特許 6821944 内燃機関の制御装置、及び内燃機関システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6821944

(24)【登録日】2021年1月12日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置、及び内燃機関システム

(51)【国際特許分類】

   F02D 13/02 20060101AFI20210114BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20210114BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20210114BHJP

【ＦＩ】

   F02D13/02 J

   F02D13/02 H

   F02D43/00 301J

   F02D43/00 301Z

   F01N3/20 H

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-88668(P2016-88668)

(22)【出願日】2016年4月27日

(65)【公開番号】特開2017-198129(P2017-198129A)

(43)【公開日】2017年11月2日

【審査請求日】2019年3月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(74)【代理人】

【識別番号】100163061

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】山本 和成

【審査官】 坂口 達紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２１５３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６２９４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ １３／００−２９／０６，４１／００−４５／００

Ｆ０１Ｎ ３／００，３／０２，３／０４−３／３８

９／００−１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料噴射時期が筒内の温度が予め設定した筒内温度以上になる時期に設定された噴射用基準値が設定された内燃機関の暖機運転時において、前記内燃機関の吸気バルブの開弁時期及び閉弁時期を、予め設定された基準値から変えずに前記内燃機関の排気バルブの開弁時期及び閉弁時期を予め設定された基準値よりも進角させる制御を実行した後に、前記内燃機関の燃料噴射時期を予め設定された前記噴射用基準値よりも遅角させる制御処理を実行する制御部を備える内燃機関の制御装置。

【請求項2】

内燃機関と、
前記内燃機関の制御装置と、を備え、
前記制御装置は、燃料噴射時期が筒内の温度が予め設定した筒内温度以上になる時期に設定された噴射用基準値が設定された前記内燃機関の暖機運転時において、前記内燃機関の吸気バルブの開弁時期及び閉弁時期を、予め設定された基準値から変えずに前記内燃機関の排気バルブの開弁時期及び閉弁時期を予め設定された基準値よりも進角させる制御を実行した後に、前記内燃機関の燃料噴射時期を予め設定された前記噴射用基準値よりも遅角させる制御処理を実行する制御部を有する内燃機関システム。

【請求項3】

前記内燃機関の排気通路に排気後処理装置を備える請求項２に記載の内燃機関システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の制御装置、及び内燃機関システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、排気中のＮＯｘを処理する排気後処理装置を備える内燃機関システムが知られている（例えば特許文献１参照）。具体的には特許文献１には、ディーゼル機関の排気通路に、排気後処理装置としての尿素ＳＣＲ装置を備える内燃機関システムが開示されている。このような内燃機関システムにおいて、例えば内燃機関の始動直後のように内燃機関が低温の場合には、内燃機関の性能を十分に発揮させることが困難である。また、このように内燃機関が低温の場合には排気温度も低温であるため、排気後処理装置の性能を十分に発揮させることも困難である。そこで、一般に、内燃機関が低温の場合には、内燃機関を暖機運転させることで内燃機関の昇温を図るとともに排気温度の昇温も図っている。

【0003】

なお、本発明に関連する他の文献として特許文献２が挙げられる。この特許文献２には、可変動弁機構を用いて排気バルブの開閉時期を変更する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−２１７３５１号公報

【特許文献2】特開２００７−３０９１４７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、内燃機関の暖機運転時間を短縮させることができれば、燃費を向上させたり、排気後処理装置の性能を早期に向上させたりすることが可能である。しかしながら、従来技術では、内燃機関の暖機運転時間を短縮させることは困難である。

【0006】

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の暖機運転時間の短縮を図ることができる内燃機関の制御装置及び内燃機関システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するための本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料噴射時期が筒内の温度が予め設定した筒内温度以上になる時期に設定された噴射用基準値が設定された内燃機関の暖機運転時において、前記内燃機関の吸気バルブの開弁時期及び閉弁時期を、予め設定された基準値から変えずに前記内燃機関の排気バルブの開弁時期及び閉弁時期を予め設定された基準値よりも進角させる制御を実行した後に、前記内燃機関の燃料噴射時期を予め設定された前記噴射用基準値よりも遅角させる制御処理を実行する制御部を備えている。

