(57)【要約】【課題】燃費を悪化させることなく、排気浄化触媒の温度を制御して、例えば排気浄化触媒の早期活性化を実現可能な排気浄化触媒の温度制御装置及び温度制御方法を提供する。【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ、多数の微細通路を有するハニカム状の触媒担体によって形成される排気浄化触媒の温度制御装置であって、排気浄化触媒に伝搬する音響エネルギＥａと、排ガスと触媒壁面との摩擦によって失われる摩擦損失エネルギＥｆとの差(Ｅａ−Ｅｆ)が、取りうる最大値から所定範囲内の値となるように、排気脈動の角速度ω及び熱拡散緩和時間τから定まるパラメータωτを計算するパラメータ計算手段(ステップＳ２)と、パラメータωτに基づいて排気脈動角速度ωを計算する排気脈動角速度計算手段(ステップＳ３)と、排気脈動角速度計算手段で計算した排気脈動角速度ωが実現するように内燃機関を制御する機関制御手段(ステップＳ４)とを備える。【選択図】図７
2007263099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、多数の微細通路を有するハニカム状の触媒担体によって形成される排気浄化触媒の温度制御装置であって、
前記排気浄化触媒に伝搬する音響エネルギＥａと、排ガスと触媒壁面との摩擦によって失われる摩擦損失エネルギＥｆとの差(Ｅａ−Ｅｆ)が、取りうる最大値から所定範囲内の値となるように、排気脈動の角速度ω及び熱拡散緩和時間τから定まるパラメータωτを計算するパラメータ計算手段と、
前記パラメータωτに基づいて排気脈動角速度ωを計算する排気脈動角速度計算手段と、
前記排気脈動角速度計算手段で計算した排気脈動角速度ωが実現するように内燃機関を制御する機関制御手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項２】
前記機関制御手段は、機関回転数を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項３】
前記機関制御手段は、コースト走行中に内燃機関の排気側に定在的な波動が生じるように排気バルブを開閉制御する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項４】
前記機関制御手段は、気筒停止中に内燃機関の排気側に定在的な波動が生じるように排気バルブを開閉制御する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項５】
前記機関制御手段は、内燃機関の排気側に定在的な波動が生じるように、内燃機関のクランクシャフトが１回転する間に前記排気バルブを複数回開閉する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項６】
前記機関制御手段は、内燃機関の排気側に定在的な波動が生じるように、吸気バルブを閉弁し、前記排気バルブを常時開にする、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項７】
前記機関制御手段は、内燃機関の回転数を制御しても車両走行速度が変わらないように変速機の変速比をも制御する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項８】
前記機関制御手段は、出力が変わらないように内燃機関の回転数を制御する、
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項９】
前記機関制御手段は、前記排気浄化触媒が活性温度よりも低いときに内燃機関を制御する、
ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項１０】
前記機関制御手段は、低温始動時に前記内燃機関を制御する、
ことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項１１】
前記排気浄化触媒は、排気バルブ側に多くの触媒が塗布されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項１２】
前記排気浄化触媒は、排気バルブ側に活性温度の高い触媒が塗布されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項１３】
定格回転数で運転されるシリーズハイブリッド車両に搭載される、
ことを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の排気浄化触媒の温度制御装置。
【請求項１４】
