JP2013068113A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】添加燃料の着火性および燃焼性を向上する。
【課題手段】内燃機関は、排気処理装置の上流側に設けられ燃料添加弁と加熱手段を含むバーナー装置と、バーナー装置付近の基準位置における排気流速の変動波形を変更するための変更手段と、バーナー装置および変更手段を制御する制御手段とを備える。制御手段は、基準位置における排気流速の変動に同期して燃料添加が実行されるよう燃料添加弁から間欠的に燃料を添加させ、且つ、燃料の添加タイミングｔ０が、基準位置における排気流速の絶対値が所定値未満である添加可能期間Ａから外れているとき、添加タイミングｔ０を添加可能期間Ａ内に含めるよう、変更手段を制御する。
【選択図】図８

Description

本発明は内燃機関に係り、特に、排気通路における排気処理装置の上流側にバーナー装置を設けた内燃機関に関する。

内燃機関の排気通路において、排気処理装置（触媒等）の上流側にバーナー装置を設け、バーナー装置で生成された加熱ガスを利用して排気温度を昇温し、排気処理装置を加熱し、排気処理装置の暖機を促進する場合がある。バーナー装置は、典型的に、排気通路内に添加された燃料を着火して燃焼させることにより、火炎を含む加熱ガスを生成するものである。排気通路内に小型酸化触媒を設け、この小型酸化触媒で添加燃料を改質または燃焼させる場合もある。

特開２００５−２５６７２７号公報

ところで、添加燃料を着火および燃焼させるには、添加燃料と排気ガスからなる混合気の状態が着火および燃焼に適した状態となっている必要がある。しかしながら排気通路内には、主に排気脈動に起因した排気流速の変動があり、且つこの変動を従来考慮していなかったため、着火性および燃焼性の点で改良の余地が残されていた。

そこで本発明の一の目的は、上記課題を解決し、添加燃料の着火性および燃焼性を向上させることができる内燃機関を提供することにある。

本発明の一の態様によれば、
排気通路に設けられた排気処理装置と、
前記排気処理装置の上流側に設けられ、少なくとも、前記排気通路内に燃料を添加する燃料添加弁と、前記燃料添加弁から添加された燃料を加熱する加熱手段とを含むバーナー装置と、
前記バーナー装置またはその付近の基準位置における排気流速の変動波形を変更するための変更手段と、
前記バーナー装置および前記変更手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記基準位置における排気流速の変動に同期して燃料添加が実行されるよう、前記燃料添加弁から間欠的に燃料を添加させ、且つ、
前記燃料の添加タイミングが、前記基準位置における排気流速の絶対値が所定値未満である添加可能期間から外れているとき、前記添加タイミングを前記添加可能期間内に含めるよう、前記変更手段を制御する
ことを特徴とする内燃機関が提供される。

好ましくは、前記制御手段は、前記添加可能期間から外れている前記添加タイミングと、前記添加可能期間の直近の開始時期または終了時期との差分に基づいて、前記変更手段を制御する。

好ましくは、前記制御手段は、前記差分の絶対値が大きいほど前記基準位置における排気流速の絶対値がより小さくなるように、前記変更手段を制御する。

好ましくは、前記制御手段は、前記内燃機関のフューエルカット時に前記変更手段による変更を実行させる。

好ましくは、前記変更手段は、排気弁のリフト量とバルブタイミングのうちの少なくとも一方を変更する手段を含む。

好ましくは、前記変更手段は、前記排気通路に設けられたターボチャージャの可変ベーンの開度を変更する手段を含む。

好ましくは、前記変更手段は、前記排気通路に設けられた排気シャッターの開度を変更する手段を含む。

本発明によれば、添加燃料の着火性および燃焼性を向上させることができるという、優れた効果が発揮される。

本発明の実施形態に係る内燃機関の概略図である。 排気弁のバルブタイミングを示す図である。 クランク角とこれに対応する各気筒の各行程を示す図である。 複数の添加時期に対する最大排気ガス温度を示す図である。 排気流速変動に同期した燃料添加の様子を示す図である。 各気筒の排気弁の開弁状態と平均的な排気流速とを概略的に示す図である。 基準位置の排気流速と燃料添加タイミングの関係を示すタイムチャートである。 排気弁のリフト量増量前後の排気流速変動波形を示すタイムチャートである。 リフト増加量算出マップを示す。 排気弁のリフト量減量前後の排気流速変動波形を示すタイムチャートである。 排気弁のバルブタイミング進角前後の排気流速変動波形を示すタイムチャートである。 進角量算出マップを示す。 排気弁のバルブタイミング遅角前後の排気流速変動波形を示すタイムチャートである。 可変ベーン開度増加量算出マップを示す。 燃料添加制御ルーチンのフローチャートである。

本発明の好適な実施形態について、以下に詳細に説明する。ただし、本発明の実施態様は下記の各態様のみに限らず、本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例を含むことに注意しなければならない。実施形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

以下の説明において、上流側を「前」、下流側を「後」ともいう。

図１は本実施形態における内燃機関（エンジン）の概略構成を示す。エンジンは車載の４サイクル・ディーゼルエンジンである。エンジン本体１には、吸気通路をなす吸気管２と排気通路をなす排気管３とが接続されている。吸気管２の途中には、吸気管２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４が設けられている。このエアフローメータ４により、エンジン本体１に単位時間当たりに流入する吸入空気量（すなわち吸気流量）が検出される。

エンジン本体１は複数（本実施形態では４つ）の気筒を有し、各気筒には筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁すなわち筒内噴射弁５が設けられている。なお図１には単一の筒内噴射弁５のみを示す。また各気筒には吸気弁および排気弁が設けられている。

エンジン本体１には、排気弁のリフト量を変更するための可変リフト機構４０が設けられている。可変リフト機構４０は全気筒の排気弁リフト量を同時に無段階で変更可能である。なおリフト量と作用角（開弁期間）は、一方が増大すると他方が減少する関係となっている。

またエンジン本体１には、排気弁のバルブタイミングを変更するための可変タイミング機構４１が設けられている。可変タイミング機構４１は、全気筒の排気弁の作用角を一定に保ったまま、全気筒の排気弁の開閉タイミングを同時に無段階で変更可能である。

