JP4244490B2 - Internal combustion engine having variable valve mechanism - Google Patents

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Description

【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、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）等の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を内燃機関の排気通路に配置すると共に、前記三元触媒に流入する排気の空燃比が所定空燃比となるように機関空燃比（内燃機関で燃焼される混合気の空燃比）を制御する空燃比フィードバック制御を実行することにより、排気中の有害ガス成分を浄化する技術が知られている。
【０００４】
一方、自動車に搭載される内燃機関では、燃料消費量の低減を図るべく、理論空燃比より高い空燃比（リーン空燃比）の混合気を燃焼可能とする希薄燃焼式内燃機関の開発が進められている。
【０００５】
希薄燃焼式内燃機関では、排気の空燃比がリーン空燃比となり、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）等の還元成分が少なくなるため、三元触媒のみでは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を十分に還元及び浄化することができない。
【０００６】
このため、内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯx触媒を配置する技術が提案されている。吸蔵還元型ＮＯx触媒は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒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の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、該吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する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（ＮＯx）を放出するとともに、放出された窒素酸化物（ＮＯx）を排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元剤と反応させることにより窒素（Ｎ2）に還元するものである。
【０００７】
このような吸蔵還元型ＮＯx触媒が希薄燃焼式内燃機関の排気通路に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて該内燃機関からリーン空燃比の排気が排出されるときは、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されることになる。
【０００８】
また、前記内燃機関が理論空燃比もしくはリッチ空燃比で運転されて該内燃機関から理論空燃比もしくはリッチ空燃比の排気が排出されるときは、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯx）が前記吸蔵還元型ＮＯx触媒から放出されるとともに窒素（Ｎ2）に還元されることになる。
【０００９】
ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒が吸蔵可能な窒素酸化物（ＮＯx）量には限りがあるため、内燃機関の希薄燃焼運転が長期間継続されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒の吸蔵能力が飽和し、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）が浄化されずに大気中へ放出される虞があった。
【００１０】
そこで、従来では、内燃機関が希薄燃焼運転されているときに、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和すると、内燃機関の運転状態を希薄燃焼運転からリッチ空燃比運転に切り換えることにより、リッチ空燃比の排気を吸蔵還元型ＮＯx触媒へ供給する、いわゆるリッチスパイク制御が行われている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リッチスパイク制御において単に燃料噴射量が増加されると、内燃機関のトルクが急激に増大してしまうため、内燃機関の吸入空気量を減少させつつ燃料噴射量を増加させる必要がある。
【００１２】
このため、リッチスパイク制御の実行が開始される場合には、内燃機関の吸入空気量を減少させるべくスロットル弁が制御されるとともに、気筒内に供給される燃料量を増加させるべく燃料噴射弁が制御されることになる。
【００１３】
しかしながら、スロットル弁と気筒との間に距離があるため、スロットル弁が変更された時点から気筒内の吸入空気量が所望の量に減少するまでに時間がかかる、いわゆる吸気の応答遅れが生じ、内燃機関の運転状態が希薄燃焼運転から所望のリッチ空燃比運転へ切り換わるまでの移行期間が長くなる。
【００１４】
更に、リッチスパイク制御の実行が終了される場合にも、内燃機関の吸入空気量を増加させるべくスロットル弁が制御されるとともに、気筒内に供給される燃料量を減少させるべく燃料噴射弁が制御されることになるため、リッチスパイク制御の実行開始時と同様に吸気の応答遅れが発生し、内燃機関の運転状態がリッチ空燃比運転から希薄燃焼運転へ切り換わるまでの移行期間が長くなる。
【００１５】
このように機関運転状態の移行期間が長くなると、リッチスパイク制御の実行期間が長くなり、ドライバビリィティの悪化や燃料消費量の不要な増加が誘発される虞がある。
【００１６】
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、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする希薄燃焼式の内燃機関において、短期間で効率的に排気浄化を行うことができる技術を提供することにより、ドライバビリィティの向上と燃料消費量の低減とを図ることを目的とする。
【００１７】
【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、
酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする希薄燃焼式の内燃機関と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる窒素酸化物を浄化するＮＯx触媒と、
前記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ＮＯx触媒において所定のガス成分を浄化すべき時期に、前記所定ガス成分を浄化するのに適した状態の排気を前記ＮＯx触媒へ供給すべく前記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。
【００１８】
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、ＮＯx触媒において所定のガス成分を浄化すべきときに、浄化支援手段は、前記所定ガス成分を浄化するのに適した状態の排気が内燃機関から排出されるように可変動弁機構を制御することになる。
【００１９】
ここで、吸気弁および排気弁は、気筒内に臨むよう設けられているため、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の変更は、気筒内のガスの状態及び気筒内から排出される排気の状態に直ちに反映されることになる。
【００２０】
従って、所定のガス成分を浄化するのに適した状態の排気が内燃機関から排出されるように可変動弁機構が制御された場合には、内燃機関から排出される排気の状態は、直ちに所定のガス成分を浄化するのに適した状態となり、所定ガス成分の浄化に係る制御の実行期間が不要に長くなることがない。
【００２１】
本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関において、所定のガス成分としては、例えば、窒素酸化物（ＮＯx）、硫黄酸化物（ＳＯx）等を例示することができる。
【００２２】
ＮＯx触媒において窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する場合は、窒素酸化物（ＮＯx）を還元するための還元剤が必要となるため、浄化支援手段は、排気の状態が還元剤を多量に含む状態となるように可変動弁機構を制御すればよい。
【００２３】
排気中に含まれる還元剤の量を増加させる方法としては、内燃機関の少なくとも１つの気筒をリッチ空燃比で運転させることにより、排気の空燃比をリッチ空燃比とする方法を例示することができる。
【００２４】
内燃機関の少なくとも１つの気筒をリッチ空燃比で運転させる場合は、浄化支援手段は、例えば、前記気筒の吸気弁の開弁期間が短くなるように可変動弁機構を制御することにより、前記気筒の吸入空気量を減少させ、以て前記気筒で燃焼される混合気の空燃比をリッチ空燃比とすればよく、排気中に含まれる還元剤の量を一層多くする場合には、浄化支援手段は、所定の気筒の吸気弁の開弁期間が短くなるよう可変動弁機構を制御すると同時に前記気筒に供給される燃料量を増加すべく燃料噴射弁を制御すればよい。
【００２５】
尚、窒素酸化物（ＮＯx）の還元剤としては、炭化水素（ＨＣ）が一般的ではあるが、混合気の燃焼過程で発生する水素（Ｈ2）や炭化水素（ＨＣ）の酸化によって発生する一酸化炭素（ＣＯ）は炭化水素（ＨＣ）に比して還元能力が高いため、浄化支援手段は、排気の状態が水素（Ｈ2）や一酸化炭素（ＣＯ）を多量に含有した状態となるように可変動弁機構を制御するようにしてもよい。
【００２６】
排気中に含まれる水素（Ｈ2）の量を増加させる方法としては、例えば、排気弁の開弁時期を排気行程下死点以前であって膨張行程の途中まで進角させ、燃焼途中のガスが排気として気筒内から排出されるようにする方法を例示することができる。
【００２７】
排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）の量を増加させる方法としては、例えば、排気弁の開弁時期を排気行程下死点以後まで遅角させ、気筒内で十分に酸化されたガスを排気として排出する方法を例示することができる。
【００２８】
次に、ＮＯx触媒において硫黄酸化物（ＳＯx）を浄化する場合、特にＮＯx触媒の硫黄被毒を解消する場合には、ＮＯx触媒を高温且つリッチ雰囲気にする必要があるため、浄化支援手段は、排気の状態が高温且つリッチ空燃比となるように可変動弁機構を制御すればよい。
【００２９】
排気の温度を高くする方法としては、例えば、各気筒で燃焼された直後の既燃ガスを各気筒から排出させるよう排気弁の開弁時期を進角させる方法を例示することができ、排気の空燃比をリッチ空燃比にする方法としては、吸気弁の開弁期間を短くすべく吸気弁の開弁時期を遅角およびまたは吸気弁の閉弁時期を進角させる方法、又は、気筒内に供給される燃料量を増加させるべく燃料噴射弁を制御する方法等を例示することができる。
【００３０】
尚、本発明に係る内燃機関が点火栓を具備している場合は、排気弁の開弁時期を進角させるとともに、点火栓の点火時期を遅角させて混合気の燃焼時期を遅らせることにより、排気弁開弁時における既燃ガスの温度を一層高めるようにしてもよい。
【００３１】
ここで、本発明に係るＮＯx触媒としては、例えば、該ＮＯx触媒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ＮＯx触媒に流入する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（ＮＯx）を放出しつつ還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒や、該ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であり且つ還元剤が存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を還元又は分解する選択還元型ＮＯx触媒等を例示することができる。
【００３２】
また、本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関では、浄化支援手段は、所定ガス成分を浄化するのに適した状態の排気をＮＯx触媒へ供給する際に、内燃機関のトルクが変動しないように可変動弁機構を制御することが好ましい。
【００３３】
この場合、内燃機関のトルク変動を抑制しつつ、応答性の高い排気浄化が実現されることになる。
【００３４】
【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。
【００３５】
＜実施の形態１＞
本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関の第１の実施の形態について図１〜図５に基づいて説明する。
【００３６】
図１及び図２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及び図２に示す内燃機関１は、４つの気筒２１を備えた４サイクルの水冷式ガソリンエンジンである。
【００３７】
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１ａとを備えている。
【００３８】
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。
【００３９】
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１ａ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。
【００４０】
前記シリンダヘッド１ａにおいて各気筒２１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１ａ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。
【００４１】
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と称する）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と称する）が電気的に接続されている。
【００４２】
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と称する）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、排気側駆動回路３１ａと称する）が電気的に接続されている。
【００４３】
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３０のみを例に挙げて説明する。
【００４４】
図３は、吸気側電磁駆動機構３０の構成を示す断面図である。図３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。
【００４５】
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。
【００４６】
前記ロアヘッド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。
【００４７】
前記アッパヘッド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１４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１４ｂと称し、前記コア取付孔１４の上部１４ａを径小部１４ａと称する。
【００４８】
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３０２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３０２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。
【００４９】
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。
【００５０】
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により前記ロアキャップ３０７が前記径小部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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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１０の上面との間には、ロアスプリング３１６が介在している。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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３１１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。
【００５８】
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３０２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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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３１７が取り付けられている。このバルブリフトセンサ３１７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３１３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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
ここで、図１及び図２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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
一方、前記内燃機関１のシリンダヘッド１ａ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。
【００６９】
前記排気枝管４５は、排気浄化触媒４６と接続されている。排気浄化触媒４６は、排気管４７と接続され、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。
【００７０】
前記排気浄化触媒４６は、該排気浄化触媒４６に流入する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）を吸蔵し、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（ＮＯx）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。
【００７１】
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４６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（Ｌａ）、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。
【００７２】
このように構成された吸蔵還元型ＮＯx触媒４６では、該吸蔵還元型ＮＯx触媒４６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Ｏ2-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Ｏ2-）と反応して二酸化窒素（ＮＯ2 ）となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。
【００７３】
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（ＮＯ3-）を形成し、その硝酸イオン（ＮＯ3-）が吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸収されることになる。
【００７４】
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４６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４６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（ＮＯ3-）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４６から離脱する。
【００７５】
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（ＨＣ）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４６の白金（Ｐｔ）上の酸素（Ｏ2 -又はＯ2-）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４６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４６の白金（Ｐｔ）上の酸素（Ｏ2 -又はＯ2-）と反応して部分酸化した炭化水素（ＨＣ）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。
【００７６】
即ち、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入した排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）は、まず白金（Ｐｔ）上の酸素（Ｏ2 -又はＯ2-）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Ｏ2-）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（ＮＯ2）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。
【００７７】
従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６は、該吸蔵還元型ＮＯx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）を吸蔵し、該吸蔵還元型ＮＯx触媒４６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。
【００７８】
次に、前記排気枝管４５の集合管には、該排気枝管４５内を流れる排気の空燃比、言い換えれば、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ４８が取り付けられている。
【００７９】
前記排気管４７において前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の直下流に位置する部位には、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４６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ＮＯxセンサ４９が取り付けられている。
【００８０】
また、内燃機関１は、クランクシャフト２３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。
【００８１】
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。
【００８２】
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、空燃比センサ４８、ＮＯxセンサ４９、クランクポジションセンサ５１、水温センサ５２、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。
【００８３】
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。
【００８４】
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ＣＰＵ４０１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。
【００８５】
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、空燃比センサ４８、ＮＯxセンサ４９、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ている。このＡ／Ｄ４０７は、上記した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。
【００８６】
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、空燃比センサ４８、ＮＯxセンサ４９、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直接接続されている。
【００８７】
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。
【００８８】
前記出力ポート４０６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２５ａ、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。
【００８９】
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、各気筒２１の点火栓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、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を還元・浄化するための浄化支援制御ルーチンを記憶している。
【００９０】
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２９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。
【００９１】
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ＲＡＭ４０３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。
【００９２】
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ＣＰＵ４０１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、ＮＯx浄化制御等を実行する。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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４６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４６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４６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。
【００９７】
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４６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浄化支援制御を実行することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６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４６のＮＯx吸蔵能力を再生するようにした。
【００９８】
以下、本実施の形態に係る浄化支援制御について具体的に述べる。
浄化支援制御では、ＣＰＵ４０１は、図５に示すような浄化支援制御ルーチンを実行する。この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都度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００９９】
浄化支援制御ルーチンでは、ＣＰＵ４０１は、先ず、Ｓ５０１において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力が飽和しているか否かを判別する。
吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力が飽和しているか否かを判別する方法としては、例えば、内燃機関１の運転履歴（希薄燃焼運転の実行時間とストイキ運転の実行時間との偏差）に基づいて吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵されているＮＯx量を推定し、その推定値と吸蔵還元型ＮＯx触媒４６が吸蔵することができる最大の窒素酸化物（ＮＯx）量とを比較することにより判定する方法、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の触媒床温や空燃比センサ４８の出力信号値から吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵されている窒素酸化物（ＮＯx）量を推定し、その推定値と吸蔵還元型ＮＯx触媒４６が吸蔵することができる最大の窒素酸化物（ＮＯx）量とを比較することにより推定する方法、又は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入する排気の空燃比が所定の空燃比であるときのＮＯxセンサ４９の出力信号値に基づいて判定する方法等を例示することができる。
【０１００】
尚、以下では、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６が吸蔵することができる最大の窒素酸化物（ＮＯx）量を最大ＮＯx吸蔵量と称するものとする。
ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ５０１において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力が飽和していないと判定した場合は、本ルーチンの実行を一旦終了し、前記Ｓ５０１において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力が飽和していると判定した場合は、Ｓ５０２へ進む。
【０１０１】
Ｓ５０２では、ＣＰＵ４０１は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵されている全ての窒素酸化物（ＮＯx）、言い換えれば最大ＮＯx吸蔵量の窒素酸化物（ＮＯx）を還元及び浄化するために必要となる還元剤の量（以下、目標還元剤量と称する）を算出する。
【０１０２】
尚、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の最大ＮＯx吸蔵量は、予め実験的に求めておくことが可能であるため、最大ＮＯx吸蔵量の窒素酸化物（ＮＯx）を浄化するために必要となる目標還元剤量も予め実験的に求めておき、ＲＯＭ４０２等に記憶されるようにしてもよい。
【０１０３】
Ｓ５０３では、ＣＰＵ４０１は、アクセルポジションセンサ４３の出力信号値（アクセル開度）と機関回転数とをＲＡＭ４０３から読み出し、それらアクセル開度と機関回転数とをパラメータとして内燃機関１に要求されるトルク（以下、要求機関トルクと称する）を算出する。
【０１０４】
Ｓ５０４では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ５０３で算出された要求機関トルクを達成する上で、１気筒当たりに吸入可能な空気量の最大値（以下、目標気筒吸気量と称する）を算出する。
【０１０５】
尚、内燃機関１が所定のリッチ空燃比（例えば、内燃機関１で燃焼可能な混合気の空燃比のうち最も低い空燃比）で運転されたときに発生するトルクと、その際の１気筒当たりの吸入空気量との関係を実験的に求め、それらの関係を予めマップ化しておくことにより、ＣＰＵ４０１が前記マップと前記要求機関トルクとを用いて目標気筒吸気量を算出するようにしてもよい。
【０１０６】
Ｓ５０５では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ５０２で算出された目標気筒吸気量と前記Ｓ５０４で算出された目標還元剤量とをパラメータとして、前記目標還元剤量を単一の気筒２１からの排気で賄う上で、前記単一の気筒２１で燃焼すべき混合気の空燃比（以下、目標リッチ空燃比と称する）を算出する。
【０１０７】
Ｓ５０６では、ＣＰＵ４０１は、内燃機関１の気筒２１内に可燃混合気を形成することが可能な空燃比の範囲において最も低い空燃比（以下、リッチ限界空燃比と称する）と、前記Ｓ５０５で算出された目標リッチ空燃比とを比較する。
【０１０８】
前記Ｓ５０６において前記目標リッチ空燃比が前記リッチ限界空燃比以上であると判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、単一の気筒２１を一回のみ目標リッチ空燃比で運転させることによって目標還元剤量の還元剤を吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ供給することが可能であるとみなし、Ｓ５０７へ進む。
【０１０９】
Ｓ５０７では、ＣＰＵ４０１は、内燃機関１の複数の気筒２１の中から任意に１つの気筒２１を選択し、選択された気筒２１（以下、選択気筒２１と称する）の吸入空気量が前記目標気筒吸気量となるように吸気弁２８の目標開閉タイミング（以下、目標吸気弁開閉タイミングと称する）を決定する。
【０１１０】
Ｓ５０８では、ＣＰＵ４０１は、前記目標気筒吸気量を前記目標リッチ空燃比で除算して前記選択気筒２１の目標燃料噴射量を算出する。
Ｓ５０９では、ＣＰＵ４０１は、前記選択気筒２１が前記目標気筒吸気量と前記目標リッチ空燃比で運転された際に発生するトルクが前記Ｓ５０３で算出された要求機関トルクとなるように、該選択気筒２１の目標点火時期及び排気弁２９の目標開閉タイミング（以下、目標排気弁開閉タイミングと称する）を決定する。
【０１１１】
Ｓ５１０では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ５０７〜前記Ｓ５０９で決定された、目標吸気弁開閉タイミング、目標燃料噴射量、目標排気弁開閉タイミング、及び目標点火時期に従って、前記選択気筒２１の吸気側駆動回路３０ａ、燃料噴射弁３２、排気側駆動回路３１ａ、及びイグナイタ２５ａを制御する。
【０１１２】
ここで、各気筒２１の吸気弁２８は燃焼室２４に臨む位置に設けられているため、吸気弁２８の開閉タイミングが変更されると、各気筒２１の実際の吸入空気量が応答遅れを生じることなく直ちに変更されることになる。
【０１１３】
このため、前記した選択気筒２１の吸気弁２８の開閉タイミングを目標吸気弁開閉タイミングと一致させるべく吸気側駆動回路３０ａが制御されると、該選択気筒２１の実際の吸入空気量は、直ちに目標気筒吸気量となる。
【０１１４】
従って、選択気筒２１の吸気弁２８及び燃料噴射弁３２が目標吸気弁開閉タイミング及び目標燃料噴射量に従って駆動されると、前記選択気筒２１が直ちに目標リッチ空燃比で運転されることになり、該選択気筒２１の排気行程では目標還元剤量に相当する量の還元剤を含有した排気が排出されることになる。
【０１１５】
前記選択気筒２１から排出された排気は、排気枝管４５を介して吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入するため、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵されていた全ての窒素酸化物（ＮＯx）が還元及び浄化されることになる。
【０１１６】
つまり、内燃機関１の単一の気筒２１を一回のみ目標リッチ空燃比で運転させることにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）の全てが還元及び浄化されることになる。
【０１１７】
一方、前記Ｓ５０６において目標リッチ空燃比がリッチ限界空燃比より低いと判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、単一の気筒２１を一回のみリッチ空燃比で運転させても目標還元剤量の還元剤を吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ供給することができないとみなし、Ｓ５１１へ進む。
【０１１８】
Ｓ５１１では、ＣＰＵ４０１は、リッチ限界空燃比を新たな目標リッチ空燃比（以下、新目標リッチ空燃比と称する）として設定する。
Ｓ５１２では、ＣＰＵ４０１は、内燃機関１の複数の気筒２１の中から任意に１つの気筒２１を選択し、選択された気筒２１（以下、選択気筒２１と称する）の吸入空気量が前記Ｓ５０４で算出された目標気筒吸気量となるように目標吸気弁開閉タイミングを決定する。
【０１１９】
Ｓ５１３では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ５０４で算出された目標気筒吸気量を前記Ｓ５１１で新たに設定された新目標リッチ空燃比で除算して、前記選択気筒２１の目標燃料噴射量を算出する。
【０１２０】
Ｓ５１４では、ＣＰＵ４０１は、前記選択気筒２１が前記目標気筒吸気量と前記新目標リッチ空燃比で運転された際に発生するトルクが前記Ｓ５０３で算出された要求機関トルクとなるように該選択気筒２１の目標点火時期及び目標排気弁開閉タイミングを決定する。
【０１２１】
Ｓ５１５では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ５１２〜前記Ｓ５１４で決定された、目標吸気弁開閉タイミング、目標燃料噴射量、目標排気弁開閉タイミング、及び目標点火時期に従って、前記選択気筒２１の吸気側駆動回路３０ａ、燃料噴射弁３２、排気側駆動回路３１ａ、及びイグナイタ２５ａを制御する。
【０１２２】
Ｓ５１６では、ＣＰＵ４０１は、前記目標気筒吸気量と前記新目標リッチ空燃比とに従って運転された選択気筒２１から吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ供給される還元剤の量（以下、供給還元剤量と称する）を算出する。
【０１２３】
Ｓ５１７では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ５０２で算出された目標還元剤量から前記Ｓ５１６で算出された供給還元剤量を減算して、新たな目標還元剤量（以下、新目標還元剤量と称する）を算出する。そして、ＣＰＵ４０１は、目標還元剤量を新目標還元剤量に置き換えて前述したＳ５０５以降の処理を実行する。
【０１２４】
この場合は、２つ以上の気筒２１がリッチ空燃比で運転されることになり、それらの気筒２１から排出される排気に含まれる還元剤の総量が目標還元剤量となる。
【０１２５】
この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵されていた全ての窒素酸化物（ＮＯx）は、目標還元剤量の還元剤によって還元及び浄化されることになる。
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、本発明に係る浄化支援手段が実現されることになる。
【０１２６】
すなわち、上記した浄化支援制御では、電磁駆動式動弁機構を利用することによって各気筒２１の吸入空気量を独立に制御することができるため、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を還元及び浄化する場合には、必要最小限の数の気筒２１の吸入空気量を変更してリッチ空燃比運転させることにより、所望量の還元剤を吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ供給することが可能となる。
【０１２７】
その際、リッチ空燃比で運転させるべき気筒２１の吸入空気量は、吸気弁２８の開閉タイミングによって調節されるため、吸気の応答遅れなどが生じることがなく、前記気筒２１の吸入空気量及び空燃比を即座に所望の吸入空気量及びリッチ空燃比へ切り換えることが可能である。
【０１２８】
従って、本実施の形態に係る浄化支援制御によれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を還元及び浄化する場合には、所望量の還元剤を短時間で吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に供給することが可能となり、窒素酸化物（ＮＯx）の浄化に係るリッチ空燃比運転の期間が不要に長くなることがなく、ドライバビリィティの悪化や燃料消費量の悪化が防止される。
【０１２９】
更に、本実施の形態に係る浄化支援制御では、選択気筒２１の目標気筒吸気量と目標燃料噴射量とは、該選択気筒２１の発生トルクが他の気筒２１（通常のリーン空燃比で運転される気筒２１）の発生トルクと一致するように設定されるため、内燃機関１がリーン空燃比で運転されているときに選択気筒２１のみがリッチ空燃比（目標リッチ空燃比）で運転されてもトルク変動が発生することがない。
【０１３０】
尚、本実施の形態では、目標気筒吸気量は、選択気筒２１で発生するトルクが他の気筒２１で発生するトルクと一致するように決定されるが、単一の気筒２１が一回の吸気行程で吸入することができる最大の空気量（以下、最大気筒吸気量と称する）を目標気筒吸気量として設定するようにしてもよい。
【０１３１】
最大気筒吸気量が目標気筒吸気量として設定された場合は、単一の気筒２１が一回の排気行程で排出することができる排気の量が最も多くなり、それに伴って単一の気筒２１が一回の排気行程で排出することができる還元剤の量も最も多くなるため、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）の浄化を目的としたリッチ空燃比運転の期間をより一層短くすることができる。
【０１３２】
但し、最大気筒吸気量が目標気筒吸気量として設定された場合には、選択気筒２１の発生トルクが他の気筒２１の発生トルクに比して大幅に大きくなることが予想されるため、選択気筒２１の排気弁２９の開閉タイミングおよびまたは点火時期、もしくは選択気筒２１が膨張行程となるときに排気行程となる気筒２１の排気弁２９の開閉タイミングなどを制御して、選択気筒２１の発生トルクを抑制することが好ましい。
【０１３３】
＜実施の形態２＞
以下、本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関の第２の実施の形態について図６〜図８に基づいて説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略するものとする。
【０１３４】
前述した第１の実施の形態では、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４６のＮＯx吸蔵能力が飽和すると、少なくとも１つの気筒２１から排出される排気の空燃比を一時的にリッチ空燃比として吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵されている窒素酸化物（ＮＯx）を還元及び浄化する例について述べたが、本実施の形態では、内燃機関１の運転状態が希薄燃焼運転領域にある場合に、特定の気筒２１のみを常にリッチ空燃比で運転させる例について述べる。
【０１３５】
尚、特定の気筒２１は、単一の気筒２１であってもよく、あるいは複数の気筒２１であってもよいが、ここでは、単一の気筒２１のみをリッチ空燃比で運転する例について述べる。
【０１３６】
本実施の形態に係る内燃機関１は４つの気筒２１を備えているため、内燃機関１の運転状態が希薄燃焼運転領域にあるときに、単一の気筒２１がリッチ空燃比で運転されると、残りの３つの気筒２１は、リーン空燃比で運転されることになる。
【０１３７】
すなわち、内燃機関１の４つの気筒２１のうち特定の１つの気筒２１が常にリッチ空燃比で運転されると、３つの気筒２１が連続してリーン空燃比で運転された後に残り１つの気筒２１が必ずリッチ空燃比で運転され、それに応じて３つの気筒２１から連続してリーン空燃比の排気が排出された後に残り１つの気筒２１から必ずリッチ空燃比の排気が排出されることになる。
【０１３８】
この場合、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６は、リーン空燃比で運転された３つの気筒２１（以下、リーン運転気筒２１と称する）の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵した後、リッチ空燃比で運転された気筒２１（以下、リッチ運転気筒２１と称する）の排気に含まれる還元剤によって吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元する動作を繰り返すことになる。
【０１３９】
その際、リッチ運転気筒２１が一回の排気行程で排出する排気の空燃比及び量を最適化することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵された全ての窒素酸化物（ＮＯx）（つまり、３つのリーン運転気筒２１から排出された全ての窒素酸化物（ＮＯx））を還元及び浄化することが可能となる。
【０１４０】
ところで、リッチ運転気筒２１で混合気が燃焼された際に発生する燃焼圧力は、リーン運転気筒２１で混合気が燃焼された際に発生する燃焼圧力に比して高くなるため、リッチ運転気筒２１の燃焼圧力がそのままクランクシャフト２３の回転トルクに反映されると、気筒間でトルク変動が発生してしまう。
【０１４１】
そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ４０１は、リッチ運転気筒２１が膨張行程となるときに排気行程となる気筒２１の排気弁２９の開閉タイミング、又は、リッチ運転気筒２１の排気弁２９の開閉タイミングを制御することにより、リッチ運転気筒２１の発生トルクをリーン運転気筒２１の発生トルクまで低下させるようにした。
【０１４２】
例えば、内燃機関１の４番（＃４）気筒２１をリッチ運転気筒２１とし、１番（＃１）気筒２１、２番（＃２）気筒２１、及び３番（＃３）気筒２１をリーン運転気筒２１とした場合には、図６に示すように、４番（＃４）気筒２１が膨張行程となるときに排気行程となる３番（＃３）気筒２１の排気弁２９の開弁時期を排気行程の途中まで遅角させる。
【０１４３】
この場合、４番（＃４）気筒２１が膨張行程となるときに、３番（＃３）気筒２１のピストン２２が排気行程下死点から排気弁２９が開弁するまでの期間において筒内に残留した既燃ガスを圧縮することになるため、該４番（＃４）気筒２１で発生したトルクの一部が３番（＃３）気筒２１の圧縮仕事によって相殺され、その結果、４番（＃４）気筒２１の発生トルクが抑制される。
【０１４４】
また、内燃機関１の４番（＃４）気筒２１をリッチ運転気筒２１とし、１番（＃１）気筒２１、２番（＃２）気筒２１、及び３番（＃３）気筒２１をリーン運転気筒２１とした場合には、図７に示すように、４番（＃４）気筒２１の排気弁２９の開弁時期を膨張行程の途中まで進角させるようにしてもよい。
【０１４５】
この場合、４番（＃４）気筒２１内の既燃ガスが膨張行程の途中で筒内から排出されて筒内の圧力が低下するため、ピストン２２に作用する圧力が低下し、その結果、４番（＃４）気筒２１で発生した燃焼圧力の一部のみがクランクシャフト２３の回転トルクに反映されることになる。
【０１４６】
以下、本実施の形態に係る浄化支援制御について具体的に説明する。
ＣＰＵ４０１は、浄化支援制御を実行する場合に、図８に示すような浄化支援制御ルーチンを実行する。この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、所定時間毎（例えば、クランクシャフト２３が７２０°回転する度）にＣＰＵ４０１によって繰り返し実行されるルーチンである。
【０１４７】
浄化支援制御ルーチンでは、ＣＰＵ４０１は、先ず、Ｓ８０１において、機関回転数やアクセルポジションセンサ４３の出力信号値（アクセル開度）等の各種データをＲＡＭ４０３から読み出す。
【０１４８】
Ｓ８０２では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８０１で読み出された機関回転数及びアクセル開度から内燃機関１の運転状態を判別する。
Ｓ８０３では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８０２で判別された機関運転状態が希薄燃焼運転領域にあるか否かを判別する。
【０１４９】
ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８０３において機関運転状態が希薄燃焼運転領域にないと判定した場合は本ルーチンの実行を一旦終了し、前記Ｓ８０３において機関運転状態が希薄燃焼運転領域にあると判定した場合はＳ８０４へ進む。
【０１５０】
Ｓ８０４では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８０１で読み出された機関回転数とアクセル開度とをパラメータとして要求機関トルクを算出する。その際、機関回転数とアクセル開度と要求機関トルクとの関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化してＲＯＭ４０２に記憶しておくようにしてもよい。
【０１５１】
Ｓ８０５では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８０４で算出された要求機関トルクに基づいて１気筒２１当たりに要求されるトルク（以下、要求気筒トルクと称する）を算出する。尚、前述したＳ８０３の処理は、このＳ８０５の次に実行されるようにしてもよい。
【０１５２】
Ｓ８０６では、ＣＰＵ４０１は、リーン運転気筒２１の発生トルクが前記要求気筒２１トルクと同一となり、且つ、リーン運転気筒２１の燃料噴射量が最も少なくなるように、リーン運転気筒２１で燃焼すべき混合気の空燃比（以下、目標リーン空燃比と称する）とリーン運転気筒２１が吸入すべき空気量（以下、目標リーン気筒吸気量と称する）とを決定する。
【０１５３】
Ｓ８０７では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８０６で決定された目標リーン空燃比と目標リーン気筒吸気量とに従ってリーン運転気筒２１の目標吸気弁開閉タイミング及び目標排気弁開閉タイミングを決定するとともに、目標リーン気筒吸気量を目標リーン空燃比で除算してリーン運転気筒２１の目標燃料噴射量を算出する。
【０１５４】
Ｓ８０８では、ＣＰＵ４０１は、先ず、単一のリーン運転気筒２１が前記Ｓ８０６で決定された目標リーン空燃比及び目標リーン気筒吸気量に従って運転された場合に、該リーン運転気筒２１から排出される窒素酸化物（ＮＯx）の量を推定する。次いで、ＣＰＵ４０１は、前記推定値を３倍して３つのリーン運転気筒２１から排出される窒素酸化物（ＮＯx）の総量を算出する。
【０１５５】
Ｓ８０９では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８０８で推定された総ＮＯx量の窒素酸化物（ＮＯx）を還元するために必要となる還元剤の量（目標還元量）を算出する。
【０１５６】
Ｓ８１０では、ＣＰＵ４０１は、先ず、リッチ運転気筒２１内に可燃混合気を形成することができる空燃比の範囲において最も低い空燃比（以下、目標リッチ空燃比と称する）を算出する。続いて、ＣＰＵ４０１は、目標リッチ空燃比の排気の単位量当たりに含まれる還元剤の量を算出し、算出された還元剤量で前記目標還元剤量を除算することにより、リッチ運転気筒２１から排出すべき排気の量、言い換えればリッチ運転気筒２１に吸入すべき空気の量（以下、目標リッチ気筒吸気量と称する）を算出する。
【０１５７】
Ｓ８１１では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８１０で算出された目標リッチ気筒吸気量に基づいてリッチ運転気筒２１の目標吸気弁開閉タイミングを決定するとともに、前記目標リッチ気筒吸気量を前記目標リッチ空燃比で除算してリッチ運転気筒２１の目標燃料噴射量を算出する。
【０１５８】
Ｓ８１２では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８１０で算出された目標リッチ空燃比と目標リッチ気筒吸気量とに従ってリッチ運転気筒２１が運転された際に、該リッチ運転気筒２１が発生し得るトルクを推定する。
【０１５９】
Ｓ８１３では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８１２で推定されたトルクが前記Ｓ８０５で算出された要求気筒トルクまで低下するように、リッチ運転気筒２１の目標排気弁開閉タイミングを決定する。
【０１６０】
Ｓ８１４では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ８０７で決定された目標吸気弁開閉タイミング、目標排気弁開閉タイミング、及び、目標燃料噴射量に従って、リーン運転気筒２１の吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、及び燃料噴射弁３２を制御するとともに、前記Ｓ８１１及び前記８１３で決定された目標吸気弁開閉タイミング、目標排気弁開閉タイミング、及び、目標燃料噴射量に従って、リッチ運転気筒２１の吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、及び燃料噴射弁３２を制御する。
【０１６１】
この場合、内燃機関１では、３つのリーン運転気筒２１が連続して目標リーン空燃比で運転された後に、１つのリッチ運転気筒２１が目標リッチ空燃比で運転されることになり、それに応じて、３つのリーン運転気筒２１が連続して目標リーン空燃比の排気を排出した後に、１つのリッチ運転気筒２１が目標リッチ空燃比の排気を排出することになる。
【０１６２】
その際、リッチ運転気筒２１から排出される排気には、３つのリーン運転気筒２１から排出された排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）の総量に対応した量の還元剤が含まれているため、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６は、３つのリーン運転気筒２１からの排気が流入した時には、その排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、続いてリッチ運転気筒２１からの排気が流入すると、吸蔵していた全ての窒素酸化物（ＮＯx）を放出及び浄化することが可能となる。
【０１６３】
従って、上記したような浄化支援制御によれば、１サイクル毎に吸蔵還元型ＮＯx触媒４６における窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵と還元とが行われるため、窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵量と還元剤の供給量とを適合させ易く、ＣＰＵ４０１の演算負荷を低減することが可能となる。
【０１６４】
また、上記したような浄化支援制御では、リッチ運転気筒２１の排気弁２９の開閉タイミングを制御することによって、リッチ運転気筒２１の発生トルクとリーン運転気筒２１の発生トルクとが均一にされるため、内燃機関１のトルク変動が発生することがない。
【０１６５】
尚、本実施の形態では、内燃機関１のリッチ運転気筒２１を特定の気筒２１に固定する例について述べたが、所定の周期でリッチ運転気筒２１とする気筒２１を変更し、デポジットの発生や点火栓２５のくすぶりなどを抑制するようにしてもよい。
【０１６６】
＜実施の形態３＞
次に、本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関の第３の実施の形態について図９に基づいて説明する。ここでは、前述の第１及び第２の実施の形態とは異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【０１６７】
前述した第１及び第２の実施の形態では、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ還元剤を供給する場合に、特定の気筒２１をリッチ空燃比で運転させることにより、その気筒２１から排出される排気中に比較的多量に含有される炭化水素（ＨＣ）を還元剤として吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ供給する例について述べたが、本実施の形態では、炭化水素（ＨＣ）に比して窒素酸化物（ＮＯx）の還元力が強い水素（Ｈ2）や一酸化炭素（ＣＯ）を還元剤として吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ供給する例について述べる。
【０１６８】
この場合、ＣＰＵ４０１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力を再生させることを目的として所定の気筒２１をリッチ空燃比で運転させる必要が生じると、図９に示すようなリッチ運転制御ルーチンを実行する。このリッチ運転制御ルーチンは、予めＲＯＭ４０２に記憶されているルーチンである。
【０１６９】
リッチ運転制御ルーチンでは、ＣＰＵ４０１は、先ずＳ９０１において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力を再生させるべく還元剤を供給する必要が生じたか否かを判別する。
【０１７０】
前記Ｓ９０１において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力を再生させるべく還元剤を供給する必要がないと判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１７１】
一方、前記Ｓ９０１において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力を再生させるべく還元剤を供給する必要があると判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、Ｓ９０２へ進む。
【０１７２】
Ｓ９０２では、ＣＰＵ４０１は、内燃機関１の機関回転数が所定回転数以上であるか否か、もしくは、機関負荷が所定負荷以上であるか否かを判別する。
