排気バルブを進角し、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量を増加させ、排気管内への未燃ガスの流出を促進させ、これに二次エアを吹くことで未燃ガス（ＨＣ）の排気管内での後燃えを促進し、触媒の早期活性化を図り、未燃ガス排出を抑えるというものが開示される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１５８８５８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６３０５０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関ではその冷態始動時の燃焼安定性のため比較的リッチな混合気の供給が行なわれることより、未燃ガス（ＨＣ）排出量の増加が生じ易く、これを単に触媒にまかせて処理するのではなく、燃焼室内で積極的に未燃ガス（ＨＣ）の再燃焼を促進し、その排除を防止することが望まれている。
このような状況下において、特許文献１の技術は排気流動バルブ（シャッター）による内部ＥＧＲ量の過度の上昇による燃焼不安定化を防止するために、排気バルブタイミングを進角して、オーバーラップを低減し、暖機促進を図るというものであり、特許文献２の技術は排気管内での未燃ガス（ＨＣ）の燃焼促進により、未燃ガス（ＨＣ）排出を抑え、早期暖機を図るというものであります。
【０００９】
このように、両特許文献とも、排気路上の未燃ガス（ＨＣ）の再燃焼による暖機促進を図るものではあるが、燃焼室内より流出する排気ガスを積極的に燃焼室内に逆流させる手段を設け、燃焼室内の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスで積極的に攪拌して再燃焼させ、その再燃焼反応による排気昇温効果（触媒早期活性化）、及び未燃ガス（ＨＣ）低減効果、早期の燃焼安定化を促進するというものとはなっていない。
【００１０】
このため、燃焼室内の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスで積極的に攪拌して再燃焼し、未燃ガス（ＨＣ）の排出量を抑え、しかも、燃焼不安定化を避けることが可能な装置が期待されている。
本発明は、以上のような課題に基づき、内燃機関の冷態始動時の未燃ガス（ＨＣ）の燃焼室内での再燃焼をより的確に促進し、未燃ガス（ＨＣ）の排出を抑え、燃焼安定化を図れる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内燃機関の排気路に設けた弁体の開度をアクチュエータで可変調整することで排気流動を規制する排気流動制御バルブと、吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方の開弁時期、開弁期間或いは弁リフト量を可変調整するバルブ調整手段と、内燃機関の運転情報を検出する運転情報検出手段と、内燃機関の運転情報より内燃機関が冷態判定温度を下回ると判定すると、前記排気流動制御バルブにより排気流動を規制すると共に前記バルブ調整手段を作動して、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量を定常運転時より増大させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。
このように、内燃機関の冷態始動時に、排気流動制御バルブにより排気流動を規制し、バルブ調整手段が吸気バルブと排気バルブ少なくとも一方の開弁時期、開弁期間或いは弁リフト量を可変調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これによって、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記バルブ調整手段は、吸気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する吸気バルブ可変調整手段、及び、排気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を有することを特徴とする。
このように、内燃機関の冷態始動時に、排気流動制御バルブにより排気流動を規制し、吸気バルブ可変調整手段と排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を駆動して吸気バルブと排気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これによって、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記バルブ調整手段は、吸気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する吸気バルブ可変調整手段、及び、排気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を有することを特徴とする。
このように、内燃機関の冷態始動時に、弁体により排気流動を規制し、吸気バルブ可変調整手段と排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を駆動して吸気バルブと排気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これによって、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、上記制御手段は、上記排気流動制御バルブの弁体による排気流動規制をすると共に排気バルブと吸気バルブのオーバーラップ量を増大させ、その上で所定時間経過後はオーバーラップ量を経過時間に比例して減少させて定常量に戻し、その戻し時点で上記弁体による排気流動規制を停止させることを特徴とする。
このように、オーバーラップ調整および弁体による排気流動を規制した後、所定時間経過すると、排気ガス中の未燃ガスが低減した運転域に入っていることを考慮し、所定時間経過後の無駄なオーバーラップ調整および弁体による排気流動規制を停止し、無駄な出力ロスを防止できる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、上記制御手段は、上記排気流動制御バルブの弁体による排気流動規制をすると共に排気バルブと吸気バルブのオーバーラップ量を増大させ、その上で所定時間経過前に車両の発進があると、同時点でオーバーラップ量を定常量に戻し、上記弁体による排気流動規制を停止させることを特徴とする。
このように、オーバーラップ調整および弁体による排気流動規制を行なった上で、所定時間経過前に車両の発進があると、同時点でオーバーラップ量を定常量に戻し、弁体による排気流動規制を停止させ、運転性重視の制御を許容することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置Ｍと、同装置を装備する内燃機関を示した。排気浄化装置Ｍは図１に示す内燃機関としての４サイクル４気筒ガソリンエンジン（以後、単にエンジン１と記す）に装着され、燃焼室２での排気の再燃焼を促進して、排気ガス改善を図るよう機能する。
ここで、エンジン１にはクランクシャフト３の回転力で駆動する吸排バルブ４、５が配備され、同吸排バルブ４、５により吸気路Ｒｉ側の吸気ポート６、排気路Ｒｅ側の排気ポート７を燃焼室２に断続的に連通する。更に、各気筒には燃料噴射弁８及び点火プラグ１０が装着される。
【００１７】
エンジン１は吸気ポート６に燃料噴射するマルチポイントインジェクション式を採り、各気筒の燃料噴射弁８には不図示の燃料供給系より等圧燃料が供給されており、エンジンコントローラ（以後単にコントローラ９と記す）内の燃料量制御部Ａ１が空燃比Ａ／Ｆその他の運転情報より導出した燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当のパルス幅の燃料噴射出力Ｄ（Ｔｉｎｊ）を受けて噴射作動をする。
エンジン１の燃料量制御部Ａ１によって、定常運転域では理論空燃比Ａ／Ｆ（１５、０）を保持して混合気の燃焼を行うことで、排気路Ｒｅの前段触媒１１、主触媒１２の浄化効率を高レベルに保持する。なお、暖機運転時は後述の排気ガスと未燃ガス（ＨＣ）の反応による排気昇温効果（触媒早期活性化）を期待し、空燃比がリッチ化される。
【００１８】
点火系の点火プラグ１０は点火回路１３に接続され、点火回路１３はコントローラ９内の点火制御部Ａ２から後述するように点火時期ＩＧＴの信号を受けた際に、同点火時期ＩＧＴに点火出力Ｄｉｇを点火プラグ１０に発し、点火駆動する。
吸気路Ｒｉはエアクリーナ２０からのエアをエンジン本体内の各気筒に流入させるもので、電子制御式のスロットルバルブ（以後単にＥＴＶと記す）１４を備えた吸気管１５、その下流のサージタンク１６、そのサージタンクから分岐して延出する分岐吸気路ｒｉを備えた吸気マニホールド１７、各分岐吸気路ｒｉに連通するようシリンダヘッド１８内に形成され各気筒の吸気バルブ４の開時に燃焼室２に連通する吸気ポート６とを備える。ＥＴＶ１４はコントローラ９内に設けられたスロットル弁駆動部Ａ３から後述するように開弁出力Ｐｏを受けた際に、同弁開度に切換えるよう構成されている。
【００１９】
ＥＴＶ１４の回転軸にはスロットル開度センサ１９が装着され、これより発せられるスロットル開度θｓ信号はコントローラ９に入力される。更に、吸気管１５には吸入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ２２が装着され、吸入空気量Ｑａ信号はコントローラ９に入力される。
【００２０】
排気路Ｒｅは各気筒の燃焼室２の排気ガスを排気バルブ５の開時に排気ポート７より排気マニホールド２３内の各分岐排気路ｒｅに導き、更に、排気ガスを排気管４０の途中に設けた前段触媒１１とその下流の主触媒１２に順次導き、大気開放側に流下させている。前段触媒１１はＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを浄化する三元触媒で形成され、特に、小容量で早期に活性化して冷態始動直後の未燃ガス（ＨＣ）の浄化に寄与するよう形成され、主触媒１２は大容量の三元触媒で形成され、定常運転時の大容量の排気ガス浄化に寄与するよう形成される。
【００２１】
ここで、排気マニホールド２３直下の排気管４０には排気流動を規制する排気流動制御バルブ５０が配設される。この排気流動制御バルブ５０は排気管４０内の排気路Ｒｅの断面積を増減調整可能な弁体５１と、この弁体５１の回転軸５１１を枢支する軸受５２と、回転軸５２を所定回転角の変動幅で、すなわち弁体５１を所定開弁角の変化幅で全閉位置Ｐ０より全開位置Ｐ１まで増減変動させるアクチュエータとしてのステップモータ５３と、ステップモータ５３を駆動回路２８を介して制御するコントローラ９内の排気流動規制制御部Ａａとで構成される。
【００２２】
ここで弁体５１は排気流動規制制御部Ａａに制御されることで、後述するように全閉位置Ｐ０に近い強絞り位置Ｐ４、絞り位置Ｐ２、弱絞り位置Ｐ３とに開閉調整され、排気路Ｒｅの排気の流動規制を増減調整できる。なお、後述する図７中に弁体５１の絞り位置Ｐ２を他の強絞り位置Ｐ４、弱絞り位置Ｐと対比して示した。
【００２３】
弁体５１により後述の排気流動規制を行なうにあたり、排気圧力Ｐｇを大気圧Ｐａ（７６０ｍｍＨｇ）＋７００ｍｍＨｇ、すなわち、大気圧の２倍程度に程度に切換え保持することで、排気ガスの排気行程での燃焼室への逆流を引き出せることが計測されており、これに基づき、絞り位置Ｐ２が設定されている。なお、強絞り位置Ｐ４は絞り位置Ｐ２より更に排気圧力Ｐｇを所定量高め、弱絞り位置Ｐ３は絞り位置Ｐ２より排気圧力Ｐｇを所定量低めに保持できるように適宜設定される。
