(57)【要約】【課題】バーナー装置を通過する排気ガス流量の増大時でも十分な着火性能を確保する。【解決手段】本発明に係る内燃機関は、排気通路３に設けられた排気処理装置６，２６と、排気処理装置の上流側に設けられ、排気温度を昇温させるためのバーナー装置３０と、排気弁のバルブリフトを可変にするための可変機構４０とを備える。バーナー装置を通過する排気ガスの流量が所定値より大きいとき、排気弁のバルブリフトを減少させるよう可変機構を制御する。バーナー装置を通過する排気ガスの流量を減少させ、バーナー装置の着火性能を確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられた排気処理装置と、
前記排気処理装置の上流側に設けられ、排気温度を昇温させるためのバーナー装置と、
排気弁のバルブリフトを可変にするための可変機構と、
前記バーナー装置を通過する排気ガスの流量が所定値より大きいときに、前記排気弁のバルブリフトを減少させるよう前記可変機構を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記制御手段は、前記排気弁のバルブリフトを減少させるよう前記可変機構を制御した後、前記排気ガス流量が前記所定値以下となったときに、前記バーナー装置を作動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御手段は、前記排気処理装置の温度が低下中で、前記排気処理装置の温度が所定値以下であり、且つ、前記排気ガス流量が前記所定値以下のときに、前記バーナー装置を作動させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記排気ガス流量の代用値としての吸入空気量を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された吸入空気量が所定値より大きいときに、前記排気弁のバルブリフトを減少させるよう前記可変機構を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記バーナー装置が、前記排気通路内に燃料を添加する燃料添加弁と、前記燃料添加弁から添加された燃料を着火する着火手段とを含む
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記バーナー装置が、前記添加燃料を酸化させるバーナー触媒と、前記添加燃料を衝突させるための衝突板との少なくとも一方をさらに含む
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に係り、特に、排気通路における排気処理装置の上流側に、排気温度を昇温させるためのバーナー装置を設けた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路において、排気処理装置（触媒等）の上流側にバーナー装置を設け、バーナー装置で生成された加熱ガスを利用して排気温度を昇温し、排気処理装置を加熱し、排気処理装置の暖機を促進する場合がある。バーナー装置は、典型的に、排気通路内に添加された燃料を適宜な着火手段によって着火し、燃焼させるものである。
【０００３】
特許文献１には、燃料を噴射する添加弁と、噴射燃料を着火させるための発熱部を有する着火手段とを備えた触媒昇温装置が開示されている。添加弁と着火手段とは、添加弁から噴射された燃料が発熱部に直接接触するような位置に配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１２４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バーナー装置の着火性能は、これを通過する排気ガスの流量が所定値より増大したときに低下する傾向にある。その理由は、排気ガス流量が大きいと着火手段の雰囲気ガス温度が低下するためと、ガス流速が速くなり、着火しても火種が消えてしまうためである。
【０００６】
そこで本発明の一の目的は、バーナー装置を通過する排気ガス流量が増大したときでも十分な着火性能を確保することができる内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様によれば、
排気通路に設けられた排気処理装置と、
前記排気処理装置の上流側に設けられ、排気温度を昇温させるためのバーナー装置と、
排気弁のバルブリフトを可変にするための可変機構と、
前記バーナー装置を通過する排気ガスの流量が所定値より大きいときに、前記排気弁のバルブリフトを減少させるよう前記可変機構を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関が提供される。
【０００８】