前記Ｓ９０２において機関回転数が所定回転数以上である、およびまたは、機関負荷が所定負荷以上であると判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、Ｓ９０３へ進み、リッチ運転気筒２１の排気弁２９の開弁時期を進角させる。
【０１７３】
これは、水素（Ｈ2）は、混合気に含まれる炭化水素（ＨＣ）が燃焼した際に熱分解して生成され、その後の燃焼が進むと酸素や炭素と結合して水（Ｈ2Ｏ）や炭化水素（ＨＣ）を生成することになるため、混合気の燃焼途中で排気弁２９を開弁させることにより、水素（Ｈ2）を比較的多量に含む排気を生成することが可能となるが、機関回転数が比較的高い時もしくは機関負荷が比較的大きいとき程水素（Ｈ2）が生成され易いからである。
【０１７４】
この場合、リッチ運転気筒２１から排出される排気には、炭化水素（ＨＣ）より還元力の強い水素（Ｈ2）が比較的多量に含有されるため、そのような排気が吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入すると、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵されている窒素酸化物（ＮＯx）が短時間で効率的に還元されることになる。
【０１７５】
一方、前記Ｓ９０２において機関回転数が所定回転数より低く、且つ、機関負荷が所定負荷より小さい場合は、ＣＰＵ４０１は、Ｓ９０４へ進み、リッチ運転気筒２１の排気弁２９の開弁時期を遅角させる。
【０１７６】
これは、一酸化炭素（ＣＯ）は、混合気の燃焼後に残留した炭化水素（ＨＣ）が高温且つ酸化雰囲気下で酸化して生成されるため、混合気の燃焼が終了した後の所定の時期まで排気弁２９の開弁時期を遅角させることにより、一酸化炭素（ＣＯ）を比較的多量に含む排気を生成することが可能となるからである。
【０１７７】
この場合、リッチ運転気筒２１から排出される排気には、炭化水素（ＨＣ）より還元力の強い一酸化炭素（ＣＯ）が比較的多量に含有されるため、そのような排気が吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入すると、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵されている窒素酸化物（ＮＯx）が短時間で効率的に還元されることになる。
【０１７８】
このようにＣＰＵ４０１がリッチ運転制御ルーチンを実行することにより、炭化水素（ＨＣ）を還元剤として利用する場合に比して、より短時間で吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の吸蔵能力を再生させることが可能となるため、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力を再生させることを目的として所定の気筒２１をリッチ空燃比で運転させる期間を一層短縮することが可能となり、以て燃料消費量を一層低減することが可能となる。
【０１７９】
＜実施の形態４＞
次に、本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関の第４の実施の形態について図１０に基づいて説明する。ここでは、前述した第１〜第３の実施の形態とは異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【０１８０】
前述した第１〜第３の実施の形態では、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を還元及び浄化することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力を再生する例について述べたが、本実施の形態では、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒を再生する例について述べる。
【０１８１】
吸蔵還元型ＮＯx触媒４６は、該吸蔵還元型ＮＯx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）を吸蔵することになるが、排気中に含まれる硫黄成分も窒素酸化物（ＮＯx）と同様のメカニズムによって吸収してしまい、その結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力が低下する、いわゆるＳＯx被毒が発生する。
【０１８２】
具体的には、内燃機関１の燃料に含まれている硫黄（Ｓ）成分が燃焼することによりＳＯ2やＳＯ3などの硫黄酸化物（ＳＯx）が生成され、それらの硫黄酸化物（ＳＯx）が排気とともに吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入する。
【０１８３】
その際、排気の空燃比がリーン空燃比であると、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の担体上に担持された白金（Ｐｔ）の表面に酸素Ｏ2 -又はＯ2-が付着しているため、排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯx）が上記した酸素Ｏ2 -又はＯ2-と反応してＳＯ3-やＳＯ4-を形成する。
【０１８４】
吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の白金（Ｐｔ）上で形成されたＳＯ3-やＳＯ4-は、白金（Ｐｔ）上で更に酸化され、硫酸イオン（ＳＯ4 2-）として吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に吸収される。吸蔵還元型ＮＯx触媒４６内に吸収された硫酸イオン（ＳＯ4 2-）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）を形成する。
【０１８５】
硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）は、窒素酸化物（ＮＯx）に比して分解され難く、粗大化し易いという特性を有しているため、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比となっても分解されずに吸蔵還元型ＮＯx触媒４６内に残留することになる。
【０１８６】
従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６内の硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）は、時間の経過とともに増加することになるため、窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵に作用することができる酸化バリウム（ＢａＯ）の量が減少し、その結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＮＯx吸蔵能力が低下してしまう。
【０１８７】
吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒を解消するには、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の雰囲気温度を高温（例えば、５００℃〜７００℃）にするとともに、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とする必要がある。
【０１８８】
すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の雰囲気温度が高温になると、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６内に生成された硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）がＳＯ3-やＳＯ4-に熱分解される。その際、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比であると、ＳＯ3-やＳＯ4-は、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応して気体状のＳＯ2-へ還元されて吸蔵還元型ＮＯx触媒４６から放出されることになる。
【０１８９】
吸蔵還元型ＮＯx触媒４６を高温且つリッチ雰囲気にする方法としては、例えば、
未燃燃料成分と酸素とを比較的多量に含むリッチ空燃比の排気を吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ供給し、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６において未燃燃料成分と酸素とを反応（燃焼）させることにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６を高温且つリッチ雰囲気とする方法を例示することができる。
【０１９０】
ここで、未燃燃料成分と酸素を比較的多量に含有した排気を生成する方法としては、（１）排気の空燃比をリッチ空燃比とすべく内燃機関１をリッチ空燃比の混合気で運転させるとともに、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６より上流の排気通路において排気中に二次空気を供給することにより、未燃燃料成分と酸素とを含有した排気を生成する方法、（２）内燃機関１の一部の気筒２１をリッチ空燃比の混合気で運転させると同時に、残りの気筒２１をリーン空燃比の混合気で運転させることにより、十分な量の未燃燃料成分を含む排気と十分な量の酸素を含む排気との混合させる方法等を例示することができるが、本実施の形態では、吸気弁２８及び排気弁２９の開閉タイミングを任意に設定することができるという電磁駆動式動弁機構の特性を利用して以下のような方法を採用した。
【０１９１】
すなわち、本実施の形態では、ＣＰＵ４０１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒を解消する必要が生じた場合に、内燃機関１の各気筒２１をリッチ空燃比の混合気で運転させるべく燃料噴射弁３２を制御した上で、排気弁２９の開弁時期を膨張行程の途中まで進角させることにより、燃焼途中の混合気を排気として排出するようにした。
【０１９２】
この場合、内燃機関１の排気は、燃焼完了後の既燃ガスが排気として排出された場合に比して、温度が高くなるとともに、未燃の燃料成分と酸素とを多量に含む排気となる。
【０１９３】
尚、排気中に残存する未燃燃料成分と酸素の量を更に増加させる場合には、ＣＰＵ４０１は、各気筒２１の点火栓２５の点火時期を遅角させ、混合気の燃焼時期を遅らせるようにしてもよい。
【０１９４】
ところで、各気筒２１から燃焼途中の混合気が排出されると、各気筒２１内で発生する燃焼圧力が低下するとともに、燃焼圧力がクランクシャフト２３へ伝達される効率が低下し、内燃機関１のトルクが低下してしまう。
【０１９５】
これに対し、ＣＰＵ４０１は、各気筒２１の吸入空気量を増加させるべく吸気弁２８の開閉タイミングを変更するとともに、燃料噴射量を増量補正するようにした。各気筒２１の吸入空気量を増量させる場合には、ＣＰＵ４０１は、吸気弁２８の開閉タイミングに加えて、スロットル弁３９の開度も変更するようにしてもよい。
【０１９６】
以下、本実施の形態に係る浄化支援制御について具体的に説明する。
ＣＰＵ４０１は、浄化支援制御を実行するにあたり、図１０に示すような浄化支援制御ルーチンを実行する。この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。
【０１９７】
浄化支援制御ルーチンでは、ＣＰＵ４０１は、先ずＳ１００１において、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒度合いを判定する。吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒度合いを判定する方法としては、例えば、吸蔵還元型ＮＯx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に、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６よりも下流に配置されたＮＯxセンサ４９の出力信号値に基づいて判定する方法、又は、内燃機関１がリーン空燃比で運転された時間の積算値、吸入空気量の積算値、およびまたは燃料噴射量の積算値等に基づいて吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒度合いを推定する方法等を例示することができる。
【０１９８】
Ｓ１００２では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ１００１において判定されたＳＯx被毒度合いが所定の基準値を上回っているか否かを判別する。前記した基準値は、予め実験的に求められた値であり、ＲＯＭ４０２等に予め記憶されている値である。
【０１９９】
Ｓ１００２において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒度合いが前記基準値以下であると判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に対するＳＯx被毒解消処理を実行する必要がないとみなし、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２００】
一方、Ｓ１００２において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒度合いが前記基準値を上回っていると判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６に対するＳＯx被毒解消処理を実行する必要があるとみなし、Ｓ１００３へ進む。
【０２０１】
Ｓ１００３では、ＣＰＵ４０１は、機関回転数やアクセルポジションセンサ４３の出力信号値（アクセル開度）をＲＡＭ４０３から読み出し、それらの値をパラメータとして内燃機関１の要求機関トルクを算出する。
【０２０２】
Ｓ１００４では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ１００３で算出された要求機関トルクを満たしつつ、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ未燃燃料成分と酸素とを含有した排気を供給すべく、吸気弁２８の開閉タイミング、排気弁２９の開閉タイミング、燃料噴射量、点火時期を決定する。
【０２０３】
具体的には、ＣＰＵ４０１は、先ず、各気筒２１で燃焼すべき混合気の空燃比を決定する。続いて、ＣＰＵ４０１は、各気筒２１で燃焼途中の混合気を排気として排出させるべく排気弁２９の開弁時期を進角補正するとともに点火栓２５の点火時期を遅角補正する。
【０２０４】
そして、ＣＰＵ４０１は、前記空燃比と前記排気弁開弁時期と前記点火時期とに従って内燃機関１が運転されたときの実際の機関トルクが前記Ｓ１００３で算出された要求機関トルクと一致するように吸入空気量及び燃料噴射量を決定し、決定された吸入空気量に従って吸気弁２８の開閉タイミングを決定する。
【０２０５】
Ｓ１００５では、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ１００４で決定された吸気弁開閉タイミング、排気弁開閉タイミング、燃料噴射量、点火時期に従って、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴射弁３２、点火栓２５を制御して、ＳＯx被毒解消処理の実行を開始する。
【０２０６】
この場合、内燃機関１は、要求機関トルクを満たしつつ、高温且つ未燃燃料成分及び酸素を多量に含有した排気を排出することになる。内燃機関１から排出された高温且つ未燃燃料成分及び酸素を多量に含有した排気は、排気枝管４５を介して吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ流入する。吸蔵還元型ＮＯx触媒４６は、排気の熱を受けて昇温するとともに、該吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の白金（Ｐｔ）上で排気中の未燃燃料成分と酸素とが反応することによって発生する反応熱によって一層昇温する。
【０２０７】
このように吸蔵還元型ＮＯx触媒４６の雰囲気温度が上昇すると、該吸蔵還元型ＮＯx触媒４６内の硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）がＳＯ3-やＳＯ4-へ熱分解され、それらＳＯ3-やＳＯ4-は、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応して気体状のＳＯ2-へ還元され、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６から放出されることになる。
【０２０８】
Ｓ１００６では、ＣＰＵ４０１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒が解消されたか否かを判別する。吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒が解消されたか否かを判別する方法としては、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒度合いとＳＯx被毒の解消に要する時間（ＳＯx被毒解消時間）との関係を予め実験的に求めておき、ＳＯx被毒解消処理の実行時間がＳＯx被毒解消時間以上となったか否かを判別する方法、あるいは吸蔵還元型ＮＯx触媒４６より下流の排気通路に排気中のＳＯx濃度に対応した電気信号を出力するＳＯxセンサを配置し、それらＳＯxセンサの出力信号値が所定値未満となったか否かを判別する方法などを例示することができる。
【０２０９】
前記Ｓ１００６において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒が未だ解消されていないと判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、前記Ｓ１００５の処理を継続して実行する。
【０２１０】
前記Ｓ１００６において吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒が解消されたと判定した場合は、ＣＰＵ４０１は、Ｓ１００７へ進み、吸気弁２８の開閉タイミング、排気弁２９の開閉タイミング、及び点火時期を通常のタイミングに戻すべく吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、及び点火栓２５を制御するとともに、燃料噴射量を通常の燃料噴射量に戻すべく燃料噴射弁３２を制御する。
【０２１１】
このような浄化支援制御によれば、吸気弁２８及び排気弁２９の開閉タイミングを変更することによって、排気の状態を即座に高温且つ未燃燃料成分及び酸素を含有した状態とすることができるため、ＳＯx被毒解消処理に係る時間を短縮することが可能となり、以てＳＯx被毒解消処理に係るリッチ空燃比運転の期間が不要に長くなることがなく、ドライバビリィティの悪化や燃料消費量の悪化が防止される。
【０２１２】
尚、本実施の形態では、吸蔵還元型ＮＯx触媒４６のＳＯx被毒を解消する場合に、内燃機関１をリッチ空燃比の混合気で運転させるとともに排気弁２９の開弁時期を進角させる例について述べたが、内燃機関１の各気筒２１の吸気弁２８と排気弁２９の双方が開弁している時、つまりバルブオーバーラップ期間中に燃料噴射弁３２を作動させ、未燃の燃料を吸蔵還元型ＮＯx触媒４６へ供給することにより、前記未燃燃料を吸蔵還元型ＮＯx触媒４６で燃焼せしめ、以て吸蔵還元型ＮＯx触媒４６をより短時間のうちに高温且つリッチ雰囲気とするようにしてもよい。
【０２１３】
【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、ＮＯx触媒において所定のガス成分を浄化すべきときに、前記した所定ガス成分を浄化するのに適した状態の排気が内燃機関から排出されるように可変動弁機構が制御されることになる。
【０２１４】
内燃機関の吸気弁および排気弁は、気筒内に臨むよう設けられているため、可変動弁機構による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の変更は、気筒内のガスの状態及び気筒内から排出される排気の状態に直ちに反映されることになる。
【０２１５】
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、所定のガス成分を浄化すべきときに、内燃機関から実際に排出される排気の状態が直ちに所定のガス成分を浄化するのに適した状態とすることができるため、所定ガス成分の浄化に係る制御の実行期間を短縮することが可能となる。
【０２１６】
特に、所定ガス成分を浄化すべく内燃機関をリッチ空燃比もしくは理論空燃比の混合気で運転させる必要がある場合には、所定ガス成分の浄化を目的として内燃機関をリッチ空燃比又は理論空燃比で運転させる期間を短くすることができるため、燃料噴射量を最小限に抑えることができるとともに、ドライバビリィティの悪化を抑制することも可能となる。
【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平面図
【図２】 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断面図
【図３】 吸気側電磁駆動機構の内部構成を示す図
【図４】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図５】 実施の形態１に係る浄化支援制御ルーチンを示すフローチャート図
【図６】 実施の形態２に係る浄化支援制御における吸排気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート図（１）
【図７】 実施の形態２に係る浄化支援制御における吸排気弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート図（２）
【図８】 実施の形態２に係る浄化支援制御ルーチンを示すフローチャート図
【図９】 実施の形態３に係るリッチ運転制御ルーチンを示すフローチャート図
【図１０】 実施の形態４に係る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・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒
４９・・・ＮＯxセンサ
５１・・・クランクポジションセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine mounted on an automobile or the like, and more particularly to an internal combustion engine provided with a variable valve mechanism that can change the opening / closing timing and / or lift amount of an intake valve and / or an exhaust valve.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, internal combustion engines mounted on automobiles have hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust before the exhaust discharged from the internal combustion engine is released into the atmosphere. It is desired to purify harmful gas components such as
[0003]
In response to such demands, hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are purified when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a predetermined air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio. The three-way catalyst is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst becomes a predetermined air-fuel ratio (the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the internal combustion engine). A technique for purifying harmful gas components in exhaust gas by executing air-fuel ratio feedback control for controlling the exhaust gas is known.
[0004]
On the other hand, in an internal combustion engine mounted on an automobile, a lean combustion internal combustion engine that can burn an air-fuel mixture with a higher air-fuel ratio (lean air-fuel ratio) than the stoichiometric air-fuel ratio has been developed in order to reduce fuel consumption. ing.
[0005]
In a lean burn internal combustion engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a lean air-fuel ratio, and reducing components such as hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas are reduced. Therefore, only with a three-way catalyst, nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are emitted. Cannot be fully reduced and purified.
[0006]
For this reason, a technique for arranging an NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage of an internal combustion engine has been proposed. The NOx storage reduction catalyst stores nitrogen oxide (NOx) in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is a lean air-fuel ratio, and flows into the NOx storage reduction catalyst. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the stored nitrogen oxides (NOx) are released, and the released nitrogen oxides (NOx) are released into hydrocarbons (HC) ) And carbon monoxide (CO) to react with a reducing agent such as nitrogen (N2).
[0007]
When such a NOx storage reduction catalyst is disposed in the exhaust passage of a lean combustion internal combustion engine, when the internal combustion engine is operated in lean combustion and exhaust gas with a lean air-fuel ratio is exhausted from the internal combustion engine, The contained nitrogen oxides (NOx) are stored in the NOx storage reduction catalyst.
[0008]
Further, when the internal combustion engine is operated at a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio and exhaust gas of the stoichiometric or rich air-fuel ratio is discharged from the internal combustion engine, nitrogen oxides stored in the NOx storage reduction catalyst are stored. (NOx) is released from the NOx storage reduction catalyst and nitrogen (N2).
