(57)【要約】【課題】冷態始動時に比較的リッチな混合気の供給が行なわれる際の未燃ガスの燃焼室内での再燃焼を促進し、排出を防止できる内燃機関の排気制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気バルブ５により開閉される排気ポート７の開口に向けて二次エアを噴射する二次エア供給手段２４と、排気バルブ５の開弁時期と開弁期間Ｖｅｏあるいはバルブリフト量Ｖｅｈの少なくとも一つを可変調整することで経時的なバルブ開面積を増減調整する排気バルブ可変調整手段Ｅと、内燃機関の運転情報Ｔｗを検出する運転情報検出手段と、運転情報より内燃機関が冷態判定温度を下回ると判定すると、二次エア供給手段２４を駆動すると共に排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏを増大させるように排気バルブ可変調整手段Ｅを駆動制御するコントローラ９とを備える。【選択図】              図１
2004332559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気バルブにより開閉される排気ポートの開口に向けて二次エアを噴射する二次エア供給装置と、
排気バルブの開弁時期と開弁期間あるいはバルブリフト量の少なくとも一つを可変調整することで経時的なバルブ開面積を増減調整する排気バルブ可変調整手段と、
内燃機関の運転情報を検出する運転情報検出手段と、
内燃機関の運転情報より内燃機関が冷態判定温度を下回ると判定すると、二次エア供給装置を駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積を増大させるように上記排気バルブ可変調整手段を駆動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の排気制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の排気制御装置において、
上記制御手段は、内燃機関が冷態判定温度を下回ると判定した際に、同冷態判定温度を更に下回る寒冷判定温度を下回るか否か判定し、下回る場合にはそうでない場合より、二次エア供給装置をより高圧エアで駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積をより増大させるように上記排気バルブ可変調整手段を駆動制御することを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の内燃機関の排気制御装置において、
上記制御手段は、上記二次エア供給装置を駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積を増大させるように排気バルブ可変調整手段を駆動した上で、所定時間経過後に少なくとも上記二次エア供給装置によるエア圧を低下させると共に上記排気バルブ可変調整手段による排気バルブの経時的な開面積を減少させることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の内燃機関の排気制御装置において、
上記制御手段は、上記二次エア供給装置を駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積を増大させるように排気バルブ可変調整手段を駆動した上で、上記運転情報より寒冷判定温度を上回ると判断すると、上記二次エア供給装置によるエア圧を低下させると共に上記排気バルブ可変調整手段による排気バルブの経時的な開面積を減少させることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス中の未燃ガスの排出量を抑制できる内燃機関の排気制御装置、特に、二次エアを排気ポート側より燃焼室に投入し、未燃ガスを再燃焼させる内燃機関の排気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関はその燃焼行程で残留した未燃ガス（ＨＣ）が排気行程で排気ガスと共に排出される傾向にある。例えば図１３に示すように、シリンダヘッド１００とシリンダブロック１１０の燃焼室側隙間（クレビス）ｐ１やピストンとシリンダ壁間の燃焼室側隙間（クレビス）ｐ２に未燃ガス（ＨＣ）が侵入すると、これらには火炎が届かず燃え残る。しかも、ピストン頂部周縁ｐ３には経時的に燃えかすであるデポジットが堆積し、このデポジット生成物内の隙間にも未燃ガス（ＨＣ）が侵入すると、これには火炎が届かず燃え残る。更に、シリンダ壁ｐ４のオイル膜に未燃ガスが付着するとこれが燃え残る。又、シリンダヘッド１００の燃焼室壁１０１は温度が低いため火炎は燃焼室壁１０１の近くでは消炎し、シリンダヘッドの燃焼室壁の近傍の未燃ガス（ＨＣ）も燃え残る傾向にある。
【０００３】
このように、燃焼行程で火炎非到達域に侵入している未燃ガス（ＨＣ）は燃焼室内が低圧化する排気行程において、火炎非到達域より排気ポートを経て排気され、排気ガス悪化を招く。特に、内燃機関はその冷態始動時において、その燃焼安定性を確保するため、比較的リッチな混合気が供給されており、燃焼行程で燃え残る未燃ガス（ＨＣ）の排出量が増加し易くなっている。
【０００４】
そこで、この対策として、不図示の排気路上に早期活性化する前段触媒と、その後方に主触媒を配備して冷態時制御直後の未燃ガス（ＨＣ）の排出を抑制することが行なわれているが、この触媒だけでは十分な未燃ガス（ＨＣ）の排出防止策と成っていない。
【０００５】
そこで、排気行程において、図１２に示すように、排気ポート１３０内に装着したノズル１４０により二次エアを排気弁１５０の背側より燃焼室１６０に向けて投入し、燃焼室１６０から排出されようとしている排気ガスを燃焼室に逆流させ、攪拌し、これにより、燃焼室１６０から排出される前に残留する未燃ガス（ＨＣ）を二次エアにより再燃焼させ、特に、火炎非到達域より排気行程での低圧化に応じて掻き出され、燃焼室から排出されようとしている未燃ガス（ＨＣ）を二次エアにより再燃焼させ、未燃ガスの排出を抑制している。