排気弁のバルブリフトを減少させると、筒内燃焼室から排出されバーナー装置を通過する排気ガスの流量を減少させることができる。よって、バーナー装置の雰囲気ガスの温度低下と流速増大を抑制し、排気ガス流量が所定値より増大したときでも十分な着火性能を確保することが可能となる。
【０００９】
好ましくは、前記制御手段は、前記排気弁のバルブリフトを減少させるよう前記可変機構を制御した後、前記排気ガス流量が前記所定値以下となったときに、前記バーナー装置を作動させる。
【００１０】
好ましくは、前記制御手段は、前記排気処理装置の温度が低下中で、前記排気処理装置の温度が所定値以下であり、且つ、前記排気ガス流量が前記所定値以下のときに、前記バーナー装置を作動させる。
【００１１】
好ましくは、前記内燃機関は、前記排気ガス流量の代用値としての吸入空気量を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された吸入空気量が所定値より大きいときに、前記排気弁のバルブリフトを減少させるよう前記可変機構を制御する。
【００１２】
好ましくは、前記バーナー装置が、前記排気通路内に燃料を添加する燃料添加弁と、前記燃料添加弁から添加された燃料を着火する着火手段とを含む。
【００１３】
好ましくは、前記バーナー装置が、前記添加燃料を酸化させるバーナー触媒と、前記添加燃料を衝突させるための衝突板との少なくとも一方をさらに含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バーナー装置を通過する排気ガス流量が増大したときでも、バーナー装置の十分な着火性能を確保することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概略側面図である。
【図２】バーナー装置を示す縦断側面図である。
【図３】バーナー装置を上流側から見たときの縦断正面図である。
【図４】可変機構の斜視図である。
【図５】軽負荷運転時の可変機構の作動を示す図である。
【図６】高負荷運転時の可変機構の作動を示す図である。
【図７】バーナー装置の制御に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の好適な実施形態について、以下に詳細に説明する。ただし、本発明の実施態様は下記の各態様のみに限らず、本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例を含むことに注意しなければならない。実施形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
図１は実施形態におけるエンジン本体１と、その吸排気系の概略構成を示す。エンジン本体１は、車載の直列４気筒４サイクルディーゼルエンジンをなす。エンジン本体１は複数の気筒を有し、各気筒には筒内燃料噴射弁９が設けられているが、図１では単一の筒内燃料噴射弁９のみを示している。エンジン本体１には、吸気管２（吸気通路）および排気管３（排気通路）が接続されている。これら吸気管２および排気管３によって吸気通路および排気通路がそれぞれ画成される。
【００１８】
吸気管２の途中には、吸気管２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４が設けられている。このエアフローメータ４により、エンジン本体１に単位時間当たりに流入する吸入空気量（すなわち吸気流量）が検出される。またエアフローメータ４の下流側には電子制御式のスロットルバルブ１８が設けられている。
【００１９】
排気管３の終端は、図示しない消音器に接続され、消音器の出口で大気に開放されている。排気管３の途中には、酸化触媒６及びＮＯｘ触媒２６が、上流側からこの順番で直列に配置されている。
【００２０】
酸化触媒６は、ＨＣ，ＣＯなどの未燃成分をＯ2と反応させてＣＯ，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等とする。触媒物質としては例えばＰｔ／ＣｅＯ2、Ｍｎ／ＣｅＯ2、Ｆｅ／ＣｅＯ2、Ｎｉ／ＣｅＯ2、Ｃｕ／ＣｅＯ2等を用いることができる。
【００２１】
ＮＯｘ触媒２６は、好ましくは、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（NSR: NOx Storage Reduction）からなる。ＮＯｘ触媒２６は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元成分（例えば、燃料等）が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する機能を有する。ＮＯｘ触媒２６は、アルミナＡｌ2Ｏ3等の酸化物からなる基材表面に、触媒成分としての白金Ｐｔのような貴金属と、ＮＯｘ吸収成分とが担持されて構成されている。ＮＯｘ吸収成分は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つから成る。なお、ＮＯｘ触媒２６は選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR: Selective Catalytic Reduction）であってもよい。