【0008】

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の暖機運転時において、排気バルブの開弁時期及び閉弁時期が進角するので、内燃機関の筒内に排気を多く残留させることができる（すなわち、残留ガスを増加させることができる）。これにより、この増加した残留ガスを排気行程で一度圧縮して高温・高圧状態にして、残留ガスの内部エネルギを増加させることができる。そして、次の吸気行程における吸気バルブの開弁初期において、この内部エネルギの増加した残留ガスを一旦、吸気側に放出させることができ、この吸気行程における吸気バルブの開弁継続中に、この内部エネルギの増加した残留ガスと、新気とを筒内に導入させることができる。これにより、圧縮行程における筒内温度を上昇させることができるので、燃焼・膨張行程における燃焼温度を上昇させることができる。この結果、筒内のガスから内燃機関に伝達する熱量が増加するので、内燃機関の暖機を促進さ
せることができる。

【0009】

また本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、筒内温度が上昇することにより、燃料噴射時期を遅角させても失火が生じ難くなるので、失火の発生を抑制しつつ燃料噴射時期をより遅角させることもできる。

【0010】

さらに本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の暖機運転時において、内燃機関の燃料噴射時期が遅角するので、排気温度を効果的に上昇させることができる。これにより、残留ガスの内部エネルギを効果的に上昇させることができるので、この内部エネルギの増加した残留ガスが吸気行程で新気とともに筒内に導入されることで、筒内温度を効果的に上昇させて、暖機を効果的に促進させることができる。

【0011】

以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の暖機を効果的に促進させることができるので、内燃機関の暖機運転時間の短縮を図ることができる。

【0012】

また、上記の目的を達成するための本発明に係る内燃機関システムは、内燃機関と、前記内燃機関の制御装置と、を備え、前記制御装置は、燃料噴射時期が筒内の温度が予め設定した筒内温度以上になる時期に設定された噴射用基準値が設定された前記内燃機関の暖機運転時において、前記内燃機関の吸気バルブの開弁時期及び閉弁時期を、予め設定された基準値から変えずに前記内燃機関の排気バルブの開弁時期及び閉弁時期を予め設定された基準値よりも進角させる制御を実行した後に、前記内燃機関の燃料噴射時期を予め設定された前記噴射用基準値よりも遅角させる制御処理を実行する制御部を有している。

【0013】

本発明に係る内燃機関システムによれば、内燃機関の暖機運転時において、排気バルブの開弁時期及び閉弁時期が進角し、且つ内燃機関の燃料噴射時期が遅角するので、上述したのと同様の理由により、内燃機関の暖機を効果的に促進させて、内燃機関の暖機運転時間の短縮を図ることができる。

【0014】

上記構成は、前記内燃機関の排気通路に排気後処理装置を備える構成とすることもできる。この構成によれば、上述した排気バルブの開弁時期及び閉弁時期の進角と燃料噴射時期の遅角とによって内燃機関の暖機運転時間の短縮が図られているので、排気の温度を早期に高温にすることができ、これにより、排気後処理装置の性能を早期に向上させて、ＮＯｘを早期に処理することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関システムによれば、内燃機関の暖機運転時間の短縮を図ることができる。また本発明によれば、このように内燃機関の暖機運転時間の短縮を図ることができるので、内燃機関の燃費を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１（ａ）は実施形態に係る内燃機関システムの全体構成を模式的に示す概略図である。図１（ｂ）は内燃機関の構成を説明するための概略図である。