【００２４】
吸排気バルブ４、５を駆動する動弁系はＤＯＨＣ式の動弁装置５４であり、吸排カム２９、３０を備えた吸排カム軸３１、３２は図示しないベルト回転伝達手段を介してクランクシャフト３の回転を伝達され、回転駆動する。
図２に示すように、動弁装置５４は各気筒毎の吸気バルブ４、排気バルブ５を駆動する。ここでシリンダヘッド１８の軸受け部５５には吸排カム軸３１、３２及び吸排ロッカシャフト５６、５７が互いに並列配備される。
【００２５】
吸排ロッカシャフト５６、５７には吸排ロッカアーム５８、５９が枢支される。吸気ロッカアーム５８はその一端に枢支するローラ６０ｉを介して吸気カム２９に当接し、他端が吸気バルブ４に当接する。排気ロッカアーム５９はその一端に枢支するローラ６０ｅを介して排気カム３０に当接し、他端が排気バルブ５に当接する。
【００２６】
図２に示すように、吸カム軸３１は吸気カム２９の開弁時期（開弁中心時期）θＩｃを可変調整する吸気バルブ可変調整手段である吸気位相調整機構３３を備える。同じく、排カム軸３２は排気バルブ５の開弁時期（開弁中心時期）θＥｃ（図３参照）を可変調整する排気バルブ可変調整手段である排気位相調整機構３４を備える。これら吸排気位相調整機構３３、３４によりバルブ調整手段が構成される。
コントローラ９内には排気流動制御バルブ５０の制御部である排気流動規制制御部Ａａと、動弁装置５４の制御部である吸排気バルブ可変調整部Ａｂとが配備される。
【００２７】
ここで、排気流動規制制御部Ａａは内燃機関の運転情報よりエンジンが寒冷判定温度Ｔｃを下回ると判定すると、排気流動制御バルブ２４を駆動制御し、弁体２５を絞り位置Ｐ２等に切換え、排気バルブ可変調整部Ａｂにより排気バルブ５の開弁時期θＥｃ１、θＩｃ１、開弁期間Ｖｅｏおよび／又はリフト量Ｖｅｈ（図１１参照）を可変調整し、これにより排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏ（図３にハッチング領域として示した）を増減制御する。
【００２８】
コントローラ９内の吸排気バルブ可変調整部Ａｂはエンジンの運転情報よりエンジン１が冷態判定温度Ｔｃを下回ると判定すると、排気バルブ５の開弁時期（開弁中心時期）を定常運転時の開弁時期θＥｃより遅角量−ΔθａずらせたθＥｃ１に設定し、吸気バルブ４と排気バルブ５のオーバーラップ量を定常運転時の量Ｂ０より増大したオーバーラップ量Ｂ１に制御するよう機能する。
【００２９】
図２に示すように、吸排気位相調整機構３３、３４は排カム軸３２の前端部に設けられたスプロケット３５ｉ、３５ｅと、スプロケット３５ｉ、３５ｅと吸排カム軸３１、３２とを相対回転可能に連結する位相制御用アクチュエータ３６ｉ、３６ｅとを備える。スプロケット３５ｉ、３５ｅは図示せぬタイミングベルトを介してクランクシャフト３に連結される。位相制御用アクチュエータ３６ｉ、３６ｅは電磁式の回転型アクチュエータからなり、コントローラ９内の吸排気バルブ可変調整部Ａｂからの制御信号Ｓｔｉ、Ｓｔｅを受けた各駆動回路３７ｉ、３７ｅによって駆動制御される。これにより、吸排バルブ４、５のリフトにおける開弁時期（開弁中心時期）θＩｃ１、θＥｃ１が遅角あるいは進角される。この吸排気位相調整機構３３、３４の制御状態である吸排カム軸３１、３２の回転位置は駆動軸センサ３８ｉ、３８ｅによって検出され、コントローラ９に出力される。
【００３０】
エンジン１はその給排気系及び燃料供給系、点火系をコントローラ９によって制御される。
コントローラ９は運転情報検出手段によりエンジン１の運転情報を検出する。運転情報検出手段としての、クランク角センサ４１は単位クランク角Δθｃ及びエンジン回転数Ｎｅを、スロットル開度センサ１９はスロットル開度θｓを、エアフローセンサ２２は吸入空気量Ｑａを、車速センサは車速Ｖｃを、空燃比センサ４３は空燃比Ａ／Ｆを、シリンダブロック４４に装着された水温センサ４５は冷却水の水温ｗｔをそれぞれコントローラ９に入力する。
【００３１】
ここで、コントローラ９のスロットル弁駆動部Ａ３は、アクセルペダル開度θａ、車速Ｖｃ、冷却水の水温ｗｔ、等に応じた通常時弁開度Ｐｏ、或いは暖機時弁開度Ｐｏを求め、その上で、演算された通常時或いは暖機時弁開度Ｐｏ相当の各開弁出力をＥＴＶ１４に出力し、吸気量制御処理を行っている。
【００３２】
コントローラ９の燃料量制御部Ａ１は、定常時にエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θｓに応じた基本燃料噴射量Ｔｂを求め、これに空燃比Ａ／Ｆ、水温ｗｔ等の補正値ＴＡ／Ｆ、Ｔｗｔを加えて燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂ＋ＴＡ／Ｆ＋Ｔｗｔ）を導出する。その上で、演算された燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当の出力信号Ｄ１を燃料噴射弁８に出力し、燃料噴射量制御を行っている。
【００３３】
ここで、暖機運転時の内、後述の排気流動規制時には、排気ガスと未燃ガス（ＨＣ）の反応による排気昇温効果（触媒早期活性化）を期待し、空燃比Ａ／Ｆの補正値ＴＡ／Ｆがリッチ用の補正値ＴＡ／Ｆｒで燃料噴射量Ｔｉｎｊが演算され、リッチ化された燃料供給がなされる。
コントローラ９の点火制御部Ａ２は、定常時において、スロットル開度θｓ等に応じた基本点火時期ＩＧＴｂと運転状態に応じた遅角補正値ΔＩＧより点火時期ＩＧＴを導出する。その上で、演算され点火時期ＩＧＴ相当の出力信号Ｄｉｇを点火プラグ１０にそれぞれ出力し点火処理を行っている。
【００３４】
次に、図１の内燃機関の排気浄化装置Ｍの作動をコントローラ９の行なう図４の第１冷態始動制御ルーチンに沿って説明する。
コントローラ９はメインスイッチのオンと同時に図示しないメインルーチンに沿ってエンジン１の燃料系、点火系、吸気系の制御を行ない、その途中で冷態始動制御ルーチンの処理を行なう。
【００３５】
第１冷態始動制御ルーチンに達すると、ステップｓ１で始動判定処理を行ない、始動判定後にステップｓ２に進む。この始動判定処理では、スタータ駆動後の所定時間内におけるエンジン回転数Ｎｅが始動判定回転数Ｎｅｓ、例えば３００ｒｐｍを越えたか否か判断し、始動前はメインルーチンにリターンし、始動完了後にはステップｓ２に達する。ここでは冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１（例えば、２５℃）を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ３に、暖気後始動時にはＮｏ側のステップｓ７に進み、後述するように、各々の制御が停止され、メインルーチンにリターンする。
【００３６】
ステップｓ３では、冷態判定温度Ｔｃ１（例えば２５℃）以下に冷却水温度Ｔｗがあるとし、排気流動規制制御部Ａａによりステップモータ５３を駆動して弁体５１を全開位置Ｐ１より絞り位置Ｐ２に切換え、排気流動規制を行ない、排気圧力Ｐｇを大気圧の２倍程度に程度に切換え駆動する。
【００３７】
ステップｓ３よりステップｓ４に達すると、ここでは吸排気バルブ可変調整部Ａｂとして機能する。ここでは、吸気位相調整機構３３の位相制御用アクチュエータ３６ｉによりスプロケット３５ｉと吸カム軸３１を基準開弁時期（開弁中心時期）θＩｃに保持する。一方、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅによりスプロケット３５ｅに対して定常運転時の開弁時期θＥｃより遅角量−ΔθａずらせたθＥｃ１に切換え保持する。
【００３８】
これにより、図３に示すように、基準開弁時期（開弁中心時期）θＩｎの吸気バルブ４に対して遅角量−Δθａずらせた開弁時期θＥｃ１で駆動する排気バルブ５はオーバーラップ量Ｂ１を保つようにして駆動する。
この時、定常運転時より増大したオーバーラップ量Ｂ１でのオーバーラップ増大モードＵ１での運転期間において、弁体５１の排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室２内に投入し、燃焼室２の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室２に残留する未燃ガス（ＨＣ）を極力低減させることができる。更に、オーバーラップ量Ｂ１を増大させることによって、吸気ポート６まで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００３９】
ステップｓ４よりステップｓ５に達すると、ここでは所定経過時間ｔｏのカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ６で経過前はそのままメインルーチンにリターンし、経過した時点でステップｓ７に進み、ここで弁体５１を絞り位置Ｐ２より全開位置Ｐ１に戻し排気流動規制を解除し、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅにより排カム軸３２をスプロケット３５ｅに対してθＥｃ１より定常運転時の開弁時期θＥｃに戻す。即ち、オーバーラップ増大モードＵ１での吸排気位相調整機構３３、３４の駆動を停止し、定常モード（吸排バルブ４、５を基準開弁時期θＩｎ、θＥｎで駆動）Ｕ０に戻し処理し、メインルーチンに戻る。
【００４０】
このように、図１の内燃機関の排気浄化装置Ｍではエンジン冷態始動時において、冷態判定温度Ｔｃ１以下では、オーバーラップ増大モードＵ１での運転期間において、吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻し効果と、弁体５１を絞り位置Ｐ２に切換え排気圧力Ｐｇを大気圧の２倍程度に切換えたこととの相乗効果により、排気ガスを燃焼室２内に確実に逆流させ、その逆流排気ガスにより燃焼室２の排気行程で排出されようとしていた未燃ガスを十分に攪拌して再燃焼させ、燃焼室２で排気ガス中に残留していた未燃ガスを低減させることができる。
【００４１】
上述のところにおいて、第１冷態始動制御ルーチンでステップｓ２で、冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１（例えば、２５℃）を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ３以下の制御を行なっていたが、これに代えて図５に示すような第２冷態始動制御ルーチンを実行しても良い。ここで、第２冷態始動制御ルーチンにおいて、第１冷態始動制御ルーチンでの処理と同様になされる処理には同一ステップ符号を付し、重複説明を簡略化する。
【００４２】
第２冷態始動制御ルーチンに達すると、ステップｓ１で始動判定処理を行ない、ステップｓ２では冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ１０に、暖気後始動時にはＮｏ側のステップｓ７に進み、各々の制御が停止され、メインルーチンにリターンする。ステップｓ１０では、冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１より更に低い寒冷判定温度Ｔｃ２（例えば、０℃）を下回るか否か判断し、Ｎｏでステップｓ３に、Ｙｅｓでステップｓ１１に進む。
【００４３】
ステップｓ３では、比較的緩い低温時（０℃＜Ｔｗ＜２５℃）に冷却水温度Ｔｗがあるとし、排気流動規制制御部Ａａにより弁体２５を弱絞り位置Ｐ３に切換え駆動する。
