(57)【要約】【課題】触媒を早期に活性化させることのできるエンジンシステムを提供する。【解決手段】エンジンシステムの制御装置は、選択還元型触媒が不活性状態にあるときに昇温モードを選択する。昇温モードにおいて、エンジンシステムの制御装置は、膨張行程に開弁する第１開閉動作と少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て開弁する第２開閉動作とで構成されて第１開閉動作が第２開閉動作よりも最大リフト量が大きくかつ開弁期間の長い昇温開閉動作を実行しつつ、エンジンの出力トルクが要求トルクとなるように燃料噴射量を増量する。【選択図】図５
2020193616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を開閉する開閉タイミングを変更可能な排気バルブを有するエンジンと、
前記エンジンからの排気ガスを浄化する触媒を有する排気浄化装置と、
前記エンジンを制御する制御装置と、を備えたエンジンシステムであって、
前記制御装置は、
ドライバーからの要求トルクと前記触媒の状態とを取得する取得部と、
前記エンジンの出力トルクが前記要求トルクとなるように前記エンジンへの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御部と、
前記エンジンシステムの制御モードを選択するモード選択部と、
前記排気バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、を備え、
前記モード選択部は、前記触媒が不活性状態にあるときに前記制御モードとして昇温モードを選択し、
前記昇温モードにおいて、前記バルブ制御部は、膨張行程に前記排気バルブが開弁する第１昇温排気動作と少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て前記排気バルブが開弁する第２昇温排気動作とで構成されて前記第１昇温排気動作が前記第２昇温排気動作よりも最大リフト量が大きくかつ開弁期間の長い昇温排気動作を実行する
エンジンシステム。
【請求項２】
前記モード選択部は、前記要求トルクが選択許可値以下であるときに前記昇温モードを選択する
請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記第１昇温排気動作は、圧縮上死点後４０°ＣＡ以降に前記排気バルブが開弁する開閉動作である
請求項１または２に記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記第２昇温排気動作は、前記燃焼室を開閉する吸気バルブが開弁する前に前記排気バルブが閉弁する開閉動作である
請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
【請求項５】
前記第１昇温排気動作は、前記膨張行程において前記排気バルブが閉弁する開閉動作である
請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
【請求項６】
前記第１昇温排気動作は、前記触媒が活性状態にあるときの前記制御モードである通常モードにおける通常排気動作よりも開弁期間の短い開閉動作である
請求項５に記載のエンジンシステム。
【請求項７】
前記第１昇温排気動作は、前記排気行程において前記排気バルブが閉弁する開閉動作である
請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
【請求項８】
前記エンジンは、前記燃焼室を開閉する開閉タイミングを変更可能な吸気バルブをさらに備え、
前記第２昇温排気動作は、開弁期間の前半部分に排気上死点を含む開閉動作であり、
前記バルブ制御部は、前記吸気バルブの開閉タイミングを制御可能に構成されており、前記吸気バルブの開閉動作として、前記昇温モードにおいて前記第２昇温排気動作の完了後に開弁時期を有する昇温吸気動作を実行する
請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
【請求項９】
前記昇温吸気動作は、前記触媒が活性状態にあるときの前記制御モードである通常モードにおける通常排気動作を遅角させた開閉動作である
請求項８に記載のエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１のように、エンジンを用いたエンジンシステムには、例えば排気ガスに還元剤を添加し、その添加した還元剤を用いて排気ガスのＮＯｘを還元する触媒を有する排気浄化装置が搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−００７３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した排気浄化装置においては、エンジンの冷間始動時に排気ガスの浄化を効果的に行ううえで触媒を早期に活性化させることが望まれている。
本発明は、触媒を早期に活性化させることのできるエンジンシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するエンジンシステムは、燃焼室を開閉する開閉タイミングを変更可能な排気バルブを有するエンジンと、前記エンジンからの排気ガスを浄化する触媒を有する排気浄化装置と、前記エンジンを制御する制御装置と、を備えたエンジンシステムであって、前記制御装置は、ドライバーからの要求トルクと前記触媒の状態とを取得する取得部と、前記エンジンの出力トルクが前記要求トルクとなるように前記エンジンへの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御部と、前記エンジンシステムの制御モードを選択するモード選択部と、前記排気バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、を備え、前記モード選択部は、前記触媒が不活性状態にあるときに前記制御モードとして昇温モードを選択し、前記昇温モードにおいて、前記バルブ制御部は、膨張行程に前記排気バルブが開弁する第１昇温排気動作と少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て前記排気バルブが開弁する第２昇温排気動作とで構成されて前記第１昇温排気動作が前記第２昇温排気動作よりも最大リフト量が大きくかつ開弁期間の長い昇温排気動作を実行する。
【０００６】
上記構成によれば、膨張行程においては、第１昇温排気動作によって燃焼室から排気ガスが流出することでエンジンに出力損失が生じる。また、排気行程においては、第１昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガスが閉弁期間に圧縮されることでエンジンに出力損失が生じる。そのため、要求トルクを具現化するうえで必要となる燃料噴射量をエンジンの出力損失の分だけ増量することができる。
【０００７】
また、第１昇温排気動作の実行中に燃焼室から流出する排気ガスは、第１昇温排気動作を実行せずに燃焼室から流出する排気ガスよりもエンタルピの高い排気ガスである。そのため、第１昇温排気動作の実行中は高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置に供給することができる。そのうえ、第１昇温排気動作が第２昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間が長いことで、より多くの高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置に供給することができる。
【０００８】
また、第１昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガスは、閉弁期間において圧縮されたのち第２昇温排気動作によって燃焼室から排出される。そのため、該排気ガスの逆流に基づく排気再循環、いわゆる内部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）に起因するＥＧＲ率の上昇を抑えることができる。その結果、エンジンが吸入する新気量が多くなることから、より高いエンタルピの排気ガスを排気浄化装置に供給することができる。