[0009]
By the way, since the amount of nitrogen oxide (NOx) that can be stored by the NOx storage reduction catalyst is limited, if the lean combustion operation of the internal combustion engine is continued for a long time, the storage capacity of the NOx storage reduction catalyst is saturated. The nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas may be released into the atmosphere without being purified.
[0010]
Therefore, conventionally, when the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst is saturated when the internal combustion engine is operating with lean combustion, the operation state of the internal combustion engine is switched from the lean combustion operation to the rich air-fuel ratio operation. So-called rich spike control is performed in which air-fuel ratio exhaust gas is supplied to the NOx storage reduction catalyst.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the fuel injection amount is simply increased in the rich spike control, the torque of the internal combustion engine increases abruptly. Therefore, it is necessary to increase the fuel injection amount while reducing the intake air amount of the internal combustion engine.
[0012]
For this reason, when the execution of the rich spike control is started, the throttle valve is controlled to decrease the intake air amount of the internal combustion engine, and the fuel injection valve is increased to increase the amount of fuel supplied into the cylinder. Will be controlled.
[0013]
However, since there is a distance between the throttle valve and the cylinder, there is a so-called intake response delay that takes time from when the throttle valve is changed until the intake air amount in the cylinder decreases to the desired amount, The transition period until the operating state of the internal combustion engine switches from the lean combustion operation to the desired rich air-fuel ratio operation becomes longer.
[0014]
Further, even when the execution of rich spike control is terminated, the throttle valve is controlled to increase the intake air amount of the internal combustion engine and the fuel injection valve is controlled to decrease the amount of fuel supplied to the cylinder. As a result, an intake response delay occurs as in the start of execution of the rich spike control, and the transition period until the operating state of the internal combustion engine switches from the rich air-fuel ratio operation to the lean combustion operation becomes longer.
[0015]
Thus, when the transition period of the engine operating state becomes long, the execution period of the rich spike control becomes long, and there is a possibility that a deterioration in drivability and an unnecessary increase in fuel consumption are induced.
[0016]
The present invention has been made in view of various circumstances as described above, and performs exhaust gas purification efficiently in a short period of time in a lean combustion internal combustion engine capable of combusting an oxygen-rich mixture. It is an object of the present invention to improve drivability and reduce fuel consumption by providing a technology capable of achieving the above.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above-described problems. That is, an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention is:
A lean combustion internal combustion engine capable of combusting an oxygen-rich mixture.
A NOx catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for purifying nitrogen oxides contained in the exhaust;
A variable valve mechanism capable of changing the opening / closing timing and / or lift amount of the intake valve and / or exhaust valve of the internal combustion engine;
Purification support means for controlling the variable valve mechanism to supply exhaust gas in a state suitable for purifying the predetermined gas component to the NOx catalyst at a time when the predetermined gas component is to be purified in the NOx catalyst;
It is characterized by having.
[0018]
In the internal combustion engine having the variable valve mechanism configured as described above, when the predetermined gas component is to be purified in the NOx catalyst, the purification assisting means performs exhaust in a state suitable for purifying the predetermined gas component. The variable valve mechanism is controlled so as to be discharged from the internal combustion engine.
[0019]
Here, since the intake valve and the exhaust valve are provided so as to face the cylinder, changes in the opening / closing timing and / or the lift amount of the intake valve and / or the exhaust valve are exhausted from the state of the gas in the cylinder and the inside of the cylinder. It will be immediately reflected in the exhaust status.
[0020]
Therefore, when the variable valve mechanism is controlled so that exhaust in a state suitable for purifying a predetermined gas component is discharged from the internal combustion engine, the state of the exhaust discharged from the internal combustion engine is immediately Therefore, the control period for purifying the predetermined gas component is not unnecessarily prolonged.
[0021]
In the internal combustion engine having the variable valve mechanism according to the present invention, examples of the predetermined gas component include nitrogen oxide (NOx) and sulfur oxide (SOx).
[0022]
When purifying nitrogen oxides (NOx) in a NOx catalyst, a reducing agent for reducing the nitrogen oxides (NOx) is required. Therefore, the purification support means is in a state where the exhaust state contains a large amount of reducing agent. What is necessary is just to control a variable valve mechanism so that it may become.
[0023]
Examples of a method for increasing the amount of reducing agent contained in the exhaust gas include a method in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich by operating at least one cylinder of the internal combustion engine at the rich air-fuel ratio. .
[0024]
When operating at least one cylinder of the internal combustion engine at a rich air-fuel ratio, the purification support means controls the variable valve mechanism so that the valve opening period of the intake valve of the cylinder is shortened, for example, In the case where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the cylinder is reduced to a rich air-fuel ratio, and the amount of reducing agent contained in the exhaust gas is further increased, the purification assisting means In other words, the variable valve mechanism is controlled so that the opening period of the intake valve of a predetermined cylinder is shortened, and at the same time, the fuel injection valve is controlled to increase the amount of fuel supplied to the cylinder.
[0025]
As a reducing agent for nitrogen oxides (NOx), hydrocarbons (HC) are generally used, but hydrogen (H2) And hydrocarbon (HC) oxidation, carbon monoxide (CO) has a higher reducing ability than hydrocarbon (HC).2) Or carbon monoxide (CO) in a large amount, the variable valve mechanism may be controlled.
[0026]
Hydrogen contained in exhaust (H2) Is increased, for example, the opening timing of the exhaust valve is advanced to the middle of the expansion stroke before the exhaust stroke bottom dead center, and the gas in the middle of combustion is discharged from the cylinder as exhaust gas The method of doing can be illustrated.
[0027]
As a method for increasing the amount of carbon monoxide (CO) contained in the exhaust, for example, the opening timing of the exhaust valve is retarded until the bottom dead center of the exhaust stroke, and the gas sufficiently oxidized in the cylinder is A method of discharging as exhaust gas can be exemplified.
[0028]
Next, when purifying sulfur oxide (SOx) in the NOx catalyst, particularly when eliminating sulfur poisoning of the NOx catalyst, the NOx catalyst needs to be in a high temperature and rich atmosphere. The variable valve mechanism may be controlled so that the exhaust state is at a high temperature and a rich air-fuel ratio.
[0029]
As a method for increasing the temperature of the exhaust, for example, a method of advancing the valve opening timing of the exhaust valve so that burned gas immediately after being burned in each cylinder is discharged from each cylinder can be exemplified. As a method of making the air-fuel ratio rich, the intake valve opening timing is retarded and / or the intake valve closing timing is advanced in order to shorten the intake valve opening period, or in the cylinder A method for controlling the fuel injection valve to increase the amount of fuel supplied can be exemplified.
[0030]
When the internal combustion engine according to the present invention includes an ignition plug, the opening timing of the exhaust valve is advanced, and the ignition timing of the ignition plug is retarded to delay the combustion timing of the air-fuel mixture. The temperature of burned gas when the exhaust valve is opened may be further increased.
[0031]
Here, as the NOx catalyst according to the present invention, for example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is a lean air-fuel ratio, nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas is occluded, and the NOx catalyst When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the NOx storage reduction catalyst that releases and reduces the stored nitrogen oxides (NOx) or the exhaust gas flowing into the NOx catalyst Examples include a selective reduction type NOx catalyst that reduces or decomposes nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas when the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio and a reducing agent is present.
[0032]
Further, in the internal combustion engine having the variable valve mechanism according to the present invention, the purification assisting means does not change the torque of the internal combustion engine when supplying exhaust gas in a state suitable for purifying the predetermined gas component to the NOx catalyst. Thus, it is preferable to control the variable valve mechanism.
[0033]
In this case, exhaust gas purification with high responsiveness is realized while suppressing torque fluctuation of the internal combustion engine.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a specific embodiment of an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0035]
<Embodiment 1>
A first embodiment of an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0036]
1 and 2 are diagrams showing a schematic configuration of an internal combustion engine and an intake / exhaust system thereof according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a four-cycle water-cooled gasoline engine including four cylinders 21.
[0037]
The internal combustion engine 1 includes a cylinder block 1b in which four cylinders 21 and a cooling water channel 1c are formed, and a cylinder head 1a fixed to the upper portion of the cylinder block 1b.
[0038]
A crankshaft 23 serving as an engine output shaft is rotatably supported on the cylinder block 1b. The crankshaft 23 is connected to a piston 22 slidably loaded in each cylinder 21.
[0039]
A combustion chamber 24 surrounded by the top surface of the piston 22 and the wall surface of the cylinder head 1 a is formed above the piston 22 of each cylinder 21. An ignition plug 25 is attached to the cylinder head 1 a so as to face the combustion chamber 24 of each cylinder 21, and an igniter 25 a for applying a drive current to the ignition plug 25 is connected to the ignition plug 25. .
[0040]
Two open ends of the intake port 26 and two open ends of the exhaust port 27 are formed at a portion of the cylinder head 1a facing the combustion chamber 24 of each cylinder 21. The cylinder head 1a is provided with an intake valve 28 that opens and closes each open end of the intake port 26 and an exhaust valve 29 that opens and closes each open end of the exhaust port 27 so as to freely advance and retract.
[0041]
The cylinder head 1a includes an electromagnetic drive mechanism 30 (hereinafter referred to as an intake-side electromagnetic drive mechanism 30) that drives the intake valve 28 to advance and retreat using electromagnetic force generated when an excitation current is applied. The same number as 28 is provided. Each intake side electromagnetic drive mechanism 30 is electrically connected to a drive circuit 30a (hereinafter referred to as an intake side drive circuit 30a) for applying an excitation current to the intake side electromagnetic drive 30.
[0042]
In the cylinder head 1a, an electromagnetic drive mechanism 31 (hereinafter referred to as an exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31) that drives the exhaust valve 29 forward and backward using electromagnetic force generated when an excitation current is applied is provided in the exhaust valve. The same number as 29 is provided. Each exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 is electrically connected to a drive circuit 31a (hereinafter referred to as an exhaust side drive circuit 31a) for applying an excitation current to the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31.
