JP3791274B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関し、特に筒内燃料噴射式機関の低温運転条件下での排気エミッション性能を改善する排気浄化装置に関する。
【０００１】
【従来の技術と解決すべき課題】
筒内燃料噴射式内燃機関において、始動後速やかに触媒コンバータを活性化させるために主燃焼（エンジン出力を発生させるための燃焼）をリーン空燃比で行わせるとともに、膨張行程以降に追加燃料を燃焼室内に噴射供給し、この追加燃料を燃焼室内に残存する酸素で燃焼させることにより、触媒コンバータに高温の排気を供給するようにしたものがある。この場合、主燃焼では燃焼室内に供給した燃料が空気と適度に混合され、良好に着火および火炎伝播する状態の混合気としてから点火栓で点火するが、追加燃料を燃焼させるときは、主燃焼の場合のような混合気の形成を行うことができないので、追加燃料を良好に燃焼させる工夫が必要となる。
【０００２】
たとえば、特開平１０−１５３１３８公報に開示された技術では、主燃焼の点火時期を通常よりも遅らせることで主燃焼の燃焼速度を緩慢なものとし、追加燃料が主燃焼の火炎に晒される期間を確保するようにしている。しかしながら、点火時期を遅らせると主燃焼の燃焼状態が悪化するので、エンジンの運転性が確保できる範囲でしか点火時期の遅角を行うことができない。すなわち、運転性の面から点火時期の遅角化には限界があり、このことが触媒コンバータの活性化を促すうえでも障害となっている。
【０００３】
本発明はこのような従来の問題点を解消することを目的としてなされたもので、排気弁の開時期を進めて触媒コンバータに流入する排気ガスの流動ないし乱れを強めることにより追加燃料の燃焼を促すようにした排気浄化装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、排気通路に触媒コンバータを備え、圧縮上死点以前に噴射した燃料に火花点火して燃焼を開始させる筒内燃料噴射式内燃機関において、触媒コンバータが活性状態に達する以前の条件のときには、主燃焼として圧縮行程噴射によるリーン空燃比の成層燃焼を行い、前記主燃焼の膨張行程以降に追加燃料噴射を行うとともに、排気弁開時期を進角させて燃焼室から排気通路へと流出するガス流動を強くした状態で前記追加燃料噴射による燃料を燃焼させるように、かつ触媒コンバータが活性状態になく、主燃焼としてリッチ空燃比の均質燃焼を行うときには、前記追加燃料噴射を行わず排気弁開時期を進角させないように構成した。
【０００５】
第２の発明は、排気通路に触媒コンバータを備えた筒内燃料噴射式の火花点火内燃機関において、触媒コンバータ活性状態を検出する触媒コンバータ活性状態判定装置と、排気弁開時期を可変制御する可変動弁装置と、触媒コンバータ活性状態に基づいて可変動弁装置による排気弁開時期と燃料噴射とを制御するコントローラとを備え、前記コントローラを、触媒コンバータが活性状態にないときには主燃焼として圧縮行程噴射によるリーン空燃比の成層燃焼を行い、前記主燃焼の膨張行程以降に追加燃料噴射を行うとともに、排気弁開時期を進角させて燃焼室から排気通路へと流出するガス流動を強くした状態で前記追加燃料噴射による燃料を燃焼させるように、かつ触媒コンバータが活性状態になく、主燃焼としてリッチ空燃比の均質燃焼を行うときには、前記追加燃料噴射を行わず排気弁開時期を進角させないように構成した。
【００１１】
【作用・効果】
排気弁の開時期を進めると、燃焼室内の圧力が高いうちに排気弁が開き、燃焼室から排気通路へ流出するガスの流動や排気弁背後でのガスの乱れが強くなる。これにより、追加燃料とガスとが良好に混合され、追加燃料の燃焼が排気通路内で良好に維持継続される。一方、必ずしも点火時期を遅らせる必要がなくなるので、主燃焼を悪化させるようなことがなく、したがって運転性をも良好に維持できる。
【００１２】
燃料の圧縮行程噴射により筒内混合気を成層化してリーン空燃比運転を行わせるようにした場合、成層化しない場合に比較してリーンの度合いを大きくすることができるので、燃焼室内により多量の酸素を残存させることができ、それだけ追加燃料の量を多くすることができる。ただし、成層燃焼を行った後の燃焼室内は、酸素が残存する領域とほとんど酸素の無い領域とが別れてしまう傾向があり、すなわち混合気が燃焼した後の領域はガス温度は高いものの酸素は残存しておらず、燃焼に関与しなかった領域には酸素が多く残存しているもののガス温度が低い。このように成層燃焼の影響が残ったままの燃焼室内に追加燃料を供給しても、追加燃料の安定した燃焼を得ることが難しい。これに対して、排気弁の開時期を進めてやることにより、上述したように追加燃料の燃焼室内での燃焼が不安定であったとしても、排気通路内ではこれを確実に燃焼させることが可能となる。
【００１３】
一方、排気弁開時期の進角は、エンジンの燃費を悪化させる要因となりうるので、排気通路温度上昇時など排気通路内での燃焼が起こりやすい状態になるほど進角量を小さくすることが、燃費の悪化を最小限に抑制する点から好ましい。
【００１４】
また、点火時期の遅角化は燃焼を緩慢にして追加燃料の燃焼を促す効果があるので、主燃焼および運転性が悪化しない限度でこれを排気弁開時期の遅角化と併用することが触媒コンバータの活性化を促進するうえでは望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用した内燃機関の構成例である。図において、１は直噴式火花点火機関の本体（以下「エンジン」という。）、２と３はそれぞれその吸気通路と排気通路である。４は排気通路３の途中に設けられた触媒コンバータ、８はエンジンクランク軸、９は点火栓、１０はエンジン１の燃焼室内に直接燃料を噴射供給するように設けられた燃料噴射ノズルである。１２はエンジン吸入空気量を検出するエアフローメータ、１３はスロットルチャンバ、１４はスロットルバルブ、１５はスロットルバルブを駆動するスロットルアクチュエータである。１６はスロットルバルブ１４の開度を検出するスロットル開度センサ、１８は触媒コンバータ４の温度を検出する温度センサ、１９は排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサ、２０はエンジン冷却水温度を検出する水温センサ、２１はエンジンクランク軸８の位置および回転速度を検出するクランク角センサ、２２はアクセルペダルの踏み込み操作量を検出するアクセル開度センサである。
