JP4618933B2

JP4618933B2 - 内燃機関の白煙発生防止装置

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Publication number: JP4618933B2
Application number: JP2001159455A
Authority: JP
Inventors: 久大木; 泰一森; 正浩長江; 亮長谷川; 秀板橋; 弘道柳原; 正直鯉江
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2021-05-28
Also published as: JP2002349370A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の白煙発生防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関において機関回転数が比較的小さい機関運転領域であって機関負荷が比較的小さい機関運転領域、特に機関始動時のアイドリング運転領域では燃焼室内における燃料の燃焼により発生する熱量が少ないので内燃機関の温度が低い。
このため燃焼室内において一部の燃料が完全には燃焼せず、したがってこの未燃の燃料が白煙の形で燃焼室から排出される。このように内燃機関の温度が低いと燃焼室から白煙が排出されてしまう。
【０００３】
内燃機関において白煙が発生することを防止するために特開平９−２５６８９１号公報に記載の技術では内燃機関の温度が低いときに吸気弁の開弁タイミングを通常のタイミングよりも遅くして吸気弁が開弁する前に燃焼室内に大きな負圧を形成しておくようにしている。すなわち燃焼室内のピストンが排気上死点を過ぎても吸気弁が開弁されないように吸気弁の開弁タイミングを通常のタイミングよりも遅くして燃焼室内に大きな負圧を形成しておくようにしている。
【０００４】
このように燃焼室内に負圧が形成されている状態で吸気弁が開弁されると空気が急激に燃焼室内に流入する。このように空気が燃焼室内に急激に流入することにより当該空気の温度が高まり、結果として内燃機関の温度が高まる。斯くして上記公報に記載の技術によれば内燃機関の温度が高まり、燃料が燃焼室内にて完全に燃焼し、これにより白煙の発生が防止される。
【０００５】
ところで吸気弁の開弁タイミングが遅くされているときに燃焼室内に吸入される空気の量、すなわち吸気量は少ない。したがって機関回転数が大きくなるか、或いは内燃機関の要求負荷が大きくなったときに吸気弁の開弁タイミングが通常のタイミングよりも遅いままであると吸気量が燃料の燃焼にとって不十分である。このためこの場合にも燃焼室内における燃料の燃焼が不完全となり、したがって未燃の燃料が白煙の形で燃焼室から排出されてしまう。そこで吸気弁の開弁タイミングを変更することができるように構成された内燃機関では機関回転数が比較的大きくなったとき、或いは機関負荷が比較的大きくなったときに吸気弁の開弁タイミングを通常のタイミングに戻し、燃料の燃焼にとって十分な量の空気が燃焼室内に吸入されるようにするのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが機関回転数が大きくなるか、或いは内燃機関の要求負荷が大きくなり、したがって吸気弁の開弁タイミングを通常のタイミングに戻したときに内燃機関の温度が未だ低いと燃焼室内における燃料は完全に燃焼することができず、この場合にもやはり未燃の燃料が白煙の形で燃焼室から排出されることとなる。こうした事情に鑑み本発明の目的は内燃機関において白煙の発生を確実に防止することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための１番目の発明では、内燃機関の燃焼室内における燃料燃焼から発生する熱量が予め定められた量よりも多い第１の運転状態にて内燃機関が運転せしめられる第１の運転領域では第１のタイミングにて吸気弁が開弁され、燃焼室内における燃料燃焼から発生する熱量が上記予め定められた量よりも少ない第２の運転状態にて内燃機関が運転せしめられている第２の運転領域では第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングにて吸気弁が開弁されるように構成された内燃機関において、該内燃機関の温度を検出するための温度検出手段と、内燃機関の燃焼室内に吸入せしめられる空気を加熱するための加熱手段とを具備し、第１の運転領域において上記温度検出手段により検出される内燃機関の温度が予め定められた温度よりも低いときには上記加熱手段を作動し、上記第２の運転領域が機関回転数と機関負荷とにより定められる領域である。これによれば燃焼室内における燃料燃焼から発生する熱量が予め定められた量よりも少ないときには吸気弁は第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングにて開弁せしめられ、燃焼室内における燃料燃焼から発生する熱量が予め定められた量よりも多いときには内燃機関の温度が判定温度よりも低い場合に加熱手段が作動される。