【０００６】
例えば、特開平８−１５８８５８号公報（特許文献１）には、冷態時制御後に未燃ガス（ＨＣ）の低減を図るため、二次エアを吹き、しかも、排気流動バルブ（シャッター）を閉じるが、これによる内部ＥＧＲ量の上昇が燃焼不安定化を招くことより、排気バルブタイミングを進角して吸気バルブとのオーバーラップ量を小さくし、内部ＥＧＲ量の過度な上昇を防止し、燃焼安定化を図っている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１５８８５８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、特許文献１の技術は二次エアを吹くことによる内部ＥＧＲ量の過度の上昇による燃焼不安定化を防止するために、排気バルブタイミングを進角して、燃焼安定化を図るというものであるが、ここには、冷態始動時における二次エア供給により未燃ガス（ＨＣ）の排出量をより的確に低減させるという二次エア供給の本来の機能をより改善するというものとはなっていない。
【０００９】
内燃機関の冷態始動時の燃焼安定性のため比較的リッチな混合気の供給が行なわれることによる、未燃ガス（ＨＣ）排出量の増加を単に触媒にまかせて処理するのではなく、燃焼室内で積極的に未燃ガス（ＨＣ）の再燃焼を促進し、未燃ガス（ＨＣ）の排出を防止するため、二次エアの供給とそれに伴う排気弁の開閉操作をより的確に行なうと言う点には全く言及していない。
【００１０】
本発明は、以上のような課題に基づき、内燃機関の冷態始動時の比較的リッチな混合気の供給が行なわれる際の未燃ガス（ＨＣ）の燃焼室内での再燃焼をより的確に促進し、その排出を防止することのできる内燃機関の排気制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内燃機関の排気バルブにより開閉される排気ポートの開口に向けて二次エアを噴射する二次エア供給装置と、排気バルブの開弁時期と開弁期間あるいはバルブリフト量の少なくとも一つを可変調整することで経時的なバルブ開面積を増減調整する排気バルブ可変調整手段と、内燃機関の運転情報を検出する運転情報検出手段と、内燃機関の運転情報より内燃機関が冷態判定温度を下回ると判定すると、二次エア供給装置を駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積を増大させるように上記排気バルブ可変調整手段を駆動制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように、内燃機関の冷態始動時に、二次エア供給装置が二次エアを排気ポートの開口より燃焼室内に投入させ、排気バルブ可変調整手段が排気バルブの開弁時期を調整し、排気バルブの経時的な開面積を増大させるので、燃焼室の排気行程の時点で排出されようとしていた未燃ガスを二次エアと攪拌して再燃焼させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させることができる。
好ましくは、排気バルブ可変調整手段は開弁時期を可変調整する開弁時期可変調整手段と、排気バルブの開弁期間およびバルブリフト量を可変調整する開弁期間・リフト可変調整手段と、を併設しても良い。この場合も請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気制御装置において、上記制御手段は、内燃機関が冷態判定温度を下回ると判定した際に、同冷態判定温度を更に下回る寒冷判定温度を下回るか否か判定し、下回る場合にはそうでない場合より、二次エア供給装置をより高圧エアで駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積をより増大させるように上記排気バルブ可変調整手段を駆動制御することを特徴とする。
このように、内燃機関の冷態始動時に、冷態判定温度を更に下回る寒冷判定温度を下回る場合、二次エア供給装置をより高圧エアで駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積をより増大させ、燃焼室内での排気ガスの攪拌をより多量の二次エアで強力に行ない、未燃ガスと二次エアとの再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の内燃機関の排気制御装置において、上記制御手段は、上記二次エア供給装置を駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積を増大させるように排気バルブ可変調整手段を駆動した上で、所定時間経過後に少なくとも上記二次エア供給装置によるエア圧を低下させると共に上記排気バルブ可変調整手段による排気バルブの経時的な開面積を減少させることを特徴とする。
このように、排気バルブ可変調整手段による排気バルブの経時的な開面積を増大させる処理の後、所定時間経過すると、排気ガス中の未燃ガスが低減した運転域に入っていることを考慮し、所定時間経過後の排気バルブ可変調整手段および二次エア供給装置の駆動を停止もしくは作動を制限し、無駄な出力ロスを防止できる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２記載の内燃機関の排気制御装置において、上記制御手段は、上記二次エア供給装置を駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積を増大させるように排気バルブ可変調整手段を駆動した上で、上記運転情報より寒冷判定温度を上回ると判断すると、上記二次エア供給装置によるエア圧を低下させると共に上記排気バルブ可変調整手段による排気バルブの経時的な開面積を減少させることを特徴とする。