【０００９】
すなわち、上記構成によれば、触媒が不活性状態にあるとき、ドライバーの要求トルクを満足しつつ排気浄化装置に供給される排気エネルギーを効果的に高めることができる。その結果、触媒を早期に活性化させることができる。
【００１０】
上記エンジンシステムにおいて、前記モード選択部は、前記要求トルクが選択許可値以下であるときに前記昇温モードを選択することが好ましい。
上記構成によれば、昇温モードにおいてドライバーの要求トルクを確保するうえで必要となる燃料噴射量が過度に増えることが抑えられる。これにより、昇温モードにおいて排気ガスに含まれる未燃燃料を少なくすることができる。
【００１１】
上記エンジンシステムにおいて、前記第１昇温排気動作は、圧縮上死点後４０°ＣＡ以降に前記排気バルブが開弁する開閉動作であってもよい。
圧縮上死点より大きく遅角すると、インジェクターが噴射した燃料は、シリンダー内壁面に達して潤滑油に混入しやすくなり、シリンダーに供給されるＥＧＲガスと吸入空気との混合気体とは混合できないので燃焼は困難になる。このため、一般にシリンダーに供給される、ＥＧＲガスと吸入空気との混合気体とインジェクターが噴射した燃料との混合気は圧縮上死点後４０°ＣＡより前に燃焼するように燃料噴射が制御される。このため、上記構成によれば、第１昇温排気動作によって燃焼室から流出する排気ガスに含まれる未燃燃料を少なくすることができる。
【００１２】
上記エンジンシステムにおいて、前記第２昇温排気動作は、前記燃焼室を開閉する吸気バルブが開弁する前に前記排気バルブが閉弁する開閉動作であるとよい。
上記構成によれば、燃焼室から流出した排気ガスが吸気バルブの開弁にともなって再び燃焼室に流れ込むことが抑えられる。これにより、排気ガスを燃焼室から流出させて燃焼室の圧力が低下することで新気量が多くなる。その結果、触媒に供給される排気ガス量を多くすることができることから、排気エネルギーを高めることができる。
【００１３】
上記エンジンシステムにおいて、前記第１昇温排気動作は、前記膨張行程において前記排気バルブが閉弁する排気動作であることが好ましい。
上記構成によれば、膨張行程後に第１昇温排気動作が完了する場合に比べて、第１昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガス量を多くなる。これにより、第２昇温排気動作が開始されるまでの閉弁期間におけるエンジンの出力損失が大きくなるから、要求トルクを満足するための燃料噴射量をより多くすることができる。その結果、エンジンから排気浄化装置に供給される排気エネルギーをより効果的に高めることができる。
【００１４】
上記エンジンシステムにおいて、前記第１昇温排気動作は、前記触媒が活性状態にあるときの前記制御モードである通常モードにおける通常排気動作よりも開弁期間の短い開閉動作であることが好ましい。
【００１５】
上記構成によれば、第１昇温排気動作によって高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置に供給しつつ、第１昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガス量を多くすることができる。その結果、第２昇温排気動作が開始されるまでの閉弁期間におけるエンジンの出力損失がより大きくなることから、要求トルクを満足するための燃料噴射量をさらに多くすることができる。その結果、エンジンから排気浄化装置に供給される排気エネルギーをさらに効果的に高めることができる。
【００１６】
上記エンジンシステムにおいて、前記第１昇温排気動作は、前記排気行程において前記排気バルブが閉弁する開閉動作であってもよい。
上記構成によれば、膨張行程において第１昇温排気動作が完了する場合に比べて、排気浄化装置に供給される高エンタルピの排気ガスを多くすることができるとともに、第１昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガス量を少なくすることができる。これにより、内部ＥＧＲを効果的に抑えることができる。その結果、ＥＧＲ率の上昇に起因した排気エネルギーの減少を効果的に抑えることができる。
【００１７】
上記エンジンシステムにて、前記エンジンは、前記燃焼室を開閉する開閉タイミングを変更可能な吸気バルブをさらに備え、前記第２昇温排気動作は、開弁期間の前半部分に排気上死点を含む開閉動作であり、前記バルブ制御部は、前記吸気バルブの開閉タイミングを制御可能に構成されており、前記吸気バルブの開閉動作として、前記昇温モードにおいて前記第２昇温排気動作の完了後に開弁時期を有する昇温吸気動作を実行するとよい。
【００１８】
上記構成によれば、排気行程における排気ガスの圧縮期間が長くなることでエンジンの出力損失が大きくなる。そのため、要求トルクを具現化するうえで必要となる燃料噴射量がさらに増量される。また、第２昇温排気動作の完了後に吸気バルブが開弁することによって排気ガスが吸気側へと逆流することが抑えられ、より多くの吸入空気をエンジンに吸入させることができる。これらのことから、排気浄化装置に供給される排気エネルギーを高めることができる。
【００１９】
上記構成のエンジンシステムにおいて、前記昇温吸気動作は、前記触媒が活性状態にあるときの前記制御モードである通常モードにおける通常排気動作を遅角させた開閉動作であってもよい。上記構成によれば、昇温吸気動作によって十分な量の吸入空気をエンジンに吸入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態において、エンジンシステムの概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態において、シリンダー付近におけるエンジンの断面構造の一例を模式的に示す図。
【図３】第１実施形態において、エンジンシステムの機能的構成の一例を示す機能ブロック図。
【図４】第１実施形態において、モード選択処理の一例を示すフローチャート。
【図５】第１実施形態において、通常排気動作および昇温排気動作のクランク角度とリフト量との関係の一例を示す図。
【図６】第１実施形態において、通常モードと昇温モードとを比較したシミュレーションの結果を示すグラフであって、（ａ）エンジン回転数が８００ｒｐｍであるときの排気ガス温度を比較した結果の一例を示すグラフ、（ｂ）エンジン回転数が１０８０ｒｐｍであるときの排気ガス温度を比較した結果の一例を示すグラフ、（ｃ）エンジン回転数が８００ｒｐｍであるときの排気エネルギーを比較した結果の一例を示すグラフ、（ｄ）エンジン回転数が１０８０ｒｐｍであるときの排気エネルギーを比較した結果の一例を示すグラフ。
【図７】第２実施形態において、通常排気動作および昇温排気動作のクランク角度とリフト量との関係の一例を示す図。
【図８】第２実施形態において、通常モードと昇温モードとを比較したシミュレーションの結果を示すグラフであって、（ａ）エンジン回転数が８００ｒｐｍであるときの排気ガス温度を比較した結果の一例を示すグラフ、（ｂ）エンジン回転数が８００ｒｐｍであるときの排気エネルギーを比較した結果の一例を示すグラフ。
【図９】第３実施形態において、エンジンシステムの概略構成を示す図。
【図１０】第３実施形態において、シリンダー付近におけるエンジンの断面構造の一例を模式的に示す図。
【図１１】第３実施形態において、エンジンシステムの機能的構成の一例を示す機能ブロック図。
【図１２】第３実施形態において、モード選択処理の一例を示すフローチャート。
【図１３】第３実施形態において、通常排気動作および昇温排気動作のクランク角度とリフト量との関係の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
図１〜図６を参照して、エンジンシステムの第１実施形態について説明する。まず、図１を参照してエンジンシステムの概略構成について説明する。
【００２２】