排気管３の途中にはターボチャージャ２１が設けられている。ターボチャージャ２１は、排気ガスによって駆動されるタービン２１Ｔと、タービン２１Ｔによって駆動されて吸気を過給するコンプレッサ２１Ｃとを有する。タービン２１Ｔには、その入口流量を可変にするための複数の可変ベーン（不図示）と、これら可変ベーンを同時に開閉するためのベーンアクチュエータ２１Ａとが設けられている。コンプレッサ５Ｃの下流側にはスロットルバルブ２２が設けられている。

エンジン１にはＥＧＲ装置３０が設けられる。ＥＧＲ装置３０は、排気管３内の排気ガスを吸気管２に環流させるＥＧＲ（外部ＥＧＲ）を実行するためのものである。ＥＧＲ装置３０は、排気管３と吸気管２を結ぶＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１に上流側から順に設けられたＥＧＲクーラ３３およびＥＧＲ弁３２とを備える。ＥＧＲクーラ３３は、排気管３から取り出した排気ガスすなわちＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ弁３２は、開閉作動してＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの流量を調節する。

図示しない排気管３の出口部は消音器を介して大気に開放されている。また図示するように排気管３の途中には、酸化触媒６及びＮＯｘ触媒７が上流側からこの順番で直列に配置されている。

酸化触媒６は、ＨＣ，ＣＯなどの未燃成分をＯ₂と反応させてＣＯ，ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏ等とする。触媒物質としては例えばＰｔ／ＣｅＯ₂、Ｍｎ／ＣｅＯ₂、Ｆｅ／ＣｅＯ₂、Ｎｉ／ＣｅＯ₂、Ｃｕ／ＣｅＯ₂等を用いることができる。

ＮＯｘ触媒７は、好ましくは、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（NSR: NOx Storage Reduction）からなる。ＮＯｘ触媒７は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元成分（例えば、燃料等）が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する機能を有する。ＮＯｘ触媒７は、アルミナＡｌ₂Ｏ₃等の酸化物からなる基材表面に、触媒成分としての白金Ｐｔのような貴金属と、ＮＯｘ吸収成分とが担持されて構成されている。ＮＯｘ吸収成分は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つから成る。なお、ＮＯｘ触媒７は選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR: Selective Catalytic Reduction）であってもよい。

これら酸化触媒６およびＮＯｘ触媒７に加えて、排気中の煤等の微粒子（ＰＭ、パティキュレート）を捕集するパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が設けられてもよい。好ましくはＤＰＦは、貴金属からなる触媒が担持され、捕集した微粒子を連続的に酸化燃焼する連続再生式のものである。好ましくはＤＰＦは、少なくとも酸化触媒６の下流側であって、且つＮＯｘ触媒７の上流側若しくは下流側に配置される。なおエンジンは火花点火式内燃機関であってもよく、この場合、排気通路に三元触媒が設けられるのが好ましい。これら酸化触媒６、ＮＯｘ触媒７、ＤＰＦおよび三元触媒が、本発明の排気処理装置に該当する。

ＮＯｘ触媒７の下流側には、主に排気ブレーキ用の排気シャッター４２が設けられている。

排気管３において、タービン２１Ｔの下流側且つ酸化触媒６の上流側にはバーナー装置８が設置されている。バーナー装置８は、排気ガスを昇温させるためのもので、少なくとも燃料添加弁９と、加熱装置あるいは加熱手段としてのヒータあるいはグロープラグ１０とを含む。また本実施形態のバーナー装置８は小型酸化触媒１１をも含む。

燃料添加弁９は、排気管３内に液体の燃料Ｆを噴射、供給あるいは添加する。この燃料Ｆとしては、エンジン用の燃料である軽油がそのまま共用されるが、別種の燃料を使用しても良い。燃料添加弁９は、排気管３における周方向所定位置の外周部から中心部に向けて、且つ下流側に向けて斜め方向に燃料Ｆを噴射する。図示例では、燃料添加弁９は、排気管３の上部から中心部に向けて、且つ下流側に向けて斜め下向きに燃料Ｆを噴射する。

グロープラグ１０は、燃料添加弁９から添加された燃料Ｆ、より具体的には燃料Ｆと排気ガスの混合気を加熱するためのものである。グロープラグ１０は、燃料添加弁９よりも下流側の位置に配置され、その軸心線が燃料添加弁９の軸心線と垂直になるよう、排気管３の側部から挿入して設置されている。そしてグロープラグ１０の先端の発熱部が、噴射燃料Ｆにほぼ対向するように配置されている。すなわち燃料添加弁９は、グロープラグ１０の発熱部に向けて燃料Ｆを噴射する。グロープラグ１０は、図示しない昇圧回路を介して車載バッテリに接続されており、通電された際に発熱部が発熱する。なおグロープラグ１０は任意の姿勢で配置することができる。

好ましくはグロープラグ１０は、燃料添加弁９から噴射された液滴としての燃料Ｆが到達し得ないほど、燃料添加弁９から離れた位置に設置される。但し、燃料Ｆが到達し得る比較的近い位置に設置することも可能である。

小型酸化触媒１１は、グロープラグ１０よりも下流側の位置の排気管３内に設置されている。小型酸化触媒１１の外径は排気管３の内径よりも小さく、小型酸化触媒１１の軸心方向は排気管３の軸心方向と平行である。小型酸化触媒１１は排気管３とほぼ同軸に配置されている。小型酸化触媒１１は、その断面積が排気管３の断面積の一部を占めるような大きさとされている。小型酸化触媒１１は、図示しない複数のステーにより、排気管３内に宙吊り状態で設置されている。

小型酸化触媒１１は、個々のセルが上流から下流へと連通した所謂ストレートフロー型であり、下流側の酸化触媒６と同じ構成としても異なる構成としても良い。例えば小型酸化触媒１１は、ゼオライト製の担体にロジウム等を担持させて構成することができる。小型酸化触媒１１の内部のガス通路を触媒内通路１１Ａという。

他方、小型酸化触媒１１の径方向外側、すなわち小型酸化触媒１１と排気管６の間には、排気ガスを流通させるための外周通路１２が画成される。特に、燃料添加弁９が設置される周方向所定位置、図示例では上部側の位置にも、外周通路１２の一部である添加弁側外周通路すなわち上部外周通路１２Ａが画成されている。

小型酸化触媒１１の前端面１１Ｂには、その外周端縁部の全周を前方に延長するように案内管１３が設けられている。案内管１３の前端から所定長さ後方にかけて、案内管１３の上半分が切除され、これにより樋状ないし半円管状の案内板１３Ａが形成されている。案内管１３の前端もグロープラグ１０より下流側に位置される。案内管１３は、後に詳しく述べるが、燃料添加によって生成された混合気や火炎の小型酸化触媒１１への導入を案内するためのものである。

