JP4618265B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の気筒それぞれに複数の排気弁が設けられ、複数の排気弁ごとに排気通路が接続された内燃機関に対して制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
従来から、複数の気筒それぞれに複数の排気弁が設けられ、複数の排気弁ごとに排気通路が接続された内燃機関において、これらの複数の排気弁に対する制御が提案されている。例えば、特許文献１には、気筒それぞれについて、タービンを通過する排気通路の開閉を行う第１排気弁と、タービンを通過しない排気通路の開閉を行う第２排気弁とを備えるエンジンにおいて、排気行程後半に第１排気弁を開き、排気行程前半に第２排気弁を開く技術が記載されている。また、特許文献２には、触媒の早期活性化を図るために、電磁駆動弁を用いて各気筒における一方の排気弁を停止させる、つまり排気弁の片弁停止運転を行う技術が記載されている。
特開平１０−８９１０６号公報 特開２０００−７３７９０号公報
しかしながら、上記した特許文献１及び２に記載された技術には、リーンバーンを行う内燃機関における触媒制御（触媒の浄化性能を回復させるための制御など）については記載されていない。また、特許文献１及び２に記載された技術では、複数の排気弁ごとに接続された排気通路上に設けられた排気浄化触媒と、これらの排気通路の合流後の排気通路上に設けられた排気浄化触媒とを有するシステムに対する制御方法ついては記載されていない。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の排気弁を適切に制御することによって、合流後の排気通路上に設けられた排気浄化触媒における硫黄被毒回復やＮＯｘ還元などを効果的に行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
本発明の１つの観点では、複数の気筒を有すると共にリーンバーンを行う内燃機関に対して制御を行う内燃機関の制御装置は、前記内燃機関における排気系は、前記複数の気筒のそれぞれに設けられた第１排気弁及び第２排気弁と、前記第１排気弁に通じる第１排気通路と、前記第２排気弁に通じる第２排気通路と、前記第１排気通路及び前記第２排気通路のそれぞれに設けられた第１排気浄化触媒と、前記第１排気通路と前記第２排気通路とが合流後の排気通路上に設けられた第２排気浄化触媒と、を備え、前記第１排気弁と前記第２排気弁とをそれぞれ独立に制御すると共に、前記複数の気筒における各気筒ごとに前記第１排気弁及び前記第２排気弁を独立に制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記第２排気浄化触媒の硫黄被毒を回復させるために、前記複数の気筒の一部の気筒をストイキ燃焼乃至リッチ燃焼させ、前記複数の気筒の残りの気筒をリーン燃焼させるＳ被毒再生制御を行い、前記Ｓ被毒再生制御時に、前記ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼している気筒に設けられた前記第１排気弁を動作させると共に当該気筒に設けられた前記第２排気弁を停止させ、且つ、前記リーン燃焼している気筒に設けられた前記第１排気弁を停止させると共に当該気筒に設けられた前記第２排気弁を動作させる。
上記の内燃機関の制御装置は、複数の気筒を有し、リーンバーンを行う内燃機関に対して制御を行うために好適に利用される。この場合、内燃機関における排気系は、複数の気筒それぞれに設けられた第１排気弁及び第２排気弁と、第１排気弁に通じる第１排気通路と、第２排気弁に通じる第２排気通路と、第１排気通路及び第２排気通路のうちの少なくともいずれかに設けられた第１排気浄化触媒と、第１排気通路と第２排気通路とが合流後の排気通路上に設けられた第２排気浄化触媒と、を有する。制御手段は、第１排気弁と第２排気弁とをそれぞれ独立に制御すると共に、各気筒ごとに第１排気弁及び第２排気弁を独立に制御する。また、制御手段は、第２排気浄化触媒の硫黄被毒を回復させるために、複数の気筒の一部の気筒をストイキ燃焼乃至リッチ燃焼させ、複数の気筒の残りの気筒をリーン燃焼させるＳ被毒再生制御を行う。この場合、制御手段は、ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼している気筒に設けられた第１排気弁を動作させると共に当該気筒に設けられた第２排気弁を停止させ、且つ、リーン燃焼している気筒に設けられた第１排気弁を停止させると共に当該気筒に設けられた第２排気弁を動作させる。これにより、第１排気通路に設けられた第１排気浄化触媒にはストイキ燃焼乃至リッチ燃焼によって生じた排気ガスのみが供給され、第２排気通路に設けられた第１排気浄化触媒にはリーン燃焼によって生じた排気ガスのみが供給されることとなる。したがって、リッチガス中のＨＣ及びＣＯとリーンガス中のＯ ２ とが第１排気浄化触媒で反応してしまうことを防止することができ、第１排気浄化触媒がかなりの高温になって劣化しまうことを適切に抑制できると共に、第２排気浄化触媒での熱発生の低下による昇温不良を効果的に抑制できる。よって、Ｓ被毒再生効率を向上させることができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼している気筒及び前記リーン燃焼している気筒における燃焼状態を維持しつつ、所定時間ごとに、前記複数の気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う。これにより、第１排気浄化触媒に供給するリッチガスとリーンガスとを入れ替えることができるので、リッチガスが供給されていた第１排気浄化触媒における「すす」による目詰まりを防止することができると共に、リーンガスが供給されていた第１排気浄化触媒における熱劣化を防止することができる。