ステップｓ４に達すると吸排気バルブ可変調整部Ａｂとし、吸気位相調整機構３３の位相制御用アクチュエータ３６ｉにより基準開弁時期θＩｎを保持し、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅにより定常運転時の開弁時期θＥｃより遅角量−ΔθａずらせたθＥｃ１に切換え、図３に示すようにオーバーラップ増大モードＵ１で排気バルブ５を駆動する。
【００４４】
このようなオーバーラップ増大モードＵ１での運転期間において、弁体５１を弱絞り位置Ｐ３に切換え排気圧力Ｐｇを大気圧の２倍弱程度に切換えた排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスを適性量燃焼室２内に投入し、燃焼室２の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室２に残留する未燃ガス（ＨＣ）を極力低減させることができる。更に、オーバーラップ量Ｂ１を増大させることによって、吸気ポート６まで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００４５】
ステップｓ５ではカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ６でｔ０経過を待ち、ステップｓ７に進み、ここで弁体５１を弱絞り位置Ｐ３より全開位置Ｐ１に戻し排気流動規制を解除し、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅにより排カム軸３２をスプロケット３５ｅに対してθＥｃ１より定常運転時の開弁時期θＥｃに戻し、メインルーチンに戻る。
【００４６】
ステップｓ１０で冷却水温度Ｔｗが寒冷判定温度（例えば、０℃）Ｔｃ２を下回ると判断してステップｓ１１に達する。ここでは寒冷判定温度（例えば、０℃）Ｔｃ２を下回ることより、燃焼不安定化を抑制すべく、排気流動規制制御部Ａａにより弁体２５を強絞り位置Ｐ４に切換え駆動する。この後、ステップｓ４〜７に順次進む。
【００４７】
この場合も、図３に示すようにオーバーラップ増大モードＵ１で、弁体５１を強絞り位置Ｐ４に切換え、排気圧力Ｐｇを大気圧の２倍強程度に切換えての排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室２内に投入し、燃焼室２の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室２に残留する未燃ガス（ＨＣ）を極力低減させることができる。
【００４８】
特に、ここでは冷却水温度Ｔｗの低温化の度合いにより逆流排気ガス量を的確に調整でき、適性量の逆流排気ガスを燃焼室２内に投入し、この逆流排気ガスで燃焼室２の排気行程の時点で排出されようとしていた未燃ガスを十分に攪拌して再燃焼させ、燃焼室２で排気ガス中に残留していた未燃ガスを低減させることができる。
【００４９】
上述のところにおいて、第１、第２の冷態始動制御ルーチンでのステップｓ６では、所定経過時間ｔｏの経過した時点で、ステップｓ７に進み、弁体５１を全開位置Ｐ１に戻し処理と、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅによる排カム軸３２をスプロケット３５ｅに対して定常運転時の開弁時期θＥｃに戻し処理していたが、所定経過時間ｔｏの経過前に冷却水Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１以上となると、その時点でステップｓ７に進み、各々の制御が停止される。
【００５０】
上述のところにおいて、第２冷態始動制御ルーチンでのステップｓ１０では、寒冷判定温度Ｔｃ２を順次下回るか否かで、ステップｓ３に進み、弁体２５を弱絞り位置Ｐ３に切換え、ステップｓ１１に進み、弁体２５を強絞り位置Ｐ４に切換え駆動していたが、これに代えて、図６に示すように、ステップｓ３’、ｓ１１’で示す処理を行なってもよい。
【００５１】
ここでは、冷却水温度Ｔｗが寒冷判定温度Ｔｃ２を上回る比較的緩やかな低温と判断すると、ステップｓ３’に進み、ここで所定経過時間ｔｏのカウントタイマＴＩＭ１のカウント値ｔｎに応じた絞り位置ＰＬｎを絞り位置−経過時間マップｍｐ（図７参照）より演算し、同絞り位置ＰＬｎを確保できる駆動出力で、ステップモータ２７を駆動し、弁体２５の絞り位置ＰＬｎを増減調整する。この絞り位置−経過時間マップｍｐでは、燃焼安定化のため、経過時間初期ｅ１の絞り位置を強絞り（大側）に設定し、その後の時間経過ｅ２に応じて電動モータ２６の回転レベル、即ち、攪拌の程度を徐々に低減させ、時間経過に応じて絞り位置ＰＬｎを開放側（Ｐ１側）に緩めている。なお、寒冷判定温度Ｔｃ２以下でステップｓ１０よりステップｓ１１’に達した場合もステップｓ３’と同様に制御されるが、その絞り位置−経過時間マップｍｐでの絞り位置ＰＨｎがより高レベルに設定されることとなり、同様に時間経過に応じた無駄なエネルギロス増を排除している。
【００５２】
上述のところにおいて、第１、２冷態始動制御ルーチンでのステップｓ４では、吸排気バルブ可変調整部Ａｂとし、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅにより定常運転時の開弁時期θＥｃより遅角量−ΔθａずらせたθＥｃ１に排気バルブ５を切換え、図３に示すようにオーバーラップ増大モードＵ１で排気バルブ５を駆動した。これに対し、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ステップｓ４’で、吸気位相調整機構３３の位相制御用アクチュエータ３６ｉにより定常運転時の開弁時期θＩｃより進角量＋ΔθａずらせたθＩｃ２に吸気バルブ４を切換え、オーバーラップ増大モードＵ１で吸気バルブ４を駆動してもよい。
【００５３】
更に、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ステップｓ４”で、吸排気位相調整機構３３、３４の位相制御用アクチュエータ３６ｉ、３６ｅにより定常運転時の開弁時期θＩｃ、θＥｃより進角量＋Δθａ、遅角量−ΔθａずらせたθＩｃ３、θＥｃ３に両バルブ４、５を切換え、オーバーラップ増大モードＵ１で吸排バルブ４、５を駆動してもよい。
【００５４】
これらの場合も、図１の装置と同様の作用効果が得られる。
図１の内燃機関の排気浄化装置Ｍでは吸排カム２９、３０がそれぞれ単一の動弁装置５４であったが、これに代えて、図１０に示すように吸排カムがそれぞれ２つ装備されたカム２段切換え動弁装置８０を用い排気浄化装置Ｍａ（図１の排気浄化装置Ｍの記載を同様に用いて説明する）を構成しても良い。
なお、ここでの排気浄化装置Ｍａはカム２段切換え動弁装置８０以外の部分が図１の排気浄化装置Ｍとほぼ同様の構成部材を備え、ここでは、同一部材に同一符号を付し重複説明を略す。
【００５５】
カム２段切換え動弁装置８０は、シリンダヘッド１５の軸受け部５５にはカム軸３１、３２及び吸排ロッカシャフト６１、６２が互いに並列配備され、カム軸３１、３２に吸気カム２９ａ、２９ｂと排気カム３０ａ、３０ｂがそれぞれ配備される。
【００５６】
吸気ロッカシャフト６１は複数の軸部６１１（一つのみ示す）がシリンダヘッド１５長手方向（図１０で横方向）に沿って直状に順次配列されている。各軸部６１１には吸気ロッカアーム６４１が一体結合され、同吸気ロッカアーム６４１はその先端部で吸気バルブ４を駆動する。吸気ロッカシャフト６１はその軸部６１１に大アーム６３のボス部６３１が枢支され、その隣に小アーム６４２が一体的に取り付けられる。大アーム６３の揺動端はローラ６５を介し大吸気カム２９ａに当接し、小アーム６４２の揺動端はローラ６６を介し小吸気カム２９ｂに当接する。
【００５７】
大アーム６３のボス部６３１と対向する軸部６１１内には、突出し可能に収容され、油路７２からの圧油で油圧駆動する切換えピン７３が配備される。排気ロッカシャフト６２はその軸部６２１に大アーム６７のボス部６７１が枢支され、その隣に小アーム６８２が一体的に取り付けられる。大アーム６７の揺動端はローラ６９を介し大排気カム３０ａに当接し、小アーム６８２の揺動端はローラ７１を介し小排気カム３０ｂに当接する。
大アーム６７のボス部６７１と対向する軸部６２１内には、突出し可能に収容され、油路７４からの圧油で油圧駆動する切換えピン７５が配備される。
【００５８】
各油路７２、７４はシリンダヘッド１８側に連続する制御油路７２ａ、７４ａを介し、オイルポンプ７６、オイルパン７７に連通する。ここで制御油路７２ａ、７４ａには切換え弁である電磁弁７８、７９が介装され、各電磁弁がコントローラ９ａにより駆動制御されることで切換えピン７３、７５の切換え、即ち、小大小吸気カム、２９ａ、２９ｂ、大小排気カム３０ａ、３０ｂの切換えがなされる。なお、ここでは電磁弁７８、７９がオフで、切換えピン７３、７５が非突出し状態で、大アーム６３、６７が空作動して小カム２９ｂ、３０ｂと小アーム６４２、６８２の働きにより吸排バルブ４、５が定常モードＵ０で駆動し、電磁弁７８、７９がオンで、切換えピン７３、７５が突出し状態で、大アーム６３、６７と大カム２９ｂ、３０ｂと吸気、排気ロッカアーム６４１、６８１の働きにより吸排バルブ４、５がリフト量Ｖｅｈ、Ｖｉｈの定常モードＵ０（図１１参照）で駆動する。一方、電磁弁７８、７９オンで、切換えピン７３、７５が突出し作動して、大アーム６３、６７が大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより駆動し、吸排バルブ４、５がリフト量Ｖｅｈ１、Ｖｉｈ１のオーバーラップ増大モードＵａ１（図１１参照）で駆動する。
【００５９】
なお、両ローラ６６、６８の半径は同一で、大吸気カム２９ａ、大排気カム３０ａと小吸気カム２９ｂ、小排気カム３０ｂは突出し部以外の円筒部は同一半径で形成される。
このようなカム２段切換え動弁装置８０は、切換えピン７３、７５の退却時には小吸気、小排気カム２９ｂ、３０ｂにより定常モードＵ０で吸排バルブ４、５が駆動され、切換えピン７３、７５の突出し時には大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより、オーバーラップ増大モードＵａ１で吸排バルブ４、５が駆動し、未燃ガスと排気ガスの撹拌を促進し、燃焼安定性確保と排ガス改善とを図ることができる。
【００６０】
このような内燃機関の排気浄化装置Ｍａはコントローラ９ａにより制御され、このコントローラ９ａは上述のコントローラ９と比較し図１２に示す第３冷態始動制御ルーチン以外の制御が同様のため重複説明を略す。
図１２に示す第３冷態始動制御ルーチンに達すると、ステップｓ１で始動判定処理を行ない、ステップｓ２では冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ３に、暖気後始動時にはＮｏ側のステップｓ７に進み、各々の制御が停止され、メインルーチンにリターンする。ステップｓ３では、冷態判定温度Ｔｃ１以下に冷却水温度Ｔｗがあるとし、ステップモータ５３を駆動して弁体５１を絞り位置Ｐ２に切換え、排気流動規制を行なう。
【００６１】
ステップｓ４に達すると、ここでは吸排気バルブ可変調整部Ａｂとして機能する。ここでは、吸排気位相調整機構３４、３４の位相制御用アクチュエータ３６ｉ、３６ｅによりスプロケット３５ｉ、３５ｅと吸排カム軸３１、３２を定常開弁時期（開弁中心時期）θＩｃ（図１１参照）に保持する。
更に、カム２段切換え動弁装置８０を駆動制御し、即ち、電磁弁７８、７９オンで切換えピン７３、７５が突出し作動して、大アーム６３、６７が大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより駆動し、吸排バルブ４、５がオーバーラップ増大モードＵａ１（図１１参照）で駆動する。
【００６２】