図１に示すように、エンジンシステムは、ディーゼルエンジン１０（以下、エンジン１０という。）を備える。エンジン１０は、複数のシリンダー１１を有するエンジンブロック１２を備える。各シリンダー１１には、コモンレールから所定圧力の燃料が供給されるインジェクター１３から燃料が噴射される。エンジンブロック１２には、インテークマニホールド１４とエキゾーストマニホールド１５とが接続されている。インテークマニホールド１４にはエンジン１０が吸入する空気が流れる吸気通路１６が接続され、エキゾーストマニホールド１５にはエンジン１０が排出した排気ガスが流れる排気通路１７が接続されている。
【００２３】
図２に示すように、エンジンブロック１２は、シリンダー１１が形成されたシリンダーブロック１２Ａとシリンダーブロック１２Ａに連結されるシリンダーヘッド１２Ｂとを有している。シリンダーヘッド１２Ｂは、シリンダーブロック１２Ａに形成されたシリンダー１１の開口を塞いでいる。エンジン１０は、各シリンダー１１に対して上下動可能に収容されるピストン２０を有している。シリンダーブロック１２Ａ、シリンダーヘッド１２Ｂ、および、ピストン２０で囲まれる空間は、インジェクター１３が燃料を噴射するとともに該燃料が燃焼する燃焼室２１である。ピストン２０は、コネクションロッド２２を介して図１に示すクランクシャフト２３に連結されている。クランクシャフト２３は、ピストン２０がシリンダー１１内を上下動することにより回転駆動される。シリンダーヘッド１２Ｂには、インテークマニホールド１４に接続される吸気ポート２５とエキゾーストマニホールド１５に接続される排気ポート２６とがシリンダー１１ごとに形成されている。
【００２４】
エンジン１０は、吸気バルブ２７と排気バルブ２８とを有している。吸気バルブ２７は、吸気側動弁機構２９によって駆動され、吸気ポート２５を開閉することによりインテークマニホールド１４に対して燃焼室２１を開閉する。排気バルブ２８は、排気側動弁機構３０によって駆動され、排気ポート２６を開閉することによりエキゾーストマニホールド１５に対して燃焼室２１を開閉する。排気側動弁機構３０は、排気バルブ２８のリフト量を含めた開閉タイミングを変更可能に構成された可変バルブ機構である。排気側動弁機構３０は、カム切り替え型の可変バルブ機構であってもよいし、電子制御式のアクチュエーターによってリフト量や開閉タイミングが変更可能な可変バルブ機構であってもよい。
【００２５】
図１に示すように、エンジンシステムは、ターボチャージャー３５を備えている。ターボチャージャー３５は、コンプレッサー３６、インタークーラー３７、およびタービン３８を有している。コンプレッサー３６およびインタークーラー３７は、吸気通路１６に配設されている。コンプレッサー３６はエアクリーナー３９を通過した空気を圧縮し、インタークーラー３７はコンプレッサー３６が圧縮した空気を冷却する。タービン３８は、排気通路１７に配設されている。タービン３８は、排気ガスのエネルギーである排気エネルギーを利用してコンプレッサー３６を回転させる。
【００２６】
エンジンシステムは、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置４０を備えている。ＥＧＲ装置４０は、エキゾーストマニホールド１５と吸気通路１６とを接続するＥＧＲ通路４１を通じて排気側から吸気側へ排気ガスを還流する外部ＥＧＲを実行可能に構成されている。ＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲクーラー４２とＥＧＲ弁４３とが設けられている。ＥＧＲ弁４３が開状態にあるとき、シリンダー１１には、ＥＧＲガスと吸入空気との混合気体が作動ガスとして供給される。ＥＧＲ弁４３が閉状態にあるとき、シリンダー１１には、吸入空気が作動ガスとして供給される。シリンダー１１では、作動ガスとインジェクター１３が噴射した燃料との混合気が燃焼する。シリンダー１１からの排気ガスは、エキゾーストマニホールド１５を通じて排気通路１７へと流入したのちタービン３８に流入する。なお、エンジン１０が吸入する作動ガスにおけるＥＧＲガスの割合をＥＧＲ率という。
【００２７】
エンジンシステムは、排気浄化装置４５を備えている。排気浄化装置４５には、タービン３８を通過した排気ガスが流入する。排気浄化装置４５は、添加部４６及び選択還元型触媒４７を有している。選択還元型触媒４７は、排気通路１７を構成する拡径部１７Ａに収容されている。
【００２８】
添加部４６は、拡径部１７Ａに流入する排気ガスに対して還元剤を添加する。添加部４６は、還元剤を貯留するタンク４８に接続された還元剤通路４９を備える。還元剤通路４９には、ポンプ５０が配設されている。ポンプ５０は、タンク４８内の還元剤を所定圧力で添加弁５１に圧送する。添加弁５１は、弁機構を内蔵した電子制御式の噴射弁であり、弁機構が開状態にあるときに排気ガスに還元剤を添加する。
【００２９】
選択還元型触媒４７は、添加部４６の添加した還元剤を利用して排気ガスに含まれるＮＯｘを窒素や水へと還元する。選択還元型触媒４７は、例えば耐熱性に優れたセラミックやステンレスを素材としたフロースルー型のモノリス担体に対して各種の触媒金属を胆持させたものである。選択還元型触媒４７は、その温度である触媒温度Ｔｃが所定の温度範囲にあるときに活性状態となる。この温度範囲の下限値は下限活性温度ＴｃＬである。
【００３０】
選択還元型触媒４７の一例は、尿素ＳＣＲ触媒である。この場合、添加部４６は還元剤として尿素水を添加し、選択還元型触媒４７は尿素水が加水分解したアンモニアと排気ガスに含まれるＮＯｘとを反応させてＮＯｘを窒素や水へと還元する。選択還元型触媒４７は、モノリス担体に対して、例えば銅系、鉄系、バナジウム系の各種の触媒金属を胆持させることにより構成される。選択還元型触媒４７は、例えば１５０℃〜３５０℃の温度範囲を活性温度として有する。
【００３１】
なお、排気浄化装置４５は、排気通路１７における添加弁５１の上流に、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉するフィルターや排気ガスに含まれている未燃燃料を酸化する前段酸化触媒などを有していてもよい。また、排気浄化装置４５は、排気通路１７における選択還元型触媒４７の下流に、選択還元型触媒４７を通過した排気ガスに含まれるアンモニアなどを酸化する後段酸化触媒などを有していてもよい。また、排気浄化装置４５は、選択還元型触媒４７として、エンジン１０の燃料である軽油を還元剤としてＮＯｘを還元する触媒、いわゆるＨＣ−ＳＣＲ触媒を備えていてもよい。
【００３２】
エンジンシステムは、各種センサーを備えている。エンジンシステムは、クランク角度センサー５５、触媒温度センサー５６、および、アクセル開度センサー５７を備えている。クランク角度センサー５５は、エンジン１０によって駆動されるクランクシャフト２３の回転角度であるクランク角度を検出する。触媒温度センサー５６は、選択還元型触媒４７の温度である触媒温度Ｔｃを検出する。アクセル開度センサー５７は、ドライバーによって操作されるアクセルペダル５７ａの踏込み量に基づくアクセル開度ＡＣＣを検出する。各種センサーは、検出した値を示す信号をエンジンシステムを統括制御する制御装置６０に出力する。
【００３３】
図３〜図６を参照して、制御装置６０について説明する。なお、制御装置６０は、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、或いは、それらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
【００３４】
図３に示すように、制御装置６０は、各種コンピュータプログラムの実行により機能する機能部として、取得部６１、モード選択部６２、燃料噴射制御部６３、ＥＧＲ制御部６４、添加制御部６５、およびバルブ制御部６６を有している。
【００３５】
取得部６１は、図示されない入力インターフェースを通じて各種情報を取得する。取得部６１は、クランク角度センサー５５が出力した検出信号に基づいてクランク角度を取得する。取得部６１は、触媒温度センサー５６が出力した検出信号に基づいて触媒温度Ｔｃを選択還元型触媒４７の状態として取得する。取得部６１は、アクセル開度センサー５７が出力した検出信号に基づいてアクセル開度ＡＣＣを取得する。また、取得部６１は、クランク角度の変化量に基づいてエンジン回転数Ｎｅを演算し、その演算したエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度ＡＣＣとに基づいてドライバーからの要求トルクＬを取得する。
