(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関において、排気ガス中の燃料がＥＧＲ制御によって吸気側に回り込むのを抑え、ＥＧＲ制御と燃料添加制御とを両立させることを目的とする。【解決手段】内燃機関１０は、各気筒１２〜１８の排気ガスが流れる排気マニホールド３２と、排気マニホールド３２のＥＧＲ供給口４２に接続されたＥＧＲ通路４４と、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加弁５４とを備える。そして、燃料添加弁５４によって排気マニホールド３２内に燃料を添加するときには、バルブタイミング制御によって排気マニホールド３２内の排気ガスを増量させる。これにより、排気ガス中に添加された燃料を希釈することができ、排気ガス中の燃料がＥＧＲ通路４４を介して吸気通路３０側に回り込むのを抑制することができる。【選択図】図５
2009013929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁と排気弁とを有する複数の気筒と、
前記各気筒から排出された排気ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ手段と、
前記排気通路に設けられ、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段によって排気ガス中に燃料が添加されるときに、前記各気筒のうち少なくとも１つの気筒である対象気筒の排気ガスを増量させる排気ガス増量手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記排気通路は、前記各気筒の排気ガスが合流して流れる排気マニホールドと、前記燃料添加手段の近傍で前記排気マニホールド内の排気ガスを触媒に向けて流出させる排気流出口と、前記排気流出口から離れた位置で前記排気マニホールド内の排気ガスの一部を前記ＥＧＲ手段に供給するＥＧＲ供給口とを備え、
前記排気ガス増量手段は、前記各気筒のうち前記排気流出口に最も近い気筒を前記対象気筒に設定する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記燃料添加手段は、前記対象気筒の排気ポートと前記排気流出口との間に燃料を添加する構成としてなる請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記排気通路は、前記各気筒の排気ガスが合流して流れる排気マニホールドと、前記燃料添加手段の近傍で前記排気マニホールド内の排気ガスを触媒に向けて流出させる排気流出口と、前記排気流出口から離れた位置で前記排気マニホールド内の排気ガスの一部を前記ＥＧＲ手段に供給するＥＧＲ供給口とを備え、
前記排気ガス増量手段は、前記各気筒のうち前記ＥＧＲ供給口に最も近い気筒を前記対象気筒に設定する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記各気筒の吸気弁と排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを可変に設定するバルブタイミング可変手段を備え、
前記排気ガス増量手段は、前記バルブタイミング可変手段によって前記対象気筒の排気ガスを増量させる構成としてなる請求項１乃至４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記排気ガス増量手段は、前記対象気筒で排気ガスを吸気行程に残留させる内部ＥＧＲが行われているときに、この内部ＥＧＲによる残留排気ガスの量を減少させる構成としてなる請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記排気ガス増量手段は、前記対象気筒の吸気上死点の近傍で前記吸気弁の作動角と前記排気弁の作動角との間にオーバーラップが設定されているときに、このオーバーラップを減少させる構成としてなる請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記排気ガス増量手段は、前記対象気筒の吸気弁と排気弁とを閉弁させる全閉期間が吸気上死点を跨いで設定されているときに、この全閉期間を減少させる構成としてなる請求項６に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記排気ガス増量手段は、前記対象気筒の吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅い時期に設定されているときに、この閉弁時期を吸気下死点までの範囲で早める構成としてなる請求項５に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記燃料添加手段による燃料添加を間欠的に実行させる間欠添加手段を備え、
前記排気ガス増量手段は、燃料の添加タイミングに同期して前記対象気筒の排気ガスを増量させる構成としてなる請求項１乃至９の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記ＥＧＲ手段によって各気筒の吸気側に還流される排気ガス中の燃料の濃度を検知する濃度検知手段を備え、
前記排気ガス増量手段は、前記濃度検知手段の検知結果に応じて前記対象気筒の排気ガス量を制御する構成としてなる請求項１乃至１０の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記燃料添加手段による燃料添加を前記対象気筒の排気行程と同期させて行う排気・添加同期手段を備えてなる請求項１乃至１１の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記燃料添加手段による燃料添加が実行されるときに、前記ＥＧＲ手段による排気ガスの還流量を減少させる外部ＥＧＲ減量手段と、
前記外部ＥＧＲ減量手段によって排気ガスの還流量を減少させるときに、前記各気筒のうち少なくとも１つの気筒で排気ガスが吸気行程に残留する量を増大させる内部ＥＧＲ増量手段と、
を備えてなる請求項１乃至１２の何れか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の動力源等として好適に用いられる内燃機関に関し、特に、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）によって排気ガスの一部を吸気側に還流しつつ、触媒の還元処理等を行うために排気ガス中に燃料を添加する構成とした内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１（特開２００５−１６４９５号公報）に開示されているように、運転中にＥＧＲ制御と燃料添加制御とを実行するようにした内燃機関が知られている。従来の内燃機関は、排気ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ通路と、排気ガス中に燃料（還元燃料）を添加する燃料添加弁とを備えている。
【０００３】
ここで、還元燃料がＥＧＲ通路を介して吸気側に回り込むと、この還元燃料は、混合気の空燃比を変動させたり、混合気と共に燃焼することによって想定外のトルクを発生させる原因となる。このため、従来技術では、特定の気筒の排気行程が行われている間は、還元燃料の添加を中断する構成としている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来技術では、特定の気筒が排気行程を行っているときに、燃料添加制御を中断する構成としている。しかし、燃料添加制御では、触媒の浄化性能を安定的に維持するために、必要な量の還元燃料が適切なタイミングで添加される。