【０００８】
２番目の発明では１番目の発明において、上記第２の運転領域は機関負荷が機関回転数ごとに定められる判定値よりも小さい運転領域であり、該判定値は機関回転数が大きいほど小さい値に設定される。
【０００９】
３番目の発明では２番目の発明において、上記第２の運転領域が機関アイドリング領域である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、６ａはグロープラグ、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポート、７６は温度センサを夫々示す。グロープラグ６ａは燃焼室５内の空気を加熱するための加熱手段として機能する。また温度センサ７６は内燃機関を冷却するための機関冷却水の温度を検出するための温度検出手段として機能する。
【００１１】
吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およびインタークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエアクリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置される。またスロットル弁２０上流の空気吸込管１７内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検出器２１が配置される。
【００１２】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド２２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した触媒コンバータ２６に連結される。触媒コンバータ２６の上流側において排気マニホルド２２内には空燃比センサ（以下、上流側空燃比センサ）５３ａが配置され、触媒コンバータ２６の下流側には空燃比センサ（以下、下流側空燃比センサ）５３ｂが配置される。
【００１３】
触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２９を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２９内にはステップモータ３０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置される。またＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が配置される。図１に示した実施例では機関冷却水がインタークーラ３２内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００１４】
一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結される。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレール３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づいてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００１５】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され、上流側空燃比センサ５３ａ、下流側空燃比センサ５３ｂ、温度センサ７６および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。
【００１６】
アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２が接続される。
【００１７】
一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、グロープラグ６ａ、スロットル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０および燃料ポンプ３５に接続される。
