JP2010265832A

JP2010265832A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2010265832A
Application number: JP2009118732A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Nogi; 嘉人野木; Masanori Shimada; 真典嶋田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】トルク変動を生じさせることなく触媒の温度を変更することができるドライバビリティに優れた内燃機関を提供すること。
【解決手段】制御装置は、可変排気タイミング制御装置を備えた内燃機関に適用される。制御装置は、排気弁の開弁時期を変化させている期間、現時点よりも過去の燃焼サイクルにおける燃焼室容積及び筒内圧と、それらに基づいて推定される現時点よりも将来の燃焼サイクルにおいて排気弁が開弁する時点における燃焼室容積及び筒内圧と、に基づいて排気弁の開弁時期が変化することによる仕事量の変化量を推定する。制御装置は、推定された仕事量の変化量によるトルクの変化分を低減するように燃料供給量を補正する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、内燃機関の排気弁の開弁時期を調整することができる装置（以下、「可変排気タイミング制御装置」とも称呼する。）を備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来から、内燃機関の燃焼室から排出されるガスを浄化する装置（排ガス浄化装置）が提案されている。この排ガス浄化装置の多くは、触媒を備えている。例えば、ディーゼル機関に適用される排ガス浄化装置が備える触媒として、排ガスに含まれる粒子状物質（PM）及び窒素酸化物（NOx）の双方を低減することができる触媒（DPNR，Diesel Particulate−NOx Reduction system）が提案されている。

この触媒は、触媒の温度がその活性温度以上であるとき、高い効率にて排ガスを浄化することができる。ところが、例えば機関が低負荷運転を長期間に亘って継続した等の理由によって触媒の温度が活性温度よりも低くなると、触媒は排ガス浄化能力を十分に発揮することができない。そこで、従来の内燃機関の制御装置の一つは、触媒の温度が活性温度よりも低い場合、可変排気タイミング制御装置を用いて触媒に供給される排ガスの温度を意図的に高めることにより、触媒の温度を上昇させるようになっている。以下、便宜上、制御装置が触媒の温度を上昇させている期間を「触媒加熱期間」と称呼する。

より具体的に述べると、この制御装置は、触媒加熱期間における排気弁の開弁時期を、触媒加熱期間よりも前の時点における排気弁の開弁時期よりも「進角」するようになっている。周知の通り、「燃料が燃焼することによって生じるエネルギ」に対する「機関の仕事に供されるエネルギ」の割合は、排気弁の開弁時期に応じて変化する。そのため、この制御装置が排気弁の開弁時期を「進角」すると、その進角量に応じて、燃料が燃焼することによって生じるエネルギのうちの「機関の仕事に供されるエネルギ」が減少する。更に、この減少量に応じて、「排ガスとともに排出されるエネルギ」が増大する。その結果、排ガス温度は上昇する。このように、この制御装置は、排気弁の開弁時期を進角することによって触媒に供給される排ガスの温度を上昇させ、もって、触媒の温度を上昇させるようになっている。

以下、便宜上、燃料が燃焼することによって生じるエネルギを「燃焼エネルギ」と、機関の仕事に供されるエネルギを「有効エネルギ」と、排ガスとともに排出されるエネルギを「排出エネルギ」と、称呼する。更に、上記従来の制御装置を、単に「従来装置」と称呼する。

ところで、上述したように排気弁の開弁時期が「進角」すると、「排出エネルギ」が増大する。一方、このとき、「有効エネルギ」は減少するから、機関の仕事量が減少する。機関が発生する軸トルク（以下、単に「トルク」とも称呼する。）は機関の仕事量を出力軸（クランクシャフト）周りのモーメントとして表した値であるから、機関の仕事量が減少すると、機関のトルクも減少する。即ち、排気弁の開弁時期が進角すると、機関のトルクは減少する。

そこで、上記従来装置は、排気弁の開弁時期を進角するとき、機関のトルクが「減少」することを防ぐことを目的として燃料供給量を「増加」するようになっている。燃料供給量が増加すると、「燃焼エネルギ」が増大する。上述したように「燃焼エネルギ」に対する「有効エネルギ」の割合は、排気弁の開弁時期に応じて変化する。そのため、排気弁の開弁時期が同一であれば、「燃焼エネルギ」が増大すると「有効エネルギ」も増大する。そして、有効エネルギが増大すれば、機関のトルクも増大する。即ち、排気弁の開弁時期を進角するときに燃料供給量を増量すると、「排気弁の開弁時期が進角することにより減少するトルク」を「燃料供給量が増大することにより増大するトルク」によって補うことができる。このように、上記従来装置は、排気弁の開弁時期を進角するときに燃料供給量を増加することにより、トルクが減少することを防ぐようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００６−１９４２５２

しかしながら、発明者は、上記従来装置において、排気弁の開弁時期を進角するときに燃料供給量を増量しても、トルクが変動することを適切に防ぐことができない場合があることを見出した。

即ち、上記従来装置においては、燃料供給量は、機関のトルクの減少量及び機関の運転状態等を十分に考慮することなく増量されている。そのため、燃料を増量することによる「トルクの増大分」は、排気弁の開弁時期を進角することによる「トルクの減少分」と常に一致するとは限らない。換言すると、上記従来装置においては、燃料供給量の増量分が、トルクの減少分に対して過大又は過小となる場合がある。その結果、上記従来装置においては、排気弁の開弁時期が変化するときにトルクが変動する虞がある。

本発明は、上記課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、排ガス浄化装置に備えられた触媒の温度を変化させる必要がある場合、操作者の意図しないトルク変動を出来る限り生じさせることなくその触媒の温度を変化させることができ、その結果として優れたドライバビリティを維持することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目標を達成するための本発明による内燃機関の制御装置は、
内燃機関の燃焼室と排気通路とを導通又は遮断する排気弁と、
前記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記排気通路に配設された触媒と、
を備えた内燃機関に適用される。

この制御装置は、燃料供給量決定手段と、触媒温度変更要求判定手段と、バルブタイミング制御手段と、バルブタイミング設定手段と、を備える。

前記燃料供給量決定手段は、
前記燃料供給手段から供給される燃料の基本となる量である基本燃料量を前記機関の運転状態を表す第１運転パラメータに基づいて決定するとともに、同燃料供給手段から供給される最終的な燃料の量を同決定した基本燃料量に基づいて決定するようになっている。

第１運転パラメータは、機関の運転状態を表すパラメータであり、例えば、機関負荷（アクセルペダル開度、機関回転速度、吸入空気流量、及び、負荷率等）、冷却水温、吸気温度、並びに、機関を搭載した車両の速度等のうちの一つ又は複数とすることができる。

前記触媒温度変更要求判定手段は、
前記触媒の温度を変更させる要求である「触媒温度変更要求」が発生したか否かを、前記機関の運転状態を表す第２運転パラメータに基づいて判定するようになっている。

第２運転パラメータは、触媒の使用状態を表すパラメータであり、例えば、触媒温度、触媒に流入した排ガスの積算量、及び、触媒の使用時間等のうちの一つ又は複数とすることができる。

この触媒温度変更要求判定手段は、例えば、機関が冷間始動された場合、「触媒温度変更要求が発生した」と判定する。これは、以下の理由による。即ち、機関が冷間始動された場合、触媒の温度は上記活性温度よりも小さい。そこで、触媒が排ガス浄化性能を早期に発揮することができるように、触媒の温度を上昇させる必要がある。そこで、このとき、触媒温度変更要求判定手段は、触媒の温度を活性温度にまで上昇させるための「触媒温度変更要求」が発生したと判定する。

更に、この触媒温度変更要求判定手段は、例えば、触媒が所定の条件において長期間に亘って使用された場合、「触媒温度変更要求が発生した」と判定する。これは、以下の理由による。即ち、触媒が所定の条件において長期間に亘って使用されると、排ガスに含まれる粒子状物質（PM）及び窒素酸化物（NOx）以外の所定の成分（例えば、硫黄等）が触媒に多量に付着・吸着することにより、触媒の排ガス浄化性能が低下する場合がある（以下、このような理由によって触媒の排ガス浄化性能が低下する現象を、触媒の「被毒」と称呼する。）。例えば、触媒に硫黄による被毒が生じたとき、その触媒の温度を所定温度以上にまで上昇させるとともに適切な空燃比の排ガスを触媒に供給することにより、その被毒を解消することができる。そこで、触媒温度変更要求判定手段は、触媒が所定の条件（被毒が生じる可能性がある条件）において長期間に亘って使用された場合、触媒の温度を上昇させて触媒の被毒を解消するための「触媒温度変更要求」が発生したと判定する。

この触媒温度変更要求判定手段は、例えば、触媒の温度が過度に上昇した場合、「触媒温度変更要求が発生した」と判定する。これは、以下の理由による。即ち、触媒の温度が過度に高い状態が継続されると、触媒の劣化が早まる可能性がある。そこで、このとき、触媒温度変更要求判定手段は、触媒の温度を適切な温度にまで低下させるための「触媒温度変更要求」が発生したと判定する。

前記バルブタイミング制御手段は、
前記排気弁の開弁時期を目標開弁時期に一致させるように制御するようになっている。

このバルブタイミング手段は、排気弁の開弁時期を変更（調整）することができる。バルブタイミング制御手段は、排気弁の開弁時期を変更する部材を油圧によって駆動する油圧式可変バルブタイミング制御装置であってもよく、同部材を電動機によって駆動する電動式可変バルブタイミング制御装置であってもよい。

前記バルブタイミング設定手段は、
前記触媒温度変更要求が発生したと「判定されていない」場合には前記機関の運転状態を表す第３運転パラメータに基づいて決定した「第１目標開弁時期」を前記目標開弁時期に設定するとともに、同触媒温度変更要求が発生したと「判定されている」場合には前記第１目標開弁時期とは異なる「第２目標開弁時期」を前記目標開弁時期に設定するようになっている。

第３運転パラメータは、上記第１運転パラメータと同様に機関の運転状態を表すパラメータであり、例えば、機関負荷（アクセルペダル開度、機関回転速度、吸入空気流量、及び、負荷率等）、冷却水温、吸気温度、並びに、機関を搭載した車両の速度等のうちの一つ又は複数とすることができる。第１運転パラメータと第３運転パラメータとは、同一であっても異なってもよい。

このバルブタイミング設定手段は、上記「触媒温度変更要求」が発生していない場合、上記第３運転パラメータに基づいて排気弁の目標開弁時期を決定する。この目標開弁時期は、「第１開弁時期」として上記バルブタイミング制御手段の目標開弁時期に設定される。一方、このバルブタイミング設定手段は、上記「触媒温度変更要求」が発生している場合、第１開弁時期とは異なる開弁時期である「第２開弁時期」を決定する。この「第２開弁時期」は、上記同様、上記バルブタイミング制御手段の目標開弁時期に設定される。

上記「第２開弁時期」は、上記第３運転パラメータに基づいて決定される。この第２開弁時期は、例えば触媒の温度を上昇させる場合、第１開弁時期よりも「進角」された開弁時期となるように決定される。一方、この第２開弁時期は、例えば触媒の温度を低下させる場合、第１開弁時期よりも「遅角」された開弁時期となるように決定される。

更に、前記燃料供給量決定手段は、
前記バルブタイミング設定手段が前記排気弁の目標開弁時期を前記第１目標開弁時期から前記第２目標開弁時期へと又はその逆へと変更することに伴って同排気弁の開弁時期が変化している過渡期間において、
既に終了した燃焼サイクルである「第１燃焼サイクル」での仕事量と、現時点よりも先に到来する燃焼サイクルである「第２燃焼サイクル」での仕事量と、の差である仕事変化量であって前記排気弁の開弁時期の変化に伴う「仕事変化量」を推定するとともに、同推定した仕事変化量に起因する「前記機関の発生トルクの変化分」を「低減」するように前記基本燃料量を同仕事変化量に基づいて補正することにより、前記最終的な燃料の量を決定するように構成されている。

排気弁の目標開弁時期が変更されると、前記バルブタイミング制御手段は、排気弁の実際の開弁時期がその目標開弁時期に一致するように排気弁の開弁時期を変化させる。ところが、排気弁の開弁時期が変化すると、上述したように、機関の仕事量が変化することに起因して機関のトルクが変化する。そこで、上記燃料供給量決定手段は、「現時点よりも以前（過去）の既に終了した燃焼サイクルにおける仕事量」と「現時点よりも先（将来）に到来する燃焼サイクルにおける仕事量」とを比較することにより、排気弁の開弁時期が変化することによって生じる「仕事変化量」を「推定」する。更に、上記燃料供給量決定手段は、この推定された仕事変化量に起因する「トルクの変化分」を「低減」するように機関に供給される燃料の量を補正する。そして、この補正によって決定された「最終的な燃料の量」の燃料が、前記燃料供給手段によって前記燃焼室内に供給される。