【０００６】
従って、燃料添加制御が途中で中断されると、還元燃料を添加すべき適切なタイミングに対して実際の添加タイミングが遅れたり、還元燃料の添加量が不足することがある。このため、従来技術では、触媒の還元処理を円滑に行うことが難しくなり、排気エミッションが悪化し易くなるという問題がある。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排気ガス中に添加された燃料がＥＧＲ制御によって吸気側に回り込むのを抑えることができ、ＥＧＲ制御と燃料添加制御とを両立させて排気エミッションを向上させることが可能な内燃機関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】
【０００８】
第１の発明は、吸気弁と排気弁とを有する複数の気筒と、
前記各気筒から排出された排気ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ手段と、
前記排気通路に設けられ、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段によって排気ガス中に燃料が添加されるときに、前記各気筒のうち少なくとも１つの気筒である対象気筒の排気ガスを増量させる排気ガス増量手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明によると、前記排気通路は、前記各気筒の排気ガスが合流して流れる排気マニホールドと、前記燃料添加手段の近傍で前記排気マニホールド内の排気ガスを触媒に向けて流出させる排気流出口と、前記排気流出口から離れた位置で前記排気マニホールド内の排気ガスの一部を前記ＥＧＲ手段に供給するＥＧＲ供給口とを備え、
前記排気ガス増量手段は、前記各気筒のうち前記排気流出口に最も近い気筒を前記対象気筒に設定する構成としている。
【００１０】
第３の発明によると、前記燃料添加手段は、前記対象気筒の排気ポートと前記排気流出口との間に燃料を添加する構成としている。
【００１１】
第４の発明によると、前記排気通路は、前記各気筒の排気ガスが合流して流れる排気マニホールドと、前記燃料添加手段の近傍で前記排気マニホールド内の排気ガスを触媒に向けて流出させる排気流出口と、前記排気流出口から離れた位置で前記排気マニホールド内の排気ガスの一部を前記ＥＧＲ手段に供給するＥＧＲ供給口とを備え、
前記排気ガス増量手段は、前記各気筒のうち前記ＥＧＲ供給口に最も近い気筒を前記対象気筒に設定する構成としている。
【００１２】
第５の発明によると、前記各気筒の吸気弁と排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを可変に設定するバルブタイミング可変手段を備え、
前記排気ガス増量手段は、前記バルブタイミング可変手段によって前記対象気筒の排気ガスを増量させる構成としている。
【００１３】
第６の発明によると、前記排気ガス増量手段は、前記対象気筒で排気ガスを吸気行程に残留させる内部ＥＧＲが行われているときに、この内部ＥＧＲによる残留排気ガスの量を減少させる構成としている。
【００１４】
第７の発明によると、前記排気ガス増量手段は、前記対象気筒の吸気上死点の近傍で前記吸気弁の作動角と前記排気弁の作動角との間にオーバーラップが設定されているときに、このオーバーラップを減少させる構成としている。
【００１５】
第８の発明によると、前記排気ガス増量手段は、前記対象気筒の吸気弁と排気弁とを閉弁させる全閉期間が吸気上死点を跨いで設定されているときに、この全閉期間を減少させる構成としている。
【００１６】
第９の発明によると、前記排気ガス増量手段は、前記対象気筒の吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅い時期に設定されているときに、この閉弁時期を吸気下死点までの範囲で早める構成としている。
【００１７】
第１０の発明は、前記燃料添加手段による燃料添加を間欠的に実行させる間欠添加手段を備え、
前記排気ガス増量手段は、燃料の添加タイミングに同期して前記対象気筒の排気ガスを増量させる構成としている。
【００１８】
第１１の発明は、前記ＥＧＲ手段によって各気筒の吸気側に還流される排気ガス中の燃料の濃度を検知する濃度検知手段を備え、
前記排気ガス増量手段は、前記濃度検知手段の検知結果に応じて前記対象気筒の排気ガス量を制御する構成としている。
【００１９】
第１２の発明は、前記燃料添加手段による燃料添加を前記対象気筒の排気行程と同期させて行う排気・添加同期手段を備える構成としている。
【００２０】
第１３の発明は、前記燃料添加手段による燃料添加が実行されるときに、前記ＥＧＲ手段による排気ガスの還流量を減少させる外部ＥＧＲ減量手段と、
前記外部ＥＧＲ減量手段によって排気ガスの還流量を減少させるときに、前記各気筒のうち少なくとも１つの気筒で排気ガスが吸気行程に残留する量を増大させる内部ＥＧＲ増量手段と、
を備える構成としている。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、排気ガス増量手段は、燃料添加が行われるときに、対象気筒の排気ガスを増量させることができる。この結果、排気通路内を流れる排気ガスの総量を増やすことができ、排気ガス中に含まれる燃料の濃度を希釈することができる。これにより、ＥＧＲ制御を行ったとしても、排気ガス中の燃料がＥＧＲ手段を介して吸気側に回り込むのを抑えることができ、この燃料が吸気側の混合気に与える影響を軽減することができる。従って、燃料添加制御を中断しなくても、排気ガスを一時的に増量させることにより、ＥＧＲ制御と燃料添加制御とを両立させることができ、排気エミッションを向上させることができる。また、ＥＧＲ手段の可動部等を排気ガス中の燃料から保護することができ、耐久性や信頼性を向上させることができる。
【００２２】
第２の発明によれば、排気ガス増量手段は、内燃機関の各気筒のうち排気マニホールドの排気流出口に最も近い気筒の排気ガスを増量させることができる。これにより、排気流出口に最も近い気筒から多量の排気ガスを排出させるだけでなく、排気流出口に向けて流れる排気ガスの強い流れ（ブローダウン）を形成することができる。従って、多量のブローダウンによって排気ガス中の燃料を排気流出口から強制的に流出させることができ、この燃料がＥＧＲ供給口側に回り込むのを確実に阻止することができる。
【００２３】
また、燃料添加手段から添加される燃料に対して、排気ガスの強い流れを近い位置で衝突させることができる。これにより、排気ガスと燃料とを効率よく混合させることができる。この結果、排気ガス中の燃料の濃度を均質に希釈することができ、燃料が部分的に高濃度となるのを防止することができる。従って、ＥＧＲ供給口側には、燃料の濃度が低い排気ガスを安定的に流通させることができる。
【００２４】
第３の発明によれば、燃料添加手段は、対象気筒の排気ポートから排気流出口に向けて流れる排気ガスの強い流れの中に燃料を添加することができる。これにより、添加した燃料を排気流出口から強制的に流出させることができる。また、添加した燃料を排気ガスの流れに衝突させることができ、燃料を排気ガスと効率よく混合させて均質に希釈することができる。従って、ＥＧＲ供給口側には、燃料の濃度が低い排気ガスを安定的に流通させることができる。
【００２５】
第４の発明によれば、排気ガス増量手段は、内燃機関の各気筒のうち排気マニホールドのＥＧＲ供給口に最も近い気筒の排気ガスを増量させることができる。このため、燃料添加を行うときには、ＥＧＲ供給口の周囲に多量の排気ガスを排出することができる。これにより、燃料がＥＧＲ供給口に流入しようとするのを多量の排気ガスによって阻止することができ、内燃機関の吸気側に回り込む燃料を減少させることができる。