次に図２、図３および図５を参照して吸気弁の開閉弁特性を変更するための機構について説明する。図２は当該機構の全体図である。当該機構は吸気弁７の開弁量を変更すると共に吸気弁７の開弁タイミングを変更するための機構（以下、開弁特性変更機構）と、吸気弁７の閉弁タイミング（または開弁タイミング）を微調整するための機構（以下、タイミング微調整機構）とを具備する。開弁特性変更機構を図３に詳細に示し、タイミング微調整機構を図５に詳細に示した。なお図２、図３および図５において５８はエンジンオイルを貯留するためのオイルタンクであり、６５はオイルタンク５８内のエンジンオイルの温度を検出するための温度検出手段として機能する温度センサであり、温度センサ６５の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また図３は図２で見た側とは反対側から開弁特性変更機構を見たときの図である。
【００１８】
開弁特性変更機構は図２に示したように三つのカム５４ａ、５４ｂ、５４ｃと、これらカムに対応する三つのリフトアーム５５ａ、５５ｂ、５５ｃとを有する。カム５４ａ、５４ｂ、５４ｃはカムシャフト５６に取り付けられており、リフトアーム５５ａ，５５ｂ，５５ｃはシャフト５７に揺動可能に支持される。すなわちリフトアーム５５ａ，５５ｂ，５５ｃはそれぞれ対応するカム５４ａ，５４ｂ，５４ｃによりシャフト５７周りで揺動せしめられることが可能である。各カムが吸気弁７をリフトする量、すなわち開弁量はそれぞれ異なる。図３に示したように中央のリフトアーム５５ａの端部に一つの貫通孔６７が形成される。残りの二つのリフトアーム５５ｂ、５５ｃの端部にはそれぞれ油圧室６８ｂ、６８ｃが形成される。各油圧室６８ｂ、６８ｃ内にはそれぞれ対応してピン６９ｂ、６９ｃが摺動可能に収容される。これらピン６９ｂ，６９ｃはスプリングバネ３９ｂ，３９ｃにより油圧室６８ｂ，６８ｃ内に引き込まれる方向へ付勢されている。また油圧室６８ｂ、６８ｃは切換弁６２を介してオイルポンプ６６に接続される。
【００１９】
オイルタンク５８内のエンジンオイルがいずれの油圧室６８ｂ、６８ｃにも供給されないときにはカム５４ａにより吸気弁７が開弁駆動せしめられる。またエンジンオイルが油圧室６８ｂに供給されたときにはカム５４ｂにより吸気弁７が開弁駆動せしめられる。さらにエンジンオイルが油圧室６８ｃに供給されたときにはカム５４ｃにより吸気弁７が開弁駆動せしめられる。このようにエンジンオイルが供給される油圧室を変えることにより吸気弁７の開弁量を変更すると共に吸気弁７の開弁タイミングを変更し、燃焼室６内に供給せしめられる吸気量を制御することができる。
【００２０】
図４に吸気弁７の開弁特性を示した。図４において横軸ＣＡはクランク角度、縦軸ＡＬは開弁量、Ｅｘは排気弁９の開弁特性、Ｉｎは吸気弁７の開弁特性、ＴＤＣは排気上死点を示す。吸気弁７を開弁させるカムとして吸気弁７を最も大きく開弁させることができるカム（以下、大カム）５４ｃが選択されたときには吸気弁７の開弁特性は図４（Ａ）に示したようになる。この場合には排気弁９が閉弁される直前から吸気弁７が開弁され始まる。したがって排気行程と吸気行程とは一部において重なる。
【００２１】
一方、吸気弁７を開弁させるカムとして吸気弁７を中程度の大きさで開弁させることができるカム（以下、中カム）５４ｂが選択されたときには吸気弁７の開弁特性は図４（Ｂ）に示したようになる。この場合には排気弁９が閉弁されると同時に吸気弁７が開弁され始まる。さらに吸気弁７を開弁させるカムとして吸気弁７を最も小さく開弁させることができるカム（以下、小カム）５４ａが選択されたときには吸気弁７の開弁特性は図４（Ｃ）に示したようになる。この場合には排気弁９が閉弁されてから一定の時間が経過したときに吸気弁７が開弁され始まる。
【００２２】
一方、タイミング微調整機構は図２に示したようにロータ６０とハウジング６１とを有する。ロータ６０は一定範囲内において回動可能にハウジング６１内に収容される。またロータ６０はカムシャフト５６に取り付けられる。さらにロータ６０は図５に示したようにその外周壁面から径方向外方へと延びる四つの羽根７３を有する。一方、ハウジング６１はその内周壁面から径方向内方へと延びる四つの隔壁７４を有する。ロータ６０がハウジング６１内に収容されたときにこれら羽根７３と隔壁７４との間に８つの隔室７５ａ、７５ｂが形成される。これら隔室には切換弁６３を介してオイルポンプ６６が接続される。
【００２３】
オイルタンク５８内のエンジンオイルが隔室７５ａに供給されると閉弁タイミングが早くせしめられる。一方、エンジンオイルが隔室７５ｂに供給されると閉弁タイミングが遅くせしめられる。このようにエンジンオイルが供給される隔室を変えることにより吸気弁７の閉弁タイミングを変更することができる。なおハウジング６１は歯車であり、図２に示したように内燃機関の出力により回転せしめられる歯車６４に係合する。