このオーバーラップ増大モードＵａ１での運転期間において、排気流動制御バルブ５０は弁体５１を絞り位置Ｐ２相当の排気圧力Ｐｇに保持し、この弁体５１の排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室２内に投入し、燃焼室２の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室２に残留する未燃ガス（ＨＣ）を極力低減させる、燃焼安定性を確保できる。
【００６３】
更に、オーバーラップ量Ｂ１を増大させることによって、吸気ポート６まで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
ステップｓ５に達するとカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ６でｔ０経過を待ち、ステップｓ７に進み、弁体５１の絞り位置Ｐ２より全開位置Ｐ１への戻し処理と、オーバーラップ増大モードＵａ１を停止し、定常モードＵ０に戻し処理し、メインルーチンに戻る。
【００６４】
上述のところにおいて、内燃機関の排気浄化装置Ｍａの第３冷態始動制御ルーチンでは、ステップｓ４において、両電磁弁７８、７９オンで両切換えピン７３、７５が突出し作動して、大アーム６３、６７が大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより駆動し、吸排バルブ４、５がオーバーラップ増大モードＵａ１（図１１参照）で駆動していた。
しかし、これに代えて、図１３（ａ）、（ｂ）に示すようにステップｓ４’において、電磁弁７９オンで切換えピン７５が突出し作動して、大アーム６７が大排気カム３０ａにより駆動し、排気弁５がオーバーラップ増大モードＵｂ１で駆動するとしてもよい。逆に、図１４（ａ）、（ｂ）に示すようにステップｓ４”において、電磁弁７８オンで切換えピン７３が突出し作動して、大アーム６３が大吸気カム２９ａにより駆動し、吸気弁４がオーバーラップ増大モードＵｃ１で駆動するとしてもよい。これらの場合も、図１の装置と同様の作用効果が得られる。
【００６５】
さらに、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、ステップｓ４’’’において、吸排気バルブ可変調整部Ａｂ’とし、吸排気位相調整機構３４、３４の位相制御用アクチュエータ３５ｉ、３５ｅを進角量＋Δθａおよび遅角量−Δθａを加えて開弁時期θＩｃ、θＥｃを保持する。これに加え、両電磁弁７８、７９オンで両切換えピン７３、７５が突出し作動して、大アーム６３、６７が大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより駆動する。この結果、吸排バルブ４、５がオーバーラップ増大モードＵｄ１で駆動するとしてもよい。これにより、カム２段切換え動弁装置８０に加え、吸気位相調整機構３３が吸気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する吸気バルブ可変調整手段として機能し、排気位相調整機構３４が排気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する排気バルブ可変調整手段として機能する。この場合も、図１の装置と同様の作用効果が得られる。
【００６６】
上述のところにおいて吸気バルブ可変調整手段、排気バルブ可変調整手段としてカム２段切換え動弁装置８０に吸排気位相調整機構３４、３４を加えた構成を示したが、このうち、カム２段切換え動弁装置８０に代えて、特開２００２−２５６９０５号公報に開示されるリフト・作動角可変機構を用い、開弁期間あるいはバルブリフト量の少なくとも一つを可変調整してもよい。この場合も、図１０のカム２段切換え動弁装置８０を用いた排気浄化装置Ｍａと同様の作用効果が得られる。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００６８】
請求項２の発明は、排気流動制御バルブにより排気流動を規制し、吸気バルブと排気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これにより、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００６９】
請求項３の発明は、排気流動制御バルブにより排気流動を規制し、吸気バルブと排気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これにより、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００７０】
請求項４の発明は、オーバーラップ調整および弁体による排気流動を規制した後、所定時間経過すると、排気ガス中の未燃ガスが低減した運転域に入っていることを考慮し、所定時間経過後の無駄なオーバーラップ調整および弁体による排気流動規制を停止し、無駄な出力ロスを防止できる。
【００７１】
請求項５の発明は、オーバーラップ調整および弁体による排気流動規制を行なった上で、所定時間経過前に車両の発進があると、同時点でオーバーラップ量を定常量に戻し、弁体による排気流動規制を停止させ、運転性重視の制御を許容することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置を装備したエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の内燃機関の排気浄化装置内の動弁装置の要部平面図である。
【図３】図１の内燃機関の排気浄化装置の吸排気弁の開弁モード説明図である。
【図４】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第１冷態始動制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第２冷態始動制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第２冷態始動制御ルーチンの他の変形例である。
【図７】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう冷態始動制御ルーチンの第２変形例で用いる絞り位置−経過時間マップｍｐの特性図である。
【図８】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第２冷態始動制御ルーチンの他の変形例で、（ａ）はステップ４’を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図９】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第２冷態始動ルーチンの他の変形例で、（ａ）はステップ４”を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図１０】本発明の他の実施形態としての内燃機関の排気浄化装置で用いる動弁装置の要部平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態としての内燃機関の排気浄化装置で用いる吸排気弁の開弁モード説明図である。
【図１２】図１０の動弁装置を有する内燃機関の排気浄化装置が行なう第３冷態始動ルーチンのフローチャートである。
【図１３】図１２の第３冷態始動制御ルーチンの変形例で、（ａ）はステップ４’を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図１４】図１２の第３冷態始動制御ルーチンの他の変形例で、（ａ）はステップ４”を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図１５】図１２の第３冷態始動制御ルーチンの他の変形例で、（ａ）はステップ４”’を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図１６】内燃機関の二次エア供給装置の概略図である。
【図１７】内燃機関の二次エア供給装置の機能説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン
４ 吸気バルブ
５ 排気バルブ
９、９ａ コントローラ（制御手段）
５４ 動弁装置
５０ 排気流動制御バルブ
５１ 弁体
５３ ステップモータ（アクチュエータ）
８０ カム２段切換え動弁装置
Ａａ 排気流動規制制御部
Ａｂ 吸排気バルブ可変調整部
Ｂ０、Ｂ１ オーバーラップ量
Ｍ、Ｍａ 内燃機関の排気浄化装置
Ｒｉ 吸気路
Ｒｅ 排気路
Ｕ１、Ｕａ１ オーバーラップ増大モード
Ｔｗ 冷却水温（運転情報）
Ｔｃ１ 冷態判定温度
３３ 吸気位相調整機構（吸気バルブ開弁時期調整手段）
３４ 排気位相調整機構（排気バルブ開弁時期調整手段）
４５ 水温センサ（運転情報検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス中の未燃ガスの排出量を抑制できる内燃機関の排気浄化装置、特に、燃焼室からの排気ガスの流動を規制し、燃焼室側の排気ガスで未燃ガスを再燃焼させる内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関はその燃焼行程で残留した未燃ガス（ＨＣ）が排気行程で排気ガスと共に排出される傾向にある。例えば図１７に示すように、シリンダヘッド１００とシリンダブロック１１０の燃焼室側隙間（クレビス）ｐ１やピストンとシリンダ壁間の燃焼室側隙間（クレビス）ｐ２に未燃ガス（ＨＣ）が侵入すると、これらには火炎が届かず燃え残る。しかも、ピストン頂部周縁ｐ３には経時的に燃えかすであるデポジットが堆積し、このデポジット生成物内の隙間にも未燃ガス（ＨＣ）が侵入すると、これには火炎が届かず燃え残る。更に、シリンダ壁ｐ４のオイル膜に未燃ガスが付着するとこれが燃え残る。又、シリンダヘッド１００の燃焼室壁１０１は温度が低いため火炎は燃焼室壁１０１の近くでは消炎し、シリンダヘッドの燃焼室壁の近傍の未燃ガス（ＨＣ）も燃え残る傾向にある。
【０００３】
このように、燃焼行程で火炎非到達域に侵入している未燃ガス（ＨＣ）は燃焼室内が低圧化する排気行程において、火炎非到達域より排気ポートを経て排気され、排気ガス悪化を招く。特に、内燃機関はその冷態始動時おいて、その燃焼安定性を確保するため、比較的リッチな混合気が供給されており、燃焼行程で燃え残る未燃ガス（ＨＣ）の排出量が増加し易くなっている。
【０００４】
そこで、この対策として、不図示の排気路上に早期活性化する前段触媒と、その後方に主触媒を配備して冷態始動直後の未燃ガス（ＨＣ）の排出を抑制することが行なわれているが、この触媒だけでは十分な未燃ガス（ＨＣ）の排出防止策と成っていない。
そこで、図１６に示すように、排気ポート１３０下流の排気路１７０内に弁体１４０を配設し、その開度をアクチュエータ１８０で可変調整することで排気流動を規制する排気流動制御バルブ１９０を装備し、排気圧を高め、未燃ガス（ＨＣ）の排出総量を低減させている。
【０００５】
なお、特開平８−１５８８５８号公報（特許文献１）に開示の技術では、冷態始動後に未燃ガス（ＨＣ）の低減を図るため、排気流動バルブ（シャッター）を閉じ、二次エアを吹いているが、これによる内部ＥＧＲ量の上昇が燃焼不安定化を招くことより、排気バルブタイミングを進角して吸気バルブとのオーバーラップ量を小さくし、内部ＥＧＲ量の過度な上昇を防止し、燃焼安定化を図っている。
【０００６】