また、気筒における燃焼状態を概ね一定にすることができるため、ドライバビリティーを安定させることが可能となる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、所定時間ごとに、前記複数の気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行うと共に、前記動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う際に、前記ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼している気筒及び前記リーン燃焼している気筒のそれぞれに対して、燃焼状態を入れ替える制御を行う。これにより、第１排気浄化触媒に供給するリッチガス／リーンガスを一定にすることができるため、内燃機関の始動時に概ね全排気ガスを流すこととなる第１排気浄化触媒の劣化を効果的に防止することができる。また、リッチ燃焼及びリーン燃焼を行う気筒を入れ替えることにより、各気筒でのくすぶりを防止することが可能となる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記Ｓ被毒再生制御中又は前記Ｓ被毒再生制御の終了から所定時間以内にフューエルカット制御を行う際に、前記ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼していた気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う。これにより、フューエルカット制御時において、元々リーンガスが供給されていた第１排気浄化触媒に対して、空気のみの排気を供給することができる。よって、フューエルカット制御時に、元々リッチガスが供給されていた第１排気浄化触媒に対して空気のみの排気が供給されてしまうことを防止することができ、この第１排気浄化触媒の劣化を効果的に防止することが可能となる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記内燃機関の動作が一時的に停止されてから前記内燃機関の再始動が行われる際に、前記内燃機関の動作が一時的に停止される前に前記Ｓ被毒再生制御が行われていた場合に、当該Ｓ被毒再生制御において前記リーン燃焼していた気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う。これにより、内燃機関の再始動時において、元々リッチガスが供給されていた第１排気浄化触媒に対して、全てのリッチガスを供給することができる。ここで、元々リッチガスが供給されていた第１排気浄化触媒は、酸素吸蔵量が比較的少なくなっているため、高いＮＯｘ浄化率を期待できる。したがって、当該第１排気浄化触媒に全てのリッチガスを供給することにより、ＮＯｘエミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。更に、元々リーンガスが供給されていた第１排気浄化触媒に対してリッチガスが供給されてしまうことを防止することができ、この第１排気浄化触媒の劣化を効果的に防止することが可能となる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記Ｓ被毒再生制御時における燃焼状態から全気筒をストイキ燃焼に切り替える際に、前記リーン燃焼していた気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う。これによっても、ＮＯｘエミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記第２排気浄化触媒の硫黄被毒を回復させるために、前記複数の気筒の一部の気筒をストイキ燃焼乃至リッチ燃焼させ、前記複数の気筒の残りの気筒をリーン燃焼させるＳ被毒再生制御を行うと共に、前記Ｓ被毒再生制御を行っている際に、前記第１排気浄化触媒に排気ガスが流れないように、前記複数の気筒にそれぞれ設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のいずれか一方を停止させ、他方を動作させる制御を行う。
この態様では、制御手段は、例えば第１排気通路及び第２排気通路の一方のみに第１排気浄化触媒が設けられている場合に、Ｓ被毒再生制御時において、第１排気浄化触媒が設けられていない排気通路に全ての排気ガスが流れるように排気弁を制御する。即ち、Ｓ被毒再生制御時に、第１排気浄化触媒への排気ガスの供給が遮断されるように制御を行う。これにより、第１排気浄化触媒で排気ガスが反応等して消費されてしまうことを抑制することができ、第２排気浄化触媒に対するＳ被毒再生効率を向上させることができる（つまり第２排気浄化触媒を効果的に昇温させることができる）。また、このような制御を行うことにより、Ｓ被毒再生制御時におけるＡ／Ｆのコントローラ幅に対する第２排気浄化触媒の温度コントロール幅を広げることが可能となる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記第２排気浄化触媒のＮＯｘ還元を行うために、全気筒をリッチ燃焼させるリッチスパイク制御を行うと共に、前記リッチスパイク制御を行っている際に、前記第１排気浄化触媒に排気ガスが流れないように、前記複数の気筒にそれぞれ設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のいずれか一方を停止させ、他方を動作させる制御を行う。
