JPH05231195A

JPH05231195A - エンジンの排気制御装置

Info

Publication number: JPH05231195A
Application number: JP4069201A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Nishimura; 博文西村; Kiyotaka Mamiya; 清孝間宮
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1993-09-07
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JP3313752B2

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジンの排気圧力を調整することにより未
燃成分の排出を低減させるように構成されたエンジンの
排気制御装置において、上記未燃成分の排出をより効果
的に低減させることを目的とする。【構成】エンジン１の排気通路７に該通路７を開閉す
るシャッタバルブ１６を設けると共に、該シャッタバル
ブ１６の上流側と下流側の排気通路７を連通するバイパ
ス通路１７に該バイパス通路１７を開閉するバイパスバ
ルブ１８を設ける。そして、上記排気通路７内の排気圧
力を調整するように上記シャッタバルブ１６もしくはバ
イパスバルブ１８の作動を制御すると共に、吸、排気バ
ルブ１０，１１の開閉タイミングを可変調整するコント
ロールユニット３９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排気制御装
置、特にエンジンの排気圧力を調整することにより未燃
成分の排出を低減させるようにしたエンジンの排気制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンの排気通路の途中
に、その通路断面積を増減させる制御バルブを設け、該
制御バルブの開度を調整することにより、エンジンの始
動性、あるいは排気の浄化性能を向上させるようにした
技術が知られている。例えば、特開平２−６４２３６号
公報によれば、エンジン始動時にマフラ下流側の排気管
内に設けられた制御バルブの開度を絞り、該排気管の通
路断面積を減少させることにより、エンジンの排気圧力
を高めてその燃焼性を向上させて始動不良を改善するよ
うになっている。

【０００３】一方、例えば実開昭５５−９８９４号公報
によれば、低負荷用の吸気通路と高負荷用の吸気通路と
が各々独立して燃焼室に開口してなるエンジンにおい
て、排気通路の途中に上記両吸気通路の吸気の負圧差に
基づいて開閉制御される開閉弁を設け、この開閉弁をア
イドリング運転時には、全閉状態としてエンジンの排気
圧力を上昇させ、排気再燃焼性能を高めて排気ガスの浄
化を促進し、また、低、中負荷運転領域では、上記開閉
弁を所定の開度開いて出力性能と排気再燃焼性能とのバ
ランスを確保すると共に、未燃成分の排出が少ない高負
荷運転領域においては、上記開閉弁を全開状態として、
排気圧力の上昇を抑制して出力の向上を図ることによ
り、エンジンの運転状態に応じて良好に排気再燃焼を行
うように構成された排気ガス浄化装置が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、排気通路の途中に設けられた開閉弁により排気圧力
を調整して未燃成分の排出を低減させる場合に、排気圧
力を上昇させることにより未燃成分の排出が抑制される
ことになるのであるが、例えば、高出力の要求される高
負荷高回転時に排気圧力を上昇させた場合には、エンジ
ンの燃焼性に悪影響を及ぼし、出力性能が低下すること
になって走行性が悪化することになる。このように、未
燃成分の低減と走行性の低下防止とを両立させ得るよう
に排気圧力をコントロールすることが困難となり、この
ため、排気圧力を調整するだけでは、未燃成分の排出を
より効果的に低減させることができなかった。

【０００５】そこで本発明は、エンジンの排気圧力を調
整することにより未燃成分の排出を低減させるように構
成されたエンジンの排気制御装置において、上記未燃成
分の排出をより効果的に低減させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

【０００７】まず、本願の請求項１に係る発明（以下、
第１発明という）は、エンジンの排気背圧を調整するこ
とにより未燃成分の排出を低減させるようにしたエンジ
ンの排気制御装置において、上記エンジンの排気通路に
未燃成分が排出される状態を検出する未燃成分排出状態
検出手段と、該検出手段により未燃成分が排出される状
態を検出したときに排気の圧力を上昇方向に調整する排
気圧力調整手段と、該調整手段により排気の圧力が調整
されているときに吸、排気弁の開閉タイミングを可変調
整することにより該吸、排気弁の開弁期間のオーバーラ
ップ量を増加させる開閉タイミング制御手段とを設けた
ことを特徴とする。

【０００８】また、本願の請求項２に係る発明（以下、
第２発明という）は、上記第１発明における開閉タイミ
ング制御手段に換えて、排気圧力調整手段により排気の
圧力が上昇方向に調整されているときに排気弁の閉弁時
期を遅延させる閉弁時期調整手段を設けたことを特徴と
する。

