JP2001263100A - 可変動弁機構を有する内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、排気浄化触媒を排気系に備えた内
燃機関、特に浄化特性の異なる複数の排気浄化触媒を排
気系に備えた内燃機関において、個々の排気浄化触媒の
性能劣化に応じて排気エミッションの悪化を防止するこ
とができる技術を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明に係る可変動弁機構を有する内燃
機関は、排気中に含まれる窒素酸化物を浄化するＮＯx
浄化触媒と、排気中に含まれる炭化水素、一酸化炭素、
及び窒素酸化物を浄化する三元触媒とを備えた内燃機関
において、ＮＯx浄化触媒が劣化した場合には、内燃機
関から排出される窒素酸化物の量が減少するように可変
動弁機構を制御し、三元触媒が劣化した場合には、内燃
機関から排出される炭化水素及び一酸化炭素の量が減少
するように可変動弁機構を制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れる内燃機関に関し、特に吸気弁およびまたは排気弁の
開閉タイミングおよびまたはリフト量を変更可能とする
可変動弁機構を備えた内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車に搭載される内燃機関で
は、内燃機関から排出される排気を大気中に放出する前
に、排気中に含まれる有害ガス成分を浄化することが望
まれている。

【０００３】このような要求に対し、流入排気の空燃比
が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときに排気中の
炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物
（ＮＯx）を浄化する三元触媒や、流入排気の空燃比が
リーン空燃比であるときには排気中の窒素酸化物（ＮＯ
x）を吸蔵するとともに流入排気の空燃比が理論空燃比
もしくはリッチ空燃比であるときには吸蔵していた窒素
酸化物（ＮＯx）を放出しつつ浄化する吸蔵還元型ＮＯx
触媒等の排気浄化触媒を、内燃機関の排気通路に配置す
ることにより、排気中に含まれる有害ガス成分を浄化す
る技術が提案されている。

【０００４】ところで、上記したような排気浄化触媒
は、所定温度以上のときに活性して排気中の有害ガス成
分を浄化することが可能となるため、内燃機関が冷間始
動された場合のように排気浄化触媒の温度が低い場合に
は、排気中の有害ガス成分を十分に浄化することができ
ないという問題がある。

【０００５】このような問題に対し、従来では、特開平
５−５９９３６号公報に記載されたようなエンジンの暖
機装置が提案されている。前記公報に記載されたエンジ
ンの暖機装置は、吸気弁の開閉タイミングを変更可能と
する可変動弁機構を備え、排気浄化触媒の温度が所定の
活性温度に達するまでは、混合気の燃焼終了時期を遅延
させるべく可変動弁機構およびまたは点火栓を制御する
ことにより、排気弁が開弁する際の排気の温度を高め、
以て触媒の早期活性を図ろうとするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気浄化触
媒は高温の排気に曝されるため、該排気浄化触媒の使用
年数が長くなると、排気浄化触媒の熱劣化などが生じ、
その結果、排気浄化触媒の浄化性能が低下することが想
定される。

【０００７】このように排気浄化触媒の浄化性能が劣化
した場合には、前述した従来技術のように排気浄化触媒
を活性温度以上に昇温させても所望の浄化性能を得るこ
とができず、排気エミッションが悪化してしまう虞があ
る。

【０００８】特に、三元触媒と吸蔵還元型ＮＯx触媒の
ように浄化特性の異なる排気浄化触媒が併用された排気
浄化装置では、内燃機関の運転履歴によって各排気浄化
触媒の劣化度合いが異なるため、状況に応じて排気エミ
ッションの悪化を防止することが望まれている。

【０００９】本発明は、上記したような種々の事情に鑑
みてなされたものであり、排気浄化触媒を排気系に備え
た内燃機関、特に浄化特性の異なる複数の排気浄化触媒
を排気系に備えた内燃機関において、個々の排気浄化触
媒の性能劣化に応じて排気エミッションの悪化を防止す
ることができる技術を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記したよう
な課題を解決するために以下のような手段を採用した。
すなわち、本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関
は、吸気弁およびまたは排気弁の開閉タイミングおよび
またはリフト量を変更可能とする可変動弁機構と、内燃
機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる所定成分を
浄化する排気浄化触媒と、排気浄化触媒の劣化を検出す
る触媒劣化検出手段と、触媒劣化検出手段により前記排
気浄化触媒の劣化が検出されたときは、排気中に含まれ
る所定成分量が減少するように可変動弁機構を制御する
浄化支援手段と、を備えることを特徴としている。

【００１１】このように構成された可変動弁機構を有す
る内燃機関では、触媒劣化検出手段が排気浄化触媒の劣
化を検出した場合に、浄化支援手段は、排気中に含まれ
る所定成分量を減少させるべく可変動弁機構を制御す
る。

【００１２】言い換えれば、浄化支援手段は、触媒劣化
検出手段により排気浄化触媒の劣化が検出された場合
に、内燃機関から排出される所定成分の量を減少させる
べく可変動弁機構を制御することになる。

【００１３】この場合、排気中に含まれる所定成分の量
が少なくなるため、排気浄化触媒の浄化性能が劣化して
いても大気中に放出される所定成分量が少なくなり、排
気エミッションの悪化が抑制されることになる。

【００１４】本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機
関において、排気浄化触媒としては、排気中に含まれる
窒素酸化物を浄化するＮＯx浄化触媒、排気中に含まれ
る炭化水素と一酸化炭素と窒素酸化物とを浄化する三元
触媒、もしくはＮＯx浄化触媒と三元触媒とを組み合わ
せたものを例示することができる。

【００１５】本発明に係る排気浄化触媒がＮＯx浄化触
媒である場合は、浄化支援手段は、触媒劣化検出手段に
よりＮＯx浄化触媒の劣化が検出されると、内燃機関か
ら排出される窒素酸化物の量を減少させるべく可変動弁
機構を制御することになる。

【００１６】ここで、窒素酸化物は、空気中に含まれて
いた窒素（Ｎ₂）が高温の酸化雰囲気に曝されることに
よって生成されるため、窒素酸化物の生成量を減少させ
る方法としては、（１）混合気の燃焼温度を低下させる
方法や、（２）混合気に含まれていた窒素（Ｎ₂）が高
温の酸化雰囲気に曝される期間を短縮する方法等を例示
することができる。

【００１７】上記した（１）の具体的な方法としては、
混合気中に排気を含有させることにより、排気中に含ま
れる水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）等の不活性成分
の吸熱性を利用して混合気の燃焼熱を吸収させる方法
や、圧縮行程における気筒内の圧力を低下させることに
より、混合気が燃焼する直前の気筒内の雰囲気温度を低
下させる方法を例示することができる。

【００１８】そこで、浄化支援手段は、内燃機関から排
出される窒素酸化物の量を減少させる場合には、排気弁
の閉弁時期を進角させるべく可変動弁機構を制御するこ
とによって気筒内に排気を残留させるようにしてもよ
く、又は、吸気弁の閉弁時期を圧縮行程の途中まで遅角
させるべく可変動弁機構を制御することによって気筒内
の圧力を低下させるようにしてもよい。

