(57)【要約】内燃機関（１０）の排気系（２５）中の粒子フィルタ（３５）を再生するよう内燃機関の可変バルブ作動機構（２６）を制御する制御装置。制御装置は、内燃機関がそれ自体の出力下で作動している間、可変バルブ作動機構が内燃機関作動サイクル中に内燃機関シリンダ弁のタイミングを変化させ、その結果、排気系を通る流れの温度を粒子フィルタにより捕えられた粒子を燃焼させるのに有効な温度に上昇させることによって粒子フィルタを再生する作動プログラム（５０，５０Ａ）を有する。
2005529272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダから排気系への流れを制御する排気バルブの開閉時間を変え、前記内燃機関の吸気系から前記シリンダへの流れを制御する吸気バルブの開閉時間を変える可変バルブ作動機構を備えた前記内燃機関の前記排気系における可燃性粒子を捕える粒子フィルタを再生する方法であって、
前記内燃機関がそれ自体の動力で作動している状態で、前記可変バルブ作動機構を作動させて、夫々のシリンダのピストンが上死点に近づき排気行程を完了するときに、夫々のシリンダの吸気バルブ及び排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を減少させ、その結果、前記排気系を通る流れの温度を、前記フィルタによって捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させ、これにより、前記フィルタを再生する、
方法。
【請求項２】
前記再生を妥当にする量の粒子を前記フィルタが捕えた状態を検出し、当該状態を検出したときに前記再生を開始することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記排気系を通る流れの温度を測定し、
該測定した温度を、前記排気系を通る流れの温度を更に上昇させることを必要とする状態と当該更なる上昇を必要としない状態とを分ける温度下限を定める基準と、比較することを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記フィルタが、再生を中止させるのに十分な程、再生された状態を検出し、
当該状態が検出されたときに再生を中止することを含む、
請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記再生を開始した後に前記排気系を通る流れの温度を測定し、
該測定した温度を、流れに関する温度上限を定める基準と比較し、
前記測定した温度が前記基準を超えていれば、前記可変バルブ作動機構を作動させて、夫々の前記シリンダの前記ピストンが上死点に近づき排気行程を完了させるときに夫々の前記シリンダの前記吸気バルブ及び前記排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を増加させて、前記流れの温度が前記温度上限を超えないようにすることを含む、
請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記フィルタが再生を中止させるのに十分な程再生された状態を検出し、
当該状態が検出されたときに再生を中止することを含む、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記測定した温度が前記基準を超えていないことを前記比較が示すときには、夫々の前記シリンダへの燃料の噴射量を変えて、夫々の前記シリンダからの前記排気系への流れの温度を上昇させることを含む、請求項３記載の方法。
【請求項８】
夫々の前記シリンダへの燃料の噴射量の変更により、夫々の前記シリンダからの前記排気系への流れの温度が上昇している間、前記排気系を通る流れの温度を測定し、
前記測定した温度を、流れに関する流れ温度上限を定める基準と比較し、
前記測定した温度が前記基準を超えていれば、夫々の前記シリンダへの燃料の噴射量の変更を中止することを含む、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
夫々の前記シリンダへの燃料の噴射量の変更を中止した後、前記排気系を通る流れの温度を測定し、
該測定した温度を、流れに関する温度上限を定める基準と比較し、
前記測定した温度が前記基準を超えていれば、前記可変バルブ作動機構を作動させて、夫々の前記シリンダの前記ピストンが上死点に近づいて前記排気行程を完了させたときに夫々の前記シリンダの前記吸気バルブ及び前記排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を増加させ、流れの温度が前記温度上限を超えないようにすることを含む、
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
再生を開始した後に前記排気系を通る流れの温度を測定し、
該流れの測定した温度を、流れに関する温度上限を定める基準と比較し、
