(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室へ吸入される吸気の通路を開閉する吸気バルブの開閉タイミングを可変するバルブタイミング変更手段を備えるディーゼルエンジンを制御する制御装置であって、
前記燃焼室における燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、
前記バルブタイミング変更手段の作動に応じて前記燃焼室の内部に吸入される空気量を補正し、前記燃焼状態に基づいて前記燃焼室における圧縮端温度および燃焼時の最高温度を算出する算出手段と、
前記バルブタイミング変更手段を制御し、圧縮比が変更されるように前記吸気バルブの開閉タイミングを変更する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
低負荷運転時であり、かつ、前記算出手段により算出された前記圧縮端温度が前記ディーゼルエンジンを冷却する冷却水の温度が上限閾値を上回らないように設定された第１の所定値以上のとき前記吸気バルブの閉弁タイミングを遅らせて前記圧縮端温度を低下させ、
中高負荷運転時であり、かつ、前記算出手段により算出された前記最高温度が前記ディーゼルエンジンを冷却する冷却水の温度が前記上限閾値を上回らないように設定された第２の所定値以上のとき前記吸気バルブの閉弁タイミングを早めて前記最高温度を低下させることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記排気の温度が所定の温度となるように前記吸気バルブの開閉タイミングを変更することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの運転状態にあわせて前記吸気バルブの開弁タイミングならびに前記排気バルブの開弁タイミングを同時に変更することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンでは、高温の燃焼室の内部に燃料が噴射され、噴射された燃料が自然発火することにより燃焼が行われる。そのため、ディーゼルエンジンの場合、安定した燃焼を確保するために圧縮比は一般に２０程度と高く設定されている。一方、圧縮比を高めることにより、燃焼室の内部の温度が上昇し燃料の着火性は向上するものの、燃焼温度が高くなるためＮＯｘの発生が増加する。また、圧縮比を高めることにより、ＮＯｘの発生が増加するだけでなく、アイドリング時の騒音の増大、ならびに高い圧縮比に耐えうる構造とするためディーゼルエンジンのコストが増大するという問題がある。
【０００３】
近年、燃料の噴射をディーゼルエンジンの運転状況に合わせて電子的に制御する燃料噴射の電子制御化にともない、燃料の噴射量および噴射時期の自由度が向上している。これにより、圧縮比を従来より低く設定し燃焼温度を低下させたディーゼルエンジンが実現可能となっている。しかし、圧縮比を低く設定すると、低温時のエンジンの始動性、ならびに低負荷域での着火性および燃焼安定性が悪化する。そのため、圧縮比の低減には限界がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、例えば特開平５−５２１３０号公報に開示されているディーゼルエンジンのように、二段階の噴射が可能なインジェクタと可変バルブタイミング機構とを組み合わせたディーゼルエンジンを制御することにより、燃焼温度の低下を図る技術が公知である。特開平５−５２１３０号公報に開示されている技術によると、二段階噴射が可能なインジェクタはノズルニードルのリフト量を機械的に二段階に変化させる機構を有している。当該技術によると、一段目の燃料噴射によって発生した燃焼の燃焼速度が大きく燃焼室の温度が上昇する場合、可変バルブタイミング機構により吸気バルブの閉弁を遅角させ、実質的な圧縮比を低減している。これにより、燃焼温度が低下し、ＮＯｘの発生が低減される。
【０００５】
すなわち、低負荷運転時、燃料の噴射量が小さいため二段目の燃料噴射に至ることなく一段目の燃料噴射のみで燃料の噴射が終了する。このため、燃料の燃焼が短時間に進行して燃焼室温度が上昇しＮＯｘの発生が増大する。そこで、一段目の燃料噴射のみを用いる低負荷域での運転時、可変バルブタイミング機構により吸気弁の閉弁タイミングを遅角させ、圧縮比を低減することで燃焼温度の低減ならびにＮＯｘ発生の低減を図っている。すなわち、高圧縮比のディーゼルエンジンを低負荷域の限られた領域でのみ可変バルブタイミング機構を用いて圧縮比を低減している。