【００２２】
これら酸化触媒６およびＮＯｘ触媒２６に加えて、排気中の煤等の微粒子（ＰＭ、パティキュレート）を捕集するパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が設けられてもよい。好ましくはＤＰＦは、貴金属からなる触媒が担持され、捕集した微粒子を連続的に酸化燃焼する連続再生式のものである。好ましくはＤＰＦは、少なくとも酸化触媒６の下流側であって、且つＮＯｘ触媒２６の上流側若しくは下流側に配置される。なお火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）の場合、排気通路に三元触媒が設けられるのが好ましい。これら酸化触媒６、ＮＯｘ触媒２６、ＤＰＦおよび三元触媒が、本発明の排気処理装置に該当する。
【００２３】
排気管３における酸化触媒６の上流側にはバーナー装置３０が配置されている。バーナー装置３０は、燃料添加弁７と、着火手段あるいは着火装置としてのグロープラグ２１とを含む。またバーナー装置３０は、バーナー触媒８と衝突板２０をも含む。
【００２４】
バーナー装置３０は、エンジン本体１に接続された排気マニホールド（不図示）の集合部よりも下流側に配置されている。また本実施形態では排気マニホールドの集合部の下流側にターボチャージャ５のタービン５Ｔが設けられており、バーナー装置３０はタービン５Ｔの下流側で且つ酸化触媒６の上流側に設けられる。なおターボチャージャ５のコンプレッサ５Ｃは、エアフローメータ４とスロットルバルブ１８の間に位置されている。
【００２５】
タービン５Ｔには、その入口流量を可変にするための複数の可変ベーン（不図示）と、これら可変ベーンを同時に開閉するためのベーンアクチュエータ５Ａとが設けられている。
【００２６】
エンジン本体１には、エンジン本体１の運転状態や運転者の要求等に応じて各種デバイスを制御するための電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、エンジン制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成される。
【００２７】
ＥＣＵ１０には、上述したエアフローメータ４の他、エンジン本体１のクランク角を検出するクランク角センサ２４、アクセル開度に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ２５、酸化触媒６の温度（床温）を検出する触媒温度センサ２７を含む各種センサ類が、電気配線を介して接続され、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。またＥＣＵ１０には、筒内燃料噴射弁９、スロットルバルブ１８、ベーンアクチュエータ５Ａ、燃料添加弁７、グロープラグ２１を含む各種デバイスが電気配線を介して接続され、これらがＥＣＵ１０によって制御される。ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４の出力値に基づいて吸入空気量を検出し、クランク角センサ２４の出力値に基づいて機関回転数を検出し、アクセル開度センサ２５の出力値に基づいてエンジン本体１の要求負荷を検出することができる。
【００２８】
本実施形態では、バーナー装置３０を用いて排気ガスを加熱昇温するための昇温制御を実施する際に、ＥＣＵ１０が燃料添加弁７およびグロープラグ２１を適宜作動させる。すなわち、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７を適宜開弁駆動（オン）し、燃料添加弁７から適宜燃料を噴射させる。またＥＣＵ１０は、グロープラグ２１を適宜通電（オン）して十分な高温とする。
【００２９】
図２および図３にバーナー装置３０の構成を詳しく示す。なお図２に黒矢印で排気ガス流れ方向を示し、上流側を「前」、下流側を「後」ともいう。
【００３０】
図示するように、燃料添加弁７は、排気管３内に液体の燃料（軽油）Ｆを添加或いは噴射することができ、図示しない燃料タンクおよび燃料ポンプと配管を介して接続されている。燃料添加弁７は単一の噴孔７ａを有している。なお噴孔は複数であってもよい。
【００３１】
燃料添加弁７は、排気管３の最上外面部に取り付けられた弁取付ボス１１に、排気管３の軸方向と垂直に下向きに挿入して固定されている。弁取付ボス１１の内部には、燃料添加弁７の内部の燃料を冷却するための冷却水が流通される冷却水通路１２が画成されている。排気管３には、燃料添加弁７から噴射された燃料Ｆを通過させるための弁穴１３が設けられている。