【００３６】
モード選択部６２は、エンジンシステムの制御モードを選択する。モード選択部６２は、取得部６１が取得した各種情報に基づいて、インジェクター１３による燃料の噴射、および、排気バルブ２８の排気動作についての制御モードを選択するモード選択処理を実行する。モード選択部６２は、モード選択処理を通じて通常モードあるいは昇温モードを選択する。昇温モードは、排気浄化装置４５に供給される排気エネルギーを増大させて選択還元型触媒４７の昇温を優先させる制御モードである。通常モードは、選択還元型触媒４７の昇温よりも選択還元型触媒４７の保温や燃料消費量の低減を優先させる制御モードである。
【００３７】
図４を参照して、モード選択部６２が実行するモード選択処理について説明する。モード選択部６２は、エンジン１０の運転中、モード選択処理を繰り返し実行する。
図４に示すように、モード選択処理において、モード選択部６２は、取得部６１が取得するアクセル開度ＡＣＣとエンジン回転数Ｎｅとに基づく要求トルクＬが選択許可値Ｌ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。選択許可値Ｌ１は、昇温モードを実行することが可能な要求トルクＬの上限値であり、その詳細については後述する。
【００３８】
要求トルクＬが選択許可値Ｌ１以下である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、モード選択部６２は、取得部６１が取得する触媒温度Ｔｃが下限活性温度ＴｃＬ未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。触媒温度Ｔｃが下限活性温度ＴｃＬ未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、モード選択部６２は、昇温モードを選択して（ステップＳ１０３）一連の処理を一旦終了する。一方、要求トルクＬが選択許可値Ｌ１より大きい場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、および、触媒温度Ｔｃが下限活性温度ＴｃＬ以上である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、モード選択部６２は、通常モードを選択して（ステップＳ１０４）一連の処理を一旦終了する。
【００３９】
図３に示すように、燃料噴射制御部６３は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、各インジェクター１３による燃料の噴射を制御する。燃料噴射制御部６３は、取得部６１が取得したアクセル開度ＡＣＣ及びエンジン回転数Ｎｅ、ならびに、モード選択部６２が選択した制御モードなどに基づいて各インジェクター１３による燃料の噴射を制御する。燃料噴射制御部６３は、アクセル開度ＡＣＣおよびエンジン回転数Ｎｅごとに燃料噴射量が規定された燃料マップをメモリの所定領域に保持している。燃料噴射制御部６３は、通常モードにおいて使用する燃料マップである通常マップ６７と昇温モードにおいて使用する燃料マップである昇温マップ６８とをメモリの所定領域に保持している。燃料噴射制御部６３は、モード選択部６２が選択した制御モードに対応する燃料マップを用いて燃料噴射量を制御する。
【００４０】
ＥＧＲ制御部６４は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、ＥＧＲ装置４０、具体的にはＥＧＲ弁４３の開度を制御する。ＥＧＲ制御部６４は、モード選択部６２が選択した制御モードに基づいてＥＧＲ弁４３を制御し、ＥＧＲガスの量であるＥＧＲ量を制御する。ＥＧＲ制御部６４は、制御モードが通常モードである場合、その時々のエンジン１０の運転状態に適したＥＧＲ量だけ排気ガスが還流されるようにＥＧＲ弁４３の開度を制御する。制御モードが昇温モードである場合、ＥＧＲ制御部６４は、ＥＧＲ弁４３を閉状態に維持することで外部ＥＧＲを禁止する。
【００４１】
添加制御部６５は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、排気浄化装置４５の添加部４６、具体的には添加弁５１の開閉を制御する。添加制御部６５は、モード選択部６２が選択した制御モードに基づいて添加弁５１による尿素水の添加量や添加タイミングを制御する。添加制御部６５は、制御モードが通常モードである場合、その時々のエンジン１０の運転状態に適した量の尿素水が添加されるように添加弁５１の開閉を制御する。添加制御部６５は、制御モードが昇温モードである場合、添加弁５１を閉状態に維持することで尿素水の添加を禁止する。
【００４２】
バルブ制御部６６は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、排気側動弁機構３０を通じて排気バルブ２８の開閉動作を制御する。バルブ制御部６６は、モード選択部６２が選択した制御モードに基づいて排気バルブ２８のリフト量及び開閉タイミングを制御する。バルブ制御部６６は、通常モードにおいては排気バルブ２８に通常排気動作を実行させる。バルブ制御部６６は、昇温モードにおいては排気バルブ２８に昇温排気動作を実行させる。
【００４３】
図５を参照して、通常排気動作と昇温排気動作について説明する。なお、図５に示されるクランク角度は、圧縮行程の上死点である圧縮上死点を基準（＝０°ＣＡ）としたクランク角度を示している。また、以下に示す括弧内の記載は、図５に示されているクランク角度を示している。
【００４４】
図５に示すように、通常排気動作は、膨張行程の下死点である膨張下死点（＝１８０°ＣＡ）に到達する少し前に開弁して排気行程の上死点である排気上死点（＝３６０°ＣＡ）付近において閉弁する開閉動作である。
【００４５】
昇温排気動作は、膨張行程に開弁する第１昇温排気動作と、少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て開弁する第２昇温排気動作とで構成される。
第１昇温排気動作は、第２昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間が長い排気動作である。第１昇温排気動作は、通常排気動作よりも開弁時期が早く、かつ、開弁期間が短い開閉動作である。例えば、第１昇温排気動作は、最大リフト量及び開弁期間の各々について通常排気動作の半分以下に設定される。第１昇温排気動作は、圧縮行程の上死点（＝０°ＣＡ）である圧縮上死点後４０°ＣＡ以降に開弁し、膨張行程において閉弁する開閉動作である。
【００４６】
第２昇温排気動作は、排気行程の後半に開弁し、排気上死点（＝３６０°ＣＡ）付近において吸気バルブ２７が開弁する前に閉弁する開閉動作である。例えば、第２昇温排気動作は、最大リフト量及び開弁期間の各々が第１昇温排気動作の半分以下に設定される。
【００４７】
第１実施形態の昇温排気動作の作用について説明する。
第１昇温排気動作の実行中、燃焼室２１の排気ガスの一部は、ピストン２０を押下する仕事をすることなくチョーク流れとなって排気ポート２６へと流出する。すなわち、第１昇温排気動作の実行中、燃焼室２１から流出する排気ガスの分だけエンジン１０に出力損失（以下、流出損失という。）が生じる。また、第１昇温排気動作完了時に燃焼室２１に残っている排気ガスは、第１昇温排気動作と第２昇温排気動作との間の閉弁期間にピストン２０によって圧縮される。これにより、エンジン１０に出力損失（以下、圧縮損失という。）が生じる。燃料噴射制御部６３が保持する昇温マップ６８には、予め行った実験やシミュレーションの結果等に基づいて上述した流出損失と圧縮損失とを加味したうえでドライバーの要求トルクＬを満足する燃料噴射量が規定されている。すなわち、昇温マップ６８には、アクセル開度ＡＣＣとエンジン回転数Ｎｅとに基づく同一のアドレスに対し、通常マップ６７に規定されている値以上の値が規定されている。これにより、要求トルクＬが同じという条件のもとで昇温モードにおいて排気浄化装置４５に供給される排気エネルギーを通常モードよりも増大させることができる。