【０００６】
しかしながら、ＮＯｘの発生を決定する因子となる燃焼室の温度は、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、ＥＧＲ量（排気再循環量）、圧縮比、吸入空気温度および冷却水の温度などにより複合的に決定される。特開平５−５２１３０号公報に開示されている技術では、ディーゼルエンジンの運転状態ごとにそれらの因子に応じた制御は考慮されておらず、ＮＯｘの十分な低減を図ることができない。また、ＮＯｘの低減に重点を置いた制御をすると、ＮＯｘの低減と相反する関係にある粒子状物質の排出の増加を招くおそれがあるという問題がある。
【０００７】
さらに、ディーゼルエンジンに触媒あるいは粒子状物質の捕捉装置（以下、粒子状物質の捕捉装置を「ＤＰＦ」という。）などを装備した場合、触媒反応のためには一定の排気温度が必要となる。ディーゼルエンジンは熱効率が高いため、排気温度がガソリンエンジンに比較して低くなる。その結果、触媒活性が得られる２００℃以上の排気を得るには主噴射後にさらに燃料を噴射する後噴射が必要となる。しかし、所定の排気温度を確保するためには多量の後噴射を必要とし、燃料の消費量の増大を招くおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘおよび粒子状物質、ならびにディーゼルエンジンから発生する騒音を低減するディーゼルエンジンの制御装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、排気温度を制御することにより、燃料の消費量を低減し、触媒活性を保持するディーゼルエンジンの制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置によると、制御手段は燃焼室の温度が所定の温度以上となると、圧縮比を変更する。圧縮比の変更は、制御手段がバルブタイミング変更手段を制御し、吸気バルブの開閉タイミングを変更することにより行われる。これにより、通常の圧縮比の高いディーゼルエンジンを制御する場合、始動時は高い圧縮比により始動性を保持することができる。そして、始動後はＮＯｘの発生が燃焼室の温度に依存することに着目し、燃焼室の温度が所定の温度以上とならないように吸気バルブの開閉タイミングを変更して圧縮比を変更することにより、燃焼室の内部への吸気の充填効率を制御することができる。そのため、燃焼室内部での燃焼温度を低下させることができる。
【００１０】
すなわち、燃焼室の内部が所定の温度以上となると、吸気バルブの開閉タイミングを変更することにより吸気の充填効率を低減し、ＮＯｘの発生を低減することができる温度に維持する。また、燃焼室の温度を制御することによりディーゼルエンジンからの粒子状物質の排出を低減することができる。したがって、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘあるいは粒子状物質を低減することができる。
また、燃焼室の温度を低下させることにより、燃料の燃焼速度を低下させることができる。そのため、ディーゼルエンジンから発生する振動を低減することができる。
【００１１】
本発明の請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置によると、制御手段は燃焼室へ供給される吸気量を補正する。燃焼室の内部が所定の温度となるように吸気バルブの開閉タイミングを変更し圧縮比を低下させると、吸気の通路を流れる吸気の流量と燃焼室の内部へ充填される空気の量との間には誤差が生じる。これは、吸気バルブの閉弁タイミングを遅角する場合、燃焼室に一旦流入した空気が吸気側に押し出されて、吸気流量に脈動が生じ、例えば吸気の通路に設けられている吸入空気量センサなどにより測定された吸入空気量と実際の空気量との間に誤差が生じるからである。吸気バルブの閉弁タイミングを遅角する量が大きい場合、圧縮行程で吸気弁が閉弁されるため吸気の流量と充填される空気の量との相違は顕著になる。