【０００９】更に、本願の請求項３に係る発明（以下、
第３発明という）は、上記第１発明における開閉タイミ
ング制御手段に換えて、排気圧力調整手段により排気の
圧力が上昇方向に調整されているときに吸気弁の開弁時
期を早める開弁時期調整手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１０】また、本願の請求項４に係る発明（以下、
第４発明という）は、上記第１発明と同様に、エンジン
の背圧を調整することにより未燃成分の排出を低減させ
るようにしたエンジンの排気制御装置において、上記エ
ンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該検
出手段からの信号に基づいてエンジン始動後所定の期間
内であるか否かを判定する期間判定手段と、該判定手段
によりエンジン始動後所定の期間内であると判定された
ときに排気の圧力を上昇方向に調整する排気圧力調整手
段と、該調整手段により排気の圧力が調整されていると
きに吸、排気弁の開閉タイミングを可変調整することに
より該吸、排気弁の開弁期間のオーバーラップ量を増加
させる開閉タイミング制御手段とを設けたことを特徴と
する。

【００１１】

【作用】第１ないし第４発明によれば、未燃成分排出状
態検出手段により、エンジンの排気通路に未燃成分が排
出される状態を検出したときには、排気圧力調整手段に
より排気圧力が上昇方向に調整されて、該排気圧力が高
められることになり、これにより、排気通路からの未燃
成分の排出が低減されることになる。

【００１２】更に、排気圧力が高められることにより、
排気通路内の温度が上昇することになって、排気の再燃
焼性が向上すると共に、該排気通路に設けられた触媒コ
ンバータを早期に活性化させることが可能となって、排
気の浄化性能が一段と向上することになる。

【００１３】特に、この第１発明においては、上記排気
圧力調整手段により排気圧力が上昇方向に調整されてい
る場合には、開閉タイミング制御手段により吸、排気弁
の開弁期間のオーバーラップ量が増加されることになる
ので、ピストン上死点近傍における排気工程の終期と吸
気工程の初期とのオーバーラップ量が増加することにな
って、排気工程の終期に排気通路側に押し出された未燃
成分が再びシリンダ内に逆流すると共に、排気工程の終
期に排気通路側に押し出される未燃成分が吸気通路側に
吹き返されることになって、この未燃成分が、その後の
燃焼工程で再燃焼されることになる。その結果、未燃成
分が低減されることになり、上記のように排気圧力を高
めることによる効果と合わせてより一層未燃成分の排出
を低減させることが可能となる。

【００１４】また、第２発明によれば、排気弁の閉弁時
期が遅延されることにより、吸気弁が開かれたのち排気
弁が閉じられるまでの両バルブの開期間のオーバーラッ
プ量、即ち、ピストン上死点近傍における排気工程の終
期と吸気工程の初期とのオーバーラップ量が増加するこ
とになって、排気工程の終期に一旦排気通路側に押し出
された未燃成分が再びシリンダ内に逆流し、この未燃成
分が、その後の燃焼工程で再燃焼されることになって、
未燃成分が低減されることになり、上記のように排気圧
力を高めることによる効果と合わせてより一層未燃成分
の排出を低減させることができる。

【００１５】更に、第３発明によれば、吸気弁の開弁時
期が早められることにより、吸気弁が開かれたのち排気
弁が閉じられるまでの両バルブの開期間のオーバーラッ
プ量、即ち、ピストン上死点近傍における排気工程の終
期と吸気工程の初期とのオーバーラップ量が増加するこ
とになって、排気工程の終期に排気通路側に押し出され
る未燃成分が吸気通路側に吹き返され、この未燃成分
が、その後の燃焼工程で再燃焼されることになって、未
燃成分が低減されることになり、上記のように排気圧力
を高めることによる効果と合わせてより一層未燃成分の
排出を低減させることができる。

【００１６】特に、第４発明によれば、エンジン始動後
から所定の期間内においては、排気圧力調整手段により
排気圧力が調整されて、該排気圧力が高められることに
なり、これにより、特に未燃成分の排出が顕著となる始
動直後のエンジン冷機時における未燃成分の浄化性能が
一段と向上すると共に、上記排気圧力調整手段により排
気圧力が上昇方向に調整されている場合には、開閉タイ
ミング制御手段により吸、排気弁の開弁期間のオーバー
ラップ量が増加されることになるので、上記第１発明と
同様に、排気圧力調整手段により排気圧力を高めること
による効果と合わせてより一層未燃成分の排出を低減さ
せることが可能となる。