【００４８】
一方で、要求トルクＬを具現化するうえで必要となる燃料噴射量が過度に増量されると排気ガスに含まれる未燃燃料が増大することとなる。この点、上述したモード選択処理においては、昇温モードを実行可能な要求トルクＬの上限値として選択許可値Ｌ１が設定されている。選択許可値Ｌ１は、排気ガスに含まれる未燃燃料を低減しつつ要求トルクＬを具現化可能な値に設定される。選択許可値Ｌ１は、予め行った実験やシミュレーションの結果等に基づいて、例えば通常モードにおいてエンジン１０の運転状態が低負荷状態と判断される値に設定される。
【００４９】
第１昇温排気動作の実行中に燃焼室２１から流出する排気ガスは、第１昇温排気動作を実行せずに燃焼室２１から排出される排気ガスよりもピストン２０を押下する仕事をしていない分だけエンタルピの高い排気ガスである。そのため、第１昇温排気動作の実行中は、より高いエンタルピを有する排気ガスを排気浄化装置４５に供給することができる。そのうえ、第１昇温排気動作が第２昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間の長い開閉動作であることにより、より多くの高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置４５に供給することができる。その結果、排気浄化装置４５に供給される排気エネルギーを効果的に増大させることができる。
【００５０】
第１昇温排気動作完了時に燃焼室２１に残っている排気ガスは、第２昇温排気動作によって燃焼室２１から排気ポート２６へと流出する。これにより、排気上死点における燃焼室２１の圧力を低下させることができ、該排気ガスの逆流に基づくＥＧＲ、いわゆる内部ＥＧＲに起因するＥＧＲ率の上昇を抑えることができる。その結果、エンジン１０が吸入する新気量が多くなることで第１昇温排気動作の実行中により高いエンタルピの排気ガスを排気浄化装置４５に供給することができる。
【００５１】
第１昇温排気動作の実行中は、高エンタルピの排気ガスがターボチャージャー３５のタービン３８に流入することから、ターボチャージャー３５を効率よく駆動させることができる。また、第１昇温排気動作と第２昇温排気動作との間の閉弁期間において排気ガスが圧縮されることで、第２昇温排気動作において燃焼室２１から流出する排気ガスの温度である排出温度を高めることができる。これにより、ターボチャージャー３５を効率よく駆動させることができる。このようにターボチャージャー３５が効率よく駆動されることでエンジン１０が吸入する空気量が多くなり、さらなる排気エネルギーの増大を図ることができる。
【００５２】
図６を参照して、通常モードおよび昇温モードについて排気ガス温度と排気エネルギーとを比較した結果の一例について説明する。
図６（ａ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが８００ｒｐｍの無負荷状態（アイドリング状態）でエンジン１０を駆動した場合、通常モードの排気ガス温度に対し、昇温モードの排気ガス温度が大きく上昇することが認められた。図６（ｂ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが１０８０ｒｐｍの無負荷状態でエンジン１０を駆動した場合、通常モードの排気ガス温度に対し、昇温モードの排気ガス温度が大きく上昇することが認められた。
【００５３】
図６（ｃ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが８００ｒｐｍの無負荷状態でエンジン１０を駆動した場合、通常モードの排気エネルギーに対し、昇温モードの排気エネルギーが大きく上昇することが認められた。図６（ｄ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが１０８０ｒｐｍの無負荷状態でエンジン１０を駆動した場合、通常モードの排気エネルギーに対し、昇温モードの排気エネルギーが大きく上昇することが認められた。
【００５４】
第１実施形態の効果について説明する。
（１−１）昇温排気動作によって排気浄化装置４５に供給される排気エネルギーが通常モードよりも増大することから、選択還元型触媒４７を早期に昇温させることができる。
【００５５】
（１−２）要求トルクＬが選択許可値Ｌ１以下であるときに昇温モードが選択される。これにより、昇温モードにおいて排気ガスに含まれる未燃燃料を低減することができる。
（１−３）第１昇温排気動作は、圧縮上死点後４０°ＣＡ以降に開弁時期が設定されている。こうした構成によれば、第１昇温排気動作によって燃焼室２１から流出する排気ガスに含まれる未燃燃料を少なくすることができる。
【００５６】
（１−４）第２昇温排気動作は、燃焼室２１を開閉する吸気バルブ２７が開弁する前に閉弁時期が設定されている。こうした構成によれば、燃焼室２１から流出した排気ガスが吸気バルブ２７の開弁にともなって再び燃焼室２１に流れ込むことが抑えられる。これにより、第１昇温排気動作完了時に燃焼室２１に残っていた排気ガスに起因した内部ＥＧＲを抑えることができる。
【００５７】
（１−５）第１昇温排気動作は、膨張行程において閉弁する開閉動作である。こうした構成によれば、排気行程において第１昇温排気動作が完了する場合に比べて、第１昇温排気動作完了時に燃焼室２１に残っている排気ガス量を多くすることができる。これにより、エンジン１０の圧縮損失が大きくなるから、エンジン１０の出力トルクが要求トルクＬを満足するための燃料噴射量をより多くすることができる。その結果、エンジン１０から排気浄化装置４５に供給される排気エネルギーをより効果的に高めることができる。
【００５８】
（１−６）第１昇温排気動作は、通常モードにおける開閉動作である通常排気動作よりも開弁期間の短い開閉動作である。こうした構成によれば、第１開閉動作によって高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置４５に供給しつつ、第１昇温排気動作完了時に燃焼室２１に残っている排気ガス量を多くすることができる。その結果、エンジン１０の圧縮損失がより大きくなることから、要求トルクＬを満足するための燃料噴射量をさらに多くすることができる。その結果、エンジン１０から排気浄化装置４５に供給される排気エネルギーをさらに効果的に高めることができる。
【００５９】
（１−７）エンジンシステムがターボチャージャー３５を備えている。そのため、昇温モードにおいては、第２昇温排気動作において燃焼室２１から流出する排気ガスでターボチャージャー３５を効率よく駆動させることができる。これにより、さらなる排気エネルギーの増大を図ることができる。
【００６０】
（第２実施形態）
図７および図８を参照してエンジンシステムの第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態のエンジンシステムは、第１実施形態におけるエンジンシステムの制御装置と主要な構成が同じである。そのため、第２実施形態においては、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第１実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
【００６１】
図７に示すように、昇温排気動作は、膨張行程に開弁する第１昇温排気動作と少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て開弁する第２昇温排気動作とで構成される。
第１昇温排気動作は、第２昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間が長い開閉動作である。第１昇温排気動作は、通常排気動作よりも開弁時期が早く、圧縮行程の上死点（＝０°ＣＡ）である圧縮上死点後４０°ＣＡ以降に開弁し、排気行程において閉弁する開閉動作である。第１昇温排気動作は、通常排気動作を進角させた開閉動作である。