これにより、本発明の制御装置は、「排気弁の開弁時期が変化することに起因するトルクの変化分」に適切に対応した量の燃料を、機関に供給することができる。そのため、本発明の制御装置は、操作者の意図しないトルク変動を出来る限り低減しながら、必要に応じて触媒の温度を変化させることができる。その結果、ドライバビリティに優れた内燃機関を得ることができる。

上記制御装置の一の態様として、
前記燃料供給量決定手段は、
前記燃焼室の容積である燃焼室容積を取得する燃焼室容積取得手段と、
前記燃焼室内の圧力である筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記第１燃焼サイクルの膨張行程であって排気弁開弁時点を含む期間において、所定のサンプリングタイミングの到来毎に前記燃焼室容積取得手段によって燃焼室容積を取得し、同サンプリングタイミングの到来毎に前記筒内圧取得手段によって筒内圧を取得するとともに、同燃焼室容積と同筒内圧とを互いに関連付けて記憶する第１手段と、
前記第１手段によって取得される燃焼室容積のうち「前記第１燃焼サイクルにおいて前記排気弁が開弁する第１排気弁開弁時点における燃焼室容積」を第１排気弁開弁時燃焼室容積として取得するとともに、前記第１手段によって取得される筒内圧のうち「前記第１排気弁開弁時点における筒内圧」を第１排気弁開弁時筒内圧として取得し、更に、前記筒内圧取得手段によって取得される筒内圧であって「前記第１排気弁開弁時点以降の前記排気弁が開弁している期間における筒内圧」を排気時筒内圧として取得する第２手段と、
前記機関の運転状態を表す第４運転パラメータに基づいて「前記第２燃焼サイクルにおいて前記排気弁が開弁する第２排気弁開弁時点における燃焼室容積」を第２排気弁開弁時燃焼室容積として推定するとともに、同推定した第２排気弁開弁時燃焼室容積と、前記第１手段に記憶された燃焼室容積及び筒内圧と、に基づいて「前記第２燃焼サイクルにおいて前記排気弁が開弁する第２排気弁開弁時点における筒内圧」を第２排気弁開弁時筒内圧として推定する第３手段と、
前記第１排気弁開弁時燃焼室容積と、前記第１排気弁開弁時筒内圧と、前記排気時筒内圧と、前記第２排気弁開弁時燃焼室容積と、前記第２排気弁開弁時筒内圧と、に基づいて「前記排気弁の開弁時期の変化に伴う仕事変化量」を推定する第４手段と、
を含むように構成することができる。

更に、上記制御装置の他の態様として、
前記燃料供給量決定手段は、
前記燃焼室の容積である燃焼室容積を取得する燃焼室容積取得手段と、
前記燃焼室内の圧力である筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記第１燃焼サイクルの膨張行程であって排気弁開弁時点を含む期間内の少なくとも２つの時点において前記燃焼室容積取得手段によって取得される燃焼室容積と、同少なくとも２つの時点において前記筒内圧取得手段によって取得される筒内圧と、に基づいて前記排ガスの「比熱比」を求める第５手段と、
前記燃焼室容積取得手段によって取得される燃焼室容積であって「前記第１燃焼サイクルにおいて前記排気弁が開弁する第１排気弁開弁時点における燃焼室容積」を第１排気弁開弁時燃焼室容積として取得し、前記筒内圧取得手段によって取得される筒内圧であって「前記第１排気弁開弁時点における筒内圧」を第１排気弁開弁時筒内圧として取得し、前記筒内圧取得手段によって取得される筒内圧であって「前記第１排気弁開弁時点以降の前記排気弁が開弁している期間における筒内圧」を排気時筒内圧として取得する第６手段と、
前記機関の運転状態を表す第４運転パラメータに基づいて「前記第２燃焼サイクルにおいて前記排気弁が開弁する第２排気弁開弁時点における燃焼室容積」を第２排気弁開弁時燃焼室容積として推定するとともに、同推定した第２排気弁開弁時燃焼室容積と、前記排ガスの比熱比と、前記第１排気弁開弁時燃焼室容積と、前記第１排気弁開弁時筒内圧と、に基づいて「前記第２燃焼サイクルにおいて前記排気弁が開弁する第２排気弁開弁時点の筒内圧」を第２排気弁開弁時筒内圧として推定する第７手段と、
前記第１排気弁開弁時燃焼室容積と、前記第１排気弁開弁時筒内圧と、前記排気時筒内圧と、前記第２排気弁開弁時燃焼室容積と、前記第２排気弁開弁時筒内圧と、に基づいて「前記排気弁の開弁時期の変化に伴う仕事変化量」を推定する第８手段と、
を含むように構成することができる。

上記一の態様及び他の態様において採用されている第４運転パラメータは、現時点よりも先（将来）に到来する第２燃焼サイクルにおいて排気弁が開弁する時点における燃焼室容積を推定するためのパラメータであり、例えば、機関回転速度、及び、バルブタイミング制御手段が排気弁の開弁時期を変化させる場合における単位時間当たりの開弁時期の変化量等とすることができる。

本発明の制御装置が適用される内燃機関の概略図である。図１に示した内燃機関の可燃排気タイミング制御装置を示す概略図である。本発明の実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関における燃焼室容積と筒内圧との関係を示す指示線図と、その指示線図によって表される排気弁の開弁時期が変化することによる仕事量の変化量と、を表す概略図である。本発明の実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関におけるクランク角度と燃焼室容積との関係を示す図である。本発明の実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関における仕事量の変化量と燃料の補正量との関係の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関における燃焼室容積と筒内圧との関係を示す指示線図と、その指示線図によって表される排気弁の開弁時期が変化することによる仕事量の変化量と、を表す概略図である。本発明の実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関におけるクランク角度と燃焼室容積との関係を示す図である。触媒の温度と排気弁の開弁時期との関係を示したタイムチャートである。本発明の実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。本発明の実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。本発明の実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。本発明の実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。本発明の実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。本発明の実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。本発明の他の実施形態において、排気弁の開弁時期が変化することによる仕事量の変化量を取得する方法を説明するための模式図である。

以下、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態）
＜装置の概要＞
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置（以下、「本制御装置」とも称呼する。）を内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。機関１０は、４気筒ディーゼル機関である。

この機関１０は、燃料供給系統を含むエンジン本体２０、エンジン本体２０に空気を導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統４０、排ガスを吸気系統３０側に還流させるためのEGR装置５０、を含んでいる。

エンジン本体２０は、吸気系統３０及び排気系統４０が連結するシリンダヘッド２１を備えている。このシリンダヘッド２１は、各気筒に対応するように各気筒の上部に設けられた燃料噴射装置２２、各気筒と排気系統４０とを連通・遮断する排気弁（図示省略）を駆動するエキゾーストカムシャフト（図示省略）を含むとともに同エキゾーストカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変排気タイミング制御装置２３、及び、可変排気タイミング制御装置２３のアクチュエータ２３ａを備えている。

可変排気タイミング制御装置２３（可変バルブタイミング機構）は、例えば、特開２００７−３０３４２３号公報等に記載されているように周知の装置である。以下、可変排気タイミング制御装置２３の概略断面図である図２を参照しながら可変排気タイミング制御装置２３について簡単に説明する。

可変排気タイミング制御装置２３は、タイミングプーリ２３ｂ１、円筒状ハウジング２３ｂ２、回転軸２３ｂ３、複数個の仕切壁２３ｂ４、及び、複数個のベーン２３ｂ５を備えている。

タイミングプーリ２３ｂ１は、図示しないタイミングベルトを介し、機関１０のクランクシャフト（図示省略）によって矢印Ｒの方向に回転せしめられるようになっている。円筒状ハウジング２３ｂ２は、タイミングプーリ２３ｂ１と一体的に回転するようになっている。回転軸２３ｂ３は、エキゾーストカムシャフトと一体的に回転し且つ円筒状ハウジング２３ｂ２に対して相対回転可能となっている。仕切壁２３ｂ４は、円筒状ハウジング２３ｂ２の内周面から回転軸２３ｂ３の外周面まで延びている。ベーン２３ｂ５は、互いに隣接する二つの仕切壁２３ｂ４の間において回転軸２３ｂ３の外周面から円筒状ハウジング２３ｂ２の内周面まで延びている。このような構造により、各ベーン２３ｂ５の両側には、進角用油圧室２３ｂ６と遅角用油圧室２３ｂ７とが形成されている。進角用油圧室２３ｂ６及び遅角用油圧室２３ｂ７は、一方に作動油が供給されたとき他方から作動油が排出されるようになっている。

進角用油圧室２３ｂ６及び遅角用油圧室２３ｂ７への作動油の供給制御（給排）は、作動油供給制御弁を含む図１にも示したアクチュエータ２３ａと、図示しない油圧ポンプと、によって行われる。アクチュエータ２３ａは、電磁駆動式であって指示信号（駆動信号）に応答して上記作動油の供給制御を行う。即ち、エキゾーストカムシャフトのカムの位相を「進角」すべきとき、アクチュエータ２３ａは、進角用油圧室２３ｂ６に作動油を供給するとともに遅角用油圧室２３ｂ７内の作動油を排出する。このとき、回転軸２３ｂ３は、円筒状ハウジング２３ｂ２に対して矢印Ｒの方向に相対回転せしめられる。これに対し、エキゾーストカムシャフトのカムの位相を「遅角」すべきとき、アクチュエータ２３ａは、遅角用油圧室２３ｂ７に作動油を供給するとともに進角用油圧室２３ｂ６内の作動油を排出する。このとき、回転軸２３ｂ３は、円筒状ハウジング２３ｂ２に対して矢印Ｒと反対の方向に相対回転せしめられる。

更に、アクチュエータ２３ａが進角用油圧室２３ｂ６及び遅角用油圧室２３ｂ７への作動油の給排を停止すると、円筒状ハウジング２３ｂ２に対する回転軸２３ｂ３の相対回転動作は停止せしめられ、回転軸２３ｂ３は、その時点での相対回転位置に「保持」される。このように、可変排気タイミング制御装置２３は、エキゾーストカムシャフトのカムの位相を所望の量だけ進角及び遅角させることができる。エキゾーストカムシャフトのカムの位相が進角又は遅角すると、それに応じて排気弁の開弁時期も進角又は遅角する。このように、可変排気タイミング制御装置２３は、指示信号に応じてアクチュエータ２３ａを作動させることによって排気弁の開弁時期を所定角度だけ進角又は遅角することができる。

なお、上述した可変排気タイミング制御装置２３は、例えば、特開２００４−１５０３９７号公報等に開示されている「電動式可変排気タイミング制御装置」に置換されてもよい。この電動式可変排気タイミング制御装置は、電磁コイルと複数の歯車とを備える。この装置は、指示信号（駆動信号）に応じて電磁コイルが発生する磁力により、その複数の歯車の相対回転位置を変化させ、もって、エキゾーストカムシャフトのカムの位相を所望の量だけ進角又は遅角することができるようになっている。

再び、図１を参照すると、吸気系統３０は、シリンダヘッド２１を介して各気筒に連通されたインテークマニホールド３１、インテークマニホールド３１の上流側集合部に接続された吸気管３２、吸気管３２内において吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁３３、スロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３ａ、スロットル弁３３の上流において吸気管３２に介装されたインタークーラ３４、同インタークーラ３４の上流において吸気管３２に介装されたターボチャージャ３５のコンプレッサ３５ａ、及び、吸気管３２の端部に配設されたエアクリーナ３６を含んでいる。

排気系統４０は、シリンダヘッド２１を介して各気筒に連通されたエキゾーストマニホールド４１、エキゾーストマニホールド４１の下流側集合部に接続された排気管４２、排気管４２に介装されたターボチャージャ３５のタービン３５ｂ、ターボチャージャ絞り弁３５ｃ、排気管４２内に燃料を噴射する排気内燃料噴射装置４３、及び、排気管４２に介装された周知の排ガス浄化用触媒（DPNR）４４を備えている。エキゾーストマニホールド４１及び排気管４２は排気通路を構成している。

触媒４４は、アルミナ等からなる担持体に、アルカリ金属（例えば、カリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi及びセシウムCs等）、アルカリ土類金属（例えば、バリウムBa及びカルシウムCa等）、及び、希土類金属（ランタンLa及びイットリウムY等）から選ばれた少なくとも一つと、白金Ptと、を触媒成分として担持するように構成されている。触媒４４は、その温度がその活性温度以上であるとき、排ガス中の粒子状物質（PM）を捕集するとともに、排ガス中の窒素酸化物（NOx）を浄化することができる。

EGR装置５０は、排ガスをエキゾーストマニホールド４１からインテークマニホールド３１へと還流させる通路（EGR通路）を構成する排気還流管５１と、排気還流管５１に介装されたEGR制御弁５２と、排気還流管５１に介装されたEGRガス冷却装置（EGRクーラ）５３と、を備えている。EGR制御弁５２は、指示信号に応じてエキゾーストマニホールド４１からインテークマニホールド３１へと還流させる排ガス量を調整することができるようになっている。