この態様では、制御手段は、例えば第１排気通路及び第２排気通路の一方のみに第１排気浄化触媒が設けられている場合に、リッチスパイク制御時に、第１排気浄化触媒が設けられていない排気通路に全ての排気ガスが流れるように排気弁を制御する。即ち、リッチスパイク制御時に、第１排気浄化触媒への排気ガスの供給が遮断されるように制御を行う。これにより、第１排気浄化触媒で還元剤が消費されてしまうことを抑制することができ、第２排気浄化触媒に対するＮＯｘ還元効率を向上させることが可能となると共に、リッチスパイク制御時における燃費の悪化を抑制することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
［内燃機関の構成］
図１は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関１の概略構成を示す図である。なお、図１では、実線矢印はガスの流れの一例を示し、破線矢印は信号の入出力を示している。
内燃機関（エンジン）１は、主に、吸気通路３ａ〜３ｄと、気筒４ａ〜４ｄと、吸気弁５ａ〜５ｄと、点火プラグ６ａ〜６ｄと、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１と、第２排気弁７ａ２〜７ｄ２と、第１排気通路９ａと、第２排気通路９ｂと、スタート触媒（Start Catalyst（Ｓ／Ｃ））１０ａ、１０ｂと、排気通路１１と、アンダーフロア触媒（以下、「Ｕ／Ｆ触媒」と表記する。）１２と、を備える。なお、以下では、構成要素における符号の末尾に付した「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」などを、これらの構成要素をそれぞれ区別しないで用いる場合には、省略するものとする。また、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２のそれぞれを区別しないで用いる場合には、これらを単に「排気弁７」と表記する。
内燃機関１は、４つの気筒４ａ〜４ｄが直列に配置された直列エンジンとして構成されている。気筒４ａ〜４ｄには、吸気通路３ａ〜３ｄより吸気（空気）が供給される。内燃機関１は、このようにして供給された吸気と燃料噴射弁（不図示）より供給された燃料との混合気を、気筒４ａ〜４ｄ内で燃焼することによって動力を発生する。この場合、気筒４ａ〜４ｄに設けられた点火プラグ６ａ〜６ｄによって着火されることによって、上記したような燃焼が行われる。また、吸気通路３ａ〜３ｄに設けられた吸気弁５ａ〜５ｄが開閉を行うことによって、気筒４ａ〜４ｄへの吸気などの供給が制御される。なお、内燃機関１は、基本的にはリーンバーンを行う。また、内燃機関１は、ハイブリッド車両などに搭載することができる。
更に、４つの気筒４ａ〜４ｄのそれぞれには、２つの排気弁７（第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２）が設けられている。第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２は、各々が独立に動作及び停止が可能に構成されている。気筒４ａ〜４ｄ内での燃焼によって生成された排気ガスは、これらの排気弁７を介して第１排気通路９ａ及び／又は第２排気通路９ｂに排出される。具体的には、第１排気通路９ａは、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１に通じており、第２排気通路９ｂは、第２排気弁７ａ２〜７ｄ２に通じている。なお、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２は、ＥＣＵ５０によって開閉が制御される。具体的には、ＥＣＵ５０によって、動作させる排気弁７と停止させる排気弁７との切り替えが制御される。
また、第１排気通路９ａ及び第２排気通路９ｂ上には、それぞれ、スタート触媒１０ａ、１０ｂが設けられている。例えば、スタート触媒１０ａ、１０ｂは、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）などを浄化可能な三元触媒によって構成される。更に、第１排気通路９ａ及び第２排気通路９ｂは、スタート触媒１０ａ、１０ｂの下流側の位置で合流し、排気通路１１に接続される。この排気通路１１上には、Ｕ／Ｆ触媒１２が設けられている。例えば、Ｕ／Ｆ触媒１２は、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵すると共に、吸蔵しているＮＯｘを還元する機能を有するＮＯｘ触媒（ＮＳＲ（NOx Storage Reduction）触媒）によって構成される。なお、スタート触媒１０ａ、１０ｂは第１排気浄化触媒に相当し、Ｕ／Ｆ触媒１２は第２排気浄化触媒に相当する。
ＥＣＵ（Engine Control Unit）５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、内燃機関１内の構成要素に対する制御を行う電子制御ユニットである。第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、主に、空燃比や燃料噴射量などを調整することによって気筒４ａ〜４ｄそれぞれにおける燃焼状態（ストイキ燃焼、リッチ燃焼、及びリーン燃焼など）を制御すると共に、各気筒４ａ〜４ｄに設けられた排気弁７の動作／停止の切り替えを制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、Ｕ／Ｆ触媒１２のＳ被毒回復（Ｓ被毒再生）などが効果的に行われるように、燃焼状態の制御及び排気弁７に対する制御を行う。より詳しくは、気筒４ａ〜４ｄにおける一部をリッチ燃焼させる場合に、スタート触媒１０よりもＵ／Ｆ触媒１２のほうがリッチ燃焼による効果が現れるように、排気弁７に対する制御を行う。
以上のように、ＥＣＵ５０は、本発明における内燃機関の制御装置に相当する。具体的には、ＥＣＵ５０は、制御手段として機能する。なお、ＥＣＵ５０は内燃機関１における他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