【００６２】
第２昇温排気動作は、排気行程の後半に開弁し、排気上死点（＝３６０°ＣＡ）付近において吸気バルブ２７が開弁する前に閉弁する開閉動作である。例えば、第２昇温排気動作は、最大リフト量及び開弁期間の各々が第１昇温排気動作の１／４以下に設定される。
【００６３】
第２実施形態の昇温排気動作の作用について説明する。
第２実施形態の昇温排気動作においては、第１実施形態の昇温排気動作に比べて、第１昇温排気動作の実行中に燃焼室２１から流出する高エンタルピの排気ガスを多くすることができる。これにより、排気浄化装置４５に対する高エンタルピの排気ガスの供給量を多くすることができる。また、第１昇温排気動作完了時に燃焼室２１に残っている排気ガスを少なくなることから、閉弁期間における燃焼室２１の圧力上昇を抑えることができる。これにより、第１昇温排気動作完了時に燃焼室２１に残っている排気ガスに起因したＥＧＲ率の上昇を抑えることができる。第２実施形態の昇温排気動作は、第１実施形態の昇温排気動作に比べて圧縮損失が小さいものの、内部ＥＧＲによるＥＧＲ率の上昇を効果的に抑えることのできる昇温排気動作である。
【００６４】
図８を参照して、通常モードおよび昇温モードについて排気ガス温度と排気エネルギーとを比較した結果の一例について説明する。
図８（ａ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが８００ｒｐｍの無負荷状態（アイドリング状態）でエンジン１０を駆動した場合、通常モードの排気ガス温度に対し、昇温モードにおいては、排気ガス温度が大きく上昇することが認められた。また、図８（ｂ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが８００ｒｐｍの無負荷状態でエンジン１０を駆動した場合、通常モードの排気エネルギーに対し、昇温モードにおいては排気エネルギーが大きく上昇することが認められた。
【００６５】
第２実施形態の効果について説明する。
（２−１）第１実施形態に記載した（１−１）〜（１−４），（１−７）と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（２−２）第１昇温排気動作は、排気行程に閉弁時期が設定されている。こうした構成によれば、膨張行程において第１昇温排気動作が完了する場合に比べて、第１昇温排気動作完了時に燃焼室２１に残っている排気ガスを少なくすることができる。その結果、閉弁期間における燃焼室２１の圧力上昇が抑えられることから、内部ＥＧＲによる排気エネルギーの減少を効果的に抑えることができる。
【００６７】
（２−３）第１昇温排気動作は、通常排気動作を進角させた開閉動作である。こうした構成によれば、膨張行程において第１昇温排気動作が完了する場合に比べて、より多くの高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置４５に供給することができる。
【００６８】
（第３実施形態）
図９〜図１３を参照してエンジンシステムの第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態のエンジンシステムは、第１実施形態におけるエンジンシステムと主要な構成が同じである。そのため、第３実施形態においては、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第１実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。なお、主な相違点は、モード選択処理と、昇温モードにおける吸気バルブ２７および排気バルブ２８の開閉動作とである。
【００６９】
図９および図１０を参照して、エンジンシステムの概略構成について説明する。
図９および図１０に示すようにエンジンシステムは、第１実施形態に記載したエンジンシステムに加えて、排気絞り弁５２、作動スイッチＳ、排気ガス温度センサー５８、および、車速センサー５９を有している。
【００７０】
排気絞り弁５２は、排気通路１７における添加弁５１とターボチャージャー３５のタービン３８との間に配設されている。排気絞り弁５２は、排気通路１７の流路断面積を変更可能に構成されている。排気絞り弁５２は、排気通路１７の流路断面積を小さくして排気抵抗を高めることで補助ブレーキの１つである排気ブレーキとして機能する。補助ブレーキは、ドライバーが操作可能な作動スイッチＳがオン状態にあるときに作動するように構成されている。作動スイッチＳは、制御装置６０に操作状況を示す操作信号を出力する。
【００７１】
排気ガス温度センサー５８は、選択還元型触媒４７に流入する排気ガスの温度である排気ガス温度Ｔｅｘを検出する。車速センサー５９は、車両の速度である車速ｖを検出する。排気ガス温度センサー５８および車速センサー５９は、検出した車速ｖを示す信号を制御装置６０に出力する。
【００７２】
図１１に示すように、取得部６１は、排気ガス温度センサー５８が出力した検出信号に基づいて排気ガス温度Ｔｅｘを取得し、車速センサー５９が出力した検出信号に基づいて車速ｖを取得する。取得部６１は、作動スイッチＳの操作状況を取得する。
【００７３】
モード選択部６２は、モード選択処理を通じて、インジェクター１３による燃料の噴射、吸気バルブ２７の吸気動作、排気バルブ２８の排気動作、および、排気絞り弁５２の動作についての制御モードを選択する。モード選択部６２は、昇温モード、保温モード、ブレーキモード、および、通常モードのなかから制御モードを択一的に選択する。保温モードは、選択還元型触媒４７の触媒温度Ｔｃを下限活性温度ＴｃＬ以上に保持する制御モードである。ブレーキモードは、吸気バルブ２７や排気バルブ２８の開閉を制御して圧縮開放ブレーキによる制動力を発生させる制御モードである。
【００７４】
燃料噴射制御部６３は、通常マップ６７と昇温マップ６８とのほか、保温モードにおいて使用する燃料マップである保温マップ６９をメモリの所定領域に保持している。燃料噴射制御部６３は、ブレーキモードにおいては、エンジン回転数Ｎｅに応じて燃料の噴射を一時的に停止する燃料カット制御を実行する。
【００７５】
バルブ制御部６６は、吸気側動弁機構２９を通じて吸気バルブ２７の開閉動作を制御するとともに、排気側動弁機構３０を通じて排気バルブ２８の開閉動作を制御する。バルブ制御部６６は、モード選択部６２が選択した制御モードに基づいて吸気バルブ２７および排気バルブ２８の各々についてリフト量を含めた開閉タイミングを制御する。
【００７６】
バルブ制御部６６は、吸気バルブ２７に対し、通常モードにおいては通常吸気動作、昇温モードにおいては昇温吸気動作、保温モードにおいては保温吸気動作、ブレーキモードにおいてはブレーキ吸気動作を実行させる。バルブ制御部６６は、排気バルブ２８に対し、通常モードにおいては通常排気動作、昇温モードにおいては昇温排気動作、保温モードにおいては保温排気動作、ブレーキモードにおいてはブレーキ排気動作を実行させる。
【００７７】
また、制御装置６０は、各種コンピュータプログラムの実行により機能する機能部として、排気ブレーキ制御部７０を有している。排気ブレーキ制御部７０は、排気絞り弁５２を制御する。排気ブレーキ制御部７０は、制御モードがブレーキモードにあるときは排気絞り弁５２を作動状態に制御し、制御モードがブレーキモードとは異なるときは排気絞り弁５２を非作動状態に制御する。
【００７８】
図１２を参照して、モード選択部６２が実行するモード選択処理について説明する。
図１２に示すように、モード選択処理にてモード選択部６２は、取得部６１が取得する触媒温度Ｔｃが下限活性温度ＴｃＬ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。
【００７９】