内燃機関の排気通路に設けられ、多数の微細通路を有するハニカム状の触媒担体によって形成される排気浄化触媒の温度制御方法であって、
前記排気浄化触媒に伝搬する音響エネルギＥａと、排ガスと触媒壁面との摩擦によって失われる摩擦損失エネルギＥｆとの差(Ｅａ−Ｅｆ)が、取りうる最大値から所定範囲内の値となるように、排気脈動の角速度ω及び熱拡散緩和時間τから定まるパラメータωτを計算するパラメータ計算工程と、
前記パラメータωτに基づいて排気脈動角速度ωを計算する排気脈動角速度計算工程と、
前記排気脈動角速度計算工程で計算した排気脈動角速度ωが実現するように内燃機関を制御する機関制御工程と、
を備えることを特徴とする排気浄化触媒の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排気浄化触媒の温度を制御する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒を活性化するために、排ガス温度を昇温する技術が開示されている(特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００５−２３８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述した従来技術では、排ガス温度を上昇させるために燃料噴射量を増量する。そのため燃費が悪化する。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、燃費を悪化させることなく、排気浄化触媒の温度を制御して、例えば排気浄化触媒の早期活性化を実現可能な排気浄化触媒の温度制御装置及び温度制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、内燃機関（１）の排気通路（２１）に設けられ、多数の微細通路を有するハニカム状の触媒担体によって形成される排気浄化触媒（２２）の温度制御装置であって、前記排気浄化触媒（２２）に伝搬する音響エネルギＥａと、排ガスと触媒壁面との摩擦によって失われる摩擦損失エネルギＥｆとの差(Ｅａ−Ｅｆ)が、取りうる最大値から所定範囲内の値となるように、排気脈動の角速度ω及び熱拡散緩和時間τから定まるパラメータωτを計算するパラメータ計算手段（ステップＳ２）と、前記パラメータωτに基づいて排気脈動角速度ωを計算する排気脈動角速度計算手段（ステップＳ３）と、前記排気脈動角速度計算手段で計算した排気脈動角速度ωが実現するように内燃機関を制御する機関制御手段（ステップＳ４）とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、排気浄化触媒に伝搬する音響エネルギＥａと、排ガスと触媒壁面との摩擦によって失われる摩擦損失エネルギＥｆとの差(Ｅａ−Ｅｆ)が、取りうる最大値から所定範囲内の値となるように、排気脈動の角速度ω及び熱拡散緩和時間τから定まるパラメータωτを計算し、排気脈動角速度ωが実現するように内燃機関を制御するので、排気浄化触媒の内部に温度勾配ができ、高温部分の触媒を早期に活性化させることができ、早期に排気浄化することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態についてさらに詳しく説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
本発明のポイントは、燃料を増量することなく、排気浄化触媒を早期に活性化できる点である。そこでまず初めに発明の理解を容易にするために、本発明によって触媒を昇温できる理由について説明する。
【００１０】
図１に示すように、多数の平行通路を有するスタックの前後に温度差(TH1＞TC1)をつけて温度勾配を生じさせると、特定条件下でスタックに自励的な発振が生じ、高温側から音響インテンシティＩの進行波が生じることが知られている。
【００１１】
その反対に、図２に示すように、多数の平行通路を有するスタックに音響インテンシティＩの進行波が伝搬すると、特定条件下で、その進行波と逆方向に熱の移動がおきて、スタックに温度勾配(TH2＞TC2)が生じ、伝搬側が高温TH2になって反対側が低温TC2になることが知られている。
【００１２】
本発明は、このような特性を利用して排気浄化触媒の活性化を図ろうとするものである。この特性についてさらに詳しく説明する。
【００１３】
流路半径ｒの流路に熱拡散係数αの流体(気体)が存在するとき、熱拡散の緩和時間τは以下の式(1)で表される。
【００１４】
【数１】
2007263099.tif 000003
【００１５】
なお熱拡散係数αは、気体の状態によって定まる。
【００１６】
式(1)で定められる熱拡散緩和時間τに、音響(波動)の角速度ωを乗じたωτをパラメータとして考える。また壁面近傍に生じる熱境界層をδとする。