前記可変バルブ作動機構を作動させて、夫々の前記シリンダの前記ピストンが上死点に近づいて前記排気行程を完了させたときに夫々の前記シリンダの前記吸気バルブ及び前記排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を増加させ、流れの温度が前記温度上限を超えないようにすることを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項１１】
内燃機関であって、
燃焼が生じるマルチシリンダと、該シリンダ内を往復動するピストンを含むキネマチック機構とを有し、前記キネマチック機構を介して燃焼エネルギがトルク出力に変換され、
吸気系を有し、該吸気系を介して給気がシリンダに送られ、
前記シリンダと前記吸気系との連通を制御する吸気バルブと、
排気系とを有し、該排気系を介して燃焼生成物が前記シリンダから排出され、前記排気系が、可燃性粒子が周囲環境へ放出されないように前記可燃性粒子を捕える粒子フィルタを備え、
前記シリンダと前記排気系との連通を制御する排気バルブと、
前記吸気バルブ及び前記排気バルブの開閉時間を変える可変バルブ作動機構と、
該可変バルブ作動機構を制御することを含む、内燃機関作動を制御する制御装置とを有し、該制御装置が前記粒子フィルタを再生する作動プログラムを備え、該作動プログラムは、前記内燃機関がそれ自体の動力で作動している間、前記可変バルブ作動機構により、夫々の前記シリンダのピストンが上死点に近づき排気行程を完了するときに、夫々の前記シリンダの吸気バルブ及び排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を減少させ、その結果、前記排気系を通る流れの温度を、前記フィルタによって捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させ、これにより、前記フィルタを再生する、
内燃機関。
【請求項１２】
排気系についての或る特定のデータを制御装置に送るセンサを更に有し、作動プログラムは、フィルタが再生を妥当にする量の粒子を捕えた状態を検出するためにセンサからのデータを処理し、その状態の検出時に、再生を開始させることを特徴とする請求項１１記載の内燃機関。
【請求項１３】
センサのうちの１つは、排気系を通る流れの温度を表す温度データを送る温度センサから成り、作動プログラムは、温度データを、排気系を通る流れの温度をそれ以上に上昇させることを必要とする状態とかかるそれ以上の上昇を必要としない状態を分ける温度下限を定める基準と比較することを特徴とする請求項１２記載の内燃機関。
【請求項１４】
作動プログラムは、フィルタが再生の中止を可能にするほど十分再生された状態を検出するためにセンサからのデータを処理し、前記状態が検出されると、再生を中止することを特徴とする請求項１３記載の内燃機関。
【請求項１５】
再生を開始した後、作動プログラムは、現在の温度データを、流れについての温度上限を定める基準と比較し、前記比較により流れの温度が基準を超えていることが判明すると、夫々のシリンダのピストンが排気行程を完了させるよう上死点に近づいているときに夫々のシリンダについての吸気バルブと排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を増加させて流れの温度が温度上限を超えるのを阻止するよう可変バルブ作動機構を作動させることを特徴とする請求項１３記載の内燃機関。
【請求項１６】
作動プログラムは、フィルタが再生の中止を可能にするほど十分再生された状態を検出するためにセンサからのデータを処理し、前記状態が検出されると、再生を中止することを特徴とする請求項１５記載の内燃機関。
【請求項１７】
作動プログラムは、前記比較により測定した温度が基準を超えていないことが判明すると、夫々のシリンダから排気系中への流れの温度を上昇させるよう夫々のシリンダ内への燃料の噴射量を変更させることを特徴とする請求項１３記載の内燃機関。
【請求項１８】
作動プログラムは、燃料の噴射量の変更により流れの温度が上昇している間、現在の温度データを、流れについての温度上限を定める基準と比較し、前記比較により現在の温度データが前記基準を超えていることが判明すると、夫々のシリンダ内への燃料の噴射の変更を中止させることを特徴とする請求項１７記載の内燃機関。
【請求項１９】
作動プログラムは、作動プログラムが夫々のシリンダ内への燃料の噴射量の変更を中止した後、現在の温度データを、流れについての温度上限を定める基準と比較し、前記比較により現在の温度データが流れについての温度上限を定める基準を超えていることが判明すると、作動プログラムは、夫々のシリンダのピストンが排気行程を完了させるよう上死点に近づいているときに夫々のシリンダについての吸気バルブと排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を増加させて流れの温度が温度上限を超えるのを阻止するよう可変バルブ作動機構を作動させることを特徴とする請求項１８記載の内燃機関。
【請求項２０】