【００１９】上記した（２）の具体的な方法としては、
混合気が燃焼した直後の既燃ガスを早期に気筒内から排
出させることにより、窒素（Ｎ₂）が高温下に曝される
期間を短縮する方法を例示することができる。

【００２０】そこで、浄化支援手段は、内燃機関から排
出される窒素酸化物の量を減少させる場合には、排気弁
の開弁時期を排気行程の途中まで進角させるべく可変動
弁機構を制御することにより、混合気が燃焼した後の既
燃ガスを早い時期に気筒内から排出させるようにしても
よい。

【００２１】本発明に係る排気浄化触媒が三元触媒であ
る場合は、浄化支援手段は、触媒劣化検出手段により三
元触媒の劣化が検出されると、内燃機関から排出される
炭化水素と一酸化炭素の量を減少させるべく可変動弁機
構を制御することになる。

【００２２】ここで、炭化水素は未燃の燃料成分であ
り、一酸化炭素は炭化水素が部分酸化して生成されるた
め、これら炭化水素と一酸化炭素とは、混合気の不完全
燃焼や燃料濃度が過剰である場合に生成されやすい。

【００２３】このため、炭化水素及び一酸化炭素の生成
量を減少させる方法としては、（１）混合気を完全燃焼
させる方法や、（２）燃焼後の混合気（既燃ガス）が酸
化雰囲気に曝される期間を長くすることにより、炭化水
素の酸化を完了させる方法等を例示することができる。

【００２４】上記した（１）の具体的な方法としては、
燃焼に適した混合気、つまり空気と燃料とが均質に混ざ
り合った混合気を形成する方法を例示することができ
る。そこで、浄化支援手段は、内燃機関から排出される
炭化水素及び一酸化炭素の量を減少させる場合には、吸
気弁の開弁時期を吸気行程の途中まで遅角させるべく可
変動弁機構を制御することにより、気筒内に負圧を発生
させて吸気の流入速度を高め、以て燃料の微粒化及び霧
化を促進するようにしてもよい。

【００２５】上記した（２）の具体的な方法としては、
既燃ガスが気筒内に滞留する期間を長くする方法を例示
することができる。そこで、浄化支援手段は、内燃機関
から排出される炭化水素及び一酸化炭素の量を減少させ
る場合には、排気弁の開弁時期を遅角させるべく可変動
弁機構を制御することにより、既燃ガスが気筒内に残留
する期間を長くするようにしてもよい。

【００２６】本発明に係る排気浄化触媒がＮＯx浄化触
媒と三元触媒とを組み合わせ多ものである場合には、浄
化支援手段は、触媒劣化検出手段によってＮＯx浄化触
媒の劣化が検出されると、内燃機関から排出される窒素
酸化物の量を減少させるべく可変動弁機構を制御し、触
媒劣化検出手段によって三元触媒の劣化が検出される
と、内燃機関から排出される炭化水素及び一酸化炭素の
量を減少させるべく可変動弁機構を制御することにな
る。

【００２７】この結果、浄化特性の異なる複数の排気浄
化触媒を備えた内燃機関において、何れの排気浄化触媒
が劣化した場合であっても、劣化した排気浄化触媒の特
性に応じて排気エミッションの悪化が防止されることに
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る可変動弁機構
を有する内燃機関の具体的な実施態様について図面に基
づいて説明する。

【００２９】図１は、本実施の形態に係る内燃機関とそ
の吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃
機関１は、４つの気筒２１を備えた水冷式の４ストロー
ク・サイクル・ガソリンエンジンである。

【００３０】内燃機関１は、４つの気筒２１及び冷却水
路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、このシリ
ンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッド１
ａとを備えている。

【００３１】前記シリンダブロック１ｂには、機関出力
軸たるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、こ
のクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在に
装填されたピストン２２と連結されている。

【００３２】各気筒２１のピストン２２上方には、ピス
トン２２の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれ
た燃焼室２４が形成されている。前記シリンダヘッド１
ａには、各気筒２１の燃焼室２４に臨むよう点火栓２５
が取り付けられ、この点火栓２５には、該点火栓２５に
駆動電流を印加するためのイグナイタ２５ａが接続され
ている。

【００３３】前記シリンダヘッド１ａにおいて各気筒２
１の燃焼室２４に臨む部位には、吸気ポート２６の開口
端が２つ形成されるとともに、排気ポート２７の開口端
が２つ形成されている。そして、前記シリンダヘッド１
ａには、前記吸気ポート２６の各開口端を開閉する吸気
弁２８と、前記排気ポート２７の各開口端を開閉する排
気弁２９とが進退自在に設けられている。

【００３４】前記シリンダヘッド１ａには、励磁電流が
印加されたときに発生する電磁力を利用して前記吸気弁
２８を進退駆動する電磁駆動機構３０（以下、吸気側電
磁駆動機構３０と記す）が吸気弁２８と同数設けられて
いる。各吸気側電磁駆動機構３０には、該吸気側電磁駆
動３０に励磁電流を印加するための駆動回路３０ａ（以
下、吸気側駆動回路３０ａと記す）が電気的に接続され
ている。

【００３５】前記シリンダヘッド１ａには、励磁電流が
印加されたときに発生する電磁力を利用して前記排気弁
２９を進退駆動する電磁駆動機構３１（以下、排気側電
磁駆動機構３１と記す）が排気弁２９と同数設けられて
いる。各排気側電磁駆動機構３１には、該排気側電磁駆
動機構３１に励磁電流を印加するための駆動回路３１ａ
（以下、排気側電磁駆動機構３１と記す）が電気的に接
続されている。

【００３６】上記した吸気側電磁駆動機構３０と排気側
電磁駆動機構３１とは、本発明に係る可変動弁機構を実
現するものである。ここで、吸気側電磁駆動機構３０と
排気側電磁駆動機構３１の具体的な構成について述べ
る。尚、吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構
３１とは同様の構成であるため、吸気側電磁駆動機構３
０のみを例に挙げて説明する。

【００３７】図２は、吸気側電磁駆動機構３０の構成を
示す断面図である。図２において内燃機関１のシリンダ
ヘッド１ａは、シリンダブロック１ｂの上面に固定され
るロアヘッド１０と、このロアヘッド１０の上部に設け
られたアッパヘッド１１とを備えている。

【００３８】前記ロアヘッド１０には、各気筒２１毎に
２つの吸気ポート２６が形成され、各吸気ポート２６の
燃焼室２４側の開口端には、吸気弁２８の弁体２８ａが
着座するための弁座１２が設けられている。

【００３９】ロアヘッド１０には、各吸気ポート２６の
内壁面から該ロアヘッド１０の上面にかけて断面円形の
貫通孔が形成され、その貫通孔には筒状のバルブガイド
１３が挿入されている。前記バルブガイド１３の内孔に
は、吸気弁２８の弁軸２８ｂが貫通し、前記弁軸２８ｂ
が軸方向へ進退自在となっている。