【００１６】
コントローラ２３は、各種運転状態信号に基づいて、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度等を総合的に制御する。例えば、詳細は後述するが、燃料噴射量制御を例にとると、コントローラ２３はエアフローメータ１２からの吸入空気量信号とクランク角センサ２１からのエンジン回転速度信号とから基本燃料噴射量を算出し、これを冷却水温度、スロットル開度等により補正して得た噴射量信号を噴射パルスとして燃料噴射ノズル１０に出力する。燃料噴射量は基本的には燃料噴射ノズル１０の開弁時間（噴射パルス幅）と燃料圧力との関数として決まるので、これらのパラメータに基づいて目標とする燃料量となるように演算またはテーブル検索により燃料噴射パルス幅の設定および補正を行う。
【００１７】
一方、コントローラ２３では、エンジン運転状態に応じて燃料噴射時期を変化させることによって複数の運転モードないし燃焼状態を制御する。第一には均質燃焼のモードであり、この場合は燃料を吸入行程内で噴射供給することにより着火までの間に燃焼室およびシリンダ内に十分に燃料を拡散させ、均質な混合気を形成して燃焼を行わせる。第二には成層燃焼のモードであり、この場合は燃料を圧縮行程に入ってから噴射供給し、点火栓近傍に濃混合気を集中させて成層燃焼を行わせる。吸入行程噴射は主として大きな出力を要するときに行い、圧縮行程噴射は主として部分負荷での燃費および排気エミッションを改善するときに行う。第三には膨張行程の間の副噴射により追加燃料を供給するモードであり、これは主として低温運転条件下での成層燃焼運転時に排気温度を高めて触媒コンバータの活性化を促す目的で行う。
【００１８】
さらに、コントローラ２３は可変動弁装置２４によりエンジン１の排気弁開時期を可変制御する。図において２５と２６はそれぞれ吸気弁、排気弁、２７と２８はこれらを駆動する吸気カム軸、排気カム軸である。この例では、可変動弁装置２４は、排気カム軸２８とその軸端に取り付けたスプロケット２８ａとの相対位置を油圧あるいは電磁力等により変化させることによりクランク軸８に対する排気カム軸２８の位相を変化させて排気弁２６の開弁時期を変化させる。可変動弁装置としては、このようにカム軸位相を変化させるものに限らず、例えばプロファイルまたは位相が互いに異なる複数のカムを選択的に使用するようにしたものなど、各種のものが適用可能である。
【００１９】
本発明は、例えばこのような直噴式エンジンにおいて、冷間始動時等の低温運転条件下で運転性を損なうことなく、触媒コンバータを効果的に加熱することによりその活性化を促進して排気浄化性能を改善することを目的としている。以下にそのためのコントローラ２３における制御動作の一例につき図２以下の各図面に基づいて説明する。なお、図２はイグニッションスイッチがＯＮとなっている間コントローラ２３により周期的、例えば約１０ｍｓ毎に実行される制御ルーチン、図３は前記制御ルーチンによる各種制御とその制御値の関係を時系列的に示した説明図、図４は始動からエンジンの暖機が完了するまでアイドリング運転されている場合の制御動作のタイミングチャートを、それぞれ示しており、以下これらの図面を参照しながら本実施形態による制御動作例を説明する。
【００２０】
図２に示した処理では、主噴射の燃料噴射量Ｔｐｍ、噴射時期ＩＴｍ、点火時期ＡＤＶを算出するとともに、膨張行程で追加燃料を供給するための副噴射の実行・非実行を判断し、副噴射を行う場合はその噴射量Ｔｐｓ、噴射時期ＩＴｓを算出し、さらに、副噴射に伴なって進角補正する排気弁開時期ＥＶＯの算出を行う。
【００２１】
まず、Ｓ１０１にてクランク角センサ２１から送られるクランク角信号に基づいてエンジン回転速度Ｎｅを算出するとともに、エアフローメータ１２、アクセル開度センサ２２、水温センサ２０、温度センサ１８の出力信号から、それぞれ吸入空気量Ｑａ、アクセル開度ＡＰＳ、水温Ｔｗ、触媒コンバータ温度Ｔｅを読み込む。
【００２２】
次に、Ｓ１０２にて、スタータスイッチの位置からエンジンの始動操作が行われているか否かを判断する。スタータスイッチがＯＮであれば、現在スタータモータによるクランキングが行われているので、始動用の燃料噴射量を算出するためにＳ１０８へ進む。スタータスイッチがＯＦＦであれば、始動操作が終了していると判断し、以下に述べるＳ１０３からＳ１０７の処理によりエンジン運転中の制御を行う。
【００２３】
Ｓ１０３では、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度ＡＰとから、目標当量比の制御マップ（図５参照）を検索し、目標当量比のマップ設定値ＴＦＢＹＡｍｐを検索する。このマップは、ＴＦＢＹＡｍｐが１より小さい値に設定されている運転領域では空燃比がリーンに、１に設定されている領域では理論空燃比に、１より大きい値に設定されている領域では空燃比がリッチにそれぞれ制御されるように設定されている。
【００２４】
次に、Ｓ１０４では、水温Ｔｗに基づいて、燃料噴射量の水温補正係数ＴＷＫを算出する。ＴＷＫは、暖機完了後の水温に対応する値が１で、水温Ｔｗがそれより低くなるほど値が大きくなる特性（図６参照）となっている。次いでＳ１０５にて目標当量比のマップ設定値ＴＦＢＹＡｍｐを水温補正係数ＴＷＫで補正し、最終的な目標当量比ＴＦＢＹＡを算出する。すなわち、同一の運転条件（Ｎｅ、ＡＰ）で運転されている場合であっても、水温Ｔｗが低いときはフリクションに対抗するために空燃比をリッチ側に補正する。エンジンの暖機が完了すると、ＴＷＫが１となるので、最終的な目標当量比ＴＦＢＹＡとＴＦＢＹＡｍｐとが一致するようになる。
【００２５】
次に、Ｓ１０６では、エンジン回転速度Ｎｅ、吸入空気量Ｑａとから、基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。前記基本燃料噴射量Ｔｐは、空燃比を理論空燃比とするときの燃料噴射量である。なおＳ１０６の式中のＫは比例定数である。次のＳ１０７では、基本燃料噴射量Ｔｐと目標当量比ＴＦＢＹＡとから、主噴射の燃料噴射量Ｔｐｍを算出する。