触媒温度Ｔｃが下限活性温度ＴｃＬ未満である場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、モード選択部６２は、例えば、要求トルクＬとエンジン回転数Ｎｅとに基づくエンジン負荷ＥＬが昇温選択負荷ＥＬ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。昇温選択負荷ＥＬ１は、燃料噴射量を増量したとしても排気ガスに含まれる未燃燃料が抑えられ、かつ、ドライバーからの要求トルクＬを具現化可能な値に設定される。昇温選択負荷ＥＬ１は、予め行った実験やシミュレーションの結果等に基づき設定される。昇温選択負荷ＥＬ１は、例えば２０％以下の値から設定されることが好ましく、その一例は１５％である。エンジン負荷ＥＬが昇温選択負荷ＥＬ１以下である場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、モード選択部６２は、昇温モードを選択して（ステップＳ２０３）一連の処理を一旦終了する。
【００８０】
ステップＳ２０１において、触媒温度Ｔｃが下限活性温度ＴｃＬ以上である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、モード選択部６２は、取得部６１が取得する排気ガス温度Ｔｅｘが保温温度Ｔｅｘ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。保温温度Ｔｅｘ１は、その温度よりも低い温度の排気ガスが選択還元型触媒４７に所定期間だけ供給された場合に触媒温度Ｔｃが下限活性温度ＴｃＬまで低下する可能性が高いと判断される温度である。保温温度Ｔｅｘ１は、例えば、下限活性温度ＴｃＬ以上の値であり、かつ、エンジンシステムが備える各種センサーの１つとして外気温を検出する外気温センサーの検出値が低いほど高くなるように設定されてもよい。外気温が低いほど保温温度Ｔｅｘ１が高くなることにより、その時々の走行環境に応じた適切な保温温度Ｔｅｘ１を設定できる。その結果、触媒温度Ｔｃが下限活性温度ＴｃＬまで低下することがより確実に抑えられる。
【００８１】
排気ガス温度Ｔｅｘが保温温度Ｔｅｘ１未満である場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、モード選択部６２は、エンジン負荷ＥＬが保温選択値ＥＬ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。保温選択値ＥＬ２は、例えばアイドリング状態などエンジン負荷ＥＬが軽負荷であると判断される値である。保温選択値ＥＬ２は、昇温選択負荷ＥＬ１よりも低い値が設定される。エンジン負荷ＥＬが保温選択値ＥＬ２以下である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、モード選択部６２は、保温モードを選択し（ステップＳ２０６）、一連の処理を一旦終了する。すなわち、保温モードは、排気ガス温度Ｔｅｘが触媒温度Ｔｃを下限活性温度ＴｃＬに到達させる可能性の高い状態にあり（ステップＳ２０４：ＮＯ）、かつ、エンジン負荷ＥＬが軽負荷にあることで排気ガス温度Ｔｅｘが上昇する可能性の低い状態（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）において、触媒温度Ｔｃを下限活性温度ＴｃＬよりも高い温度に保持するモードである。
【００８２】
一方、排気ガス温度Ｔｅｘが保温温度Ｔｅｘ１以上である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、モード選択部６２は、取得部６１が取得するアクセル開度ＡＣＣが０％以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。
【００８３】
アクセル開度ＡＣＣが０％未満である場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、すなわち要求トルクＬが減速を要求する減速要求トルクにある場合、モード選択部６２は、補助ブレーキの作動条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ２０８）。作動条件は、アクセル開度ＡＣＣが０％未満にあるときに、作動スイッチＳがオン状態にあり、かつ、車速ｖが作動速度ｖ１以上にあることである。作動速度ｖ１は、補助ブレーキによる制動力が有効に作用する車速ｖに設定される。作動速度ｖ１の一例は、３０ｋｍ／ｈである。
【００８４】
作動条件が成立している場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、モード選択部６２は、ブレーキモードを選択し（ステップＳ２０９）、一連の処理を一旦終了する。ブレーキモードにおいて、制御装置６０は、補助ブレーキの１つである圧縮開放ブレーキが作動するように吸気側動弁機構２９および排気側動弁機構３０を制御する。また制御装置６０は、補助ブレーキの１つである排気ブレーキが作動するように排気絞り弁５２を閉方向に制御する。
【００８５】
一方、アクセル開度ＡＣＣが０％以上である場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、エンジン負荷ＥＬが昇温選択負荷ＥＬ１以下でない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、エンジン負荷ＥＬが保温選択値ＥＬ２以下でない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、補助ブレーキの作動条件が成立していない場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、モード選択部６２は、通常モードを選択し（ステップＳ２１０）、一連の処理を一旦終了する。
【００８６】
図１３を参照して、昇温モード（ステップＳ２０３）における排気バルブ２８の開閉動作である昇温排気動作、および、吸気バルブ２７の開閉動作である昇温吸気動作について説明する。なお、図１３に示されるクランク角度は、圧縮行程の上死点である圧縮上死点を基準（＝０°ＣＡ）としたクランク角度を示している。また、以下に示す括弧内の記載は、図１３に示されているクランク角度を示している。
【００８７】
図１３のように、昇温排気動作は、膨張行程に開弁する第１昇温排気動作と、少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て開弁する第２昇温排気動作とで構成される。
第１昇温排気動作は、第２昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間が長い排気動作である。第１昇温排気動作は、通常排気動作よりも開弁時期が早く、かつ、開弁期間が短い開閉動作である。例えば、第１昇温排気動作は、最大リフト量及び開弁期間の各々について通常排気動作の半分以下に設定される。第１昇温排気動作は、圧縮行程の上死点（＝０°ＣＡ）である圧縮上死点後４０°ＣＡ以降に開弁し、膨張行程で閉弁する開閉動作である。
【００８８】
第２昇温排気動作は、例えば、最大リフト量及び開弁期間の各々が第１昇温排気動作の半分以下に設定される開閉動作である。第２昇温排気動作は、開弁期間の前半部分に排気上死点（＝３６０°ＣＡ）を含む開閉動作である。なお、開閉動作の前半部分とは、開弁から最大リフトに到達するまでの期間である。
【００８９】
昇温吸気動作は、第２昇温排気動作の終了後に吸気バルブ２７が開弁するように通常吸気動作を遅角させた開閉動作である。昇温吸気動作は、その最大リフト位置が吸入下死点（＝５４０°ＣＡ）前、すなわち開弁期間の前半部分に吸入下死点を含む開閉動作であるとよい。こうした構成によれば、最大リフト位置が吸入下死点後に設定される場合に比べて、吸入行程において吸気バルブ２７が開弁している期間が長くなることから、より多くの吸入空気をシリンダー１１に取り込むことができる。
【００９０】
第３実施形態の昇温排気動作の作用について説明する。
第３実施形態の昇温排気動作では、第１実施形態の昇温排気動作に比べて、排気行程における閉弁期間が長いため、より大きな圧縮損失を得ることができる。そのため、ドライバーからの要求トルクＬを満足させるために必要な燃料噴射量が多くなることから、第１実施形態よりも排気浄化装置４５に供給させる排気エネルギーを高めることができる。
【００９１】