［排気弁の制御方法］
次に、第１実施形態において行われる排気弁７（第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２）に対する制御方法について具体的に説明する。第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、気筒４ａ〜４ｄにおける一部をリッチ燃焼させる場合に、スタート触媒１０よりもＵ／Ｆ触媒１２のほうがリッチ燃焼による効果が現れるように、排気弁７に対する制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、スタート触媒１０よりもＵ／Ｆ触媒１２のほうがリッチ燃焼に起因する昇温の効果が現れるように、排気弁７に対する制御を行う。
詳しくは、ＥＣＵ５０は、Ｕ／Ｆ触媒１２の硫黄（Ｓ）被毒を回復するために、Ｕ／Ｆ触媒１２が昇温されるような制御（以下、「Ｓ被毒再生制御」と呼ぶ。）を実行する。この場合、ＥＣＵ５０は、Ｓ被毒再生制御として、４つの気筒４ａ〜４ｄの一部の気筒４をリッチ燃焼（正確には、ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼）させ、４つの気筒４ａ〜４ｄの残りの気筒４をリーン燃焼させる制御を行うことにより、Ｕ／Ｆ触媒１２に供給させる排気ガスの空燃比をストイキにしてＵ／Ｆ触媒１２で反応させる。これにより、Ｕ／Ｆ触媒１２が昇温され、硫黄被毒が回復することとなる。
更に、第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、このようなＳ被毒再生制御を行う際に、リッチ燃焼している気筒４からの排気ガス（以下、「リッチガス」とも呼ぶ。）とリーン燃焼している気筒４からの排気ガス（以下、「リーンガス」とも呼ぶ。）とが「１：１」の量で、スタート触媒１０ａ及び／又はスタート触媒１０ｂに流入しないように、排気弁７に対する制御を行う。より具体的には、ＥＣＵ５０は、リッチガス及びリーンガスのいずれか一方のみがスタート触媒１０ａ、１０ｂのそれぞれに流れるように、各気筒４ａ〜４ｄにそれぞれ設けられた第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２のいずれか一方を停止させ、他方を動作させる制御を行う。これにより、スタート触媒１０において、リッチガス中のＨＣ及びＣＯとリーンガス中のＯ２とが全て反応してしまうことを防止することができる。よって、スタート触媒１０がかなりの高温になって劣化しまうことや、Ｕ／Ｆ触媒１２での熱発生の低下による昇温不良などを抑制することが可能となる。
図２は、第１実施形態に係る排気弁７の制御方法を具体的に説明するための図である。なお、図２は、図１に示したものと同様の内燃機関１の概略構成を示している。また、ハッチングした排気弁７は停止状態にあるものを示し、白抜きの排気弁７は動作状態にあるものを示している。以下の図において、排気弁７をこのように表現した場合には、同様の状態を意味するものとする。
この場合、ＥＣＵ５０は、気筒４ａ、４ｄをリッチ燃焼させ、気筒４ｂ、４ｃをリーン燃焼させる。つまり、ＥＣＵ５０は、Ｕ／Ｆ触媒１２の硫黄被毒を回復するために、Ｓ被毒再生制御を実行している。そして、ＥＣＵ５０は、このようなＳ被毒再生制御を行う際に、リッチ燃焼させた気筒４ａ、４ｄからの排気ガス（リッチガス）が全てスタート触媒１０ａに供給されるように排気弁７を制御すると共に、リーン燃焼させた気筒４ｂ、４ｃからの排気ガス（リーンガス）が全てスタート触媒１０ｂに供給されるように排気弁７を制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、気筒４ａにおいては、第１排気弁７ａ１を動作させて、第２排気弁７ａ２を停止させる。同様にして、ＥＣＵ５０は、気筒４ｂにおいては第１排気弁７ｂ１を停止させて第２排気弁７ｂ２を動作させ、気筒４ｃにおいては第１排気弁７ｃ１を停止させて第２排気弁７ｃ２を動作させ、気筒４ｄにおいては第１排気弁７ｄ１を動作させて第２排気弁７ｄ２を停止させる。
このようにして排気弁７に対する制御を行うことにより、Ｓ被毒再生制御時に、スター触媒１０ａにリッチガスのみを供給することができると共に、スター触媒１０ｂにリーンガスのみを供給することができる。つまり、リッチガスとリーンガスとが「１：１」の量で、スタート触媒１０ａ及び／又はスタート触媒１０ｂに流入してしまうことを抑制することができる。したがって、リッチガス中のＨＣ及びＣＯとリーンガス中のＯ２とがスタート触媒１０で反応してしまうことを防止することができ、スタート触媒１０がかなりの高温になって劣化しまうことを抑制できると共に、Ｕ／Ｆ触媒１２での熱発生の低下による昇温不良を抑制できる。また、Ｕ／Ｆ触媒１２にはスター触媒１０を通過した排気ガスを供給することができるので、ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘの三成分のエミッション浄化も期待することができる。
なお、上記では、Ｓ被毒再生制御時に、スター触媒１０ａにリッチガスのみを供給し、スター触媒１０ｂにリーンガスのみを供給するように、排気弁７を制御する例を示したが、これに限定はされない。スタート触媒１０にリッチガスとリーンガスとが「１：１」の量で供給されなければ、スター触媒１０の一方にリッチガスのみを供給し、他方にリーンガスのみを供給するように排気弁７を制御することに限定はされない。言い換えると、Ｓ被毒再生制御時に、リッチガス及びリーンガスの両方がスタート触媒１０に供給されても構わない。例えば、ＥＣＵ５０は、Ｓ被毒再生制御時に、リッチ燃焼させた気筒４ａ、４ｄからのリッチガスとリーン燃焼させた気筒４ｂからのリーンガスとがスタート触媒１０ａに供給されるように排気弁７を制御すると共に、リーン燃焼させた気筒４ｃからのリーンガスが全てスタート触媒１０ｂに供給されるように排気弁７を制御することができる。