【００２６】
次いで、Ｓ１０９では目標当量比ＴＦＢＹＡが１より小さいか否か、すなわち空燃比をリーンに制御するか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、Ｓ１１０にて成層燃焼用の燃料噴射時期ＩＴｍと点火時期ＡＤＶとを算出する。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｔｐｍに対応させて制御値を記憶させてある成層燃焼用制御マップからＩＴｍ、ＡＤＶを検索する。成層燃焼用燃料噴射時期制御マップには、燃料噴射を終了させるクランク角位置を記憶させてある。
【００２７】
これに対して、Ｓ１０９での判断がＮＯの場合、均質燃焼用の燃料噴射時期ＩＴｍと点火時期ＡＤＶと算出する。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｔｐｍに対応させて制御値を記憶させてある均質燃焼用制御マップからＩＴｍ、ＡＤＶを検索する。均質燃焼用燃料噴射時期制御マップには、燃料噴射を開始させるクランク角位置を記憶させてある。
【００２８】
Ｓ１１２では、ここまでのステップで算出した主燃焼用の制御値をコントローラ２３内のメモリに記憶させる。記憶された制御値は、本制御ルーチンとは別に所定時間あるいは所定クランク角毎に実行される燃料噴射制御ルーチン、点火制御ルーチンでメモリから読み出されて使用される。燃料噴射制御ルーチンは、読み出した燃料噴射量Ｔｐｍ、燃料噴射時期ＩＴｍに基づいて噴射信号を生成し、この噴射信号を燃料噴射ノズル１０へ出力する。また、点火制御ルーチンは、読み出した点火時期ＡＤＶに点火が行われるよう点火信号を点火装置に出力する。
【００２９】
Ｓ１１３以下は、膨張行程での追加燃料供給を行う場合の副噴射制御の処理である。まず、Ｓ１１３ではスタータスイッチの位置からエンジンの始動操作が行われているか否かを判断する。始動操作中はＴｐｓ＝０として副噴射を行わないようにする（Ｓ１２２）。次いで、Ｓ１１４にてエンジン回転速度Ｎｅが、エンジンの完爆を判定する判定値ＮＥＳＰより大きいか否かを判断する。エンジンが完爆するまでの間は燃焼が不安定な状態にあるので副噴射を行わない。なお、始動後の経過時間やエンジン回転速度Ｎｅの変動率を計測し、これらの計測値からエンジンが始動直後の不安定な状態にあるか否かを判断するようにしてもよい。
【００３０】
Ｓ１１４の判断にてＮｅ＞ＮＥＳＰのときは、Ｓ１１５にて目標当量比ＴＦＢＹＡが１より小さいか否かの判断を行う。ここで目標当量比ＴＦＢＹＡが１より大きい場合、主燃焼後の燃焼室内に余剰の酸素はほとんど残存しないので、副噴射を行ってもこの燃料を十分に燃焼させることができない。よって、目標当量比が１より大きいときは副噴射を行わない。
【００３１】
Ｓ１１５の判断にて目標当量比ＴＦＢＹＡＳ≦１のときには、次のＳ１１６にて、水温Ｔｗが、エンジンの完全暖機を判定する判定値ＴＷＳＰ（例えば８０℃相当）より小さいか否かを判断する。Ｔｗ≧ＴＷＳＰのときはエンジンの暖機が完了している場合であり、この場合は触媒コンバータ４の活性はほぼ十分と考えられるので副噴射を行わない。
【００３２】
Ｓ１１６の判断にてＴｗ＜ＴＷＳＰのときは暖機完了前の低温運転条件であり、このときはＳ１１７にて触媒コンバータ温度Ｔｅが所定の温度範囲内にあるか否か（ＴＥＳＰ１＜Ｔｅ＜ＴＥＳＰ２）を判断する。副噴射によって燃焼室内に供給された燃料は、燃焼室内で一部が燃焼し、残りは排気通路へ排出された後に燃焼することになるが、排気通路の温度が低すぎると排気通路内での燃焼を良好に行わせることができないので、触媒コンバータ温度Ｔｅが下限値ＴＥＳＰ１より小さいときは副噴射を行わない。なお、ここでは触媒コンバータ温度Ｔｅを排気通路の温度を代表する温度として使用している。触媒コンバータ温度の代わりに排気通路の温度を検出あるいは推定し、この温度を判定値と比較するようにしても良い。
【００３３】
一方、触媒コンバータ温度Ｔｅが上限値ＴＥＳＰ２より大きいときは、触媒コンバータ４を積極的に昇温させる必要がないので副噴射を行わない。なお、触媒コンバータ４の下流に第２の触媒コンバータを配置したものでは、第２の触媒コンバータも速やかに昇温させる必要があるエンジンの場合、上流側の触媒コンバータが活性温度に達した後も下流側の触媒コンバータが活性温度に達するまでは副噴射を継続して行うようにしても良い。
【００３４】
Ｓ１１７の判断においてＴＥＳＰ１＜Ｔｅ＜ＴＥＳＰ２が成立した場合は、次にＳ１１８にて基本燃料噴射量Ｔｐと目標当量比ＴＦＢＹＡとから、主燃焼後の既燃焼ガス中に残存する酸素とちょうど反応する量の燃料を、副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓとして算出する。
【００３５】
なお、空燃比センサ１９の検出信号に基づいて、触媒コンバータ４に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比となるように副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓをフィードバック制御するようにしても良い。
【００３６】
次いで、Ｓ１１９にて、触媒コンバータ温度Ｔｅに基づいて、副噴射の燃料噴射時期ＩＴｓを算出する。ＩＴｓは、Ｔｅが低いとき膨張行程の中ほどとなり、Ｔｅが大きくなるほど遅角側（排気行程寄り）になる特性に設定されている（図７参照）。これは、触媒コンバータ４が全く活性化していない場合、燃焼室から排出されたガスが触媒コンバータ４へ到達する時点で副噴射燃料の燃焼が終了しているようにし、触媒コンバータ４がある程度活性化している場合、未燃燃料分と酸素とが残存している状態のガスを触媒コンバータ４に流入させ、触媒コンバータ４内で燃焼させるようにするためである。なお、ＩＴｓは副噴射を開始するクランク角位置として設定されている。
【００３７】