【００２４】
次に本実施例における吸気弁の開弁特性の制御について説明する。本実施例では図６に示したように機関回転数Ｎとアクセルペダル５０の踏込量から算出される機関負荷Ｌとに基づいて内燃機関の運転状態が線Ｘ₁により第１の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとに分割されている。特に第１の運転領域Ｉは内燃機関がアイドリング運転されている領域に相当する。線Ｘ₁上における機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関係は機関運転領域を第１の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとの間で切り換えるか否かを判定するための機関回転数Ｎごとに定まる機関負荷Ｌ、すなわち判定値が機関回転数Ｎが大きくなるほど小さくなるような関係である。
【００２５】
第１の運転領域においては機関回転数Ｎや機関負荷Ｌに関わりなく吸気弁７を開弁させるカムとして小カムが選択される。このように小カムが選択される理由は以下の通りである。第１の運転領域においては機関回転数Ｎが比較的小さく、或いは機関負荷Ｌが比較的小さいので燃焼室内における燃料の燃焼により発生する熱量が比較的少ない。このため内燃機関全体の温度が低く、したがって燃焼室内において一部の燃料の燃焼が不完全となり、この未燃の燃料が白煙の形で燃焼室から排出されてしまう。
【００２６】
ところが本実施例のように第１の運転領域において吸気弁７を開弁させるカムとして小カムが選択されれば吸気弁７が開弁される前に燃焼室５内に大きな負圧が形成され、吸気弁７が開弁されたときに負圧の影響により空気が燃焼室５内に急激に流入し、このことにより空気の温度が高まる。すなわち本実施例のように第１の運転領域において小カムにより吸気弁７を開弁させるようにすれば燃焼室５内に吸入された空気の温度が高いので燃焼室５内において燃料が完全に燃焼し、したがって燃焼室５内において白煙が発生することが防止される。
【００２７】
一方、第２の運転領域においては機関回転数Ｎが比較的大きく、或いは機関負荷Ｌが比較的大きいので燃焼室内における燃料の燃焼から発生する熱量は比較的多い。したがって第２の運転領域では吸気弁７を開弁させるカムとして小カムを選択しなくても内燃機関の温度は比較的高いので燃焼室５内において燃料は完全燃焼しやすい。そこで第２の運転領域においては吸気弁７を開弁させるカムは以下の制御に従って決定される。すなわち第２の運転領域においては機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに応じて要求吸気量ＴＧａと要求燃料噴射量ＴＱとが算出される。本実施例ではこれら要求吸気量ＴＧａおよび要求燃料噴射量ＴＱとを図７に示したように機関回転数Ｎと機関要求負荷Ｌとの関数としてマップの形で予め記憶しておき、当該マップを用いて要求吸気量ＴＧａおよび供給燃料噴射量Ｑを算出する。
【００２８】
次いで要求吸気量ＴＧａに応じて開弁特性変更機構の三つのカム５４ａ，５４ｂ，５４ｃのいずれのカムにより吸気弁７を開弁させるかを決定する。すなわち吸気弁７を開弁させるためにいずれのカムを実質的に機能させるかを決定する。本実施例では要求吸気量ＴＧａが多いときには大カム５４ｃが選択され、要求吸気量ＴＧａが中程度の量であるときには中カム５４ｂが選択され、要求吸気量ＴＧａが少ないときには小カム５４ａが選択される。
【００２９】
さらに第２の運転領域では要求吸気量ＴＧａに応じて決定されたカムを機能させるように変更したときには実際の吸気量（以下、実吸気量）は段階的にしか変化しないので実吸気量を正確に要求吸気量ＴＧａとすることができないことがある。そこで本実施例では吸気弁７の閉弁タイミングを変更すれば吸気弁７の開弁状態と燃焼室５内におけるピストン４の位置に関係した燃焼室５内の負圧との関係が変わることから実吸気量が変化することを利用して実吸気量が正確に要求吸気量となるようにする。すなわち吸気弁７を開弁されるために機能させるカムを変更した後に要求吸気量ＴＧａと実吸気量との間のずれ量に応じてタイミング微調整機構により吸気弁７の閉弁タイミングを変更するようにする。本実施例のタイミング微調整機構は吸気弁７の閉弁タイミングを連続的に変更することができるので実吸気量を正確に要求吸気量ＴＧａとすることができる。
【００３０】