また、第１実施形態に係る排気弁７の制御方法は、自然吸気タイプの内燃機関１への適用に限定されず、ターボチャージャーを有する内燃機関に対しても適用することができる。例えば、スタート触媒１０ａの上流側の第１排気通路９ａ上に、ターボチャージャーを設けて内燃機関を構成しても良い。
以下では、Ｓ被毒再生制御中又はＳ被毒再生制御後などにおいて、排気弁７の動作／停止を切り替える制御の例について説明する。
（第１の例）
ここでは、第１実施形態で行われる排気弁７の制御方法の第１の例について説明する。第１の例では、ＥＣＵ５０は、前述したようにＳ被毒再生制御時において排気弁７に対する制御を行っている際に、リッチ燃焼している気筒４及びリーン燃焼している気筒４における燃焼状態を維持しつつ、所定時間ごとに（予め定めた時間ごとに）、排気弁７において動作させる排気弁７と停止させる排気弁７とを入れ替える制御を行う。
図３は、第１の例に係る排気弁７の制御方法を具体的に説明するための図である。具体的には、図３（ａ）は、図２と同様の図を示しており、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態から第１の例に係る制御を実行した後の状態を示している。
第１の例では、ＥＣＵ５０は、Ｓ被毒再生制御時に、所定時間ごとに、排気弁７において動作させる排気弁７と停止させる排気弁７とを入れ替える制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、図３（ａ）に示す状態から第１の例に係る制御を実行した場合、図３（ｂ）に示すように、気筒４ａ、４ｄにおいては、動作していた第１排気弁７ａ１、７ｄ１を停止させて、停止していた第２排気弁７ａ２、７ｄ２を動作させる。同様に、ＥＣＵ５０は、気筒４ｂ、４ｃにおいては、停止していた第１排気弁７ｂ１、７ｃ１を動作させて、動作していた第２排気弁７ｂ２、７ｃ２を停止させる。このような制御を行うことにより、スタート触媒１０に供給されるリッチガス及びリーンガスが入れ替えられる。具体的には、図３（ａ）に示す状態では、スタート触媒１０ａにリッチガスが供給され、スタート触媒１０ｂにリーンガスが供給されていたのに対して、上記のような第１の例に係る制御を行うことにより、図３（ｂ）に示すように、スタート触媒１０ａにリーンガスが供給され、スタート触媒１０ｂにリッチガスが供給されることとなる。
以上説明した制御を行うことにより、スタート触媒１０に供給するリッチガスとリーンガスとを入れ替えることができるので、リッチガスが供給されていたスタート触媒１０における「すす」による目詰まりを防止することができると共に、リーンガスが供給されていたスタート触媒１０における熱劣化を抑制することができる。また、スタート触媒１０に供給するリッチガスとリーンガスとを入れ替えるために、気筒４における燃焼状態を入れ替える必要がないので、気筒４における燃焼状態を固定にすることができる。よって、ドライバビリティーを安定させることが可能となる。
（第２の例）
次に、第１実施形態で行われる排気弁７の制御方法の第２の例について説明する。第２の例では、ＥＣＵ５０は、動作させる排気弁７と停止させる排気弁７とを入れ替える制御を行う点で第１の例と同様であるが、このような排気弁７の制御を行う際に、リッチ燃焼している気筒４及びリーン燃焼している気筒４のそれぞれに対して燃焼状態を入れ替える制御を行う点で第１の例と異なる。つまり、第２の例では、Ｓ被毒再生制御時において所定時間ごとに、排気弁７の動作／停止を入れ替える制御、及び各気筒４におけるリッチ燃焼／リーン燃焼の燃焼状態を入れ替える制御を行う。
図４は、第２の例に係る排気弁７の制御方法を具体的に説明するための図である。具体的には、図４（ａ）は、図２と同様の図を示しており、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す状態から第２の例に係る制御を実行した後の状態を示している。
第２の例では、ＥＣＵ５０は、気筒４ａ〜４ｄのそれぞれの第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２の動作／停止を入れ替える制御を行うと同時に、気筒４ａ〜４ｄにおける燃焼状態を入れ替える制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ５０は、図４（ａ）に示す状態から第２の例に係る制御を実行した場合、図４（ｂ）に示すように、気筒４ａ、４ｄにおいては第１排気弁７ａ１、７ｄ１を停止させて第２排気弁７ａ２、７ｄ２を動作させ、気筒４ｂ、４ｃにおいては第１排気弁７ｂ１、７ｃ１を動作させて第２排気弁７ｂ２、７ｃ２を停止させる。また、ＥＣＵ５０は、上記のような排気弁７の制御を行うと同時に、気筒４ａ、４ｄにおいてはリッチ燃焼からリーン燃焼に切り替え、気筒４ｂ、４ｃにおいてはリーン燃焼からリッチ燃焼に切り替える。このような制御を行った場合には、スタート触媒１０に供給されるリッチガス及びリーンガスの入れ替えは実行されない。つまり、スタート触媒１０に供給されるリッチガス／リーンガスは一定となる。具体的には、図４（ａ）及び図４（ｂ）の両方の状態において、スタート触媒１０ａにはリッチガスが供給され、スタート触媒１０ｂにはリーンガスが供給される。
以上説明した制御を行うことにより、スタート触媒１０に供給するリッチガス／リーンガスを一定にすることができるため、内燃機関１の始動時に概ね全排気ガスを流すこととなるスタート触媒１０（スタート触媒１０ａ、１０ｂのいずれか）の劣化を効果的に防止することができる。また、リッチ燃焼及びリーン燃焼を行う気筒４を入れ替えることにより、各気筒４でのくすぶりを防止することが可能となる。