【図2】内燃機関の暖機運転時において制御装置が実行するフローチャートの一例である。

【図3】通常時及び排気バルブ進角制御の実行後における吸気バルブ及び排気バルブのバルブ開口面積の変化を示す模式図である。

【図4】図４（ａ）は実施形態に係る排気バルブ進角制御が実行された場合における圧縮端近傍の筒内温度の変化を説明するための模式図である。図４（ｂ）は実施形態に係る排気バルブ進角制御及び燃料噴射遅角制御が実行された場合の筒内温度の変化を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関１０の制御装置８０及び、この制御装置８０を備える内燃機関システム１について図面を参照しつつ説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように実際の製品から寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際の製品の比率と一致しているとは限らない。

【0018】

図１（ａ）は、本実施形態に係る内燃機関システム１の全体構成を模式的に示す概略図である。この内燃機関システム１が搭載されている車両の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においてはバスやトラック等の大型車両を用いる。

【0019】

内燃機関システム１は、内燃機関１０、吸気通路（吸気マニホールド２０、吸気マニホールド２０の上流側端部に接続した吸気管２１）、排気通路（排気マニホールド３０、排気マニホールド３０の下流側端部に接続した排気管３１）、ＥＧＲシステム（ＥＧＲ通路４０、ＥＧＲバルブ４１及びＥＧＲクーラ４２）、排気浄化装置５０、排気後処理装置６０、可変動弁機構７０、及び制御装置８０を備えている。

【0020】

図１（ｂ）は内燃機関１０の構成を説明するための概略図である。内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に配置されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１に形成された気筒１３に配置されたピストン１４とを備えている。シリンダヘッド１２には、吸気が通過する吸気ポート１５と、排気が通過する排気ポート１６とが設けられている。また内燃機関１０は、吸気ポート１５を開閉する吸気バルブ１７と、排気ポート１６を開閉する排気バルブ１８とを備えるとともに、気筒１３に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１９を備えている。

【0021】

なお、内燃機関１０には、内燃機関１０を冷却するための冷却水が通過する冷却通路（図示せず）が設けられている。この冷却通路の具体的構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る冷却通路は、シリンダブロック１１の各気筒１３の周辺部と、シリンダヘッド１２の吸気ポート１５及び排気ポート１６の周辺部とに設けられている。冷却水は、ウォーターポンプによって圧送されて、この冷却通路を流動しながら内燃機関１０を冷却する。

【0022】

なお、内燃機関１０の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例としてディーゼル機関を用いている。

【0023】

図１（ａ）に示すように、ＥＧＲ通路４０は、排気マニホールド３０と吸気マニホールド２０とを連通しており、排気通路の排気の一部を吸気通路へ導くための通路である。ＥＧＲ通路４０を通過する排気をＥＧＲガスと称する。ＥＧＲバルブ４１及びＥＧＲクーラ４２はＥＧＲ通路４０の途中に接続されている。ＥＧＲバルブ４１は制御装置８０の指示を受けて開閉作動することで、ＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲクーラ４２は制御装置８０の指示を受けて作動することで、ＥＧＲガスを冷却する。

【0024】

排気浄化装置５０は、排気管３１に配置されている。本実施形態に係る排気浄化装置５０は、ディーゼル酸化触媒５１と、排気に含まれる煤等のＰＭを捕集可能なフィルター５２とを備えている。フィルター５２はディーゼル酸化触媒５１よりも下流側に配置されている。本実施形態では、フィルター５２の一例として、ディーゼルパティキュレートフィルターを用いている。ディーゼル酸化触媒５１は、排気が通過可能なフィルターに、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒が担持された構成を有している。このディーゼル酸化触媒５１は、その貴金属触媒の酸化触媒作用によって、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ_２）に変化させる酸化反応を促進させる。排気温度が所定温度以上になった場合、このディーゼル酸化触媒５１において生成された二酸化窒素によって、フィルター５２のＰＭを燃焼させて、二酸化炭素（ＣＯ_２）として排出させることがで
きる。