本実施例によれば第２の運転領域では上述したようにして決定されたカムを機能させるべく開弁特性変更機構を作動させ、上述したようにして決定された閉弁タイミングにて吸気弁７が閉弁するようにタイミング微調整機構を作動させ、実吸気量が要求吸気量となるようにする。なお本実施例ではピストン８のポンピングロスを最小限に抑えるために第２の運転領域ではスロットル弁２０は全開とされる。
【００３１】
ところで第２の運転領域IIにおいては燃焼室５内における燃料の燃焼により発生する熱量が多いので通常は内燃機関の温度は高く維持されている。ところが内燃機関の温度が十分に高められる前に内燃機関の運転状態（以下、機関運転状態と称す）が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに移行することがある。このときには内燃機関の温度が低く、したがって燃焼室５内にて白煙が発生してしまう。そこで第２の運転領域において内燃機関の温度が或る一定の温度よりも低いときには燃焼室５内における白煙の発生を防止するために内燃機関の温度を上昇させるか、或いは燃焼室５内に吸入される空気の温度を上昇させる必要がある。
【００３２】
ところが燃焼室５内に吸入される空気の温度を上昇させるために第２の運転領域において通常の制御に反して強制的に吸気弁７を小カム５４ａにより開弁させるべきではない。なぜならば強制的に吸気弁７を小カム５４ａにより開弁させるようにすると燃焼室５内に吸入される空気の量が燃料を完全に燃焼させるためには少なすぎ、したがって燃焼室５内における燃料の燃焼が不完全となり、結局のところ燃焼室５から白煙が排出されてしまう可能性があるからである。
【００３３】
そこで本実施例では図８に示したマップに従ってグロープラグの作動を制御することにより第２の運転領域における燃焼室５内での白煙の発生を防止するようにする。図８において線Ｘ₁，Ｘ₂はグロープラグの作動を切り換えるか否かを判定するための判定値を結ぶ境界線であり、これら線Ｘ₁，Ｘ₂により機関運転領域は３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに分割されている。なお線Ｘ₁は図６の線Ｘ₁と同一線上にある線である。したがって図８において領域Ａ，Ｂは図６の第１の運転領域Ｉに相当し、領域Ｃは図６の第２の運転領域IIに相当する。
【００３４】
本実施例によれば機関運転状態が領域Ｃ内にあるとき、すなわち図６の第２の運転領域II内にあるときに内燃機関の温度が或る一定の温度よりも低い場合にはグロープラグ６ａが作動される。これにより第２の運転領域IIにおいて燃焼室５内に吸入された空気が加熱されるので燃料が燃焼室５内において完全に燃焼し、したがって燃焼室５内において白煙が発生することが防止される。
【００３５】
特に機関運転状態が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに移行したときには内燃機関の温度が低いことが多く、したがって燃焼室５内において白煙が発生しやすいが本実施例によればこのときにも燃焼室５内に吸入された空気がグロープラグ６ａにより加熱されるので燃焼室５内における白煙の発生が防止される。
ところで機関運転状態が図８の線Ｘ₁を越えて領域Ｃから領域Ｂに移行した直後に再び機関運転状態が領域Ｂから領域Ｃに移行することがある。ここで機関運転状態が領域Ｃから領域Ｂに移行したときにグロープラグ６ａの作動が停止されると機関運転状態が領域Ｂから領域Ｃに移行したときに再びグロープラグ６ａを作動させなければならない。このようにグロープラグ６ａの作動とその作動の停止とを繰り返すことは煩雑な制御であり、しかもグロープラグ６ａの寿命を短くしてしまう。
【００３６】
そこで本実施例によれば機関運転状態が図８の線Ｘ₁を越えて領域Ｃから領域Ｂに移行したときにおいてはグロープラグ６ａの作動が継続され、機関運転状態が図８の線Ｘ₂を越えて領域Ｂから領域Ａに移行したときに初めてグロープラグ６ａの作動が停止される。なお機関運転状態が図８の線Ｘ₂を越えて領域Ａから領域Ｂに移行したときにはグロープラグ６ａの作動は停止されたままに維持される。
【００３７】
以上、説明したように本実施例によれば第１の運転領域Ｉにおいても第２の運転領域IIにおいても燃焼室５内に吸入された空気の温度が高く維持されるので全ての運転領域において燃焼室５内にて白煙が発生することが防止される。
なお本実施例においては温度センサ７６により検出される冷却水の温度、或いは温度センサ６５により検出されるエンジンオイルの温度、或いはこれら両方の温度のうちの低いほうの温度から内燃機関の温度が推定される。すなわち内燃機関の温度を推定するために冷却水の温度が採用された場合には冷却水の温度が燃焼室内において白煙が発生する温度に対応する冷却水温度よりも低いときには内燃機関の温度も燃焼室内において白煙が発生する温度よりも低いと推定する。エンジンオイルの温度、或いは冷却水の温度とエンジンオイルの温度とのうち低いほうの温度を用いて内燃機関の温度を推定する場合もこれと同様である。