なお、第２の例に係る排気弁７の制御方法と、前述した第１の例に係る排気弁７の制御方法とを組み合わせて実行しても良い。つまり、燃焼状態はそのままで排気弁７の動作／停止を入れ替える制御と、排気弁７の動作／停止を入れ替えると共にリッチ燃焼／リーン燃焼の燃焼状態を入れ替える制御とを、状況に応じて切り替えて実行しても良い。
（第３の例）
次に、第１実施形態で行われる排気弁７の制御方法の第３の例について説明する。第３の例では、ＥＣＵ５０は、Ｓ被毒再生制御中又はＳ被毒再生制御の終了から所定時間以内にフューエルカット制御を行う際に、Ｓ被毒再生制御時にリッチ燃焼していた気筒４に設けられた排気弁７のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う点で、前述した第１の例及び第２の例と異なる。つまり、第３の例では、フューエルカット制御時において、Ｓ被毒再生制御時にリーンガスが供給されていたスタート触媒１０に全ての排気ガス（空気のみの排気）が供給されるように、排気弁７の制御を行う。
図５は、第３の例に係る排気弁７の制御方法を具体的に説明するための図である。具体的には、図５（ａ）は、図２と同様の図を示しており、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す状態から第３の例に係る制御を実行した後の状態を示している。
第３の例では、ＥＣＵ５０は、Ｓ被毒再生制御中又はＳ被毒再生制御の終了から所定時間以内にフューエルカット制御を行う際に、リッチ燃焼していた気筒４に設けられた排気弁７のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御の要求があった際に、全ての気筒４ａ〜４ｄへの燃料の供給を停止させる制御（フューエルカット制御）を行うと共に、このようなフューエルカット制御を行う際に、Ｓ被毒再生制御時にリッチ燃焼していた気筒４ａ、４ｄに設けられた排気弁７のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う。詳しくは、ＥＣＵ５０は、図５（ａ）に示す状態から第３の例に係る制御を実行した場合、図５（ｂ）に示すように、気筒４ａ、４ｄにおいて、第１排気弁７ａ１、７ｄ１を停止させて第２排気弁７ａ２、７ｄ２を動作させる。この場合、気筒４ｂ、４ｃにおいては、排気弁７の動作／停止を入れ替える制御を実行しない。このような制御を行った場合、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｓ被毒再生制御時にリッチガスが供給されていたスタート触媒１０ａにはガスは流れず、Ｓ被毒再生制御時にリーンガスが供給されていたスタート触媒１０ｂに全ての排気ガス（空気のみの排気）が供給されることとなる。
以上説明した制御を行うことにより、フューエルカット制御時において、元々リーンガスが供給されていたスタート触媒１０に対して、空気のみの排気を供給することができる。よって、フューエルカット制御時に、元々リッチガスが供給されていたスタート触媒１０に対して空気のみの排気が供給されてしまうことを防止することができ、このスタート触媒１０の劣化を効果的に防止することが可能となる。
なお、第３の例に係る排気弁７の制御方法と、前述した第１の例及び／又は第２の例に係る排気弁７の制御方法とを組み合わせて実行しても良い。
（第４の例）
次に、第１実施形態で行われる排気弁７の制御方法の第４の例について説明する。第４の例では、ＥＣＵ５０は、内燃機関１の再始動時（具体的にはエコラン再始動時）に、Ｓ被毒再生制御時にリーン燃焼していた気筒４に設けられた排気弁７のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う。つまり、第４の例では、例えば信号待ちなどで一時的に内燃機関１の動作を停止や再始動させるときに、Ｓ被毒再生制御時にリッチガスが供給されていたスタート触媒１０に全てのガスが供給されるように、排気弁７の制御を行う。
図６は、第４の例に係る排気弁７の制御方法を具体的に説明するための図である。具体的には、図６（ａ）は、図２と同様の図を示しており、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す状態から第４の例に係る制御を実行した後の状態を示している。
第４の例では、ＥＣＵ５０は、エコラン再始動を行う際に、リーン燃焼していた気筒４に設けられた排気弁７のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、エコラン再始動の要求があった際に、全ての気筒４ａ〜４ｄにおいてリッチ燃焼させる制御を行うと共に、このようなエコラン再始動を行う際に、Ｓ被毒再生制御時にリーン燃焼していた気筒４ｂ、４ｃに設けられた排気弁７のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う。詳しくは、ＥＣＵ５０は、図６（ａ）に示す状態から第４の例に係る制御を実行した場合、図６（ｂ）に示すように、気筒４ｂ、４ｃにおいて、第１排気弁７ｂ１、７ｃ１を動作させて第２排気弁７ｂ２、７ｃ２を停止させる。この場合、気筒４ａ、４ｄにおいては、排気弁７の動作／停止を入れ替える制御を実行しない。このような制御を行った場合、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｓ被毒再生制御時にリーンガスが供給されていたスタート触媒１０ｂにはガスは流れず、Ｓ被毒再生制御時にリッチガスが供給されていたスタート触媒１０ａに全てのガス（リッチガス）が供給されることとなる。