【0025】

排気後処理装置６０は排気通路に配置されている。具体的には排気後処理装置６０は、排気浄化装置５０よりも下流側の排気管３１部分に配置されている。本実施形態においては、排気後処理装置６０の一例として、尿素ＳＣＲ(Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）装置を用いている。この尿素ＳＣＲ装置は、尿素水供給部６１、尿素ＳＣＲ触媒６２、及びアンモニアスリップ触媒６３を備えている。尿素水供給部６１は、尿素ＳＣＲ触媒６２よりも上流側、且つフィルター５２よりも下流側の排気管３１に配置されており、制御装置８０の指示を受けて排気中に尿素水を供給する尿素水噴射弁を備えている。

【0026】

尿素ＳＣＲ触媒６２は、アンモニア（ＮＨ_３）を用いて排気中のＮＯｘを選択的に還元させる触媒である。尿素ＳＣＲ触媒６２の具体的な種類は特に限定されるものではなく、例えば、バナジウム、モリブデン、タングステン等の卑金属酸化物や、ゼオライト等の貴金属等、公知のＮＯｘ選択還元触媒を用いることができる。アンモニアスリップ触媒６３は、尿素ＳＣＲ触媒６２よりも下流側に配置されている。このアンモニアスリップ触媒６３は、尿素ＳＣＲ触媒６２を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒である。

【0027】

尿素水供給部６１から尿素水が排気中に供給された場合、尿素水中の尿素は加水分解され、その結果、アンモニアが生成される。このアンモニアは、尿素ＳＣＲ触媒６２の触媒作用の下で、ＮＯｘを還元させる。この結果、窒素及び水が生成される。このようにして、排気後処理装置６０としての尿素ＳＣＲ装置は、排気中のＮＯｘの低減を図っている。また本実施形態によれば、アンモニアスリップ触媒６３を備えているので、アンモニアが内燃機関システム１の外部に排出されることが効果的に抑制されている。

【0028】

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、可変動弁機構７０は、制御装置８０によって制御されて、各々の気筒１３に対応した排気バルブ１８の開弁時期及び閉弁時期を変更可能な機構である。この可変動弁機構７０の構成自体は、公知の可変動弁機構を用いることができるので、詳細な説明は省略する。

【0029】

制御装置８０は、内燃機関１０の燃料噴射弁１９、ＥＧＲバルブ４１、ＥＧＲクーラ４２、尿素水供給部６１、及び可変動弁機構７０を制御することで、内燃機関システム１の動作を総合的に制御する。このような制御装置８０は、各種の制御処理を実行する制御部としての機能を有するＣＰＵ８１と、ＣＰＵ８１の動作に必要な各種情報やプログラム等を記憶する記憶部としての機能を有するＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３等と、を有するマイクロコンピュータを備えている。

【0030】

続いて、内燃機関１０の暖機運転時における制御装置８０の制御処理について説明する。図２は、内燃機関１０の暖機運転時において制御装置８０が実行するフローチャートの一例である。制御装置８０は、図２のフローチャートを内燃機関１０の始動後において所定周期で繰り返し実行する。なお、図２の各ステップは制御装置８０の具体的にはＣＰＵ８１が実行する。

【0031】

ステップＳ１０において、制御装置８０は、内燃機関１０が暖機運転時の状態であるか否かを判定する。ここで、本実施形態に係る制御装置８０は、内燃機関１０の始動開始（クランキング開始）から内燃機関１０の温度が所定温度以上になるまでの間、内燃機関１０の暖機運転を実行する。そして、この内燃機関１０の暖機運転において、制御装置８０は、内燃機関１０の回転数（クランクシャフトの回転数）がアイドル回転数よりも若干高い所定回転数になるように、内燃機関１０の特に燃料噴射弁１９を制御する。そして、ステップＳ１０において制御装置８０は、内燃機関１０の運転状態が暖機運転の実行中の状
態であるか否かを判定し、暖機運転の実行中の状態であると判定した場合にＹＥＳと判定する。なお、制御装置８０は、ステップＳ１０をＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行する。