【００３８】
次に上述した制御を実行するための具体例について図９および図１０のフローチャートを参照して説明する。図９は内燃機関の温度を燃焼室内にて白煙が発生しない温度に維持するための暖機制御のルーチンを示す。図９において初めにステップ１００において吸気弁７の開弁特性が上述したように開弁特性変更機構および開弁タイミング微調整機構により制御される。すなわち機関運転状態が第１の運転領域Ｉにあるときには吸気弁７が小カム５４ａにより開弁せしめられ、一方、機関運転状態が第２の運転領域IIにあるときには上述したように吸気弁７の開弁特性が開弁特性変更機構および開弁タイミング微調整機構により制御される。
【００３９】
次いでステップ１０１においてグロープラグの作動が制御される。ステップ１０１の制御は図１０のルーチンに従って実行される。図１０のルーチンでは初めにステップ２００において現在の機関運転状態が第１の運転状態Ｉにあるか否かが判別される。ステップ２００において現在の機関運転状態が第１の運転状態Ｉにあると判別されたときにはステップ２０１に進んで現在の機関運転状態が図８に示した領域Ａにあるか否かが判別される。ステップ２０１において現在の機関運転状態が領域Ａにあると判別されたときにはグロープラグ６ａの作動が停止され、ルーチンが終了する。このときには吸気弁７が小カム５４ａにより開弁せしめられ、これにより燃焼室５内に吸入せしめられた空気の温度が高く維持される。
【００４０】
一方、ステップ２０１において現在の機関運転状態が図８に示した領域Ａにないと判別されたとき、すなわち図８に示した領域Ｂにあると判別されたときにはグロープラグ６ａの作動に関しては何ら関与せずにルーチンが終了する。このときにはグロープラグ６ａが作動されていればその作動が継続され、グロープラグ６ａの作動が停止されていればその停止状態が継続される。
【００４１】
ところでステップ２００において現在の機関運転状態が第２の運転状態IIにあると判別されたとき、すなわち機関運転状態が図８に示した領域Ｃにあるときにはステップ２０３に進んで温度センサ７６により検出される冷却水の温度Ｔｗが温度センサ６５により検出されるエンジンオイルの温度Ｔｏよりも低いか否かが判別される。すなわちステップ２０３では冷却水の温度とエンジンオイルの温度とのいずれが低いかが判別される。
【００４２】
ステップ２０３においてＴｗ＜Ｔｏであると判別されたとき、すなわち冷却水の温度のほうが低いと判別されたときにはステップ２０４に進んで冷却水の温度Ｔｗが燃焼室５内における白煙の発生を防止することができる温度（以下、判定温度と称す）Ｔｗｔｈよりも低いか否かが判別される。ステップ２０４においてＴｗ＜Ｔｗｔｈであると判別されたときにはステップ２０５に進んでグロープラグ６ａが作動され、ルーチンが終了する。一方、ステップ２０４においてＴｗ≧Ｔｗｔｈであると判別されたときにはステップ２０６に進んでグロープラグ６ａの作動が停止され、ルーチンが終了する。
【００４３】
ところでステップ２０３においてＴｗ≧Ｔｏであると判別されたとき、すなわちエンジンオイルの温度のほうが低いと判別されたときにはステップ２０７に進んでエンジンオイルの温度Ｔｏが燃焼室５内における白煙の発生を防止することができる温度（判定温度）Ｔｏｔｈよりも低いか否かが判別される。ステップ２０７においてＴｏ＜Ｔｏｔｈであると判別されたときにはステップ２０８に進んでグロープラグ６ａが作動され、ルーチンが終了する。一方、ステップ２０７においてＴｏ≧Ｔｏｔｈであると判別されたときにはステップ２０６に進んでグロープラグ６ａの作動が停止され、ルーチンが終了する。
【００４４】
なお上述したルーチンでは機関運転状態が第２の運転領域IIにあるときに冷却水の温度とエンジンオイルの温度との低いほうの温度が判定温度よりも高くなるとグロープラグ６ａの作動が停止されるようになっている。しかしながらこれに代えてグロープラグ６ａが作動されるときに作動させるべき期間（作動期間）を決め、この作動期間が経過するまでグロープラグ６ａの作動を継続するようにしてもよい。
【００４５】
ここで燃焼室５内において発生する白煙の量Ａｈｃは図１１に示したように内燃機関の温度ＴＥが低いほど多くなるので第２の運転領域IIにおいて冷却水の温度Ｔｗのほうがエンジンオイルの温度Ｔｏよりも低いと判断され、且つ冷却水の温度Ｔｗが判定温度Ｔｗｔｈよりも低いと判断されたときには図１２に示したマップに従ってグロープラグ６ａを作動させるべき作動期間ｔを算出し、この算出された作動期間ｔに亘ってグロープラグ６ａを作動させればよい。図１２のマップでは冷却水の温度Ｔｗが判定温度Ｔｗｔｈよりも低い領域において冷却水の温度Ｔｗが低いほど作動期間ｔは長くなる。