案内管１３の中には、案内板１３Ａを横断するように衝突板１４が設置されている。衝突板１４は、平板からなり、その一方の面すなわち上面が概ね燃料添加弁９およびグロープラグ１０の方を向くよう傾斜されている。衝突板１４は、後に詳しく述べるが、燃料添加によって生成された混合気や火炎を衝突させて小型酸化触媒１１に導入し易くするためのものである。

これら小型酸化触媒１１、案内管１３および衝突板１４は一体的に形成され、小型酸化触媒ユニットを構成する。

エンジンには、これを総括的に制御するための制御手段たる電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、エンジン制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成される。

ＥＣＵ１００には、上述したエアフローメータ４の他、エンジンのクランク角を検出するためのクランク角センサ１５と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ１６とが接続されている。

ＥＣＵ１００は、クランク角センサ１５の出力値に基づいてエンジン回転数を算出する。またＥＣＵ１００は、エアフローメータ４からの信号に基づき、単位時間当たりの吸入空気の量すなわち吸入空気量を検出する。そしてＥＣＵ１００は、検出した吸入空気量に基づき、エンジン１の負荷を算出する。

また、排気管３における酸化触媒６の前後の位置に、上流側排気温センサ１８と下流側排気温センサ１９とが設けられ、これら上流側排気温センサ１８と下流側排気温センサ１９とがＥＣＵ１００に接続されている。これらセンサは排気ガスの温度を検出するためのものである。ＥＣＵ１００は、これらセンサの検出値に基づいて酸化触媒６の温度を推定する。

排気管３におけるバーナー装置８の上流側であって、且つタービン２１Ｔの下流側には酸素濃度センサ２０が設けられている。酸素濃度センサ２０は排気ガスの酸素濃度を検出するためのものであり、例えばリニアＡ／ＦセンサやＯ２センサ等から構成することができる。

ＥＣＵ１００には、筒内噴射弁５、スロットルバルブ２２、ＥＧＲ弁３２、ベーンアクチュエータ２１Ａ、可変リフト機構４０、可変タイミング機構４１、排気シャッター４２、燃料添加弁９およびグロープラグ１０が接続され、これらがＥＣＵ１００によって制御される。

さて、かかるバーナー装置８は、主にエンジンの冷間始動後の暖機中に、メインの排気処理装置である酸化触媒６およびＮＯｘ触媒７（特に上流側の酸化触媒６）をできるだけ早く活性化させるために使用ないし作動される。なお暖機中でなくても、酸化触媒６およびＮＯｘ触媒７の温度が低下し、これらが未活性になったときに、バーナー装置８が使用ないし作動される。

バーナー装置８の作動時、燃料添加弁９とグロープラグ１０がオンされ、燃料添加弁９から排気通路内に噴射ないし添加された燃料が、排気ガス（特にこれに含まれる酸素）と混合して混合気をなす。この混合気が、グロープラグ１０による加熱効果と相俟って着火、燃焼し、これにより火炎を含む加熱ガスが生成される。この加熱ガスは、周囲の排気ガスと混合しつつ、酸化触媒６とＮＯｘ触媒７を順次加熱し、昇温する。

一旦酸化触媒６が活性化してしまえば、後は排気ガス中のＣＯ，ＨＣを酸化触媒６で酸化、燃焼させ、その酸化熱で酸化触媒６の高温を維持すると共に、酸化触媒６から高温なガスを排出させることができる。そしてこの高温ガスをＮＯｘ触媒７に送ってＮＯｘ触媒７を活性化させることができる。少なくとも酸化触媒６が活性化してしまえば、バーナー装置８を停止することが可能である。

バーナー装置８の作動時、小型酸化触媒１１は始めのうちは低温かつ未活性である。しかし、周囲の排気ガスや、火炎を含む加熱ガスにより徐々に加熱され、昇温し、活性に近づいていく。小型酸化触媒１１の容量は小さく、小型酸化触媒１１の周囲を流れるガスに比べ触媒内通路１１Ａを流れるガスの流速は遅い。よって小型酸化触媒１１は、比較的早期に、特に酸化触媒６よりも早く活性化することができる。

一旦小型酸化触媒１１が活性化してしまえば、後は酸化触媒６と同様、排気ガス中のＣＯ，ＨＣを小型酸化触媒１１で酸化、燃焼するのと同時に、導入した添加燃料Ｆと酸素の混合気をも小型酸化触媒１１で酸化、燃焼することができる。特に後者の酸化熱により、小型酸化触媒１１は急速にしかも著しい高温まで温度上昇する。小型酸化触媒１１により混合気を燃焼させて火炎を生成することもできる。こうしてできた小型酸化触媒１１からの高温な加熱ガスを利用して酸化触媒６の暖機、活性化を一層促進することができる。

また、小型酸化触媒１１は、導入した混合気の燃料成分を改質する機能も有する。具体的には、燃料成分中の炭素数の多い炭化水素が分解して、炭素数が少なく反応性の高い炭化水素が生成され、これによって燃料成分が反応性の高いものに改質される。この改質された燃料成分は、未改質のものに比べ、下流側の酸化触媒６においてより容易に酸化可能であるので、酸化触媒６の早期活性化を大いに助ける。

このように、例えばエンジン始動後の暖機中であって、小型酸化触媒１１も酸化触媒６も未活性であるときには、下流側の酸化触媒６よりも先にあるいは優先して上流側の小型酸化触媒１１を活性化させるのが好ましい。具体的には、酸化触媒６よりも小型酸化触媒１１に加熱ガスをより積極的に供給し、この加熱ガスで小型酸化触媒１１をより積極的に加熱するのが好ましい。

他方、小型酸化触媒１１が活性化した後には、小型酸化触媒１１よりも酸化触媒６に加熱ガスをより積極的に供給し、この加熱ガスで酸化触媒６をより積極的に加熱し、酸化触媒６の暖機を促進するのが好ましい。

ところで一般的に、添加燃料を着火および燃焼させるには、添加燃料と排気ガスの混合気の状態が着火および燃焼に適した状態となっている必要がある。しかしながら排気管３内には、主に排気脈動に起因した排気流速の変動があり、且つこの変動を従来考慮していなかったため、着火性および燃焼性の点で改良の余地が残されている。

そこで本実施形態では、添加燃料の着火性および燃焼性を向上させるべく、バーナー装置８またはその付近の所定位置ないし基準位置における排気流速の変動に同期して燃料添加弁９から燃料を添加させることとしている。以下、この点について詳しく述べる。