【００１７】そして、この第４発明によれば、エンジン
始動後所定の期間が経過した場合には、上記排気圧力調
整手段による排気圧力の調整が行われず、これにより、
高出力が要求される高負荷高回転領域等において排気圧
力を高めることにより懸念される走行性への悪影響が抑
制されることになる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１９】図１は本発明に係るエンジンの排気制御装
置の一実施例を示し、図示のように、エンジン１のシリ
ンダブロック２に形成されたシリンダ２ａ内には、ピス
トン３が嵌装され、上記シリンダブロック２の内壁面と
ピストン３の上面および該シリンダブロック２の上方に
取り付けられたシリンダヘッド４の下面とで燃焼室５が
形成されていると共に、上記シリンダヘッド４には、吸
気通路６および排気通路７がそれぞれ接続されており、
これらの吸、排気通路６，７に連通された吸、排気ポー
ト８，９を開閉する吸気バルブ１０および排気バルブ１
１が備えられてている。そして、上記吸気通路６には、
上流側よりエアフローメータ１２およびサージタンク１
３が設けられている。また、上記排気通路７には、上流
側より第１キャタリストコンバータ１４および第２キャ
タリストコンバータ１５がそれぞれ設けられており、こ
れらの第１、第２キャタリストコンバータ１４，１５に
より、排気通路７に排出される排気ガス中の未燃成分
（ＨＣ、ＣＯ）が酸化され、あるいはＮＯｘが還元され
て該排気ガスを浄化するようになっている。

【００２０】そして、本実施例においては、上記第２キ
ャタリストコンバータ１５の下流側の排気通路７に該通
路７を開閉するシャッタバルブ１６が開閉自在に設けら
れていると共に、該シャッタバルブ１６の上流側と下流
側の排気通路７を連通させるバイパス通路１７が形成さ
れており、このバイパス通路１７には、該通路１７を開
閉するバイパスバルブ１８が開閉自在に設けられてい
る。

【００２１】一方、上記サージタンク１３には、チェッ
クバルブ１９が途中に介装された吸気負圧導入路２０を
介してバキュームチャンバ２１が接続されており、この
チャンバ２１には第１負圧通路２２および第２負圧通路
２３を介してダイアフラム式の第１、第２アクチュエー
タ２４，２５がそれぞれ接続されている。そして、上記
第１アクチュエータ２４とシャッタバルブ１６と一体に
設けられた回動アーム１６ａとがリンク２６により連結
されていると共に、上記第２アクチュエータ２５とバイ
パスバルブ１８と一体に設けられた回動アーム１８ａと
がリンク２７により連結されている。

【００２２】更に、上記第１負圧通路２２の途中には、
第１アクチュエータ２４に上記バキュームチャンバ２１
からの吸気負圧を作用させるソレノイドバルブ２８が設
けられており、エンジン１の始動前においては、ソレノ
イドバルブ２８を介して第１アクチュエータ２４に大気
圧が導入され、該アクチュエータ２４により上記シャッ
タバルブ１６が全開状態に維持されると共に、エンジン
１の始動後においては、ソレノイドバルブ２８が切り換
えられて該ソレノイドバルブ２８を介して第１アクチュ
エータ２４に吸気負圧が導入され、これにより、該第１
アクチュエータ２４がコイルバネ２４ａに抗して動作す
ることになって、上記シャッタバルブ１６が全閉状態に
駆動されるようになっている。

【００２３】また、上記第２負圧通路２３には、第２ア
クチュエータ２５に上記バキュームチャンバ２１からの
吸気負圧を作用させるデューティソレノイドバルブ２９
が設けられており、エンジン１の始動前においては、デ
ューティソレノイドバルブ２９を介して第２アクチュエ
ータ２５に大気圧が導入され、該アクチュエータ２５に
より上記バイパスバルブ１８が全閉状態に維持されると
共に、エンジン１の始動後においては、デューティソレ
ノイドバルブ２９が駆動されて該ソレノイドバルブ２９
を介して第２アクチュエータ２５に吸気負圧が導入さ
れ、これにより、該第２アクチュエータ２５がコイルバ
ネ２５ａに抗して動作することになって、上記バイパス
バルブ１８の開度が調整されるようになっている。

【００２４】なお、上記シャッタバルブ１６は、全閉状
態とされた場合においても適切な量の排気の流通を許容
するようになっている。

【００２５】また、図示しないけれども、上記エアフロ
ーメータ１２の上流側の吸気通路６にはエアクリーナが
接続されると共に、上記シャッタバルブ１６の下流側の
排気通路７にはサイレンサが接続されるようになってい
る。