次のＳ１２０では、触媒コンバータ温度Ｔｅに基づいて、排気弁開時期の進角補正量△ＥＶＯを算出する。△ＥＶＯは、Ｔｅが小さいほど大きくなる特性に設定されている（図８参照）。このような特性に設定するのは次の理由による。すなわち、排気弁５の開時期を早めるほど燃焼室内の圧力が高いうちに排気弁５が開弁され、燃焼室から排気通路へ流出するガスの流動が強くなり、燃焼室内に残存していた酸素と副噴射で供給した燃料との混合が良好となる。そこで、Ｔｅが小さい（＝排気通路の温度が低い）ときほど排気弁開時期を進角させる。一方、Ｔｅが大きい（＝排気通路の温度が高い）ときは、排気通路へ流出するガスの流動をさほど強くしなくても良好な燃焼が得られるので、このときは燃費の悪化を最小限に抑制するために排気弁開時期の進角量を小さくする。△ＥＶＯの設定範囲としては、クランク角度にしてたとえば０〜３０度である。
【００３８】
Ｓ１２１では、排気弁開時期の基準時期ＥＶＯ１を進角補正量△ＥＶＯで補正し、最終的な排気弁開時期ＥＶＯを算出する。ここでは、排気弁開時期をＢＤＣからの進角量で表しており、ＥＶＯ１に△ＥＶＯを加算することで排気弁開時期を進角側に補正する。通常のエンジンでは、排気弁開時期をクランク角で下死点前４５度程度に設定するので、基準時期ＥＶＯ１は、たとえば４５度に設定すればよい。この場合、補正後の排気弁開時期ＥＶＯは、ＢＤＣ前７５〜４５度の間に設定されることになる。
【００３９】
上記のＳ１１３からＳ１１７の処理にで、副噴射を行わないと判断された場合、Ｓ１２２にて副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓを０に設定し、次いでＳ１２３にて排気弁開時期ＥＶＯを基準時期ＥＶＯ１に設定する。
【００４０】
最後に、Ｓ１２４にて、ここまでの各ステップで算出した副噴射用の制御値と排気弁開時期ＥＶＯとをコントローラ２３内のメモリに記憶させる。記憶された副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓ、副噴射の燃料噴射時期ＩＴｓは、前述の燃料噴射制御ルーチンでメモリから読み出されて使用される。燃料噴射制御ルーチンは、読み出した燃料噴射量Ｔｐｓが０でない場合に限り、燃料噴射量Ｔｐｓ、燃料噴射時期ＩＴｓに基づいて噴射信号を生成し、この噴射信号を燃料噴射ノズル１０へ出力する。
【００４１】
また、記憶された排気弁開時期ＥＶＯは、本ルーチンとは別に所定時間あるいは所定クランク角毎に実行される可変動弁装置制御ルーチンで読み出されて使用される。可変動弁装置制御ルーチンは、読み出した排気弁開時期ＥＶＯに応じて可変動弁装置に供給される油圧力あるいは電磁力を制御して排気弁の開時期を制御する。
【００４２】
上述したように、副噴射は、Ｓ１１３からＳ１１７の判断が全てＹＥＳとなっている間（図４のｔ４〜ｔ５の間）実行される。副噴射が行われている間、排気弁開時期ＥＶＯの進角補正が実行され、このＥＶＯは副噴射の開始とともに大きく進角され、触媒コンバータ温度Ｔｅが上昇するのに伴なって進角補正量が小さくなる。
【００４３】
図４でｔ１以降の運転は、アイドリング運転条件であり一定であるため、図５の制御マップから検索される目標当量比のマップ設定値ＴＦＢＹＡｍｐは１より小さい一定の値（例えば０．５）となる。ただし、水温Ｔｗが暖機完了温度となるまでの間は、水温補正係数ＴＷＫが１以上の値に設定され、かつ、その値は水温Ｔｗの上昇に伴なって小さくなる。よって、最終的な目標当量比ＴＦＢＹＡは、水温Ｔｗの上昇に伴なってその値が小さくなり、主燃焼の空燃比は徐々にリーンの度合いが大きくなる。リーンの度合いが大きくなるのに伴なって主燃焼後に残存する酸素量が多くなるので、副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓを多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能なエンジンの一実施形態の概略を示す構成図。
【図２】本発明による排気浄化制御の一実施形態の処理内容を示す流れ図。
【図３】上記実施形態による各種制御とその制御値の関係を時系列的に示した説明図
【図４】始動からエンジンの暖機が完了するまでアイドリング運転されている場合の実施形態の制御によるタイミング図。
【図５】エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＳとから主燃焼の目標当量比ＴＦＢＹＡｍｐの設定値を与えるマップの一例を示す説明図。
【図６】水温Ｔｗに応じて燃料噴射量の補正係数ＴＷＫを与えるマップの一例を示す特性図。
【図７】触媒温度Ｔｅに応じて排気弁開時期の補正量ΔＥＶＯを与えるマップの一例を示す特性図。
【図８】水温Ｔｗに応じて追加燃料の噴射時期ＩＴｓを与えるマップの一例を示す特性図。
【符号の説明】
１ エンジン」という。
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ 触媒コンバータ
８ クランク軸
９ 点火栓
１０ 燃料噴射ノズル
１２ エアフローメータ
１３ スロットルチャンバ
１４ スロットルバルブ
１５ スロットルアクチュエータ
１６ スロットル開度センサ
１８ 温度センサ
１９ 空燃比センサ
２０ 水温センサ
２１ クランク角センサ
２２ アクセル開度センサ
２３ コントローラ
２４ 可変動弁装置
２５ 吸気弁
２６ 排気弁
２７ 吸気カム軸
２８ 排気カム軸
２８ａ カムスプロケット
【０００１】
【従来の技術と解決すべき課題】
筒内燃料噴射式内燃機関において、始動後速やかに触媒コンバータを活性化させるために主燃焼（エンジン出力を発生させるための燃焼）をリーン空燃比で行わせるとともに、膨張行程以降に追加燃料を燃焼室内に噴射供給し、この追加燃料を燃焼室内に残存する酸素で燃焼させることにより、触媒コンバータに高温の排気を供給するようにしたものがある。この場合、主燃焼では燃焼室内に供給した燃料が空気と適度に混合され、良好に着火および火炎伝播する状態の混合気としてから点火栓で点火するが、追加燃料を燃焼させるときは、主燃焼の場合のような混合気の形成を行うことができないので、追加燃料を良好に燃焼させる工夫が必要となる。