本制御装置は、熱線式エアフローメータ６１、吸気温度センサ６２、吸気圧センサ６３、トルクセンサ６４、クランクポジションセンサ６５、エキゾーストカムポジションセンサ６６、筒内圧センサ６７、触媒温度センサ６８、及び、アクセル開度センサ６９を備えている。

エアフローメータ６１は、吸気管３２内を流れる吸入空気の質量流量（機関１０に単位時間あたりに吸入される空気の質量。本発明においては、単に「流量」とも称呼する。）Gaに応じた信号を出力するようになっている。

吸気温度センサ６２は、吸気管３２内を流れる吸入空気の温度に応じた信号を出力するようになっている。

吸気圧センサ６３は、吸気管３２内の圧力（吸気圧、過給圧）を表す信号を出力するようになっている。

トルクセンサ６４は、クランクシャフト近傍に設けられており、クランクシャフトの軸トルクを表す信号を出力するようになっている。

クランクポジションセンサ６５は、クランクシャフト（図示省略）が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランクシャフトが３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。

エキゾーストカムポジションセンサ６６は、エキゾーストカムシャフトの近傍に配設されている。エキゾーストカムポジションセンサ６６は、エキゾーストカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランクシャフトが１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号を発生するようになっている。

筒内圧センサ６７は、各気筒に設けられ、各気筒内の圧力（筒内圧）Pcを表す信号を出力するようになっている。

触媒温度センサ６８は、触媒４４近傍に設けられ、触媒４４の温度TempCを表す信号を出力するようになっている。

アクセル開度センサ６９は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの開度Accpに応じた信号を出力するようになっている。

電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、及び、ＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。

インターフェース７５は、上記各センサ等と接続され、ＣＰＵ７１に上記各センサ等からの信号を供給するようになっている。更に、インターフェース７５は、ＣＰＵ７１の指示に応じて燃料噴射装置２２、排気内燃料噴射装置４３、及び、各アクチュエータ（可変排気タイミング制御装置２３のアクチュエータ２３ａ等）等に駆動信号（指示信号）を送出するようになっている。

＜装置の作動＞
次に、上述したように構成された本制御装置の作動について説明する。
本制御装置は、機関１０の運転状態に基づき、排気弁の基本的な開弁時期である「排気弁基本開弁時期」を決定する。本制御装置は、触媒４４の温度を変更させる要求である「触媒温度変更要求」が「発生していない」場合、その「排気弁基本開弁時期」を排気弁の目標開弁時期に決定する。一方、本制御装置は、触媒温度変更要求が「発生している」場合、その触媒温度変更要求に応じて「排気弁基本開弁時期よりも所定量だけ進角した時期」を排気弁の目標開弁時期に設定する。そして、本制御装置は、排気弁の「実際の開弁時期」をその「目標開弁時期」に一致させるように可変排気タイミング制御装置２３のアクチュエータ２３ａに指示を与える。

更に、本制御装置は、排気弁の「実際の開弁時期」がその「目標開弁時期」へ向けて変化している期間、「排気弁の開弁時期の変化によって現時点よりも将来に生じる機関１０の仕事量の変化量」を逐次「推定」する。そして、本制御装置は、この推定された仕事量の変化量に起因するトルクの変化分を「低減」するように燃料供給量を補正することによって最終的に機関１０に供給される燃料の量を決定し、その決定された燃料の量の燃料を機関１０に供給する。これにより、操作者の意図しないトルク変動が発生することを防ぎながら、触媒の温度を変化させることができる。

＜燃料供給量の補正方法＞
以下、本制御装置の具体的な作動についての説明を行う前に、本制御装置が採用した「燃料供給量の補正方法」の概要について説明する。
本制御装置は、上述したように、「排気弁の開弁時期の変化に起因する仕事量の変化量」を「推定」するとともに、この推定された仕事量の変化量に起因するトルクの変化分を「低減」するように燃料供給量を補正する。実際には、本制御装置においては、「筒内圧センサ６７に基づいて取得される筒内圧Pcと、クランクポジションセンサ６５の出力値に基づいて取得されるクランクポジション等から算出される燃焼室容積Vと、の関係を示す指示線図（P−V線図）から得られる図示仕事」が、機関１０の仕事量Wとして扱われる。そして、本制御装置は、この指示線図によって表される「排気弁の開弁時期EXoが変化した場合における図示仕事Wの変化量ΔW」を「推定」する。更に、本制御装置は、その変化量ΔWに基づいて燃料の補正量Qaを決定する。

以下、この補正量Qaの決定方法を、排気弁の開弁時期EXoが「進角」する場合と、同開弁時期EXoが「遅角」する場合と、に場合を分けて図３乃至図７を参照しながらより詳細に説明する。なお、図３及び図４は、排気弁の開弁時期EXoが「進角」する場合における、燃焼室容積Vと筒内圧Pcとの関係を示す図である。図５は、仕事量の変化量ΔWと、燃料供給量の補正量Qaと、の関係の一例を示す図である。図６及び図７は、排気弁の開弁時期EXoが「遅角」する場合における、燃焼室容積Vと筒内圧Pcとの関係を示す図である。

１．排気弁の開弁時期が「進角」する場合
本制御装置は、触媒の温度を「上昇」させるとき、排気弁の開弁時期EXoを「進角」するように可変排気タイミング制御装置２３のアクチュエータ２３ａに指示を与える。ここで、現時点は、この指示に応じて可変排気タイミング制御装置２３がエキゾーストカムシャフトの位相角を所定の角速度ωにて進角方向に変化させている期間中の一の時点である、と仮定する。更にこの期間において機関１０の負荷は変化しないと仮定する。以下、便宜上、この期間を「過渡期間」と称呼する。

この過渡期間中であり且つ現時点よりも以前（過去）の第１時点において、機関１０は、図３（ａ）の指示線図に示すように、吸気工程、圧縮工程、膨張行程、及び、排気工程をこの順に行う「第１燃焼サイクル」を完了している。また、この第１燃焼サイクルにおいて、排気弁の開弁時期は、第１開弁時期EXo1である。本制御装置は、この第１開弁時期EXo1における「筒内圧Pc1」及び「燃焼室容積V1」を「取得」している。更に、本制御装置は、第１開弁時期EXo1以降の排気弁が開弁している期間における筒内圧である「排気時筒内圧Pcex」を「取得」している。加えて、本制御装置は、第１燃焼サイクルにおける燃焼室容積と筒内圧とを、互いに関連付けながら「記憶」している。第１燃焼サイクルは、現時点よりも以前（過去）の燃焼サイクルであって現時点に最も近い燃焼サイクルとすることが好適である。

なお、図３（ａ）における点１から点２までの期間が吸気工程に、点２から点３までの期間が圧縮工程に、点３から点４を経由して第１開弁時期EXo1に至るまでの期間が膨張行程に、第１開弁時期EXo1から点ａ、点５及び点６をこの順に経由して点１に至るまでの期間が排気工程に、それぞれ対応する。点ａ、点５及び点６における筒内圧はいずれも等しい筒内圧であって、この筒内圧が上記排気時筒内圧Pcexに相当する。

次いで、本制御装置は、過渡期間中であり且つ現時点よりも先（将来）の時点である第２時点において実行される「第２燃焼サイクル」における排気弁の開弁時期である第２開弁時期EXo2における「筒内圧Pc2」、及び、この第２開弁時期EXo2における「燃焼室容積V2」を「推定」する。第２燃焼サイクルは、現時点よりも先（将来）の燃焼サイクルであって現時点に最も近い燃焼サイクルとすることが好適である。

より具体的に述べると、先ず、本制御装置は、第１燃焼サイクルにおける第１開弁時期EXo1から、第２燃焼サイクルにおける第２開弁時期EXo2まで、に要する「所要時間TR」を算出する。この所要時間TRは、第１燃焼サイクルから第２燃焼サイクルまでの間のサイクル数CCLと、機関回転速度NEと、に基づいて算出される。即ち、エキゾーストカムシャフトはクランクシャフトが７２０°回転する毎に排気弁を開弁する回転位置に至るとすると、上記サイクル数CCLに対応するクランクシャフトの回転角度は、それらを乗算することによって求めることができる（即ち、CCL×720°）。そして、クランクシャフトがその回転角度（CCL×720°）だけ回転するために必要な時間（即ち、所要時間TR）を、機関回転速度NEに基づいて算出することができる。

ただし、所要時間TRが経過している期間においてもエキゾーストカムシャフトの位相角は進角方向に変化し続けているから、サイクル数CCLに相当するクランクシャフトの回転角度は、厳密には「サイクル数CCLと７２０°との積」には一致しない。即ち、算出される回転角度（CCL×720°）と、実際の回転角度と、の間には誤差が生じる。しかし、機関回転速度NEはエキゾーストカムシャフトの位相角が変化する速度（角速度ω）に比べて非常に大きいから、この誤差は無視できる程度に小さい。従って、本制御装置は、この誤差を無視し、上述したように所要時間TRを算出する。

次いで、本制御装置は、第２開弁時期EXo2における「燃焼室容積V2」を所要時間TRを用いて推定する。より具体的に述べると、上記所要時間TRが経過する間、エキゾーストカムシャフトは角速度ωにて回転し続けている。そのため、この所要時間TRが経過する間に、エキゾーストカムシャフトの位相角はω・TRだけ進角側に変化する。エキゾーストカムシャフトの位相角が進角側に変化することにより、第２開弁時期EXo2における燃焼室容積V2は、図４に示すように、第１開弁時期EXo1における燃焼室容積V1よりもΔVだけ小さくなる。そこで、本制御装置は、下記（１）式に基づいて燃焼室容積V2を推定する。ただし、ΔVは負の数である。
V2＝V1＋ΔV ・・・（１）

次いで、本制御装置は、この燃焼室容積V2を上述したように記憶している「第１燃焼サイクルにおける燃焼室容積と筒内圧との関係（図３（ａ）を参照。）」に適用することにより、第２開弁時期EXo2における「筒内圧Pc2」を推定する。

このように、第２燃焼サイクルの第２開弁時期EXo2における「筒内圧Pc2」及び「燃焼室容積V2」が推定される。ここで、第２燃焼サイクルの指示線図は、図３（ａ）における点１から点２までの期間を吸気工程、点２から点３までの期間を圧縮工程、点３から点４を経由して第２開弁時期EXo2に至るまでの期間を膨張行程、第２開弁時期EXo2から点ｂ、点５及び点６をこの順に経由して点１に至るまでの期間を排気工程、とする線図である。点ｂ、点５及び点６における筒内圧はいずれも等しい筒内圧であって、第１燃焼サイクルと同一の「排気時筒内圧Pcex」となっていると考えられる。

次いで、本制御装置は、仕事量の変化量ΔWを「推定」する。排気弁の開弁時期が第１開弁時期EXo1から第２開弁時期EXo2に変化することにより、機関１０の仕事量Wは減少する。この仕事量Wの変化量（減少量）ΔWは、「第１燃焼サイクルの指示線図に囲まれる部分の面積」と「第２燃焼サイクルの指示線図に囲まれる部分の面積」との「差」として表される。より具体的に述べると、変化量ΔWは、図３（ａ）においてハッチングを付された領域（第１開弁時期EXo1、点ａ、第２開弁時期EXo2、及び、点ｂによって囲まれる領域）の面積として表される。従って、この面積を求める必要がある。本制御装置は、この面積を簡単な方法によって求めることを目的として、下記（２）式に示す近似式に従ってこの変化量ΔWの近似値である「近似変化量ΔWa」を求める。

ここで、下記（２）式について、図３（ｂ）を参照しながら説明する。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）のハッチングを付された部分周辺の指示線図を示す拡大概略図である。下記（２）式において、Pcaveは、第１開弁時期EXo1における筒内圧Pc1と、第２開弁時期EXo2における筒内圧Pc2と、の平均値である。この平均値Pcaveは、図３（ｂ）における第１開弁時期EXo1と第２開弁時期EXo2との中間時期P1における筒内圧に相当する。Pcexは、上記排気時筒内圧であり、図３（ｂ）における点ａ及び点ｂの時点での筒内圧に相当する。即ち、下記（２）式により、図３（ａ）のハッチングを付された部分に示される形状が図３（ｂ）のハッチングを付された部分に示される長方形に近似されるとともに、この長方形の面積が算出される。ただし、ΔVは負の数であるから、近似変化量ΔWaも負の数となる。
ΔW≒ΔWa＝（Pcave−Pcex）×ΔV ・・・（２）