【００４６】
一方、第２の運転領域IIにおいてエンジンオイルの温度Ｔｏのほうが冷却水の温度Ｔｗよりも低いと判断され、且つエンジンオイルの温度Ｔｏが判定温度Ｔｏｔｈよりも低いと判断されたときには図１３に示したマップに従ってグロープラグ６ａを作動させるべき作動期間ｔを算出し、この算出された作動期間ｔに亘ってグロープラグ６ａを作動させればよい。図１３のマップではエンジンオイルの温度Ｔｏが判定温度Ｔｏｔｈよりも低い領域においてエンジンオイルの温度Ｔｏが低いほど作動期間ｔは長くなる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば燃焼室内における燃料燃焼から発生する熱量が予め定められた量よりも少ないときには吸気弁は第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングにて開弁せしめられる。このように吸気弁を第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングにて開弁せしめることにより空気が燃焼室内に吸入されるときに燃焼室内には大きな負圧が形成されているので空気の温度が高まる。したがって燃焼室内における燃料燃焼から発生する熱量が予め定められた量よりも少ないとしても燃焼室内の空気の温度が高いので燃焼室内における白煙の発生が防止される。一方、本発明によれば燃焼室内における燃料燃焼から発生する熱量が予め定められた量よりも多いとしても内燃機関の温度が判定温度よりも低い場合には加熱手段が作動されるので燃焼室内の空気の温度が高まる。したがって燃焼室内における白煙の発生が防止される。斯くして本発明によれば全ての機関運転領域において燃焼室内における白煙の発生が確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置を適用した内燃機関の全体図である。
【図２】図１に示した内燃機関の吸気弁開閉弁特性制御機構を示した図である。
【図３】図２に示した開弁特性変更機構を詳細に示した図である。
【図４】図２に示した開弁特性変更機構による吸気弁の開弁特性を示した図である。
【図５】図２に示した開弁タイミング微調整機構を詳細に示した図である。
【図６】機関運転状態を決定するために用いられる関係を示す図である。
【図７】（Ａ）は要求吸気量ＴＧａを算出するためのマップを示し、（Ｂ）は要求燃料噴射量ＴＱを算出するためのマップを示す。
【図８】グロープラグの作動を決定するために用いられる関係を示す図である。
【図９】暖機制御を実行するためのフローチャートである。
【図１０】グロープラグ制御を実行するためのフローチャートである。
【図１１】内燃機関の温度と燃焼室内にて発生する白煙の量との関係を示す図である。
【図１２】冷却水の温度とグロープラグ作動期間との関係を示す図である。
【図１３】エンジンオイルの温度とグロープラグ作動期間との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…機関本体
５…燃焼室
６ａ…グロープラグ
７…吸気弁
２７ｃ…温度センサ
２７ｄ…温度センサ

Claims

内燃機関の燃焼室内における燃料燃焼から発生する熱量が予め定められた量よりも多い第１の運転状態にて内燃機関が運転せしめられる第１の運転領域では第１のタイミングにて吸気弁が開弁され、燃焼室内における燃料燃焼から発生する熱量が上記予め定められた量よりも少ない第２の運転状態にて内燃機関が運転せしめられている第２の運転領域では第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングにて吸気弁が開弁されるように構成された内燃機関において、該内燃機関の温度を検出するための温度検出手段と、内燃機関の燃焼室内に吸入せしめられる空気を加熱するための加熱手段とを具備し、第１の運転領域において上記温度検出手段により検出される内燃機関の温度が予め定められた温度よりも低いときには上記加熱手段を作動し、上記第２の運転領域が機関回転数と機関負荷とにより定められる領域であることを特徴とする白煙発生防止装置。
上記第２の運転領域は機関負荷が機関回転数ごとに定められる判定値よりも小さい運転領域であり、該判定値は機関回転数が大きいほど小さい値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の白煙発生防止装置。
上記第２の運転領域が機関アイドリング領域であることを特徴とする請求項２に記載の白煙発生防止装置。