このように、排気バルブ可変調整手段による排気バルブの経時的な開面積を増大させる処理の後、運転情報より寒冷判定温度を上回ると判断すると、排気ガス中の未燃ガスが制御開始時に比べて低減した運転域に入っていることを考慮し、排気バルブ可変調整手段のエア圧の低下および二次エア供給装置の経時的な開面積を減少させ、無駄な出力ロスを防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態としての内燃機関の排気制御装置Ｍと、同装置を装備する内燃機関を示した。排気制御装置Ｍは図１に示す内燃機関としての４サイクル４気筒ガソリンエンジン（以後、単にエンジン１と記す）に装着され、燃焼室２の排気行程での再燃焼を促進して、排気ガス改善を図るよう機能する。
ここで、エンジン１にはクランクシャフト３の回転力で駆動する吸排バルブ４、５が配備され、同吸排バルブ４、５により吸気路Ｒｉ側の吸気ポート６、排気路Ｒｅ側の排気ポート７を燃焼室２に断続的に連通する。更に、各気筒には燃料噴射弁８及び点火プラグ１０が装着される。
【００１７】
エンジン１は吸気ポート６に燃料噴射するマルチポイントインジェクション式を採り、各気筒の燃料噴射弁８には不図示の燃料供給系より等圧燃料が供給されており、エンジンコントローラ（以後単にコントローラ９と記す）内の燃料量制御部Ａ１が空燃比Ａ／Ｆその他の運転情報より導出した燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当のパルス幅の燃料噴射出力Ｄ（Ｔｉｎｊ）を受けて噴射作動をする。
【００１８】
エンジン１の燃料量制御部Ａ１によって、定常運転域では理論空燃比Ａ／Ｆ（１５、０）を保持して混合気の燃焼を行うことで、排気路Ｒｅの前段触媒１１、主触媒１２の浄化効率を高レベルに保持している。
点火系の点火プラグ１０は点火回路１０ａに接続され、点火回路１０ａはコントローラ９内の点火制御部Ａ２から後述するように点火時期ＩＧＴの信号を受けた際に、同点火時期ＩＧＴに点火出力Ｄｉｇを点火プラグ１０に発し、点火駆動する。
【００１９】
吸気路Ｒｉはエアクリーナ１３からのエアをエンジン本体内の各気筒に流入させるもので、電子制御式のスロットルバルブ（以後単にＥＴＶ１４と記す）１４を備えた吸気管１５、その下流のサージタンク１６、そのサージタンクから分岐して延出する分岐吸気路ｒｉを備えた吸気マニホールド１７、各分岐吸気路ｒｉに連通するようシリンダヘッド１８内に形成され各気筒の吸気バルブ４の開時に燃焼室２に連通する吸気ポート６とを備える。ＥＴＶ１４はコントローラ９内に設けられたスロットル弁駆動部Ａ３から後述するように開弁出力Ｐｏを受けた際に、同弁開度に切換えるよう構成されている。
【００２０】
ＥＴＶ１４の回転軸にはスロットル開度センサ１９が装着され、これより発せられるスロットル開度θｓ信号はコントローラ９に入力される。更に、吸気管２１には吸入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ２２が装着され、吸入空気量Ｑａ信号はコントローラ９に入力される。
【００２１】
排気路Ｒｅは各気筒の燃焼室２の排気ガスを排気バルブ５の開時に排気ポート７より排気マニホールド２３内の各分岐排気路ｒｅに導き、更に、排気ガスを排気管２０の途中に設けた前段触媒１１とその下流の主触媒１２に順次導き、大気開放側に流下させている。前段触媒１１はＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを浄化する三元触媒を内蔵し、特に、小容量で早期に活性化して冷態始動時直後の未燃ガス（ＨＣ）の浄化に寄与するよう形成され、主触媒１２は大容量の三元触媒で、定常運転時の排気ガス浄化に寄与するよう形成される。
【００２２】
ここで、各気筒の排気ポート７には、二次エア供給手段２４のエアノズル２５が排気バルブ５の背部に向けて装着される。二次エア供給手段２４は、電動モータ２６で駆動のエアポンプ２７と、電動モータ２６の回転を可変駆動する駆動回路２８と、エアポンプ２７に連結されるエアノズル２５とを有する。エアポンプ２７はコントローラ９内の二次エア制御部Ａａから駆動回路２８に出力される制御信号に応じて駆動され、エアノズル２５から排気ポート７に二次エアを吹き出すことにより、燃焼室２より排気ポート７に流出する排気ガスの要部を燃焼室２に逆流させ、燃焼室２内の排気ガスを攪拌し、これにより排気ガス中の未燃ガス（ＨＣ）を再燃焼させる。
【００２３】
吸排気バルブ５を駆動する動弁系はＤＯＨＣ式であり、クランクシャフト３の回転を伝達され、回転駆動する。吸排カム２９、３０を備えた吸排カム軸３１、３２の内、吸カム軸３１は図示しないベルト回転伝達手段及びタイミングギヤを介してクランクシャフト３の回転を伝達され、回転駆動する。一方、排カム軸３２は排気バルブ５の開弁期間Ｖｅｏおよびバルブリフト量Ｖｅｈを可変調整する開弁期間・リフト可変調整手段３４と図示しないベルト回転伝達手段及びタイミングギヤ３５を介してクランクシャフト３の回転を伝達され、回転駆動する。
【００２４】
なお、開弁期間・リフト可変調整手段３４がここでの内燃機関の排気制御装置Ｍの排気バルブ可変調整手段Ｅの要部を構成する。
【００２５】
ここで、排気バルブ可変調整手段Ｅは内燃機関の運転情報よりエンジンが冷態判定温度Ｔｃを下回ると判定すると、制御手段であるコントローラ９の二次エア制御部Ａａにより二次エア供給手段２４を駆動制御し、排気バルブ可変調整部Ａｂにより、排気バルブ（図３にはＥＸと記す）５の開弁期間Ｖｅｏおよび／又はバルブリフト量Ｖｅｈを可変調整するよう開弁期間・リフト可変調整手段３４を駆動制御し、これにより排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏ（図３にハッチング領域として示した）を増減制御する。