【００２６】
しかも、ＥＧＲ供給口に最も近い気筒の排気行程では、ＥＧＲ供給口側から排気流出口に向けて流通する排気ガスの強い流れ（ブローダウン）を形成することができる。この排気ガスの流れは、燃料添加手段により添加された燃料がＥＧＲ供給口に向けて流れる方向と逆向きになる。従って、排気ガスの強い流れによって燃料をＥＧＲ供給口から遠ざけることができ、ＥＧＲ供給口に流入する燃料をより確実に減少させることができる。
【００２７】
第５の発明によれば、排気ガス増量手段は、バルブタイミング可変手段によって対象気筒の吸気弁及び／又は排気弁のバルブタイミングを変化させることができ、これによって対象気筒の排気ガスを増量させることができる。
【００２８】
第６の発明によれば、排気ガス増量手段は、例えば通常の運転状態において対象気筒で内部ＥＧＲが行われているときに、内部ＥＧＲによって気筒内に残留する排気ガスの量を減少させることができる。この減少した分の残留排気ガスは排気行程で排出されることになるから、対象気筒の排気ガスを増量させることができる。従って、通常運転時に内部ＥＧＲを行う設定の内燃機関において、排気ガスの増量を容易に実現することができる。
【００２９】
第７の発明によれば、排気ガス増量手段は、対象気筒の吸気上死点近傍におけるバルブタイミングのオーバーラップを減少させることにより、排気ガスを増量させることができる。即ち、オーバーラップを小さくすることにより、内部ＥＧＲとなる残留排気ガスの量を減少させることができ、その分だけ排気ガスを増量させることができる。従って、通常運転時にバルブタイミングをオーバーラップさせる設定の内燃機関において、排気ガスの増量を容易に実現することができる。
【００３０】
第８の発明によれば、排気ガス増量手段は、対象気筒の吸気上死点近傍におけるバルブタイミングの全閉期間を減少させることにより、排気ガスを増量させることができる。即ち、排気行程から吸気行程に移行するときには、全閉期間に対応する量の排気ガスが吸気行程に残留し、これによって内部ＥＧＲが行われる。このため、全閉期間を小さくすることにより、内部ＥＧＲとなる残留排気ガスの量を減少させることができ、その分だけ排気ガスを増量させることができる。従って、通常運転時にバルブタイミングの全閉期間を設けている内燃機関において、排気ガスの増量を容易に実現することができる。
【００３１】
第９の発明によれば、排気ガス増量手段は、対象気筒の吸気弁の閉弁時期を吸気下死点までの範囲で早めることにより、排気ガスを増量させることができる。即ち、吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅い時期に設定されている場合には、吸気下死点が到来してから吸気弁が閉弁するまでの間に、気筒内の空気の一部がピストンによって外部に押出される。このため、排気ガス増量手段は、吸気弁の閉弁時期を早めた分だけ、吸気下死点を過ぎてから吸気弁が閉弁するまでの期間を短くすることができ、気筒内から押出される空気の量を減少させることができる。換言すれば、気筒内に留まって排気ガスとなる空気の量を増やすことができ、これによって排気ガスを増量させることができる。従って、通常運転時に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅い時期に設定された内燃機関において、排気ガスの増量を容易に実現することができる。
【００３２】
第１０の発明によれば、排気ガス増量手段は、燃料添加が間欠的に行われるときに、燃料の添加タイミングに同期して排気ガスを増量させることができる。これにより、燃料が実際に添加されているときにのみ、排気ガスを増量して燃料を効率よく希釈することができる。また、添加タイミングの合間には、排気ガスを増量するための制御を無駄に実行しなくてよいから、この制御によって運転性能等が受ける影響を最低限に抑えることができる。
【００３３】
第１１の発明によれば、排気ガス増量手段は、吸気側に還流される排気ガス中の燃料の濃度を濃度検知手段によって検知することができる。そして、検知した濃度に応じて対象気筒の排気ガス量を制御することができる。このため、例えばＥＧＲ手段側への燃料の回り込み量が多いときには、対象気筒の排気ガスを大きく増量させることができ、これによって燃料の希釈を促進することができる。また、燃料の回り込み量が少ないときには、例えば排気ガスの増量分を減らしたり、増量を停止させることができる。これにより、排気ガスを必要最低限の量に限って増量させることができる。従って、排気増量制御が他の制御や排気エミッション等に与える影響を可能な限り抑えることができる。
【００３４】
第１２の発明によれば、排気・添加同期手段は、燃料の添加タイミングを対象気筒の排気行程と同期させることができる。これにより、燃料を添加するときには、これとほぼ等しいタイミングで対象気筒から多量の排気ガスを排出させることができ、このように同期した状態を常に保持することができる。従って、対象気筒の排気行程では、多量の排気ガスを用いて燃料を効率よく希釈することができる。また、排気ガスが比較的少ない他の行程では燃料を添加しないから、燃料が吸気側に回り込むのをより確実に阻止することができる。
【００３５】
第１３の発明によれば、燃料の添加時には、外部ＥＧＲ用の排気ガスを外部ＥＧＲ減量手段によって減量させることができ、これに伴って燃料がＥＧＲ手段側に回り込む量も減少させることができる。このとき、各気筒のうち少なくとも１つの気筒では、内部ＥＧＲ増量手段によって内部ＥＧＲのガス量を増大させることができる。これにより、外部ＥＧＲのガス量が減少した分を内部ＥＧＲによって補完することができ、ＥＧＲ制御全体としてのガス量を十分に確保することができる。
【００３６】
従って、燃料がＥＧＲ手段側に回り込むのを抑制しつつ、ＥＧＲ制御の効果を安定的に発揮することができる。また、例えば対象気筒以外の気筒で内部ＥＧＲのガス量を増量させる構成とすれば、対象気筒では、排気ガス増量手段によって排気ガスを増量させることができ、燃料の回り込みをより確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。ここで、図１は、実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図を示し、図１に示す内燃機関１０は、例えば直列４気筒型のディーゼルエンジンによって構成されている。即ち、内燃機関１０は、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８を備えており、これら４つの気筒１２〜１８は直線状に並んで配置されている。
【００３８】
個々の気筒１２〜１８には、吸気ポート２０と排気ポート２２がそれぞれ２個ずつ配置されている。そして、各気筒１２〜１８は、各吸気ポート２０を開，閉する吸気弁２４と、各排気ポート２２を開，閉する排気弁２６と、気筒１２〜１８内に燃料を噴射する燃料噴射弁２８とを備えている。また、吸気ポート２０には、吸入空気が流れる吸気通路３０の一部である吸気マニホールド３２が接続されている。吸気通路３０には、吸入空気量を増減させるスロットル弁３４が設けられている。
【００３９】
一方、各気筒１２〜１８の排気ポート２２には、排気ガスが流れる排気通路３６の一部である排気マニホールド３８が接続されている。ここで、排気マニホールド３８は、各気筒１２〜１８の並び方向（図１中の左右方向）に沿って細長く延びている。また、排気マニホールド３８の長さ方向の一側（第４気筒１８側）には、排気流出口４０が設けられている。各気筒１２〜１８の排気ポート２２から排出された排気ガスは、排気マニホールド３８内で合流した後に、排気流出口４０から後述の触媒５２に向けて流出する。