更に、特開２００１−２６３０５０号公報（特許文献２）には、冷態始動後に排気バルブを進角し、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量を増加させ、排気管内への未燃ガスの流出を促進させ、これに二次エアを吹くことで未燃ガス（ＨＣ）の排気管内での後燃えを促進し、触媒の早期活性化を図り、未燃ガス排出を抑えるというものが開示される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１５８８５８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６３０５０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関ではその冷態始動時の燃焼安定性のため比較的リッチな混合気の供給が行なわれることより、未燃ガス（ＨＣ）排出量の増加が生じ易く、これを単に触媒にまかせて処理するのではなく、燃焼室内で積極的に未燃ガス（ＨＣ）の再燃焼を促進し、その排除を防止することが望まれている。
このような状況下において、特許文献１の技術は排気流動バルブ（シャッター）による内部ＥＧＲ量の過度の上昇による燃焼不安定化を防止するために、排気バルブタイミングを進角して、オーバーラップを低減し、暖機促進を図るというものであり、特許文献２の技術は排気管内での未燃ガス（ＨＣ）の燃焼促進により、未燃ガス（ＨＣ）排出を抑え、早期暖機を図るというものであります。
【０００９】
このように、両特許文献とも、排気路上の未燃ガス（ＨＣ）の再燃焼による暖機促進を図るものではあるが、燃焼室内より流出する排気ガスを積極的に燃焼室内に逆流させる手段を設け、燃焼室内の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスで積極的に攪拌して再燃焼させ、その再燃焼反応による排気昇温効果（触媒早期活性化）、及び未燃ガス（ＨＣ）低減効果、早期の燃焼安定化を促進するというものとはなっていない。
【００１０】
このため、燃焼室内の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスで積極的に攪拌して再燃焼し、未燃ガス（ＨＣ）の排出量を抑え、しかも、燃焼不安定化を避けることが可能な装置が期待されている。
本発明は、以上のような課題に基づき、内燃機関の冷態始動時の未燃ガス（ＨＣ）の燃焼室内での再燃焼をより的確に促進し、未燃ガス（ＨＣ）の排出を抑え、燃焼安定化を図れる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内燃機関の排気路に設けた弁体の開度をアクチュエータで可変調整することで排気流動を規制する排気流動制御バルブと、吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方の開弁時期、開弁期間或いは弁リフト量を可変調整するバルブ調整手段と、内燃機関の運転情報を検出する運転情報検出手段と、内燃機関の運転情報より内燃機関が冷態判定温度を下回ると判定すると、前記排気流動制御バルブにより排気流動を規制すると共に前記バルブ調整手段を作動して、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量を定常運転時より増大させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。
このように、内燃機関の冷態始動時に、排気流動制御バルブにより排気流動を規制し、バルブ調整手段が吸気バルブと排気バルブ少なくとも一方の開弁時期、開弁期間或いは弁リフト量を可変調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これによって、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記バルブ調整手段は、吸気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する吸気バルブ可変調整手段、及び、排気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を有することを特徴とする。
このように、内燃機関の冷態始動時に、排気流動制御バルブにより排気流動を規制し、吸気バルブ可変調整手段と排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を駆動して吸気バルブと排気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これによって、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記バルブ調整手段は、吸気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する吸気バルブ可変調整手段、及び、排気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を有することを特徴とする。
このように、内燃機関の冷態始動時に、弁体により排気流動を規制し、吸気バルブ可変調整手段と排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を駆動して吸気バルブと排気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これによって、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、上記制御手段は、上記排気流動制御バルブの弁体による排気流動規制をすると共に排気バルブと吸気バルブのオーバーラップ量を増大させ、その上で所定時間経過後はオーバーラップ量を経過時間に比例して減少させて定常量に戻し、その戻し時点で上記弁体による排気流動規制を停止させることを特徴とする。
このように、オーバーラップ調整および弁体による排気流動を規制した後、所定時間経過すると、排気ガス中の未燃ガスが低減した運転域に入っていることを考慮し、所定時間経過後の無駄なオーバーラップ調整および弁体による排気流動規制を停止し、無駄な出力ロスを防止できる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、上記制御手段は、上記排気流動制御バルブの弁体による排気流動規制をすると共に排気バルブと吸気バルブのオーバーラップ量を増大させ、その上で所定時間経過前に車両の発進があると、同時点でオーバーラップ量を定常量に戻し、上記弁体による排気流動規制を停止させることを特徴とする。
このように、オーバーラップ調整および弁体による排気流動規制を行なった上で、所定時間経過前に車両の発進があると、同時点でオーバーラップ量を定常量に戻し、弁体による排気流動規制を停止させ、運転性重視の制御を許容することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置Ｍと、同装置を装備する内燃機関を示した。排気浄化装置Ｍは図１に示す内燃機関としての４サイクル４気筒ガソリンエンジン（以後、単にエンジン１と記す）に装着され、燃焼室２での排気の再燃焼を促進して、排気ガス改善を図るよう機能する。
ここで、エンジン１にはクランクシャフト３の回転力で駆動する吸排バルブ４、５が配備され、同吸排バルブ４、５により吸気路Ｒｉ側の吸気ポート６、排気路Ｒｅ側の排気ポート７を燃焼室２に断続的に連通する。更に、各気筒には燃料噴射弁８及び点火プラグ１０が装着される。
【００１７】
エンジン１は吸気ポート６に燃料噴射するマルチポイントインジェクション式を採り、各気筒の燃料噴射弁８には不図示の燃料供給系より等圧燃料が供給されており、エンジンコントローラ（以後単にコントローラ９と記す）内の燃料量制御部Ａ１が空燃比Ａ／Ｆその他の運転情報より導出した燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当のパルス幅の燃料噴射出力Ｄ（Ｔｉｎｊ）を受けて噴射作動をする。
エンジン１の燃料量制御部Ａ１によって、定常運転域では理論空燃比Ａ／Ｆ（１５、０）を保持して混合気の燃焼を行うことで、排気路Ｒｅの前段触媒１１、主触媒１２の浄化効率を高レベルに保持する。なお、暖機運転時は後述の排気ガスと未燃ガス（ＨＣ）の反応による排気昇温効果（触媒早期活性化）を期待し、空燃比がリッチ化される。
【００１８】
点火系の点火プラグ１０は点火回路１３に接続され、点火回路１３はコントローラ９内の点火制御部Ａ２から後述するように点火時期ＩＧＴの信号を受けた際に、同点火時期ＩＧＴに点火出力Ｄｉｇを点火プラグ１０に発し、点火駆動する。
吸気路Ｒｉはエアクリーナ２０からのエアをエンジン本体内の各気筒に流入させるもので、電子制御式のスロットルバルブ（以後単にＥＴＶと記す）１４を備えた吸気管１５、その下流のサージタンク１６、そのサージタンクから分岐して延出する分岐吸気路ｒｉを備えた吸気マニホールド１７、各分岐吸気路ｒｉに連通するようシリンダヘッド１８内に形成され各気筒の吸気バルブ４の開時に燃焼室２に連通する吸気ポート６とを備える。ＥＴＶ１４はコントローラ９内に設けられたスロットル弁駆動部Ａ３から後述するように開弁出力Ｐｏを受けた際に、同弁開度に切換えるよう構成されている。
【００１９】
ＥＴＶ１４の回転軸にはスロットル開度センサ１９が装着され、これより発せられるスロットル開度θｓ信号はコントローラ９に入力される。更に、吸気管１５には吸入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ２２が装着され、吸入空気量Ｑａ信号はコントローラ９に入力される。
【００２０】
排気路Ｒｅは各気筒の燃焼室２の排気ガスを排気バルブ５の開時に排気ポート７より排気マニホールド２３内の各分岐排気路ｒｅに導き、更に、排気ガスを排気管４０の途中に設けた前段触媒１１とその下流の主触媒１２に順次導き、大気開放側に流下させている。前段触媒１１はＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを浄化する三元触媒で形成され、特に、小容量で早期に活性化して冷態始動直後の未燃ガス（ＨＣ）の浄化に寄与するよう形成され、主触媒１２は大容量の三元触媒で形成され、定常運転時の大容量の排気ガス浄化に寄与するよう形成される。
【００２１】
ここで、排気マニホールド２３直下の排気管４０には排気流動を規制する排気流動制御バルブ５０が配設される。この排気流動制御バルブ５０は排気管４０内の排気路Ｒｅの断面積を増減調整可能な弁体５１と、この弁体５１の回転軸５１１を枢支する軸受５２と、回転軸５２を所定回転角の変動幅で、すなわち弁体５１を所定開弁角の変化幅で全閉位置Ｐ０より全開位置Ｐ１まで増減変動させるアクチュエータとしてのステップモータ５３と、ステップモータ５３を駆動回路２８を介して制御するコントローラ９内の排気流動規制制御部Ａａとで構成される。
【００２２】
ここで弁体５１は排気流動規制制御部Ａａに制御されることで、後述するように全閉位置Ｐ０に近い強絞り位置Ｐ４、絞り位置Ｐ２、弱絞り位置Ｐ３とに開閉調整され、排気路Ｒｅの排気の流動規制を増減調整できる。なお、後述する図７中に弁体５１の絞り位置Ｐ２を他の強絞り位置Ｐ４、弱絞り位置Ｐと対比して示した。
【００２３】
弁体５１により後述の排気流動規制を行なうにあたり、排気圧力Ｐｇを大気圧Ｐａ（７６０ｍｍＨｇ）＋７００ｍｍＨｇ、すなわち、大気圧の２倍程度に程度に切換え保持することで、排気ガスの排気行程での燃焼室への逆流を引き出せることが計測されており、これに基づき、絞り位置Ｐ２が設定されている。なお、強絞り位置Ｐ４は絞り位置Ｐ２より更に排気圧力Ｐｇを所定量高め、弱絞り位置Ｐ３は絞り位置Ｐ２より排気圧力Ｐｇを所定量低めに保持できるように適宜設定される。
【００２４】