【０００２】
たとえば、特開平１０−１５３１３８公報に開示された技術では、主燃焼の点火時期を通常よりも遅らせることで主燃焼の燃焼速度を緩慢なものとし、追加燃料が主燃焼の火炎に晒される期間を確保するようにしている。しかしながら、点火時期を遅らせると主燃焼の燃焼状態が悪化するので、エンジンの運転性が確保できる範囲でしか点火時期の遅角を行うことができない。すなわち、運転性の面から点火時期の遅角化には限界があり、このことが触媒コンバータの活性化を促すうえでも障害となっている。
【０００３】
本発明はこのような従来の問題点を解消することを目的としてなされたもので、排気弁の開時期を進めて触媒コンバータに流入する排気ガスの流動ないし乱れを強めることにより追加燃料の燃焼を促すようにした排気浄化装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、排気通路に触媒コンバータを備え、圧縮上死点以前に噴射した燃料に火花点火して燃焼を開始させる筒内燃料噴射式内燃機関において、触媒コンバータが活性状態に達する以前の条件のときには、主燃焼として圧縮行程噴射によるリーン空燃比の成層燃焼を行い、前記主燃焼の膨張行程以降に追加燃料噴射を行うとともに、排気弁開時期を進角させて燃焼室から排気通路へと流出するガス流動を強くした状態で前記追加燃料噴射による燃料を燃焼させるように、かつ触媒コンバータが活性状態になく、主燃焼としてリッチ空燃比の均質燃焼を行うときには、前記追加燃料噴射を行わず排気弁開時期を進角させないように構成した。
【０００５】
第２の発明は、排気通路に触媒コンバータを備えた筒内燃料噴射式の火花点火内燃機関において、触媒コンバータ活性状態を検出する触媒コンバータ活性状態判定装置と、排気弁開時期を可変制御する可変動弁装置と、触媒コンバータ活性状態に基づいて可変動弁装置による排気弁開時期と燃料噴射とを制御するコントローラとを備え、前記コントローラを、触媒コンバータが活性状態にないときには主燃焼として圧縮行程噴射によるリーン空燃比の成層燃焼を行い、前記主燃焼の膨張行程以降に追加燃料噴射を行うとともに、排気弁開時期を進角させて燃焼室から排気通路へと流出するガス流動を強くした状態で前記追加燃料噴射による燃料を燃焼させるように、かつ触媒コンバータが活性状態になく、主燃焼としてリッチ空燃比の均質燃焼を行うときには、前記追加燃料噴射を行わず排気弁開時期を進角させないように構成した。
【００１１】
【作用・効果】
排気弁の開時期を進めると、燃焼室内の圧力が高いうちに排気弁が開き、燃焼室から排気通路へ流出するガスの流動や排気弁背後でのガスの乱れが強くなる。これにより、追加燃料とガスとが良好に混合され、追加燃料の燃焼が排気通路内で良好に維持継続される。一方、必ずしも点火時期を遅らせる必要がなくなるので、主燃焼を悪化させるようなことがなく、したがって運転性をも良好に維持できる。
【００１２】
燃料の圧縮行程噴射により筒内混合気を成層化してリーン空燃比運転を行わせるようにした場合、成層化しない場合に比較してリーンの度合いを大きくすることができるので、燃焼室内により多量の酸素を残存させることができ、それだけ追加燃料の量を多くすることができる。ただし、成層燃焼を行った後の燃焼室内は、酸素が残存する領域とほとんど酸素の無い領域とが別れてしまう傾向があり、すなわち混合気が燃焼した後の領域はガス温度は高いものの酸素は残存しておらず、燃焼に関与しなかった領域には酸素が多く残存しているもののガス温度が低い。このように成層燃焼の影響が残ったままの燃焼室内に追加燃料を供給しても、追加燃料の安定した燃焼を得ることが難しい。これに対して、排気弁の開時期を進めてやることにより、上述したように追加燃料の燃焼室内での燃焼が不安定であったとしても、排気通路内ではこれを確実に燃焼させることが可能となる。
【００１３】
一方、排気弁開時期の進角は、エンジンの燃費を悪化させる要因となりうるので、排気通路温度上昇時など排気通路内での燃焼が起こりやすい状態になるほど進角量を小さくすることが、燃費の悪化を最小限に抑制する点から好ましい。
【００１４】
また、点火時期の遅角化は燃焼を緩慢にして追加燃料の燃焼を促す効果があるので、主燃焼および運転性が悪化しない限度でこれを排気弁開時期の遅角化と併用することが触媒コンバータの活性化を促進するうえでは望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用した内燃機関の構成例である。図において、１は直噴式火花点火機関の本体（以下「エンジン」という。）、２と３はそれぞれその吸気通路と排気通路である。４は排気通路３の途中に設けられた触媒コンバータ、８はエンジンクランク軸、９は点火栓、１０はエンジン１の燃焼室内に直接燃料を噴射供給するように設けられた燃料噴射ノズルである。１２はエンジン吸入空気量を検出するエアフローメータ、１３はスロットルチャンバ、１４はスロットルバルブ、１５はスロットルバルブを駆動するスロットルアクチュエータである。１６はスロットルバルブ１４の開度を検出するスロットル開度センサ、１８は触媒コンバータ４の温度を検出する温度センサ、１９は排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサ、２０はエンジン冷却水温度を検出する水温センサ、２１はエンジンクランク軸８の位置および回転速度を検出するクランク角センサ、２２はアクセルペダルの踏み込み操作量を検出するアクセル開度センサである。
【００１６】
コントローラ２３は、各種運転状態信号に基づいて、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度等を総合的に制御する。例えば、詳細は後述するが、燃料噴射量制御を例にとると、コントローラ２３はエアフローメータ１２からの吸入空気量信号とクランク角センサ２１からのエンジン回転速度信号とから基本燃料噴射量を算出し、これを冷却水温度、スロットル開度等により補正して得た噴射量信号を噴射パルスとして燃料噴射ノズル１０に出力する。燃料噴射量は基本的には燃料噴射ノズル１０の開弁時間（噴射パルス幅）と燃料圧力との関数として決まるので、これらのパラメータに基づいて目標とする燃料量となるように演算またはテーブル検索により燃料噴射パルス幅の設定および補正を行う。