【００２６】
二次エア制御部Ａａはエンジンの運転情報よりエンジン１が冷態判定温度Ｔｃを下回ると判定すると、二次エア供給手段２４を駆動制御するよう機能する。
排気バルブ可変調整部Ａｂは、エンジンの運転情報よりエンジン１が冷態判定温度Ｔｃ１を下回ると判定すると、排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏを増大させるように開弁期間・リフト可変調整手段３４とを駆動制御するよう機能する。
図２に示すように、開弁期間・リフト可変調整手段３４は開弁期間Ｖｅｏあるいはバルブリフト量Ｖｅｈの少なくとも一つを可変調整することで経時的な開面積Ｓｖｏを増減調整する。
【００２７】
図１、図２に示すように、ここでの開弁期間・リフト可変調整手段３４は連続切換え方式を採るものである。この開弁期間・リフト可変調整手段３４は、排カム軸３２と一体で円形外周を有する偏心カム３７と、偏心カム３７に揺動自在に外嵌されたリンクアーム４４と、排カム軸３２の上方位置に同じカムブラケット（不図示）によって回転自在に支持される制御軸３９と、制御軸３９と一体で円形外周を有する偏心カム部４１と、偏心カム部４１に揺動自在に支持され一端がリンクアーム４４の一端とピン４７で結合されるロッカアーム４２と、各排気バルブ５の上端部に配置されたタペット４３に当接し、排カム軸３２に枢支された揺動カム（ここでの排気カムである）３０とを備えている。しかも、ロッカアーム４２の他端とリンク部材４５はピン４６で結合され、リンク部材４５と揺動カム３０とはピン４８で結合されている。排カム軸３２はタイミングギヤ３５及び不図示のタイミングベルトを介しクランクシャフト３に駆動される。
【００２８】
円形外周の偏心カム部４１はその外周面の中心が排カム軸３２の軸心から所定量だけオフセットしているとともに外周面にロッカアーム４２の環状部が回転可能に嵌合している。偏心カム部４１は制御軸３９の軸心から偏心しており、制御軸３９の角度位置に応じてロッカアーム４２の揺動中心は変化する。
【００２９】
揺動カム３０は排カム軸３２の外周に回転自在に嵌合され、揺動端がリンク部材４５の下端とピン結合される。揺動カム３０の下面には排カム軸３２と同心状の基円面ｑ１（図１参照）と、基円面ｑ１から所定の曲線を描いて延びるカム面ｑ２とが連続して形成され、これらの面が揺動カム３０の揺動位置に応じてタペット４３の上面に当接する。
【００３０】
制御軸３９はその一端部のリフト・作動角制御用アクチュエータ４９によって所定角度範囲内で回転するよう形成され、同アクチュエータはウォームギア４９１を介して制御軸３９を駆動するサーボモータ４９２からなる。なお、制御軸３９および排カム軸３２の回転角度は制御軸センサ４０１、排カム軸センサ４０２によりコントローラ９に出力される。
【００３１】
開弁期間・リフト可変調整手段３４の作動を説明すると、排カム軸３２が回転すると、偏心カム４１のカム作用によってロッカアーム４２が上下動し、しかもこのロッカアーム４２が揺動する。ロッカアーム４２の揺動はリンク部材４５を介して揺動カム３０へ伝達され、揺動カム３０が揺動し、タペット４３には基円面ｑ１からカム面ｑ２が当接することで押圧力が排気バルブ５に加わりリフト作動させる。
【００３２】
ここで、リフト・作動角制御用アクチュエータ４９を介して制御軸３９の角度が変化すると、偏心カム部４１に連動してロッカアーム４２の初期位置が上下に変化し、ひいては揺動カム３０の初期揺動位置が変化し、揺動カム３０が揺動した際の基円面ｑ１とカム面ｑ２のタペット４３に対する接触期間が増減変化する。即ち、偏心カム部４１が図の上方へ位置すると、カム面ｑ２がタペット４３から離れる方向に傾き、揺動カム３０が揺動した際にカム面ｑ２がタペット４３に接触する期間は短くなり、リフト量Ｖｅｈが全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの作動角である開弁期間Ｖｅｏも縮小する。
【００３３】
逆に、偏心カム部４１が図の下方へ位置しているとすると、カム面ｑ２がタペット４３に近付く方向に傾き、揺動カム３０が揺動した際に揺動カム３０がタペット４３と接触する部位が基円面ｑ１からカム面ｑ２へと直ちに移行し、リフト量Ｖｅｈが全体として大きくなり、かつその作動角である開弁期間Ｖｅｏも拡大する。
【００３４】
このように開弁期間・リフト可変調整手段３４は偏心カム部４１の初期位置を連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、連続的に変化する。つまり、リフト量Ｖｅｈならびに開弁期間Ｖｅｏを両者同時に、連続的に拡大、縮小させることができる。
エンジン１はその給排気系及び燃料供給系、点火系をコントローラ９によって制御される。
【００３５】
コントローラ９は運転情報検出手段によりエンジン１の運転情報を検出する。運転情報検出手段としての、クランク角センサ６０は単位クランク角Δθｃ及びエンジン回転数Ｎｅを、スロットル開度センサ１９はスロットル開度θｓを、エアフローセンサ２２は吸入空気量Ｑａを、車速センサ５７は車速Ｖｃを、空燃比センサ６２は空燃比Ａ／Ｆを、シリンダブロック５１に装着された水温センサ６１は冷却水の水温ｗｔをそれぞれコントローラ９に入力する。
【００３６】
ここで、コントローラ９のスロットル弁駆動部Ａ３は、アクセルペダル開度θａ、車速Ｖｃ、冷却水の水温ｗｔ、等に応じた通常時弁開度Ｐｏ、或いは暖機時弁開度Ｐｏを求め、その上で、演算された通常時或いは暖機時弁開度Ｐｏ相当の各開弁出力をＥＴＶ１４に出力し、吸気量制御処理を行っている。
【００３７】