【００３２】
グロープラグ２１は、その先端部の発熱部２１ａが、燃料添加弁７よりもやや下流側に位置するように設置されている。グロープラグ２１は、図示しない昇圧回路を経て車載直流電源に接続されており、通電された際に発熱部２１ａが発熱する。発熱部２１ａで発生した熱により、燃料添加弁７から添加された燃料Ｆに着火して火炎を生じさせる。添加燃料Ｆの一部が、発熱部２１ａに直接接触して着火させられ、添加燃料Ｆの残部は発熱部２１ａを素通りする。なお着火装置としては、セラミックヒータやスパークプラグなどの他の装置、とくに電熱式または火花点火式の装置を用いることができる。
【００３３】
グロープラグ２１は、排気管３の側方外面部に取り付けられたプラグ取付ボス１４に、排気管３の軸方向および燃料添加弁７の軸方向と垂直に、排気管３の側方から横向きに挿入して固定され、排気管３の穴を通じて排気管３内に突出されている。
【００３４】
燃料添加弁７は、上方から発熱部２１ａに向けてやや下流側に向かうよう斜め下向きに燃料Ｆを噴射する。噴射された燃料Ｆは、所定の噴霧角を有する燃料経路を形成する。この燃料経路の途中に発熱部２１ａが配置されている。
【００３５】
添加燃料Ｆの着火が生じると、火炎を含む高温の加熱ガスが生成される。この加熱ガスは、周囲の排気ガスと混合して排気温度を昇温させる。昇温された排気ガスは、酸化触媒６及びＮＯｘ触媒２６に供給され、これらの暖機および活性化を促進する。
【００３６】
バーナー触媒８は、燃料添加弁７から添加された燃料を酸化し改質するためのものであり、燃料添加弁７およびグロープラグ２１の下流側に設けられている。バーナー触媒８は、例えばゼオライト製の担体にロジウム等を担持させた酸化触媒として構成することができる。
【００３７】
燃料Ｆがバーナー触媒８に供給されると、そのときバーナー触媒８が活性化していれば、バーナー触媒８内で燃料が酸化させられる。このとき発生する酸化反応熱によって、バーナー触媒８が昇温させられる。よってバーナー触媒８を通過する排気ガスを昇温することができる。
【００３８】
また、バーナー触媒８の温度が高くなると、燃料中の炭素数の多い炭化水素が分解して、炭素数が少なく反応性の高い炭化水素が生成され、これによって燃料が反応性の高い燃料に改質される。
【００３９】
換言すれば、バーナー触媒８は、一方では急速に発熱する急速発熱器を構成し、他方では、改質された燃料を排出する改質燃料排出器を構成する。
【００４０】
衝突板２０は、プラグ取付ボス１４に挿入して固定され、排気管３の穴を通じて排気管３内に突出されている。衝突板２０は、ＳＵＳなどの耐熱性及び耐衝撃性に優れた材料から形成することができる。本実施形態の衝突板２０は長方形とされている。
【００４１】
バーナー触媒８は、排気通路の一部の断面積を占めるように構成されている。本実施形態の場合、図３に示すように、排気管３およびバーナー触媒８はともに断面円形であり、互いに同軸に配置されている。そして排気管３の内径よりもバーナー触媒８の外径が小さくされている。バーナー触媒８は、上流端から下流端に直線的に延びた複数の独立セルを有する所謂ストレートフロー型である。
【００４２】
バーナー触媒８は、円筒状のケーシング８ａ内に配置されており、このケーシング８ａは、放射状に配置された複数のステー８ｂによって排気管３内に支持されている。バーナー触媒８の内部には触媒内通路８ｃが形成され、ケーシング８ａの外周側には円環状の触媒迂回路３ａが形成される。
【００４３】
バーナー触媒８はさらに、上流側に向けて突出する導入板１５を含む。導入板１５は、ケーシング８ａの前端且つ下半部に取り付けられ、ケーシング８ａから上流側に向けて突出し、断面半円の樋状に形成されている。導入板１５は、ケーシング８ａと同様、放射状に配置された複数のステー８ｂによって排気管３内に支持されている。導入板１５は、添加燃料Ｆを受け止め、排気ガスの流れも利用しつつ、添加燃料Ｆをバーナー触媒８に導入、案内する。
【００４４】
図２および図３に示すように、添加燃料Ｆが燃料添加弁７からバーナー触媒８に向かうよう、燃料添加弁７とバーナー触媒８とが配置されている。詳しくは、燃料添加弁７は、上方からバーナー触媒８の導入板１５の底面上に向けて、やや下流側に向かうよう斜め下向きに燃料Ｆを噴射する。噴射された燃料Ｆは所定の噴霧角を有する燃料経路を形成する。
【００４５】
この燃料経路の途中に、グロープラグ２１の発熱部２１ａと衝突板２０とが配置されている。衝突板２０は、発熱部２１ａに近接したやや下方の位置に配置されている。そしてグロープラグ２１と衝突板２０とは、排気管３の上部側方から排気管３内に挿入され、互いに平行に且つ水平方向に直線状に延在されている。
【００４６】
添加燃料Ｆは発熱部２１ａに直接衝突される。また衝突板２０については、図２に示すように上下流方向においては添加燃料Ｆの全体が衝突板２０に衝突するが、図３に示すように左右方向においては添加燃料Ｆの一部（特に右側）しか添加燃料Ｆが衝突板２０に衝突しない。