排気系を通る流れの温度を表す温度データを送る温度センサを更に有し、作動プログラムは、現在の温度データを流れについての温度上限を定める基準と比較し、前記比較により現在の温度データが基準を超えていることが判明すると、作動プログラムは、夫々のシリンダのピストンが排気行程を完了させるよう上死点に近づいているときに夫々のシリンダについての吸気バルブと排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を増加させて流れの温度が温度上限を超えるのを阻止するよう可変バルブ作動機構を作動させることを特徴とする請求項１１記載の内燃機関。
【請求項２１】
内燃機関の吸気系からシリンダ内への流れを制御する吸気バルブの閉鎖時期を変える可変バルブ作動機構を有する内燃機関の排気系の可燃性粒子を捕える粒子フィルタを再生する方法であって、内燃機関がそれ自体の動力モータ下で作動している状態で、吸気バルブの閉鎖を下死点に向かって又は早期に進め、その結果、排気系を通る流れの温度をフィルタにより捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させるよう可変バルブ作動機構を作動し、それによりフィルタを再生する段階を有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
フィルタが再生を妥当にする量の粒子を捕えた状態を検出する段階と、前記状態が検出されると再生を開始させる段階と、フィルタが再生の中止を可能にするほど十分再生された状態を検出する段階と、前記状態が検出されると再生を中止する段階とを更に有していることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
排気系を通る流れの温度を測定する段階と、測定した温度を、排気系を通る流れの温度をそれ以上に上昇させることを必要とする状態とかかるそれ以上の上昇を必要としない状態を分ける温度下限を定める基準と比較する段階とを更に有していることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
再生を開始した後に排気系を通る流れの温度を測定する段階と、前記測定した温度を、流れについての温度上限を定める基準と比較する段階と、前記測定した温度が前記基準を超えていると、吸気バルブの閉鎖を遅らせ、その結果、排気系を通る流れの温度が温度上限を超えるのを阻止するよう可変バルブ作動機構を作動させる段階とを更に有していることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記比較により測定した温度が基準を超えていないことが判明すると、夫々のシリンダから排気系中への流れの温度を上昇させるよう夫々のシリンダ内への燃料の噴射量を変更する段階と、夫々のシリンダ内への燃料の噴射量の変更により、夫々のシリンダから排気系中への流れの温度が上昇するようにしている間、排気系を通る流れの温度を測定する段階と、前記測定した温度を、流れについての流れ温度上限を定める基準と比較する段階と、前記測定した温度が前記基準を超えていれば、夫々のシリンダ内への燃料の噴射量の変更を中止する段階とを更に有していることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
シリンダ内への燃料の噴射量の変更を中止した後に排気系を通る流れの温度を測定する段階と、前記測定した温度を、流れについての温度上限を定める基準と比較する段階と、前記測定した温度が前記基準を超えていると、吸気バルブの閉鎖を遅らせ、その結果、排気系を通る流れの温度が温度上限を超えるのを阻止するよう可変バルブ作動機構を作動させる段階とを更に有していることを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
内燃機関であって、燃焼が生じる多数の内燃機関シリンダを有し、前記シリンダは、シリンダ内で往復動し、燃焼エネルギをトルク出力に変換するピストンを含むキネマチック機構を有し、前記内燃機関は、給気をシリンダに送る吸気系と、シリンダと吸気系の連通を制御する吸気バルブと、燃焼生成物をシリンダから排出する排気系とを更に有し、排気系は、可燃性粒子が周囲環境中へ放出されないように可燃性粒子を捕える粒子フィルタを有し、前記内燃機関は、吸気バルブの開閉時期を変える可変バルブ作動機構と、可変バルブ作動機構の制御を含む内燃機関作動を制御する制御装置とを更に有し、制御装置は、内燃機関がそれ自体の動力下で作動している間、可変バルブ作動機構が吸気バルブの閉鎖を進め、その結果、排気系を通る流れの温度をフィルタにより捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させるようにすることによってフィルタを再生する作動プログラムを有していることを特徴とする内燃機関。
【請求項２８】
排気系についての或る特定のデータを制御装置に送るセンサを更に有し、作動プログラムは、フィルタが再生を妥当にする量の粒子を捕えた状態を検出するためにセンサからのデータを処理し、その状態の検出時に、再生を開始させ、作動プログラムは、フィルタが再生の中止を可能にするほど十分再生された状態を検出するためにセンサからのデータを処理し、前記状態が検出されると、再生を中止することを特徴とする請求項２７記載の内燃機関。