次いで、本制御装置は、「燃料供給量の補正量Qaと、仕事量の変化量ΔWと、の関係を予め定めた補正量関数f（ΔW）」に上記（２）式にて求めた近似変化量ΔWa（≒ΔW）を適用することにより、燃料供給量の補正量Qaを決定する。この補正量関数f（ΔW）は、図５に示すように、変化量ΔWが「負」であるときに（即ち、仕事量Wが減少するときに）補正量Qaが「正」となり、変化量ΔWが「正」であるときに（即ち、仕事量Wが増大するときに）補正量Qaが「負」となるように定められている。更に、この補正量関数f（ΔW）は、図５に示すように、変化量ΔWの絶対値が大きくなるほど補正量Qaの絶対値が大きくなるように定められている。換言すると、本制御装置は、この補正量関数f（ΔW）により、機関１０の仕事量の変化量ΔWを低減するように燃料供給量の補正量Qaを決定する。この補正量関数f（ΔW）は、機関１０の仕事量の変化量ΔWと、その変化量ΔWに起因するトルクの変化分を無くすような燃料の補正量（増減分）と、の関係を予め実験によって得られたデータに基づいて定めたものである。

現時点での変化量ΔWは負の数であるから、燃料供給量の補正量Qaは正の数となる。即ち、このとき、燃料供給量は増量するように補正される。従って、本制御装置は、排気弁の開弁時期を「進角」するとき、その進角量に応じて燃料供給量を「増量」するように補正する。

このように、本制御装置は、排気弁の開弁時期EXoが「進角」する場合、現時点よりも過去の第１燃焼サイクルの膨張行程であって排気弁開弁時点を含む期間における燃焼室容積と筒内圧とを互いに関連付けて記憶する。そして、本制御装置は、この記憶されている燃焼室容積のうち「第１燃焼サイクルにおいて排気弁が開弁する時点における燃焼室容積V1」を取得するとともに、この記憶されている筒内圧のうち「同排気弁が開弁する時点における筒内圧Pc1」を取得する。更に、本制御装置は、「同排気弁が開弁した時点以降の排気弁が開弁している期間における排気時筒内圧Pcex」を取得する。

次いで、本制御装置は、機関１０の運転状態に基づいて「現時点よりも将来の第２燃焼サイクルにおいて排気弁が開弁する時点における燃焼室容積V2」を推定するとともに、同推定した燃焼室容積V2と、上述したように記憶されている燃焼室容積と筒内圧との関係と、に基づいて「第２燃焼サイクルにおいて排気弁が開弁する時点における筒内圧Pc2」を推定する。

更に、本制御装置は、燃焼室容積V1と、筒内圧Pc1と、排気時筒内圧Pcexと、燃焼室容積V2と、筒内圧Pc2と、に基づいて「排気弁の開弁時期の変化に伴う仕事変化量ΔW」の近似値である近似変化量ΔWaを取得する。そして、本制御装置は、この近似変化量ΔWaに基づき、燃料供給量の補正量Qaを決定する。

２．排気弁の開弁時期が「遅角」する場合
この場合における補正量Qaの決定方法は、第１燃焼サイクルにおいて取得した情報に基づいて第２燃焼サイクルの第２開弁時期EXo2における燃焼室容積V2及び筒内圧Pc2を取得する方法においてのみ、上記「排気弁の開弁時期EXoが進角する場合」と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明を続ける。

本制御装置は、触媒の温度を「低下」させるとき、排気弁の開弁時期EXoを「遅角」するように可変排気タイミング制御装置２３のアクチュエータ２３ａに指示を与える。現時点は、この指示に応じて、可変排気タイミング制御装置２３がエキゾーストカムシャフトの位相角を所定の角速度ωにて遅角方向に変化させている過渡期間中の一の時点であると仮定する。更に、上記同様、この過渡期間において機関１０の負荷は変化しないと仮定する。

現時点において、本制御装置は、上記同様、第１燃焼サイクルの第１開弁時期EXo1における「筒内圧Pc1」及び「燃焼室容積V1」と、第１燃焼サイクルにおける「排気時筒内圧Pcex」と、を「取得」している。なお、第１燃焼サイクルは、図６（ａ）に示す指示線図によって表される。ここで、本制御装置は、取得された第１燃焼サイクルにおける燃焼室容積と筒内圧との関係に基づき、第２燃焼サイクルにおける排気弁の開弁時期である第２開弁時期EXo2における「筒内圧Pc2」、及び、この第２開弁時期EXo2における「燃焼室容積V2」を「推定」する。

より具体的に述べると、本制御装置は、第１燃焼サイクルの膨張行程中の任意の二つの時点（図６（ａ）における時点A及び時点B）における燃焼室容積及び筒内圧に基づき、排ガスの比熱比κを求める。即ち、上記膨張行程において燃焼室内のガスが断熱膨張すると仮定すると、同ガスの燃焼室容積V及び筒内圧Pcは下記（３）式の関係を満たす。
Pc・V^κ＝const.（一定）・・・（３）
上記仮定に従えば、上記膨張行程における時点Aにおける燃焼室容積Va及び筒内圧Pca、並びに、時点Aと異なる同膨張行程における時点Bにおける燃焼室容積Vb及び筒内圧Pcbは、下記（４）式に示す関係を満たす。
Pca・Va^κ＝Pcb・Vb^κ ・・・（４）
従って、上記（４）式から導出される下記（５）式により、排ガスの比熱比κが求められる。
κ＝log（Pca／Pcb）／log（Vb／Va）・・・（５）

次いで、本制御装置は、第２燃焼サイクルの第２開弁時期EXo2における「筒内圧Pc2」、及び、この第２開弁時期EXo2における「燃焼室容積V2」を「推定」する。より具体的に述べると、先ず、本制御装置は、上記同様、上記（１）式に基づいて燃焼室容積V2を「推定」する。ただし、燃焼室容積V2は、図７に示すように、第１開弁時期EXo1における燃焼室容積V1よりもΔVだけ大きくなる。従って、ΔVは正の数である。

次いで、本制御装置は、この燃焼室容積V2と、比熱比κと、第１開弁時期EXo1における燃焼室容積V1及び筒内圧Pc1と、を上記（３）式に適用することにより、第２開弁時期EXo2における「筒内圧Pc2」を「推定」する。即ち、これらの値は下記（６）式に示す関係を満たす。
Pc1・V1^κ＝Pc2・V2^κ ・・・（６）
従って、上記（６）式から導出される下記（７）式により、第２開弁時期EXo2における筒内圧Pc2を推定することができる。
Pc2＝Pc1・（V1／V2）^κ ・・・（７）

このように、第２燃焼サイクルの第２開弁時期EXo2における「筒内圧Pc2」及び「燃焼室容積V2」が推定される。

次いで、本制御装置は、上記同様、仕事量の変化量ΔWを「推定」する。即ち、本制御装置は、上記同様に図６（ｂ）に示すように仕事量の変化量ΔWを近似するとともに、上記（２）式によってこの変化量ΔWの近似値である「近似変化量ΔWa」を求める。ここで、ΔVは正の数であるから、近似変化量ΔWaは正の数となる。

次いで、本制御装置は、上記同様の補正量関数f（ΔW）に近似変化量ΔWa（≒ΔW）を適用することにより、燃料供給量の補正量Qaを決定する。現時点での変化量ΔWは正の数であるから、燃料供給量の補正量Qaは負の数となる。即ち、このとき、燃料供給量は減量するように補正される。従って、本制御装置は、排気弁の開弁時期を「遅角」するとき、その遅角量に応じて燃料供給量を「減量」するように補正する。

このように、本制御装置は、排気弁の開弁時期EXoが「遅角」する場合、現時点よりも過去の第１燃焼サイクルの膨張行程であって排気弁開弁時点を含む期間内の少なくとも２つの時点における燃焼室容積と、同少なくとも２つの時点における筒内圧と、に基づいて排ガスの「比熱比」を求める。更に、本制御装置は、「第１燃焼サイクルにおいて排気弁が開弁する時点における燃焼室容積V1」を取得し、「同排気弁が開弁する時点における筒内圧Pc1」を取得し、「同排気弁が開弁する時点以降の排気弁が開弁している期間における排気時筒内圧Pcex」を取得する。

次いで、本制御装置は、機関１０の運転状態に基づいて「現時点よりも将来の第２燃焼サイクルにおいて排気弁が開弁する時点における燃焼室容積V2」を推定するとともに、同推定した燃焼室容積V2と、排ガスの比熱比κと、燃焼室容積V1と、筒内圧Pc1と、に基づいて「第２燃焼サイクルにおいて排気弁が開弁する時点の筒内圧Pc2」を推定する。

更に、本制御装置は、燃焼室容積V1と、筒内圧Pc1と、排気時筒内圧Pcexと、燃焼室容積V2と、筒内圧Pc2と、に基づいて「排気弁の開弁時期の変化に伴う仕事変化量ΔW」の近似値である近似変化量ΔWaを取得する。更に、本制御装置は、この近似変化量ΔWaに基づき、燃料供給量の補正量Qaを決定する。

＜作動の概要＞
以下、本制御装置の作動の概要について説明する。
本制御装置は、上述したように、触媒温度変更要求が「発生している」場合、その触媒温度変更要求に応じて「排気弁基本開弁時期よりも所定量だけ進角した時期」を排気弁の目標開弁時期に設定する。そして、本制御装置は、排気弁の「実際の開弁時期」がその「目標開弁時期」に一致するように排気弁の開弁時期を制御する。以下、「触媒温度変更要求」が発生する状況の一例である「触媒４４が排ガスに含まれる硫黄成分によって被毒される（又は、被毒される可能性が高い）」場合について、本制御装置の作動の概要を説明する。

触媒４４は、上述したように、触媒４４の温度がその活性温度（例えば、２００℃程度）以上である場合、排ガス中の粒子状物質（PM）を捕集するとともに、排ガス中の窒素酸化物（NOx）を浄化することができる。一方、ディーゼル機関の排ガスは、粒子状物質及び窒素酸化物以外にも、硫黄成分（SO₂等）を含んでいる。この硫黄成分は、触媒４４の温度がその触媒４４が通常使用される温度（即ち、活性温度）程度の温度である場合、触媒４４に吸着するとともにその触媒４４に残留する。そのため、触媒４４を長期間に亘って使用すると、触媒４４が硫黄成分によって被毒される（以下、「硫黄被毒」と称呼する。）場合がある。この硫黄被毒は、例えば、触媒４４の温度を活性温度よりも高い温度（例えば、６００℃程度。以下、「被毒解消温度」とも称呼する。）にまで上昇させるとともに、触媒４４に空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である排ガスを供給することによって解消することができる。以下、硫黄被毒に陥っている（或いは、硫黄被毒に陥る可能性が高い状態にある）触媒４４の排ガス浄化能力を回復する処理を、「硫黄被毒解消処理」と称呼する。

以下、上記硫黄被毒解消処理が触媒４４に対して施される様子を、図８に示すタイムチャートを参照しながら説明する。図８は、触媒温度TempCと、排気弁の開弁時期EXoと、機関１０に流入した空気の流量の積算量と、の関係を示すタイムチャートである。

先ず、機関１０は、時刻t0において所定の定常運転を行っていると仮定する。定常運転とは、機関１０の負荷が所定の定常負荷に維持されており、触媒温度TempCが活性温度近傍の定常温度に維持されている運転を表す。なお、上述したように、この定常温度は被毒解消温度TempCheatよりも低い。

この時刻t0において、排気弁の目標開弁時期Texoは機関１０の運転状態に基づいて決定された「排気弁基本開弁時期Texob」に設定されている。そして、この時刻t0において、排気弁の開弁時期EXoは、この排気弁基本開弁時期Texobに一致している。

ところで、本制御装置は、触媒４４が硫黄被毒に陥っている（或いは、硫黄被毒に陥る可能性が高い状態にある）と判断する毎に「硫黄被毒解消処理」を実行する。更に、本制御装置は、硫黄被毒解消処理が「前回」実行されてから現時点に至るまでに機関１０に流入した空気の流量Gaを積算するとともに、積算された流量を第１積算流量Gasumとして取得している。なお、第１積算流量Gasumは、硫黄被毒解消処理が実行される毎にゼロに再設定される。

時刻t0以降、機関１０が定常運転を継続すると、この第１積算流量Gasumは時間の経過とともに上昇する。ここで、時刻t1において、第１積算流量Gasumが所定の許容積算流量Gasumthに到達したと仮定する。本制御装置は、「第１積算流量Gasumが許容積算流量Gasumthに到達した」ときに「触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheatよりも低い」場合、硫黄被毒解消処理を実行する。そこで、時刻t1において、触媒温度TempCを上昇させる必要があるか否かを示す指標である触媒加熱フラグＸＵＰの値は、「０」から「１」に変更される。触媒加熱フラグＸＵＰの値は、触媒温度TempCを被毒解消温度TempCheatにまで上昇させる必要があるとき、又は、触媒温度TempCを被毒解消温度TempCheatに維持する必要があるとき、「１」に維持される。