[0043]
The intake side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 described above implement the variable valve mechanism according to the present invention.
Here, specific configurations of the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 will be described. Since the intake side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 have the same configuration, only the intake side electromagnetic drive mechanism 30 will be described as an example.
[0044]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the intake-side electromagnetic drive mechanism 30. In FIG. 3, the cylinder head 1 a of the internal combustion engine 1 includes a lower head 10 fixed to the upper surface of the cylinder block 1 b and an upper head 11 provided on the upper portion of the lower head 10.
[0045]
The lower head 10 is formed with two intake ports 26 for each cylinder 21, and a valve seat 12 for seating a valve element 28 a of the intake valve 28 at the opening end of each intake port 26 on the combustion chamber 24 side. Is provided.
[0046]
The lower head 10 is formed with a through hole having a circular cross section from the inner wall surface of each intake port 26 to the upper surface of the lower head 10, and a cylindrical valve guide 13 is inserted into the through hole. The valve shaft 28b of the intake valve 28 passes through the inner hole of the valve guide 13, and the valve shaft 28b is movable forward and backward in the axial direction.
[0047]
A core mounting hole 14 having a circular cross section into which the first core 301 and the second core 302 are fitted is provided in a portion of the upper head 11 where the shaft center is the same as the valve guide 13. The lower portion 14b of the core mounting hole 14 is formed larger in diameter than the upper portion 14a. Hereinafter, the lower portion 14b of the core mounting hole 14 is referred to as a large diameter portion 14b, and the upper portion 14a of the core mounting hole 14 is referred to as a small diameter portion 14a.
[0048]
An annular first core 301 and second core 302 made of a soft magnetic material are fitted in the small diameter portion 14a in series in the axial direction with a predetermined gap 303 interposed therebetween. The upper end of the first core 301 and the lower end of the second core 302 are respectively formed with a flange 301a and a flange 302a. The first core 301 is from above and the second core 302 is from below the core mounting holes. 14 and the flanges 301a and 302a abut against the edge of the core mounting hole 14, whereby the first core 301 and the second core 302 are positioned, and the gap 303 is held at a predetermined distance. It is like that.
[0049]
A cylindrical upper cap 305 is provided above the first core 301. The upper cap 305 is fixed to the upper surface of the upper head 11 by passing a bolt 304 through a flange portion 305a formed at the lower end thereof. In this case, the lower end of the upper cap 305 including the flange portion 305 a is fixed in a state where the lower end of the upper cap 305 is in contact with the peripheral edge of the upper surface of the first core 301. become.
[0050]
On the other hand, a lower cap 307 made of an annular body having an outer diameter substantially the same diameter as the large-diameter portion 14 b of the core mounting hole 14 is provided at the lower portion of the second core 302. A bolt 307 passes through the lower cap 307, and the bolt 307 fixes the lower cap 307 to the downward step surface of the step portion of the small diameter portion 14a and the large diameter portion 14b. In this case, the lower cap 307 is fixed in a state where it is in contact with the peripheral edge of the lower surface of the second core 302, and as a result, the second core 302 is fixed to the upper head 11.
[0051]
A first electromagnetic coil 308 is gripped in the groove formed on the surface of the first core 301 on the gap 303 side, and the groove formed on the surface of the second core 302 on the surface of the gap 303 is The second electromagnetic coil 309 is gripped. At this time, the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 are arranged at positions facing each other with the gap 303 therebetween. The first and second electromagnetic coils 308 and 309 are electrically connected to the intake side drive circuit 30a described above.
[0052]
An armature 311 made of an annular soft magnetic material having an outer diameter smaller than the inner diameter of the gap 303 is disposed in the gap 303. A columnar armature shaft 310 extending in the vertical direction along the axis of the armature 311 is fixed to the hollow portion of the armature 311. The armature shaft 310 has an upper end passing through the hollow portion of the first core 301 and reaching the upper cap 305 above it, and a lower end passing through the hollow portion of the second core 302 and a large diameter portion below it. 14b, and is held by the first core 301 and the second core 302 so as to be movable back and forth in the axial direction.
[0053]
A disk-shaped upper retainer 312 is joined to the upper end of the armature shaft 310 extending into the upper cap 305, and an adjustment bolt 313 is screwed into the upper opening of the upper cap 305. An upper spring 314 is interposed between the upper retainer 312 and the adjusting bolt 313. A spring seat 315 having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the upper cap 305 is interposed on the contact surface between the adjustment bolt 313 and the upper spring 314.
[0054]
On the other hand, the upper end portion of the valve shaft 28b of the intake valve 28 is in contact with the lower end portion of the armature shaft 310 extending into the large diameter portion 14b. A disc-shaped lower retainer 28 c is joined to the outer periphery of the upper end portion of the valve shaft 28 b, and a lower spring 316 is interposed between the lower surface of the lower retainer 28 c and the upper surface of the lower head 10.
[0055]
In the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 configured as described above, when no excitation current is applied from the intake-side drive circuit 30a to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309, the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 starts from the upper spring 314. A biasing force in the downward direction (that is, the direction in which the intake valve 28 is opened) acts on the armature shaft 310 and the upward direction from the lower spring 316 to the intake valve 28 (that is, the intake valve 28 is closed). As a result, the armature shaft 310 and the intake valve 28 come into contact with each other and are elastically supported at a predetermined position, that is, held in a so-called neutral state.
[0056]
The urging force of the upper spring 314 and the lower spring 316 is set so that the neutral position of the armature 311 coincides with an intermediate position between the first core 301 and the second core 302 in the gap 303. When the neutral position of the armature 311 is deviated from the above-described intermediate position due to initial tolerance or aging of components, the adjustment bolt 313 can be adjusted so that the neutral position of the armature 311 matches the above-described intermediate position. It has become.
[0057]
The axial lengths of the armature shaft 310 and the valve shaft 28b are such that when the armature 311 is positioned at an intermediate position of the gap 303, the valve element 28a is fully opened and fully closed. And an intermediate position (hereinafter referred to as a middle open position).
[0058]
In the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 described above, when an excitation current is applied to the first electromagnetic coil 308 from the intake-side drive circuit 30a, the intake-side drive circuit 30a is connected between the first core 301, the first electromagnetic coil 308, and the armature 311. When an electromagnetic force is generated in a direction that displaces the armature 311 toward the first core 301, and an excitation current is applied to the second electromagnetic coil 309 from the intake side drive circuit 30 a, An electromagnetic force in a direction to displace the armature 311 toward the second core 302 is generated between the second electromagnetic coil 309 and the armature 311.
[0059]
Therefore, in the intake side electromagnetic drive mechanism 30 described above, the excitation current from the intake side drive circuit 30a is alternately applied to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309, whereby the armature 311 moves forward and backward. As a result, the valve shaft 28b is driven to advance and retract, and at the same time, the valve body 28a is driven to open and close.
[0060]
At that time, it is possible to control the opening / closing timing of the intake valve 28 by changing the excitation current application timing and the magnitude of the excitation current to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309.
[0061]
Further, a valve lift sensor 317 for detecting the displacement of the intake valve 28 is attached to the intake side electromagnetic drive mechanism 30 described above. The valve lift sensor 317 includes a disk-shaped target 317a attached to the upper surface of the apparator 312 and a gap sensor 317b attached to a portion of the adjustment bolt 313 facing the apparator 312.
[0062]
In the valve lift sensor 317 configured as described above, the target 317a is integrally displaced with the armature 311 of the intake-side electromagnetic drive mechanism 30, and the gap sensor 317b is set at a distance between the gap sensor 317b and the target 317a. A corresponding electrical signal is output.
[0063]
At this time, the output signal value of the gap sensor 317b when the armature 311 is in the neutral state is stored in advance, and the difference between the output signal value and the output signal value of the gap sensor 317b at the present time is calculated, thereby obtaining the armature. 311 and the displacement of the intake valve 28 can be specified.
[0064]
Here, returning to FIGS. 1 and 2, an intake branch pipe 33 including four branch pipes is connected to the cylinder head 1 a of the internal combustion engine 1, and an intake port 26 of each cylinder 21 is connected to each of the intake branch pipes 33. It communicates with the branch pipe. A fuel injection valve 32 is attached to the cylinder head 1 a in the vicinity of the connection portion with the intake branch pipe 33 so that its injection hole faces the intake port 26.
[0065]
The intake branch pipe 33 is connected to a surge tank 34 for suppressing intake air pulsation. An intake pipe 35 is connected to the surge tank 34, and the intake pipe 35 is connected to an air cleaner box 36 for removing dust, dust and the like in the intake air.
[0066]
An air flow meter 44 that outputs an electric signal corresponding to the mass of air flowing through the intake pipe 35 (intake air mass) is attached to the intake pipe 35. A throttle valve 39 for adjusting the flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 35 is provided in a portion of the intake pipe 35 downstream of the air flow meter 44.
[0067]
The throttle valve 39 is composed of a stepper motor or the like, and a throttle actuator 40 that opens and closes the throttle valve 39 according to the magnitude of applied power, and a throttle that outputs an electrical signal corresponding to the opening of the throttle valve 39. A position sensor 41 and an accelerator position sensor 43 that is mechanically connected to the accelerator pedal 42 and outputs an electric signal corresponding to the operation amount of the accelerator pedal 42 are attached.
[0068]
On the other hand, an exhaust branch pipe 45 formed so that four branch pipes merge with one collecting pipe immediately downstream of the internal combustion engine 1 is connected to the cylinder head 1a of the internal combustion engine 1, and the exhaust branch pipes thereof. Each of the 45 branch pipes communicates with the exhaust port 27 of each cylinder 21.
[0069]
The exhaust branch pipe 45 is connected to an exhaust purification catalyst 46. The exhaust purification catalyst 46 is connected to an exhaust pipe 47, and the exhaust pipe 47 is connected to a muffler (not shown) downstream.
[0070]
The exhaust purification catalyst 46 includes hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) contained in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 46 is a predetermined air-fuel ratio in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. And a three-way active function for purifying nitrogen oxides (NOx) and, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 46 is a lean air-fuel ratio, occludes nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. An NOx storage reduction catalyst having a NOx storage reduction function that reduces and purifies nitrogen oxide (NOx) while releasing the stored nitrogen oxide (NOx) when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio. is there.
[0071]
The NOx storage reduction catalyst 46 is made of, for example, an alkali metal such as potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), barium (Ba), calcium on a support made of alumina. It is configured by supporting at least one selected from an alkaline earth such as (Ca), a rare earth such as lanthanum (La) and yttrium (Y), and a noble metal such as platinum (Pt). However, in the present embodiment, an occlusion reduction type NOx catalyst in which barium (Ba) and platinum (Pt) are supported on a support made of alumina will be described as an example.
[0072]
In the NOx storage reduction catalyst 46 configured as described above, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 becomes a lean air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas increases, so oxygen (O2) Is O2 -Or O2-It adheres to the surface of platinum (Pt) in the form of Further, nitric oxide (NO) contained in the exhaust gas is oxygen (O) on the surface of platinum Pt.2 -Or O2-) To react with nitrogen dioxide (NO2) (2NO + O2→ 2NO2).
[0073]
Subsequently, nitrogen dioxide (NO2) Is oxidized on platinum (Pt) and combined with barium oxide (BaO) to form nitrate ions (NO).3-) And its nitrate ion (NO3-) Is absorbed by the NOx storage reduction catalyst 46.
[0074]
Such NOx absorption action is continued unless the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio and the NOx absorption capacity of the NOx storage reduction catalyst 46 is saturated.
On the other hand, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 decreases, nitrogen dioxide (NO2Nitrate ions (NO) bound to barium oxide (BaO).3-) On the contrary, nitrogen dioxide (NO2) And nitrogen monoxide (NO), and desorbs from the NOx storage reduction catalyst 46.
[0075]
At that time, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, a relatively large amount of hydrocarbon (HC) or carbon monoxide (CO) is contained in the exhaust gas, and these hydrocarbons ( HC) and carbon monoxide (CO) are oxygen (O) on platinum (Pt) of the NOx storage reduction catalyst 46.2 -Or O2-) And nitrogen dioxide (NO) released from the NOx storage reduction catalyst 46.2) Or nitrogen monoxide (NO) is a reducing component in the exhaust gas (oxygen (O) on platinum (Pt) of the NOx storage reduction catalyst 46).2 -Or O2-) To react with partially oxidized hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and other active species) to react with nitrogen (N2).
[0076]
That is, the hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 are oxygen (O) on platinum (Pt).2 -Or O2-) And immediately oxidized to oxygen, then oxygen on platinum (Pt) (O2 -Or O2-) After the consumption of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO)2) And nitric oxide (NO) to convert these nitrogen oxides (NOx) to nitrogen (N2).
[0077]
Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 is a lean air-fuel ratio, the NOx storage reduction catalyst 46 stores nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas, and stores the NOx. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the reduction-type NOx catalyst 46 is the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the stored nitrogen oxide (NOx) is reduced and purified.
[0078]
Next, an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust flowing through the exhaust branch pipe 45, in other words, the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 is applied to the collecting pipe of the exhaust branch pipe 45. An output air-fuel ratio sensor 48 is attached.
[0079]
An electric signal corresponding to the concentration of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas flowing out from the NOx storage reduction catalyst 46 is provided at a portion of the exhaust pipe 47 located immediately downstream of the NOx storage reduction catalyst 46. An output NOx sensor 49 is attached.
[0080]
The internal combustion engine 1 includes a crank position sensor 51 including a timing rotor 51a attached to an end of the crankshaft 23 and an electromagnetic pickup 51b attached to a cylinder block 1b in the vicinity of the timing rotor 51a. And a water temperature sensor 52 attached to the cylinder block 1b so as to detect the temperature of the cooling water flowing through the cooling water passage 1c.
[0081]
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 20 for controlling the operating state of the internal combustion engine 1.
[0082]
Various sensors such as a throttle position sensor 41, an accelerator position sensor 43, an air flow meter 44, an air-fuel ratio sensor 48, a NOx sensor 49, a crank position sensor 51, a water temperature sensor 52, and a valve lift sensor 317 are connected to the ECU 20 via electric wiring. The output signals of the sensors are input to the ECU 20.
[0083]
The ECU 20 is connected to an igniter 25a, an intake side drive circuit 30a, an exhaust side drive circuit 31a, a fuel injection valve 32, a throttle actuator 40, and the like via electric wiring, and the ECU 20 uses output signal values of various sensors as parameters. The igniter 25a, the intake side drive circuit 30a, the exhaust side drive circuit 31a, the fuel injection valve 32, and the throttle actuator 40 can be controlled.
[0084]
Here, as shown in FIG. 4, the ECU 20 includes a CPU 401, a ROM 402, a RAM 403, a backup RAM 404, an input port 405, and an output port 406 that are connected to each other via a bidirectional bus 400. A connected A / D converter (A / D) 407 is provided.
[0085]
The A / D 407 outputs analog signals such as a throttle position sensor 41, an accelerator position sensor 43, an air flow meter 44, an air-fuel ratio sensor 48, a NOx sensor 49, a water temperature sensor 52, a valve lift sensor 317, and the like. It is connected to the sensor via electrical wiring. The A / D 407 converts the output signal of each sensor described above from an analog signal format to a digital signal format, and transmits the converted signal to the input port 405.
[0086]
The input port 405 outputs analog signal format signals such as the throttle position sensor 41, accelerator position sensor 43, air flow meter 44, air-fuel ratio sensor 48, NOx sensor 49, water temperature sensor 52, valve lift sensor 317, etc. And a sensor that outputs a signal in the form of a digital signal, such as the crank position sensor 51, is directly connected to the sensor.
[0087]
The input port 405 inputs output signals of various sensors directly or via the A / D 407 and transmits these output signals to the CPU 401 and the RAM 403 via the bidirectional bus 400.
[0088]
The output port 406 is connected to the igniter 25a, the intake side drive circuit 30a, the exhaust side drive circuit 31a, the fuel injection valve 32, the throttle actuator 40, and the like through electrical wiring. The output port 406 receives a control signal output from the CPU 401 via the bidirectional bus 400, and inputs the control signal to the igniter 25a, the intake side drive circuit 30a, the exhaust side drive circuit 31a, the fuel injection valve 32, or It transmits to the actuator 40 for throttles.