【００２６】そして、本実施例においては、上記吸、排
気バルブ１０，１１を開閉する動弁機構３０がシリンダ
ヘッド４に設けられている。この動弁機構３０は、シリ
ンダヘッド４の上部に配設されてクランクシャフト（図
示せず）により回転駆動される一対のカム軸３１ａ，３
１ｂと、これらのカム軸３１ａ，３１ｂに設けられた
吸、排気カム３２ａ，３２ｂとを有し、上記吸、排気バ
ルブ１０，１１の上端部に装着された各タペット３３，
３３が吸、排気カム３２ａ，３２ｂに当接されており、
これらの各カム３２ａ，３２ｂの回転により上記吸、排
気バルブ１０，１１が該吸、排気バルブ１０，１１弁を
閉方向に付勢するバルブスプリング（図示せず）に抗し
て所定の時期に開動作されるようになっている。

【００２７】更に、上記吸、排気バルブ１０，１１の開
閉タイミングを可変調整する開閉タイミング制御手段３
４が設けられており、この開閉タイミング制御手段３４
は、各カム軸３１ａ，３１ｂに対する吸、排気カム３２
ａ，３２ｂの取付位相を変化させることにより、上記
吸、排気バルブ１０，１１の開閉タイミングを可変調整
し得るように構成されている。

【００２８】一方、上記第２キャタリストコンバータ１
５の下流側の排気通路７には連通路３５を介して圧力セ
ンサ３６が接続されており、該圧力センサ３６により第
２キャタリストコンバータ１５の下流側の排気通路７内
の排気圧力が検出されるようになっている。

【００２９】以上の構成に加えて、本実施例において
は、上記エアフローメータ１２からの吸入空気量を示す
信号と、上記圧力センサ３６からの排気圧力を示す信号
と、回転センサ３７からのエンジン回転数を示す信号
と、水温センサ３８からのエンジン冷却水温を示す信号
とが入力されるコントロールユニット３９が備えられて
おり、このコントロールユニット３９は、上記吸入空気
量を示す信号、換言すればエンジン負荷とエンジン回転
数を示す信号とに基づいて１サイクル当たりの吸入空気
量を算出し、エンジン負荷に応じた燃料噴射量となるよ
うに、上記シリンダヘッド４内に装備された燃料噴射弁
（図示せず）による燃料噴射時間を設定すると共に、上
記エアフローメータ１２および各センサ３６，３７，３
８からの信号に基づくエンジン１の運転状態に応じて上
記シャッタバルブ１６ないしバイパスバルブ１８の作動
を制御して排気通路７内の排気圧力を調整するようにな
っている。

【００３０】また、上記コントロールユニット３９は、
上記シャッタバルブ１６ないしバイパスバルブ１８の制
御中において、上記開閉タイミング制御手段３４を制御
することにより、吸、排気バルブ１０，１１の開閉タイ
ミングを可変調整するように構成されている。

【００３１】次に、上記コントロールユニット３９によ
る排気圧力のメイン制御動作を、図２に示すフローチャ
ートに基づいて説明すると、このコントロールユニット
３９は、まず、ステップＳ１においてエアフローメータ
１２および各センサ３６，３７，３８からの信号を入力
し、ステップＳ２では、上記各入力信号に基づいてエン
ジン回転数Ｎ、エンジン負荷に応じた燃料噴射時間Ｔ
ｎ、シャッタバルブ１６の上流側における排気通路７内
の実際の排気圧力Ｐｅおよびエンジン冷却水温Ｗｔを算
出する。次いで、ステップＳ３では、エンジン冷却水温
Ｗｔ基づいてエンジン１が始動直後であるか否かを判定
し、ＹＥＳと判定したとき、即ち、始動直後である場合
には、ステップＳ４において、実際の排気圧力Ｐｅが、
予め設定された所定の値Ｐｅ′より大であるか否かを判
定し、ＮＯと判定したとき、即ち、実際の排気圧力Ｐｅ
が所定の値Ｐｅ′より小さい場合には、ステップＳ５
で、図４に示すエンジン水温Ｗｔとシャッタバルブ１６
の作動を制御する制御時間Ｔとの関係を示す制御マップ
より制御時間Ｔを算出する。そして、ステップＳ６で、
フラグＦを１にセットしたのち、ステップＳ７では、エ
ンジン始動後から制御時間Ｔ以内であるか否かを判定
し、ＹＥＳと判定したとき、即ち、制御時間Ｔ内である
場合には、ステップＳ８において、上記ソレノイドバル
ブ２８に通電し、該ソレノイドバルブ２８を介して第１
アクチュエータ２４に吸気負圧を導入することにより、
排気通路７に設けられたシャッタバルブ１６を閉じるこ
とにより排気圧力を上昇させる。