本制御装置は、排気弁の開弁時期EXoを「進角」させて排ガスの温度を高めることにより、触媒４４の温度を上昇させる。そこで、時刻t1において、排気弁の目標開弁時期Texoは、「排気弁基本開弁時期Texobに所定の進角量ADVを加えた値（Texob＋ADV）」に設定される。即ち、時刻t1において、排気弁の開弁時期EXoを進角量ADVだけ進角するように排気弁目標開弁時期Texoが設定される。そして、本制御装置は、排気弁の開弁時期EXoが上記目標開弁時期Texob＋ADVに一致するように可変排気タイミング制御装置２３を駆動する。

上述したように、可変排気タイミング制御装置２３は、作動油の供給・排出によって排気弁の開弁時期を調整している。そのため、可変排気タイミング制御装置２３に対して排排気弁目標開弁時期Texob+ADVが指示されてから排気弁の実際の開弁時期EXoがその排気弁目標開弁時期Texob+ADVに到達するまでには、可変排気タイミング制御装置２３の作動速度に応じた時間を要する。

そのため、時刻t1以降、排気弁の開弁時期EXoは、時間の経過に伴って目標開弁時期Texob＋ADVに向けて徐々に変化する。ここで、上述したように、排気弁の開弁時期EXoを「進角」させると、その進角量に応じて機関１０の仕事量が「減少」する。そこで、本制御装置は、この仕事量の変化量を「推定」するとともに、推定された仕事量の変化量に起因するトルクの変化分を無くすように燃料供給量を「増量」する。より具体的には、本制御装置は、排気弁の開弁時期EXoが目標開弁時期Texob＋ADVに向けて変化している期間、仕事量の変化量に応じた「燃料供給量の補正量Qa」を、上述した「燃料供給量の補正方法」に基づいて逐次決定するとともに、その補正量Qaを積算した値を機関１０の運転状態に応じて決定される基本燃料供給量に加算する。その結果、機関１０のトルクが減少することが防がれるから、操作者の意図しないトルク変動を生じさせることなく、触媒４４の温度を上昇させることができる。

時刻t1以降、触媒温度TempCは、排気弁の開弁時期EXoが進角するにつれて上昇する。そして、触媒温度TempCは、時刻t2において被毒解消温度TempCheatに到達したと仮定する。この時刻t2以降、本制御装置は、排気内燃料噴射装置４３から排気通路内に所定量の燃料を供給することにより、空燃比が「機関１０が通常の運転を実行する場合における空燃比」よりも所定値だけリッチ側である排ガス（以下、「リッチガス」と称呼する。）を触媒４４に供給する。触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheat以上である触媒４４にリッチガスが供給されることにより、触媒４４の硫黄被毒は解消され始める。時刻t2以降、本制御装置は、触媒４４に供給されたリッチガスが所定量に到達するまで、触媒４４にリッチガスを供給し続ける。そこで、本制御装置は、この時刻t2以降に機関１０に吸入された空気の流量Gaを積算するとともに、積算された流量を第２積算流量Gaheatとして取得する。この第２積算流量Gaheatは、時間の経過とともに上昇する。

その後、時刻t3において、排気弁の開弁時期EXoが目標開弁時期Texob＋ADVに到達したと仮定する。このとき、触媒温度TempCは、被毒解消温度TempCheatよりも高い所定温度となっている。この時刻t3以降、排気弁の開弁時期EXoは目標開弁時期Texob＋ADVに保持されるから、触媒温度TempCは上記所定温度に維持される。

更に、その後、時刻t4において、第２積算流量Gaheatが所定の被毒解消積算流量Gaheatthに到達する。本制御装置は、「第２積算流量Gaheatが被毒解消積算流量Gaheatthに到達した」とき、触媒４４の硫黄被毒が解消されたと判断する。このようにして、本制御装置は、触媒４４に対する硫黄被毒解消処理を実行する。

そして、時刻t4において、本制御装置は、触媒４４へリッチガスを供給することを停止するとともに、触媒加熱フラグＸＵＰの値を「１」から「０」に変更する。更に、排気弁の目標開弁時期Texoが、「進角された目標開弁時期Texob+ADV」から「排気弁基本開弁時期Texob」に変更される。加えて、第１積算流量Gasum及び第２積算流量Gaheatの双方は、ゼロに再設定される。

時刻t4以降、本制御装置は、排気弁の開弁時期EXoが目標開弁時期Texobに一致するように可変排気タイミング制御装置２３を駆動する。上記同様、排気弁の開弁時期EXoが目標開弁時期Texobに一致するまでには、時間を要する。そのため、時刻t4以降、排気弁の開弁時期EXoは、時間の経過に伴って目標開弁時期Texobに向けて徐々に変化する。排気弁の開弁時期EXoを「遅角」させると、上述した排気弁の開弁時期EXoが「進角」される場合とは逆に、その遅角量に応じて機関１０の仕事量が「増大」する。そこで、本制御装置は、この仕事量の変化量を「推定」するとともに、推定された仕事量の変化量に起因するトルクの変化分を無くすように燃料供給量を「減量」する。より具体的には、本制御装置は、排気弁の開弁時期EXoが目標開弁時期Texobに向けて変化している期間、仕事量の変化量に応じた「燃料供給量の補正量Qa（負の数）」を上述した「燃料供給量の補正方法」に基づいて逐次決定するとともに、その補正量Qaを積算した値（負の数）を時刻t4における燃料供給量に加算する（即ち、時間の経過に伴って、燃料供給量は徐々に減少する。）その結果、機関１０のトルクが増大することが防がれるから、操作者の意図しないトルク変動を生じさせることなく、触媒４４の温度を低下させることができる。

時刻t4以降、触媒温度TempCは、排気弁の開弁時期EXoが遅角するにつれて低下する。そして、時刻t5において、排気弁の開弁時期EXoが目標開弁時期Texobに到達したと仮定する。このとき、触媒温度TempCは、定常温度近傍の温度となっている。時刻t5以降、本制御装置は、上記定常運転を再開するとともに上述した処理を繰り返す。

以上に説明したように、本制御装置は、排気弁の開弁時期の変化によって生じる機関１０の仕事量の変化量を推定し、この変化量に起因するトルクの変化分を無くすように燃料供給量を補正する。本制御装置がこのように機関１０を制御することにより、操作者の意図しないトルク変動を生じさせることなく、触媒温度変更要求に応じて触媒４４の温度を変化させることができる。

＜実際の作動＞
以下、本制御装置の実際の作動について説明する。
先ず、「現時点にて、機関１０は所定の定常運転を行っている」と仮定する。ここで、定常運転とは、上述した定常運転と同様の運転であり、機関１０の負荷が所定の定常負荷に維持されており、触媒温度TempCが活性温度近傍の定常温度に維持されている運転を表す。

ＣＰＵ７１は、所定時間が経過する毎に図９にフローチャートによって示した「触媒加熱フラグ設定ルーチン」を実行するようになっている。ＣＰＵ７１は、このルーチンにより、第１積算流量Gasum及び触媒温度TempCに基づき、触媒４４の温度を被毒解消温度TempCheatにまで上昇させる必要があるか否かを判定する。なお、第１積算流量Gasumは、上述したように、硫黄被毒解消処理が「前回」実行されてから現時点に至るまでに機関１０に流入した空気の流量Gaが積算された値である。第１積算流量Gasumは、硫黄被毒解消処理が実行される毎にゼロに再設定される。

具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて、図９のステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進み、下記（８）式に従って第１積算流量Gasumを更新・取得する。更新・取得された第１積算流量Gasumは、バックアップＲＡＭ７３に記憶される。なお、上述したように、バックアップＲＡＭ７３に記憶されたデータは、電源が遮断されている間もそのバックアップＲＡＭ７３内に保持される。従って、第１積算流量Gasumは、機関１０が停止された場合においても保持される。
Gasum（k+1）＝Gasum（k）＋Ga ・・・（８）
上記（８）式において、Gasum（k）は更新される直前の第１積算流量Gasumの値を示し、Gasum（k+1）は更新された直後の第１積算流量Gasumの値を示す。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ９２０に進み、第１積算流量Gasumが許容積算流量Gasumthよりも大きいか否かを判定する。許容積算流量Gasumthは、「第１積算流量Gasumがその許容積算流量Gasumthを超えたとき、触媒４４が硫黄被毒に陥る可能性が高いと判断することができる値」であればよい。ここで、現時点では、第１積算流量Gasumが許容積算流量Gasumthよりも小さいと仮定する。

上記仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、そのステップ９２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵ７１は、所定時間が経過する毎に図１０にフローチャートによって示した「触媒回復判定ルーチン」を実行するようになっている。ＣＰＵ７１は、このルーチンにより、触媒４４に対して硫黄被毒解消処理が施されている場合においてその触媒４４の硫黄被毒が解消したか否かを判定する。

具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて、図１０のステップ１０００から処理を開始してステップ１０１０に進んで触媒加熱フラグＸＵＰの値が「１」であるか否かを判定する。

触媒加熱フラグＸＵＰは、その値が「１」であるとき、触媒温度TempCを被毒解消温度TempCheatにまで上昇させる必要がある、又は、触媒温度TempCを被毒解消温度TempCheatに維持する必要があることを表す。また、触媒加熱フラグＸＵＰは、その値が「０」であるとき、触媒温度TempCを被毒解消温度TempCheatにまで上昇させる必要がない、又は、触媒温度TempCを被毒解消温度TempCheatに維持する必要がないことを表す。触媒加熱フラグＸＵＰの値は、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行されるイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。また、触媒加熱フラグＸＵＰの値は、触媒４４に対して硫黄被毒解消処理が施され且つその硫黄被毒解消処理が終了したときにも、「０」に再設定されるようになっている。

ここで、現時点では、触媒加熱フラグＸＵＰの値は「０」であると仮定する。本仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、そのステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵ７１は、所定時間が経過する毎に図１１にフローチャートによって示した「バルブタイミング設定ルーチン」を実行するようになっている。ＣＰＵ７１は、このルーチンにより、排気弁の開弁時期の目標時期である排気弁目標開弁時期Texoを設定する。

具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて、図１１のステップ１１００から処理を開始してステップ１１１０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１１１０において、クランクポジションセンサ６５の出力値に基づいて機関回転速度NEを取得し、アクセルペダル開度センサ６９の出力値に基づいてアクセルペダル開度Accpを取得する。そして、ＣＰＵ７１は、「機関回転速度NEと、アクセルペダル開度Accpと、排気弁基本開弁時期Texobと、の関係」を予め定めた排気弁基本開弁時期テーブルMapTexob（NE，Accp）に、現時点における機関回転速度NEとアクセルペダル開度Accpとを適用することにより、排気弁基本開弁時期Texobを取得する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１１２０に進み、触媒加熱フラグＸＵＰの値が「０」であるか否かを判定する。現時点における触媒加熱フラグＸＵＰの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１１２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１３０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１１３０にて排気弁目標開弁時期Texoに排気弁基本開弁時期Texobを格納し、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵ７１は、所定時間が経過する毎に図１２にフローチャートによって示した「バルブタイミング制御ルーチン」を実行するようになっている。ＣＰＵ７１は、このルーチンにより、排気弁の「実際の排気弁開弁時期EXo」がその「排気弁目標開弁時期Texo」に一致するように可変排気タイミング制御装置２３を制御する。

具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて、図１２のステップ１２００から処理を開始してステップ１２１０に進んで、排気弁の「実際の排気弁開弁時期EXo」と、「排気弁目標開弁時期Texo」と、が一致しているか否かを判定する。ここで、現時点では定常運転が実行されており、実際の排気弁開弁時期EXoと、上記ステップ１１３０にて設定された排気弁目標開弁時期Texoと、が一致していると仮定する。本仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、そのステップ１２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２２０に進む。

ＣＰＵ７１は、そのステップ１２２０にて、実際の排気弁開弁時期EXoを現時点における開弁時期に維持するように可変排気タイミング制御装置２３に指示を与え、ステップ１２３０に進む。

ＣＰＵ７１は、そのステップ１２３０にてバルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値を「０」に設定する。バルブタイミング変更フラグＸＶＶＴは、その値が「１」であるとき、現時点が可変排気タイミング制御装置２３が排気弁の開弁時期EXoを排気弁目標開弁時期Texoに向けて変更させている期間中であることを表す。一方、バルブタイミング変更フラグＸＶＶＴは、その値が「０」であるとき、現時点が可変排気タイミング制御装置２３が排気弁の開弁時期EXoをその時点における値に維持している期間中であることを表す。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵ７１は、任意の気筒のクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角度（例えば、圧縮上死点前１３５度クランク角）θｆに一致する毎に繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ７１は、このルーチンにより、可変排気タイミング制御装置２３が排気弁の開弁時期EXoを変更することによって生じる「機関１０の仕事量の変化量ΔW」を推定するとともに、この変化量ΔWに起因するトルクの変化分を無くすように燃料供給量の補正量Qaを算出する。

具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて、図１３のステップ１３００から処理を開始し、ステップ１３１０に進んで、バルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値が「１」であるか否かを判定する。現時点におけるバルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１はそのステップ１３１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３２０に進む。