コントローラ９の燃料量制御部Ａ１は、定常時において、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θｓに応じた基本燃料噴射量Ｔｂを求め、これに空燃比Ａ／Ｆ、水温ｗｔ等の補正値ＴＡ／Ｆ、Ｔｗｔを加えて燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂ＋ＴＡ／Ｆ＋Ｔｗｔ）を導出する。その上で、演算された燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当の出力信号Ｄを燃料噴射弁８に出力し、燃料噴射量制御を行っている。
【００３８】
コントローラ９の点火制御部Ａ２は、定常時において、スロットル開度θｓ等に応じた基本点火時期ＩＧＴｂと運転状態に応じた遅角補正値ΔＩＧより点火時期ＩＧＴを導出する。その上で、演算され点火時期ＩＧＴ相当の出力信号Ｄｉｇを点火プラグ１０にそれぞれ出力し点火処理を行っている。
次に、図１の内燃機関の排気制御装置Ｍの作動をコントローラ９の行なう図５の第１冷態時制御ルーチンに沿って説明する。
【００３９】
コントローラ９はメインスイッチのオンと同時に図示しないメインルーチンに沿ってエンジン１の燃料系、点火系、吸気系の制御を行ない、その途中で冷態時制御ルーチンの処理を行なう。
第１冷態時制御ルーチンに達すると、ステップｓ１で始動判定処理を行ない、始動判定後にステップｓ２に進む。この始動判定処理では、スタータ駆動後の所定時間内におけるエンジン回転数Ｎｅが始動判定回転数Ｎｅｓ、例えば３００ｒｐｍを越えたか否か判断し、始動前はメインルーチンにリターンし、始動完了後にはステップｓ２に達する。ここでは冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１（例えば、２５℃）を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ３に、暖気後始動時にはＮｏ側に進み、メインルーチンにリターンする。
【００４０】
ステップｓ３では二次エア制御部Ａａとして機能し、ここでは冷態判定温度Ｔｃ１以下であり、二次エア供給手段２４の駆動回路に定常回転信号を出力し、駆動回路が電動モータ２６を定常回転数で駆動し、エアポンプ２７を定常吹出し圧Ｐｎ１で駆動する。
これによりエアノズル２５から排気ポート７に定常吹出し圧Ｐｎ１の二次エアを吹き出し、排気行程で燃焼室２より排気ポート７に流出する排気ガスを燃焼室２に逆流させ、燃焼室２内の排気ガスを攪拌し、これにより排気ガス中の未燃ガス（ＨＣ）を再燃焼させる。
【００４１】
ステップｓ３よりステップｓ４に達すると、ここでは排気バルブ可変調整部Ａｂとして機能する。ここでは、開弁期間・リフト可変調整手段３４のリフト・作動角制御用アクチュエータ４９を駆動制御し、これにより偏心カム部４１のカム面ｑ２がタペット４３に近付く方向に傾き、揺動カム４１が揺動した際に揺動カム４１がタペット４３と接触する部位が基円面ｑ１からカム面ｑ２へと直ちに移行し、図３に示すように、リフト量Ｖｅｈが定常開弁モードＵ０より全体として大きくなり、開面積増大モードＵ１に示すように開弁期間Ｖｅｏ（排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏ）を増大させ、開面積増大モードＵ１で排気バルブ５を駆動する。
【００４２】
ステップｓ４よりステップｓ５に達すると、ここでは所定経過時間ｔｏのカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ６で経過前はそのままメインルーチンにリターンし、経過した時点でステップｓ７に進み、ここで二次エアの吹出し停止処理と、開弁期間・リフト可変調整手段３４による開弁期間Ｖｅｏ（排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏ）を開面積増大モードＵ１より定常開弁モードＵ０に戻し処理し、メインルーチンに戻る。
【００４３】
このように、図１の内燃機関の排気制御装置Ｍではエンジン冷態始動時において、冷態判定温度Ｔｃ１以下では二次エア供給手段２４が二次エアを排気ポート７の開口より燃焼室２内に投入でき、排気バルブ可変調整部Ａｂが排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏを増大させるので、燃焼室２の排気行程の時点で排出されようとしていた未燃ガスを二次エアと十分に攪拌して再燃焼させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させることができる。
【００４４】
上述のところにおいて、第１冷態時制御ルーチンでステップｓ２で、冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１（例えば、２５℃）を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ３以下の制御を行なっていたが、これに代えて図６に示すような第２冷態時制御ルーチンを実行しても良い。ここで、第２冷態時制御ルーチンにおいて、第１冷態時制御ルーチンでの処理と同様になされる処理には同一ステップ符号を付し、重複説明を略す。
【００４５】
第２冷態時制御ルーチンに達すると、ステップｓ１で始動判定処理を行ない、ステップｓ２では冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ１０に、暖気後始動時にはＮｏ側に進み、メインルーチンにリターンする。ステップｓ１０では、冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１より更に低い寒冷判定温度Ｔｃ２（例えば、０℃）を下回るか否か判断し、Ｎｏでステップｓ３に、Ｙｅｓでステップｓ１１に進む。
【００４６】
ステップｓ３では、二次エア供給手段２４の駆動回路に定常回転信号を出力し、エアポンプ２７を定常吹出し圧Ｐｎ１で駆動し、エアノズル２５から排気ポート７に定常吹出し圧Ｐｎ１の二次エアを吹き出し、燃焼室２内の排気ガスを攪拌し、排気ガス中の未燃ガス（ＨＣ）を再燃焼させる。