【００１７】
一方、コントローラ２３では、エンジン運転状態に応じて燃料噴射時期を変化させることによって複数の運転モードないし燃焼状態を制御する。第一には均質燃焼のモードであり、この場合は燃料を吸入行程内で噴射供給することにより着火までの間に燃焼室およびシリンダ内に十分に燃料を拡散させ、均質な混合気を形成して燃焼を行わせる。第二には成層燃焼のモードであり、この場合は燃料を圧縮行程に入ってから噴射供給し、点火栓近傍に濃混合気を集中させて成層燃焼を行わせる。吸入行程噴射は主として大きな出力を要するときに行い、圧縮行程噴射は主として部分負荷での燃費および排気エミッションを改善するときに行う。第三には膨張行程の間の副噴射により追加燃料を供給するモードであり、これは主として低温運転条件下での成層燃焼運転時に排気温度を高めて触媒コンバータの活性化を促す目的で行う。
【００１８】
さらに、コントローラ２３は可変動弁装置２４によりエンジン１の排気弁開時期を可変制御する。図において２５と２６はそれぞれ吸気弁、排気弁、２７と２８はこれらを駆動する吸気カム軸、排気カム軸である。この例では、可変動弁装置２４は、排気カム軸２８とその軸端に取り付けたスプロケット２８ａとの相対位置を油圧あるいは電磁力等により変化させることによりクランク軸８に対する排気カム軸２８の位相を変化させて排気弁２６の開弁時期を変化させる。可変動弁装置としては、このようにカム軸位相を変化させるものに限らず、例えばプロファイルまたは位相が互いに異なる複数のカムを選択的に使用するようにしたものなど、各種のものが適用可能である。
【００１９】
本発明は、例えばこのような直噴式エンジンにおいて、冷間始動時等の低温運転条件下で運転性を損なうことなく、触媒コンバータを効果的に加熱することによりその活性化を促進して排気浄化性能を改善することを目的としている。以下にそのためのコントローラ２３における制御動作の一例につき図２以下の各図面に基づいて説明する。なお、図２はイグニッションスイッチがＯＮとなっている間コントローラ２３により周期的、例えば約１０ｍｓ毎に実行される制御ルーチン、図３は前記制御ルーチンによる各種制御とその制御値の関係を時系列的に示した説明図、図４は始動からエンジンの暖機が完了するまでアイドリング運転されている場合の制御動作のタイミングチャートを、それぞれ示しており、以下これらの図面を参照しながら本実施形態による制御動作例を説明する。
【００２０】
図２に示した処理では、主噴射の燃料噴射量Ｔｐｍ、噴射時期ＩＴｍ、点火時期ＡＤＶを算出するとともに、膨張行程で追加燃料を供給するための副噴射の実行・非実行を判断し、副噴射を行う場合はその噴射量Ｔｐｓ、噴射時期ＩＴｓを算出し、さらに、副噴射に伴なって進角補正する排気弁開時期ＥＶＯの算出を行う。
【００２１】
まず、Ｓ１０１にてクランク角センサ２１から送られるクランク角信号に基づいてエンジン回転速度Ｎｅを算出するとともに、エアフローメータ１２、アクセル開度センサ２２、水温センサ２０、温度センサ１８の出力信号から、それぞれ吸入空気量Ｑａ、アクセル開度ＡＰＳ、水温Ｔｗ、触媒コンバータ温度Ｔｅを読み込む。
【００２２】
次に、Ｓ１０２にて、スタータスイッチの位置からエンジンの始動操作が行われているか否かを判断する。スタータスイッチがＯＮであれば、現在スタータモータによるクランキングが行われているので、始動用の燃料噴射量を算出するためにＳ１０８へ進む。スタータスイッチがＯＦＦであれば、始動操作が終了していると判断し、以下に述べるＳ１０３からＳ１０７の処理によりエンジン運転中の制御を行う。
【００２３】
Ｓ１０３では、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度ＡＰとから、目標当量比の制御マップ（図５参照）を検索し、目標当量比のマップ設定値ＴＦＢＹＡｍｐを検索する。このマップは、ＴＦＢＹＡｍｐが１より小さい値に設定されている運転領域では空燃比がリーンに、１に設定されている領域では理論空燃比に、１より大きい値に設定されている領域では空燃比がリッチにそれぞれ制御されるように設定されている。
【００２４】
次に、Ｓ１０４では、水温Ｔｗに基づいて、燃料噴射量の水温補正係数ＴＷＫを算出する。ＴＷＫは、暖機完了後の水温に対応する値が１で、水温Ｔｗがそれより低くなるほど値が大きくなる特性（図６参照）となっている。次いでＳ１０５にて目標当量比のマップ設定値ＴＦＢＹＡｍｐを水温補正係数ＴＷＫで補正し、最終的な目標当量比ＴＦＢＹＡを算出する。すなわち、同一の運転条件（Ｎｅ、ＡＰ）で運転されている場合であっても、水温Ｔｗが低いときはフリクションに対抗するために空燃比をリッチ側に補正する。エンジンの暖機が完了すると、ＴＷＫが１となるので、最終的な目標当量比ＴＦＢＹＡとＴＦＢＹＡｍｐとが一致するようになる。
【００２５】
次に、Ｓ１０６では、エンジン回転速度Ｎｅ、吸入空気量Ｑａとから、基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。前記基本燃料噴射量Ｔｐは、空燃比を理論空燃比とするときの燃料噴射量である。なおＳ１０６の式中のＫは比例定数である。次のＳ１０７では、基本燃料噴射量Ｔｐと目標当量比ＴＦＢＹＡとから、主噴射の燃料噴射量Ｔｐｍを算出する。
【００２６】
次いで、Ｓ１０９では目標当量比ＴＦＢＹＡが１より小さいか否か、すなわち空燃比をリーンに制御するか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、Ｓ１１０にて成層燃焼用の燃料噴射時期ＩＴｍと点火時期ＡＤＶとを算出する。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｔｐｍに対応させて制御値を記憶させてある成層燃焼用制御マップからＩＴｍ、ＡＤＶを検索する。成層燃焼用燃料噴射時期制御マップには、燃料噴射を終了させるクランク角位置を記憶させてある。
【００２７】