ＣＰＵ７１は、そのステップ１３２０にて燃料補正量Qaの値にゼロを格納し、ステップ１３３０に進む。即ち、現時点においては、排気弁の開弁時期EXoは変化しない（現時点における値に維持されている）から、機関１０の仕事量は変化しない。そのため、このステップ１３２０において、燃料補正量Qaはゼロに設定される。

次いで、ＣＰＵ７１は、そのステップ１３３０にて下記（９）式に従って積算燃料補正量Qを更新・取得し、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、積算燃料補正量Qは、上記イニシャルルーチンにおいてゼロに設定されるようになっている。また、下記（９）式において、Q（k）は更新される直前の燃料補正量Qを示し、Q（k+1）は更新された直後の燃料補正量Qを示す。
Q（k+1）＝Q（k）+Qa ・・・（９）
ここで、上記（９）式に従って積算燃料補正量Qが更新される直前の時点において、積算燃料補正量Qの値はゼロであると仮定する。本仮定に従えば、現時点における燃料補正量Qaはゼロであるから、更新された後の積算燃料補正量Qの値はゼロに維持される。

更に、ＣＰＵ７１は、図１４にフローチャートによって示した「燃料噴射制御ルーチン」を、任意の気筒のクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角度（例えば、圧縮上死点前９０度クランク角）θｇに一致する毎に繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ７１は、このルーチンにより、最終燃料供給量Fiの算出及び燃料噴射の指示を行う。このクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角θｇに一致して圧縮行程を終える気筒は、以下「燃料噴射気筒」とも称呼される。

具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、任意の気筒のクランク角度が上記クランク角度θｇになると、ステップ１４００から処理を開始し、ステップ１４１０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１４１０において、アクセルペダル開度センサ６９の出力値に基づいてアクセルペダル開度Accpを取得し、クランクポジションセンサ６５の出力値に基づいて機関回転速度NEを取得する。そして、ＣＰＵ７１は、「アクセルペダル開度Accpと、機関回転速度NEと、基本燃料量Qbと、の関係」を予め定めた基本燃料量テーブルMap（Accp，NE）に、現時点におけるアクセルペダル開度Accpと機関回転速度NEとを適用することにより、基本燃料量Qbを取得する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１４２０に進み、基本燃料量Qbに積算燃料補正量Qを加算することにより、最終燃料供給量Fiを取得する。現時点における積算燃料補正量Qはゼロであるから、最終燃料供給量Fiは基本燃料量Qbに一致する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１４３０に進み、最終燃料供給量Fiの燃料を燃料噴射気筒に対応して設けられているインジェクタ２２から噴射するよう、そのインジェクタ２２に指示を与える。即ち、このとき、基本燃料量Qbの燃料が燃料噴射気筒に供給される。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１４４０に進み、リッチガス供給フラグＸＲＩＣＨの値が「１」であるか否かを判定する。リッチガス供給フラグＸＲＩＣＨは、その値が「１」であるとき、排気内燃料噴射装置４３から排気通路内に所定量の燃料を供給する必要があることを意味する。リッチガス供給フラグＸＲＩＣＨは、その値が「０」であるとき、ｂ排気内燃料噴射装置４３から排気通路内に所定量の燃料を供給する必要がないことを意味する。リッチガス供給フラグＸＲＩＣＨは、上記イニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。

ここで、現時点では、リッチガス供給フラグＸＲＩＣＨの値は「０」であると仮定する。本仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、そのステップ１４４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１４９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

このように、本制御装置は、定常運転が実行されており触媒４４に対して硫黄被毒解消処理を施す必要がない場合、機関１０の運転状態（アクセルペダル開度Accp及び機関回転速度NE）に基づいて決定される基本燃料量Qbの燃料を燃料噴射装置２２から噴射する。なお、機関１０において、各燃焼サイクルにおける燃焼室容積と筒内圧とは、それぞれの気筒毎に独立して、互いに関連付けられながらＲＡＭ７３に記憶されるようになっている。

ここで、定常運転が継続されるにつれて第１積算流量Gasumが増大し、現時点にて第１積算流量Gasumが許容積算流量Gasumthよりも大きくなったと仮定する。このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図９のステップ９００から処理を開始すると、ステップ９１０を経てステップ９２０に進む。上記仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、そのステップ９２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９３０に進む。

ＣＰＵ７１は、そのステップ９３０において、触媒温度センサ６８の出力値に基づいて触媒温度TempCを取得するとともに、その触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheatよりも小さいか否かを判定する。被毒解消温度TempCheatは、「触媒温度TempCがその被毒解消温度TempCheatを超えたとき、触媒４４の硫黄被毒を解消することができる温度」であればよい。被毒解消温度TempCheatは、例えば、６００℃とすることができる。ここで、現時点において、触媒温度TempCは被毒解消温度TempCheatよりも小さいと仮定する。

上記仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、そのステップ９３０において「Ｙｅｓ」と判定してステップ９４０に進み、触媒加熱フラグＸＵＰの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１０のステップ１０００から処理を開始すると、ステップ１０１０に進む。現時点における触媒加熱フラグＸＵＰの値は「１」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１０２０にて、触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheat以上であるか否かを判定する。上述したように、現時点での触媒温度TempCは被毒解消温度TempCheatよりも小さいから、ＣＰＵ７１はそのステップ１０２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１１のステップ１１００から処理を開始すると、ステップ１１１０にて排気弁基本開弁時期Texobを取得した後、ステップ１１２０に進む。現時点において触媒加熱フラグＸＵＰの値は「１」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１１２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１１４０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１１４０にて「排気弁基本開弁時期Texobに進角量ADVを加算した値」を排気弁目標開弁時期Texoに格納する。即ち、このとき、「機関１０の運転状態に基づいて決定される排気弁基本開弁時期Texob」を「進角量ADV」だけ進角するように排気弁目標開弁時期Texoが設定される。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この進角量ADVは、排気弁の開弁時期EXoがその進角量ADVだけ進角された場合、触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheat以上となる進角量であればよい。

更に、このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１２のステップ１２００から処理を開始すると、ステップ１２１０に進む。現時点は、排気弁目標開弁時期Texoに「排気弁基本開弁時期Texobよりも進角量ADVだけ進角した開弁時期」が設定された直後であるから、実際の排気弁開弁時期EXoは排気弁目標開弁時期Texoに一致しない。そのため、ＣＰＵ７１は、そのステップ１２１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１２４０に進み、実際の排気弁開弁時期EXoを排気弁目標開弁時期Texoに近づけるように可変排気タイミング制御装置２３に指示を与える。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１２５０に進んでバルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値を「１」に設定し、ステップ１２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

即ち、このとき、排気弁の開弁時期EXoが進角するように変化し始めるとともに、触媒温度TempCが上昇し始める。上述したように、排気弁の開弁時期が進角されると、機関１０の仕事量Wが減少する。そこで、本制御装置は、上記「燃料供給量の補正方法」に従って仕事量Wの変化量ΔWを推定するとともに、この変化量ΔWに応じて最終燃料供給量Fiを増量する。ただし、排気弁の開弁時期EXoが変化している期間、機関１０の負荷は変化しないと仮定する。

このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１３のステップ１３００から処理を開始すると、ステップ１３１０に進む。現時点におけるバルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値は「１」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１３１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１３４０にて、ＲＡＭ７３に記憶されている燃焼室容積と筒内圧との関係を参照することにより、一の気筒について、現時点よりも以前（過去）の時点に実行された燃焼サイクル（第１燃焼サイクル）の開弁時期（第１開弁時期EXo1）における燃焼室容積V1及び筒内圧Pc1を「取得」する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１３５０に進み、上記一の気筒と同一の気筒について、上記「燃料供給量の補正方法」に従い、現時点よりも先（将来）の時点において実行される燃焼サイクル（第２燃焼サイクル）の開弁時期（第２開弁時期EXo2）における燃焼室容積V2及び筒内圧Pc2を「推定」する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１３６０に進み、第１開弁時期EXo1における燃焼室容積V1及び筒内圧Pc1、第２開弁時期EXo2における燃焼室容積V2及び筒内圧Pc2、及び、ＲＡＭ７３に記憶されている第１燃焼サイクルにおける排気時筒内圧Pcexに基づき、上記「燃料供給量の補正方法」に従って仕事変化量ΔWを取得する。なお、このとき、仕事変化量ΔWは負の数である（即ち、仕事量Wは減少する。）。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１３７０に進み、上記「燃料供給量の補正方法」に従って燃料補正量Qaを取得する。なお、このとき、燃料補正量Qaは正の数である。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１３３０に進んで上記（９）式に従って積算燃料補正量Qを更新・取得した後、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１４のステップ１４００から処理を開始すると、ステップ１４１０を経てステップ１４２０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１４２０にて基本燃料量Qbに積算燃料補正量Qを加算して最終燃料供給量Fiを取得する。現時点における積算燃料補正量Qは正の数であるから、最終燃料供給量Fiは、基本燃料量Qbよりも大きい値となる。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１４３０に進み、最終燃料供給量Fiの燃料を上記一の気筒に設けられているインジェクタ２２から噴射するよう、そのインジェクタ２２に指示を与える。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１４４０に進む。現時点におけるリッチガス供給フラグＸＲＩＣＨは「０」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１４４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１４９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

即ち、このとき、排気弁の開弁時期が変化（進角）することによる仕事量の変化量ΔWに起因するトルクの変化分に応じた量だけ「増量」された燃料が機関１０に供給される。その結果、機関１０のトルクが減少することが防がれるから、操作者の意図しないトルク変動を生じさせることなく、触媒４４の温度を上昇させることができる。

可変排気タイミング制御装置２３が実際の排気弁開弁時期EXoを排気弁目標開弁時期Texoに一致させるように制御している期間（即ち、バルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値が「１」である期間）、図１３のステップ１３４０乃至ステップ１３７０、及び、ステップ１３３０の処理が繰り返される。従って、この期間においては、排気弁の開弁時期の変化に応じた燃料補正量Qaがそれらの処理が実行される毎に算出され、その燃料補正量Qaが積算燃料補正量Qに加算され続ける。その結果、積算燃料補正量Qの値は時間の経過に従って増大し、それに応じて最終燃料供給量Fiも増大する。

このように、第１積算流量Gasumが許容積算流量Gasumthよりも大きくなったとき、触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheatよりも低い場合、本制御装置は、硫黄被毒解消処理を開始する。そして、触媒温度TempCを上昇させるために排気弁の開弁時期が進角されている期間、上記「燃料供給量の補正方法」に従って燃料供給量が補正される。

ここで、排気弁の開弁時期が進角するにつれて触媒温度TempCが上昇し、触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheatに到達したと仮定する。このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１０のステップ１０００から処理を開始すると、ステップ１０１０を経由してステップ１０２０に進む。上記仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、そのステップ１０２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１０３０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１０３０にてリッチガス供給フラグＸＲＩＣＨの値を「１」に設定して、ステップ１０４０に進む。

次いで、ＣＰＵ７１は、そのステップ１０４０にて、下記（１０）式に従って第２積算流量Gaheatを更新・取得する。第２積算流量Gaheatは、「触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheat以上である触媒４４に対してリッチガスが供給されている期間において機関１０に流入した空気の流量Ga」を積算した値である。なお、第２積算流量Gaheatは、硫黄被毒解消処理が完了した時点においてゼロに再設定される。
Gaheat（k+1）＝Gaheat（k）＋Ga ・・・（１０）
なお、上記（１０）式において、Gaheat（k）は更新される直前の第２積算流量Gaheatの値を示し、Gaheat（k+1）は更新された直後の第２積算流量Gaheatの値を示す。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１０５０に進んで、第２積算流量Gaheatが被毒解消積算流量Gaheatth以上であるか否かを判定する。被毒解消積算流量Gaheatthは、「第２積算流量Gaheatがその被毒解消積算流量Gaheatth以上となったとき、触媒４４の硫黄被毒が解消されると判断できる値」であればよい。現時点は触媒４４に対して硫黄被毒解消処理が施され始めた直後であるから、第２積算流量Gaheatは被毒解消積算流量Gaheatthよりも小さい。従って、ＣＰＵ７１は、そのステップ１０４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１４のステップ１４００から処理を開始すると、ステップ１４１０乃至ステップ１４３０を経由してステップ１４４０に進む。現時点におけるリッチガス供給フラグＸＲＩＣＨの値は「１」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１４４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１４５０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１４５０にて、排気通路内に所定量の燃料を供給するよう、排気内燃料噴射装置４３に対して指示を与える。これにより、触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheat以上まで上昇している触媒４４にリッチガスが供給される。なお、排気内燃料噴射装置４３から排気通路内に供給される燃料の量は、触媒４４に供給される排ガスの空燃比が触媒４４の硫黄被毒を解消することができる空燃比になる量であればよい。

このように、触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheatに到達すると、触媒４４にリッチガスが供給され始める。これにより、その結果、触媒４４の硫黄被毒が解消され始める。このリッチガスは、本制御装置が触媒４４の硫黄被毒が解消したと判断するまで、触媒４４に供給され続ける。