【００４０】
また、排気マニホールド３８の長さ方向の他側（第１気筒１２側）には、ＥＧＲ供給口４２が設けられている。後述のＥＧＲ制御が実行されているときには、排気マニホールド３８内を流れる排気ガスの一部がＥＧＲ供給口４２からＥＧＲ通路４４に供給される。この場合、排気流出口４０とＥＧＲ供給口４２とは、排気マニホールド３８の長さ方向の両側に配置され、互いに離間している。
【００４１】
ＥＧＲ通路４４は、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるものであり、排気マニホールド３８のＥＧＲ供給口４２と吸気通路３０との間に接続されている。そして、ＥＧＲ通路４４には、排気ガスの還流量を調整するＥＧＲ弁４６が設けられており、これらはＥＧＲ手段を構成している。さらに、吸気通路３０には、吸入空気を冷却するインタークーラ４８が設けられ、吸気通路３０と排気通路３６との間には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ５０が設けられている。
【００４２】
一方、排気通路３６には、排気マニホールド３８の下流側で排気ガスを浄化する触媒５２が設けられている。この触媒５２は、例えばＮＯｘ吸着還元型触媒等を用いて構成され、排気ガス中のＮＯｘを吸着したり、粒子状物質（ＰＭ）を除去するものである。また、触媒５２は、ＮＯｘの吸着量が飽和状態に近くなると、浄化能力が低下する。従って、内燃機関１０の運転中には、適切なタイミングで触媒５２に燃料（以下、還元燃料と称す）を供給することにより、触媒５２の還元処理を行う必要がある。このため、排気マニホールド３８には、触媒５２の上流側となる位置に燃料添加手段としての燃料添加弁５４が設けられている。
【００４３】
図２は、排気マニホールド３８の排気流出口４０付近を拡大したものである。この図２に示すように、燃料添加弁５４は、第４気筒１８と排気流出口４０の近傍に配置されている。そして、燃料添加弁５４は、触媒５２の還元処理を行うときに、第４気筒１８の排気ポート２２と排気流出口４０との間に還元燃料を添加する。この還元燃料は、排気ガスと共に排気流出口４０から流出し、触媒５２を還元する。
【００４４】
さらに、内燃機関１０は、図１に示すように、吸気側の可変動弁機構５６と排気側の可変動弁機構５８とを備えており、これらはバルブタイミング可変手段を構成している。ここで、吸気側の可変動弁機構５６は、公知の技術によって構成され、例えば各気筒１２〜１８の吸気弁２４のバルブタイミング（開弁時期と閉弁時期）をそれぞれ個別に変化させるものである。排気側の可変動弁機構５８も同様に、各気筒１２〜１８の排気弁２６のバルブタイミングをそれぞれ個別に変化させることが可能となっている。
【００４５】
また、内燃機関１０は、図１に示すように、運転状態を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の入力側には、内燃機関１０の運転状態を表す各種のパラメータ（例えば機関回転数、吸入空気量、負荷状態、クランク角、アクセル開度、排気ガスの空燃比等）を検出するセンサ系統６２が接続されている。
【００４６】
ＥＣＵ６０の出力側には、例えば燃料噴射弁２８、ＥＧＲ弁４６、燃料添加弁５４、可変動弁機構５６，５８等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、内燃機関１０の運転状態に応じて燃料噴射制御、外部ＥＧＲ制御、燃料添加制御、排気増量制御等の各種制御を行う。以下、これらの制御について説明する。
【００４７】
（外部ＥＧＲ制御）
ＥＣＵ６０は、センサ系統６２によって内燃機関１０の機関回転数、負荷状態等を検出し、これらの検出結果に応じてＥＧＲ弁４６を開，閉駆動することにより、外部ＥＧＲ制御を行う。この外部ＥＧＲ制御では、排気マニホールド３８内を流れる排気ガスの一部をＥＧＲ弁４６の開度に応じた流量で吸気通路３０に還流させることができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００４８】
（燃料添加制御）
内燃機関１０の運転中には、触媒５２によって排気ガス中のＮＯｘ等が吸着されるが、この吸着性能が飽和するのを避けるために、燃料添加制御を行う。この燃料添加制御では、燃料添加を行うべき前提条件（例えば、前回の燃料添加から十分な時間が経過した等）が成立しているときに、燃料添加弁５４によって排気ガス中に還元燃料を添加する。
【００４９】
図３（ａ）は、本実施の形態による燃料添加制御の一例である。この図３（ａ）に示すように、還元燃料の添加動作は、ある程度の時間にわたって間欠的に行われる。これにより、燃料添加制御では、他の制御や排気エミッション等に与える影響を抑えつつ、触媒５２の還元処理を効率的に行うことができる。
【００５０】
（排気増量制御）
上述した燃料添加制御を実行するときに、ＥＧＲ制御が行われていると、排気ガス中に添加された還元燃料の一部は、ＥＧＲ通路４４を介して吸気通路３０に回り込むことがある。図３（ｂ）は、このような還元燃料の回り込み量を表す指標として、ＥＧＲ通路４４内におけるＨＣの濃度を例示したものである。図３（ｂ）中の比較例は、排気増量制御を実行しない場合におけるＨＣの濃度を表している。この比較例から判るように、ＥＧＲ通路４４内のＨＣ濃度は、排気ガス中に還元燃料が添加される毎に上昇する。このように、還元燃料が吸気通路３０に回り込むと、各気筒１２〜１８に吸入される混合気の空燃比が変動したり、トルク変動が増大する等の問題が生じ、またＥＧＲ弁４６が還元燃料との接触によって作動不良となる虞れも生じる。
【００５１】
このため、本実施の形態では、燃料添加制御を行うときに、各気筒１２〜１８のうち少なくとも１つの気筒（以下、対象気筒と称す）に対して後述のバルブタイミング制御を実行し、当該気筒の排気ガスを増量させる排気増量制御を実行する。この場合、本実施の形態では、対象気筒として、排気マニホールド３８の排気流出口４０に最も近い第４気筒１８を選択した場合を例示している。
【００５２】
この結果、燃料添加制御が行われるときには、第４気筒１８の排気ガスを増量させることができ、排気マニホールド３８内を流れる排気ガスの総量を増やすことができる。これにより、排気ガス中に含まれる還元燃料の濃度を希釈することができ、ＥＧＲ通路４４内に流入する還元燃料の量を減少させることができる。つまり、本実施の形態によれば、図３（ｂ）に示すように、還元燃料がＥＧＲ制御によって吸気通路３０側に回り込むのを抑えることができ、還元燃料が混合気に与える影響を軽減することができる。
【００５３】
従って、燃料添加制御を中断しなくても、ＥＧＲ制御と燃料添加制御とを両立させることができ、排気エミッションを向上させることができる。また、ＥＧＲ弁４６を還元燃料から保護することができ、耐久性や信頼性を向上させることができる。
【００５４】
しかも、本実施の形態では、排気流出口４０に最も近い第４気筒１８を対象気筒に設定し、かつ燃料添加弁５４によって第４気筒１８の排気ポート２２と排気流出口４０との間に燃料を添加している。この結果、図２中の矢印に示すように、第４気筒１８から多量の排気ガスを排出させるだけでなく、排気流出口４０に向けて流れる排気ガスの強い流れ（ブローダウン）を形成することができる。従って、多量のブローダウンによって還元燃料を排気流出口４０から強制的に流出させることができ、還元燃料がＥＧＲ供給口４２側に回り込むのを確実に阻止することができる。
【００５５】