【００３２】なお、上記上記ステップＳ３でＮＯと判定
してとき、またはステップＳ４でＹＥＳと判定した場合
には、上記シャッタバルブ１６に対する制御を行わずス
テップＳ９でフラグＦを０にセットしてリターンする。
また、上記ステップＳ７でＮＯと判定した場合にも、上
記シャッタバルブ８に対する制御を行わずステップＳ９
でフラグＦを０にセットしてリターンする。

【００３３】このようにして、エンジン１の始動直後に
おいては、図５に示すように、始動後から所定の制御時
間Ｔが経過するまでシャッタバルブ１６が全閉状態とさ
れることにより、これにより、特に未燃成分の排出が顕
著となる始動直後におけるエンジンの冷機時には、排気
通路７が絞られて排気圧力が上昇することになって、未
燃成分の排出が低減されることになる。更に、上記シャ
ッタバルブ１６が全閉状態とされて排気圧力が高められ
ることにより、排気通路７内の温度が上昇することにな
り、これにより、排気の再燃焼性が向上すると共に、第
１、第２キャタリストコンバータ１４，１５を早期に活
性化させることが可能となって、排気の浄化効率が向上
することになる。

【００３４】また、実際の排気圧力Ｐｅが予め設定され
た所定の値Ｐｅ′より高い場合、即ち、第１、第２キャ
タリストコンバータ１４，１５の目詰まり、あるいはそ
の他何らかの原因により実際の排気圧力Ｐｅが異常に高
くなった場合や、例えば、高出力が要求される高負荷高
回転運転状態等において実際の排気圧力Ｐｅが高い場合
には、上記シャッタバルブ１６が制御されることなく開
状態に維持されることになって、実際の排気圧力Ｐｅが
所定の値Ｐｅ′より高い場合において、上記シャッタバ
ルブ１６を閉じる方向に制御することによる悪影響が防
止されることになる。

【００３５】次に、上記メイン制御動作と並行して実行
される排気圧力の制御動作を、図３に示す示すフローチ
ャートに基づいて説明すると、コントロールユニット３
９は、まず、ステップＳ１０で、エンジン負荷に対応す
る燃料噴射時間Ｔｎが予め設定された所定の値Ｔｎａ以
下であり、且つエンジン回転数Ｎが予め設定された所定
の値ｎａ以下であるかを判定する。即ち、エンジンの運
転状態が、図６に斜線で示す高負荷高回転領域以外の運
転状態であるか否かを判定し、ＹＥＳと判定したとき、
即ち、高負荷高回転領域以外であれば、ステップＳ１１
で、上記メイン制御動作中にセットされたフラグＦが１
であるか否かを判定し、フラグＦが１であると判定した
ときには、ステップＳ１２において、運転状態に応じた
目標の排気圧力Ｐｅｏを求める。この場合、図７に示す
ように、エンジン回転数Ｎとエンジン負荷に対応する燃
料噴射時間Ｔｎとに応じて目標の排気圧力Ｐｅｏが予め
設定された制御マップから所定の目標の排気圧力Ｐｅｏ
を求める。

【００３６】次いで、コントロールユニット３９は、ス
テップＳ１３において、目標の排気圧力Ｐｅｏから実際
の排気圧力Ｐｅを減算することにより偏差ΔＰを算出
し、ステップＳ１４では、偏差ΔＰ応じてバイパスバル
ブ１８の開度を調整するためのデューティソレノイド２
９に対する通電時間ｔを算出する。この場合、図８に示
すように、偏差ΔＰに応じて通電時間ｔが予め設定され
てた制御マップより通電時間ｔが算出され、この通電時
間ｔは、上記偏差ΔＰがマイナスの値を示す場合、即
ち、実際の排気圧力Ｐｅが目標の排気圧力Ｐｅｏより高
い程、長くなるように設定されており、偏差ΔＰが所定
値より大である場合には、上記デューティソレノイド２
９を制御する基準となるデューティ率が最大値に設定さ
れるようになっている。そして、ステップＳ１５では制
御タイミングか否を判定し、ＹＥＳのときには、ステッ
プＳ１６において、デューティソレノイドバルブ２９に
通電し、該デューティソレノイドバルブ２１をデューテ
ィ制御することにより、バイパスバルブ１８の開度を調
整して、実際の排気圧力Ｐｅが目標の排気圧力Ｐｅｏに
収束するように、該バイパスバルブ１８の作動がフィー
ドバック制御されることになる。

【００３７】なお、ステップＳ１０でＮＯと判定したと
き、即ち、図６に斜線で示される高負荷高回転領域にお
いては、ステップＳ１７で上記デューティソレノイド２
９に対する通電時間ｔが最大値に設定され、バイパスバ
ルブ１８が全開操作されることになる。また、ステップ
Ｓ１１でＮＯと判定したときには、上記バイパスバルブ
１８に対する制御を実行することなくリターンされるこ
とになる。