【００１７】
パラメータωτが十分大きい場合(すなわち流路半径ｒが熱境界層δに対して十分大きい場合、逆に言えば、熱境界層δが流路半径ｒに対して十分小さい場合)には、ハニカム担体には等温変化が生じる。
【００１８】
これに対して、パラメータωτが十分小さい場合(すなわち流路半径ｒが熱境界層δに対して十分小さい場合、逆に言えば、熱境界層δが流路半径ｒに対して十分大きい場合)には、ハニカム担体には断熱変化が生じ、ハニカム担体内部で熱の授受が行われる。パラメータωτが十分小さい状態のハニカム担体に音響エネルギを伝搬すると、その音響エネルギはハニカム担体の下流に行くにしたがって減衰するが、このときハニカム担体には、伝搬側が高温で、ハニカム担体の下流に行くにしたがって低温となる温度勾配が生じる。このようにパラメータωτが十分小さい状態のハニカム担体は、伝搬してきた音響エネルギをハニカム担体の温度に変換する、すなわち、音響エネルギをハニカム担体で回収し熱エネルギに変換するのである。
【００１９】
本発明は、このような現象に着目してなされたものである。
【００２０】
音響(波動)の角速度は排気脈動の角速度に応じて変化する。そこで上記のωを排気脈動の角速度として考える。そして排気脈動の角速度ωは内燃機関の回転速度Ｎｅに応じて変化する。すなわち内燃機関の回転速度Ｎｅが上昇すれば排気脈動角速度ωも大きくなる。逆に内燃機関の回転速度Ｎｅが低下すれば排気脈動角速度ωも小さくなる。
【００２１】
その一方で内燃機関の回転速度Ｎｅが上昇すると排気脈動の周期Ｔが小さくなり、排気とハニカム壁面との摩擦によって失われるエネルギ(摩擦損失エネルギ)が増大する。
【００２２】
これらの関係を図３に示す。
【００２３】
音響エネルギＥａは、パラメータωτが小さい間は略一定であり、その後パラメータωτが大きくなるにつれて小さくなった後、略一定となる。
【００２４】
一方、摩擦損失エネルギＥｆは、パラメータωτが大きくなるほど小さくなって最終的には略一定になる。
【００２５】
したがって、(Ｅａ−Ｅｆ)は、パラメータωτが小さい間は、パラメータωτが大きくなるにつれて増加して最大値(Ｅａ−Ｅｆ)maxに達した後、パラメータωτが大きくなるにつれて小さくなり、その後、略一定となる。このような(Ｅａ−Ｅｆ)maxとなるときのパラメータωτの値をωτmaxとする。
【００２６】
(Ｅａ−Ｅｆ)が(Ｅａ−Ｅｆ)max付近になるように排気脈動を制御できれば、ハニカム担体の温度勾配を大きくすることができる。そして高温になる部分に触媒を多く塗布しておけば触媒の早期活性化が可能であり、早期に排気浄化できる。あるいは、高温になる部分に活性温度の高い触媒を塗布するようにしてもよい。活性温度の高い触媒は排気浄化性能が高く、このようにすることで早期に高い排気浄化性能を得ることができる。
【００２７】
次に以上の考え方を実現するシステムについて図４を参照しながら説明する。
【００２８】
図４は、本発明による排気浄化触媒の温度制御装置の第１実施形態を説明する図である。
【００２９】
内燃機関１は、ピストン１１の上下動に応動して吸気バルブ５１及び排気バルブ６１が開閉する。
【００３０】
排気通路２１には排気浄化触媒２２が配置されている。排気浄化触媒２２は、ハニカム状の触媒担体に白金(Ｐｔ)，ロジウム(Ｒｈ)などの触媒成分が塗布されている。
【００３１】
排気通路２１の排気浄化触媒２２の前後には触媒入口圧力センサ２３ａ及び触媒出口圧力センサ２３ｂが設けられている。
【００３２】
コントローラ７０は、アクセルペダルの踏込量信号などに基づいて内燃機関の目標回転数及び目標負荷を計算し、燃料噴射弁３１の燃料噴射時期や燃料噴射量、点火プラグ３２の点火時期、スロットルバルブ３３の開度、変速機３４の変速比などを制御する。またコントローラ７０は、触媒入口圧力センサ２３ａ及び触媒出口圧力センサ２３ｂの差圧から排ガス速度Ｕを求めることもできる。コントローラ７０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。エンジンコントローラ５０を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。
【００３３】
なお排気浄化触媒２２は、図５に示すようにエキゾーストマニホールドのブランチ部分に設けたり、図６に示すようにエキゾーストマニホールドのブランチが集合部分よりも下流に設けてもよい。
【００３４】
図７は、本発明による排気浄化触媒の温度制御装置の第１実施形態の具体的な制御を説明するフローチャートである。
【００３５】