そこで、例えば燃焼室の内部に設置した圧力センサの出力値、ディーゼルエンジンの回転数、吸気の圧力、吸気の温度、吸入空気量センサの出力値および吸気バルブの閉弁タイミングなどから実際に燃焼室の内部へ充填される空気量を推定する。燃焼室の内部へ充填される空気量を推定することにより、バルブタイミング変更手段の作動に応じて燃焼室の内部に吸入される空気の量を補正することができる。そのため、燃焼室の内部へ吸入される空気の量、ならびに燃焼室の内部の温度を正確に算出することができる。したがって、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘおよび粒子状物質を低減することができる。
【００１２】
本発明の請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置によると、燃焼状態検出手段は圧縮端温度および燃焼時の最高温度を算出する算出手段を有している。圧縮端温度および最高温度は、例えば吸気量、回転数、冷却水温度、吸気温度、燃料の噴射量、燃料の噴射時期および吸気バルブの開閉タイミングなど燃焼状態検出手段からの出力値により算出される。圧縮端温度は、吸気の圧縮のみによって上昇する燃焼室の内部の温度である。最高温度は、吸気の圧縮に加え燃料の燃焼によって上昇する燃焼室の内部の温度の最高値である。
【００１３】
制御手段は、算出された圧縮端温度および最高温度を用いて吸気バルブの開閉タイミングを変更する。低負荷運転時、燃焼による燃焼室の内部の温度の上昇は小さい。そのため、吸気バルブの閉弁時期を遅角することにより、燃焼室への吸気の充填効率が低下される。これにより、圧縮比が低下し圧縮端温度を低減することができる。また、低負荷運転時は燃料の噴射量が少ないため、燃焼による温度上昇も小さい。一方、中高負荷運転時に同様に圧縮比を低減させて圧縮端温度を低減した場合、この運転状態では燃料の噴射量が大きいため、吸気の充填効率が小さな燃焼室の内部の熱容量が小さいものとなる。このため、燃焼による発熱で燃焼室の内部の温度が大きく上昇する。そこで、吸気の充填効率を高めるように吸気バルブの閉弁時期を変更することにより、熱容量を増大し燃焼による燃焼室の内部の温度上昇を低減することができる。
したがって、ディーゼルエンジンの運転状態に応じて燃焼室の内部の温度を低下させるように吸気バルブの閉弁タイミングを変更することでき、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘおよび粒子状物質を低減することができる。
【００１４】
本発明の請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置によると、制御手段は燃料の噴射量またはディーゼルエンジンから発生するトルクに応じて吸気バルブの開閉タイミングを変更する。燃料の噴射量または発生するトルクが所定値未満のとき、燃焼による温度上昇が小さいため、圧縮端温度を燃焼室の内部の温度の代表値として用いる。すなわち、算出された圧縮端温度を低減するように、吸気バルブの閉弁タイミングを遅角する。一方、噴射量またはトルクが所定値以上のとき、燃焼による温度上昇が大きいため、燃焼室の内部へ吸入される空気量を増加させる、すなわち圧縮端温度が上昇するように吸気バルブの閉弁タイミングを進角する。これは、燃焼による温度上昇が大きい場合、燃焼室の内部の熱容量を増大することで燃料の燃焼による筒内温度の上昇を低減するためである。したがって、ディーゼルエンジンの運転状態に応じて燃焼室の温度を低下することができ、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘおよび粒子状物質を低減することができる。
【００１５】
本発明の請求項２記載のディーゼルエンジンの制御装置によると、制御手段は排気温度が所定の温度となるように吸気バルブの開閉タイミングを変更する。例えば、触媒あるいはＤＰＦが装備されたディーゼルエンジンでは、触媒あるいはＤＰＦの活性化温度を維持するように高温の排気を供給しなければならない。燃焼室の内部の温度と排気温度との間には密接な関係があるため、吸気バルブの開閉タイミングを遅角することにより、燃焼室の内部の温度が上昇する。これにより、排気の温度を触媒またはＤＰＦの活性が高い高温に維持することができ、触媒またはＤＰＦを効率よく使用することができる。また、排気の温度を高めるための燃料の後噴射が不要である。したがって、燃料の消費量を低減することができ、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘおよび粒子状物質を低減することができる。