【００３８】このように、高負荷高回転領域以外の運転
状態では、図５に示すように、上記シャッタバルブ１６
と共に所定の制御時間Ｔ内において、未燃成分の低減と
走行性の低下防止との両立を図り得るように、予め設定
された目標の排気圧力Ｐｅｏに実際の排気圧力Ｐｅを収
束させるように上記バイパスバルブ１８の作動がフィー
ドバック制御されることになり、これにより、実際の排
気圧力Ｐｅがより緻密に制御され、その制御性が向上す
ることになって、運転状態に応じて未燃成分の低減と走
行性の低下防止との両立を達成することができる。

【００３９】また、上記バイパスバルブ１８の組付け誤
差や該バルブ１８へのカーボン付着量、あるいは第２ア
クチュエータ２５の作動特性等に関わりなく、常に、実
際の排気圧力Ｐｅが目標の排気圧力Ｐｅｏとなるよう
に、バイパスバルブ１８の作動がフィードバック制御さ
れることにより、その制御性が一段と向上することにな
る。

【００４０】更に、高出力が要求される高負荷高回転領
域においては、バイパスバルブ１８が全開状態とされ、
実際の排気圧力Ｐｅの上昇が最小限に抑制されることに
なって、排気圧力が上昇する高負荷高回転運転領域等に
おいて、上記バイパスバルブ１８の開度を制御する場合
のように、該バイパスバルブ１８の作動の応答性が悪化
し、排気変動が顕著となり、空気充填量等が変動してエ
ンジンの燃焼性に悪影響を及ぼす結果、走行性が低下す
るといった不具合を解消されることになると共に、上記
エンジン１の始動後所定の制御時間Ｔが経過した場合に
は、上記シャッタバルブ１６ないしバイパスバルブ１８
による排気圧力の調整が行われず、これにより、高出力
が要求される高負荷高回転領域等において排気圧力を高
めることにより懸念される走行性への悪影響が抑制され
ることになる。

【００４１】特に、この実施例においては、上記シャッ
タバルブ１６の上流側と下流側の排気通路７を連通する
バイパス通路１７に、該バイパス通路１７を開閉するバ
イパスバルブ１８が設けられ、このバルブ１８により実
際の排気圧力Ｐｅがフィードバック制御されることにな
るので、上記排気通路７に設けられたシャッタバルブ１
６の作動をフィードバック制御する場合に比べて、上記
バイパスバルブ１８を駆動するための駆動力が軽減され
ると共に、該バルブ１８を駆動するための第２アクチュ
エータ２５の小型化を図り得ることになって、小さな駆
動力で上記バイパスバルブ１８を制御し得ることが可能
となり、その作動の応答性が向上し、制御性が向上する
ことになる。

【００４２】なお、この実施例においては、エンジンの
運転状態に応じて設定される目標の排気圧力Ｐｅｏに実
際の排気圧力Ｐｅを収束させるように、上記バイパスバ
ルブ１８の作動をフィードバック制御する場合について
説明したが、上記シャッタバルブの開度をフィードバッ
ク制御することにより、目標の排気圧力Ｐｅｏに実際の
排気圧力Ｐｅを収束させるように構成するという考えも
本発明に含まれることはいうまでもない。

【００４３】次に、本実施例の特徴部分である上記排気
圧力の制御に並行して実行される吸、排気バルブ１０，
１１の開閉タイミングを可変調整する制御動作を、図９
に示すフローチャートに基づいて説明すると、コントロ
ールユニット３９は、まず、ステップＳ２０で、上記排
気圧力のメイン制御動作中において設定されたフラグＦ
が１であるか否かを判定し、ＹＥＳと判定したとき、即
ち、フラグＦが１にセットされて上記シャッタバルブ１
６またはバイパスバルブ１８の作動が制御されている場
合には、ステップＳ２１において、上記開閉タイミング
制御手段に作動を制御することにより、吸気バルブ１０
の開弁時期を早め、あるいは排気バルブ１１の閉弁時期
を遅延させる制御を実行する。