[0089]
The ROM 402 includes a fuel injection amount control routine for determining a fuel injection amount, a fuel injection timing control routine for determining fuel injection timing, an intake valve opening / closing timing control routine for determining opening / closing timing of the intake valve 28, The exhaust valve opening / closing timing control routine for determining the opening / closing timing of the exhaust valve 29, the intake side excitation current control routine for determining the amount of excitation current to be applied to the intake side electromagnetic drive mechanism 30, and the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 Exhaust side excitation current amount control routine for determining the amount of excitation current to be applied, ignition timing control routine for determining the ignition timing of the spark plug 25 of each cylinder 21, and opening degree of the throttle valve 39 In addition to application programs such as a throttle opening control routine, nitrogen acid stored in the NOx storage reduction catalyst 46 is stored. A purification support control routine for reducing and purifying chemicals (NOx) is stored.
[0090]
The ROM 402 stores various control maps in addition to the application programs described above. The above-described control map is, for example, a fuel injection amount control map showing the relationship between the operation state of the internal combustion engine 1 and the fuel injection amount, a fuel injection timing control map showing the relationship between the operation state of the internal combustion engine 1 and the fuel injection timing, An intake valve opening / closing timing control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the opening / closing timing of the intake valve 28; an exhaust valve opening / closing timing control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the opening / closing timing of the exhaust valve 29; Excitation current amount control map showing the relationship between the operation state of the internal combustion engine 1 and the excitation current amount to be applied to the intake side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31, the operation state of the internal combustion engine 1, and each ignition plug 25 These are an ignition timing control map showing the relationship with the ignition timing, a throttle opening degree control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the opening degree of the throttle valve 39, and the like.
[0091]
The RAM 403 stores output signals of the sensors, calculation results of the CPU 401, and the like. The calculation result is, for example, the engine speed calculated based on the output signal of the crank position sensor 51. Various data stored in the RAM 403 is rewritten to the latest data every time the crank position sensor 51 outputs a signal.
[0092]
The backup RAM 45 is a non-volatile memory that retains data even after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped, and stores learning values and the like related to various controls.
The CPU 401 operates in accordance with an application program stored in the ROM 402, and executes fuel injection control, ignition control, intake valve opening / closing control, exhaust valve opening / closing control, throttle control, NOx purification control, and the like.
[0093]
At that time, the CPU 401 determines the operating state of the internal combustion engine 1 using output signal values of the crank position sensor 51, the accelerator position sensor 43, the air flow meter 44, and the like as parameters, and performs various controls according to the determined operating state. Execute.
[0094]
For example, if the CPU 401 determines that the operation state of the internal combustion engine 1 is in the low and medium load operation region, the throttle opening is performed in order to realize the lean combustion operation with the oxygen-rich mixture (lean air-fuel ratio mixture). The fuel injection amount, the opening / closing timing of the intake valve 28, the opening / closing timing of the exhaust valve 29, and the ignition timing are controlled.
[0095]
When it is determined that the operation state of the internal combustion engine 1 is in the high load operation region, the CPU 401 determines the throttle opening, the fuel injection amount, the intake air in order to realize the stoichiometric operation with the stoichiometric air-fuel mixture (stoichiometric mixture). The opening / closing timing of the valve 28, the opening / closing timing of the exhaust valve 29, and the ignition timing are controlled.
[0096]
Further, when the internal combustion engine 1 is in a lean combustion operation, the air-fuel ratio of the exhaust becomes a lean air-fuel ratio, so that nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust is stored in the NOx storage reduction catalyst 46. However, when the lean combustion operation of the internal combustion engine 1 is continued for a long period of time, the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46 is saturated, and nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas enters the NOx storage reduction catalyst 46. May be released into the atmosphere without being removed or purified.
[0097]
On the other hand, when the internal combustion engine 1 is in a lean combustion operation and the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46 is saturated, the CPU 401 assists in purification to temporarily set the air / fuel ratio of the exhaust to a rich air / fuel ratio. By executing the control, nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 are reduced and purified, and the NOx storage capability of the NOx storage reduction catalyst 46 is regenerated.
[0098]
Hereinafter, the purification support control according to the present embodiment will be specifically described.
In the purification support control, the CPU 401 executes a purification support control routine as shown in FIG. This purification support control routine is a routine stored in the ROM 402 in advance, and is a routine that is repeatedly executed by the CPU 401 every predetermined time (for example, every time the crank position sensor 51 outputs a pulse signal).
[0099]
In the purification support control routine, the CPU 401 first determines whether or not the NOx storage capacity of the storage reduction type NOx catalyst 46 is saturated in S501.
As a method for determining whether or not the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46 is saturated, for example, the operation history of the internal combustion engine 1 (deviation between the execution time of the lean combustion operation and the execution time of the stoichiometric operation) is used. Based on this, the NOx amount stored in the NOx storage reduction catalyst 46 is estimated, and the estimated value is compared with the maximum nitrogen oxide (NOx) amount that the NOx storage reduction catalyst 46 can store. The determination method estimates the amount of nitrogen oxide (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 from the catalyst bed temperature of the NOx storage reduction catalyst 46 and the output signal value of the air-fuel ratio sensor 48, and the estimated value A method of estimating by comparing the maximum amount of nitrogen oxide (NOx) that can be occluded by the NOx storage reduction catalyst 46, or the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 is predetermined. It can be exemplified determining method or the like based on the output signal value of the NOx sensor 49 when a fuel ratio.
[0100]
Hereinafter, the maximum nitrogen oxide (NOx) amount that can be stored by the NOx storage reduction catalyst 46 is referred to as the maximum NOx storage amount.
If the CPU 401 determines that the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46 is not saturated in S501, the CPU 401 terminates the execution of this routine once, and the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46 is determined in S501. If it is determined that it is saturated, the process proceeds to S502.
[0101]
In S502, the CPU 401 is required to reduce and purify all nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46, in other words, nitrogen oxides (NOx) having the maximum NOx storage amount. The amount of reducing agent (hereinafter referred to as the target reducing agent amount) is calculated.
[0102]
Note that the maximum NOx occlusion amount of the NOx storage reduction catalyst 46 can be obtained experimentally in advance, so that the target reduction required to purify the maximum NOx occlusion amount of nitrogen oxides (NOx). The amount of the agent may be obtained experimentally in advance and stored in the ROM 402 or the like.
[0103]
In step S503, the CPU 401 reads the output signal value (accelerator opening) of the accelerator position sensor 43 and the engine speed from the RAM 403, and uses the accelerator opening and the engine speed as parameters to request the torque required for the internal combustion engine 1 ( In the following, the required engine torque is calculated.
[0104]
In S504, the CPU 401 calculates the maximum amount of air that can be sucked per cylinder (hereinafter referred to as a target cylinder intake amount) in order to achieve the required engine torque calculated in S503.
[0105]
The torque generated when the internal combustion engine 1 is operated at a predetermined rich air-fuel ratio (for example, the lowest air-fuel ratio of the air-fuel ratio combustible in the internal combustion engine 1), and per cylinder at that time The relationship between the intake air amount and the intake air amount may be obtained experimentally, and the relationship may be mapped in advance so that the CPU 401 calculates the target cylinder intake air amount using the map and the requested engine torque. .
[0106]
In S505, the CPU 401 uses the target cylinder intake amount calculated in S502 and the target reducing agent amount calculated in S504 as parameters to cover the target reducing agent amount with exhaust from a single cylinder 21. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be combusted in the single cylinder 21 (hereinafter referred to as the target rich air-fuel ratio) is calculated.
[0107]
In S506, the CPU 401 calculates the lowest air-fuel ratio (hereinafter referred to as a rich limit air-fuel ratio) in the air-fuel ratio range in which a combustible air-fuel mixture can be formed in the cylinder 21 of the internal combustion engine 1 in S505. The target rich air-fuel ratio is compared.
[0108]
If it is determined in S506 that the target rich air-fuel ratio is greater than or equal to the rich limit air-fuel ratio, the CPU 401 reduces the target reducing agent amount by operating the single cylinder 21 at the target rich air-fuel ratio only once. It is considered that the agent can be supplied to the NOx storage reduction catalyst 46, and the process proceeds to S507.
[0109]
In S507, the CPU 401 arbitrarily selects one cylinder 21 from the plurality of cylinders 21 of the internal combustion engine 1, and the intake air amount of the selected cylinder 21 (hereinafter referred to as the selected cylinder 21) is the target cylinder intake air. The target opening / closing timing of the intake valve 28 (hereinafter referred to as the target intake valve opening / closing timing) is determined so as to be an amount.
[0110]
In step S508, the CPU 401 calculates the target fuel injection amount of the selected cylinder 21 by dividing the target cylinder intake air amount by the target rich air-fuel ratio.
In S509, the CPU 401 selects the selected cylinder 21 so that the torque generated when the selected cylinder 21 is operated at the target cylinder intake air amount and the target rich air-fuel ratio becomes the required engine torque calculated in S503. And the target opening / closing timing of the exhaust valve 29 (hereinafter referred to as the target exhaust valve opening / closing timing) are determined.
[0111]
In S510, the CPU 401 determines the intake side drive circuit 30a of the selected cylinder 21 according to the target intake valve opening / closing timing, the target fuel injection amount, the target exhaust valve opening / closing timing, and the target ignition timing determined in S507 to S509. The fuel injection valve 32, the exhaust side drive circuit 31a, and the igniter 25a are controlled.
[0112]
Here, since the intake valve 28 of each cylinder 21 is provided at a position facing the combustion chamber 24, when the opening / closing timing of the intake valve 28 is changed, the actual intake air amount of each cylinder 21 causes a response delay. Will be changed immediately.
[0113]
Therefore, when the intake side drive circuit 30a is controlled so that the opening / closing timing of the intake valve 28 of the selected cylinder 21 matches the target intake valve opening / closing timing, the actual intake air amount of the selected cylinder 21 immediately becomes the target. The cylinder intake amount.
[0114]
Therefore, when the intake valve 28 and the fuel injection valve 32 of the selected cylinder 21 are driven according to the target intake valve opening / closing timing and the target fuel injection amount, the selected cylinder 21 is immediately operated at the target rich air-fuel ratio, In the exhaust stroke of the selected cylinder 21, exhaust containing an amount of reducing agent corresponding to the target amount of reducing agent is discharged.
[0115]
The exhaust discharged from the selected cylinder 21 flows into the NOx storage reduction catalyst 46 through the exhaust branch 45, so that all the nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 are reduced. And will be purified.
[0116]
That is, by operating the single cylinder 21 of the internal combustion engine 1 only once with the target rich air-fuel ratio, all of the nitrogen oxide (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 is reduced and purified. become.
[0117]
On the other hand, if it is determined in S506 that the target rich air-fuel ratio is lower than the rich limit air-fuel ratio, the CPU 401 supplies the target reducing agent amount of reducing agent even if the single cylinder 21 is operated only once with the rich air-fuel ratio. It is considered that the NOx storage reduction catalyst 46 cannot be supplied, and the process proceeds to S511.
[0118]
In S511, the CPU 401 sets the rich limit air-fuel ratio as a new target rich air-fuel ratio (hereinafter referred to as a new target rich air-fuel ratio).
In S512, the CPU 401 arbitrarily selects one cylinder 21 from the plurality of cylinders 21 of the internal combustion engine 1, and the intake air amount of the selected cylinder 21 (hereinafter referred to as the selected cylinder 21) is calculated in S504. The target intake valve opening / closing timing is determined so as to obtain the target cylinder intake amount.
[0119]
In S513, the CPU 401 calculates the target fuel injection amount of the selected cylinder 21 by dividing the target cylinder intake air amount calculated in S504 by the new target rich air-fuel ratio newly set in S511.
[0120]
In S514, the CPU 401 selects the selected cylinder 21 so that the torque generated when the selected cylinder 21 is operated at the target cylinder intake air amount and the new target rich air-fuel ratio becomes the required engine torque calculated in S503. Target ignition timing and target exhaust valve opening / closing timing are determined.
[0121]
In S515, the CPU 401 determines the intake side drive circuit 30a of the selected cylinder 21 according to the target intake valve opening / closing timing, the target fuel injection amount, the target exhaust valve opening / closing timing, and the target ignition timing determined in S512 to S514. The fuel injection valve 32, the exhaust side drive circuit 31a, and the igniter 25a are controlled.
[0122]
In S516, the CPU 401 supplies the amount of reducing agent supplied to the NOx storage reduction catalyst 46 from the selected cylinder 21 operated in accordance with the target cylinder intake air amount and the new target rich air-fuel ratio (hereinafter referred to as supply reducing agent amount). ) Is calculated.
[0123]
In S517, the CPU 401 subtracts the supply reducing agent amount calculated in S516 from the target reducing agent amount calculated in S502 to obtain a new target reducing agent amount (hereinafter referred to as a new target reducing agent amount). calculate. Then, the CPU 401 replaces the target reducing agent amount with the new target reducing agent amount, and executes the processes after S505 described above.
[0124]
In this case, two or more cylinders 21 are operated at a rich air-fuel ratio, and the total amount of reducing agent contained in the exhaust discharged from these cylinders 21 becomes the target reducing agent amount.
[0125]
As a result, all the nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 are reduced and purified by the target reducing agent amount of the reducing agent.
In this way, the purification support means according to the present invention is realized by the CPU 401 executing the purification support control routine.
[0126]
That is, in the above-described purification support control, the intake air amount of each cylinder 21 can be independently controlled by using an electromagnetically driven valve mechanism, so that the nitrogen oxides stored in the NOx storage reduction catalyst 46 are stored. In the case of reducing and purifying (NOx), a desired amount of reducing agent is supplied to the NOx storage reduction catalyst 46 by changing the intake air amount of the minimum necessary number of cylinders 21 and operating at a rich air-fuel ratio. It becomes possible to do.
[0127]
At this time, since the intake air amount of the cylinder 21 to be operated at the rich air-fuel ratio is adjusted by the opening / closing timing of the intake valve 28, there is no response delay of intake, and the intake air amount and the empty air of the cylinder 21 do not occur. It is possible to immediately switch the fuel ratio to the desired intake air amount and rich air-fuel ratio.
[0128]
Therefore, according to the purification support control according to the present embodiment, when reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46, a desired amount of reducing agent is stored in a short time. It becomes possible to supply to the reduced NOx catalyst 46, and the rich air-fuel ratio operation period related to the purification of nitrogen oxides (NOx) is not unnecessarily prolonged, and the drivability and the fuel consumption are deteriorated. Is prevented.
[0129]
Further, in the purification support control according to the present embodiment, the target cylinder intake air amount and the target fuel injection amount of the selected cylinder 21 are set such that the generated torque of the selected cylinder 21 is operated at another cylinder 21 (normal lean air-fuel ratio). Therefore, even when only the selected cylinder 21 is operated at the rich air-fuel ratio (target rich air-fuel ratio) when the internal combustion engine 1 is operated at the lean air-fuel ratio, it is set to coincide with the generated torque of the cylinder 21). Torque fluctuation does not occur.
[0130]
In the present embodiment, the target cylinder intake air amount is determined so that the torque generated in the selected cylinder 21 coincides with the torque generated in the other cylinders 21. The maximum amount of air that can be sucked in the stroke (hereinafter referred to as the maximum cylinder intake amount) may be set as the target cylinder intake amount.
[0131]
When the maximum cylinder intake air amount is set as the target cylinder intake air amount, the amount of exhaust that can be discharged by the single cylinder 21 in one exhaust stroke becomes the largest, and accordingly, the single cylinder 21 Since the amount of reducing agent that can be discharged in one exhaust stroke is the largest, the rich air-fuel ratio operation period for the purpose of purifying nitrogen oxide (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 is increased. It can be made even shorter.
[0132]
However, when the maximum cylinder intake air amount is set as the target cylinder intake air amount, the generated torque of the selected cylinder 21 is expected to be significantly larger than the generated torque of the other cylinders 21. The opening / closing timing and / or ignition timing of the exhaust valve 29 of the engine 21 is controlled, or the opening / closing timing of the exhaust valve 29 of the cylinder 21 that is in the exhaust stroke when the selected cylinder 21 is in the expansion stroke. It is preferable to suppress.
[0133]
<Embodiment 2>
A second embodiment of an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, a configuration different from that of the first embodiment will be described, and the description of the same configuration will be omitted.