【００１６】
本発明の請求項３記載のディーゼルエンジンの制御装置によると、制御手段は吸気バルブの開弁タイミングの遅角ならびに排気バルブの開弁タイミングの進角を同時に変更する。低負荷時にＮＯｘの低減を図るため吸気バルブの開閉タイミングを変更して圧縮比を低下すると、燃焼温度が低下し排気の温度も低下する。そこで、排気バルブの開閉タイミングを進角することにより、燃焼途中の高温の排気を触媒またはＤＰＦに供給することができる。したがって、触媒またはＤＰＦを所定の温度に維持でき、燃料の消費量ならびにディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘおよび粒子状物質を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるディーゼルエンジンおよび制御装置を含むディーゼルエンジンシステムの概略構成を図１に示す。
本発明の第１実施例によるディーゼルエンジンシステム１は、一般にコモンレールシステムと称されるものである。ディーゼルエンジンシステム１は、ディーゼルエンジン本体１０、コモンレール３０、制御装置としてのＥＣＵ（Electric Control Unit）４０、バルブタイミング変更手段としての可変バルブタイミング装置５０および燃料供給装置７０などから構成されている。
【００１８】
ディーゼルエンジン本体１０は、複数のシリンダが形成されているシリンダブロック１１、吸気通路２１および排気通路２２が形成されているシリンダヘッド１２、吸気バルブ２３ならびに排気バルブ２４などを有している。シリンダブロック１１にはシリンダ１１ａが形成されており、シリンダ１１ａの内部をピストン１３が往復移動可能である。ピストン１３はクランクシャフト１４に接続されており、シリンダ１１ａの内部におけるピストン１３の往復運動が回転運動に変換される。
【００１９】
シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１の反クランクシャフト側に設置されている。シリンダ１１ａの内周面、ピストン１３のシリンダヘッド側の端面ならびにシリンダヘッド１２のピストン側の端面により包囲されて形成される空間が燃焼室１５である。本実施例では、ディーゼルエンジン本体１０の幾何学的圧縮比を約１６に設定している。
【００２０】
シリンダヘッド１２には、燃焼室１５へ通じる吸気通路２１および排気通路２２が形成されている。また、シリンダヘッド１２には燃焼室１５へ燃料を噴射するインジェクタ１６が設置されている。インジェクタ１６の端部は燃焼室１５へ突出している。
【００２１】
吸気通路２１には吸気バルブ２３が設置されている。吸気バルブ２３は、吸気通路２１を開閉し燃焼室１５へ吸入される吸気の流れを断続する。排気通路２２には排気バルブ２４が設置されている。排気バルブ２４は、排気通路２２を開閉し燃焼室１５から排出される排気の流れを断続する。
【００２２】
吸気バルブ２３および排気バルブ２４は、それぞれ吸気カム５１および排気カム５２により駆動され、開弁および閉弁時期が制御される。吸気カム５１および排気カム５２は、それぞれ吸気カムシャフト５３および排気カムシャフト５４に設けられており、吸気カムシャフト５３および排気カムシャフト５４は図示しないチェーンによりクランクシャフト１４と接続され駆動される。これにより、吸気カムシャフト５３および排気カムシャフト５４はクランクシャフト１４の回転に同期して駆動される。通常カムシャフトはクランクシャフト１４の回転が１／２に減速されて駆動される。吸気バルブ２３および排気バルブ２４はそれぞれ吸気カム５１および排気カム５２のプロフィルにしたがって開閉される。
【００２３】
コモンレール３０には、燃料タンク７１から給送され高圧ポンプ７２で加圧された高圧の燃料が所定圧力の蓄圧状態で蓄えられている。コモンレール３０には、ディーゼルエンジン本体１０の気筒数に応じた複数の燃料配管３１が接続されている。燃料配管３１は、反コモンレール側の端部が各燃焼室に設けられているインジェクタ１６に接続され、コモンレール３０に蓄えられた燃料をインジェクタ１６へ供給する。