まず、図２に、可変リフト機構４０および可変タイミング機構４１が基準位置にあるときの排気弁のバルブタイミングすなわち基準バルブタイミングを示す。図中、ＢＤＣは排気下死点、ＴＤＣは排気上死点、θ１は排気弁の基準開弁時期、θ２は排気弁の基準閉弁時期を示す。本実施形態において、基準開弁時期θ１は排気下死点前５１°ＣＡとされ、基準閉弁時期θ２は排気上死点後２°ＣＡとされている。また可変リフト機構４０が基準位置にあるときの排気弁のリフト量を基準リフト量という。排気弁がこのような基準バルブタイミングおよび基準リフト量で開閉させられている状態を排気弁の基準状態という。

図３には、クランク角とこれに対応する各気筒の各行程を示す。クランク角は＃４気筒の圧縮上死点（＃４ＴＤＣ）を基準即ち０°ＣＡとする。燃焼順序は＃１，＃３，＃４，＃２の各気筒順である。図中、「吸」、「圧」、「膨」、「排」はそれぞれ吸気行程、圧縮行程、膨張（燃焼）行程、排気行程を意味する。

図中、各気筒の排気弁の基準開弁時期θ１と基準閉弁時期θ２を示す。これから明らかなように、２つの気筒の排気弁が同時に開弁する期間、すなわち排気オーバーラップ期間Δθが、１エンジンサイクル（−１８０〜５４０°ＣＡ）中に４つ存在する。

図４において、（Ａ）には＃１気筒と＃３気筒の排気弁の開閉状態を示す。ここで便宜上、＃１気筒の閉弁時期θ２は０°ＣＡとしてある。また（Ｂ）には、燃料添加弁９の添加時期（横軸）と、各添加時期に対応した最大排気ガス温度（縦軸）との関係を調べた試験結果を示す。

（Ｂ）に関しては、運転状態が一定という条件下で、燃料添加弁９の添加時期を所定クランク角に固定して燃料添加を繰り返し実行する。そしてこのときに酸化触媒６に流入する排気ガスの最大温度を測定し、これを最大排気ガス温度として表示してある。ａは１回目の測定データ、ｂは２回目の測定データである。最大排気ガス温度が高いほど、バーナー装置の着火性および燃焼性は良好と言える。

例えば、＃４ＴＤＣ＝０°ＣＡのデータの場合、燃料添加弁９から、＃４ＴＤＣが到来する度に燃料添加が実行される。そしてこれを所定時間継続した場合に、酸化触媒６に流入する排気ガスの最大温度が測定される。図示例によれば、最大排気ガス温度は１回目、２回目ともに約２５０°Ｃである。

このような実測を、添加時期を１０°ＣＡずつ変えて−７０〜７０°ＣＡの範囲に亘って行う。この結果を（Ｂ）に示している。

図示の結果によれば、添加時期に応じて最大排気ガス温度が変化し、着火性および燃焼性が良好となる最適添加時期が存在することが分かる。最大排気ガス温度の最小値と最大値との差ｃは１００℃以上にも及ぶ。

本発明者らは、鋭意研究の結果、排気管３内に主に排気脈動に起因する排気流速の変動があること、および、この排気流速の変動が添加燃料の着火性および燃焼性に大きく影響を及ぼすことを見出した。そこでこの特性を利用し、本実施形態では、バーナー装置８またはその付近の基準位置における排気流速の変動に同期して燃料添加弁９から燃料を添加させるようにしている。

ここで、基準位置は、本実施形態の場合、グロープラグ１０の発熱部の位置としている。この発熱部の位置で着火が最も起こり易いからである。しかしながら当該基準位置は任意に定めることができ、例えば、グロープラグ１０から所定距離上流側または下流側の位置としてもよいし、燃料添加弁９の噴孔軸心に沿った所定位置としてもよい。

図５には、排気流速変動に同期した燃料添加の様子を示す。なお便宜上小型酸化触媒ユニットは略示する。図中（Ｄ）には、基準位置における排気流速の変動を示す。排気流速がゼロの場合、基準位置における排気ガスの流れはない。排気流速が正の場合、基準位置における排気ガスは下流側に向かって順流方向に流れており、排気流速が負の場合、基準位置における排気ガスは上流側に向かって逆流方向に流れている。基準位置における排気流速は周期的に変動し、概ね正の値を持つが、ゼロまたは負の値となることもある。これは即ち、基準位置における排気ガスが、概ね順流方向に流れるが、停滞したり逆流したりする場合があることを意味する。もっとも排気ガスは総じて順流方向に流れるので、排気流速の平均値は常に正である。

図５（Ａ）には、排気流速が正の値の時に燃料添加を行った場合（順流時添加という）、特に排気流速が極大ピークの時に燃料添加を行った場合を示す。この場合、排気ガスが下流側に向かって比較的強く流れているので、添加燃料Ｆは添加直後に排気ガスによって即座に下流側に流され、拡散し、グロープラグ１０よりも下流側の位置に、比較的リーンな混合気Ｍを形成する傾向がある。この混合気Ｍは比較的広範囲に亘り、これに伴い混合気Ｍの単位体積当たりの燃料濃度も少ない傾向にある。

図５（Ｂ）には、排気流速の値がゼロの時に燃料添加を行った場合（ゼロ時添加という）を示す。この場合、排気ガスが停滞しているので、添加燃料Ｆはグロープラグ１０の周囲に比較的リッチな混合気Ｍを形成する。混合気Ｍの範囲は狭く、混合気Ｍの単位体積当たりの燃料濃度は多い傾向にある。

図５（Ｃ）には、排気流速が負の値の時に燃料添加を行った場合（逆流時添加という）、特に排気流速が極小ピークの時に燃料添加を行った場合を示す。この場合、排気ガスが上流側に向かって流れている（つまり逆流している）ので、添加燃料Ｆは添加直後に排気ガスによって上流側に流され、拡散し、グロープラグ１０よりも上流側の位置に、比較的リーンな混合気Ｍを形成する傾向にある。混合気Ｍは比較的広範囲に亘り、これに伴い混合気Ｍの単位体積当たりの燃料濃度も少ない傾向にある。