吸排気バルブ４、５を駆動する動弁系はＤＯＨＣ式の動弁装置５４であり、吸排カム２９、３０を備えた吸排カム軸３１、３２は図示しないベルト回転伝達手段を介してクランクシャフト３の回転を伝達され、回転駆動する。
図２に示すように、動弁装置５４は各気筒毎の吸気バルブ４、排気バルブ５を駆動する。ここでシリンダヘッド１８の軸受け部５５には吸排カム軸３１、３２及び吸排ロッカシャフト５６、５７が互いに並列配備される。
【００２５】
吸排ロッカシャフト５６、５７には吸排ロッカアーム５８、５９が枢支される。吸気ロッカアーム５８はその一端に枢支するローラ６０ｉを介して吸気カム２９に当接し、他端が吸気バルブ４に当接する。排気ロッカアーム５９はその一端に枢支するローラ６０ｅを介して排気カム３０に当接し、他端が排気バルブ５に当接する。
【００２６】
図２に示すように、吸カム軸３１は吸気カム２９の開弁時期（開弁中心時期）θＩｃを可変調整する吸気バルブ可変調整手段である吸気位相調整機構３３を備える。同じく、排カム軸３２は排気バルブ５の開弁時期（開弁中心時期）θＥｃ（図３参照）を可変調整する排気バルブ可変調整手段である排気位相調整機構３４を備える。これら吸排気位相調整機構３３、３４によりバルブ調整手段が構成される。
コントローラ９内には排気流動制御バルブ５０の制御部である排気流動規制制御部Ａａと、動弁装置５４の制御部である吸排気バルブ可変調整部Ａｂとが配備される。
【００２７】
ここで、排気流動規制制御部Ａａは内燃機関の運転情報よりエンジンが寒冷判定温度Ｔｃを下回ると判定すると、排気流動制御バルブ２４を駆動制御し、弁体２５を絞り位置Ｐ２等に切換え、排気バルブ可変調整部Ａｂにより排気バルブ５の開弁時期θＥｃ１、θＩｃ１、開弁期間Ｖｅｏおよび／又はリフト量Ｖｅｈ（図１１参照）を可変調整し、これにより排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏ（図３にハッチング領域として示した）を増減制御する。
【００２８】
コントローラ９内の吸排気バルブ可変調整部Ａｂはエンジンの運転情報よりエンジン１が冷態判定温度Ｔｃを下回ると判定すると、排気バルブ５の開弁時期（開弁中心時期）を定常運転時の開弁時期θＥｃより遅角量−ΔθａずらせたθＥｃ１に設定し、吸気バルブ４と排気バルブ５のオーバーラップ量を定常運転時の量Ｂ０より増大したオーバーラップ量Ｂ１に制御するよう機能する。
【００２９】
図２に示すように、吸排気位相調整機構３３、３４は排カム軸３２の前端部に設けられたスプロケット３５ｉ、３５ｅと、スプロケット３５ｉ、３５ｅと吸排カム軸３１、３２とを相対回転可能に連結する位相制御用アクチュエータ３６ｉ、３６ｅとを備える。スプロケット３５ｉ、３５ｅは図示せぬタイミングベルトを介してクランクシャフト３に連結される。位相制御用アクチュエータ３６ｉ、３６ｅは電磁式の回転型アクチュエータからなり、コントローラ９内の吸排気バルブ可変調整部Ａｂからの制御信号Ｓｔｉ、Ｓｔｅを受けた各駆動回路３７ｉ、３７ｅによって駆動制御される。これにより、吸排バルブ４、５のリフトにおける開弁時期（開弁中心時期）θＩｃ１、θＥｃ１が遅角あるいは進角される。この吸排気位相調整機構３３、３４の制御状態である吸排カム軸３１、３２の回転位置は駆動軸センサ３８ｉ、３８ｅによって検出され、コントローラ９に出力される。
【００３０】
エンジン１はその給排気系及び燃料供給系、点火系をコントローラ９によって制御される。
コントローラ９は運転情報検出手段によりエンジン１の運転情報を検出する。運転情報検出手段としての、クランク角センサ４１は単位クランク角Δθｃ及びエンジン回転数Ｎｅを、スロットル開度センサ１９はスロットル開度θｓを、エアフローセンサ２２は吸入空気量Ｑａを、車速センサは車速Ｖｃを、空燃比センサ４３は空燃比Ａ／Ｆを、シリンダブロック４４に装着された水温センサ４５は冷却水の水温ｗｔをそれぞれコントローラ９に入力する。
【００３１】
ここで、コントローラ９のスロットル弁駆動部Ａ３は、アクセルペダル開度θａ、車速Ｖｃ、冷却水の水温ｗｔ、等に応じた通常時弁開度Ｐｏ、或いは暖機時弁開度Ｐｏを求め、その上で、演算された通常時或いは暖機時弁開度Ｐｏ相当の各開弁出力をＥＴＶ１４に出力し、吸気量制御処理を行っている。
【００３２】
コントローラ９の燃料量制御部Ａ１は、定常時にエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θｓに応じた基本燃料噴射量Ｔｂを求め、これに空燃比Ａ／Ｆ、水温ｗｔ等の補正値ＴＡ／Ｆ、Ｔｗｔを加えて燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂ＋ＴＡ／Ｆ＋Ｔｗｔ）を導出する。その上で、演算された燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当の出力信号Ｄ１を燃料噴射弁８に出力し、燃料噴射量制御を行っている。
【００３３】
ここで、暖機運転時の内、後述の排気流動規制時には、排気ガスと未燃ガス（ＨＣ）の反応による排気昇温効果（触媒早期活性化）を期待し、空燃比Ａ／Ｆの補正値ＴＡ／Ｆがリッチ用の補正値ＴＡ／Ｆｒで燃料噴射量Ｔｉｎｊが演算され、リッチ化された燃料供給がなされる。
コントローラ９の点火制御部Ａ２は、定常時において、スロットル開度θｓ等に応じた基本点火時期ＩＧＴｂと運転状態に応じた遅角補正値ΔＩＧより点火時期ＩＧＴを導出する。その上で、演算され点火時期ＩＧＴ相当の出力信号Ｄｉｇを点火プラグ１０にそれぞれ出力し点火処理を行っている。
【００３４】
次に、図１の内燃機関の排気浄化装置Ｍの作動をコントローラ９の行なう図４の第１冷態始動制御ルーチンに沿って説明する。
コントローラ９はメインスイッチのオンと同時に図示しないメインルーチンに沿ってエンジン１の燃料系、点火系、吸気系の制御を行ない、その途中で冷態始動制御ルーチンの処理を行なう。
【００３５】
第１冷態始動制御ルーチンに達すると、ステップｓ１で始動判定処理を行ない、始動判定後にステップｓ２に進む。この始動判定処理では、スタータ駆動後の所定時間内におけるエンジン回転数Ｎｅが始動判定回転数Ｎｅｓ、例えば３００ｒｐｍを越えたか否か判断し、始動前はメインルーチンにリターンし、始動完了後にはステップｓ２に達する。ここでは冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１（例えば、２５℃）を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ３に、暖気後始動時にはＮｏ側のステップｓ７に進み、後述するように、各々の制御が停止され、メインルーチンにリターンする。
【００３６】
ステップｓ３では、冷態判定温度Ｔｃ１（例えば２５℃）以下に冷却水温度Ｔｗがあるとし、排気流動規制制御部Ａａによりステップモータ５３を駆動して弁体５１を全開位置Ｐ１より絞り位置Ｐ２に切換え、排気流動規制を行ない、排気圧力Ｐｇを大気圧の２倍程度に程度に切換え駆動する。
【００３７】
ステップｓ３よりステップｓ４に達すると、ここでは吸排気バルブ可変調整部Ａｂとして機能する。ここでは、吸気位相調整機構３３の位相制御用アクチュエータ３６ｉによりスプロケット３５ｉと吸カム軸３１を基準開弁時期（開弁中心時期）θＩｃに保持する。一方、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅによりスプロケット３５ｅに対して定常運転時の開弁時期θＥｃより遅角量−ΔθａずらせたθＥｃ１に切換え保持する。
【００３８】
これにより、図３に示すように、基準開弁時期（開弁中心時期）θＩｎの吸気バルブ４に対して遅角量−Δθａずらせた開弁時期θＥｃ１で駆動する排気バルブ５はオーバーラップ量Ｂ１を保つようにして駆動する。
この時、定常運転時より増大したオーバーラップ量Ｂ１でのオーバーラップ増大モードＵ１での運転期間において、弁体５１の排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室２内に投入し、燃焼室２の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室２に残留する未燃ガス（ＨＣ）を極力低減させることができる。更に、オーバーラップ量Ｂ１を増大させることによって、吸気ポート６まで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００３９】
ステップｓ４よりステップｓ５に達すると、ここでは所定経過時間ｔｏのカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ６で経過前はそのままメインルーチンにリターンし、経過した時点でステップｓ７に進み、ここで弁体５１を絞り位置Ｐ２より全開位置Ｐ１に戻し排気流動規制を解除し、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅにより排カム軸３２をスプロケット３５ｅに対してθＥｃ１より定常運転時の開弁時期θＥｃに戻す。即ち、オーバーラップ増大モードＵ１での吸排気位相調整機構３３、３４の駆動を停止し、定常モード（吸排バルブ４、５を基準開弁時期θＩｎ、θＥｎで駆動）Ｕ０に戻し処理し、メインルーチンに戻る。
【００４０】
このように、図１の内燃機関の排気浄化装置Ｍではエンジン冷態始動時において、冷態判定温度Ｔｃ１以下では、オーバーラップ増大モードＵ１での運転期間において、吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻し効果と、弁体５１を絞り位置Ｐ２に切換え排気圧力Ｐｇを大気圧の２倍程度に切換えたこととの相乗効果により、排気ガスを燃焼室２内に確実に逆流させ、その逆流排気ガスにより燃焼室２の排気行程で排出されようとしていた未燃ガスを十分に攪拌して再燃焼させ、燃焼室２で排気ガス中に残留していた未燃ガスを低減させることができる。
【００４１】
上述のところにおいて、第１冷態始動制御ルーチンでステップｓ２で、冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１（例えば、２５℃）を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ３以下の制御を行なっていたが、これに代えて図５に示すような第２冷態始動制御ルーチンを実行しても良い。ここで、第２冷態始動制御ルーチンにおいて、第１冷態始動制御ルーチンでの処理と同様になされる処理には同一ステップ符号を付し、重複説明を簡略化する。
【００４２】
第２冷態始動制御ルーチンに達すると、ステップｓ１で始動判定処理を行ない、ステップｓ２では冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ１０に、暖気後始動時にはＮｏ側のステップｓ７に進み、各々の制御が停止され、メインルーチンにリターンする。ステップｓ１０では、冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１より更に低い寒冷判定温度Ｔｃ２（例えば、０℃）を下回るか否か判断し、Ｎｏでステップｓ３に、Ｙｅｓでステップｓ１１に進む。
【００４３】
ステップｓ３では、比較的緩い低温時（０℃＜Ｔｗ＜２５℃）に冷却水温度Ｔｗがあるとし、排気流動規制制御部Ａａにより弁体２５を弱絞り位置Ｐ３に切換え駆動する。
ステップｓ４に達すると吸排気バルブ可変調整部Ａｂとし、吸気位相調整機構３３の位相制御用アクチュエータ３６ｉにより基準開弁時期θＩｎを保持し、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅにより定常運転時の開弁時期θＥｃより遅角量−ΔθａずらせたθＥｃ１に切換え、図３に示すようにオーバーラップ増大モードＵ１で排気バルブ５を駆動する。