【００２４】
ＥＣＵ４０は、ディーゼルエンジンシステム１の各部を制御する。ＥＣＵ４０には、燃料圧センサ８１、クランク角センサ８２およびカムシャフト角センサ８３などが接続されている。燃料圧センサ８１は、コモンレール３０に設置され、コモンレール３０の内部の燃料の圧力を検出する。クランク角センサ８２は、クランクシャフト１４の回転角度を検出する。カムシャフト角センサ８３は、吸気カムシャフト５３および排気カムシャフト５４の回転角度を検出する。ＥＣＵ４０は、燃料圧センサ８１、クランク角センサ８２およびカムシャフト角センサ８３から出力される信号に基づいてインジェクタ１６の燃料噴射時期ならびに高圧ポンプ７２の燃料圧送期間を制御する。
【００２５】
また、ＥＣＵ４０には、アクセルセンサ８４および冷却水温センサ８５などが接続されている。アクセルセンサ８４は、アクセル開度を検出する。冷却水温センサ８５は、シリンダブロック１１の内部に形成されている冷却水流路に設置され、冷却水の温度を検出する。ＥＣＵ４０は、アクセルセンサ８４、クランク角センサ８２、冷却水温センサ８５から出力された信号に基づいて、インジェクタ１６から噴射される燃料の噴射量を算出する。ＥＣＵ４０は、算出された燃料の噴射量によりインジェクタ１６の燃料噴射期間を決定し、決定された燃料噴射期間に基づいてインジェクタ１６を駆動する。
【００２６】
可変バルブタイミング装置５０は、ＥＣＵ４０から送出された信号に基づいてクランクシャフト１４と同期して回転する吸気カムシャフト５３および排気カムシャフト５４の位相を変更する。可変バルブタイミング装置５０は、吸気バルブ２３の開閉タイミングを変更する吸気バルブタイミング変更部および排気バルブ２４の開閉タイミングを変更する排気バルブタイミング変更部を有している。吸気バルブタイミング変更部により変更された吸気カム５１の位相の変化量は、吸気カム５１に設置された図示しない吸気カム変位センサにより検出される。同様に、排気バルブタイミング変更部により変更された排気カム５２の位相の変化量は、排気カム５２に設置された図示しない排気カム変位センサにより検出される。可変バルブタイミング装置５０は油圧により吸気カムシャフト５３および排気カムシャフト５４を駆動しているため、エンジンが停止した後は油圧の低下により吸気カムシャフト５３および排気カムシャフト５４は初期位置に移動する。
【００２７】
燃料供給装置７０は、燃料タンク７１、高圧ポンプ７２およびフィードポンプ７３を有している。フィードポンプ７３は燃料タンク７１に蓄えられている燃料を高圧ポンプ７２へ給送する。高圧ポンプ７２は、ＥＣＵ４０からの指示により所定量の燃料を加圧してコモンレール３０に圧送する。
【００２８】
排気通路２２にはバリアブルノズルターボ（以下、バリアブルノズルターボを「ＶＮＴ」という。）２５が設置されている。ＶＮＴ２５はタービン２５１を有しており、タービン２５１は排気の流れにより回転する。タービン２５１は回転すると、吸気通路２１に設置されているタービン２５２を駆動する。そして、吸気通路２１を流れる空気を燃焼室１５へ過給する。ＶＮＴ２５の出口側には、図示しない触媒およびマフラーが設置されている。燃焼室１５から排出された排気は、タービン２５１を駆動した後、触媒およびマフラーを経て排出される。ＶＮＴ２５は、吸気圧センサ８６およびＶＮＴ駆動量センサ８７からの出力された信号に基づいてＥＣＵ４０により駆動される。
【００２９】
排気通路２２はＶＮＴ２５の入口側でＥＧＲ通路６１へ分岐し、ＥＧＲ通路６１はＥＧＲバルブ６２へ接続されている。ＥＧＲバルブ６２は、排気の一部を吸気に再循環する際、排気のＥＧＲ量を制御する。ＥＧＲバルブ６２は、ＥＣＵ４０により運転状態にあわせて設定されているＥＧＲ量となるように開口度が制御される。これにより、タービン２５２により過給された吸気には排気通路２２から再循環された排気が混合され、燃焼室１５へ吸入される。ＥＧＲ量は、吸気通路２１の上流に設置されている吸気量センサ８８、ＥＧＲバルブ６２に設置されている開口度センサ８９ならびに吸気温度センサ９０から出力された信号に基づいてＥＣＵ４０により決定される。ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ量が所定値を保持するようにフィードバック制御する。