ここで、「排気流速の値がゼロ」とは、排気流速の値が実質的にゼロという意味であり、排気流速の値がゼロを含む微小な所定範囲内にあることを意味する。他方、「排気流速の値が正」とは、排気流速の値が前記所定範囲より大きい正の値であることを意味する。同様に、「排気流速の値が負」とは、排気流速の値が前記所定範囲より小さい負の値であることを意味する。

上記各場合のうち、着火性および燃焼性が最も良いのは、図５（Ｂ）に示したようなゼロ時添加の場合である。グロープラグ１０の周囲に形成された比較的リッチな混合気Ｍが、グロープラグ１０から直接受熱して即座に着火するからである。よって添加燃料Ｆを安定して確実に着火させるには、ゼロ時添加を行うのが好ましい。

但し、厳密には、燃料Ｆが添加されてから着火に至るまでの間に着火遅れが存在する。よって排気流速の値がゼロとなる時から、着火遅れ分だけ早い時期が最適な添加時期ということになる。言い換えれば、基準位置における排気流速の値がゼロとなった時に添加燃料が着火するような添加時期が、最適な添加時期である。

以上のことから、排気流速の絶対値が小さい時が、燃料添加を行うのに適したタイミングであることが理解されよう。この時以外は、着火性および燃焼性の観点から必ずしも最良とは言えない。着火性および燃焼性が良くないと、必要な燃料添加量が増え、燃費の悪化をもたらす。

順流時添加と逆流時添加を比較すると、着火性および燃焼性向上の観点からは、逆流時添加の方がより好ましい。逆流時添加の場合、排気流速の絶対値が小さいし、添加燃料が一旦逆流した後、順流方向に流れ、この間に排気ガスの熱によって改質または軽質化され、さらに順流方向に流れたときにグロープラグ１０の熱を直接受けて着火する可能性が高いからである。

逆に順流時添加の場合だと、排気流速の絶対値が小さい時には特に問題ないが、排気流速の絶対値が大きい時だと添加燃料が下流側に大きく流されてしまって着火および燃焼が比較的困難となる。

そこで本実施形態では、全ての添加態様を含め、排気流速の絶対値が小さい時、すなわち排気流速の絶対値が所定値未満である添加可能期間内にできるだけ燃料添加を実行するようにしている。この添加可能期間には、排気流速の値がゼロの時、排気流速の値が負の時、および排気流速の値が正の所定値未満である時が含まれる。

以下、排気流速変動に同期した燃料添加制御（同期添加制御という）についてより具体的に説明する。

本実施形態では、基準位置における排気流速の値またはその相関値が取得される。ここでいう「取得」には「検出」と「推定」の両方が含まれる。

排気流速とは、排気ガスの流れ方向に沿った排気ガスの速度のことである。また排気流速の相関値とは、排気ガスの速度に相関した値であり、例えば排気ガスの圧力または温度である。ベルヌーイの定理により、排気ガスの速度が大きいほど排気ガスの圧力は減少するので、排気ガスの圧力は排気ガスの速度に相関した値と言える。またＰＶ／Ｔ＝一定の関係により、定圧下においては、排気ガスの速度が大きいほど排気ガスの温度は高くなると考えられるので、排気ガスの温度も排気ガスの速度に相関した値と考えられる。このほかにも、排気ガスの空燃比を相関値として用いることが考えられる。

ここで排気流速の値そのものを用いる場合を主に説明する。第１の態様として、基準位置における排気流速の値が、エアフローメータなどの流速センサを用いて直接検出される。この場合、流速センサは、グロープラグ１０に一体化して設けたり、グロープラグ１０に近接して別体で設けたりすることができる。

なお、排気流速の相関値を用いる場合には、例えば流速センサの代わりに圧力センサまたは温度センサを設ける。上記のセンサの出力をフーリエ解析し、その周波数成分の分布によって排気流速の値を定めてもよい。

次に、第２の態様として、基準位置における排気流速の値が推定される。具体的には、エンジン運転状態を表すパラメータであるエンジンパラメータ（例えばエンジンの回転数と負荷）と、クランク角の値に基づき、基準位置における排気流速の値が推定される。本実施形態ではこの推定方式である第２の態様を採用する。

図６に、各気筒の排気弁の開閉状態と、各気筒の排気ポート内の所定位置における全気筒平均の排気流速とを概略的に示す。図示するように、排気流速はクランク角の変化に応じて周期的に変化する。そして排気オーバーラップ期間Δθにおいて、二つの気筒から同時に排気ガスが排出されるので、これら排気ガスに起因して排気流速の極大ピークが生じるものと考えられる。排気オーバーラップ期間Δθが１エンジンサイクル中に４回現れるので、排気流速の極大ピーク、さらには極小ピークも、１エンジンサイクル中に４回現れると考えられる。

このような排気流速の変動波形は、輸送遅れ時間分だけ遅れてそのまま基準位置に現れると考えられる。そこでこの原理を利用して基準位置における排気流速の値が推定される。

具体的には、図示の如き排気流速変動波形が、各エンジンパラメータ毎に、予め実験的に求められ、マップの形でＥＣＵ１００に記憶される。そしてＥＣＵ１００は、平均排気流量の代用値としてエアフローメータ４により検出された吸入空気量と、予め記憶した各気筒排気ポート内所定位置から基準位置までの間の排気通路の物理的容積とから、輸送遅れ時間を算出する。次いでＥＣＵ１００は、マップから読み出した排気流速変動波形と、検出したクランク角と、算出した輸送遅れ時間とに基づいて常時、基準位置における排気流速と排気流速変動波形を推定する。

なお、基準となるエンジンパラメータに対する排気流速変動波形を予め記憶し、検出された実際のエンジンパラメータに応じて排気流速変動波形を補正してもよい。排気流速の代わりにその相関値を用いる場合にも、同様の方法で基準位置の排気流速を推定できることが理解されるであろう。第１の態様で実際に検出された基準位置の排気流速に基づき、第２の態様で使用されるマップを補正することも可能である。これにより第２の態様における推定誤差を低減することが可能である。ターボチャージャ２１の可変ベーンの開度およびＥＧＲ弁３２の開度の少なくとも一方に基づき推定排気流速を補正してもよい。排気流速の推定については、上記方法に限らず、公知方法を含め、他の様々な方法を採用することが可能である。