【００４４】そして、図１０に示すように、実線ａ、ｂ
で示される排気バルブ１１および吸気バルブ１０の通常
の開閉動作に対して、点線ａ′で示すように、上記排気
バルブ１１の閉弁時期が実線ａで示す通常の状態より遅
延された場合には、吸気バルブ１０が開かれたのち排気
バルブ１１が閉じられるまでの両バルブの開期間のオー
バーラップ量Ｖ′が、通常時のオーバーラップ量Ｖより
増大することになる。即ち、ピストン３の上死点近傍に
おける排気工程の終期と吸気工程の初期とのオーバーラ
ップ量が増加することになって、排気工程の終期に一旦
排気通路側に押し出された未燃成分が再びシリンダ２ａ
内に逆流し、この未燃成分が、その後の燃焼工程で再燃
焼されることになって、未燃成分が低減されることにな
り、上記のように排気圧力を高めることによる効果と合
わせてより一層未燃成分の排出を低減させることができ
る。

【００４５】また、図１１に示すように、実線ａ、ｂで
示される排気バルブ１１および吸気バルブ１０の通常の
開閉動作に対して、一点鎖線ｂ′で示すように、上記吸
気バルブ１０の開弁時期が実線Ｂで示す通常の状態より
早められた場合には、吸気バルブ１０が開かれたのち排
気バルブ１１が閉じられるまでの両バルブの開期間のオ
ーバーラップ量Ｖ′が、通常時のオーバーラップ量Ｖよ
り増大することになる。即ち、ピストン３の上死点近傍
における排気工程の終期と吸気工程の初期とのオーバー
ラップ量が増加することになって、排気工程の終期に排
気通路側に押し出される未燃成分が吸気通路６側に吹き
返され、この未燃成分が、その後の燃焼工程で再燃焼さ
れることになって、未燃成分が低減されることになり、
上記のように排気圧力を高めることによる効果と合わせ
てより一層未燃成分の排出を低減させることができる。

【００４６】なお、上記排気バルブ１１の閉弁時期を遅
延させる制御と、吸気バルブ１０の開弁時期を早める制
御を同時に実行するようにしても良い。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、第１ないし第４発明によ
れば、エンジンの排気通路に未燃成分が排出される状態
を検出したときには、排気圧力調整手段により排気圧力
が高められることになり、これにより、排気通路からの
未燃成分の排出を低減させることができると共に、排気
圧力が高められることにより、排気通路内の温度が上昇
することになって、排気の再燃焼性が向上し、しかも該
排気通路に設けられた触媒コンバータを早期に活性化さ
せることが可能となって、排気の浄化性能を一段と向上
させることができる。

【００４８】特に、第１発明においては、上記排気圧力
調整手段による排気圧力の調整時に、開閉タイミング制
御手段により吸、排気弁の開弁期間のオーバーラップ量
が増加されることになるので、ピストン上死点近傍にお
ける排気工程の終期と吸気工程の初期とのオーバーラッ
プ量が増加することになって、排気工程の終期に排気通
路側に押し出された未燃成分が再びシリンダ内に逆流す
ると共に、排気工程の終期に排気通路側に押し出される
未燃成分が吸気通路側に吹き返されることになって、こ
の未燃成分が、その後の燃焼工程で再燃焼されることに
なる。その結果、未燃成分が低減されることになり、上
記のように排気圧力を高めることによる効果と合わせて
より一層未燃成分の排出を低減させることが可能とな
る。

【００４９】また、第２発明によれば、排気弁の閉弁時
期が遅延されることにより、吸気弁が開かれたのち排気
弁が閉じられるまでの両バルブの開期間のオーバーラッ
プ量、即ち、ピストン上死点近傍における排気工程の終
期と吸気工程の初期とのオーバーラップ量が増加するこ
とになって、排気工程の終期に一旦排気通路側に押し出
された未燃成分が再びシリンダ内に逆流し、この未燃成
分が、その後の燃焼工程で再燃焼されることになって、
未燃成分が低減されることになり、上記のように排気圧
力を高めることによる効果と合わせてより一層未燃成分
の排出を低減させることができる。

【００５０】更に、第３発明によれば、吸気弁の開弁時
期が早められることにより、吸気弁が開かれたのち排気
弁が閉じられるまでの両バルブの開期間のオーバーラッ
プ量、即ち、ピストン上死点近傍における排気工程の終
期と吸気工程の初期とのオーバーラップ量が増加するこ
とになって、排気工程の終期に排気通路側に押し出され
る未燃成分が吸気通路側に吹き返され、この未燃成分
が、その後の燃焼工程で再燃焼されることになって、未
燃成分が低減されることになり、上記のように排気圧力
を高めることによる効果と合わせてより一層未燃成分の
排出を低減させることができる。

【００５１】特に、第４発明によれば、エンジン始動後
から所定の期間内においては、排気圧力調整手段により
排気圧力が調整されて、該排気圧力が高められることに
なり、これにより、特に未燃成分の排出が顕著となる始
動直後のエンジン冷機時における未燃成分の浄化性能が
一段と向上すると共に、上記排気圧力調整手段により排
気圧力が上昇方向に調整されている場合には、開閉タイ
ミング制御手段により吸、排気弁の開弁期間のオーバー
ラップ量が増加されることになるので、上記第１発明と
同様に、排気圧力調整手段により排気圧力を高めること
による効果と合わせてより一層未燃成分の排出を低減さ
せることがせきる。