コントローラ７０は、コースト走行制御中や気筒停止制御中であるときに制御可能であると判定し、図７に示すフローチャートにしたがって排気浄化触媒の温度制御を行う。また排気浄化触媒が活性温度よりも低いときや内燃機関を低温始動するときに制御が必要であると判定し、図７に示すフローチャートにしたがって排気浄化触媒の温度制御を行う。
【００３６】
ステップＳ１においてコントローラ７０は、音響エネルギＥａを求める。具体的には例えば以下の式(2)に基づいて計算する。
【００３７】
【数２】
2007263099.tif 000004
【００３８】
なお排ガス速度Ｕは、触媒の入口圧力と出口圧力との差圧に基づいて計算することができる。
【００３９】
また別の方法としては、内燃機関の運転状態に基づく音響エネルギの特性マップをあらかじめ実験を通じて設定しておき、このマップに基づいて音響エネルギＥａを求めてもよい。
【００４０】
ステップＳ２においてコントローラ７０は、音響エネルギＥａと摩擦損失エネルギＥｆとの差(Ｅａ−Ｅｆ)が最大となるようなパラメータωτを求める。なお摩擦損失エネルギＥｆは、上述の通り、パラメータωτに応じて変化する。そこでコントローラ７０は、(Ｅａ−Ｅｆ)が最大となるように摩擦損失エネルギＥｆ及びパラメータωτを決定する。なお理想的には音響エネルギＥａと摩擦損失エネルギＥｆとの差(Ｅａ−Ｅｆ)が最大となるようなパラメータωτを求めればよいが、(Ｅａ−Ｅｆ)が取りうる最大値から所定範囲内の値となるように、パラメータωτを計算してもよい。
【００４１】
ステップＳ３においてコントローラ７０は、パラメータωτを熱拡散緩和時間τで除して排気脈動角速度ωを計算する。なお熱拡散緩和時間τは上式(1)より求まる。熱拡散係数αは気体の状態によって変わるが、内燃機関の運転状態に基づく熱拡散係数の特性マップをあらかじめ実験を通じて設定しておき、このマップに基づいて熱拡散係数αを求めればよい。
【００４２】
ステップＳ４においてコントローラ７０は、計算した排気脈動角速度ωが実現できるように内燃機関を制御する。具体的には内燃機関の回転数Ｎｅを制御する。すなわち排気脈動角速度ωを大きくするときは内燃機関の回転速度Ｎｅを上げる。逆に排気脈動角速度ωを小さくするときは内燃機関の回転速度Ｎｅを下げる。
【００４３】
本実施形態によれば、音響エネルギＥａと摩擦損失エネルギＥｆとの差(Ｅａ−Ｅｆ)が取りうる最大値から所定範囲内(なおその範囲についてはあらかじめ実験によって適合しておく)の値となるようなパラメータωτ(なおパラメータωτは排気脈動の角速度ω及び熱拡散緩和時間τから定まる)を計算し、排気脈動角速度ωが実現するように内燃機関を制御するので、排気浄化触媒の内部の温度勾配を制御することができ、より早期に排気浄化触媒を高温にすることができる。したがって排気浄化触媒が早期に活性化する。また高温になる部分に触媒を多く塗布しておけば早期に排気浄化性能を高めることができる。あるいは、高温になる部分に活性温度の高い触媒を塗布するようにしてもよい。活性温度の高い触媒は排気浄化性能が高く、このようにすることで早期に高い排気浄化性能を得ることができる。
【００４４】
特に音響エネルギＥａと摩擦損失エネルギＥｆとの差(Ｅａ−Ｅｆ)が最大値となるようなパラメータωτを計算し、排気脈動角速度ωが実現するように内燃機関を制御すれば、最高の効果を得ることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
排気脈動角速度ωを変化させるには、エンジン回転数だけでなく、排気バルブの開閉タイミングを変化させてもよい。図８はバルブ開閉時期を調整する可変動弁機構を説明する図である。
【００４６】
可変動弁機構２００は、例えば特開平１１−１０７７２５号に開示された機構を用いることができる。ここでは図８に沿って可変動弁機構について簡単に説明する。
【００４７】
可変動弁機構２００は、カムシャフト２１０と、リンクアーム２２０と、バルブリフト制御シャフト２３０と、ロッカアーム２４０と、リンク部材２５０と、揺動カム２６０とを備え、揺動カム２６０の揺動によって排気バルブ６１を開閉する。
【００４８】
カムシャフト２１０は、エンジン前後方向に沿ってシリンダヘッド上部に回転自在に支持される。カムシャフト２１０の一端は、カムスプロケット２７０に挿入される。カムスプロケット２７０は、エンジンのクランク軸からトルクが伝達されて回転する。カムシャフト２１０は、カムスプロケット２７０とともに回転する。カムシャフト２１０は、油圧によってカムスプロケット２７０に対して相対回転し、カムスプロケット２７０に対する位相を変更できる。このような構造によって、クランク軸に対するカムシャフト２１０の回転位相を変更できる。カムシャフト２１０にはカム２１１が固定される。カム２１１はカムシャフト２１０と一体回転する。