【００４０】アッパヘッド１１において前記バルブガイ
ド１３と軸心が同一となる部位には、第１コア３０１及
び第２コア３０２が嵌入される断面円形のコア取付孔１
４が設けられている。前記コア取付孔１４の下部１４ｂ
は、その上部１４ａに比して径大に形成されている。以
下では、前記コア取付孔１４の下部１４ｂを径大部１４
ｂと称し、前記コア取付孔１４の上部１４ａを径小部１
４ａと記す。

【００４１】前記径小部１４ａには、軟磁性体からなる
環状の第１コア３０１と第２コア３０２とが所定の間隙
３０３を介して軸方向に直列に嵌挿されている。これら
の第１コア３０１の上端と第２コア３０２の下端には、
それぞれフランジ３０１ａとフランジ３０２ａが形成さ
れており、第１コア３０１は上方から、また第２コア３
０２は下方からそれぞれコア取付孔１４に嵌挿され、フ
ランジ３０１ａとフランジ３０２ａがコア取付孔１４の
縁部に当接することにより第１コア３０１と第２コア３
０２の位置決めがされて、前記間隙３０３が所定の距離
に保持されるようになっている。

【００４２】第１コア３０１の上方には、筒状のアッパ
キャップ３０５が設けられている。このアッパキャップ
３０５は、その下端に形成されたフランジ部３０５ａに
ボルト３０４を貫通させてアッパヘッド１１上面に固定
されている。この場合、フランジ部３０５ａを含むアッ
パキャップ３０５の下端が第１コア３０１の上面周縁部
に当接した状態で固定されることになり、その結果、第
１コア３０１がアッパヘッド１１に固定されることにな
る。

【００４３】一方、第２コア３０２の下部には、コア取
付孔１４の径大部１４ｂと略同径の外径を有する環状体
からなるロアキャップ３０７が設けられている。このロ
アキャップ３０７にはボルト３０７が貫通し、そのボル
ト３０７により前記径小部１４ａと径大部１４ｂの段部
における下向きの段差面に固定されている。この場合、
ロアキャップ３０７が第２コア３０２の下面周縁部に当
接した状態で固定されることになり、その結果、第２コ
ア３０２がアッパヘッド１１に固定されることになる。

【００４４】前記第１コア３０１の前記間隙３０３側の
面に形成された溝部には、第１の電磁コイル３０８が把
持されており、前記第２コア３０２の間隙３０３側の面
に形成された溝部には第２の電磁コイル３０９が把持さ
れている。その際、第１の電磁コイル３０８と第２の電
磁コイル３０９とは、前記間隙３０３を介して向き合う
位置に配置されるものとする。そして、第１及び第２の
電磁コイル３０８、３０９は、前述した吸気側駆動回路
３０ａと電気的に接続されている。

【００４５】前記間隙３０３には、該間隙３０３の内径
より径小な外径を有する環状の軟磁性体からなるアーマ
チャ３１１が配置されている。このアーマチャ３１１の
中空部には、該アーマチャ３１１の軸心に沿って上下方
向に延出した円柱状のアーマチャシャフト３１０が固定
されている。このアーマチャシャフト３１０は、その上
端が前記第１コア３０１の中空部を通ってその上方のア
ッパキャップ３０５内まで至るとともに、その下端が第
２コア３０２の中空部を通ってその下方の径大部１４ｂ
内に至るよう形成され、前記第１コア３０１及び前記第
２コア３０２によって軸方向へ進退自在に保持されてい
る。

【００４６】前記アッパキャップ３０５内に延出したア
ーマチャシャフト３１０の上端部には、円板状のアッパ
リテーナ３１２が接合されるとともに、前記アッパキャ
ップ３０５の上部開口部にはアジャストボルト３１３が
螺着され、これらアッパリテーナ３１２とアジャストボ
ルト３１３との間には、アッパスプリング３１４が介在
している。また、前記アジャストボルト３１３と前記ア
ッパスプリング３１４との当接面には、前記アッパキャ
ップ３０５の内径と略同径の外径を有するスプリングシ
ート３１５が介装されている。

【００４７】一方、前記径大部１４ｂ内に延出したアー
マチャシャフト３１０の下端部には、吸気弁２８の弁軸
２８ｂの上端部が当接している。前記弁軸２８ｂの上端
部の外周には、円盤状のロアリテーナ２８ｃが接合され
ており、そのロアリテーナ２８ｃの下面とロアヘッド１
０の上面との間には、ロアスプリング３１６が介在して
いる。

【００４８】このように構成された吸気側電磁駆動機構
３０では、吸気側駆動回路３０ａから第１の電磁コイル
３０８及び第２の電磁コイル３０９に対して励磁電流が
印加されていないときは、アッパスプリング３１４から
アーマチャシャフト３１０に対して下方向（すなわち、
吸気弁２８を開弁させる方向）への付勢力が作用すると
ともに、ロアスプリング３１６から吸気弁２８に対して
上方向（すなわち、吸気弁２８を閉弁させる方向）への
付勢力が作用し、その結果、アーマチャシャフト３１０
及び吸気弁２８が互いに当接して所定の位置に弾性支持
された状態、いわゆる中立状態に保持されることにな
る。

【００４９】尚、アッパスプリング３１４とロアスプリ
ング３１６の付勢力は、前記アーマチャ３１１の中立位
置が前記間隙３０３において前記第１コア３０１と前記
第２コア３０２との中間の位置に一致するよう設定され
ており、構成部品の初期公差や経年変化等によってアー
マチャ３１１の中立位置が前記した中間位置からずれた
場合には、アーマチャ３１１の中立位置が前記した中間
位置と一致するようアジャストボルト３１３によって調
整することが可能になっている。

【００５０】また、前記アーマチャシャフト３１０及び
前記弁軸２８ｂの軸方向の長さは、前記アーマチャ３１
１が前記間隙３０３の中間位置に位置するときに、前記
弁体２８ａが全開側変位端と全閉側変位端との中間の位
置（以下、中開位置と称する）となるように設定されて
いる。

【００５１】前記した吸気側電磁駆動機構３０では、吸
気側駆動回路３０ａから第１の電磁コイル３０８に対し
て励磁電流が印加されると、第１コア３０１と第１の電
磁コイル３０８とアーマチャ３１１との間に、アーマチ
ャ３１１を第１コア３０１側へ変位させる方向の電磁力
が発生し、吸気側駆動回路３０ａから第２の電磁コイル
３０９に対して励磁電流が印加されると、第２コア３０
２と第２の電磁コイル３０９とアーマチャ３１１との間
にアーマチャ３１１を前記第２コア３０２側へ変位させ
る方向の電磁力が発生する。