【請求項２９】
センサのうちの１つは、排気系を通る流れの温度を表す温度データを送る温度センサから成り、作動プログラムは、温度データを、排気系を通る流れの温度をそれ以上に上昇させることを必要とする状態とかかるそれ以上の上昇を必要としない状態を分ける温度下限を定める基準と比較することを特徴とする請求項２７記載の内燃機関。
【請求項３０】
再生を開始した後、作動プログラムは、現在の温度データを流れについての温度上限を定める基準と比較し、前記比較により、流れの温度が基準を超えていることが判明すると、可変バルブ作動機構が吸気バルブの閉鎖を遅らせて流れの温度が温度上限を超えるのを阻止するようにすることを特徴とする請求項２９記載の内燃機関。
【請求項３１】
作動プログラムは、前記比較により測定した温度が基準を超えていないことが判明すると、夫々のシリンダから排気系中への流れの温度を上昇させるよう夫々のシリンダ内への燃料の噴射量を変更させ、作動プログラムは、燃料の噴射量の変更により流れの温度が上昇している間、現在の温度データを、流れについての温度上限を定める基準と比較し、前記比較により現在の温度データが前記基準を超えていることが判明すると、夫々のシリンダ内への燃料の噴射の変更を中止させることを特徴とする請求項２９記載の内燃機関。
【請求項３２】
作動プログラムは、現在の温度データを、作動プログラムがシリンダ内の燃料の噴射の変更を中止した後流れについての温度上限を定める温度基準と比較し、前記比較により、現在の温度データが流れについての温度上限を定める基準を超えていれば、作動プログラムは、可変バルブ作動機構が吸気バルブの作動を遅らせ、その結果として流れの温度が温度上限を超えるのを阻止するようにすることを特徴とする請求項３１記載の内燃機関。
【請求項３３】
内燃機関の排気系中の粒子フィルタを再生するよう内燃機関のシリンダ弁についての可変バルブ作動機構を制御する制御装置であって、制御装置は、内燃機関がそれ自体の動力下で作動している間、粒子フィルタを再生する作動プログラムを有し、作動プログラムは、内燃機関サイクル中、可変バルブ作動機構が排気系を通る流れの温度をフィルタにより捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させるような態様で内燃機関シリンダ弁のタイミングを変化させ、それによりフィルタを再生することを特徴とする制御装置。
【請求項３４】
排気系を通る流れの温度を、フィルタにより捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させるため、作動プログラムは、可変バルブ作動機構が夫々のシリンダのピストンが排気行程を完了させるよう上死点に近づいているときに夫々のシリンダについての吸気バルブと排気バルブの両方が同時に開く内燃機関作動サイクルの部分を減少させるよう働くことを特徴とする請求項３３記載の制御装置。
【請求項３５】
排気系を通る流れの温度を、フィルタにより捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させるため、作動プログラムは、可変バルブ作動機構が下死点に向かう内燃機関吸気バルブの閉鎖を進めるよう働くことを特徴とする請求項３３記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に自動車を推進し、可変バルブ作動機構と内燃機関排気ガス中の粒子を捕える粒子フィルタを備えた排気系の両方を有する内燃機関（内燃機関）に関する。本発明は、より具体的な特徴として、可変バルブ作動機構を用いることにより粒子フィルタを再生する制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子又はスート（すす）フィルタが、スートを捕えるよう内燃機関、特にディーゼル内燃機関の排気系内に配置されている場合があり、もしそうでなければ、かかるスートは、周囲大気中に放出される。内燃機関の作動時間が長くなると、より多量のスートがフィルタ内に捕集されるようになる。最終的には、堆積したスートの量は、性能に悪影響を及ぼし始め、したがってフィルタから捕えられたスートをパージすることが必要になる。
【０００３】