これに対して、Ｓ１０９での判断がＮＯの場合、均質燃焼用の燃料噴射時期ＩＴｍと点火時期ＡＤＶと算出する。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｔｐｍに対応させて制御値を記憶させてある均質燃焼用制御マップからＩＴｍ、ＡＤＶを検索する。均質燃焼用燃料噴射時期制御マップには、燃料噴射を開始させるクランク角位置を記憶させてある。
【００２８】
Ｓ１１２では、ここまでのステップで算出した主燃焼用の制御値をコントローラ２３内のメモリに記憶させる。記憶された制御値は、本制御ルーチンとは別に所定時間あるいは所定クランク角毎に実行される燃料噴射制御ルーチン、点火制御ルーチンでメモリから読み出されて使用される。燃料噴射制御ルーチンは、読み出した燃料噴射量Ｔｐｍ、燃料噴射時期ＩＴｍに基づいて噴射信号を生成し、この噴射信号を燃料噴射ノズル１０へ出力する。また、点火制御ルーチンは、読み出した点火時期ＡＤＶに点火が行われるよう点火信号を点火装置に出力する。
【００２９】
Ｓ１１３以下は、膨張行程での追加燃料供給を行う場合の副噴射制御の処理である。まず、Ｓ１１３ではスタータスイッチの位置からエンジンの始動操作が行われているか否かを判断する。始動操作中はＴｐｓ＝０として副噴射を行わないようにする（Ｓ１２２）。次いで、Ｓ１１４にてエンジン回転速度Ｎｅが、エンジンの完爆を判定する判定値ＮＥＳＰより大きいか否かを判断する。エンジンが完爆するまでの間は燃焼が不安定な状態にあるので副噴射を行わない。なお、始動後の経過時間やエンジン回転速度Ｎｅの変動率を計測し、これらの計測値からエンジンが始動直後の不安定な状態にあるか否かを判断するようにしてもよい。
【００３０】
Ｓ１１４の判断にてＮｅ＞ＮＥＳＰのときは、Ｓ１１５にて目標当量比ＴＦＢＹＡが１より小さいか否かの判断を行う。ここで目標当量比ＴＦＢＹＡが１より大きい場合、主燃焼後の燃焼室内に余剰の酸素はほとんど残存しないので、副噴射を行ってもこの燃料を十分に燃焼させることができない。よって、目標当量比が１より大きいときは副噴射を行わない。
【００３１】
Ｓ１１５の判断にて目標当量比ＴＦＢＹＡＳ≦１のときには、次のＳ１１６にて、水温Ｔｗが、エンジンの完全暖機を判定する判定値ＴＷＳＰ（例えば８０℃相当）より小さいか否かを判断する。Ｔｗ≧ＴＷＳＰのときはエンジンの暖機が完了している場合であり、この場合は触媒コンバータ４の活性はほぼ十分と考えられるので副噴射を行わない。
【００３２】
Ｓ１１６の判断にてＴｗ＜ＴＷＳＰのときは暖機完了前の低温運転条件であり、このときはＳ１１７にて触媒コンバータ温度Ｔｅが所定の温度範囲内にあるか否か（ＴＥＳＰ１＜Ｔｅ＜ＴＥＳＰ２）を判断する。副噴射によって燃焼室内に供給された燃料は、燃焼室内で一部が燃焼し、残りは排気通路へ排出された後に燃焼することになるが、排気通路の温度が低すぎると排気通路内での燃焼を良好に行わせることができないので、触媒コンバータ温度Ｔｅが下限値ＴＥＳＰ１より小さいときは副噴射を行わない。なお、ここでは触媒コンバータ温度Ｔｅを排気通路の温度を代表する温度として使用している。触媒コンバータ温度の代わりに排気通路の温度を検出あるいは推定し、この温度を判定値と比較するようにしても良い。
【００３３】
一方、触媒コンバータ温度Ｔｅが上限値ＴＥＳＰ２より大きいときは、触媒コンバータ４を積極的に昇温させる必要がないので副噴射を行わない。なお、触媒コンバータ４の下流に第２の触媒コンバータを配置したものでは、第２の触媒コンバータも速やかに昇温させる必要があるエンジンの場合、上流側の触媒コンバータが活性温度に達した後も下流側の触媒コンバータが活性温度に達するまでは副噴射を継続して行うようにしても良い。
【００３４】
Ｓ１１７の判断においてＴＥＳＰ１＜Ｔｅ＜ＴＥＳＰ２が成立した場合は、次にＳ１１８にて基本燃料噴射量Ｔｐと目標当量比ＴＦＢＹＡとから、主燃焼後の既燃焼ガス中に残存する酸素とちょうど反応する量の燃料を、副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓとして算出する。
【００３５】
なお、空燃比センサ１９の検出信号に基づいて、触媒コンバータ４に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比となるように副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓをフィードバック制御するようにしても良い。
【００３６】
次いで、Ｓ１１９にて、触媒コンバータ温度Ｔｅに基づいて、副噴射の燃料噴射時期ＩＴｓを算出する。ＩＴｓは、Ｔｅが低いとき膨張行程の中ほどとなり、Ｔｅが大きくなるほど遅角側（排気行程寄り）になる特性に設定されている（図７参照）。これは、触媒コンバータ４が全く活性化していない場合、燃焼室から排出されたガスが触媒コンバータ４へ到達する時点で副噴射燃料の燃焼が終了しているようにし、触媒コンバータ４がある程度活性化している場合、未燃燃料分と酸素とが残存している状態のガスを触媒コンバータ４に流入させ、触媒コンバータ４内で燃焼させるようにするためである。なお、ＩＴｓは副噴射を開始するクランク角位置として設定されている。
【００３７】
次のＳ１２０では、触媒コンバータ温度Ｔｅに基づいて、排気弁開時期の進角補正量△ＥＶＯを算出する。△ＥＶＯは、Ｔｅが小さいほど大きくなる特性に設定されている（図８参照）。このような特性に設定するのは次の理由による。すなわち、排気弁５の開時期を早めるほど燃焼室内の圧力が高いうちに排気弁５が開弁され、燃焼室から排気通路へ流出するガスの流動が強くなり、燃焼室内に残存していた酸素と副噴射で供給した燃料との混合が良好となる。そこで、Ｔｅが小さい（＝排気通路の温度が低い）ときほど排気弁開時期を進角させる。一方、Ｔｅが大きい（＝排気通路の温度が高い）ときは、排気通路へ流出するガスの流動をさほど強くしなくても良好な燃焼が得られるので、このときは燃費の悪化を最小限に抑制するために排気弁開時期の進角量を小さくする。△ＥＶＯの設定範囲としては、クランク角度にしてたとえば０〜３０度である。
【００３８】