ここで、実際の排気弁開弁時期EXoが排気弁目標開弁時期Texo（即ち、排気弁基本開弁時期Texob＋進角量ADV）に到達したと仮定する。このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１２のステップ１２００から処理を開始すると、ステップ１２１０に進む。上記仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、実際の排気弁開弁時期EXoと排気弁目標開弁時期Texoとは一致しているから、そのステップ１２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２２０に進む。次いで、ＣＰＵ７１は、そのステップ１２２０にて実際の排気弁開弁時期EXoを現時点における開弁時期に維持するように可変排気タイミング制御装置２３に指示を与える。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１２３０に進んでバルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値を「０」に設定した後、ステップ１２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１３のステップ１３００から処理を開始すると、ステップ１３１０に進む。現時点におけるバルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１３１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３２０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１３２０にて燃料補正量Qaにゼロを格納する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１３３０に進んで上記（９）式に従って積算燃料補正量Qを更新・取得する。ここで、燃料補正量Qaはゼロであるから、積算燃料補正量Qは更新される直前（即ち、実際の排気弁開弁時期EXoが排気弁目標開弁時期Texoに一致する時点の直前）の値に維持される。即ち、積算燃料補正量Qは、排気弁の開弁時期が「進角」されている期間において補正量Qaが逐次加算され続けた値（以下、「最終積算補正量」と称呼する。）に維持される。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

次いで、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１４のステップ１４００から処理を開始すると、ステップ１４１０を経てステップ１４２０に進んで最終燃料供給量Fiを取得する。上述したように、積算燃料補正量Qの値は「最終積算補正量」に維持されているから、最終燃料供給量Fiもその時点における値に維持される。その後、ＣＰＵ７１は、そのステップ１４３０に進み、最終燃料供給量Fiの燃料を燃料噴射気筒に対応して設けられているインジェクタ２２から噴射するよう、そのインジェクタ２２に指示を与える。即ち、実際の排気弁開弁時期EXoが排気弁目標開弁時期Texo（Texob＋ADV）に到達した後、最終燃料供給量Fiは、「進角量ADVに対応するように増量された量」に維持される。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１４４０に進む。現時点におけるリッチガス供給フラグＸＲＩＣＨの値は「１」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１４４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１４５０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１４５０にて、排気通路内に所定量の燃料を供給するよう、排気内燃料噴射装置４３に対して指示を与える。即ち、この時点においても、触媒４４にリッチガスが供給される。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

このように、実際の排気弁開弁時期EXoが排気弁目標開弁時期Texoに一致した時点以降、実際の排気弁開弁時期EXoがその時点における開弁時期に維持される。これにより、触媒４４に、高温の排ガスが供給され続ける。更に、このとき、触媒４４にリッチガスが供給され続ける。その結果、硫黄被毒解消処理が継続される。

ここで、時間の経過とともに第２積算流量Gaheatが増大し、第２積算流量Gaheatが被毒解消積算流量Gaheatth以上となったと仮定する。このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１０のステップ１０００から処理を開始すると、ＣＰＵ７１は、ステップ１０１０乃至ステップ１０４０を経てステップ１０５０に進む。上記仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、そのステップ１０４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０６０に進み、触媒加熱フラグＸＵＰの値に「０」を設定する。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１０７０に進み、リッチガス供給フラグＸＲＩＣＨの値に「０」を設定する。更に、ＣＰＵ７１は、ステップ１０８０に進み、第１積算流量Gasumにゼロを格納する。加えて、ＣＰＵ７１は、ステップ１０９０に進み、第２積算流量Gaheatにゼロを格納する。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図９のステップ９００から処理を開始すると、ステップ９１０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ９１０にて、上記（８）式に従って第１積算流量Gasumを更新・取得する。上述したように現時点における第１積算流量Gasumはゼロに再設定されているから、ＣＰＵ７１は、この時点において第１積算流量Gasumを改めてゼロから積算し始める。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ９２０に進む。現時点は第１積算流量Gasumが改めてゼロから積算され始めた直後であるから、第１積算流量Gasumは許容積算流量Gasumthよりも小さい。従って、ＣＰＵ７１は、そのステップ９２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

次いで、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１１のステップ１１００から処理を開始すると、ステップ１１１０を経てステップ１１２０に進む。現時点における触媒加熱フラグＸＵＰの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１１２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１１３０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１１３０にて、排気弁目標開弁時期Texoに排気弁基本開弁時期Texobを格納する。即ち、この時点にて、排気弁目標開弁時期Texoが「排気弁基本開弁時期Texob＋進角量ADV」から「排気弁基本開弁時期Texob」に変更される。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

次いで、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１２のステップ１２００から処理を開始すると、ステップ１２１０に進む。現時点は、排気弁目標開弁時期Texoが変更された直後であるから、実際の排気弁開弁時期EXoは排気弁目標開弁時期Texoよりも「進角量ADV」だけ大きい。従って、ＣＰＵ７１は、そのステップ１２１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１２４０に進み、実際の排気弁開弁時期EXoを排気弁目標開弁時期Texoに近づけるように可変排気タイミング制御装置２３に指示を与える。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１２５０に進んでバルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値を「１」に設定し、ステップ１２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、この時点から、可変排気タイミング制御装置２３は、排気弁の開弁時期を排気弁基本開弁時期Texobに向けて「遅角」させ始める。

更に、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１３のステップ１３００から処理を開始すると、ステップ１３１０に進む。現時点におけるバルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値は「１」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１３１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４０以降に進む。

ＣＰＵ７１は、ステップ１３４０乃至ステップ１３７０において、上記同様、「燃料供給量の補正方法」に従って燃料補正量Qaを算出する。なお、このとき、燃料補正量Qaは、負の数である。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１３３０に進んで上記（９）式に従って積算燃料補正量Qを更新・取得する。ここで、更新・取得される直前の積算燃料補正量Qは、上述した「最終積算補正量」である。従って、このステップ１３３０において更新・取得された積算燃料補正量Qは、最終積算補正量よりも燃料補正量Qaの絶対値だけ小さい値となる。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１４のステップ１４００から処理を開始すると、ステップ１４１０を経てステップ１４２０に進む。ＣＰＵ７１は、そのステップ１４２０にて基本燃料量Qbに積算燃料補正量Qを加算して最終燃料供給量Fiを取得する。上述したように、積算燃料補正量Qは最終積算補正量よりも燃料補正量Qaの絶対値だけ小さい値であるから、この最終燃料供給量Fiは、上記「進角量ADVに対応するように増量された量」よりも燃料補正量Qaの絶対値だけ小さい値となる。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１４３０に進み、最終燃料供給量Fiの燃料を上記一の気筒に設けられているインジェクタ２２から噴射するよう、そのインジェクタ２２に指示を与える。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１４４０に進む。現時点におけるリッチガス供給フラグＸＲＩＣＨの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１４４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１４９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。このとき、ステップ１４５０の処理が実行されないから、触媒４４へのリッチガスの供給は停止される。

即ち、このとき、排気弁の開弁時期が変化（遅角）することによる仕事量の変化量ΔWに起因するトルクの変化分に応じた量だけ「減量」された燃料が機関１０に供給される。その結果、機関１０のトルクが増大することが防がれるから、操作者の意図しないトルク変動を生じさせることなく、触媒４４の温度を低下させることができる。

可変排気タイミング制御装置２３が実際の排気弁開弁時期EXoを排気弁目標開弁時期Texoに一致させるように制御している期間（即ち、バルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値が「１」である期間）、図１３のステップ１３４０乃至ステップ１３７０、及び、ステップ１３３０の処理が繰り返される。従って、この期間においては、排気弁の開弁時期の変化に応じた燃料補正量Qa（負の数）がそれらの処理が実行される毎に算出され、その燃料補正量Qaが積算燃料補正量Qに加算され続ける。その結果、積算燃料補正量Qの値は時間の経過に従って減少し、それに応じて最終燃料供給量Fiも減少する。ただし、排気弁の開弁時期EXoが変化している期間、機関１０の負荷は変化しないと仮定する。

このように、第２積算流量Gaheatが被毒解消積算流量Gaheatthに到達すると、硫黄被毒解消処理が停止される。このとき、排気弁目標開弁時期Texoが排気弁基本開弁時期Texobに設定されるとともに、排気弁の開弁時期EXoがその排気弁目標開弁時期Texoに向けて「遅角」される。そして、排気弁の開弁時期が遅角されている期間、「燃料供給量の補正方法」に従って燃料供給量が補正される。

ここで、実際の排気弁開弁時期EXoが排気弁目標開弁時期Texo（即ち、排気弁基本開弁時期Texob）に到達したと仮定する。このとき、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１２のステップ１２００から処理を開始すると、ステップ１２１０に進む。上記仮定に従えば、ＣＰＵ７１は、そのステップ１２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２２０を経てステップ１２３０に進み、バルブタイミング変更フラグＸＶＶＴの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１３３０に進んで上記（９）式に従って積算燃料補正量Qを更新・取得する。ここで、燃料補正量Qaはゼロであるから、積算燃料補正量Qは更新される直前（即ち、実際の排気弁開弁時期EXoが排気弁目標開弁時期Texoに一致する時点の直前）の値に維持される。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

次いで、ＣＰＵ７１は、所定のタイミングにて図１４のステップ１４００から処理を開始すると、ステップ１４１０を経てステップ１４２０に進んで最終燃料供給量Fiを取得する。上述したように、積算燃料補正量Qの値は「実際の排気弁開弁時期EXoが排気弁目標開弁時期Texoに一致する時点」の直前の値に維持されているから、最終燃料供給量Fiもその時点における値に維持される。その後、ＣＰＵ７１は、そのステップ１４３０に進み、最終燃料供給量Fiの燃料を燃料噴射気筒に対応して設けられているインジェクタ２２から噴射するよう、そのインジェクタ２２に指示を与える。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１４４０に進む。現時点におけるリッチガス供給フラグＸＲＩＣＨの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１は、そのステップ１４４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１４９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

このように、ＣＰＵ７１は、実際の排気弁開弁時期EXoが排気弁目標開弁時期Texo（排気弁基本開弁時期Texob）に一致した時点以降、実際の排気弁開弁時期EXoをその時点における開弁時期に維持する。そして、この時点以降、ＣＰＵ７１は、定常運転を再開する。

以上に説明したように、本制御装置は、触媒４４に対して硫黄被毒解消処理を施す必要がある場合、排気弁の開弁時期を排気弁基本開弁時期Texobよりも進角量ADVだけ進角させる。そして、本制御装置は、排気弁の開弁時期が進角している期間、機関１０の仕事量Wの変化量ΔWに起因するトルクの減少分を無くすように燃料供給量を調整（増量）する。本制御装置は、触媒温度TempCが被毒解消温度TempCheatに到達すると、触媒４４にリッチガスを供給する。更に、本制御装置は、排気弁の開弁時期EXoがその排気弁目標開弁時期Texo（Texob＋ADV）に到達した後、その開弁時期EXoを維持するとともに、触媒４４にリッチガスを供給し続ける。このようにして、触媒４４に対する硫黄被毒解消処理が実行される。その後、ＣＰＵ７１は、触媒４４の硫黄被毒解消処理が完了すると、排気弁目標開弁時期Texoを排気弁基本開弁時期Texobに変更する。そして、本制御装置は、排気弁の開弁時期EXoが遅角している期間、機関１０の仕事量Wの変化量ΔWに起因するトルクの増大分を無くすように燃料供給量を調整（減量）する。そして、排気弁の開弁時期が排気弁基本開弁時期Texobに戻った時点以降、本制御装置は定常運転を再開する。その後、本制御装置は、上記処理を繰り返す。

即ち、本制御装置は、
内燃機関１０の燃焼室と排気通路４１，４２とを導通又は遮断する排気弁と、
前記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段２２と、
前記排気通路に配設された触媒４４と、
を備えた内燃機関１０に適用される。

本制御装置は、
前記燃料供給手段２２から供給される燃料の基本となる量である基本燃料量Qbを前記機関の運転状態を表す第１運転パラメータに基づいて決定するとともに同燃料供給手段２２から供給される最終的な燃料の量Fiを同決定した基本燃料量Qbに基づいて決定する燃料供給量決定手段（図１３のルーチン、及び、図１４のルーチンを参照。）と、
前記触媒４４の温度TempCを変更させる要求である触媒温度変更要求が発生したか否かを前記機関１０の運転状態を表す第２運転パラメータに基づいて判定する触媒温度変更要求判定手段（図９のルーチンを参照。）と、
前記排気弁の開弁時期EXoを目標開弁時期Texoに一致させるように制御するバルブタイミング制御手段（図１２のルーチンを参照。）と、
前記触媒温度変更要求が発生したと判定されていない場合には前記機関１０の運転状態を表す第３運転パラメータに基づいて決定した第１目標開弁時期Texobを前記目標開弁時期Texoに設定するとともに、同触媒温度変更要求が発生したと判定されている場合には前記第１目標開弁時期とは異なる第２目標開弁時期Texob＋ADVを前記目標開弁時期Texoに設定するバルブタイミング設定手段（図１１のルーチンを参照。）と、
を備える。