[0134]
In the first embodiment described above, when the internal combustion engine 1 is operating in lean combustion, if the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46 is saturated, the air-fuel ratio of the exhaust discharged from at least one cylinder 21 is reached. In the present embodiment, the operation state of the internal combustion engine 1 is lean. However, in the present embodiment, the nitrogen oxide (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 is reduced and purified. An example in which only a specific cylinder 21 is always operated at a rich air-fuel ratio when in the combustion operation region will be described.
[0135]
The specific cylinder 21 may be a single cylinder 21 or a plurality of cylinders 21. Here, an example in which only the single cylinder 21 is operated at a rich air-fuel ratio will be described. .
[0136]
Since the internal combustion engine 1 according to the present embodiment includes the four cylinders 21, when the operation state of the internal combustion engine 1 is in the lean combustion operation region, the single cylinder 21 is operated at a rich air-fuel ratio. The remaining three cylinders 21 are operated at a lean air-fuel ratio.
[0137]
That is, when one specific cylinder 21 of the four cylinders 21 of the internal combustion engine 1 is always operated at a rich air-fuel ratio, the remaining one cylinder 21 is operated after the three cylinders 21 are continuously operated at a lean air-fuel ratio. Is always operated at a rich air-fuel ratio, and in accordance with this, exhaust gas having a lean air-fuel ratio is exhausted continuously from the three cylinders 21, and then exhaust gas having a rich air-fuel ratio is necessarily exhausted from the remaining one cylinder 21.
[0138]
In this case, the NOx storage reduction catalyst 46 stores nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas of the three cylinders 21 operated at a lean air-fuel ratio (hereinafter referred to as lean operation cylinders 21), and then rich-empty. The operation of releasing and reducing nitrogen oxide (NOx) stored by the reducing agent contained in the exhaust gas of the cylinder 21 operated at the fuel ratio (hereinafter referred to as the rich operation cylinder 21) is repeated.
[0139]
At that time, by optimizing the air-fuel ratio and the amount of exhaust exhausted by the rich operation cylinder 21 in one exhaust stroke, all the nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 (that is, NOx) (that is, It is possible to reduce and purify all the nitrogen oxides (NOx) discharged from the three lean operation cylinders 21.
[0140]
By the way, the combustion pressure generated when the air-fuel mixture is combusted in the rich operation cylinder 21 becomes higher than the combustion pressure generated when the air-fuel mixture is combusted in the lean operation cylinder 21. If this combustion pressure is directly reflected in the rotational torque of the crankshaft 23, torque fluctuations occur between the cylinders.
[0141]
Therefore, in the present embodiment, the CPU 401 sets the opening / closing timing of the exhaust valve 29 of the cylinder 21 or the opening / closing timing of the exhaust valve 29 of the rich operation cylinder 21 that becomes the exhaust stroke when the rich operation cylinder 21 enters the expansion stroke. By controlling, the generated torque of the rich operating cylinder 21 is reduced to the generated torque of the lean operating cylinder 21.
[0142]
For example, the fourth (# 4) cylinder 21 of the internal combustion engine 1 is the rich operation cylinder 21, and the first (# 1) cylinder 21, the second (# 2) cylinder 21, and the third (# 3) cylinder 21 are lean. In the case of the operating cylinder 21, as shown in FIG. 6, the opening of the exhaust valve 29 of the third (# 3) cylinder 21 that becomes the exhaust stroke when the fourth (# 4) cylinder 21 enters the expansion stroke. Delay the timing to the middle of the exhaust stroke.
[0143]
In this case, when the fourth (# 4) cylinder 21 is in the expansion stroke, the piston 22 of the third (# 3) cylinder 21 is in the cylinder during the period from the exhaust stroke bottom dead center to the exhaust valve 29 opening. Since the burned gas remaining in the cylinder is compressed, a part of the torque generated in the fourth (# 4) cylinder 21 is offset by the compression work of the third (# 3) cylinder 21, and as a result, 4 The torque generated in the number (# 4) cylinder 21 is suppressed.
[0144]
Further, the fourth (# 4) cylinder 21 of the internal combustion engine 1 is set to the rich operation cylinder 21, and the first (# 1) cylinder 21, the second (# 2) cylinder 21, and the third (# 3) cylinder 21 are lean. In the case of the operating cylinder 21, as shown in FIG. 7, the opening timing of the exhaust valve 29 of the fourth (# 4) cylinder 21 may be advanced halfway through the expansion stroke.
[0145]
In this case, the burned gas in the fourth (# 4) cylinder 21 is discharged from the cylinder during the expansion stroke and the pressure in the cylinder decreases, so the pressure acting on the piston 22 decreases, and as a result, Only a part of the combustion pressure generated in the fourth (# 4) cylinder 21 is reflected in the rotational torque of the crankshaft 23.
[0146]
Hereinafter, the purification support control according to the present embodiment will be specifically described.
When the purification support control is executed, the CPU 401 executes a purification support control routine as shown in FIG. This purification support control routine is a routine stored in the ROM 402 in advance, and is a routine that is repeatedly executed by the CPU 401 every predetermined time (for example, every time the crankshaft 23 rotates 720 °).
[0147]
In the purification support control routine, first, in step S <b> 801, the CPU 401 reads various data such as the engine speed and the output signal value (accelerator opening) of the accelerator position sensor 43 from the RAM 403.
[0148]
In S802, the CPU 401 determines the operating state of the internal combustion engine 1 from the engine speed and the accelerator opening read out in S801.
In S803, the CPU 401 determines whether or not the engine operating state determined in S802 is in the lean combustion operation region.
[0149]
If the CPU 401 determines that the engine operation state is not in the lean combustion operation region in S803, the CPU 401 ends the execution of this routine. If the CPU 401 determines in S803 that the engine operation state is in the lean combustion operation region, the process proceeds to S804. move on.
[0150]
In S804, the CPU 401 calculates the required engine torque using the engine speed and the accelerator opening read in S801 as parameters. At that time, the relationship between the engine speed, the accelerator opening, and the required engine torque may be experimentally obtained in advance, and the relationship may be mapped and stored in the ROM 402.
[0151]
In S805, the CPU 401 calculates a torque required per cylinder 21 (hereinafter referred to as a required cylinder torque) based on the required engine torque calculated in S804. Note that the processing of S803 described above may be executed next to S805.
[0152]
In step S806, the CPU 401 causes the air-fuel mixture to be burned in the lean operation cylinder 21 so that the generated torque of the lean operation cylinder 21 is the same as the required cylinder 21 torque and the fuel injection amount of the lean operation cylinder 21 is minimized. The air-fuel ratio (hereinafter referred to as a target lean air-fuel ratio) and an air amount (hereinafter referred to as a target lean cylinder intake amount) to be taken in by the lean operation cylinder 21 are determined.
[0153]
In S807, the CPU 401 determines the target intake valve opening / closing timing and the target exhaust valve opening / closing timing of the lean operation cylinder 21 according to the target lean air-fuel ratio and the target lean cylinder intake air amount determined in S806, and the target lean cylinder intake air amount. Is divided by the target lean air-fuel ratio, and the target fuel injection amount of the lean operation cylinder 21 is calculated.
[0154]
In step S808, the CPU 401 first performs nitrogen oxidation discharged from the lean operation cylinder 21 when the single lean operation cylinder 21 is operated in accordance with the target lean air-fuel ratio and the target lean cylinder intake air amount determined in S806. Estimate the amount of matter (NOx). Next, the CPU 401 calculates the total amount of nitrogen oxides (NOx) discharged from the three lean operation cylinders 21 by multiplying the estimated value by three.
[0155]
In step S809, the CPU 401 calculates the amount of reducing agent (target reduction amount) necessary to reduce the total NOx amount of nitrogen oxide (NOx) estimated in step S808.
[0156]
In S810, the CPU 401 first calculates the lowest air-fuel ratio (hereinafter referred to as a target rich air-fuel ratio) in the air-fuel ratio range in which a combustible mixture can be formed in the rich operation cylinder 21. Subsequently, the CPU 401 calculates the amount of the reducing agent contained per unit amount of the exhaust gas having the target rich air-fuel ratio, and divides the target reducing agent amount by the calculated reducing agent amount so that the rich operating cylinder 21 The amount of exhaust to be discharged, in other words, the amount of air to be taken into the rich operation cylinder 21 (hereinafter referred to as the target rich cylinder intake amount) is calculated.
[0157]
In step S811, the CPU 401 determines the target intake valve opening / closing timing of the rich operation cylinder 21 based on the target rich cylinder intake amount calculated in step S810, and divides the target rich cylinder intake amount by the target rich air-fuel ratio. Thus, the target fuel injection amount of the rich operation cylinder 21 is calculated.
[0158]
In S812, the CPU 401 estimates a torque that can be generated by the rich operation cylinder 21 when the rich operation cylinder 21 is operated according to the target rich air-fuel ratio and the target rich cylinder intake air amount calculated in S810.
[0159]
In S813, the CPU 401 determines the target exhaust valve opening / closing timing of the rich operation cylinder 21 so that the torque estimated in S812 decreases to the required cylinder torque calculated in S805.
[0160]
In S814, the CPU 401 determines the intake-side drive circuit 30a, the exhaust-side drive circuit 31a, and the lean-side drive circuit 31a of the lean operation cylinder 21 according to the target intake valve opening / closing timing, the target exhaust valve opening / closing timing, and the target fuel injection amount determined in S807. In addition to controlling the fuel injection valve 32, the intake side drive circuit 30a of the rich operation cylinder 21 and the exhaust gas according to the target intake valve opening / closing timing, the target exhaust valve opening / closing timing, and the target fuel injection amount determined in S811 and 813. The side drive circuit 31a and the fuel injection valve 32 are controlled.
[0161]
In this case, in the internal combustion engine 1, after the three lean operation cylinders 21 are continuously operated at the target lean air-fuel ratio, one rich operation cylinder 21 is operated at the target rich air-fuel ratio, and accordingly After the three lean operation cylinders 21 continuously exhaust the exhaust gas with the target lean air-fuel ratio, the one rich operation cylinder 21 discharges the exhaust gas with the target rich air-fuel ratio.
[0162]
At that time, the exhaust gas discharged from the rich operation cylinder 21 contains a reducing agent in an amount corresponding to the total amount of nitrogen oxides (NOx) included in the exhaust gas discharged from the three lean operation cylinders 21. When the exhaust gas from the three lean operation cylinders 21 flows in, the NOx storage reduction catalyst 46 stores nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas, and then the exhaust gas from the rich operation cylinder 21 flows in. Then, it becomes possible to release and purify all the nitrogen oxides (NOx) that have been occluded.
[0163]
Therefore, according to the purification support control as described above, the storage and reduction of nitrogen oxides (NOx) in the NOx storage reduction catalyst 46 is performed every cycle. Therefore, the storage amount of nitrogen oxides (NOx) It is easy to match the supply amount of the reducing agent, and the calculation load on the CPU 401 can be reduced.
[0164]
Further, in the purification support control as described above, by controlling the opening / closing timing of the exhaust valve 29 of the rich operation cylinder 21, the generated torque of the rich operation cylinder 21 and the generated torque of the lean operation cylinder 21 are made uniform. The torque fluctuation of the internal combustion engine 1 does not occur.
[0165]
In the present embodiment, the example in which the rich operation cylinder 21 of the internal combustion engine 1 is fixed to the specific cylinder 21 has been described. However, the cylinder 21 that is the rich operation cylinder 21 is changed at a predetermined cycle to generate deposits. The smoldering of the spark plug 25 may be suppressed.
[0166]
<Embodiment 3>
Next, a third embodiment of an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, a configuration different from the first and second embodiments described above will be described, and the description of the same configuration will be omitted.
[0167]
In the first and second embodiments described above, when the reducing agent is supplied to the NOx storage reduction catalyst 46, the exhaust discharged from the cylinder 21 by operating the specific cylinder 21 at a rich air-fuel ratio. Although an example in which a relatively large amount of hydrocarbon (HC) contained therein is supplied as a reducing agent to the NOx storage reduction catalyst 46 has been described, in the present embodiment, nitrogen oxidation is performed as compared with hydrocarbon (HC). Hydrogen (H, which has strong reducing power of NOx)2) Or carbon monoxide (CO) as a reducing agent will be described as an example of supply to the NOx storage reduction catalyst 46.
[0168]
In this case, when the CPU 401 needs to operate the predetermined cylinder 21 at a rich air-fuel ratio for the purpose of regenerating the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46, a rich operation control routine as shown in FIG. 9 is performed. Execute. This rich operation control routine is a routine stored in the ROM 402 in advance.
[0169]
In the rich operation control routine, the CPU 401 first determines in S901 whether or not it is necessary to supply a reducing agent to regenerate the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46.
[0170]
If it is determined in S901 that it is not necessary to supply a reducing agent to regenerate the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46, the CPU 401 once ends the execution of this routine.
[0171]
On the other hand, if it is determined in S901 that it is necessary to supply a reducing agent to regenerate the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46, the CPU 401 proceeds to S902.
[0172]
In S902, the CPU 401 determines whether or not the engine speed of the internal combustion engine 1 is equal to or higher than a predetermined speed, or whether or not the engine load is equal to or higher than a predetermined load.
If it is determined in S902 that the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed and / or the engine load is equal to or higher than the predetermined load, the CPU 401 proceeds to S903 and opens the exhaust valve 29 of the rich operation cylinder 21. Advance the angle.
[0173]
This is hydrogen (H2) Is generated by thermal decomposition when hydrocarbon (HC) contained in the air-fuel mixture burns, and then combines with oxygen and carbon as water (H2O) and hydrocarbons (HC) are generated, and therefore, by opening the exhaust valve 29 during the combustion of the air-fuel mixture, hydrogen (H2It is possible to generate exhaust gas that contains a relatively large amount of hydrogen. However, when the engine speed is relatively high or the engine load is relatively large, hydrogen (H2) Is easily generated.
[0174]
In this case, the exhaust gas discharged from the rich operation cylinder 21 includes hydrogen (H) having a reducing power stronger than that of hydrocarbon (HC).2) Is contained in a relatively large amount, and when such exhaust flows into the NOx storage reduction catalyst 46, nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 are efficiently consumed in a short time. Will be reduced.
[0175]
On the other hand, if the engine speed is lower than the predetermined speed and the engine load is smaller than the predetermined load in S902, the CPU 401 proceeds to S904 and retards the opening timing of the exhaust valve 29 of the rich operation cylinder 21. .
[0176]
This is because carbon monoxide (CO) is produced by oxidizing the hydrocarbon (HC) remaining after combustion of the air-fuel mixture at a high temperature and in an oxidizing atmosphere. This is because it is possible to generate exhaust gas containing a relatively large amount of carbon monoxide (CO) by delaying the valve opening timing of the exhaust valve 29.
[0177]
In this case, since the exhaust discharged from the rich operation cylinder 21 contains a relatively large amount of carbon monoxide (CO) having a stronger reducing power than hydrocarbon (HC), such exhaust is stored in the NOx storage reduction type. When flowing into the catalyst 46, the nitrogen oxide (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46 is efficiently reduced in a short time.
[0178]
As described above, the CPU 401 executes the rich operation control routine, so that the storage capacity of the storage reduction type NOx catalyst 46 can be regenerated in a shorter time than when hydrocarbon (HC) is used as a reducing agent. This makes it possible to further shorten the period during which the predetermined cylinder 21 is operated at a rich air-fuel ratio for the purpose of regenerating the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46, thereby further reducing fuel consumption. It becomes possible to reduce.
[0179]
<Embodiment 4>
Next, a fourth embodiment of an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, a configuration different from the first to third embodiments described above will be described, and the description of the same configuration will be omitted.
[0180]
In the first to third embodiments described above, the NOx storage capability of the NOx storage reduction catalyst 46 is regenerated by reducing and purifying the nitrogen oxide (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst 46. In the present embodiment, an example of regenerating the SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46 will be described.
[0181]
The NOx storage reduction catalyst 46 stores nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 is a lean air-fuel ratio. The sulfur component contained in the exhaust gas is also absorbed by a mechanism similar to that of nitrogen oxide (NOx), and as a result, so-called SOx poisoning occurs in which the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 46 is reduced.
[0182]
Specifically, the sulfur (S) component contained in the fuel of the internal combustion engine 1 is burned to cause SO.2And SOThreeSuch sulfur oxides (SOx) are produced, and these sulfur oxides (SOx) flow into the NOx storage reduction catalyst 46 together with the exhaust gas.