図７には基準位置の排気流速と燃料添加タイミングの関係を示す。（Ａ）には理解容易のため、参考までに、図３の−１８０〜９０°ＣＡ間の各気筒行程と、基準状態における＃１，＃３気筒の基準バルブタイミング（基準開弁時期θ１、基準閉弁時期θ２および排気オーバーラップ期間Δθ）を示す。（Ｂ）には排気弁の基準状態に対応した基準位置の排気流速変動波形を示す。（Ｃ）には、本発明を適用して変更された基準位置の排気流速変動波形を示す。（Ｄ）には、ＥＣＵ１００から燃料添加弁９に送出される添加信号を示し、添加信号のオン／オフは燃料添加弁９のオン／オフひいては燃料添加の実行／停止に対応する。

（Ｄ）に示すように、ＥＣＵ１００は、燃料添加弁９から間欠的に燃料を添加させる。具体的には、燃料添加弁９を所定の添加タイミング（添加開始タイミング）ｔ０から所定の添加時間ｔ１だけオンし、その後所定の添加インターバルｔ２だけオフするという制御を繰り返す。

そして、燃料添加後における混合気の単位体積当たりの燃料濃度（あるいは吸入空気量と単位時間当たりの燃料添加量の比である排気管内Ａ／Ｆ）を着火に適した目標値に近づけるべく、エンジン運転状態に応じて、添加時間ｔ１およびインターバルｔ２の少なくとも一方を制御する。具体的には、エンジンからの排ガス空燃比に相当する吸入空気量Ｇａと燃料噴射量Ｑの比Ｇａ／Ｑに基づき、所定のマップから添加時間ｔ１および添加インターバルｔ２が算出され、これら添加時間ｔ１および添加インターバルｔ２に従って燃料添加が実行される。比Ｇａ／Ｑが高い（リーン側である）ほど添加時間ｔ１は長く、添加インターバルｔ２は短くされる傾向にあり、逆に比Ｇａ／Ｑが低い（リッチ側である）ほど添加時間ｔ１は短く、添加インターバルｔ２は長くされる傾向にある。言い換えれば、単位時間当たりの燃料添加量が、エンジンからの排ガス空燃比に応じて制御される。これにより、エンジン運転状態に拘わらず、燃料添加後における混合気の単位体積当たりの燃料濃度を着火に適した目標値に常に近づけることが可能になる。

このように定められた添加時間ｔ１と添加インターバルｔ２を満たす添加タイミングｔ０は、基準位置の排気流速の絶対値が所定値未満、具体的にはその排気流速の値そのものが正の所定値Ｖ０未満である添加可能期間内にできるだけ含まれるように設定される。

しかし、排気弁の基準状態を前提とした（Ｂ）に示すような排気流速変動波形だと、必ずしも添加タイミングｔ０が添加可能期間内に含まれず、それから外れてしまうことがある。すなわち、（Ｂ）に示すように、プロットｂ１に対応する添加タイミングｔ０では、排気流速の値が所定値Ｖ０未満であり、添加タイミングｔ０が添加可能期間内に含まれる。しかし、プロットｂ２に対応する添加タイミングｔ０では、排気流速の値が所定値Ｖ０より大きくなってしまっており、添加タイミングｔ０が添加可能期間から外れてしまっている。このような高排気流速のタイミングで燃料添加を行えば、前述したように良好な着火性を得るのが困難であるし、燃費も悪化する。

そこで、本実施形態では、かかる場合に添加タイミングｔ０を添加可能期間内に含めるよう、基準位置における排気流速の値を変更し、言い換えれば基準位置における排気流速の変動波形を変更する。変更後の排気流速変動波形を（Ｃ）に示す。

これによれば、プロットｂ２に対応する添加タイミングｔ０において、（Ｃ）にプロットｃ２で示すように排気流速の値が所定値Ｖ０未満となるよう低下され、当該添加タイミングｔ０が添加可能期間内に含まれるようになる。よってこのタイミングで添加された燃料の良好な着火性、燃焼性を得ることが可能になる。

なお、プロットｂ１に対応する添加タイミングｔ０も、変更後においてプロットｃ１で示すように添加可能期間内に含まれる。

このような基準位置における排気流速の値の変更、あるいは基準位置における排気流速の変動波形の変更は、例えば可変リフト機構４０を制御することにより実行される。

図８において、（Ａ）は、排気弁リフト量変更前の排気弁基準状態における基準位置の排気流速変動波形を示す。（Ｂ）は、排気弁リフト量変更後における基準位置の排気流速変動波形を示す。図中の塗りつぶし領域が添加可能期間Ａを示す。

（Ａ）に示すように、排気弁基準状態のとき、添加タイミングｔ０は添加可能期間Ａから外れ、添加可能期間Ａより早いタイミングとなっている。そして排気流速の値が極大ピークから低下する途中の大きい時に添加タイミングｔ０を迎えている。言い換えれば、排気流速変動波形の山を下る途中で添加タイミングｔ０を迎えている。

そこでこの場合には、基準状態のときと比べ排気弁のリフト量を増やすよう（また併せて作用角を減少するよう）可変リフト機構４０を制御する。すると（Ｂ）に示すように、シリンダ内からの掃気が早まり、排気流速はより早いタイミングで低下するようになる。排気流速変動波形は、極大ピークの値が増加するものの、山の裾野部分の幅が狭まり、山はより尖った形状に変更される。

すると、添加タイミングｔ０が添加可能期間Ａ内に含まれるようになり、着火性を向上することができる。

ここで、具体的な制御としては、添加タイミングｔ０と、排気弁基準状態（（Ａ）図）における添加可能期間Ａの直近の開始時期Ａ１または終了時期Ａ２との差分ΔＡに基づいて、可変リフト機構４０を制御する。直近の開始時期Ａ１または終了時期Ａ２とは、添加タイミングｔ０に対して最も近い開始時期Ａ１および終了時期Ａ２のいずれか一方をいう。ここで時間が遅いほど、すなわちクランク角が遅角側であるほど、これらのタイミングないし時期は大きいものとする。ここでは差分ΔＡをΔＡ＝｛Ａ１ｏｒＡ２｝−ｔ０で定義する。

図８（Ａ）の例の場合、添加タイミングｔ０に対して直近の開始時期Ａ１が遅れている。よってΔＡ＝（Ａ１−ｔ０）＞０となる。ＥＣＵ１００は、この差分ΔＡを算出した後、図９に示すようなマップに従って、差分ΔＡに対応した排気弁のリフト増加量ΔＬを算出する。ここでは正のリフト増加量ΔＬが算出され、排気弁のリフト量Ｌは基準リフト量からΔＬだけ増加させられる。