スートは本質的に炭素なので、スートをパージする公知の方法は、排気系を通る排気ガスの温度を十分に高い温度まで一時的に上昇させると共に十分な酸素を供給することによりスートを燃焼させてこれを二酸化炭素にすることである。この方法は、再生と呼ばれている。排気ガスの温度を上昇させる公知の技術は、内燃機関の給油のタイミング及び量を変更することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、フィルタを再生するより良好な方式を提供すると考えられる。内燃機関が、プロセッサを利用した内燃機関制御装置の制御下にある可変バルブ作動機構を有する場合、吸気バルブの開閉時期及び排気バルブの開閉時期を変更することができる。本発明は、可変バルブ作動機構を用いると排気ガス温度を変化させることができるという発見によりなされたものである。特に、内燃機関作動サイクルの或る特定の部分の間、弁オーバーラップ（弁重なり）の量を減少させることにより、排気ガス中のスートを捕えたスートフィルタを再生させるのに十分に内燃機関排気ガス温度を一時的に上昇させることができることが判明した。ピストンが排気行程を完了させるために上死点（ＴＤＣ）に近づくにつれ、これに対応したシリンダの排気バルブは閉じ始める。これは、ＴＤＣのところ又はその近くで完全な閉鎖を達成する。ＴＤＣのところ又はその近くで、対応関係にある吸気バルブは開き始める。弁オーバーラップは、両方の弁が同時に開いている内燃機関サイクルの部分の間生じる。弁オーバーラップの量を減少させることにより、即ち、夫々のシリンダのピストンが排気行程を完了させるよう上死点に近づいているときに夫々のシリンダについての吸気バルブと排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を減少させることにより、シリンダから出て排気系を通る流れの温度を、フィルタによって捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させることができ、それにより、フィルタを再生する。
【０００５】
排気ガスの補助的加熱は、もし排気ガス温度が弁オーバーラップを最初に減少させたときに温度下限よりも低い場合に適切な場合がある。補助加熱は、弁オーバーラップの減少と関連して燃料の噴射量を変更させることにより取ることができる追加の措置を意味している。
【０００６】
本発明の原理は、全体的な内燃機関制御方式の一部として内燃機関制御装置に具体化できる。全体的な制御方式と関連して粒子フィルタを再生させることができるよう内燃機関及び作動方式を構成することは、これにより再生プロセスを自動車のオペレータにとって明瞭なものにし、オペレータの側での特別な措置が不要になるので望ましい目的であることが分かる。本発明は、ソリッドステートのプロセッサ利用エレクトロニクスを具体化した内燃機関制御システムにより内燃機関シリンダ弁用の可変バルブ作動機構の制御により所望の目的を達成する。プロセッサは、或る特定のデータ入力を処理して本発明の方式に最も適した弁開閉時期を定めるデータ出力を生じさせる。データ出力は、電気信号に変換され、かかる電気信号は、電気回路を介して可変バルブ作動機構のアクチュエータに送られ、それにより再生を達成するのに適した時期に吸気バルブと排気バルブを開閉する。
【０００７】
本発明の或る特定の原理では、内燃機関作動サイクル中における内燃機関シリンダの吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期の変更が行われるので、内燃機関の可変バルブ作動機構は、かかるシリンダ弁の各々について働く必要がある。かかる機構の一例は、アクチュエータに印加される電気信号に従って対応の各シリンダ弁を開閉する電気アクチュエータを有する。この種の内燃機関は、カム無し内燃機関と呼ばれる場合がある。
【０００８】
本発明は、内燃機関がプロセッサを利用した制御装置及び可変バルブ作動機構を有していることを条件として、プロセッサに適当なアルゴリズムを具体化する作動プログラムを与えることにより既存の内燃機関において追加のハードウエアコストをかけないで具体化することが可能なのでスートフィルタ再生のとって有利な解決策を提供すると考えられる。開示した実施形態が作動プログラム用に或る特定のデータ入力を用いる程度まで、かかる入力は既に利用可能である。本発明は又、上述の公知の方法よりも一層燃料効率がよいと考えられる。
【０００９】
したがって、本発明の基本的な特徴は、内燃機関、特にシリンダの吸気バルブと排気バルブのタイミングを変える可変バルブ作動機構をも有する圧縮着火内燃機関又はディーゼル内燃機関の排気系中のスートフィルタを再生する新規なシステム及び方法に関する。本発明は、可変バルブ作動機構が内燃機関サイクル中、排気系を通る流れの温度をフィルタにより捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させる態様で内燃機関シリンダ弁のタイミングを変え、それによりフィルタを再生するようにすることにある。
【００１０】
本発明の一般的な一特徴は、内燃機関のシリンダから排気系中への流れを制御する排気バルブの開閉時期を変えたり内燃機関の吸気系からシリンダへの流れを制御する吸気バルブの開閉時期を変える可変バルブ作動機構を備えた内燃機関の排気系中の可燃性粒子を捕える粒子フィルタを再生する方法に関する。この方法の第１の特徴は、内燃機関がそれ自体の動力下で作動している状態で、夫々のシリンダのピストンが排気行程を完了するよう上死点に近づいているときに夫々のシリンダについての吸気バルブと排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を減少させ、その結果、排気系を通る流れの温度をフィルタによって捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させるよう可変バルブ作動機構を作動させ、それによりフィルタを再生することにある。この方法の第２の特徴は、内燃機関がそれ自体の動力モータ下で作動している状態で、吸気バルブの閉鎖を下死点（ＢＤＣ）に向かって又は早期に進め、その結果、排気系を通る流れの温度をフィルタにより捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させるよう可変バルブ作動機構を作動し、それによりフィルタを再生することにある。これら２つの特定の特徴は、別個独立に又は関連して利用できる。