【００５２】従って、上記した吸気側電磁駆動機構３０
では、吸気側駆動回路３０ａからの励磁電流が第１の電
磁コイル３０８と第２の電磁コイル３０９とに交互に印
加されることにより、アーマチャ３１１が進退動作し、
それに伴って弁軸２８ｂが進退駆動されると同時に弁体
２８ａが開閉駆動されることになる。

【００５３】その際、第１の電磁コイル３０８及び第２
の電磁コイル３０９に対する励磁電流の印加タイミング
と励磁電流の大きさを変更することにより、吸気弁２８
の開閉タイミングを制御することが可能となる。

【００５４】また、上記した吸気側電磁駆動機構３０に
は、吸気弁２８の変位を検出するバルブリフトセンサ３
１７が取り付けられている。このバルブリフトセンサ３
１７は、アッパリテーナ３１２の上面に取り付けられた
円板状のターゲット３１７ａと、アジャストボルト３１
３における前記アッパリテーナ３１２と対向する部位に
取り付けられたギャップセンサ３１７ｂとから構成され
ている。

【００５５】このように構成されたバルブリフトセンサ
３１７では、前記ターゲット３１７ａが前記吸気側電磁
駆動機構３０のアーマチャ３１１と一体的に変位し、前
記ギャップセンサ３１７ｂが該ギャップセンサ３１７ｂ
と前記ターゲット３１７ａとの距離に対応した電気信号
を出力することになる。

【００５６】その際、アーマチャ３１１が中立状態にあ
るときのギャップセンサ３１７ｂの出力信号値を予め記
憶しておき、その出力信号値と現時点におけるギャップ
センサ３１７ｂの出力信号値との偏差を算出することに
より、アーマチャ３１１及び吸気弁２８の変位を特定す
ることが可能となる。

【００５７】ここで、図１に戻り、内燃機関１のシリン
ダヘッド１ａには、４つの枝管からなる吸気枝管３３が
接続され、各気筒２１の吸気ポート２６が前記吸気枝管
３３の各枝管と連通している。前記シリンダヘッド１ａ
において前記吸気枝管３３との接続部位の近傍には、そ
の噴孔が吸気ポート２６内に臨むよう燃料噴射弁３２が
取り付けられている。

【００５８】前記吸気枝管３３は、吸気の脈動を抑制す
るためのサージタンク３４に接続されている。前記サー
ジタンク３４には、吸気管３５が接続され、吸気管３５
は、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボ
ックス３６と接続されている。

【００５９】前記吸気管３５には、該吸気管３５内を流
れる空気の質量（吸入空気質量）に対応した電気信号を
出力するエアフローメータ４４が取り付けられている。
前記吸気管３５において前記エアフローメータ４４より
下流の部位には、該吸気管３５内を流れる吸気の流量を
調整するスロットル弁３９が設けられている。

【００６０】前記スロットル弁３９には、ステッパモー
タ等からなり印加電力の大きさに応じて前記スロットル
弁３９を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０
と、前記スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を
出力するスロットルポジションセンサ４１と、アクセル
ペダル４２に機械的に接続され該アクセルペダル４２の
操作量に対応した電気信号を出力するアクセルポジショ
ンセンサ４３とが取り付けられている。

【００６１】一方、前記内燃機関１のシリンダヘッド１
ａには、４本の枝管が内燃機関１の直下流において１本
の集合管に合流するよう形成された排気枝管４５が接続
され、その排気枝管４５の各枝管が各気筒２１の排気ポ
ート２７と連通している。

【００６２】前記排気枝管４５は、三元触媒４６と接続
され、三元触媒４６は、排気管４７と接続され、更に排
気管４７は、下流にて図示しないマフラーと接続されて
いる。前記排気管４７の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触
媒４９が配置されている。

【００６３】前記三元触媒４６は、該三元触媒４６に流
入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所望の空燃比で
あるときに、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸
化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する触媒
である。

【００６４】前記三元触媒４６は、例えば、アルミナか
らなる担体の表面に、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム
（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属を担持して構成され
ている。

【００６５】次に、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４９は、
該吸蔵還元型ＮＯx触媒４９に流入する排気の空燃比が
理論空燃比近傍の所望の空燃比であるときに排気中に含
まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸
化物（ＮＯx）を浄化する三元活性機能と、該排気浄化
触媒４６に流入する排気の空燃比がリーン空燃比である
ときは排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵す
るとともに、流入排気の空燃比が理論空燃比もしくはリ
ッチ空燃比であるときは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯ
x）を放出しつつ還元・浄化するＮＯx吸蔵還元機能とを
備えた吸蔵還元型ＮＯx触媒である。

【００６６】前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４９は、例え
ば、アルミナからなる担体上に、カリウム（Ｋ）、ナト
リウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）
のようなアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）、カルシウ
ム（Ｃａ）のようなアルカリ土類と、ランタン（Ｌ
ａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類との中から選
ばれた少なくとも一つと、白金（Ｐｔ）のような貴金属
とが担持されて構成されるが、本実施の形態では、アル
ミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）
とを担持してなる吸蔵還元型ＮＯx触媒を例に挙げて説
明する。

【００６７】このように構成された吸蔵還元型ＮＯx触
媒４９では、該吸蔵還元型ＮＯx触媒４９に流入する排
気の空燃比がリーン空燃比になると、排気中の酸素濃度
が高くなるため、酸素（Ｏ₂）がＯ₂ ^-又はＯ^2-の形で白
金（Ｐｔ）の表面に付着する。また、排気中に含まれる
一酸化窒素（ＮＯ）は、白金Ｐｔの表面上で酸素（Ｏ₂ ^-
又はＯ^2-）と反応して二酸化窒素（ＮＯ₂ ）となる（２
ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ）。

【００６８】続いて、二酸化窒素（ＮＯ₂）は、白金
（Ｐｔ）上で酸化されつつ酸化バリウム（ＢａＯ）と結
合して硝酸イオン（ＮＯ_3-）を形成し、その硝酸イオン
（ＮＯ _3-）が吸蔵還元型ＮＯx触媒４９に吸収されるこ
とになる。

【００６９】このようなＮＯx吸収作用は、流入排気の
空燃比がリーン空燃比であって、吸蔵還元型ＮＯx触媒
４９のＮＯx吸収能力が飽和しない限り継続される。一
方、吸蔵還元型ＮＯx触媒４９に流入する排気の酸素濃
度が低下すると、二酸化窒素（ＮＯ₂）の生成量が低下
するため、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合していた硝酸
イオン（ＮＯ_3-）が逆に二酸化窒素（ＮＯ₂）や一酸化
窒素（ＮＯ）となって吸蔵還元型ＮＯx触媒４９から離
脱する。