Ｓ１２１では、排気弁開時期の基準時期ＥＶＯ１を進角補正量△ＥＶＯで補正し、最終的な排気弁開時期ＥＶＯを算出する。ここでは、排気弁開時期をＢＤＣからの進角量で表しており、ＥＶＯ１に△ＥＶＯを加算することで排気弁開時期を進角側に補正する。通常のエンジンでは、排気弁開時期をクランク角で下死点前４５度程度に設定するので、基準時期ＥＶＯ１は、たとえば４５度に設定すればよい。この場合、補正後の排気弁開時期ＥＶＯは、ＢＤＣ前７５〜４５度の間に設定されることになる。
【００３９】
上記のＳ１１３からＳ１１７の処理にで、副噴射を行わないと判断された場合、Ｓ１２２にて副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓを０に設定し、次いでＳ１２３にて排気弁開時期ＥＶＯを基準時期ＥＶＯ１に設定する。
【００４０】
最後に、Ｓ１２４にて、ここまでの各ステップで算出した副噴射用の制御値と排気弁開時期ＥＶＯとをコントローラ２３内のメモリに記憶させる。記憶された副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓ、副噴射の燃料噴射時期ＩＴｓは、前述の燃料噴射制御ルーチンでメモリから読み出されて使用される。燃料噴射制御ルーチンは、読み出した燃料噴射量Ｔｐｓが０でない場合に限り、燃料噴射量Ｔｐｓ、燃料噴射時期ＩＴｓに基づいて噴射信号を生成し、この噴射信号を燃料噴射ノズル１０へ出力する。
【００４１】
また、記憶された排気弁開時期ＥＶＯは、本ルーチンとは別に所定時間あるいは所定クランク角毎に実行される可変動弁装置制御ルーチンで読み出されて使用される。可変動弁装置制御ルーチンは、読み出した排気弁開時期ＥＶＯに応じて可変動弁装置に供給される油圧力あるいは電磁力を制御して排気弁の開時期を制御する。
【００４２】
上述したように、副噴射は、Ｓ１１３からＳ１１７の判断が全てＹＥＳとなっている間（図４のｔ４〜ｔ５の間）実行される。副噴射が行われている間、排気弁開時期ＥＶＯの進角補正が実行され、このＥＶＯは副噴射の開始とともに大きく進角され、触媒コンバータ温度Ｔｅが上昇するのに伴なって進角補正量が小さくなる。
【００４３】
図４でｔ１以降の運転は、アイドリング運転条件であり一定であるため、図５の制御マップから検索される目標当量比のマップ設定値ＴＦＢＹＡｍｐは１より小さい一定の値（例えば０．５）となる。ただし、水温Ｔｗが暖機完了温度となるまでの間は、水温補正係数ＴＷＫが１以上の値に設定され、かつ、その値は水温Ｔｗの上昇に伴なって小さくなる。よって、最終的な目標当量比ＴＦＢＹＡは、水温Ｔｗの上昇に伴なってその値が小さくなり、主燃焼の空燃比は徐々にリーンの度合いが大きくなる。リーンの度合いが大きくなるのに伴なって主燃焼後に残存する酸素量が多くなるので、副噴射の燃料噴射量Ｔｐｓを多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能なエンジンの一実施形態の概略を示す構成図。
【図２】本発明による排気浄化制御の一実施形態の処理内容を示す流れ図。
【図３】上記実施形態による各種制御とその制御値の関係を時系列的に示した説明図
【図４】始動からエンジンの暖機が完了するまでアイドリング運転されている場合の実施形態の制御によるタイミング図。
【図５】エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＰＳとから主燃焼の目標当量比ＴＦＢＹＡｍｐの設定値を与えるマップの一例を示す説明図。
【図６】水温Ｔｗに応じて燃料噴射量の補正係数ＴＷＫを与えるマップの一例を示す特性図。
【図７】触媒温度Ｔｅに応じて排気弁開時期の補正量ΔＥＶＯを与えるマップの一例を示す特性図。
【図８】水温Ｔｗに応じて追加燃料の噴射時期ＩＴｓを与えるマップの一例を示す特性図。
【符号の説明】
１ エンジン」という。
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ 触媒コンバータ
８ クランク軸
９ 点火栓
１０ 燃料噴射ノズル
１２ エアフローメータ
１３ スロットルチャンバ
１４ スロットルバルブ
１５ スロットルアクチュエータ
１６ スロットル開度センサ
１８ 温度センサ
１９ 空燃比センサ
２０ 水温センサ
２１ クランク角センサ
２２ アクセル開度センサ
２３ コントローラ
２４ 可変動弁装置
２５ 吸気弁
２６ 排気弁
２７ 吸気カム軸
２８ 排気カム軸
２８ａ カムスプロケット
Claims (2)
- 排気通路に触媒コンバータを備え、圧縮上死点以前に噴射した燃料に火花点火して燃焼を開始させる筒内燃料噴射式内燃機関において、触媒コンバータが活性状態に達する以前の条件のときには主燃焼として圧縮行程噴射によるリーン空燃比の成層燃焼を行い、前記主燃焼の膨張行程以降に追加燃料噴射を行うとともに、排気弁開時期を進角させて燃焼室から排気通路へと流出するガス流動を強くした状態で前記追加燃料噴射による燃料を燃焼させるように、かつ触媒コンバータが活性状態になく、主燃焼としてリッチ空燃比の均質燃焼を行うときには、前記追加燃料噴射を行わず排気弁開時期を進角させないように構成した内燃機関の排気浄化装置。
- 排気通路に触媒コンバータを備えた筒内燃料噴射式の火花点火内燃機関において、
触媒コンバータ活性状態を検出する触媒コンバータ活性状態判定装置と、
排気弁開時期を可変制御する可変動弁装置と、
触媒コンバータ活性状態に基づいて可変動弁装置による排気弁開時期と燃料噴射とを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、触媒コンバータが活性状態にないときには主燃焼として圧縮行程噴射によるリーン空燃比の成層燃焼を行い、前記主燃焼の膨張行程以降に追加燃料噴射を行うとともに、排気弁開時期を進角させて燃焼室から排気通路へと流出するガス流動を強くした状態で前記追加燃料噴射による燃料を燃焼させ、かつ触媒コンバータが活性状態になく、主燃焼としてリッチ空燃比の均質燃焼を行うときには、前記追加燃料噴射を行わず排気弁開時期を進角させないように構成した内燃機関の排気浄化装置。
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