また、燃料添加弁５４から噴出する還元燃料に対して、前述した排気ガスの強い流れを近い位置で衝突させることができる。これにより、排気ガスと還元燃料とを効率よく混合させることができる。この結果、排気ガス中の還元燃料の濃度を均質に希釈することができ、還元燃料が部分的に高濃度となるのを防止することができる。従って、ＥＧＲ供給口４２側には、燃料の濃度が低い排気ガスを安定的に流通させることができる。
【００５６】
さらに、排気増量制御では、前述したように還元燃料の添加動作が間欠的に行われるときに、燃料の添加タイミングに同期して第４気筒１８の排気ガスを増量させる構成としている。これにより、還元燃料が実際に添加されているときにのみ、排気ガスを増量して還元燃料を効率よく希釈することができる。また、添加タイミングの合間には、排気ガスを増量するためのバルブタイミング制御を無駄に実行しなくてよいから、バルブタイミングの変更によって運転性能等が受ける影響を最低限に抑えることができる。
【００５７】
（排気増量の具体的な方法）
本実施の形態では、上述した排気増量制御を行うときに、対象気筒（第４気筒１８）のバルブタイミングを可変動弁機構５６，５８によって変化させる構成としている。以下、このバルブタイミング制御の具体的な方法について説明する。図４は、第４気筒１８のバルブタイミングを示す図である。
【００５８】
そして、図４（ａ）は、通常の運転状態（排気増量制御を実行していない状態）でのバルブタイミングを示している。このように、本実施の形態では、通常の運転状態において、吸気弁２４の作動角と排気弁２６の作動角との間にオーバーラップαが設定され、このオーバーラップαは、一定の角度（期間長）をもって吸気上死点を跨ぐように配置されているものとする。なお、通常運転時にオーバーラップαを設定していない場合の制御については、後述する実施の形態３，４で説明する。
【００５９】
ここで、一般に、吸気上死点の近傍で吸気弁２４と排気弁２６のオーバーラップが存在する場合には、排気ガスが吸気行程に残留し易くなることが知られている。従って、通常の運転状態では、オーバーラップαに対応する量の排気ガスが吸気行程に残留し、これによって内部ＥＧＲが行われている。この場合、排気ガスの残留量はオーバーラップαの期間長に応じて変化する。
【００６０】
また、通常の運転状態において、吸気弁２４の閉弁時期は、吸気下死点に対して角度γ分だけ遅い時期に設定されている。そして、排気弁２６の開弁時期は、吸気下死点よりも早い時期に設定されている。このため、吸気弁２４の作動角と排気弁２６の作動角との間には、吸気下死点を跨ぐタイミングでもオーバーラップが設けられている。
【００６１】
次に、図４（ｂ）は、排気増量制御を実行しているときのバルブタイミングを示している。この図から判るように、本実施の形態では、排気ガスを増量させるときに、吸気弁２４と排気弁２６のオーバーラップαを減少させる。好ましくは、図示のように、オーバーラップαを零まで減少させる構成としている。
【００６２】
これにより、オーバーラップαが減少した分だけ、気筒１８内に残留する排気ガスの残留量（即ち、内部ＥＧＲとなる残留排気ガスの量）を通常の運転状態と比較して減少させることができる。そして、減少した分の残留排気ガスは排気行程で排出されることになるから、気筒１８の排気ガスを増量させることができる。従って、通常運転時にオーバーラップαによって内部ＥＧＲを行う設定の内燃機関１０において、排気ガスの増量を容易に実現することができる。
【００６３】
また、排気増量制御を行うときには、吸気弁２４の閉弁時期を吸気下死点までの範囲で早くする。好ましくは、図示のように、吸気弁２４の閉弁時期を吸気下死点に設定（角度γを零に設定）する構成としている。換言すれば、角度γを零以上の範囲で減少させるものである。
【００６４】
この場合、通常の運転状態では、吸気下死点が到来してから吸気弁２４が閉弁するまでの間に、気筒内の空気の一部がピストンによって吸気ポート２０から押出される。このため、排気増量制御では、吸気弁２４の閉弁時期を早めた分だけ、吸気下死点を過ぎてから吸気弁２４が閉弁するまでの期間を短くすることができ、吸気ポート２０から押出される空気の量を減少させることができる。換言すれば、気筒内に留まって排気ガスとなる空気の量を増やすことができ、これによって排気ガスを増量させることができる。
【００６５】
従って、本実施の形態では、バルブタイミングにおけるオーバーラップαと角度γとを減少させることにより、上述した２つの作用効果を組合わせることができる。この結果、排気増量制御を行うときには、排気ガスを十分に増量させることができる。
【００６６】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図５に示すルーチンは、内燃機関１０の始動時に開始され、一定の時間毎に繰返し実行されるものである。
【００６７】
まず、ＥＣＵ６０は、ステップ１００において、燃料添加が必要な条件が成立しているか否かを判定する。この判定条件の具体例を挙げれば、（１）前回の燃料添加から十分な時間が経過し、触媒５２によるＮＯｘの吸着量が一定のレベルに達したと推定されるか否か、（２）燃料添加を行っても影響がない運転状態である否か、などである。そして、ステップ１００で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１０２に移り、ステップ１００で「ＮＯ」と判定したときには、そのまま終了する。
【００６８】
次に、ステップ１０２では、還元燃料を間欠的に添加する燃料添加制御において、間欠添加のタイミングであるか否かを判定する。ここで、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１０４で燃料添加弁５４から還元燃料を添加する。そして、ステップ１０６では、可変動弁機構５６，５８によって対象気筒（第４気筒１８）のバルブタイミングを変更し、これによって当該気筒の排気ガスを増量させる。
【００６９】
一方、ステップ１０２で「ＮＯ」と判定したときには、間欠的に到来する添加タイミングの合間であり、排気ガスを増量させる必要がない。このため、ステップ１０８では、第４気筒１８のバルブタイミングを通常の状態に復帰させる。これにより、第４気筒１８の排気ガス量は、通常運転時の量に戻される。
【００７０】
次に、ステップ１１０では、燃料添加を終了すべき条件が成立しているか否かを判定する。この判定条件の具体例としては、（１）触媒５２を還元するのに適切な量の燃料が添加されたか否か、（２）燃料添加が不適切な運転状態に移行したか否か、などである。そして、ステップ１１０で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１１２で第４気筒１８のバルブタイミングを通常の状態に復帰させる。また、ステップ１１０で「ＮＯ」と判定したときには、まだ燃料添加を続行する必要があるので、ステップ１００に戻る。
【００７１】
このように、本実施の形態では、燃料添加制御を中断しなくても、排気ガスを一時的に増量させることにより、ＥＧＲ制御と燃料添加制御とを両立させることができる。これにより、排気エミッションを向上させることができる。
【００７２】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態１と同様に、図１に示すシステム構成を採用している。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７３】
［実施の形態２の特徴部分］
本実施の形態では、対象気筒として、排気マニホールド３８のＥＧＲ供給口４２に最も近い第１気筒１２を選択する構成としており、この点で前記実施の形態１と異なるものである。ここで、図６は、本実施の形態で実行されるフローチャートを示している。このフローチャートは、ステップ１０６′，１０８′，１１２′で第１気筒１２を対象気筒に設定している以外は、実施の形態１の図５と同様の処理を行うものである。