このようなリフト量増量の結果、図８（Ｂ）に示すように、添加タイミングｔ０における排気流速の値が低下され、添加タイミングｔ０は添加可能期間Ａ内に含まれるようになる。図示例の場合、添加可能期間Ａはより短い期間に変更され、その開始時期Ａ１は添加タイミングｔ０より若干早い時期に変更されている。

図１０には逆の例、すなわち、（Ａ）に示すような排気弁基準状態のときに、添加タイミングｔ０に対して、添加可能期間Ａの直近の終了時期Ａ２が早い場合を示す。この場合、ΔＡ＝（Ａ２−ｔ０）＜０となる。すると図９に示すようなマップに従って、負の差分ΔＡに対応した負のリフト増加量ΔＬが算出され、排気弁のリフト量Ｌは減少させられる。

このようなリフト量減量の結果、図１０（Ｂ）に示すように、シリンダ内からの掃気が遅くなり、排気流速はより遅いタイミングで上昇するようになる。排気流速変動波形は、極大ピークの値が低下し、山の裾野部分の幅が広がり、山はなだらかな形状に変更される。そして前記同様、添加タイミングｔ０における排気流速の値が低下され、添加タイミングｔ０は添加可能期間Ａ内に含まれるようになる。図示例の場合、添加可能期間Ａはより長い期間に変更され、その終了時期Ａ２は添加タイミングｔ０より若干遅い時期に変更されている。

図９のマップから分かるように、差分ΔＡの絶対値が大きいほど、リフト増加量ΔＬの絶対値がより大きくなるように、すなわち基準位置における排気流速の絶対値がより小さくなるように、可変リフト機構４０が制御される。

次に、基準位置における排気流速の値もしくは排気流速の変動波形の変更を、可変タイミング機構４１を制御することにより行う例を説明する。

図１１（Ａ）は、図８（Ａ）と同様、排気弁基準状態のときの基準位置における排気流速変動波形を示す。図示するように、添加タイミングｔ０は添加可能期間Ａから外れ、添加可能期間Ａより早いタイミングとなっている。そして排気流速の値が極大ピークから低下する途中の大きい時に添加タイミングｔ０を迎えている。

この場合、排気弁基準状態のときと比べ、排気弁のバルブタイミングすなわち開閉時期を進角させるよう、可変タイミング機構４１を制御する。すると図１１（Ｂ）に示すように、シリンダ内からの掃気タイミングが早まり、排気流速はより早いタイミングで低下するようになる。排気流速変動波形は、形自体変わらず、全体がより早いタイミングの方にシフトする。

これにより、添加タイミングｔ０が添加可能期間Ａ内に含まれるようになり、着火性を向上することができる。

具体的な制御については、可変リフト機構４０のときと同様、添加タイミングｔ０と、排気弁基準状態（（Ａ）図）における添加可能期間Ａの直近の開始時期Ａ１または終了時期Ａ２との差分ΔＡに基づいて、可変タイミング機構４１を制御する。

図１１（Ａ）の例の場合、添加タイミングｔ０に対して直近の開始時期Ａ１が遅れている。よってΔＡ＝（Ａ１−ｔ０）＞０となる。ＥＣＵ１００は、この差分ΔＡを算出した後、図１２に示すようなマップに従って、正の差分ΔＡに対応した排気弁の正の進角量θｘを算出する。これにより排気弁のバルブタイミングは可変タイミング機構４１により、基準バルブタイミングに対してθｘだけ進角させられる。

このようなバルブタイミング進角の結果、図１１（Ｂ）に示すように、添加タイミングｔ０における排気流速の値が低下され、添加タイミングｔ０は添加可能期間Ａ内に含まれるようになる。図示例の場合、添加可能期間Ａの開始時期Ａ１は添加タイミングｔ０より若干早い時期に変更されている。

図１３には逆の例、すなわち、（Ａ）に示すような排気弁基準状態のときに、添加タイミングｔ０に対して、添加可能期間Ａの直近の終了時期Ａ２が早い場合を示す。この場合、ΔＡ＝（Ａ２−ｔ０）＜０となる。すると図１２に示すようなマップに従って、負の差分ΔＡに対応した負の進角量θｘが算出され、排気弁のバルブタイミングは遅角させられる。

すると図１３（Ｂ）に示すように、シリンダ内からの掃気タイミングが遅くなり、排気流速はより遅いタイミングで上昇するようになる。排気流速変動波形は、形自体変わらず、全体がより遅いタイミングの方にシフトする。そして前記同様、添加タイミングｔ０における排気流速の値が低下され、添加タイミングｔ０は添加可能期間Ａ内に含まれるようになる。図示例の場合、添加可能期間Ａの終了時期Ａ２が添加タイミングｔ０より若干遅い時期に変更されている。

図１２のマップから分かるように、差分ΔＡの絶対値が大きいほど、進角量θｘの絶対値がより大きくなるように、すなわち基準位置における排気流速の絶対値がより小さくなるように、可変タイミング機構４１が制御される。

次に、基準位置における排気流速の値もしくは排気流速の変動波形の変更を、ターボチャージャ２１の可変ベーン、より具体的にはこれを開閉させるためのベーンアクチュエータ２１Ａを制御することにより行う例を説明する。

可変ベーンの開度を増加すると、シリンダに対する背圧が低下し、シリンダ内からの掃気が早まる。よって例えば図１１（Ａ）の例の場合、可変ベーンの開度を増加することにより、基準位置における排気流速の値をより早いタイミングで低下させ、添加タイミングｔ０を添加可能期間Ａ内に含ませることができる。

図１４には、差分ΔＡと、可変ベーンの開度増加量ΔＶＮとの関係を規定したマップを示す。このマップに従い、差分ΔＡに基づいて可変ベーンないしはベーンアクチュエータ２１Ａを制御することにより、添加タイミングｔ０を添加可能期間Ａ内に含ませることができる。

このほか、排気シャッター４２の開度を変更することにより、基準位置における排気流速の値もしくは排気流速の変動波形を変更してもよい。排気シャッター４２が全開位置よりも閉側に位置されている場合、排気シャッター４２の開度を増加することにより、可変ベーンのときと同様、シリンダに対する背圧が低下し、シリンダ内からの掃気が早まる。よって例えば図１１（Ａ）の例の場合、排気シャッター４２の開度を増加することにより、基準位置における排気流速の値をより早いタイミングで低下させ、添加タイミングｔ０を添加可能期間Ａ内に含ませることができる。