【００１１】
更に別の特徴は、これらの特定の特徴のうち一方又は両方を具体化した内燃機関に関する。
【００１２】
別の一般的な特徴は、内燃機関の排気系中の粒子フィルタを再生するよう内燃機関のシリンダ弁についての可変バルブ作動機構を制御する制御装置に関する。制御装置は、内燃機関がそれ自体の動力下で作動している状態で、夫々のシリンダのピストンが排気行程を完了するよう上死点に近づいているときに夫々のシリンダについての吸気バルブと排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を減少させ、その結果、排気系を通る流れの温度をフィルタによって捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させるよう可変バルブ作動機構を作動させ、それによりフィルタを再生するようにする作動プログラムを有する。
上記のことは、本発明の別の特徴及び利点と共に、この時点において計画された本発明を実施する最適形態を示す本発明の現時点において好ましい実施形態の開示において理解されよう。本明細書は、以下に簡単に説明する図面の説明及び図面を参照して行われる詳細な説明を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、自動車に動力を供給する多気筒（多シリンダ）内燃機関１０を示している。かかる自動車の一例は、パワートレーンを収容したシャーシを有するトラックであり、かかるトラックでは内燃機関１０は、自動車を推進するためにドライブトレーンを介して被動輪に作動的に結合された燃料噴射ディーゼル内燃機関である。
【００１４】
内燃機関１０は、給気を内燃機関１０のシリンダ１６に送る吸気マニホルド１４を含む吸気系１２を有している。給気は、対応の吸気バルブ１８を介してマニホルド１４から各内燃機関シリンダ１６に流入する。個々の燃料噴射器２０は、ディーゼル燃料を内燃機関作動に対し正しくタイミングを取った関係で個々の内燃機関シリンダ内へ噴射する。内燃機関１０は、内燃機関シリンダ内での燃焼により生じた排気ガスを内燃機関から搬出する排気系２２を更に有している。排気ガスは、各シリンダから出て夫々の排気バルブ２４を介して排気系２２に流入する。
【００１５】
内燃機関１０は、吸気バルブの開閉時期及び排気バルブの開閉時期を変えることができる可変バルブ作動機構２６を有している。かかる内燃機関は、カム無し内燃機関と呼ばれる場合があり、これは、常閉吸気バルブ及び排気バルブが各々、電気信号を夫々の電気アクチュエータ２８に印加することにより内燃機関作動サイクル中の所望の時期に開かれる内燃機関を意味している。信号が無くなると、その結果として関連の弁が再び閉じる。
【００１６】
ディジタル処理機能を備えた電子内燃機関制御装置３０が内燃機関１０が関連している。制御装置３０は、１以上のプログラムされたアルゴリズムに従って種々の入力データ源からのデータを処理して内燃機関１０の作動と関連した種々の機能の性能が得られるよう或る特定のデータを作製する作動プログラムをもたらすための１以上のプロセッサを有するのがよい。制御装置３０によって処理された或る特定のデータは、変数を表し、外部源（入力変数）で始まると共に（或いは）制御装置３０の内部で（局所変数）生じる場合がある。他のデータを制御装置３０内にプログラムしてこれに記憶させるのがよい。入力及び（又は）プログラムされたデータから、制御装置３０は、吸気バルブ及び排気バルブアクチュエータ２８を作動させたり燃料噴射器２０を作動させるデータを生じさせる。開示した例で用いられるデータとしては、排気系２５を通る排気ガスの温度及び排気系中の圧力が挙げられる。各データは、内燃機関システムの標準型コンポーネントである場合が多い夫々のセンサ、即ち、温度センサ３１及び圧力センサ３３から得ることができる。
【００１７】
排気系２５は、排気ガス流中に同伴された粒子（粒状）物質を捕集してかかるパティキュートが周囲環境中へ逃げ出ないようにする粒子又はスート（すす）フィルタ３５を更に有している。粒状物の成分は、スートと呼ばれる場合のある可燃性粒子、本質的には炭素粒子である。種々の粒子フィルタが利用され、これら粒子フィルタは典型的には、これらの有効寿命中に何度か再生を必要とする。再生では、捕集スートを除去することが必要であり、これは、排気ガスの温度を十分に高い温度に上昇させ、十分な酸素を供給して捕集スートが燃焼して二酸化炭素ガスになり、かかる二酸化炭素ガスが排気系を通って周囲大気中に放出される高温燃焼ガスに同伴されるようにすることにより実施できる。