【0032】

なお、本実施形態においては、上述した内燃機関１０の温度の一例として、内燃機関１０の冷却水の温度を用いる。具体的には、本実施形態に係る内燃機関システム１は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出する温度センサ（図示せず）を備えており、制御装置８０は、この温度センサの検出結果を取得することで、内燃機関１０の冷却水の温度を取得している。但し、内燃機関１０の温度は、このような冷却水の温度に限定されるものではなく、例えば内燃機関１０のシリンダブロック１１の温度やシリンダヘッド１２の温度等を内燃機関１０の温度の代表例として用いてもよい。

【0033】

ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、内燃機関１０が暖機運転時の場合）、制御装置８０は排気バルブ１８の開弁時期及び閉弁時期を進角させる排気バルブ進角制御を実行する（ステップＳ２０）。具体的には制御装置８０は、可変動弁機構７０を制御することで、排気バルブ１８の開弁時期及び閉弁時期をそれぞれ予め設定された基準値よりも所定の進角量だけ進角させる。なお、本実施形態では、この基準値の一例として、内燃機関１０の通常時における排気バルブ１８の開弁時期及び閉弁時期を用いる。

【0034】

このステップＳ２０に係る排気バルブ進角制御について、図を用いて説明すると次のようになる。図３は、通常時及び排気バルブ進角制御の実行後における吸気バルブ１７及び排気バルブ１８のバルブ開口面積の変化を示す模式図である。図３の縦軸は吸気バルブ１７又は排気バルブ１８の開口面積を示し、横軸はクランク角を示している。なお、図３の縦軸において、上方に向かうほど吸気バルブ１７又は排気バルブ１８のバルブリフト量が増大して、バルブ開口面積は大きくなる。曲線１００は、通常時の場合における排気バルブ１８のバルブ開口面積の変化を示している。曲線１０１は、通常時及び排気バルブ進角制御の実行後における吸気バルブ１７のバルブ開口面積の変化を示している。曲線１０２は、排気バルブ進角制御の実行後における排気バルブ１８のバルブ開口面積の変化を示している。

【0035】

可変動弁機構７０は、ステップＳ２０に係る排気バルブ進角制御において、曲線１００に示す排気バルブ１８の開弁時期及び閉弁時期を同じ角度（所定の進角量）だけ早める。この結果、排気バルブ進角制御の実行後における排気バルブ１８の開口面積は曲線１００から曲線１０２に変化する。なお、この排気バルブ進角制御が実行されても、曲線１０１に示すように、吸気バルブ１７の開弁時期及び閉弁時期は変化しない。

【0036】

再び図２を参照して、ステップＳ２０の後において制御装置８０は、内燃機関１０の燃料噴射時期を遅角させる燃料噴射遅角制御を実行する（ステップＳ３０）。具体的には制御装置８０は、内燃機関１０の燃料噴射弁１９を制御して、燃料噴射時期を予め設定された基準値よりも所定の遅角量だけ遅角させる。なお、本実施形態では、この基準値の一例として、内燃機関１０の通常時における燃料噴射時期を用いる。

【0037】

また本実施形態に係る制御装置８０は、ステップＳ３０において、燃料噴射量は通常時の燃料噴射量から変化させず、燃料噴射の開始時期及び終了時期を遅角させている。

【0038】

但し、ステップＳ３０の実行内容は上記内容に限定されるものではない。他の例を挙げると、例えば制御装置８０は、ステップＳ３０において、燃料噴射量を通常時よりも所定噴射量、増加させつつ、燃料噴射時期を通常時よりも遅角させる構成とすることもできる。このように燃料噴射量を増加させることにより、より筒内温度を上昇させることができる。

【0039】

なお、制御装置８０が排気バルブ１８の開閉時期を通常時の値に戻すタイミングや、燃料噴射時期を通常時の値に戻すタイミングは特に限定されるものではないが、本実施形態に係る制御装置８０は、内燃機関１０の暖機運転の終了時に、これらを通常時に戻している。具体的には制御装置８０は、ステップＳ２０及びステップＳ３０の実行後に内燃機関１０の温度が所定温度以上になったか否かを判定し、この内燃機関１０の温度が所定温度以上になったと判定した場合に、内燃機関１０の暖機運転を終了させるとともに、排気バルブ１８の開弁時期及び閉弁時期を通常時の値に戻し、燃料噴射時期を通常時の値に戻している。