【００４９】
リンクアーム２２０はカム２１１を挿通して支持される。
【００５０】
バルブリフト制御シャフト２３０は、カムシャフト２１０と平行に配置される。バルブリフト制御シャフト２３０にはカム２３１が一体形成される。バルブリフト制御シャフト２３０はアクチュエータ２８０によって所定回転角度範囲内で回転するように制御される。
【００５１】
ロッカアーム２４０はカム２３１を挿通して支持され、リンクアーム２２０に連結される。
【００５２】
リンク部材２５０は、ロッカアーム２４０に連結される。
【００５３】
揺動カム２６０は、カムシャフト２１０を挿通し、カムシャフト２１０を中心として揺動自在である。揺動カム２６０は、リンク部材２５０に連結される。揺動カム２６０は上下動して、タペット６３を介して排気バルブ６１を押し下げる。
【００５４】
続いて図９を参照して可変動弁機構２００の動作を説明する。
【００５５】
図９(Ａ−１)(Ａ−２)は排気バルブのリフト量を最大にするときの様子を示す図である。図９(Ａ−１)は排気バルブが閉弁状態であって揺動カムの揺動方向が反転するときの様子を示す。すなわちこのときカムノーズ２６２が最高位置にある。図９(Ａ−２)は排気バルブが開弁状態であって揺動カムの揺動方向が反転するときの様子を示す。すなわちこのときカムノーズ２６２が最低位置にある。
【００５６】
図９(Ｂ−１)(Ｂ−２)は排気バルブのリフト量を最小にするときの様子を示す図である。図９(Ｂ−１)はカムノーズ２６２が最高位置にあり、揺動カムの揺動方向が反転するときの様子を示す。図９(Ｂ−２)はカムノーズ２６２が最低位置にあり、揺動カムの揺動方向が反転するときの様子を示す。本実施形態では排気バルブの最大リフト量がゼロである。そのため、図９(Ｂ−１)(Ｂ−２)では揺動カムの作動にかかわらず、排気バルブは常に閉弁状態である。
【００５７】
排気バルブのリフト量を大きくするには、図９(Ａ−１)(Ａ−２)に示すように、バルブリフト制御シャフト２３０を回転してカム２３１の位置を下げ、軸心Ｐ１を軸心Ｐ２の下方にセットする。これによりロッカアーム２４０は、全体が下方に移動する。
【００５８】
この状態でカムシャフト２１０を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム２２０→ロッカアーム２４０→リンク部材２５０→揺動カム２６０と伝達する。
【００５９】
図９(Ａ−１)のように、カム２１１がカムシャフト２１０よりも左側にあるときは揺動カム２６０の基円部２６１がタペット６３に当接しており、このとき排気バルブ６１は閉弁する。
【００６０】
図９(Ａ−２)のように、カム２１１がカムシャフト２１０よりも右側にあるときは揺動カム２６０のカムノーズ２６２がタペット６３に当接しており、このとき排気バルブ６１は開弁する。
【００６１】
排気バルブのリフト量を小さくするには、図９(Ｂ−１)(Ｂ−２)に示すように、バルブリフト制御シャフト２３０を回転してカム２３１の位置を上げ、軸心Ｐ１を軸心Ｐ２の右斜上方にセットする。これによりロッカアーム２４０は、全体が上方に移動する。
【００６２】
この状態でカムシャフト２１０を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム２２０→ロッカアーム２４０→リンク部材２５０→揺動カム２６０と伝達する。
【００６３】
図９(Ｂ−１)のように、カム２１１がカムシャフト２１０よりも左側にあるときは揺動カム２６０の基円部２６１がタペット６３に当接しており、このとき排気バルブ６１は閉弁する。
【００６４】
図９(Ｂ−２)のように、カム２１１がカムシャフト２１０よりも右側にあるときであっても揺動カム２６０の基円部２６１がタペット６３に当接しており、このとき排気バルブ６１は閉弁する。
【００６５】
このように、バルブリフト制御シャフト２３０を回転してカム２３１の位置を上げ、軸心Ｐ１を軸心Ｐ２の右斜上方にセットした場合には、カムシャフト２１０が回転して揺動カムが揺動しても、排気バルブは常に閉弁する。
【００６６】
図１０は可変動弁機構２００による排気バルブのリフト量及び開閉時期を示す図である。実線はバルブリフト制御シャフト２３０を回転したときの排気バルブのリフト量及び開閉時期を示す図である。破線はカムシャフト２１０のカムスプロケット２７０に対する位相を変更したときの排気バルブの開閉時期を示す図である。
【００６７】
上述した可変動弁機構２００の構造によれば、排気バルブのリフト量及び作動角を連続的に変更することができる。このようにバルブリフト制御シャフト２３０の角度及びカムシャフト２１０のカムスプロケット２７０に対する位相を変更することで、排気バルブのリフト量及び作動角を連続的に自在に変更することができる。