また、昇温吸気動作は、第２昇温排気動作の開閉動作中に吸気バルブ２７が開弁することがないように通常吸気動作を遅角させたものである。そのため、第２昇温排気動作の実行中にシリンダー１１からインテークマニホールド１４に排気ガスが排出されることを抑えつつ、十分な量の空気をシリンダー１１に吸入させることができる。
【００９２】
ここで、排気バルブ２８の開閉動作が切り替わる際の過渡期間において空気過剰率が一時的に低下することがある。これは、排気バルブ２８の開閉動作の切替が通常の開閉動作の進角や遅角だけで完了するものではなく開閉タイミングとリフト量とを変更していることでシリンダー１１から排気ガスが排出されにくくなることに起因する。
【００９３】
そこで、燃料噴射制御部６３は、排気バルブ２８の開閉動作が昇温排気動作に切り替わる過渡期間（例えば２サイクル程度）において一時的に燃料噴射量を少なくする。例えば、燃料噴射制御部６３は、過渡期用の燃料マップである過渡期マップをメモリの所定領域に保持し、その保持している過渡期マップに基づいて燃料噴射量を演算してもよい。また例えば、燃料噴射制御部６３は、通常マップ６７を用いて導出した燃料噴射量を減少方向へ補正することにより燃料噴射量を演算してもよい。
【００９４】
第３実施形態の効果について説明する。
（３−１）上述した（１−１）〜（１−７）と同様の効果を得ることができる。
（３−２）第２昇温排気動作は、開弁期間の前半部分に排気上死点を含んでいる。これにより、排気ガスの圧縮期間が長くなり、より大きな圧縮損失を得ることができる。その結果、要求トルクＬを満足させるための燃料噴射量が多くなることから、排気浄化装置４５に供給させる排気エネルギーをさらに大きくすることができる。また、第２昇温排気動作においては、シリンダー１１内の排気ガスが十分に圧縮された状態で排気バルブ２８が開弁することから、第２昇温排気動作後にシリンダー１１に残存する排気ガスを少なくすることができる。
【００９５】
（３−３）昇温吸気動作は、第２昇温排気動作後に吸気バルブ２７の開弁時期を有している。これにより、吸気バルブ２７の開弁に起因したインテークマニホールド１４への排気ガスの流入を防止しつつ触媒温度Ｔｃの昇温に必要な吸入空気量を確保できる。
【００９６】
（３−４）昇温吸気動作は、通常吸気動作を遅角させた開閉動作である。そのため、触媒温度Ｔｃの昇温に必要な吸入空気量をより確実に確保できる。また、例えば吸気カムシャフトの位相を変更可能な吸気カムフェーザーを用いて昇温吸気動作への切り替えが可能であるため、吸気動作の切り替えを簡素な構成のもとで行うことができる。
【００９７】
（３−５）燃料噴射制御部６３は、排気バルブ２８の開閉動作が通常排気動作から昇温排気動作に切り替わる過渡期間において一時的に燃料噴射量を少なくする。そのため、排気バルブ２８の開閉動作の切り替えに起因した空気過剰率の低下を抑えることができる。
【００９８】
上述した第１実施形態〜第３実施形態は、以下のように変更して実施することができる。第１実施形態〜第３実施形態、ならびに、以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００９９】
・第３実施形態において、昇温吸気動作は、通常吸気動作を遅角させた開閉動作に限られない。例えば、昇温吸気動作は、通常吸気動作とはリフト量や開弁期間などが異なる開閉動作であってもよい。
【０１００】
・第１および第３実施形態において、第１昇温排気動作は、通常排気動作に対して最大リフト量が同じで開弁期間が短い開閉動作であってもよい。また、第１昇温排気動作は、通常排気動作に対して最大リフト量が小さく開弁期間が同じ長さの開閉動作でもよい。
【０１０１】
・第１〜第３実施形態において、第２昇温排気動作は、吸気バルブ２７が開弁してから排気バルブ２８が閉弁する構成であってもよい。
・第１〜第３実施形態において、第１昇温排気動作は、膨張行程において開弁すればよく、圧縮上死点後４０°ＣＡまでに開弁してもよい。
【０１０２】
・第１〜第３実施形態において、モード選択部６２は、触媒温度Ｔｃが下限触媒温度ＴｃＬ以下であることを条件に昇温モードを選択してもよい。
・第１および第２実施形態において、モード選択部６２は、触媒温度Ｔｃが下限触媒温度ＴｃＬ以下であり、かつ、要求トルクＬが０（ドライバーがアクセルペダル５７ａを踏み込んでいない状態）であるときにのみ昇温モードを選択してもよい。すなわち、エンジン１０がアイドリング状態にあるときに昇温モードが選択可能に構成されてもよい。こうした構成によれば、通常モードにおいてエンジン１０の排気エネルギーが少なく、かつ、排気ガス温度が低いときに昇温モードが選択されることから、排気エネルギーの増大と排気ガス温度の上昇とを効率よく行うことができる。
【０１０３】
・燃料噴射制御部６３は、昇温モードにおいて通常モードよりも燃料噴射量を増量可能な構成であればよく、燃料マップとして通常マップ６７と昇温マップ６８とを保持する構成に限られない。例えば、燃料噴射制御部６３は、昇温モードにおいては、通常マップ６７に規定された燃料噴射量をその時々のエンジン１０の運転状態に応じて補正することにより燃料噴射量を増量する構成であってもよい。
【０１０４】
・排気浄化装置４５が複数の触媒を有する場合、モード選択処理における触媒温度Ｔｃに関する判断は、最上流に位置する触媒温度に基づいて行われてもよい。こうした構成によれば、少なくとも最上流に位置する触媒を作用させることができる。また、触媒温度Ｔｃに関する判断は、複数の触媒のなかから予め選択された触媒の触媒温度に基づいて行われてもよい。こうした構成によれば、予め選択された触媒において触媒を作用させることができる。
【０１０５】
・エンジンシステムは、ターボチャージャー３５およびＥＧＲ装置４０の少なくとも一方を備えていなくてもよい。
・エンジン１０は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンであってもよいし、ガスエンジンであってもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…エンジン、１１…シリンダ、１２…エンジンブロック、１２Ａ…シリンダーブロック、１２Ｂ…シリンダーヘッド、１３…インジェクター、１４…インテークマニホールド、１５…エキゾーストマニホールド、１６…吸気通路、１７…排気通路、１７Ａ…拡径部、２０…ピストン、２１…燃焼室、２２…コネクションロッド、２３…クランクシャフト、２５…吸気ポート、２６…排気ポート、２７…吸気バルブ、２８…排気バルブ、２９…吸気側動弁機構、３０…排気側動弁機構、３５…ターボチャージャー、３６…コンプレッサー、３７…インタークーラー、３８…タービン、３９…エアクリーナー、４０…ＥＧＲ装置、４１…ＥＧＲ通路、４２…ＥＧＲクーラー、４３…ＥＧＲ弁、４５…排気浄化装置、４６…添加部、４７…選択還元型触媒、４８…タンク、４９…還元剤通路、５０…ポンプ、５１…添加弁、５２…排気絞り弁、５５…クランク角度センサー、５６…触媒温度センサー、５７…アクセル開度センサー、５７ａ…アクセルペダル、５８…排気ガス温度センサー、５９…車速センサー、６０…制御装置、６１…取得部、６２…モード選択部、６３…燃料噴射制御部、６４…ＥＧＲ制御部、６５…添加制御部、６６…バルブ制御部、６７…通常マップ、６８…昇温マップ、６９…保温マップ、７０…排気ブレーキ制御部。
【図１】
2020193616.tif 000003
【図２】
2020193616.tif 000004
【図３】
2020193616.tif 000005
【図４】
2020193616.tif 000006
【図５】
2020193616.tif 000007
【図６】
2020193616.tif 000008
【図７】
2020193616.tif 000009
【図８】
2020193616.tif 000010
【図９】
2020193616.tif 000011
【図１０】
2020193616.tif 000012
【図１１】
2020193616.tif 000013
【図１２】
2020193616.tif 000014
【図１３】
2020193616.tif 000015