以上説明した第４の例に係る制御を行うことにより、エコラン再始動時において、元々リッチガスが供給されていたスタート触媒１０に対して、全てのリッチガスを供給することができる。ここで、元々リッチガスが供給されていたスタート触媒１０は、酸素吸蔵量が比較的少なくなっているため、高いＮＯｘ浄化率を期待できる。したがって、当該スタート触媒１０に全てのリッチガスを供給することにより、ＮＯｘエミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。更に、第４の例に係る制御によれば、エコラン再始動時に、元々リーンガスが供給されていたスタート触媒１０に対してリッチガスが供給されてしまうことを防止することができ、このスタート触媒１０の劣化を効果的に防止することが可能となる。
なお、上記では、Ｓ被毒再生制御時にリーン燃焼していた気筒４に設けられた排気弁７の動作／停止を入れ替える制御を、エコラン再始動時に行う例を示したが、これに限定はされない。他の例では、ＥＣＵ５０は、Ｓ被毒再生制御からストイキ運転のための制御（つまり全気筒４ａ〜４ｄをストイキ燃焼させる制御）へ切り替える際に、Ｓ被毒再生制御時にリーン燃焼していた気筒４に設けられた排気弁７のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行うことができる。つまり、上記したような、Ｓ被毒再生制御時にリーン燃焼していた気筒４に設けられた排気弁７の動作／停止を入れ替える制御は、エコラン再始動時、及び／又はＳ被毒再生制御からストイキ運転のための制御へ切り替える際において、実行することができる。
全気筒４ａ〜４ｄをストイキ燃焼に切り替える際に上記した制御を行うことによっても、元々リッチガスが供給されていたスタート触媒１０に対して、ストイキ運転時に排出された全てのガスを供給することができる。したがって、元々リッチガスが供給されていたスタート触媒１０は酸素吸蔵量が比較的少なくなっているため高いＮＯｘ浄化率を期待できるので、当該スタート触媒１０にストイキ運転時に排出された全てのガスを供給することにより、ＮＯｘエミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
なお、第４の例に係る排気弁７の制御方法と、前述した第１の例乃至第３の例の少なく１つ以上に係る排気弁７の制御方法とを組み合わせて実行しても良い。この場合、エコラン再始動時においてフューエルカット中であれば、前述した第３の例に係る制御を優先して実行することが好ましい。
（変形例）
上記した実施形態では、４つの気筒４ａ〜４ｄで構成された内燃機関１（直列４気筒エンジン）が有する排気弁７に対する制御方法を示したが、これに限定はされない。他の例では、６つの気筒で構成された内燃機関（直列６気筒エンジン）が有する排気弁に対しても、前述した方法と同様の制御方法を実行することができる。つまり、Ｓ被毒再生制御時に、リッチガス及びリーンガスのいずれか一方のみがスタート触媒１０のそれぞれに流れるように、排気弁に対する制御を行うことができる。
図７は、６つの気筒１４ａ〜１４ｆで構成された内燃機関１ａに対する、排気弁（第１排気弁１７ａ１〜１７ｆ１及び第２排気弁１７ａ２〜１７ｆ２であり、以下では、これらを単に「排気弁１７」とも表記する。）の制御方法を具体的に説明するための図である。なお、図７では、図２などに示した構成要素と同一の構成要素に対しては同一の符号を付すものとする。また、内燃機関１ａは、気筒１４ａ→気筒１４ｅ→気筒１４ｃ→気筒１４ｆ→気筒１４ｂ→気筒１４ｄの順で爆発を行うものとする。更に、内燃機関１ａに対する制御も、前述したＥＣＵ５０によって実行される。
この場合、ＥＣＵ５０は、気筒１４ａ〜１４ｃ（左側３つの気筒）をリッチ燃焼させ、気筒１４ｄ〜１４ｆ（右側３つの気筒）をリーン燃焼させることによって、Ｓ被毒再生制御を実行する。そして、ＥＣＵ５０は、このようなＳ被毒再生制御を行う際に、リッチ燃焼させた気筒１４ａ〜１４ｃからのリッチガスが全てスタート触媒１０ａに供給されるように排気弁１７を制御すると共に、リーン燃焼させた気筒１４ｄ〜１４ｆからのリーンガスが全てスタート触媒１０ｂに供給されるように排気弁１７を制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、リッチ燃焼させた気筒１４ａ〜１４ｃにおいては、第１排気弁１７ａ１、１７ｂ１、１７ｃ１を動作させて、第２排気弁１７ａ２、１７ｂ２、１７ｃ２を停止させる。これに対して、ＥＣＵ５０は、リーン燃焼させた気筒１４ｄ〜１４ｆにおいては、第１排気弁１７ｄ１、１７ｅ１、１７ｆ１を停止させて、第２排気弁１７ｄ２、１７ｅ２、１７ｆ２を動作させる。
このような制御を行うことによっても、Ｓ被毒再生制御時に、スター触媒１０ａにリッチガスのみを供給することができ、スター触媒１０ｂにリーンガスのみを供給することができる。つまり、リッチガスとリーンガスとが「１：１」の量で、スタート触媒１０ａ及び／又はスタート触媒１０ｂに流入してしまうことを抑制することができる。よって、スタート触媒１０がかなりの高温になって劣化しまうことを抑制できると共に、Ｕ／Ｆ触媒１２での熱発生の低下による昇温不良を抑制できる。
なお、前述した第１の例〜第４の例の少なくとも１つ以上に係る排気弁１７の制御方法を、上記のように６つの気筒１４ａ〜１４ｆで構成された内燃機関１ａに対しても同様に実行することができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１に通じる第１排気通路９ａにのみスタート触媒１０ａが設けられており、第２排気弁７ａ２〜７ｄ２に通じる第２排気通路９ｂにはスタート触媒１０ｂが設けられていない構成を有する内燃機関に対して制御を行う点で、前述した第１実施形態と異なる。具体的には、第２実施形態では、Ｓ被毒再生制御時に、第１排気通路９ａに設けられたスタート触媒１０ａに排気ガスが流れないように、気筒４ａ〜４ｄにそれぞれ設けられた第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２のいずれか一方を停止させ、他方を動作させる制御を行う。