【００４７】
ステップｓ４に達すると排気バルブ可変調整部Ａｂとして機能する。更に、開弁期間・リフト可変調整手段３４を駆動制御し、図３に示すように開面積増大モードＵ１で排気バルブ５を駆動し、排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏを増大させる。
ステップｓ５に達すると所定経過時間ｔｏのカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ６で所定時間ｔｏ経過を待ち、経過した時点でステップｓ７に進み、ここで二次エアの吹出し停止処理と、開弁期間・リフト可変調整手段３４による開弁期間Ｖｅｏを開面積増大モードＵ１より定常開弁モードＵ０に戻し処理し、メインルーチンに戻る。
【００４８】
ステップｓ１０で冷却水温度Ｔｗが寒冷判定温度（例えば、０℃）Ｔｃ２を下回ると判断してステップｓ１１に達する。
ここでは寒冷判定温度（例えば、０℃）Ｔｃ２を下回ることより、燃焼不安定化を抑制すべく、二次エア供給手段２４の駆動回路２８に高圧回転信号を出力し、駆動回路２８が電動モータ２６を高圧回転数で駆動し、エアポンプ２７を高吹出し圧で駆動する。
【００４９】
次いでステップｓ１２に達し、排気バルブ可変調整部Ａｂとして機能する。
ここではステップｓ４と同様に、リフト・作動角制御用アクチュエータ４９を駆動制御し、揺動カム４１のリフト量Ｖｅｈが全体として大きくなり、図３に示すように開弁期間Ｖｅｏを増大させ、開面積増大モードＵ１で排気バルブ５を駆動する。
【００５０】
ステップｓ１３に達すると、所定経過時間ｔｏより長く設定された所定経過時間ｔ１のカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ１４で経過前はそのままメインルーチンにリターンし、経過した時点でステップｓ７に進み、二次エアの吹出し停止処理と、開弁期間・リフト可変調整手段３４による開弁期間Ｖｅｏを開面積増大モードＵ１より定常開弁モードＵ０に戻し処理し、メインルーチンに戻る。
【００５１】
このように、第２冷態時制御ルーチンに沿って図１の内燃機関の排気制御装置Ｍが駆動した場合、エンジン冷態始動時において、冷態判定温度Ｔｃ１以下では過度に低温でないことより、エアポンプ２７を定常吹出し圧Ｐｎ１で駆動し、冷却水温度Ｔｗが寒冷判定温度Ｔｃ２を下回ると判断すると、エアポンプ２７を定常吹出し圧Ｐｎ１より大きな高吹出し圧Ｐｎ２で駆動する。これにより、極低温雰囲気下で、燃焼不安定化が生じ易い始動後運転域であっても、エアノズル２５から排気ポート７に高吹出し圧の二次エアを吹き出し、更に、開面積増大モードＵ１で排気バルブ５を駆動することにより、燃焼室２より排気ポート７に流出する排気ガスを燃焼室２に逆流させ、燃焼室２内の排気ガスを十分に攪拌し、未燃ガス（ＨＣ）の燃焼促進を図り、これによりエンジン１の燃焼安定化を図ることができる。
【００５２】
なお、冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１以下、且つ、寒冷判定温度Ｔｃ２以上ではステップｓ３乃至ステップｓ６に従って制御される。
上述のところにおいて、第１、第２の冷態時制御ルーチンでのステップｓ６、１４では、所定経過時間ｔｏの経過した時点で、二次エアの吹出し停止処理と、開弁期間Ｖｅｏ・リフト可変調整手段による開弁期間Ｖｅｏを定常開弁モードに戻し処理していたが、所定経過時間ｔｏの経過前に冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１以上となれば、その時点でステップｓ７に進み、各々の制御が停止される。
【００５３】
このように、排気バルブ可変調整手段による排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏを増大させる処理の後、冷却水温度Ｔｗが暖気判定温度Ｔｈ１を上回ると判断すると、排気ガス中の未燃ガスが低減した運転域に入っていることを考慮し、以後の無駄な排気バルブ可変調整手段Ｅおよび二次エア供給手段２４の駆動を停止し、無駄な出力ロスを防止できる。
【００５４】
なお、第２冷態時制御ルーチンにおいて、制御中に常に冷却水温度Ｔｗの判定（ステップｓ２、ｓ１０）を行なっているが、一旦判定した後に、冷態状態を表すフラグを設定し、該制御ルーチンのステップｓ３乃至ｓ６、又はステップｓ１１乃至ｓ１４に沿って制御しても良い。更に、ステップｓ１１乃至ｓ１４の代わりに、所定期間ｔ３のみ開面積増大モードＵ１且つ高吹出し圧Ｐｎ２とし、その後はステップｓ３乃至ｓ６と同様に制御してもよい。
【００５５】
上述のところにおいて、第２冷態時制御ルーチンでのステップｓ３では、冷態判定温度Ｔｃ１と寒冷判定温度Ｔｃ２とを順次下回るか否かでエアポンプ２７を定常吹出し圧Ｐｎ１あるいは高吹出し圧Ｐｎ２で駆動していたが、これに代えて、図７に示すように、ステップｓ３’、ｓ１１’で示す処理を行なってもよい。
【００５６】
ここでは、冷却水温度Ｔｗが寒冷判定温度Ｔｃ２を上回る比較的緩やかな低温と判断すると、ステップｓ３’に進み、ここで所定経過時間ｔｏのカウントタイマＴＩＭ１のカウント値ｔｎに応じたエアポンプ２７の吹出し圧Ｐｅｖを吹出し圧−経過時間マップｍｐ（図４参照）より演算し、同吹出し圧Ｐｅｖを確保できる駆動出力で、電動モータ２６を駆動し、エアポンプ２７の吹出し圧を増減調整する。この吹出し圧−経過時間マップｍｐでは、燃焼安定化のため、経過時間初期の吹出し圧ＰｅｖＬを高レベルに設定し、燃焼室２内の未燃ガス（ＨＣ）と二次エアの攪拌の程度を高め、その後の時間経過に応じて電動モータ２６の回転レベル、即ち、攪拌の程度を徐々に低減させ、時間経過に応じた無駄なエネルギロス増を排除している。なお、寒冷判定温度Ｔｃ２以下でステップｓ１０よりステップｓ１１’に達した場合もステップｓ３’と同様に制御されるが、その吹出し圧−経過時間マップｍｐでの吹出し圧ＰｅｖＨがより高レベルに設定されることとなり、同様に時間経過に応じた無駄なエネルギロス増を排除している。