【0040】

なお、本実施形態では、ステップＳ３０をステップＳ２０の実行後に実行しているが、ステップＳ２０及びステップＳ３０の実行順序はこれに限定されるものではない。例えばステップＳ２０に係る排気バルブ進角制御とステップＳ３０に係る燃料噴射遅角制御とを同時に実行してもよく、ステップＳ２０に係る排気バルブ進角制御をステップＳ３０に係る燃料噴射遅角制御の後に実行してもよい。

【0041】

しかしながら、これは後述するが、ステップＳ２０に係る排気バルブ進角制御の実行によって、失火の発生を抑制しつつ燃料噴射時期をより遅角させることが可能である。したがって、本実施形態のように、ステップＳ３０をステップＳ２０の実行後に実行した方が、失火の発生を抑制しつつステップＳ３０の燃料噴射時期の遅角量をより大きくできる点で好ましい。

【0042】

なお、本実施形態において、ステップＳ２０及びステップＳ３０を実行する制御装置８０のＣＰＵ８１は、内燃機関１０の暖機運転時において、排気バルブ１８の開弁時期及び閉弁時期を基準値よりも進角させ、且つ燃料噴射時期を基準値よりも遅角させる制御処理を実行する制御部としての機能を有する部材に相当する。

【0043】

続いて、本実施形態の作用効果について説明する。図４（ａ）は、本実施形態に係る排気バルブ進角制御が実行された場合における圧縮端近傍の筒内温度の変化を説明するための模式図である。具体的には図４（ａ）の縦軸は筒内温度（Ｋ）を示し、横軸はクランク角（°ＡＴＤＣ）を示している。縦軸において、温度Ｔｂは、筒内（気筒１３内）で燃料が燃焼することのできる温度である。すなわち、筒内温度が温度Ｔｂより低い場合、燃料が筒内で燃焼することは困難であり、筒内温度が温度Ｔｂ以上になった場合に燃料は筒内で燃焼することができる。曲線１１０は、排気バルブ進角制御が実行されない場合（すなわち通常時）における筒内温度の変化を示し、曲線１１１は排気バルブ進角制御が実行された場合における筒内温度の変化を示している。

【0044】

曲線１１１を曲線１１０と比較した場合、曲線１１１は全体的に曲線１１０よりも上方に位置している。このように、排気バルブ進角制御が実行されることで、筒内温度を全体的に上昇させることができる。これは以下の理由によるものである。

【0045】

具体的には、内燃機関１０の暖機運転時に排気バルブ１８の開弁時期及び閉弁時期が進角されることで、内燃機関１０の筒内に排気を多く残留させることができる（すなわち、残留ガスを増加させることができる）。これにより、この増加した残留ガスを排気行程で一度圧縮して高温・高圧状態にして、残留ガスの内部エネルギを増加させることができる。そして、次の吸気行程における吸気バルブ１７の開弁初期において、この内部エネルギの増加した残留ガスを一旦、吸気側に放出させることができる。そして、この吸気行程における吸気バルブ１７の開弁継続中に、この内部エネルギの増加した残留ガスと、新気とを筒内に導入させることができる。これにより、曲線１１１に示すように、圧縮行程における筒内温度を上昇させることができるのである。

【0046】

このように圧縮行程における筒内温度が上昇することで、燃焼・膨張行程における燃焼温度を上昇させることができる。これにより、筒内のガスから内燃機関１０に伝達する熱量（具体的には、筒内のガスから内燃機関１０の冷却水に伝達する熱量）を増加させることができるので、内燃機関１０の暖機を促進させることができる。