【００４４】
このようなオーバーラップ増大モードＵ１での運転期間において、弁体５１を弱絞り位置Ｐ３に切換え排気圧力Ｐｇを大気圧の２倍弱程度に切換えた排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスを適性量燃焼室２内に投入し、燃焼室２の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室２に残留する未燃ガス（ＨＣ）を極力低減させることができる。更に、オーバーラップ量Ｂ１を増大させることによって、吸気ポート６まで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００４５】
ステップｓ５ではカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ６でｔ０経過を待ち、ステップｓ７に進み、ここで弁体５１を弱絞り位置Ｐ３より全開位置Ｐ１に戻し排気流動規制を解除し、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅにより排カム軸３２をスプロケット３５ｅに対してθＥｃ１より定常運転時の開弁時期θＥｃに戻し、メインルーチンに戻る。
【００４６】
ステップｓ１０で冷却水温度Ｔｗが寒冷判定温度（例えば、０℃）Ｔｃ２を下回ると判断してステップｓ１１に達する。ここでは寒冷判定温度（例えば、０℃）Ｔｃ２を下回ることより、燃焼不安定化を抑制すべく、排気流動規制制御部Ａａにより弁体２５を強絞り位置Ｐ４に切換え駆動する。この後、ステップｓ４〜７に順次進む。
【００４７】
この場合も、図３に示すようにオーバーラップ増大モードＵ１で、弁体５１を強絞り位置Ｐ４に切換え、排気圧力Ｐｇを大気圧の２倍強程度に切換えての排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室２内に投入し、燃焼室２の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室２に残留する未燃ガス（ＨＣ）を極力低減させることができる。
【００４８】
特に、ここでは冷却水温度Ｔｗの低温化の度合いにより逆流排気ガス量を的確に調整でき、適性量の逆流排気ガスを燃焼室２内に投入し、この逆流排気ガスで燃焼室２の排気行程の時点で排出されようとしていた未燃ガスを十分に攪拌して再燃焼させ、燃焼室２で排気ガス中に残留していた未燃ガスを低減させることができる。
【００４９】
上述のところにおいて、第１、第２の冷態始動制御ルーチンでのステップｓ６では、所定経過時間ｔｏの経過した時点で、ステップｓ７に進み、弁体５１を全開位置Ｐ１に戻し処理と、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅによる排カム軸３２をスプロケット３５ｅに対して定常運転時の開弁時期θＥｃに戻し処理していたが、所定経過時間ｔｏの経過前に冷却水Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１以上となると、その時点でステップｓ７に進み、各々の制御が停止される。
【００５０】
上述のところにおいて、第２冷態始動制御ルーチンでのステップｓ１０では、寒冷判定温度Ｔｃ２を順次下回るか否かで、ステップｓ３に進み、弁体２５を弱絞り位置Ｐ３に切換え、ステップｓ１１に進み、弁体２５を強絞り位置Ｐ４に切換え駆動していたが、これに代えて、図６に示すように、ステップｓ３’、ｓ１１’で示す処理を行なってもよい。
【００５１】
ここでは、冷却水温度Ｔｗが寒冷判定温度Ｔｃ２を上回る比較的緩やかな低温と判断すると、ステップｓ３’に進み、ここで所定経過時間ｔｏのカウントタイマＴＩＭ１のカウント値ｔｎに応じた絞り位置ＰＬｎを絞り位置−経過時間マップｍｐ（図７参照）より演算し、同絞り位置ＰＬｎを確保できる駆動出力で、ステップモータ２７を駆動し、弁体２５の絞り位置ＰＬｎを増減調整する。この絞り位置−経過時間マップｍｐでは、燃焼安定化のため、経過時間初期ｅ１の絞り位置を強絞り（大側）に設定し、その後の時間経過ｅ２に応じて電動モータ２６の回転レベル、即ち、攪拌の程度を徐々に低減させ、時間経過に応じて絞り位置ＰＬｎを開放側（Ｐ１側）に緩めている。なお、寒冷判定温度Ｔｃ２以下でステップｓ１０よりステップｓ１１’に達した場合もステップｓ３’と同様に制御されるが、その絞り位置−経過時間マップｍｐでの絞り位置ＰＨｎがより高レベルに設定されることとなり、同様に時間経過に応じた無駄なエネルギロス増を排除している。
【００５２】
上述のところにおいて、第１、２冷態始動制御ルーチンでのステップｓ４では、吸排気バルブ可変調整部Ａｂとし、排気位相調整機構３４の位相制御用アクチュエータ３６ｅにより定常運転時の開弁時期θＥｃより遅角量−ΔθａずらせたθＥｃ１に排気バルブ５を切換え、図３に示すようにオーバーラップ増大モードＵ１で排気バルブ５を駆動した。これに対し、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ステップｓ４’で、吸気位相調整機構３３の位相制御用アクチュエータ３６ｉにより定常運転時の開弁時期θＩｃより進角量＋ΔθａずらせたθＩｃ２に吸気バルブ４を切換え、オーバーラップ増大モードＵ１で吸気バルブ４を駆動してもよい。
【００５３】
更に、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ステップｓ４”で、吸排気位相調整機構３３、３４の位相制御用アクチュエータ３６ｉ、３６ｅにより定常運転時の開弁時期θＩｃ、θＥｃより進角量＋Δθａ、遅角量−ΔθａずらせたθＩｃ３、θＥｃ３に両バルブ４、５を切換え、オーバーラップ増大モードＵ１で吸排バルブ４、５を駆動してもよい。
【００５４】
これらの場合も、図１の装置と同様の作用効果が得られる。
図１の内燃機関の排気浄化装置Ｍでは吸排カム２９、３０がそれぞれ単一の動弁装置５４であったが、これに代えて、図１０に示すように吸排カムがそれぞれ２つ装備されたカム２段切換え動弁装置８０を用い排気浄化装置Ｍａ（図１の排気浄化装置Ｍの記載を同様に用いて説明する）を構成しても良い。
なお、ここでの排気浄化装置Ｍａはカム２段切換え動弁装置８０以外の部分が図１の排気浄化装置Ｍとほぼ同様の構成部材を備え、ここでは、同一部材に同一符号を付し重複説明を略す。
【００５５】
カム２段切換え動弁装置８０は、シリンダヘッド１５の軸受け部５５にはカム軸３１、３２及び吸排ロッカシャフト６１、６２が互いに並列配備され、カム軸３１、３２に吸気カム２９ａ、２９ｂと排気カム３０ａ、３０ｂがそれぞれ配備される。
【００５６】
吸気ロッカシャフト６１は複数の軸部６１１（一つのみ示す）がシリンダヘッド１５長手方向（図１０で横方向）に沿って直状に順次配列されている。各軸部６１１には吸気ロッカアーム６４１が一体結合され、同吸気ロッカアーム６４１はその先端部で吸気バルブ４を駆動する。吸気ロッカシャフト６１はその軸部６１１に大アーム６３のボス部６３１が枢支され、その隣に小アーム６４２が一体的に取り付けられる。大アーム６３の揺動端はローラ６５を介し大吸気カム２９ａに当接し、小アーム６４２の揺動端はローラ６６を介し小吸気カム２９ｂに当接する。
【００５７】
大アーム６３のボス部６３１と対向する軸部６１１内には、突出し可能に収容され、油路７２からの圧油で油圧駆動する切換えピン７３が配備される。排気ロッカシャフト６２はその軸部６２１に大アーム６７のボス部６７１が枢支され、その隣に小アーム６８２が一体的に取り付けられる。大アーム６７の揺動端はローラ６９を介し大排気カム３０ａに当接し、小アーム６８２の揺動端はローラ７１を介し小排気カム３０ｂに当接する。
大アーム６７のボス部６７１と対向する軸部６２１内には、突出し可能に収容され、油路７４からの圧油で油圧駆動する切換えピン７５が配備される。
【００５８】
各油路７２、７４はシリンダヘッド１８側に連続する制御油路７２ａ、７４ａを介し、オイルポンプ７６、オイルパン７７に連通する。ここで制御油路７２ａ、７４ａには切換え弁である電磁弁７８、７９が介装され、各電磁弁がコントローラ９ａにより駆動制御されることで切換えピン７３、７５の切換え、即ち、小大小吸気カム、２９ａ、２９ｂ、大小排気カム３０ａ、３０ｂの切換えがなされる。なお、ここでは電磁弁７８、７９がオフで、切換えピン７３、７５が非突出し状態で、大アーム６３、６７が空作動して小カム２９ｂ、３０ｂと小アーム６４２、６８２の働きにより吸排バルブ４、５が定常モードＵ０で駆動し、電磁弁７８、７９がオンで、切換えピン７３、７５が突出し状態で、大アーム６３、６７と大カム２９ｂ、３０ｂと吸気、排気ロッカアーム６４１、６８１の働きにより吸排バルブ４、５がリフト量Ｖｅｈ、Ｖｉｈの定常モードＵ０（図１１参照）で駆動する。一方、電磁弁７８、７９オンで、切換えピン７３、７５が突出し作動して、大アーム６３、６７が大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより駆動し、吸排バルブ４、５がリフト量Ｖｅｈ１、Ｖｉｈ１のオーバーラップ増大モードＵａ１（図１１参照）で駆動する。
【００５９】
なお、両ローラ６６、６８の半径は同一で、大吸気カム２９ａ、大排気カム３０ａと小吸気カム２９ｂ、小排気カム３０ｂは突出し部以外の円筒部は同一半径で形成される。
このようなカム２段切換え動弁装置８０は、切換えピン７３、７５の退却時には小吸気、小排気カム２９ｂ、３０ｂにより定常モードＵ０で吸排バルブ４、５が駆動され、切換えピン７３、７５の突出し時には大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより、オーバーラップ増大モードＵａ１で吸排バルブ４、５が駆動し、未燃ガスと排気ガスの撹拌を促進し、燃焼安定性確保と排ガス改善とを図ることができる。
【００６０】
このような内燃機関の排気浄化装置Ｍａはコントローラ９ａにより制御され、このコントローラ９ａは上述のコントローラ９と比較し図１２に示す第３冷態始動制御ルーチン以外の制御が同様のため重複説明を略す。
図１２に示す第３冷態始動制御ルーチンに達すると、ステップｓ１で始動判定処理を行ない、ステップｓ２では冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ３に、暖気後始動時にはＮｏ側のステップｓ７に進み、各々の制御が停止され、メインルーチンにリターンする。ステップｓ３では、冷態判定温度Ｔｃ１以下に冷却水温度Ｔｗがあるとし、ステップモータ５３を駆動して弁体５１を絞り位置Ｐ２に切換え、排気流動規制を行なう。
【００６１】
ステップｓ４に達すると、ここでは吸排気バルブ可変調整部Ａｂとして機能する。ここでは、吸排気位相調整機構３４、３４の位相制御用アクチュエータ３６ｉ、３６ｅによりスプロケット３５ｉ、３５ｅと吸排カム軸３１、３２を定常開弁時期（開弁中心時期）θＩｃ（図１１参照）に保持する。
更に、カム２段切換え動弁装置８０を駆動制御し、即ち、電磁弁７８、７９オンで切換えピン７３、７５が突出し作動して、大アーム６３、６７が大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより駆動し、吸排バルブ４、５がオーバーラップ増大モードＵａ１（図１１参照）で駆動する。
【００６２】
このオーバーラップ増大モードＵａ１での運転期間において、排気流動制御バルブ５０は弁体５１を絞り位置Ｐ２相当の排気圧力Ｐｇに保持し、この弁体５１の排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブ４が開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室２内に投入し、燃焼室２の未燃ガス（ＨＣ）を逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室２に残留する未燃ガス（ＨＣ）を極力低減させる、燃焼安定性を確保できる。