【００４７】
従って、衝突板２０は、添加燃料Ｆの一部を途中で遮断し、添加燃料Ｆを所定割合でグロープラグ２１の発熱部２１ａに向けて反射供給する。その一方で、衝突板２０は、添加燃料Ｆの残部を遮断することなく素通りさせてバーナー触媒８に供給する。
【００４８】
燃料Ｆが衝突板２０に衝突すると、燃料Ｆの微粒化、霧化が促進され、分散性、拡散性が向上する。従ってグロープラグ２１による着火が促進される。グロープラグ２１は、バーナー触媒８の上方の触媒迂回路３ａとほぼ同じ高さに位置される。よって着火によってできた火炎は、主にその上方の触媒迂回路３ａの中に向かって延びることとなる。
【００４９】
他方、衝突板２０を素通りしてバーナー触媒８に供給された燃料は、前述したようにバーナー触媒８内で酸化、改質され、バーナー触媒８から排出される。この改質された燃料はその後、下流側の酸化触媒６内で本格的に酸化、燃焼され、排気温度の一層の昇温等に用いられる。
【００５０】
なおグロープラグ２１の着火によって生成された火炎や加熱ガスを利用して、バーナー触媒８の出口から排出された改質燃料を燃焼させることもできる。
【００５１】
このようにバーナー装置３０にバーナー触媒８と衝突板２０を設けると、バーナー装置３０の性能をより一層向上させることができる。
【００５２】
ところで、図１を参照して、エンジン本体１には、排気弁のバルブリフトを可変にするための可変機構４０が設けられている。可変機構４０はＥＣＵ１０に電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１０によって制御される。以下この可変機構４０について説明する。
【００５３】
可変機構４０としては様々な機構が採用可能であり、バルブリフトを高低の二段階で変更するものであってもよいが、本実施形態では無段階で変更可能な機構を採用する。可変機構４０の詳細を図４〜図６に示す。
【００５４】
可変機構４０は、アクチュエーター４１、コントロールシャフト４２、スライダー４３、ロッカーシャフト４４、ローラーアーム４５、揺動アーム４６、気筒間調整シム４７およびロストモーションダンパ４８を備える。４９は排気カムシャフト、５０は排気弁、５１はローラーロッカーアーム、５２はラッシュアジャスタである。アクチュエーター４１が、ＥＣＵ１０によって制御される部分となる。
【００５５】
アクチュエーター４１からの軸方向への動きをコントロールシャフト４２が揺動アーム４６内のスライダー４３に伝達する。すると、ローラーアーム４５がロストモーションダンパ４８のロストパッドの力で押さえられているため、スライダー４３の動きは軸方向への動きから回転方向の動きへと変換される。スライダー４３は、揺動アーム４６を駆動し、揺動アーム４６のカム面を連続的に移動させ且つ揺動アーム４６の初期位相を連続的に変化させ、カム面の使用範囲を連続的に変化させる。これにより、排気弁５０のバルブリフトおよび作用角が連続的に変化させられる。
【００５６】
コントロールシャフト４２はロッカーシャフト４４の中を移動する。ローラーアーム４５は、スライダー４３の動きを軸方向から回転方向へと変換する。ローラーアーム４５のローラー部が排気カム４９Ａにより押されることで、ローラーアーム４５および揺動アーム４６が共に駆動され、揺動アーム４６がローラーロッカーアーム５１を作動させる。気筒間調整シム４７は、ローラーアーム４５および揺動アーム４６のクリアランスを調整する。ロストモーションダンパ４８は、ローラーアーム４５のダンパの役割をし、ローラーアーム４５の振動を防止する。
【００５７】
図５は軽負荷運転時の作動を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は軸方向から見たときの図、（Ｃ）はバルブリフトを示す。図示するように、軽負荷運転時には、アクチュエーター４１がコントロールシャフト４２を引くことにより、揺動アーム４６がアクチュエーター４１側から見て反時計回りに回転し、ローラーロッカーアーム５１を押す量が減少する。これにより、排気弁５０のバルブリフトおよび作用角が減少する。
【００５８】
他方、図６は高負荷運転時の作動を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は軸方向から見たときの図、（Ｃ）はバルブリフトを示す。図示するように、高負荷運転時には、アクチュエーター４１がコントロールシャフト４２を押すことにより、揺動アーム４６がアクチュエーター４１側から見て時計回りに回転し、ローラーロッカーアーム５１を押す量が増大する。これにより、排気弁５０のバルブリフトおよび作用角が増大する。
【００５９】
さて、上述したように、バーナー装置３０の着火性能は、これを通過する排気ガス流量が所定値よりも増大したときに低下する傾向にある。その理由は、排気ガス流量が大きいと、着火手段たるグロープラグ２１の雰囲気ガス温度が低下するためと、ガス流速が速くなり、着火しても火種が消えてしまうためである。