【００３０】
次に、本実施例によるディーゼルエンジンシステム１の作動について説明する。
（始動時）
ディーゼルエンジンの始動時、可変バルブタイミング装置５０は初期状態であり、吸気カムシャフト５３および排気カムシャフト５４は初期位置に位置している。そのため、吸気バルブ２３および排気バルブ２４は、吸気カム５１および排気カム５２のカムプロフィールに応じたタイミングで駆動される。バルブタイミングが初期状態のとき、吸気バルブ２３の閉弁タイミングは下死点側へ進角された状態である。これにより、ディーゼルエンジン本体１０のスタータの始動回転数により最大の充填効率を確保できるように設定され、燃焼室１５の内部の温度は圧縮端において最大となるように設定されている。その結果、着火性が向上し、容易に始動可能である。
【００３１】
始動後、ディーゼルエンジン本体１０の冷却水温、大気温度、吸気温度、燃料噴射量およびエンジンの回転数などの情報から燃焼が不安定であると判断された場合、ＥＣＵ４０からの指示にしたがって可変バルブタイミング装置５０は燃焼による燃焼室１５の内部の温度が最大となるように吸気カム５１の位相を変更し吸気バルブ２３の閉弁時期を遅角する。
【００３２】
（定常運転時）
始動後、冷却水の温度が所定の温度となると、定常運転状態へ移行する。冷却水の温度が所定の温度を上回ると、ＥＣＵ４０により燃焼室１５の内部の温度が所定の温度を上回らないように可変バルブタイミング装置５０は制御される。燃焼室１５の内部の温度は、冷却水温センサ８５、吸気圧センサ８６、吸気量センサ８８および図示しない燃焼室圧力センサなどから出力される信号に基づいてＥＣＵ４０により算出される。ＥＣＵ４０では、図２に示すように燃料の噴射の有無に関係なく燃焼室１５の内部の空気が圧縮されることにより上昇する圧縮端温度ならびに燃料の燃焼によって上昇する燃焼温度の最高値の双方が算出される。
【００３３】
比較的負荷の小さい低負荷域での運転時、燃料の噴射量が小さく、図３に示すように燃料の燃焼によって上昇する温度は小さい。そのため、ＥＣＵ４０は圧縮端温度が所定の温度を上回らないように充填効率を下げ閉弁タイミングを遅角するように可変バルブタイミング装置５０を駆動する。
負荷の大きな中高負荷域での運転時、燃料の噴射量が増大する。そのため、燃焼室１５の内部の温度は、燃料の燃焼が燃焼室１５の内部の温度上昇に寄与する割合が大きくなる。そこで、吸気バルブ２３の閉弁タイミングを進角して燃焼室１５の内部の充填効率を高める。これにより、圧縮端温度が上昇するものの燃焼室１５の内部の熱容量が増大するため、図４に示すように燃焼による燃焼室１５の内部の温度上昇は低減される。
【００３４】
（加速時）
加速時、燃料の噴射量は増大する。一方、ＥＧＲバルブ６２の応答の遅れ、ＶＮＴ２５の過給の遅れなどにより、燃焼室１５の内部の酸素は一時的に不足する。燃焼室１５の内部の酸素の不足は、粒子状物質の排出を招く。そこで、ＥＣＵ４０がアクセルセンサ８４から出力された信号により加速指令を認識すると、ＥＣＵ４０は可変バルブタイミング装置５０を燃焼室１５の内部へ吸入される空気量が最大となるように制御する。例えば、吸気バルブ２３の閉弁タイミングを進角することにより実際の圧縮比を大きくする。
【００３５】
（触媒使用時）
ＮＯｘを還元する触媒は、２００℃以上の限られた温度範囲でのみ触媒活性を示す。そのため、排気温度の制御は非常に重要である。ディーゼルエンジンの場合、熱効率が高いため、排気の温度は低くアイドリング時などは１００℃以下となることもある。そこで、本実施例では可変バルブタイミング装置５０を制御して吸気バルブ２３の閉弁タイミングを遅角し、充填効率を低下させることで高温の排気を燃焼室１５から排出させる。これにより、高温の排気が触媒へ供給され、触媒の温度が上昇する。このとき、ＥＣＵ４０は排気温度センサから出力された信号に基づいて吸気バルブ２４の閉弁タイミングを変更する。
【００３６】