【００７４】
この図６において、ステップ１０６′では、燃料添加制御を行うときに、可変動弁機構５６，５８によって第１気筒１２のバルブタイミングを変更し、これによって第１気筒１２の排気ガスを増量させる構成としている。
【００７５】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、第１気筒１２の排気ガスを増量させる構成としている。このため、燃料添加制御を行うときには、第１気筒１２からＥＧＲ供給口４２の周囲に多量の排気ガスを排出することができる。従って、還元燃料がＥＧＲ供給口４２に流入しようとするのを多量の排気ガスによって阻止することができ、吸気通路３０側に回り込む還元燃料を減少させることができる。
【００７６】
しかも、第１気筒１２の排気行程では、ＥＧＲ供給口４２側から排気流出口４０に向けて流通する排気ガスの強い流れ（ブローダウン）を形成することができる。この排気ガスの流れは、燃料添加弁５４により添加された還元燃料がＥＧＲ供給口４２に向けて流れる方向と逆向きになる。従って、排気ガスの強い流れによって還元燃料をＥＧＲ供給口４２から遠ざけることができ、ＥＧＲ供給口４２に流入する還元燃料をより確実に減少させることができる。
【００７７】
実施の形態３．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態１と同様に、図１に示すシステム構成を採用している。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７８】
［実施の形態３の特徴部分］
本実施の形態では、対象気筒の排気ガスを増量させるために、実施の形態１と異なるバルブタイミング制御を行う構成としている。図７は、対象気筒のバルブタイミングを示す図である。この場合、図７（ａ）は、通常の運転状態（排気増量制御を実行していない状態）でのバルブタイミングを示している。
【００７９】
このように、本実施の形態では、通常の運転状態において、吸気弁２４と排気弁２６の両方が閉弁する期間（以下、全閉期間と称す）βが一定の角度（期間長）をもって設定されており、この全閉期間βは吸気上死点を跨いで配置されている。
【００８０】
ここで、一般に、吸気弁２４と排気弁２６の全閉期間が吸気上死点を跨いで存在する場合には、排気行程が吸気上死点の前に終了するから、このとき燃焼室内に閉じ込められた排気ガスは吸気行程に残留することになる。従って、通常の運転状態では、全閉期間βに対応する量の排気ガスが吸気行程に残留し、これによって内部ＥＧＲが行われる。この場合、排気ガスの残留量は全閉期間βの期間長に応じて変化する。
【００８１】
次に、図７（ｂ）は、排気増量制御を実行しているときのバルブタイミングを示している。この図から判るように、本実施の形態では、排気ガスを増量させるときに、吸気弁２４と排気弁２６の全閉期間βを減少させる。好ましくは、図示のように、全閉期間βを零まで減少させる構成としている。
【００８２】
これにより、全閉期間βが減少した分だけ、排気ガスの残留量を通常の運転状態と比較して減少させることができる。そして、減少した分の残留排気ガスは排気行程で排出されることになるから、対象気筒の排気ガスを増量させることができる。
【００８３】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、排気ガスを増量させるときに、吸気弁２４と排気弁２６の全閉期間βを減少させる構成としたので、通常運転時にバルブタイミングの全閉期間βを設けている内燃機関１０において、排気増量制御を容易に実現することができる。
【００８４】
実施の形態４．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態１と同様に、図１に示すシステム構成を採用している。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８５】
［実施の形態４の特徴部分］
図８は、実施の形態４における対象気筒のバルブタイミングを示す図である。この場合、図８（ａ）は、通常の運転状態（排気増量制御を実行していない状態）でのバルブタイミングを示している。このように、本実施の形態では、通常の運転状態において、吸気弁２４の閉弁時期が吸気下死点に対して角度γ分だけ遅い時期に設定されている。また、排気弁２６の開弁時期は、吸気下死点よりも早い時期に設定され、吸気弁２４の作動角と排気弁２６の作動角との間には、吸気下死点を跨いでオーバーラップが設けられている。
【００８６】
次に、図８（ｂ）は、排気増量制御を実行しているときのバルブタイミングを示している。この図から判るように、本実施の形態では、排気ガスを増量させるときに、吸気弁２４の閉弁時期を吸気下死点までの範囲で早くする。好ましくは、図示のように、吸気弁２４の閉弁時期を吸気下死点に設定（角度γを零に設定）する構成としている。換言すれば、角度γを零以上の範囲で減少させるものである。
【００８７】
この場合、通常の運転状態では、吸気下死点が到来してから吸気弁２４が閉弁するまでの間に、気筒内の空気の一部がピストンによって吸気ポート２０から押出される。このため、排気増量制御では、吸気弁２４の閉弁時期を早めた分だけ、吸気下死点を過ぎてから吸気弁２４が閉弁するまでの期間を短くすることができ、吸気ポート２０から押出される空気の量を減少させることができる。換言すれば、気筒内に留まって排気ガスとなる空気の量を増やすことができ、これによって排気ガスを増量させることができる。
【００８８】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、排気ガスを増量させるときに、吸気弁２４の閉弁時期を早める構成としたので、通常運転時に吸気弁２４の閉弁時期が吸気下死点よりも遅い時期に設定された内燃機関１０において、排気増量制御を容易に実現することができる。
【００８９】
実施の形態５．
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９０】
［実施の形態５の特徴部分］
図９は実施の形態５のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。本実施の形態のシステムは、実施の形態１とほぼ同様に構成されているものの、濃度センサ７０を備えている点で、実施の形態１の構成と異なるものである。
【００９１】
ここで、濃度センサ７０は、ＥＧＲ通路４４内の排気ガス中に含まれる還元燃料の濃度を検知する濃度検知手段を構成している。そして、本実施の形態に示す一例において、濃度センサ７０は、例えば排気ガス中に含まれるＨＣの濃度を検出するＨＣ濃度センサによって構成されている。そして、ＥＣＵ６０は、この濃度センサ７０によって排気ガス中のＨＣ濃度を検出し、この検出結果に応じて対象気筒の排気ガス量を制御する。
【００９２】
［実施の形態５を実現するための具体的な処理］
図１０は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本実施の形態では、実施の形態１（図５）と同一のステップに同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９３】
この図１０中のステップ１２０に示すように、ＥＣＵ６０は、対象気筒の排気ガスを増量させるときに、濃度センサ７０によってＥＧＲ通路４４内のＨＣ濃度を検出する。そして、濃度センサ７０の出力に応じて排気ガスを増やす分量（増加量）を増減させたり、あるいは増加量を零に設定する。
【００９４】