[0183]
At that time, if the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean air-fuel ratio, oxygen O 2 is deposited on the surface of platinum (Pt) supported on the support of the NOx storage reduction catalyst 46.2 -Or O2-Is attached, the sulfur oxide (SOx) contained in the exhaust gas is oxygen O described above.2 -Or O2-Reacts with SO3-And SOFour-Form.
[0184]
SO formed on platinum (Pt) of NOx storage reduction catalyst 463-And SOFour-Is further oxidized on platinum (Pt) and sulfate ions (SOFour 2-) Is absorbed by the NOx storage reduction catalyst 46. Sulfate ion (SO) absorbed in the NOx storage reduction catalyst 46Four 2-) Combines with barium oxide (BaO) to form barium sulfate (BaSO).Four).
[0185]
Barium sulfate (BaSOFour) Is less decomposed than nitrogen oxide (NOx) and has a characteristic of being easily coarsened. Therefore, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 becomes a rich air-fuel ratio. It remains in the NOx storage reduction catalyst 46 without being decomposed.
[0186]
Therefore, barium sulfate (BaSO 4) in the NOx storage reduction catalyst 46 is obtained.Four) Increases with time, so the amount of barium oxide (BaO) capable of acting on the storage of nitrogen oxides (NOx) decreases, and as a result, the NOx of the NOx storage reduction catalyst 46 is reduced. The storage capacity will be reduced.
[0187]
In order to eliminate SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46, the atmospheric temperature of the NOx storage reduction catalyst 46 is set to a high temperature (for example, 500 ° C. to 700 ° C.) and the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 is exhausted. It is necessary to make the air-fuel ratio of the air-fuel ratio rich.
[0188]
That is, when the atmospheric temperature of the NOx storage reduction catalyst 46 becomes high, barium sulfate (BaSO) produced in the NOx storage reduction catalyst 46 is increased.Four) Is SO3-And SOFour-Pyrolyzed to At that time, if the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 is a rich air-fuel ratio, SO3-And SOFour-Reacts with hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas to form gaseous SO2-To be released from the NOx storage reduction catalyst 46.
[0189]
As a method for making the NOx storage reduction catalyst 46 to have a high temperature and rich atmosphere, for example,
A rich air-fuel ratio exhaust gas containing a relatively large amount of unburned fuel components and oxygen is supplied to the NOx storage reduction catalyst 46, and the unburned fuel components and oxygen are reacted (burned) in the NOx storage reduction catalyst 46. Thus, a method of making the NOx storage reduction catalyst 46 into a high temperature and rich atmosphere can be exemplified.
[0190]
Here, as a method of generating exhaust gas containing a relatively large amount of unburned fuel components and oxygen, (1) the internal combustion engine 1 is operated with a rich air-fuel ratio mixture so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich. A method of generating exhaust gas containing unburned fuel components and oxygen by supplying secondary air into the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst 46, and (2) the internal combustion engine 1 By operating some of the cylinders 21 with a rich air-fuel ratio mixture and simultaneously operating the remaining cylinders 21 with a lean air-fuel mixture, exhaust gas containing a sufficient amount of unburned fuel components and a sufficient amount A method of mixing with exhaust gas containing oxygen, etc. can be exemplified, but in this embodiment, an electromagnetically driven valve operating mechanism in which the opening / closing timing of the intake valve 28 and the exhaust valve 29 can be arbitrarily set The characteristics of The following method was adopted.
[0191]
That is, in the present embodiment, the CPU 401 uses the fuel to operate each cylinder 21 of the internal combustion engine 1 with a rich air-fuel ratio mixture when it becomes necessary to eliminate the SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46. After controlling the injection valve 32, the valve opening timing of the exhaust valve 29 is advanced to the middle of the expansion stroke, so that the air-fuel mixture during combustion is discharged as exhaust.
[0192]
In this case, the exhaust gas of the internal combustion engine 1 becomes an exhaust gas that has a higher temperature and contains a large amount of unburned fuel components and oxygen as compared with the case where the burned gas after combustion is exhausted. .
[0193]
When the amount of unburned fuel component and oxygen remaining in the exhaust gas is further increased, the CPU 401 retards the ignition timing of the spark plug 25 of each cylinder 21 to delay the combustion timing of the air-fuel mixture. May be.
[0194]
By the way, when the air-fuel mixture in the middle of combustion is discharged from each cylinder 21, the combustion pressure generated in each cylinder 21 is reduced, and the efficiency with which the combustion pressure is transmitted to the crankshaft 23 is reduced. Torque will drop.
[0195]
On the other hand, the CPU 401 changes the opening / closing timing of the intake valve 28 to increase the intake air amount of each cylinder 21 and corrects the fuel injection amount to be increased. When increasing the intake air amount of each cylinder 21, the CPU 401 may change the opening degree of the throttle valve 39 in addition to the opening / closing timing of the intake valve 28.
[0196]
Hereinafter, the purification support control according to the present embodiment will be specifically described.
When executing the purification support control, the CPU 401 executes a purification support control routine as shown in FIG. This purification support control routine is a routine stored in the ROM 402 in advance, and is a routine that is repeatedly executed by the CPU 401 every predetermined time (for example, every time the crank position sensor 51 outputs a pulse signal).
[0197]
In the purification support control routine, the CPU 401 first determines the degree of SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46 in S1001. As a method for determining the degree of SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46, for example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 46 is a lean air-fuel ratio, the NOx catalyst 46 is more effective than the NOx storage reduction catalyst 46. A determination method based on the output signal value of the NOx sensor 49 disposed downstream, or an integrated value of time during which the internal combustion engine 1 is operated at a lean air-fuel ratio, an integrated value of the intake air amount, and / or a fuel injection amount A method for estimating the degree of SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46 based on the integrated value or the like can be exemplified.
[0198]
In S1002, the CPU 401 determines whether or not the SOx poisoning degree determined in S1001 exceeds a predetermined reference value. The reference value described above is a value obtained experimentally in advance and is a value stored in advance in the ROM 402 or the like.
[0199]
If it is determined in S1002 that the SOx poisoning degree of the NOx storage reduction catalyst 46 is equal to or less than the reference value, the CPU 401 considers that it is not necessary to execute the SOx poisoning elimination process for the NOx storage reduction catalyst 46, The execution of this routine is temporarily terminated.
[0200]
On the other hand, if it is determined in S1002 that the SOx poisoning degree of the NOx storage reduction catalyst 46 exceeds the reference value, the CPU 401 needs to execute the SOx poisoning elimination process for the NOx storage reduction catalyst 46. And go to S1003.
[0201]
In S1003, the CPU 401 reads out the engine speed and the output signal value (accelerator opening) of the accelerator position sensor 43 from the RAM 403, and calculates the required engine torque of the internal combustion engine 1 using these values as parameters.
[0202]
In step S1004, the CPU 401 satisfies the required engine torque calculated in step S1003, and supplies the exhaust containing the unburned fuel component and oxygen to the storage reduction type NOx catalyst 46 in order to open and close the intake valve 28, The opening / closing timing of the valve 29, the fuel injection amount, and the ignition timing are determined.
[0203]
Specifically, the CPU 401 first determines the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be combusted in each cylinder 21. Subsequently, the CPU 401 corrects the opening timing of the exhaust valve 29 and corrects the ignition timing of the spark plug 25 so as to discharge the air-fuel mixture in the middle of combustion as exhaust gas in each cylinder 21.
[0204]
Then, the CPU 401 performs suction so that the actual engine torque when the internal combustion engine 1 is operated according to the air-fuel ratio, the exhaust valve opening timing, and the ignition timing matches the required engine torque calculated in S1003. The air amount and the fuel injection amount are determined, and the opening / closing timing of the intake valve 28 is determined according to the determined intake air amount.
[0205]
In S1005, the CPU 401 follows the intake valve opening / closing timing, exhaust valve opening / closing timing, fuel injection amount, and ignition timing determined in S1004, according to the intake side drive circuit 30a, the exhaust side drive circuit 31a, the fuel injection valve 32, and the spark plug 25. To start the SOx poisoning elimination process.
[0206]
In this case, the internal combustion engine 1 discharges exhaust gas containing high amounts of unburned fuel components and oxygen while satisfying the required engine torque. Exhaust gas that is discharged from the internal combustion engine 1 and contains a large amount of unburned fuel components and oxygen flows into the NOx storage reduction catalyst 46 through the exhaust branch 45. The NOx storage reduction catalyst 46 is heated by receiving heat from the exhaust gas, and is generated by the reaction between unburned fuel components in the exhaust gas and oxygen on platinum (Pt) of the NOx storage reduction catalyst 46. The temperature is further raised by reaction heat.
[0207]
When the ambient temperature of the NOx storage reduction catalyst 46 increases in this way, barium sulfate (BaSO) in the NOx storage reduction catalyst 46 is increased.Four) Is SO3-Or SOFour-Pyrolyzed to SO3-Or SOFour-Reacts with hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust to produce gaseous SO2-To be released from the NOx storage reduction catalyst 46.
[0208]
In S1006, the CPU 401 determines whether or not the SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46 has been eliminated. As a method of determining whether or not the SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46 has been eliminated, the SOx poisoning degree of the NOx storage reduction catalyst 46 and the time required to eliminate the SOx poisoning (SOx poisoning elimination time) The method of determining whether or not the execution time of the SOx poisoning elimination process is equal to or longer than the SOx poisoning elimination time, or the exhaust passage downstream from the NOx storage reduction catalyst 46 is experimentally obtained in advance. An example is a method in which an SOx sensor that outputs an electrical signal corresponding to the SOx concentration in the exhaust gas is disposed, and whether or not the output signal value of the SOx sensor is less than a predetermined value.
[0209]
If it is determined in S1006 that the SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46 has not yet been eliminated, the CPU 401 continues to execute the process of S1005.
[0210]
If it is determined in S1006 that the SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46 has been eliminated, the CPU 401 proceeds to S1007, where the opening / closing timing of the intake valve 28, the opening / closing timing of the exhaust valve 29, and the ignition timing are set to normal timing. In addition to controlling the intake side drive circuit 30a, the exhaust side drive circuit 31a, and the spark plug 25, the fuel injection valve 32 is controlled to return the fuel injection amount to the normal fuel injection amount.
[0211]
According to such purification support control, by changing the opening / closing timing of the intake valve 28 and the exhaust valve 29, the exhaust state can be immediately brought into a state containing high temperature, unburned fuel components and oxygen. Therefore, it is possible to shorten the time required for the SOx poisoning elimination process, so that the rich air-fuel ratio operation period related to the SOx poisoning elimination process does not become unnecessarily long, the deterioration of the drivability and the fuel consumption amount. Is prevented from deteriorating.
[0212]
In this embodiment, when SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 46 is eliminated, the internal combustion engine 1 is operated with a rich air-fuel ratio mixture and the opening timing of the exhaust valve 29 is advanced. As described above, when both the intake valve 28 and the exhaust valve 29 of each cylinder 21 of the internal combustion engine 1 are open, that is, during the valve overlap period, the fuel injection valve 32 is operated, and unburned fuel is discharged. By supplying to the NOx storage reduction catalyst 46, the unburned fuel is combusted by the NOx storage reduction catalyst 46, so that the NOx storage reduction catalyst 46 has a high temperature and rich atmosphere in a shorter time. May be.
[0213]
【The invention's effect】
In the internal combustion engine having the variable valve mechanism according to the present invention, when the predetermined gas component is to be purified in the NOx catalyst, the exhaust gas in a state suitable for purifying the predetermined gas component is discharged from the internal combustion engine. Thus, the variable valve mechanism is controlled.
[0214]
Since the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine are provided so as to face the cylinder, the opening / closing timing and / or the lift amount of the intake valve and / or the exhaust valve by the variable valve mechanism change the state of the gas in the cylinder and This is immediately reflected in the state of exhaust discharged from the cylinder.
[0215]
Therefore, according to the internal combustion engine having the variable valve mechanism according to the present invention, when the predetermined gas component is to be purified, the state of the exhaust actually discharged from the internal combustion engine immediately purifies the predetermined gas component. Therefore, it is possible to shorten the execution period of the control related to the purification of the predetermined gas component.
[0216]
In particular, when it is necessary to operate the internal combustion engine with a rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel mixture to purify the predetermined gas component, the internal combustion engine is made rich or stoichiometric for the purpose of purifying the predetermined gas component. Since the operating period can be shortened, the fuel injection amount can be minimized and the deterioration of drivability can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of an intake side electromagnetic drive mechanism
FIG. 4 is a block diagram showing the internal configuration of the ECU
FIG. 5 is a flowchart showing a purification support control routine according to the first embodiment.
FIG. 6 is a timing chart (1) showing opening / closing timings of intake and exhaust valves in the purification support control according to the second embodiment.
FIG. 7 is a timing chart (2) showing opening / closing timings of intake and exhaust valves in the purification support control according to the second embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing a purification support control routine according to the second embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing a rich operation control routine according to the third embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing a purification support control routine according to the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Internal combustion engine
20 ... ECU
25 ... Spark plug
26 ... Intake port
27 ... Exhaust port
28 ... Intake valve
29 ... Exhaust valve
30 ... Intake side electromagnetic drive mechanism
30a ... Intake side drive circuit
31 ... Exhaust side electromagnetic drive mechanism
31a..Exhaust side drive circuit
32 ... Fuel injection valve
46 ... NOx storage reduction catalyst
49 ... NOx sensor
51 ... Crank position sensor

Claims (4)

酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする希薄燃焼式の内燃機関と、
前記内燃機関の各気筒内もしくは各気筒より上流の吸気通路へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、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を吸蔵し、流入する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を放出しつつ還元する吸蔵還元型ＮＯ x 触媒と、
前記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、
前記吸蔵還元型ＮＯ x 触媒に吸蔵されている窒素酸化物を還元すべき時期に、前記内燃機関の所定の気筒をリッチ空燃比で運転させるとともに該所定気筒の排気弁の開弁時期を遅角させるべく前記燃料噴射弁及び前記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。A lean combustion internal combustion engine capable of combusting an oxygen-rich mixture.
A fuel injection valve for injecting fuel into each cylinder of the internal combustion engine or an intake passage upstream from each cylinder;
The al is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing is lean occludes nitrogen oxides contained in the exhaust air-fuel ratio of the exhaust flowing the stoichiometric air-fuel ratio or a rich air a storage reduction the NO x catalyst for reducing while releasing nitrogen oxides was occluded when a ratio,
A variable valve mechanism capable of changing the opening / closing timing and / or lift amount of the intake valve and / or exhaust valve of the internal combustion engine;
To when to reduce nitrogen oxides occluded in the said storage reduction the NO x catalyst, retards the opening timing of the exhaust valve of the predetermined cylinder causes operated a predetermined cylinder of the internal combustion engine at a rich air-fuel ratio and purification of support means for controlling said fuel injection valve and the variable valve mechanism in order to,
An internal combustion engine having a variable valve mechanism. 前記浄化支援手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定回転数より低く且つ機関負荷が所定負荷より小さい場合に前記所定気筒の排気弁の開弁時期を遅角させ、前記内燃機関の機関回転数が所定回転数より高く又は機関負荷が所定負荷より大きい場合は前記所定気筒の排気弁の開弁時期を進角させ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。  The purification assisting means retards the opening timing of the exhaust valve of the predetermined cylinder when the engine speed of the internal combustion engine is lower than a predetermined speed and the engine load is smaller than the predetermined load, and the engine speed of the internal combustion engine 2. The internal combustion engine having a variable valve mechanism according to claim 1, wherein when the number is higher than a predetermined rotational speed or the engine load is larger than the predetermined load, the valve opening timing of the exhaust valve of the predetermined cylinder is advanced. . 前記浄化支援手段は、前記所定ガス成分を浄化するのに適した状態の排気を前記ＮＯx触媒へ供給する際に、前記内燃機関のトルク変動が発生しないよう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又は２に記載の可変動弁機構を有する内燃機関。The purification assisting means controls the variable valve mechanism so that torque fluctuation of the internal combustion engine does not occur when supplying exhaust gas in a state suitable for purifying the predetermined gas component to the NOx catalyst. An internal combustion engine having the variable valve mechanism according to claim 1 or 2 . 前記可変動弁機構は、電磁力によって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電磁駆動式動弁機構であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載の可変動弁機構を有する内燃機関。The variable valve mechanism, any one of the preceding claims, characterized in that an electromagnetic drive valve operating mechanism that can change the opening and closing timing and or lift of the intake valve and or the exhaust valve by electromagnetic force internal combustion engine having a variable valve mechanism according to.
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