【００１８】
内燃機関１０は、シリンダ１６内で往復動し、ロッド３４によりクランクシャフト３６に結合されたピストン３２を含むキネマチック機構を更に有している。作動中、内燃機関は、吸気行程、圧縮行程、パワー（燃焼）行程及び排気行程から成る通常は１２０℃の内燃機関サイクルを実行し、４つの行程は各々、１８０℃の持続時間のものである。吸気行程及びパワー行程は、ピストン３２の下降行程で生じ、圧縮及び排気行程は、上昇行程で生じる。噴射燃料が各内燃機関サイクル中でシリンダ１６内で燃焼すると、燃焼エネルギはクランクシャフトの出力トルクに変換され、それにより内燃機関を回して自動車を作動させる。
【００１９】
内燃機関制御装置３０には、機構２６を介する弁１８，２４のタイミングの制御及び燃料噴射器２０を介するシリンダ１６の給油を含む内燃機関作動の制御に用いられる１以上のアルゴリズムを実行するソフトウエア作動プログラムが入っている。アルゴリズムのうちの１つは、本発明の原理に従ってフィルタ３５の再生を生じさせる作動プログラムとして組み込まれている。かかるアルゴリズムの一例は、図２に提供されており、図２においては、これは参照符号５０で示されている。
【００２０】
アルゴリズム５０を実行すると、アルゴリズムは、結果的に内燃機関１０を含む或る特定の機能の性能が得られるようにする一連のステップを実行する。第１の一連のステップ５２は、フィルタ３５が再生を必要とするかどうかを判定する評価を含む。この評価を行うのに適した任意のプロセスを実行することができ、図示の１つは、例示である。一ステップ５４では、センサ３３から得られた現在の排気ガス圧力及びセンサ３１から得られた現在の排気ガス温度を定めるデータを処理する。別のステップ５６では、フィルタ３５内でのスートの堆積具合を判定する。次のステップ５８がステップ５４，５６の結果に基づいて再生が必要であると判定すると、上述したように弁オーバーラップをステップ６０により示すように減少させる。ステップ５８により再生が必要で無いと判定されると、トリガを設定し（ステップ６１）後の時点で別の評価をトリガする。
【００２１】
図３は、弁オーバーラップの例及びこのオーバーラップをどのように変化させることができるかをグラフで示している。トレース６２は、夫々のシリンダについての排気バルブ２４の開放の程度を、対応関係にあるピストン３２が排気行程を完了して吸気行程を開始するときのピストン３２の上死点（ＴＤＣ）の付近の内燃機関サイクルのその部分に関連付けている。トレース６２は、ピストンがＴＤＣに近づいているときの閉鎖プロセスにある排気バルブを示している。トレース６４は、同一シリンダについての吸気バルブ１８の開閉の程度を内燃機関サイクルのその同一部分に関連付けている。トレース６４は、ピストンがＴＤＣに近づいているときの開放プロセス中の吸気バルブを示している。弁オーバーラップは、両方の弁が同時に開いているときに生じ、両方向を指し示す矢印６６によって示されている。
【００２２】
オーバーラップの量を減少させることにより、即ち、夫々のシリンダのピストンが排気行程を完了させるよう上死点に近づいているときに夫々のシリンダについての吸気バルブと排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を減少させることにより、シリンダから出て排気系２５を通る流れの温度をフィルタ３５によって捕えられた粒子を燃焼させるのに効果的な温度まで上昇させることができ、それにより、フィルタを再生する。オーバーラップの量を減少させると、矢印６６の長さが減少し、オーバーラップの量を増加させると、その長さが増大することになる。
【００２３】
可変バルブ作動機構２６は、吸気バルブ１８と排気バルブ２４の両方の開閉時期を制御するので、この可変バルブ作動機構は、弁オーバーラップの量を設定し、それ故図３のグラフプロット中の矢印６６の長さを設定するのに役立つことができる。オーバーラップの量の設定に加えて、可変バルブ作動機構２６は、オーバーラップが内燃機関サイクル中のどこで生じるか、即ち、水平軸に沿う矢印６６の場所を制御することができる。それ故、本明細書を読む人は、弁オーバーラップを、種々の方法で、例えば、吸気バルブだけを制御することにより、排気バルブだけを制御することにより、或いは吸気バルブと排気バルブの両方を制御することにより変えることができることは理解できよう。
【００２４】
図２の残部は、再生を開始させるためにいったん弁オーバーラップを減少させると、アルゴリズム５０を具体化する作動プログラムがフィルタ３５の再生をどれほど続行させるかを示している。ステップ７０では、センサ３１からの現在の排気ガス温度データを、排気系を通る流れが温度の下限を超えるよう排気ガス温度を上昇させるために追加の措置を取る必要がある温度の下限（この例では、４００℃）を表すあらかじめ規定された基準と比較する。現在の排気ガス温度が基準値を超えていれば、アルゴリズムは、かかる追加の措置を必要とせず、この場合、再生が完了したかどうかについてフィルタ３５をモニタする次のステップ７２を実行する。ステップ７２において再生が完了したことが判明すると、アルゴリズムが終了し、弁動作が終了してアルゴリズム５０を具体化した作動プログラムの制御下に入るようになる。