具体的に述べると、ＥＧＲ通路４４内のＨＣ濃度が高い場合には、例えば排気ガスの増加量を大きく設定し、多量の排気ガスによって還元燃料を希釈する。また、ＥＧＲ通路４４内のＨＣ濃度が低い場合には、排気ガスの増加量を小さく（または零に）設定し、不要なタイミングでは排気ガスの増量を抑えるようにする。この場合、排気ガスの増加量を可変に設定する方法としては、例えば第１，第３，第４の実施の形態に示したように、オーバーラップα、全閉期間β、角度γ等を増減させればよい。
【００９５】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、吸気通路３０側に回り込む還元燃料の量（回り込み量）を濃度センサ７０によって検出することができる。このため、ＥＣＵ６０は、例えば還元燃料の回り込み量が多いときに、対象気筒の排気ガスを大きく増量させることができ、これによって還元燃料の希釈を促進することができる。
【００９６】
また、還元燃料の回り込み量が少ないときには、例えば排気ガスの増量分を減らしたり、増量を停止させることができる。これにより、排気ガスを必要最低限の量に限って増量させることができる。従って、排気増量制御が他の制御や排気エミッション等に与える影響を可能な限り抑えることができる。
【００９７】
実施の形態６．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態１と同様に、図１に示すシステム構成を採用している。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９８】
［実施の形態６の特徴部分］
本実施の形態では、燃料添加制御を行うときに、還元燃料の添加タイミングを対象気筒の排気行程と同期させる構成としている。これにより、還元燃料を添加するときには、これとほぼ等しいタイミングで対象気筒から多量の排気ガスを排出させることができ、このように同期した状態を常に保持することができる。従って、対象気筒の排気行程では、多量の排気ガスを用いて還元燃料を効率よく希釈することができる。また、排気ガスが比較的少ない他の行程では還元燃料を添加しないから、還元燃料がＥＧＲ通路４４に回り込むのをより確実に阻止することができる。
【００９９】
［実施の形態６を実現するための具体的な処理］
図１１は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図１１に示すルーチンは、内燃機関１０の始動時に開始され、一定の時間毎に繰返し実行されるものである。
【０１００】
まず、ＥＣＵ６０は、ステップ１３０において、実施の形態１と同様に、燃料添加が必要な条件が成立しているか否かを判定する。そして、ステップ１３０で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１３２で対象気筒の排気ガスを増量させる。また、ステップ１３０で「ＮＯ」と判定したときには、そのまま終了する。
【０１０１】
次に、ステップ１３４では、例えば内燃機関１０のクランク角を検出するクランク角センサ（図示せず）の出力を用いることにより、対象気筒が排気行程か否かを判定する。ここで、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１３６で燃料添加を実行する。また、ステップ１３４で「ＮＯ」と判定したときには、燃料添加を行うことなく、ステップ１３８に移る。
【０１０２】
次に、ステップ１３８では、実施の形態１と同様に、燃料添加の終了条件が成立しているか否かを判定する。ここで、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１４０で対象気筒の排気ガスを通常運転時の量に復帰させ、今回の処理を終了する。また、ステップ１３８で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１３０に戻る。
【０１０３】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態によれば、還元燃料の添加タイミングを対象気筒の排気行程と同期させることができ、還元燃料がＥＧＲ通路４４に回り込むのをより確実に阻止することができる。
【０１０４】
実施の形態７．
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態７について説明する。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態１と同様に、図１に示すシステム構成を採用している。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１０５】
［実施の形態７の特徴部分］
本実施の形態では、燃料添加制御を行うときに、外部ＥＧＲによって吸気通路３０に還流される排気ガスの還流量を減少させる。そして、対象気筒以外の気筒では、内部ＥＧＲを行うための残留排気ガス量を増量させる構成としている。
【０１０６】
これにより、還元燃料の添加時には、ＥＧＲ通路４４を流れる外部ＥＧＲ用の排気ガスを減量させることができ、これに伴って還元燃料が吸気側に回り込む量も減少させることができる。このとき、対象気筒以外の気筒では、例えば外部ＥＧＲのガス量が減少した分だけ内部ＥＧＲのガス量を増やすことができる。従って、内部ＥＧＲによって外部ＥＧＲを補完することができ、ＥＧＲ制御全体としてのガス量を十分に確保することができる。このため、還元燃料の回り込みを抑制しつつ、ＥＧＲ制御の効果を安定的に発揮することができる。
【０１０７】
この場合、対象気筒（例えば、第１気筒１２や第４気筒１８）では、排気ガス増量制御によって排気ガスを増量させるから、内部ＥＧＲのガス量は減少する。しかし、対象気筒は、排気マニホールド３８内の適切な位置（例えば、排気流出口４０やＥＧＲ供給口４２の近傍）に排気ガスの強い流れを形成することができるから、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１０８】
［実施の形態７を実現するための具体的な処理］
図１２は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図１２に示すルーチンは、内燃機関１０の始動時に開始され、一定の時間毎に繰返し実行されるものである。
【０１０９】
まず、ステップ１５０，１５２では、実施の形態１と同様の処理を行い、ステップ１５２で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１５４で燃料添加を実行する。そして、ステップ１５６では、対象気筒の排気ガスを増量する。
【０１１０】
また、ステップ１５８では、対象気筒以外の排気ガスを減量することにより、これらの気筒における内部ＥＧＲのガス量を増大させる。この場合、内部ＥＧＲのガス量を増大させる方法としては、例えば第１，第３の実施の形態に示したように、バルブタイミングを制御することにより、そのオーバーラップαや全閉期間βを大きくすればよい。
【０１１１】
次に、ステップ１６０では、ＥＧＲ弁４６の開度を小さくすることにより、ＥＧＲ通路４４を介して吸気通路３０に還流される外部ＥＧＲの還流量を減少させる。
【０１１２】
一方、ステップ１５２で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１６２で全気筒１２〜１８の排気ガスを通常運転時の量に復帰させる。また、ステップ１６４では、外部ＥＧＲを通常の制御状態に復帰させる。
【０１１３】
次に、ステップ１６６では、実施の形態１と同様に、添加終了条件が成立したか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１６８，１７０において、ステップ１６２，１６４と同様の処理を実行して終了する。また、ステップ１６６で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１５０に戻る。