【００７０】その際、流入排気の空燃比が理論空燃比又
はリッチ空燃比であると、比較的多量の炭化水素（Ｈ
Ｃ）や一酸化炭素（ＣＯ）が排気中に含まれることにな
り、それら炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４９の白金（Ｐｔ）上の酸素
（Ｏ₂ ^-又はＯ^2-）と反応して酸化せしめられるととも
に、吸蔵還元型ＮＯx触媒４９から離脱した二酸化窒素
（ＮＯ₂）や一酸化窒素（ＮＯ）が排気中の還元成分
（吸蔵還元型ＮＯx触媒４９の白金（Ｐｔ）上の酸素
（Ｏ₂ ^-又はＯ^2-）と反応して部分酸化した炭化水素（Ｈ
Ｃ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の活性種）と反応して窒素
（Ｎ₂）に還元せしめられる。

【００７１】即ち、吸蔵還元型ＮＯx触媒４９に流入し
た排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）は、まず白金（Ｐｔ）上の酸素（Ｏ₂ ^-又はＯ^2-）と
直ちに反応して酸化せしめられ、次いで白金（Ｐｔ）上
の酸素（Ｏ₂ ^-又はＯ^2-）が消費された後に残存する炭化
水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が、二酸化窒素（Ｎ
Ｏ₂）や一酸化窒素（ＮＯ）と反応して、それらの窒素
酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ₂）に還元せしめることにな
る。

【００７２】従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒４９は、該
吸蔵還元型ＮＯx触媒４９に流入する排気の空燃比がリ
ーン空燃比であるときは、排気中に含まれる窒素酸化物
（ＮＯx）を吸蔵し、該吸蔵還元型ＮＯx触媒４９に流入
する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比である
ときは、吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を還元及び
浄化することになる。

【００７３】次に、前記排気枝管４５の集合管には、該
排気枝管４５内を流れる排気、言い換えれば、前記三元
触媒４６に流入する排気の酸素濃度に対応した電気信号
を出力する第１の酸素センサ（Ｏ₂センサ）４８が取り
付けられている。

【００７４】前記排気管４７において前記三元触媒４６
と前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４９との間に位置する部位
には、該排気管４７を流れる排気、言い換えれば三元触
媒４６から流出した排気の酸素濃度に対応した電気信号
を出力する第２の酸素センサ（Ｏ₂センサ）５０が取り
付けられている。

【００７５】前記した第１及び第２の酸素センサ４８、
５０は、排気の空燃比が理論空燃比である場合は所定の
基準電圧（例えば、０．４５Ｖ）を出力し、排気の空燃
比が理論空燃比よりリッチ空燃比になると前記基準電圧
より高い電圧を出力し、排気の空燃比が理論空燃比より
リーン空燃比になると前記基準電圧より低い電圧を出力
するセンサである。

【００７６】前記排気管４７において前記吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒４９の直下流に位置する部位には、前記吸蔵還
元型ＮＯx触媒４９から流出した排気に含まれる窒素酸
化物（ＮＯx）の濃度に対応した電気信号を出力するＮ
Ｏxセンサ５３が取り付けられている。

【００７７】また、内燃機関１は、クランクシャフト２
３の端部に取り付けられたタイミングロータ５１ａとタ
イミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１ｂに取
り付けられた電磁ピックアップ５１ｂとからなるクラン
クポジションセンサ５１と、内燃機関１の内部に形成さ
れた冷却水路１ｃを流れる冷却水の温度を検出すべくシ
リンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ５２と
を備えている。

【００７８】このように構成された内燃機関１には、該
内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニッ
ト（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）２０が併設さ
れている。

【００７９】前記ＥＣＵ２０には、スロットルポジショ
ンセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフ
ローメータ４４、第１の酸素センサ４８、第２の酸素セ
ンサ５０、クランクポジションセンサ５１、水温センサ
５２、ＮＯxセンサ５３、バルブリフトセンサ３１７等
の各種センサが電気配線を介して接続され、各センサの
出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。

【００８０】前記ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、
吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴
射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０等が電気配
線を介して接続され、ＥＣＵ２０が各種センサの出力信
号値をパラメータとしてイグナイタ２５ａ、吸気側駆動
回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴射弁３２、
スロットル用アクチュエータ４０を制御することが可能
になっている。

【００８１】ここで、ＥＣＵ２０は、図４に示すよう
に、双方向性バス４００によって相互に接続されたＣＰ
Ｕ４０１とＲＯＭ４０２とＲＡＭ４０３とバックアップ
ＲＡＭ４０４と入力ポート４０５と出力ポート４０６と
を備えるとともに、前記入力ポート４０５に接続された
Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）４０７を備えている。

【００８２】前記Ａ／Ｄ４０７には、スロットルポジシ
ョンセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エア
フローメータ４４、第１の酸素センサ４８、第２の酸素
センサ５０、ＮＯxセンサ５３、水温センサ５２、バル
ブリフトセンサ３１７等のようにアナログ信号形式の信
号を出力するセンサと電気配線を介して接続され、各セ
ンサの出力信号をアナログ信号形式からデジタル信号形
式に変換した後に前記入力ポート４０５へ送信する。

【００８３】前記入力ポート４０５は、前述したスロッ
トルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ
４３、エアフローメータ４４、第１の酸素センサ４８、
第２の酸素センサ５０、ＮＯxセンサ５３、水温センサ
５２等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセン
サと前記Ａ／Ｄ４０７を介して接続されるとともに、ク
ランクポジションセンサ５１のようにデジタル信号形式
の信号を出力するセンサと接続されている。

【００８４】前記入力ポート４０５は、各種センサの出
力信号を直接又はＡ／Ｄ４０７を介して入力し、それら
の出力信号を双方向性バス４００を介してＣＰＵ４０１
やＲＡＭ４０３へ送信する。

【００８５】前記出力ポート４０６は、イグナイタ２５
ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃
料噴射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０等と電
気配線を介して接続されている。前記出力ポート４０６
は、ＣＰＵ４０１から出力された制御信号を双方向性バ
ス４００を介して入力し、その制御信号をイグナイタ２
５ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、
燃料噴射弁３２、又はスロットル用アクチュエータ４０
へ送信する。

【００８６】前記ＲＯＭ４０２は、燃料噴射量を決定す
るための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定
するための燃料噴射時期制御ルーチン、吸気弁２８の開
閉タイミングを決定するための吸気弁開閉タイミング制
御ルーチン、排気弁２９の開閉タイミングを決定するた
めの排気弁開閉タイミング制御ルーチン、吸気側電磁駆
動機構３０に印加すべき励磁電流量を決定するための吸
気側励磁電流制御ルーチン、排気側電磁駆動機構３１に
印加すべき励磁電流量を決定するための排気側励磁電流
量制御ルーチン、点火栓２５の点火時期を決定するため
の点火時期制御ルーチン、スロットル弁３９の開度を決
定するためのスロットル開度制御ルーチン等のアプリケ
ーションプログラムに加え、三元触媒４６又は吸蔵還元
型ＮＯx触媒４９が劣化した際の排気エミッションの悪
化を防止するための浄化支援制御ルーチンを記憶してい
る。