【００５７】
図８には本発明の他の実施形態としての内燃機関の排気制御装置Ｍａを示した。
図１の内燃機関の排気制御装置ＭではＤＯＨＣのエンジン１に装着されていたが、この排気制御装置ＭａはＳＯＨＣのエンジン１ａに装着される。更に、排気バルブ可変調整手段Ｅを構成する開弁期間Ｖｅｏおよびバルブリフト量Ｖｅｈを可変調整する開弁期間・リフト可変調整手段３４が連続切換え方式であったが、ここではカム２段切換え方式のカム２段切換え装置５０に代えられる。なお、図１の内燃機関の排気制御装置Ｍと比較して重複する部分の説明を略す。
【００５８】
ここでの開弁期間・リフト可変調整手段としてのカム２段切換え装置５０は、図８、９に示すように、吸気バルブ４、排気バルブ５を駆動する。シリンダヘッド１８の軸受け部５２にはカム軸５３及び吸排ロッカシャフト５４、５５が互いに並列配備され、カム軸５３に単一の吸気カム５８と大小開面積カム５６、５７が並列配備される。
【００５９】
吸気ロッカシャフト５４には吸気ロッカアーム５９が枢支され、同吸気ロッカアーム５９はその先端部で吸気バルブ４を駆動する。排気ロッカシャフト５５はその軸部５５１に大開面積アーム６４のボス部６４１が枢支され、その隣に小開面積アーム６５が一体的に取り付けられる。大開面積アーム６４の揺動端はローラ６６を介し大開面積カム５６に当接し、小開面積アーム６５揺動端はローラ６８を介し小開面積カム５７に当接する。
【００６０】
大開面積アーム６４のボス部６４１と対向する軸部５５１内には、突出し可能に収容され、油路７１からの圧油で油圧駆動する切換えピン７２が配備される。油路７１は不図示のシリンダヘッド側に連続する制御油路７３を介し、オイルポンプ７４、オイルパン７５に連通する。ここで制御油路７３には切換え弁である電磁弁７６が介装され、この電磁弁７６がコントローラ９ａにより駆動制御されることで切換えピン７２の切換え、即ち、小開面積カム５７と大開面積カム５６の切換えがなされる。なお、ここでは電磁弁７６がオフで、切換えピン７２が非突出し状態で、大開面積アーム６４が空作動して小開面積アーム６５、小開面積カム５７により排気バルブ５が定常開弁モードＵ０で駆動し、電磁弁７６オンで、切換えピン７２が突出し作動して、大開面積アーム６４が大開面積カム５６により駆動し、排気バルブ５を開面積増大モードＵａ１（図１１参照）で駆動する。
この場合、両ローラ６６、６８の半径は同一で、大開面積カム５６と小開面積カム５７は突出し部以外の円筒部は同一半径で形成される。
【００６１】
このようなカム２段切換え装置５０では、図１１に示すように、吸気カム５８でのリフトパターンが常にＱとなる。一方、大開面積カム５６のリフトパターンが開面積増大モードＵａ１で排気バルブ５を常時駆動する。同時に、切換えピン７２の退却時には小開面積アーム６５が小開面積カム５７の定常開弁モードＵ０で駆動され、排気バルブ５を駆動し、冷態始動時域での排気ポート７よりの二次エア投入期間を増加させる。切換えピン７２の突出し時には大開面積アーム６４が大開面積カム５６で駆動され、大開面積アーム６４、ひいては排気バルブ５を開面積増大モードＵａ１で駆動し、未燃ガスと二次エアの撹拌を促進し、燃焼安定性確保と排ガス改善とを図ることができる。
【００６２】
このように、図９の内燃機関の排気制御装置Ｍａは、エンジン１ａのその他の機能部と共にコントローラ９ａにより制御され、排気バルブ可変調整手段Ｅとしてカム２段切換え装置５０は第３冷態時制御ルーチンに沿って駆動制御される。なお、コントローラ９のその他の制御は図１のコントローラ９と同様になされることより、重複説明を略す。
【００６３】
コントローラ９ａはそのメインルーチンの途中で、図１０に示す第３冷態時制御ルーチンに達っし、ステップｓ１で始動判定処理を行ない、ステップｓ２では冷却水温度Ｔｗが冷態判定温度Ｔｃ１を下回るか否か判断し、下回るとステップｓ３に、暖気後始動域ではＮｏ側に進み、メインルーチンにリターンする。ステップｓ３では、二次エア供給手段２４の駆動回路に定常回転信号を出力し、エアポンプ２７を定常吹出し圧Ｐｎ１で駆動し、エアノズル２５から排気ポート７に定常吹出し圧Ｐｎ１の二次エアを吹き出し供給する。
【００６４】
ステップｓ４’では排気バルブ可変調整部Ａｂ’（図１の排気バルブ可変調整部Ａｂに相当する）として機能する。
そして、カム２段切換え装置５０を駆動制御し、即ち、小開面積カム５７から大開面積カム５６に切換えるべく、電磁弁７６をオンし、切換えピン７２を大開面積アーム６４に突入させ、大開面積カム５６で排気バルブ５を開面積増大モードＵ１に沿って駆動する。ここで二次エアの投入を受けていることより、未燃ガスと二次エアの撹拌を十分に促進し、未燃ガス（ＨＣ）を再燃焼させ、燃焼安定性確保と排ガス改善とを図ることができる。
【００６５】
ステップｓ５に達すると所定経過時間ｔｏのカウントタイマＴＩＭ１を駆動し、ステップｓ６で所定時間ｔｏ経過を待ち、経過した時点でステップｓ７’に進み、ここで二次エアの吹出し停止処理と、カム２段切換え装置５０による開弁期間Ｖｅｏを開面積増大モードＵａ１より定常開弁モードＵ０に戻し処理し、メインルーチンに戻る。
【００６６】
このように、図８の内燃機関の排気制御装置Ｍａではエンジン冷態始動時において、冷態判定温度Ｔｃ１以下では二次エア供給手段２４が二次エアを排気ポート７の開口より燃焼室２内に投入でき、カム２段切換え装置５０が排気バルブ５の経時的な開面積Ｓｖｏを増大させるので、燃焼室２の排気行程の時点で排出されようとしていた未燃ガスを二次エアと十分に攪拌して再燃焼させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させることができる。