【００５２】更に、この第４発明によれば、エンジン始
動後所定の期間が経過した場合には、上記排気圧力調整
手段による排気圧力の調整が行われず、これにより、高
出力が要求される高負荷高回転領域等において排気圧力
を高めることにより懸念される走行性への悪影響が抑制
されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジンの排気制御装置の全
体システム図。

【図２】エンジン始動直後における排気圧力制御動
作を示すフローチャート図。

【図３】運転状態に応じた排気圧力制御動作を示す
フローチャート図。

【図４】エンジン冷却水温とシャッタバルブ制御時
間との関係を示す制御マップ。

【図５】シャッタバルブおよびバイパスバルブの作
動状態を示すタイムチャート図。

【図６】排気制御装置による制御領域を示すグラ
フ。

【図７】エンジン回転数と燃料噴射時間との関係で
設定される目標排気圧力を示す制御マップ。

【図８】目標の排気圧力に対する実際の排気圧力の
偏差とバイパスバルブへの通電時間との関係を示す制御
マップ。

【図９】コントロールユニットによりメイン制御動
作と並行して実行される吸、排気弁の開閉制御動作を示
すフローチャート図。

【図１０】吸、排気バルブの開閉タイミングを示す
バルブリフト線図。

【図１１】吸、排気バルブの開閉タイミングを示す
バルブリフト線図。

【符号の説明】

１エンジン７排気通路１０吸気バルブ１１排気バルブ１２エアフローメータ１６シャッタバルブ１７バイパス通路１８バイパスバルブ２４第１アクチュエータ２５第２アクチュエータ２８ソレノイドバルブ２９デューティソレノイドバルブ３４開閉タイミング制御手段３６圧力センサ３７回転センサ３８水温センサ３９コントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気圧力を調整することによ
り未燃成分の排出を低減させるようにしたエンジンの排
気制御装置であって、上記エンジンの排気通路に未燃成
分が排出される状態を検出する未燃成分排出状態検出手
段と、該検出手段により未燃成分が排出される状態を検
出したときに排気の圧力を上昇方向に調整する排気圧力
調整手段と、該調整手段により排気の圧力が調整されて
いるときに吸、排気弁の開閉タイミングを可変調整する
ことにより該吸、排気弁の開弁期間のオーバーラップ量
を増加させる開閉タイミング制御手段とが設けられてい
ることを特徴とするエンジンの排気制御装置。
【請求項２】エンジンの排気圧力を調整することによ
り未燃成分の排出を低減させるようにしたエンジンの排
気制御装置であって、上記エンジンの排気通路に未燃成
分が排出される状態を検出する未燃成分排出状態検出手
段と、該検出手段により未燃成分が排出される状態を検
出したときに排気の圧力を上昇方向に調整する排気圧力
調整手段と、該調整手段により排気の圧力が調整されて
いるときに排気弁の閉弁時期を遅延させる閉弁時期調整
手段とが設けられていることを特徴とするエンジンの排
気制御装置。
【請求項３】エンジンの排気圧力を調整することによ
り未燃成分の排出を低減させるようにしたエンジンの排
気制御装置であって、上記エンジンの排気通路に未燃成
分が排出される状態を検出する未燃成分排出状態検出手
段と、該検出手段により未燃成分が排出される状態を検
出したときに排気の圧力を上昇方向に調整する排気圧力
調整手段と、該調整手段により排気の圧力が調整されて
いるときに吸気弁の開弁時期を早める開弁時期調整手段
とが設けられていることを特徴とするエンジンの排気制
御装置。
【請求項４】エンジンの排気圧力を調整することによ
り未燃成分の排出を低減させるようにしたエンジンの排
気制御装置であって、上記エンジンの運転状態を検出す
る運転状態検出手段と、該検出手段からの信号に基づい
てエンジン始動後所定の期間内であるか否かを判定する
期間判定手段と、該判定手段によりエンジン始動後所定
の期間内であると判定されたときに排気の圧力を上昇方
向に調整する排気圧力調整手段と、該調整手段により排
気の圧力が調整されているときに吸、排気弁の開閉タイ
ミングを可変調整することにより該吸、排気弁の開弁期
間のオーバーラップ量を増加させる開閉タイミング制御
手段とが設けられていることを特徴とするエンジンの排
気制御装置。