【００６０】
例えば、排気ガス流量が１２ｇ／ｓよりも増大したとき、良好な着火燃焼を得るには、グロープラグ２１の雰囲気にある排気ガスの温度として１５０℃以上が必要である。しかし、かかる排気ガス流量の条件下でそのような排気ガス温度を得るのは実際上困難である。
【００６１】
また、バーナー装置３０は、例えば酸化触媒６の温度が所定値以下であるとき、典型的には酸化触媒６が暖機過程にあるとき、その暖機を促進するために作動される。そして、バーナー装置３０は、酸化触媒６の温度が低下中であるとき、その温度低下を防止する目的で作動させるのが好ましい。酸化触媒６の温度低下が生じるのは主にエンジン減速中である。このときには比較的低温の排気ガスあるいは新気（フューエルカット実行中の場合）が比較的高流量で酸化触媒６に供給されるからである。
【００６２】
しかし、このような低排気温且つ高排気流量の条件下では、上述したようにバーナー装置３０の着火性能が不十分であり、バーナー装置３０を作動させられない場合がある。従ってバーナー装置３０の使用範囲が制限され、その有効活用を図れない問題もある。
【００６３】
バーナー装置３０を作動させて酸化触媒６の温度を一旦上昇させた後、エンジン減速等により低排気温且つ高排気流量の条件が整い、酸化触媒６の温度が低下したときも同様に、バーナー装置３０を作動させられない場合がある。このようにバーナー装置３０を作動させられないと、酸化触媒６の昇温を行えず、その温度が低下し、エミッションとしてのＣＯ排出量が増加する問題もある。
【００６４】
そこで本実施形態では、これらの問題を解決するため、バーナー装置３０を通過する排気ガスの流量が所定値より大きいときに、排気弁５０のバルブリフトを減少させるよう、可変機構４２を制御することとしている。
【００６５】
排気弁５０のバルブリフトを減少させると、筒内燃焼室から排出されバーナー装置３０を通過する排気ガスの流量を減少させることができる。よって、グロープラグ２１の雰囲気ガスの温度低下と流速増大を抑制し、排気ガス流量が所定値より増大したときでも良好かつ十分な着火性能を確保することができる。
【００６６】
また、エンジン減速中であっても、排気弁５０のバルブリフトを減少させることで、低排気温且つ高排気流量となることを抑制することができる。よってバーナー装置３０の使用範囲を拡大し、その有効活用を図れる。そして酸化触媒６の昇温もより積極的に行えるようになり、ＣＯ排出も抑制することが可能である。
【００６７】
本実施形態では、当該排気ガス流量の代用値として、エアフローメータ４により検出された吸入空気量Ｇａの値を用いる。但し排気管３にエアフローメータを設け、当該排気ガス流量を直接検出してもよい。
【００６８】
図７に、バーナー装置３０の制御に関するルーチンを示す。当該ルーチンはＥＣＵ１０により所定の演算周期（例えば１６ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。
【００６９】
まずステップＳ１０１では、触媒温度センサ２７によって検出された酸化触媒６の温度Ｔｃが低下中であるか否かが判断される。低下中でないときには、ステップＳ１０７に進んでバーナー装置３０が非作動状態とされ、すなわち燃料添加弁７がオフされて燃料添加非実行とされると共に、グロープラグ２１もオフされる。触媒温度Ｔｃが低下中でないとき、すなわち維持あるいは上昇中であるときには、敢えてバーナー装置３０を作動させる必要はないし、バーナー装置３０を作動させない方が燃費上も有利だからである。
【００７０】
他方、触媒温度Ｔｃが低下中と判断された場合、ステップＳ１０２に進んで、触媒温度Ｔｃが所定値Ｔｃ１（例えば２００℃）以下か否かが判断される。
【００７１】
触媒温度Ｔｃが所定値Ｔｃ１以下と判断された場合、ステップＳ１０３に進んで、エアフローメータ４により検出された吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１（例えば１２ｇ／ｓ）以下か否かが判断される。
【００７２】
吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１以下と判断された場合、ステップＳ１０４に進んでバーナー装置３０が作動状態とされ、すなわち燃料添加弁７がオンされて燃料添加が実行されると共に、グロープラグ２１もオンされる。これによりバーナー装置３０で添加燃料を着火し、火炎を含む加熱ガスを生成して排気温度ひいては酸化触媒６を昇温することができる。そして酸化触媒６の温度低下を抑制し、ＣＯ排出を抑制することができる。
【００７３】