【００６７】
なお、この場合も、図１の内燃機関の排気制御装置Ｍと同様に、冷態判定温度Ｔｃ１以下の寒冷判定温度（例えば、０℃）Ｔｃ２を下回る場合にはエアポンプ２７の吹出し圧を増減変化させて制御して、燃焼安定性と無駄なエネルギロスを抑制してもよい。
上述のところにおいて、内燃機関の排気制御装置Ｍ、Ｍａはマルチポイントインジェクト方式のエンジン１、１ａとして説明したが、筒内直接噴射方式のエンジンにも同様に適用でき、同様の作用効果を得ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、燃機関の冷態始動時に、二次エア供給手段が二次エアを排気ポートの開口より燃焼室内に投入させ、排気バルブ可変調整手段が排気バルブの開弁時期を調整し、排気バルブの経時的な開面積を増大させるので、燃焼室の排気行程の時点で排出されようとしていた未燃ガスを二次エアと攪拌して再燃焼させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させることができる。
【００６９】
請求項２の発明は、内燃機関の冷態始動時に、冷態判定温度を更に下回る寒冷判定温度を下回る場合、二次エア供給手段をより高圧エアで駆動すると共に排気バルブの経時的な開面積をより増大させ、燃焼室内での排気ガスの攪拌をより多量の二次エアで強力に行ない、未燃ガスと二次エアとの再燃焼を促進させ、排気ガス中に残留する未燃ガスを低減させることができる。
【００７０】
請求項３の発明は、排気バルブ可変調整手段による排気バルブの経時的な開面積を増大させる処理の後、所定時間経過すると、排気ガス中の未燃ガスが低減した運転域に入っていることを考慮し、所定時間経過後の無駄な排気バルブ可変調整手段および二次エア供給手段の駆動を停止もしくは作動を制限し、無駄な出力ロスを防止できる。
【００７１】
請求項４の発明は、排気バルブ可変調整手段による排気バルブの経時的な開面積を増大させる処理の後、運転情報より冷態判定温度を上回ると判断すると、排気ガス中の未燃ガスが低減した運転域に入っていることを考慮し、排気バルブ可変調整手段の経時的な開面積を減少および二次エア供給手段のエア圧を低下することによって、無駄な出力ロスを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の排気制御装置を装備したエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の内燃機関の排気制御装置内の開弁期間・リフト可変調整手段の斜視図である。
【図３】図１の内燃機関の排気制御装置内の吸排気弁の開弁モード説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態としての内燃機関の排気制御装置で用いる二次エアの吹出し圧設定マップの特性線図である。
【図５】図１の内燃機関の排気制御装置が行なう第１冷態時始動ルーチンのフローチャートである。
【図６】図１の内燃機関の排気制御装置が行なう第２冷態時制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】図１の内燃機関の排気制御装置が行なう冷態時制御ルーチンの第２変形例のフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態としての内燃機関の排気制御装置を装備したエンジンの概略構成図である。
【図９】図８の内燃機関の排気制御装置内のカム２段切換え装置の切欠平面図である。
【図１０】図８の内燃機関の排気制御装置が行なう第３冷態時制御ルーチンのフローチャートである。
【図１１】図８の内燃機関の排気制御装置内のカム２段切換え装置が用いる排気カムの駆動に連動する排気バルブの開面積の特性説明図で、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ異なる排気バルブの開面積の特性説明図を示す。
【図１２】内燃機関の二次エア供給装置の概略図である。
【図１３】内燃機関の二次エア供給装置の機能説明図である。
【符号の説明】
１、１ａ          エンジン
５                排気バルブ
７                排気ポート
９、９ａ          コントローラ（制御手段）
２４              二次エア供給手段
３４              開弁期間・リフト可変調整手段
５０              カム２段切換え装置
Ａａ              二次エア制御部
Ａｂ              排気バルブ可変調整部
Ｅ                排気バルブ可変調整手段
Ｍ、Ｍａ          内燃機関の排気制御装置
Ｐｎ１            定常吹出し圧
Ｐｎ２            高吹出し圧
Ｒｉ              吸気路
Ｒｅ              排気路
Ｓｖｏ            経時的な開面積
Ｔｃ              冷態判定温度
Ｔｗ              冷却水温（運転情報）
Ｖｅｏ            開弁期間
Ｖｅｈ            バルブリフト量
【図１】
2004332559.tif 000003
【図２】
2004332559.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
2004332559.tif 000011
【図１０】
2004332559.tif 000012
【図１１】
2004332559.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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