【００６８】
なお同様の機構を使用すれば吸気バルブについてもリフト量及び作動角を連続的に自在に変更することができる。
【００６９】
本実施形態の可変動弁機構によって、吸排気バルブの開閉タイミングを変化させても排気脈動角速度ωを変化させることができ、排気浄化触媒の内部の温度勾配を制御することができ、より早期に排気浄化触媒を高温にすることができる。
【００７０】
（第３実施形態）
排気バルブの開閉タイミングを変化させるには、電磁駆動バルブを使用してもよい。電磁駆動バルブは、例えば、特開２０００−４５７３３号に開示された機構を用いることができる。ここでは電磁駆動バルブについて簡単に説明する。
【００７１】
図１１は電磁駆動機構による排気バルブの開閉タイミング調整について説明する図であり、図１１(Ａ)は開弁時の状態、図１１(Ａ)は閉弁時の状態を表す。
【００７２】
排気バルブ６１は、バルブシート６３に着座又は離座することによって排気ポート６２を開閉する。排気バルブ６１のバルブステム６４には、可動子６５が固着されている。可動子６５は、磁性材料で形成されている。可動子６５は、上側スプリング６６及び下側スプリング６７と連結する。上側スプリング６６及び下側スプリング６７は、バルブステム６４を遊挿する。可動子６５の上下には、開弁用電磁コイル６８と閉弁用電磁コイル６９とを備える。開弁用電磁コイル６８は、下側スプリング６７を遊挿する。閉弁用電磁コイル６９は、上側スプリング６６を遊挿する。
【００７３】
次に、排気バルブ６１の開閉動作について説明する。開弁用電磁コイル６８及び閉弁用電磁コイル６９への電力供給がともに遮断されている状態では、上側スプリング６６及び下側スプリング６７の弾性力によって、可動子６５は電磁コイル６８，６９の中間に位置する。開弁用電磁コイル６８に通電すると、図１１(Ａ)に示すように可動子６５は開弁用電磁コイル６８に引き寄せられて矢印Ｃの方向に移動し、排気ポート６２を開弁する。一方、閉弁用電磁コイル６９に通電すると、図１１(Ｂ)のように可動子６５は閉弁用電磁コイル６９に引き寄せられて矢印Ｄの方向に移動し、排気ポート６２を閉弁する。以上のような電磁駆動バルブを使用すれば、排気バルブの開閉タイミングを変化させることができ、またクランクシャフトが１回転する間に排気バルブ６１を複数回開閉することもできる。
【００７４】
なお同様の機構を使用すれば吸気バルブについても開閉時期や開閉回数を自在に変更することができる。
【００７５】
本実施形態の電磁駆動バルブによって、吸排気バルブの開閉タイミングや開閉回数を変化させても排気脈動角速度ωを変化させることができ、排気浄化触媒の内部の温度勾配を制御することができ、より早期に排気浄化触媒を高温にすることができる。
【００７６】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００７７】
例えば、定格回転数で運転されるシリーズハイブリッド車両に搭載すれば、より効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の原理を説明する図である。
【図３】パラメータωτに対する音響エネルギＥａ及び摩擦損失エネルギＥｆの変化を示す図である。
【図４】本発明による排気浄化触媒の温度制御装置の第１実施形態を説明する図である。
【図５】排気浄化触媒をエキゾーストマニホールドのブランチ部分に設けた場合を例示する図である。
【図６】排気浄化触媒をエキゾーストマニホールドのブランチが集合部分よりも下流に設けた場合を例示する図である。
【図７】本発明による排気浄化触媒の温度制御装置の第１実施形態の具体的な制御を説明するフローチャートである。
【図８】可変動弁機構について説明する図である。
【図９】可変動弁機構の動作を説明する図である。
【図１０】可変動弁機構による排気バルブのリフト量及び開閉時期を示す図である。
【図１１】電磁駆動機構による排気バルブの開閉タイミング調整について説明する図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  内燃機関
１１  ピストン
２１  排気通路
２２  排気浄化触媒
２３ａ  触媒入口圧力センサ
２３ｂ  触媒出口圧力センサ
５１  吸気バルブ
６１  排気バルブ
７０  コントローラ
ステップＳ２  パラメータ計算手段／パラメータ計算工程
ステップＳ３  排気脈動角速度計算手段／排気脈動角速度計算工程
ステップＳ４  機関制御手段／機関制御工程
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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