【0047】

また、本実施形態によれば、曲線１１０では、燃料が燃料可能な筒内温度Ｔｂに対応するクランク角がＡ１であったものが、曲線１１１では、筒内温度Ｔｂに対応するクランク角が遅角してＡ２になっている。このように、排気バルブ進角制御の実行によって筒内温度が上昇することにより、失火が生じない時期（クランク角）をより遅くすることができる。したがって、本実施形態によれば、排気バルブ進角制御の実行によって、失火の発生を抑制しつつ燃料噴射時期をより遅角させることもできる。

【0048】

さらに本実施形態によれば、内燃機関１０の暖機運転時において、ステップＳ２０に係る排気バルブ進角制御のみならず、ステップＳ３０に係る燃料噴射遅角制御も実行されている。本実施形態によれば、この燃料噴射遅角制御によって、内燃機関１０の燃料噴射時期が遅角されることで、内燃機関１０から排出される排気温度を効果的に上昇させることができる。この結果、残留ガスの内部エネルギを効果的に上昇させることができるので、この内部エネルギの増加した残留ガスが吸気行程で新気とともに筒内に導入されることで、筒内温度を効果的に上昇させることができる。これにより、暖機を効果的に促進させることができるので、内燃機関１０の暖機運転時間の短縮を図ることができる。

【0049】

なお、上述した本実施形態に係る排気バルブ進角制御及び燃料噴射遅角制御が実行された場合の筒内温度の変化について、図を用いて説明すると次のようになる。図４（ｂ）は、本実施形態に係る排気バルブ進角制御及び燃料噴射遅角制御が実行された場合の筒内温度の変化を説明するための模式図である。具体的には図４（ｂ）の縦軸は筒内温度を示し、横軸はクランク角を示している。曲線１２０は、排気バルブ進角制御及び燃料噴射遅角制御のいずれも実行されない場合の筒内温度のシミュレーション結果を示している。曲線１２１は、排気バルブ進角制御のみが実行された場合の筒内温度のシミュレーション結果を示している。曲線１２２は、排気バルブ進角制御及び燃料噴射遅角制御の両方が実行された場合の筒内温度のシミュレーション結果を示している。なお、曲線１２２は、曲線１２０に比較して、燃料噴射時期を４（°ＡＴＤＣ）遅角させた場合のシミュレーション結果となっている。

【0050】

図４（ｂ）のクランク角Ａ３において、曲線１２０〜曲線１２２を比較すると分かるように、曲線１２０では筒内温度Ｔ１となっているのが、曲線１２１では筒内温度Ｔ２（＞Ｔ１）となり、曲線１２２では筒内温度Ｔ３（＞Ｔ２）となっている。すなわち、この図４（ｂ）からも、曲線１２１に示すように排気バルブ進角制御が実行されることで筒内温度を上昇でき、さらに、曲線１２２に示すように排気バルブ進角制御と燃料噴射遅角制御の両方が実行されることで筒内温度をさらに上昇できることが分かる。

【0051】

以上のように、本実施形態によれば、排気バルブ進角制御に加えて燃料噴射遅角制御を実行することで、筒内温度を効果的に上昇させて、暖機を効果的に促進させることができ、これにより、内燃機関１０の暖機運転時間の短縮を図ることができる。

【0052】

また、本実施形態によれば、このように暖機運転時間の短縮を図ることができるので、内燃機関１０の燃費を向上させることができる。また、暖機運転時間が短縮される結果、排気温度が早期に高温になるので、排気後処理装置６０の性能を早期に向上させて、排気後処理装置６０によってＮＯｘを早期に処理できるようになる。

【0053】

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0054】

１ 内燃機関システム
１０ 内燃機関
１７ 吸気バルブ
１８ 排気バルブ
１９ 燃料噴射弁
４０ ＥＧＲ通路
５０ 排気浄化装置
６０ 排気後処理装置
７０ 可変動弁機構
８０ 制御装置
８１ ＣＰＵ（制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】