【００８７】前記ＲＯＭ４０２は、前記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記した制御マップは、例えば、内燃機関１の運
転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マッ
プ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示
す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸
気弁２８の開閉タイミングとの関係を示す吸気弁開閉タ
イミング制御マップ、内燃機関１の運転状態と排気弁２
９の開閉タイミングとの関係を示す排気弁開閉タイミン
グ制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸気側電磁駆動
機構３０及び排気側電磁駆動機構３１に印加すべき励磁
電流量との関係を示す励磁電流量制御マップ、内燃機関
１の運転状態と各点火栓２５の点火時期との関係を示す
点火時期制御マップ、内燃機関１の運転状態とスロット
ル弁３９の開度との関係を示すスロットル開度制御マッ
プ等である。

【００８８】前記ＲＡＭ４０３は、各センサの出力信号
やＣＰＵ４０１の演算結果等を記憶する。前記演算結果
は、例えば、クランクポジションセンサ５１の出力信号
に基づいて算出される機関回転数等である。前記ＲＡＭ
４０３に記憶される各種のデータは、クランクポジショ
ンセンサ５１が信号を出力する度に最新のデータに書き
換えられる。

【００８９】前記バックアップＲＡＭ４５は、内燃機関
１の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリで
あり、各種制御に係る学習値等を記憶する。前記ＣＰＵ
４０１は、前記ＲＯＭ４０２に記憶されたアプリケーシ
ョンプログラムに従って動作し、燃料噴射制御、点火制
御、吸気弁開閉制御、排気弁開閉制御、スロットル制
御、浄化支援制御等を実行する。

【００９０】その際、ＣＰＵ４０１は、クランクポジシ
ョンセンサ５１、アクセルポジションセンサ４３、ある
いはエアフローメータ４４等の出力信号値をパラメータ
として内燃機関１の運転状態を判別し、判別された運転
状態に応じて各種の制御を実行する。

【００９１】例えば、ＣＰＵ４０１は、内燃機関１の運
転状態が低中負荷運転領域にあると判定した場合は、酸
素過剰状態の混合気（リーン空燃比の混合気）による希
薄燃焼運転を実現すべく、スロットル開度、燃料噴射
量、吸気弁２８の開閉タイミング、排気弁２９の開閉タ
イミング、点火時期を制御する。

【００９２】内燃機関１の運転状態が高負荷運転領域に
あると判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、理論空燃比の
混合気（ストイキ混合気）によるストイキ運転を実現す
べく、スロットル開度、燃料噴射量、吸気弁２８の開閉
タイミング、排気弁２９の開閉タイミング、点火時期を
制御する。

【００９３】また、内燃機関１が希薄燃焼運転されてい
るときは、排気の空燃比がリーン空燃比となるため、排
気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx
触媒４９に吸蔵されることになるが、内燃機関１の希薄
燃焼運転が長期間継続されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒
４９のＮＯx吸蔵能力が飽和し、排気中の窒素酸化物
（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒４９にて除去もしくは
浄化されずに大気中に放出される虞がある。

【００９４】これに対し、ＣＰＵ４０１は、内燃機関１
が希薄燃焼運転されている場合に、吸蔵還元型ＮＯx触
媒４９のＮＯx吸蔵能力が飽和すると、排気の空燃比を
一時的にリッチ空燃比とすべくリッチスパイク制御を実
行することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒４９に吸蔵さ
れた窒素酸化物（ＮＯx）を還元及び浄化して、吸蔵還
元型ＮＯx触媒４９のＮＯx吸蔵能力を再生する。

【００９５】また、ＣＰＵ４０１は、三元触媒４６又は
吸蔵還元型ＮＯx触媒４９の劣化が検出された場合に、
内燃機関１から排出される排気に含まれる所定の成分の
量を減少させるべく、本発明の要旨となる浄化支援制御
を実行する。

【００９６】以下、本実施の形態における浄化支援制御
について述べる。浄化支援制御では、ＣＰＵ４０１は、
図４に示すような浄化支援制御ルーチンを実行すること
になる。浄化支援制御ルーチンは、予めＲＯＭ４０２に
記憶されているルーチンであり、ＣＰＵ４０１によって
所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ５１が
パルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチ
ンである。

【００９７】浄化支援制御ルーチンでは、ＣＰＵ４０１
は、先ずＳ４０１においてＲＡＭ４０３の所定領域に設
定された三元触媒劣化フラグ記憶領域に“１”が記憶さ
れているか否かを判別する。

【００９８】前記した三元触媒劣化フラグ記憶領域は、
三元触媒４６が劣化していると判定されたときは“１”
が記憶され、三元触媒４６が劣化していないと判定され
たときは“０”が記憶される領域である。

【００９９】三元触媒４６の劣化を判定する方法として
は、三元触媒４６より上流に配置された第１の酸素セン
サ４８の出力信号値がリッチ空燃比を示す値からリーン
空燃比を示す値へ反転（もしくはリーン空燃比を示す値
からリッチ空燃比を示す値へ反転）する周期と、三元触
媒４６より下流に配置された第２の酸素センサ５０の出
力信号値がリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示
す値へ反転（もしくはリーン空燃比を示す値からリッチ
空燃比を示す値へ反転）する周期とを比較し、第１の酸
素センサ４８のリーン／リッチ反転周期に対して第２の
酸素センサ５０のリーン／リッチ反転周期が長くなる場
合は、三元触媒４６が正常であると判定し、第１の酸素
センサ４８のリーン／リッチ反転周期と第２の酸素セン
サ５０のリーン／リッチ反転周期とが略同じ周期となる
場合は、三元触媒４６が劣化していると判定する方法を
例示することができる。

【０１００】また、三元触媒４６の劣化を判定する方法
としては、第２の酸素センサ５０の代わりに、排気中の
炭化水素（ＨＣ）の濃度を検出するＨＣセンサを設け、
そのＨＣセンサの出力信号値が正常時の出力信号値より
過剰に大きくなった場合に、三元触媒４６が劣化してい
ると判定する方法を例示することもできる。

【０１０１】ここで図４の排気浄化支援制御ルーチンに
戻り、ＣＰＵ４０１は、前記したＳ４０１において前記
三元触媒劣化フラグ記憶領域に“１”が記憶されていな
いと判定した場合、すなわち、前記三元触媒劣化フラグ
記憶領域に“０”が記憶されていると判定した場合は、
三元触媒４６の浄化能力が正常であるとみなし、Ｓ４０
２へ進む。

【０１０２】Ｓ４０２では、ＣＰＵ４０１は、ＲＡＭ４
０３の所定領域に設定された吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化
フラグ記憶領域に“１”が記憶されているか否かを判別
する。

【０１０３】前記した吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化フラグ
記憶領域は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４９が劣化している
と判定されたときは“１”が記憶され、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒４９が劣化していないと判定されたときは“０”
が記憶される領域である。

【０１０４】吸蔵還元型ＮＯx触媒４９の劣化を判定す
る方法としては、吸蔵還元型ＮＯx触媒４９より下流に
配置されたＮＯxセンサ５３の出力信号値が正常時の出
力信号値より過剰に大きくなった場合に吸蔵還元型ＮＯ
x触媒４９が劣化していると判定する方法を例示するこ
とができる。