他方、ステップＳ１０３で吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１より大きいと判断された場合、ステップＳ１０５に進んで、排気弁５０のバルブリフトを、エンジン運転状態に基づいて定まる既定値よりも所定量減少させるよう、可変機構４２が制御される。これにより排気ガス流量を低減し、エンジン減速中であっても、バーナー装置３０を作動可能とする状態を作ることが可能となる。なおこのステップＳ１０５ではバーナー装置３０が非作動状態とされ、燃料添加弁７もグロープラグ２１もオフされる。低排気温且つ高排気流量の条件下にあり、着火を良好に行えない可能性が高いからである。
【００７４】
ステップＳ１０２で触媒温度Ｔｃが所定値Ｔｃ１より高いと判断された場合には、ステップＳ１０６に進んで、バーナー装置３０の燃料添加弁７のみが作動状態とされる。すなわち、燃料添加弁７はオンされて燃料添加が実行されるが、グロープラグ２１はオフされる。この場合、触媒温度Ｔｃが低下中ではあるが比較的高いので、添加燃料を着火せずに酸化触媒６に供給し、酸化触媒６で酸化、燃焼させるようにする。これにより酸化触媒６を自身の反応熱で昇温することができる。またこの場合にはバーナー触媒８も比較的高温となっているので、添加燃料をバーナー触媒８で酸化、改質させる。これにより、バーナー触媒８を昇温して排気ガスを昇温できると共に、酸化触媒６に改質燃料を送って酸化触媒６での反応を促進できる。
【００７５】
このルーチンによれば、ステップＳ１０３で吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１より大きいと判断され、ステップＳ１０５で排気弁５０のバルブリフトを減少させるよう可変機構４２が制御された後、次回以降のルーチン実行時にステップＳ１０３で吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１以下と判断された場合、ステップＳ１０４でバーナー装置３０が作動させられる。よって、排気ガス流量の減少を待った上でバーナー装置３０を作動させることができ、バーナー装置３０の良好かつ十分な着火性能を確保することが可能となる。
【００７６】
以上、本発明の好適実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば、バーナー装置３０からバーナー触媒８および衝突板２０の少なくとも一方を省略してもよい。本実施形態では酸化触媒６の温度を直接検出するようにしたが、当該温度をエンジン運転状態に基づき推定してもよい。これら検出及び推定を含めて取得という。
【００７７】
バーナー装置の制御に用いる排気処理装置の温度は、本実施形態のように最も上流側に位置する排気処理装置（酸化触媒６）の温度であるのが好ましいが、上流側から２番目（本実施形態ではＮＯｘ触媒２６）あるいは３番目等に位置する排気処理装置の温度であってもよい。
【００７８】
吸気弁のバルブリフトを可変にするための可変機構をさらに備えてもよい。この場合、排気弁のバルブリフト減少に加え、あるいはこれに代えて、吸気弁のバルブリフト減少を行ってもよい。
【００７９】
バーナー触媒及び排気管のうち少なくとも一方は、断面が楕円形や長円形など、非円形であってもよい。バーナー触媒よりも下流側に存在する排気処理装置の種類や配列順序は任意である。内燃機関の用途、形式等も任意であり、車載用等に限定されない。
【００８０】
以上、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、クレームされた発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。本発明の実施態様は上述の各態様のみに限らず、本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例を含む。したがって本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  エンジン本体
３  排気管
４  エアフローメータ
６  酸化触媒
７  燃料添加弁
８  バーナー触媒
９  筒内燃料噴射弁
１０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１５  導入板
２０  衝突板
２１  グロープラグ
２１ａ  発熱部
２６  ＮＯｘ触媒
２７  触媒温度センサ
３０  バーナー装置
４０  可変機構
５０  排気弁
【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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【図６】
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【図７】
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