【００２５】
ステップ７２において再生がまだ完了していないことが判明すると、アルゴリズムは、次のステップ７４によるが、今や、現在の排気ガス温度を、排気ガス温度を減少させるために弁オーバーラップの量を増加させなければならない温度の上限（この例では６００℃）を表す別のあらかじめ規定された基準と比較することにより排気ガス温度データを再び処理する。ステップ７４により、排気ガス温度が後者の基準値未満であることが判明すると、作動プログラムはアルゴリズムのループ７６中を単に続行する。排気ガス温度測定値があらかじめ規定された限度内のままである限り、再生は、完了するまで又は温度限界値のうちの一方を超えるまで続く。
【００２６】
温度上限を超えると、ステップ７７の実行により、弁オーバーラップの増加が開始される。すると、アルゴリズムは、ステップ７１と同一のステップ７８を実行する。ステップ７８において、再生が不完全であることが判明すると、アルゴリズムは、ループ７６に戻る。ステップ７８において、再生が完了していることが判明すると、アルゴリズムが終了し、弁動作が終了してアルゴリズム５０を具体化した作動プログラムの制御下に入るようになる。
【００２７】
ステップ７０を実行するときは何時でも、そして比較結果により、排気ガス温度が温度下限を下回ったときは何時でも、排気ガス温度を上昇させるために取られる追加の措置は、夫々のシリンダの各々への燃料の噴射量を変更することから成る。これは、図２のステップ８０により示されているような二次事後噴射（secondary post injection）によって行うことができる。いったんかかる噴射が始まると、ステップ８２において、排気ガス温度を温度上限と比較する。排気ガス温度が温度上限を超えていなければ、アルゴリズムは、ステップ７０に戻る。排気ガス温度が温度上限を超えていれば、ステップ８４において、二次噴射の規模を縮小し、その後アルゴリズムは、ステップ７８に戻る。
【００２８】
アルゴリズム５０についての上記説明から、本明細書を読む人は、スートフィルタ再生の主要な制御が可変バルブ作動機構２６の制御により行われることは理解できよう。弁オーバーラップの初期減少が再生に必要な温度を達成するのに不十分な或る特定の条件下においては、二次的燃料噴射により補助加熱が行われる。排気ガス温度は、先に呼び出されている場合二次燃料噴射を短縮することにより又は夫々のシリンダのピストンが排気行程を完了させるために上死点に近づいているとき、夫々のシリンダについての吸気バルブと排気バルブの両方が同時に開いている内燃機関作動サイクルの部分を、この部分が再生を開始したときに先に減少していれば増大させることにより最大値に制限する。
【００２９】
図４及び図５は、２つの点、即ちステップ６０，７７を除きアルゴリズム５０と同一である別のアルゴリズム５０Ａに関している。上述したような弁オーバーラップを変化させることをしないで、アルゴリズムは、ステップ６０に代えて下死点（ＢＤＣ）に向かう吸気バルブの閉鎖を前進させるステップ６０Ａを用いると共にステップ７７に代えて吸気バルブの閉鎖を遅らせるステップ７７Ａを用いている。再生の開始に先立って、吸気バルブ１８は、ピストン３２が上昇行程を行っているときに閉鎖する。ステップ６０Ａは、弁１８が早期に閉じるようにすることにより再生を開始させる。閉鎖は、ＢＤＣに向かって進められ、この閉鎖は、依然としてピストンの上昇行程中に生じる。しかしながら、閉鎖を更に進めると、閉鎖はＢＤＣのところ又はその前に生じることができる。アルゴリズム５０Ａは、或る特定の内燃機関条件に関しては、アルゴリズム５０よりも結果的に煙の発生量が少ないと考えられる。しかしながら、開示した方法は各々、種々の内燃機関の事情に応じて別個独立に又は関連して使用できることは理解されるべきである。
本発明の現時点において好ましい実施形態を開示したが、本発明の原理は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に属する全ての実施形態及び用途に適用できることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の例示の圧縮着火内燃機関の全体図である。
【図２】本発明の実施に用いられるアルゴリズムの例示の流れ図である。
【図３】本発明の或る特定の原理を示す吸気バルブ及び排気バルブについての例示のタイミング図である。
【図４】本発明の実施に当たり使用できる別のアルゴリズムの例示の流れ図である。
【図５】本発明の或る特定の原理を示す吸気バルブ及び排気バルブについての別の例示のタイミング図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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