【０１１４】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態によれば、ＥＧＲ制御全体としての効果を維持しつつ、外部ＥＧＲのガス量を抑制することができ、還元燃料がＥＧＲ通路４４に回り込むのをより確実に阻止することができる。
【０１１５】
なお、前記実施の形態１，２，５，６，７では、図５、図６、図１０〜図１２中のステップ１０６，１０６′，１３２，１５６が排気ガス増量手段の具体例をそれぞれ示している。また、実施の形態１，２，５，７では、図５、図６、図１０、図１２中のステップ１０２，１０４，１５２，１５４が、第９の発明における間欠添加手段の具体例をそれぞれ示している。また、実施の形態６では、図１１中のステップ１３４，１３６が第１１の発明における排気・添加同期手段の具体例を示している。さらに、実施の形態７では、図１２中のステップ１６０が第１２の発明における外部ＥＧＲ減量手段の具体例を示し、ステップ１５８が内部ＥＧＲ増量手段の具体例を示している。
【０１１６】
また、実施の形態１では、排気増量制御を行う対象気筒として第４気筒１８を選択し、実施の形態２では、対象気筒として第１気筒１２を選択する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、第１気筒１２と第４気筒１８の両方を対象気筒として排気増量制御を行う構成としてもよい。これにより、排気増量制御の実行時には、両側の気筒１２，１８の排気ガスを増量させることができる。
【０１１７】
また、本発明は、内燃機関１０の全気筒のうち、１気筒または複数気筒からなる任意の気筒で排気ガスを増量させればよいものである。従って、本発明は、気筒１２，１８に限らず、各気筒１２，１４，１６，１８のうち何れか１気筒、２気筒または３気筒を排気増量制御の対象気筒としてもよく、全ての気筒を対象気筒とする構成としてもよい。
【０１１８】
また、実施の形態１では、直列４気筒型の内燃機関１０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、水平対向型、Ｖ型、並列型等の内燃機関にも適用することができる。また、本発明は、気筒数についても４気筒に限定されるものではなく、３気筒以下または５気筒以上の任意の気筒数をもつ内燃機関に適用することができる。
【０１１９】
一方、実施の形態１，３，４では、排気ガスを増量させるために、バルブタイミングのオーバーラップα、全閉期間β及び角度γを減少させる構成とした。この場合、本発明は、実施の形態３，４を組合わせる構成としてもよい。即ち、バルブタイミングの全閉期間βを減少させ、かつ吸気弁２４の閉弁時期を早める（角度γを減少させる）ことにより、排気ガスを増量させてもよい。
【０１２０】
また、実施の形態１，３，４では、排気ガスを増量させるときに、バルブタイミング制御のパラメータであるオーバーラップα、全閉期間β、角度γを零まで減少させる場合を図示した。しかし、本発明では、これらのパラメータを必ずしも零にする必要はない。即ち、排気増量制御を行うときには、オーバーラップα、全閉期間βまたは角度γの大きさを零以外の適切な値まで減少させる構成としてもよい。
【０１２１】
また、実施の形態５では、ＥＧＲ通路４４内に流入する還元燃料（ＨＣ）の濃度を濃度センサ７０によって検出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば機関回転数、吸入空気量、ＥＧＲ率等のパラメータに応じて、ＥＧＲ通路４４内に流入する還元燃料の量を推定的に検知する構成としてもよい。
【０１２２】
また、実施の形態では、内燃機関１０の吸気側と排気側の両方に可変動弁機構５６，５８を搭載する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば吸気側の可変動弁機構５６は搭載せず、排気側の可変動弁機構５８のみによってバルブタイミング制御を行う構成としてもよい。
【０１２３】
また、実施の形態では、可変動弁機構５６，５８によってバルブタイミングを制御することにより、排気ガスを増量させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、バルブタイミング可変手段を用いずに、例えばスロットル弁３４を駆動して内燃機関１０の吸入空気量を一時的に増加させる制御等を行うことにより、排気ガスを増量させる構成としてもよい。
【０１２４】
また、実施の形態では、燃料添加手段として燃料添加弁５４を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば燃料噴射弁２８によって通常の燃料噴射以外に排気行程で燃料を噴射する制御（所謂ポスト噴射等）を行う構成としてもよい。これにより、燃料添加弁５４を用いなくても、排気ガス中に還元燃料を添加することができる。
【０１２５】
さらに、本発明は、実施の形態１〜７のうち、組合わせることが可能な任意の２種類以上の実施の形態を組合わせることによってシステムを構成してよいものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の実施の形態１による内燃機関を示す全体構成図である。
【図２】燃料添加弁の近傍を拡大して示す図１中の要部拡大図である。
【図３】燃料添加のタイミングとＥＧＲ通路内のＨＣ濃度との関係を示す特性線図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、通常運転時と排気増量時のバルブタイミングをそれぞれ示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３において、通常運転時と排気増量時のバルブタイミングをそれぞれ示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態４において、通常運転時と排気増量時のバルブタイミングをそれぞれ示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態５による内燃機関を示す全体構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態６において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態７において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  内燃機関
１２  第１気筒（対象気筒）
１４  第２気筒
１６  第３気筒
１８  第４気筒（対象気筒）
２０  吸気ポート
２２  排気ポート
２４  吸気弁
２６  排気弁
３０  吸気通路
３２  吸気マニホールド
３６  排気通路
３８  排気マニホールド
４０  排気流出口
４２  ＥＧＲ供給口
４４  ＥＧＲ通路（ＥＧＲ手段）
４６  ＥＧＲ弁（ＥＧＲ手段）
５２  触媒
５４  燃料添加弁（燃料添加手段）
５６，５８  可変動弁機構（バルブタイミング可変手段）
６０  ＥＣＵ
６２  センサ系統
７０  濃度センサ（濃度検知手段）
α  オーバーラップ
β  全閉期間
【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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【図１２】
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