以上説明したように、本発明の第１実施例によると、ディーゼルエンジン本体１０の運転状態に応じて吸気バルブ２３のバルブタイミングを変更して圧縮比を変更している。運転状態は、各部のセンサにより検出し、ＥＣＵ４０はそれらのセンサから出力された信号に基づいて運転状態を判別しそれに応じて可変バルブタイミング装置５０を制御している。これにより、燃焼室１５の内部の温度を制御している。そのため、圧縮比によらずディーゼルエンジン本体１０の始動性を向上することができる。また、燃焼室１５の内部の温度を制御することにより、排出されるＮＯｘおよび粒子状物質を低減することができる。さらに、圧縮比を小さくすることにより、発生する騒音を低減することができる。
【００３７】
本発明の第１実施例によると、排気バルブ２４の開弁タイミングを進角することにより排気温度を高めることができる。そのため、触媒の温度を触媒反応が進行する温度まで高めることができる。したがって、排気に含まれるＮＯｘおよび粒子状物質を低減することができる。
【００３８】
（第２実施例）
本発明の第２実施例について説明する。
第２実施例では、可変バルブタイミング装置５０の吸気バルブタイミング変更部と排気バルブタイミング変更部とを同時に制御する点で第１実施例と異なる。その他の点は、第１実施例と同様である。
【００３９】
第２実施例では、吸気バルブ２３の開閉タイミングの変更と排気バルブ２４の開閉タイミングの変更とを同時に実施する。上記の第１実施例で説明したように、吸気バルブ２３のバルブタイミングを変更することにより燃焼室１５の内部の温度が低下する。そのため、排気の温度も低下し、触媒へ供給される温度が低下する。そこで、第２実施例では、吸気バルブ２３の閉弁タイミングを遅角し燃焼室１５の温度を低下させた場合、排気バルブ２４の閉弁タイミングを進角している。これにより、燃焼中の排気が燃焼室１５から排出され、排気の温度低下が防止される。
したがって、触媒活性の低下を防止することができ、排出されるＮＯｘおよび粒子状物質を低減することができる。
【００４０】
（第３実施例）
本発明の第３実施例について説明する。
第３実施例では、上述の第１実施例または第２実施例と比較してディーゼルエンジン本体１０の圧縮比を高めている。第３実施例では、幾何学圧縮比を約１８以上に設定している。
【００４１】
圧縮比を高めることにより、定常運転時の燃焼室１５の内部の温度は第１実施例と比較して高くなる。そのため、中高負荷域では燃焼室１５の内部の温度が高くなり、排出されるＮＯｘおよび粒子状物質が増加する。そこで、第３実施例では、吸気バルブ２３の閉弁タイミングを遅角している。吸気バルブ２３の閉弁タイミングを遅角することにより、圧縮端温度の上昇が低減される。
したがって、燃焼室１５の内部の温度上昇が低減され、排出されるＮＯｘおよび粒子状物質を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるディーゼルエンジンシステムの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施例によるディーゼルエンジンシステムにおいて、クランクシャフトの回転角度とＥＣＵにより算出された圧縮端温度および燃焼温度との関係を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例によるディーゼルエンジンシステムにおいて、クランクシャフトの回転角度と低負荷時の温度変化との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例によるディーゼルエンジンシステムにおいて、クランクシャフトの回転角度と中高負荷時の温度変化との関係を示す図である。
【符号の説明】
１    ディーゼルエンジンシステム
１０    ディーゼルエンジン本体
１１ａ  シリンダ
１５    燃焼室
１６    インジェクタ
２１    吸気通路
２２    排気通路
２３    吸気バルブ
２４    排気バルブ
４０    ＥＣＵ（制御手段、補正手段、算出手段）
５０    可変バルブタイミング装置（バルブタイミング変更手段）
８５    冷却水温センサ（燃焼状態検出手段）
８６    吸気圧センサ（燃焼状態検出手段）
８８    吸気量センサ（燃焼状態検出手段）
【図１】
0004453220.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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