【００６３】
更に、オーバーラップ量Ｂ１を増大させることによって、吸気ポート６まで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
ステップｓ５に達するとカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ６でｔ０経過を待ち、ステップｓ７に進み、弁体５１の絞り位置Ｐ２より全開位置Ｐ１への戻し処理と、オーバーラップ増大モードＵａ１を停止し、定常モードＵ０に戻し処理し、メインルーチンに戻る。
【００６４】
上述のところにおいて、内燃機関の排気浄化装置Ｍａの第３冷態始動制御ルーチンでは、ステップｓ４において、両電磁弁７８、７９オンで両切換えピン７３、７５が突出し作動して、大アーム６３、６７が大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより駆動し、吸排バルブ４、５がオーバーラップ増大モードＵａ１（図１１参照）で駆動していた。
しかし、これに代えて、図１３（ａ）、（ｂ）に示すようにステップｓ４’において、電磁弁７９オンで切換えピン７５が突出し作動して、大アーム６７が大排気カム３０ａにより駆動し、排気弁５がオーバーラップ増大モードＵｂ１で駆動するとしてもよい。逆に、図１４（ａ）、（ｂ）に示すようにステップｓ４”において、電磁弁７８オンで切換えピン７３が突出し作動して、大アーム６３が大吸気カム２９ａにより駆動し、吸気弁４がオーバーラップ増大モードＵｃ１で駆動するとしてもよい。これらの場合も、図１の装置と同様の作用効果が得られる。
【００６５】
さらに、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、ステップｓ４’’’において、吸排気バルブ可変調整部Ａｂ’とし、吸排気位相調整機構３４、３４の位相制御用アクチュエータ３５ｉ、３５ｅを進角量＋Δθａおよび遅角量−Δθａを加えて開弁時期θＩｃ、θＥｃを保持する。これに加え、両電磁弁７８、７９オンで両切換えピン７３、７５が突出し作動して、大アーム６３、６７が大吸気、大排気カム２９ａ、３０ａにより駆動する。この結果、吸排バルブ４、５がオーバーラップ増大モードＵｄ１で駆動するとしてもよい。これにより、カム２段切換え動弁装置８０に加え、吸気位相調整機構３３が吸気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する吸気バルブ可変調整手段として機能し、排気位相調整機構３４が排気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する排気バルブ可変調整手段として機能する。この場合も、図１の装置と同様の作用効果が得られる。
【００６６】
上述のところにおいて吸気バルブ可変調整手段、排気バルブ可変調整手段としてカム２段切換え動弁装置８０に吸排気位相調整機構３４、３４を加えた構成を示したが、このうち、カム２段切換え動弁装置８０に代えて、特開２００２−２５６９０５号公報に開示されるリフト・作動角可変機構を用い、開弁期間あるいはバルブリフト量の少なくとも一つを可変調整してもよい。この場合も、図１０のカム２段切換え動弁装置８０を用いた排気浄化装置Ｍａと同様の作用効果が得られる。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、燃焼室に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００６８】
請求項２の発明は、排気流動制御バルブにより排気流動を規制し、吸気バルブと排気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これにより、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００６９】
請求項３の発明は、排気流動制御バルブにより排気流動を規制し、吸気バルブと排気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を調整してオーバーラップ量を定常運転時より増大させ、これにより、排気流動制御バルブの排気流動規制とオーバラップ中に吸気バルブが開いた後の吸気負圧による排気引き戻しとの相乗効果により、逆流排気ガスをより多く燃焼室内に投入し、燃焼室の未燃ガスを逆流排気ガスと攪拌して再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させ、排気ガス昇温による燃焼安定化を早期に図ることができる。更に、オーバーラップ量を増大させることによって、吸気ポートまで逆流排気ガスが到達し、吸気ポート壁面が加熱されて壁面付着燃料の霧化を促進することができる。
【００７０】
請求項４の発明は、オーバーラップ調整および弁体による排気流動を規制した後、所定時間経過すると、排気ガス中の未燃ガスが低減した運転域に入っていることを考慮し、所定時間経過後の無駄なオーバーラップ調整および弁体による排気流動規制を停止し、無駄な出力ロスを防止できる。
【００７１】
請求項５の発明は、オーバーラップ調整および弁体による排気流動規制を行なった上で、所定時間経過前に車両の発進があると、同時点でオーバーラップ量を定常量に戻し、弁体による排気流動規制を停止させ、運転性重視の制御を許容することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置を装備したエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の内燃機関の排気浄化装置内の動弁装置の要部平面図である。
【図３】図１の内燃機関の排気浄化装置の吸排気弁の開弁モード説明図である。
【図４】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第１冷態始動制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第２冷態始動制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第２冷態始動制御ルーチンの他の変形例である。
【図７】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう冷態始動制御ルーチンの第２変形例で用いる絞り位置−経過時間マップｍｐの特性図である。
【図８】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第２冷態始動制御ルーチンの他の変形例で、（ａ）はステップ４’を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図９】図１の内燃機関の排気浄化装置が行なう第２冷態始動ルーチンの他の変形例で、（ａ）はステップ４”を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図１０】本発明の他の実施形態としての内燃機関の排気浄化装置で用いる動弁装置の要部平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態としての内燃機関の排気浄化装置で用いる吸排気弁の開弁モード説明図である。
【図１２】図１０の動弁装置を有する内燃機関の排気浄化装置が行なう第３冷態始動ルーチンのフローチャートである。
【図１３】図１２の第３冷態始動制御ルーチンの変形例で、（ａ）はステップ４’を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図１４】図１２の第３冷態始動制御ルーチンの他の変形例で、（ａ）はステップ４”を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図１５】図１２の第３冷態始動制御ルーチンの他の変形例で、（ａ）はステップ４”’を、（ｂ）は吸排気弁の開弁モード説明図を示す。
【図１６】内燃機関の二次エア供給装置の概略図である。
【図１７】内燃機関の二次エア供給装置の機能説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン
４ 吸気バルブ
５ 排気バルブ
９、９ａ コントローラ（制御手段）
５４ 動弁装置
５０ 排気流動制御バルブ
５１ 弁体
５３ ステップモータ（アクチュエータ）
８０ カム２段切換え動弁装置
Ａａ 排気流動規制制御部
Ａｂ 吸排気バルブ可変調整部
Ｂ０、Ｂ１ オーバーラップ量
Ｍ、Ｍａ 内燃機関の排気浄化装置
Ｒｉ 吸気路
Ｒｅ 排気路
Ｕ１、Ｕａ１ オーバーラップ増大モード
Ｔｗ 冷却水温（運転情報）
Ｔｃ１ 冷態判定温度
３３ 吸気位相調整機構（吸気バルブ開弁時期調整手段）
３４ 排気位相調整機構（排気バルブ開弁時期調整手段）
４５ 水温センサ（運転情報検出手段）
Claims (5)
- 内燃機関の排気路に設けた弁体の開度をアクチュエータで可変調整することで排気流動を規制する排気流動制御バルブと、
吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方の開弁時期、開弁期間或いは弁リフト量を可変調整するバルブ調整手段と、
内燃機関の運転情報を検出する運転情報検出手段と、
内燃機関の運転情報より内燃機関が冷態判定温度を下回ると判定すると、前記排気流動制御バルブにより排気流動を規制すると共に前記バルブ調整手段を作動して、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量を定常運転時より増大させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記バルブ調整手段は、吸気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する吸気バルブ可変調整手段、及び、排気バルブの開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記バルブ調整手段は、吸気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する吸気バルブ可変調整手段、及び、排気バルブの開弁時期、開弁期間あるいは弁リフト量を可変調整する排気バルブ可変調整手段の少なくとも一方を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、
上記制御手段は、上記排気流動制御バルブの弁体による排気流動規制をすると共に排気バルブと吸気バルブのオーバーラップ量を増大させ、その上で所定時間経過後はオーバーラップ量を経過時間に比例して減少させて定常量に戻し、その戻し時点で上記弁体による排気流動規制を停止させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、
上記制御手段は、上記排気流動制御バルブの弁体による排気流動規制をすると共に排気バルブと吸気バルブのオーバーラップ量を増大させ、その上で所定時間経過前に車両の発進があると、同時点でオーバーラップ量を定常量に戻し、上記弁体による排気流動規制を停止させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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