【０１０５】前記Ｓ４０２において前記吸蔵還元型ＮＯ
x触媒劣化フラグ記憶領域に“１”が記憶されていない
と判定した場合、すなわち、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒
劣化フラグ記憶領域に“０”が記憶されていると判定し
た場合は、ＣＰＵ４０１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４９
の浄化能力が正常であるとみなし、本ルーチンの実行を
一旦終了する。

【０１０６】一方、前記Ｓ４０２において前記吸蔵還元
型ＮＯx触媒劣化フラグ記憶領域に“１”が記憶されて
いると判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒４９の浄化能力が劣化しているとみなし、Ｓ４
０３へ進む。

【０１０７】Ｓ４０３では、ＣＰＵ４０１は、内燃機関
１から排出される窒素酸化物（ＮＯx）の量を低減させ
るべくＮＯx低減処理を実行する。ここで、窒素酸化物
（ＮＯx）は、窒素（Ｎ₂）が高温の酸化雰囲気に曝され
ることによって生成されるため、窒素酸化物（ＮＯx）
の生成量を低減させるには、混合気の燃焼温度を低下さ
せるとともに、混合気中に含まれていた窒素（Ｎ₂）が
高温の酸化雰囲気に曝される期間を短縮することが必要
となる。

【０１０８】混合気の燃焼温度を低下させる方法として
は、各気筒２１の圧縮行程上死点における筒内圧力を低
下させる方法、混合気中に排気を含有させ、排気中の不
活性ガス成分（水（Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ₂）な
ど）の吸熱性によって混合気の燃焼熱を吸収させる方法
を例示することができる。

【０１０９】また、混合気中に含まれていた窒素
（Ｎ₂）が高温の酸化雰囲気に曝される期間を短縮する
方法としては、混合気の空燃比を僅かにリッチ空燃比に
するとともに、各気筒２１の膨張行程期間を短縮する方
法を例示することができる。

【０１１０】そこで、本実施の形態に係るＮＯx低減処
理では、ＣＰＵ４０１は、各気筒２１の排気行程から吸
気行程にかけて筒内に排気が残留し、各気筒２１の圧縮
行程上死点における筒内圧力が低くなり、更に膨張行程
期間が短くなるように吸気側駆動回路３０ａ及び排気側
駆動回路３１ａを制御するとともに、各気筒２１で燃焼
される混合気の空燃比が僅かにリッチ空燃比となるよう
に燃料噴射弁３２を制御する。

【０１１１】具体的には、ＣＰＵ４０１は、（１）各気
筒２１の排気行程中に全ての排気が筒内から排出されな
いように排気弁２９の閉弁時期を進角させ、且つ吸気弁
２８と排気弁２９のバルブオーバーラップが生じないよ
うに吸気弁２８の開弁時期を遅角させることにより、各
気筒２１の排気行程から吸気行程にかけて筒内に排気を
残留させ、（２）各気筒２１の圧縮行程上死点における
筒内圧力を低下させるべく吸気弁２８の閉弁時期を圧縮
行程の途中まで遅角させ、（３）各気筒２１の膨張行程
期間が短くなるように排気弁２９の開弁時期を膨張行程
の途中まで進角させ、（４）各気筒２１で燃焼される混
合気の空燃比が理論空燃比より僅かに低くなるよう燃料
噴射量を調整する。

【０１１２】上記したようなＮＯx低減処理を実行し終
えたＣＰＵ４０１は、本ルーチンの実行を一旦終了す
る。次に、前記Ｓ４０１において前記三元触媒劣化フラ
グ記憶領域に“１”が記憶されていると判定した場合
は、ＣＰＵ４０１は、Ｓ４０４へ進み、内燃機関１がリ
ッチ空燃比もしくは理論空燃比で運転されているか否か
を判別する。

【０１１３】前記Ｓ４０４において内燃機関１がリッチ
空燃比及び理論空燃比で運転されていないと判定した場
合、すなわち内燃機関１が希薄燃焼運転されていると判
定した場合は、ＣＰＵ４０１は、排気中に含まれている
比較的少量の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）
を吸蔵還元型ＮＯx触媒４９のみで浄化することが可能
であるとみなし、本ルーチンの実行を一旦終了する。

【０１１４】前記Ｓ４０４において内燃機関１がリッチ
空燃比又は理論空燃比で運転されていると判定した場合
は、ＣＰＵ４０１は、排気中に含まれている比較多量の
炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を吸蔵還元型
ＮＯx触媒４９のみで浄化することは不可能であるとみ
なし、Ｓ４０５へ進む。

【０１１５】Ｓ４０５では、ＣＰＵ４０１は、内燃機関
１から排出される炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）の量を低減させるべくＨＣ・ＣＯ低減処理を実行す
る。ここで、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）
は、混合気の不完全燃焼や燃料濃度が過剰である場合に
生成され易いため、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素
（ＣＯ）の生成量を低減させるには、混合気を完全燃焼
させるとともに、燃焼後の混合気（既燃ガス）が高温の
酸化雰囲気に曝される期間を長くすることが必要とな
る。

【０１１６】混合気を完全燃焼させる方法としては、各
気筒２１内に燃料と空気とが均質に混ざり合った可燃混
合気を形成する方法を例示することができる。また、既
燃ガスが高温の酸化雰囲気に曝される期間を長くする方
法としては、混合気の空燃比を僅かにリーン空燃比にす
るとともに、各気筒２１の膨張行程期間を長くする方法
を例示することができる。

【０１１７】そこで、本実施の形態に係るＨＣ・ＣＯ低
減処理では、ＣＰＵ４０１は、各気筒２１内に燃料と空
気とが均質に混ざり合った可燃混合気が形成され、膨張
行程期間が長くなるように吸気側駆動回路３０ａ及び排
気側駆動回路３１ａを制御するとともに、各気筒２１で
燃焼される混合気の空燃比が僅かにリーン空燃比となる
ように燃料噴射弁３２を制御する。

【０１１８】具体的には、ＣＰＵ４０１は、（１）各気
筒２１の吸気行程で筒内に流入する吸気の流速を高めて
燃料の微粒化及び霧化を促進させるべく吸気弁２８の開
弁時期を遅角させ、（２）各気筒２１の膨張行程が長く
なるように排気弁２９の開弁時期を遅角させ、（３）各
気筒２１で燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比より
僅かに高くなるように燃料噴射量を調整する。

【０１１９】尚、吸気弁２８の閉弁時期は、各気筒２１
の目標吸入空気量に応じて決定されるとともに、排気弁
２９の閉弁時期は、各気筒２１の目標トルクに応じて決
定されるようにすればよい。

【０１２０】上記したようなＨＣ・ＣＯ低減処理を実行
し終えたＣＰＵ４０１は、本ルーチンの実行を一旦終了
する。このようにＣＰＵ４０１が浄化支援制御ルーチン
を実行することにより、触媒劣化検出手段及び浄化支援
手段が実現されることになる。