これら可変リフト機構４０、可変タイミング機構４１、可変ベーンおよび排気シャッター４２を使用した変更方法は適宜組み合わせることも可能である。

ところで、前述のような排気弁のリフト量等の変更はシリンダ内の燃焼に影響を与える可能性がある。そこでかかる変更は、シリンダ内の燃焼に影響を与えぬようなエンジンのフューエルカット（燃料噴射停止）時に行うのが好ましい。これにより、かかる変更に伴う燃費やドライバビリティの悪化等を未然に防止することができる。

図１５には燃料添加制御のルーチンのフローチャートを示す。かかるルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、バーナー装置８の作動要求の有無が判断される。例えば、別途推定された酸化触媒６の温度が所定の最小活性温度未満のとき作動要求有りとされ、最小活性温度以上のとき作動要求無しとされる。作動要求無しのときには直ちにルーチンが終了される。

作動要求有りのとき、ステップＳ１０２に進んで、吸入空気量Ｇａと燃料噴射量Ｑの比Ｇａ／Ｑに基づき、所定のマップから添加時間ｔ１および添加インターバルｔ２が決定される。

次いでステップＳ１０３において、これら添加時間ｔ１および添加インターバルｔ２を満たすような将来的な複数ないし所定数の添加タイミングｔ０が決定される。すなわち、別途推定された排気弁基準状態且つ基準位置における排気流速変動波形から添加可能期間Ａが決定され、この添加可能期間Ａに、複数の添加タイミングｔ０のうちのできるだけ多くが含まれるようあるいは近づくよう、複数の添加タイミングｔ０が決定される。この決定は予め定められたプログラム若しくはルーチンによって行われることができる。

ここで、例えば添加制御は１エンジンサイクル（７２０°ＣＡ）を１単位として繰り返し行うことができ、１エンジンサイクル内に含まれる複数の添加タイミングｔ０を一度に決定することができる。１エンジンサイクル内に排気流速変動の山が４回あることから、これに合わせて１エンジンサイクル内の添加タイミングｔ０の数を４の倍数とすることができる。これにより、全ての添加タイミングｔ０を気筒サイクル（１８０°ＣＡ）の同一タイミングに設定することが可能になる。

次に、ステップＳ１０４において、決定された全ての添加タイミングｔ０が添加可能期間Ａ内に含まれているか否かが判断される。イエスの場合、ステップＳ１０９に進んで、実際の添加タイミングｔ０の到来と同時に燃料添加弁９がオンされ、燃料添加が実行される。

他方、ノーの場合、すなわち全ての添加タイミングｔ０のうち添加可能期間Ａから外れているものがある場合、ステップＳ１０５に進んでフューエルカット実行中か否かが判断される。
フューエルカット実行中でなければステップＳ１０９に進んで燃料添加が実行される。すなわちこの場合には燃焼への影響が懸念されるため、排気流速変動波形の変更を行わず、添加可能期間Ａから外れた添加タイミングｔ０があってもそのタイミングで燃料添加を実行する。

他方、フューエルカット実行中の場合、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８において排気流速変動波形を変更するための変更制御が行われる。ここでは変更制御として、可変リフト機構４０により排気弁のリフト量を変更する制御を示す。しかしながら前述したように、代替的にあるいは追加的に、排気弁のバルブタイミング、可変ベーン開度および排気シャッター開度の少なくとも一つを制御してもよい。

ステップＳ１０６においては、添加可能期間Ａから外れた添加タイミングｔ０について、当該添加タイミングｔ０と、添加可能期間Ａの直近の開始時期Ａ１または終了時期Ａ２との差分ΔＡ＝｛Ａ１ｏｒＡ２｝−ｔ０が算出される。

次いでステップＳ１０７において、図９に示したようなマップから、差分ΔＡに対応した排気弁のリフト増加量ΔＬが算出される。

そしてステップＳ１０８において、排気弁のリフト量Ｌがリフト増加量ΔＬだけ変更されるよう、可変リフト機構４０が制御される。これにより、基準位置の排気流速の値もしくはその変動波形が変更され、添加可能期間Ａから外れていた添加タイミングｔ０が添加可能期間Ａ内に含まれるようになる。

その後、ステップＳ１０９にて、実際の添加タイミングｔ０の到来と同時に燃料添加が実行される。これにより、特に、添加可能期間Ａ外で行われる筈であった燃料添加を添加可能期間Ａ内に行うことができるようになり、着火性および燃焼性を向上できる。

以上、本発明の好適実施形態を説明したが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば小型酸化触媒の下流側に配置される排気処理装置の数、種類、配列順序等は任意である。また上記実施形態の各構成要素は可能な限り組み合わせることが可能である。

１ エンジン本体
３ 排気管
６ 酸化触媒
７ ＮＯｘ触媒
８ バーナー装置
９ 燃料添加弁
１０ グロープラグ
１１ 小型酸化触媒
２１ ターボチャージャ
４０ 可変リフト機構
４１ 可変タイミング機構
４２ 排気シャッター
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (7)

1. 排気通路に設けられた排気処理装置と、
   前記排気処理装置の上流側に設けられ、少なくとも、前記排気通路内に燃料を添加する燃料添加弁と、前記燃料添加弁から添加された燃料を加熱する加熱手段とを含むバーナー装置と、
   前記バーナー装置またはその付近の基準位置における排気流速の変動波形を変更するための変更手段と、
   前記バーナー装置および前記変更手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記基準位置における排気流速の変動に同期して燃料添加が実行されるよう、前記燃料添加弁から間欠的に燃料を添加させ、且つ、
   前記燃料の添加タイミングが、前記基準位置における排気流速の絶対値が所定値未満である添加可能期間から外れているとき、前記添加タイミングを前記添加可能期間内に含めるよう、前記変更手段を制御する
   ことを特徴とする内燃機関。
2. 前記制御手段は、前記添加可能期間から外れている前記添加タイミングと、前記添加可能期間の直近の開始時期または終了時期との差分に基づいて、前記変更手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記制御手段は、前記差分の絶対値が大きいほど前記基準位置における排気流速の絶対値がより小さくなるように、前記変更手段を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記制御手段は、前記内燃機関のフューエルカット時に前記変更手段による変更を実行させる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
5. 前記変更手段は、排気弁のリフト量とバルブタイミングのうちの少なくとも一方を変更する手段を含む
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
6. 前記変更手段は、前記排気通路に設けられたターボチャージャの可変ベーンの開度を変更する手段を含む
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関。
7. 前記変更手段は、前記排気通路に設けられた排気シャッターの開度を変更する手段を含む
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関。

Images