更に、前記燃料供給量決定手段は、
前記バルブタイミング設定手段が前記排気弁の目標開弁時期Texoを前記第１目標開弁時期Texobから前記第２目標開弁時期Texob＋ADVへと又はその逆へと変更することに伴って同排気弁の開弁時期EXoが変化している過渡期間（図８における時刻t1から時刻t3までの期間、又は、時刻t4から時刻t5までの期間）において、
既に終了した燃焼サイクルである第１燃焼サイクルでの仕事量と、現時点よりも先に到来する燃焼サイクルである第２燃焼サイクルでの仕事量と、の差である仕事変化量であって前記排気弁の開弁時期の変化に伴う仕事変化量ΔW（図３（ａ）のハッチングを付された部分の面積、又は、図６（ａ）のハッチングを付された部分の面積に相当。）、を推定する（図１３のステップ１３４０乃至ステップ１３６０）とともに、同推定した仕事変化量ΔWに起因する前記機関１０の発生トルクの変化分を低減するように前記基本燃料量Qbを同仕事変化量ΔWに基づいて補正する（図１３のステップ１３３０、及び、図１４のステップ１２０）ことにより、前記最終的な燃料の量Fiを決定するように構成されている。

このように、本発明の制御装置は、触媒４４の温度を変更させる要求に応じて排気弁の開弁時期EXoが変化しているとき、「排気弁の開弁時期EXoが変化すること起因する機関１０の仕事量の変化量ΔW」に起因するトルクの変化分を低減するように燃料供給量を補正・決定する。これにより、本発明の制御装置は、操作者の意図しないトルク変動を出来る限り低減しながら、必要に応じて触媒の温度TempCを変化させることができる。その結果、ドライバビリティに優れた内燃機関を得ることができる。

本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

例えば、上記実施形態においては、仕事量の変化量ΔWは、図３に示すように、「単一」の長方形の面積ΔWaに近似されることによって取得されている。しかし、本発明の制御装置は、この仕事量の変化量ΔWを「複数」の長方形の面積の和に近似するように構成されてもよい。以下、排気弁の開弁時期が「進角」する場合におけるこの仕事量の変化量ΔWの近似方法につき、図１５を参照しながらより詳細に説明する。なお、図１５は、図３（ａ）のハッチングを付された部分周辺の指示線図を示す拡大概略図である。

本例においては、機関１０の仕事量の変化量ΔWは、n個の領域（長方形）の面積の和に近似される。先ず、上述した「燃料供給量の補正方法」に示したように、第１開弁時期EXo1における燃焼室容積V1と第２開弁時期EXo2における燃焼室容積Vとの差ΔVが取得される。次いで、この差ΔVを領域数nにて除算することにより、「各領域における燃焼室容積の変化量ΔV／n」が取得される。この変化量ΔV／nは、図１５に示すように、第１開弁時期EXo1における燃焼室容積と、その第１開弁時期EXo1に隣接する第１分割時点D1における燃焼室容積と、の差に相当する。更に、各分割時点（第１分割時点D1、第２分割時点D2、第３分割時点D3、・・・、第ｎ分割時点Dn）のうちの一の分割時点における燃焼室容積と、その分割時点に隣接する分割時点における燃焼室容積と、の差も、同様に変化量ΔV／nである。なお、第ｎ分割時点は第２開弁時期EXo2に一致する。

次いで、上記（１）式に従い、第１分割時点D1における燃焼室容積（V1＋ΔV／n）が取得される。更に、上記「燃料供給量の補正方法」と同様、この第１分割時点D1における筒内圧と、第１開弁時期EXo1から第１分割時点D1までの期間における排気時筒内圧と、が取得される。そして、上述したように取得された値を上記（２）式に適用することにより、第１開弁時期EXo1と第１分割時点D1との間における仕事量の変化量ΔWの近似値が取得される。なお、このとき、第１開弁時期EXo1における筒内圧と第１分割時点D1における筒内圧の平均値が上記（２）式中のPcaveに相当し、第１開弁時期EXo1から第１分割時点D1までの期間における排気時筒内圧が同式中のPcexに相当し、変化量ΔV／nが同式中のΔVに相当する。ここで、この所得された仕事量の変化量ΔWを「第１領域の近似変化量ΔWa1」と称呼する。

次いで、上記同様の手順により、各分割時点のうちの一の分割時点と、その分割時点に隣接する分割時点と、の間における仕事量の変化量ΔWが、順次推定される。各分割時点間の仕事量の変化量ΔWは、順次、第２領域の近似変化量ΔWa2、第３領域の近似変化量ΔWa3、・・・、第ｎ領域の近似変化量ΔWanと称呼される（図１５を参照。）。そして、第１領域の近似変化量ΔWa1から、第ｎ領域の近似変化量ΔWanまで、を積算することにより、近似変化量ΔWaが取得される。

このように、仕事量の変化量ΔWを「複数」の長方形の面積の和に近似することにより、仕事量の変化量ΔWをより厳密に推定することができる。これにより、操作者の意図しないトルク変動を更に低減することができる。

ここで、上述した領域数nは、機関１０に要求されるトルク変動抑制効果、及び、機関１０の電子制御装置７０の処理速度等を考慮した適値とすることができる。更に、本制御装置は、各領域における燃焼室容積の変化量がそれぞれ異なるように各分割時点を決定するように構成されてもよい。

なお、排気弁の開弁時期が「遅角」する場合についても、上記同様、第１開弁時期EXo1と第２開弁時期EXo2との間の仕事量の変化量ΔWを複数の領域に分割し、その複数の領域のそれぞれに上記「燃料供給量の補正方法」を適用することにより、近似変化量ΔWaを取得することができる。

更に、上記実施形態においては、排気弁の開弁時期EXoが変化している期間、「機関１０の負荷は変化しない」と仮定されている。しかし、この期間において「機関１０の負荷が変化する」場合においても、本発明の制御装置を適用することができる。より具体的に述べると、例えば操作者がアクセルペダル開度を操作した等の理由によってこの期間に負荷が変化すると、燃焼サイクルの指示線図の形状が大きく変わる可能性がある。指示線図の形状が大きく変わると、上記「燃料供給量の補正方法」に従って算出される燃料補正量Qaは、仕事量の変化量ΔWに起因するトルクの変化分に適切に対応しない可能性がある。即ち、このとき、トルクが変化する可能性がある。しかし、このとき、機関１０の負荷自体が変化しているから、このトルクの変化は、操作者に「意図しない変化」として感じられる可能性は小さい。従って、この場合においても、本発明の制御装置を適用することができる。

更に、上記実施形態においては、本発明の制御装置がディーゼル機関に適用されている。しかし、本発明の制御装置は火花点火式内燃機関に適用することもできる。

加えて、上記実施形態においては、触媒温度変更要求に応じて触媒４４の温度を変更させる前後において、同一の基本燃料量テーブルMap（Accp，NE）が使用されている。しかし、本発明の制御装置は、予め機関１０の運転状態に対応する複数の基本燃料量テーブルを記憶するとともに、排気弁の開弁時期EXoが排気弁目標開弁時期Texoに到達したとき、基本燃料量テーブルをその時点における機関１０の運転状態に応じた基本燃料量テーブルに切り替えるように構成されてもよい。

更に、上記実施形態においては、排気時筒内圧が固定値（Pcex）であるとして、仕事量の変化量ΔWを取得している（上記（２）式を参照。）。しかし、排気時筒内圧は必ずしも固定値でなくてもよい。例えば、排気工程中の筒内圧であって、燃焼室容積が「第１開弁時期EXo1における燃焼室容積V1と、第２開弁時期EXo2における燃焼室容積V2と、の平均値」となる時点における筒内圧を、排気時筒内圧Pxexとして採用してもよい。

更に、本発明の制御装置は、可変「排気」タイミング制御装置２３に加えて、吸気弁の開閉時期を制御可能な可変「吸気」タイミング制御装置を備えてもよい。

更に、上記実施形態においては、触媒４４が排ガスに含まれる硫黄成分によって被毒される（又は、被毒される可能性が高い）場合に触媒温度変更要求が発せられている。しかし、本発明の制御装置は、低負荷運転が長時間継続された場合、及び、機関１０が冷間始動される場合等に触媒温度変更要求を発するように構成されてもよい。

更に、上記実施形態においては、触媒の温度を「上昇」させることを目的として、排気弁の開弁時期を「機関の運転状態に基づいて決定される開弁時期」よりも「進角」させるようになっている。しかし、本発明の制御装置は、触媒の温度を「低下」させることを目的として、排気弁の開弁時期を機関の運転状態に基づいて決定される開弁時期よりも「遅角」させるように構成されてもよい。加えて、本発明の制御装置は、排気弁の開弁時期を「進角」させる構成と、同開弁時期を「遅角」させる構成と、の双方を備えるように構成されてもよい。

更に、上記実施形態においては、触媒の温度を上昇させる触媒温度変更要求が生じているとき、排気弁目標開弁時期Texoは、排気弁基本開弁時期Texobよりも所定量ADV（定数）だけ「進角」した時期に設定される。この所定量ADVは、現時点における触媒温度TempCと、被毒解消温度TempCheatと、の差に基づいて決定される変数とされてもよい。同様に、触媒の温度を低下させる触媒温度変更要求が生じているとき、排気弁目標開弁時期Texoは、排気弁基本開弁時期Texobよりも所定量RTD（定数）だけ「遅角」した時期に設定されてもよい。この所定量RTDは、現時点における触媒温度TempCと、被毒解消温度TempCheatと、の差に基づいて決定される変数とされてもよい。

更に、上記実施形態においては、硫黄被毒解消処理が実行されるとき、「排気通路内」に排気内燃料噴射装置４３から硫黄被毒解消処理用の燃料が供給されるようになっている（図１４のステップ１４５０を参照。）。しかし、本発明の制御装置は、排気内燃料噴射装置４３に代えて、又は、排気内燃料噴射装置４３に加えて、「気筒内」に硫黄被毒解消処理用の燃料を供給する「気筒内追加燃料噴射装置」を備えるように構成されてもよい。この気筒内追加燃料噴射装置は、硫黄被毒解消処理を実行するとき、ＣＰＵ７１からの指示に応じて、各気筒における燃焼サイクル中の所定のタイミングにてその気筒内に所定量の燃料を供給するように構成されるとよい。

２０…エンジン本体、２２…燃料噴射装置、２３…可変排気タイミング制御装置、２３ａ…可変排気タイミング制御装置のアクチュエータ、４２…排気管、４３…排気内噴射装置、４４…排ガス浄化用触媒、６５…クランクポジションセンサ、６６…エキゾーストカムポジションセンサ、６７…筒内圧センサ、６８…触媒温度センサ、６９…アクセルペダル開度センサ、８０…電気制御装置。

Claims

内燃機関の燃焼室と排気通路とを導通又は遮断する排気弁と、
前記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記排気通路に配設された触媒と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記燃料供給手段から供給される燃料の基本となる量である基本燃料量を前記機関の運転状態を表す第１運転パラメータに基づいて決定するとともに同燃料供給手段から供給される最終的な燃料の量を同決定した基本燃料量に基づいて決定する燃料供給量決定手段と、
前記触媒の温度を変更させる要求である触媒温度変更要求が発生したか否かを前記機関の運転状態を表す第２運転パラメータに基づいて判定する触媒温度変更要求判定手段と、
前記排気弁の開弁時期を目標開弁時期に一致させるように制御するバルブタイミング制御手段と、
前記触媒温度変更要求が発生したと判定されていない場合には前記機関の運転状態を表す第３運転パラメータに基づいて決定した第１目標開弁時期を前記目標開弁時期に設定するとともに、同触媒温度変更要求が発生したと判定されている場合には前記第１目標開弁時期とは異なる第２目標開弁時期を前記目標開弁時期に設定するバルブタイミング設定手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記燃料供給量決定手段は、
前記バルブタイミング設定手段が前記排気弁の目標開弁時期を前記第１目標開弁時期から前記第２目標開弁時期へと又はその逆へと変更することに伴って同排気弁の開弁時期が変化している過渡期間において、
既に終了した燃焼サイクルである第１燃焼サイクルでの仕事量と、現時点よりも先に到来する燃焼サイクルである第２燃焼サイクルでの仕事量と、の差である仕事変化量であって前記排気弁の開弁時期の変化に伴う仕事変化量、を推定するとともに、同推定した仕事変化量に起因する前記機関の発生トルクの変化分を低減するように前記基本燃料量を同仕事変化量に基づいて補正することにより、前記最終的な燃料の量を決定するように構成された、
内燃機関の制御装置。