【０１２１】従って、本実施の形態によれば、三元触媒
４６と吸蔵還元型ＮＯx触媒４９を備えた内燃機関１に
おいて、三元触媒４６が劣化した場合には内燃機関１か
ら排出される炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）
の量を減少させることができるとともに、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒４９が劣化した場合には内燃機関１から排出さ
れる窒素酸化物（ＮＯx）の量を減少させることができ
る。

【０１２２】すなわち、本実施の形態によれば、浄化特
性の異なる複数の排気浄化触媒を備えた内燃機関におい
て、何れの排気浄化触媒が劣化した場合であっても、劣
化した排気浄化触媒の浄化特性に応じて内燃機関から排
出される排気の性状を変更することができるため、排気
エミッションの悪化が最小限に抑制されることになる。

【０１２３】

【発明の効果】本発明に係る可変動弁機構を有する内燃
機関では、排気中に含まれる所定成分を浄化するための
排気浄化触媒が劣化した場合に、内燃機関から排出され
る所定成分量を減少させるように可変動弁機構が制御さ
れ、内燃機関から排出される所定成分の量が減少するた
め、排気浄化触媒で浄化されずに大気中に放出される所
定成分の量が最小限に抑制される。

【０１２４】従って、本発明に係る可変動弁機構を有す
る内燃機関によれば、排気浄化触媒が劣化した場合であ
っても、排気エミッションの悪化が最小限に抑制される
ことになる。

【０１２５】また、本発明に係る可変動弁機構を有する
内燃機関がＮＯx浄化触媒と三元触媒とを備えている場
合は、ＮＯx浄化触媒の劣化が検出されると、内燃機関
から排出される窒素酸化物の量を減少させるべく可変動
弁機構が制御され、三元触媒の劣化が検出されると、内
燃機関から排出される炭化水素及び一酸化炭素の量を減
少させるべく可変動弁機構が制御されることになる。

【０１２６】すなわち、本発明に係る可変動弁機構を有
する内燃機関によれば、浄化特性の異なる複数の排気浄
化触媒を備えた内燃機関において、何れの排気浄化触媒
が劣化した場合であっても、劣化した排気浄化触媒の浄
化特性に応じて内燃機関から排出される排気の性状が変
更されることになるため、排気エミッションの悪化が抑
制されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関
の概略構成を示す図

【図２】 吸気側電磁駆動機構の内部構成を示す図

【図３】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図

【図４】 浄化支援制御ルーチンを示すフローチャート
図

【符号の説明】

１・・・・内燃機関 ２０・・・ＥＣＵ ２５・・・点火栓 ２６・・・吸気ポート ２７・・・排気ポート ２８・・・吸気弁 ２９・・・排気弁 ３０・・・吸気側電磁駆動機構 ３０ａ・・吸気側駆動回路 ３１・・・排気側電磁駆動機構 ３１ａ・・排気側駆動回路 ３２・・・燃料噴射弁 ４６・・・三元触媒 ４７・・・排気管 ４８・・・第１の酸素センサ ４９・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒 ５０・・・第２の酸素センサ ５１・・・クランクポジションセンサ ５３・・・ＮＯxセンサ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｌ 9/04 Ｆ０１Ｌ 13/00 ３０１Ｙ ４Ｇ０６９ 13/00 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/08 Ａ Ｆ０１Ｎ 3/08 3/20 Ｃ 3/20 3/24 Ｒ 3/24 Ｕ Ｂ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｚ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ (72)発明者 白谷 和彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 四重田 啓二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 西田 秀之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山田 智海 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 浅沼 孝充 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岩下 義博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中西 清 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G018 AB09 AB16 BA38 CA12 DA37 EA11 EA16 EA17 EA22 EA35 FA01 FA06 FA07 GA09 3G084 AA04 BA04 BA09 BA13 BA15 BA17 BA23 DA10 EB11 EB16 FA07 FA10 FA20 FA30 FA39 3G091 AA02 AA12 AA13 AA17 AA23 AA28 AB03 AB06 AB09 BA14 BA15 BA19 BA33 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DB10 DB11 DC01 DC02 EA00 EA01 EA05 EA07 EA16 EA31 EA33 EA34 FA11 FB10 FB11 FB12 FC02 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA08 HA18 HA36 HA37 HA42 3G092 AA09 AA11 BA01 BA06 BA09 DA07 EA03 EA04 EA05 EA07 EA11 EC03 EC04 FA17 FA18 FA20 FA21 FA37 HA01X HA06X HA13X HD03Y HD06Y HE01X HE03X HE08X 4D048 AA06 AA13 AA18 AB05 BA03X BA14Y BA15X BA18Y BA30X BA31Y BA32Y BA33Y BA41X DA01 DA08 DA20 EA04 4G069 AA03 BA01A BA01B BB02A BB02B BB04A BB04B BC01A BC08A BC13A BC13B BC38A BC69A BC75A BC75B CA03 CA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気弁およびまたは排気弁の
   開閉タイミングおよびまたはリフト量を変更可能とする
   可変動弁機構と、 前記内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる所
   定成分を浄化する排気浄化触媒と、 前記排気浄化触媒の劣化を検出する触媒劣化検出手段
   と、 前記触媒劣化検出手段により前記排気浄化触媒の劣化が
   検出されたときは、排気中に含まれる所定成分量が減少
   するように可変動弁機構を制御する浄化支援手段と、を
   備えることを特徴とする可変動弁機構を有する内燃機
   関。
2. 【請求項２】 前記排気浄化触媒は、排気中に含まれる
   窒素酸化物を浄化するＮＯx浄化触媒であり、 前記浄化支援手段は、前記触媒劣化検出手段により前記
   ＮＯx浄化触媒の劣化が検出された場合は、排気中に含
   まれる窒素酸化物の量を減少させるべく可変動弁機構を
   制御することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機
   構を有する内燃機関。
3. 【請求項３】 前記排気浄化触媒は、排気中に含まれる
   炭化水素、一酸化炭素、及び窒素酸化物を浄化する三元
   触媒であり、 前記浄化支援手段は、前記触媒劣化検出手段により前記
   三元触媒の劣化が検出された場合は、排気中に含まれる
   炭化水素及び一酸化炭素の量を減少させるべく可変動弁
   機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の可変
   動弁機構を有する内燃機関。
4. 【請求項４】 前記排気浄化触媒は、排気中に含まれる
   窒素酸化物を浄化するＮＯx浄化触媒と、排気中に含ま
   れる炭化水素、一酸化炭素、及び窒素酸化物を浄化する
   三元触媒とを備え、 前記浄化支援手段は、前記触媒劣化検出手段により前記
   ＮＯx浄化触媒と前記三元触媒との何れか一方の劣化が
   検出された場合には、劣化が検出された触媒の特性に応
   じて前記可変動弁機構を制御することを特徴とする請求
   項１に記載の可変動弁機構を有する内燃機関。