図８は、第２実施形態に係る内燃機関１ｂの概略構成を示す図である。なお、図８では、実線矢印はガスの流れの一例を示し、破線矢印は信号の入出力を示している。また、図１に示した構成要素と同一の構成要素に対しては同一の符号を付すものとする。
第２実施形態に係る内燃機関１ｂは、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１に通じる第１排気通路９ａにのみスタート触媒１０ａが設けられており、第２排気弁７ａ２〜７ｄ２に通じる第２排気通路９ｂにはスタート触媒１０ｂが設けられていない。つまり、内燃機関１ｂは、前述したスタート触媒１０ｂを有しない。また、内燃機関１ｂは、ＥＣＵ５１によって制御される。具体的には、ＥＣＵ５１は、主に、Ｕ／Ｆ触媒１２のＳ被毒回復を行うためにＳ被毒再生制御を実行すると共に、Ｓ被毒再生制御時において第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２に対する制御を実行する。
図９は、第２実施形態に係る排気弁７の制御方法を具体的に説明するための図である。なお、図９は、図８に示したものと同様の内燃機関１ｂの概略構成を示している。
この場合、ＥＣＵ５１は、気筒４ａ、４ｄをリッチ燃焼させ、気筒４ｂ、４ｃをリーン燃焼させる。つまり、ＥＣＵ５１は、Ｕ／Ｆ触媒１２の硫黄被毒を回復するために、Ｓ被毒再生制御を実行している。そして、ＥＣＵ５１は、このようなＳ被毒再生制御を行う際に、全ての気筒４ａ〜４ｄからの排気ガスが全て第２排気通路９ｂを通過するように、言い換えると排気ガスが第１排気通路９ａ上のスタート触媒１０ａに供給されないように、排気弁７を制御する。具体的には、ＥＣＵ５１は、気筒４ａ〜４ｄにおいて、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１を停止させて（つまり閉にする）、第２排気弁７ａ２〜７ｄ２を動作させる（つまり開にする）。
このように排気弁７に対して制御を行うことにより、Ｓ被毒再生制御時に、スタート触媒１０ａが設けられていない第２排気通路９ｂに全ての排気ガスを流すことができる。即ち、Ｓ被毒再生制御時に、スタート触媒１０ａへの排気ガスの供給を遮断することができる。これにより、スタート触媒１０ａで排気ガスが反応等して消費されてしまうことを抑制することができ、Ｕ／Ｆ触媒１２に対するＳ被毒再生効率を向上させることができる（つまりＵ／Ｆ触媒１２を効果的に昇温させることができる）。また、スタート触媒１０ａへも排気ガスを供給してＳ被毒再生制御を行う場合と比較すると、上記の制御を行うことにより、Ｕ／Ｆ触媒１２で直接反応を行わせることによって、Ｓ被毒再生制御時におけるＡ／Ｆのコントローラ幅に対するＵ／Ｆ触媒１２の温度コントロール幅を広げることが可能となる。
次に、図１０を参照して、第２実施形態に係るＳ被毒再生制御について説明する。図１０は、第２実施形態に係るＳ被毒再生制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５１によって繰り返し実行される。
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ５１は、Ｓ被毒再生制御要求が有るか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ５１は、Ｓ被毒再生制御を行うべき状況であるか否かを判定する。１つの例では、ＥＣＵ５１は、Ｕ／Ｆ触媒１２における硫黄（Ｓ）の量を推定することによって、Ｓ被毒再生制御を行うべき状況であるか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ５１は、走行距離や燃料中の硫黄の量などに基づいてＵ／Ｆ触媒１２における硫黄（Ｓ）の量を推定する。他の例では、ＥＣＵ５１は、Ｕ／Ｆ触媒１２の浄化能力を推定することによって、Ｓ被毒再生制御を行うべき状況であるか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ５１は、排気通路１１上に設けられたＮＯｘセンサの出力などに基づいてＵ／Ｆ触媒１２の浄化能力を推定する。Ｓ被毒再生制御要求が有る場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、Ｓ被毒再生制御要求が無い場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ５１は、内燃機関１ｂにおける回転数／負荷が所定値以上であるか否かを判定する。このような判定を行うのは、Ｓ被毒再生制御によってＵ／Ｆ触媒１２を所望の温度にまで昇温させるためには、内燃機関１ｂがある程度の回転数／負荷で運転していることが望ましいからである。回転数／負荷が所定値以上である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進み、回転数／負荷が所定値未満である場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ５１は、Ｓ被毒再生時において、スタート触媒１０ａに排気ガスが流れないようにするための排気弁７に対する制御（以下、「Ｓ被毒再生時排気弁制御」と呼ぶ。）を実行する。具体的には、ＥＣＵ５１は、Ｓ被毒再生時排気弁制御として、気筒４ａ〜４ｄにそれぞれ設けられた第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２のいずれか一方を停止させ、他方を動作させる制御を行う。詳しくは、ＥＣＵ５１は、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１を閉にし、第２排気弁７ａ２〜７ｄ２を開にする。そして、処理はステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ５１は、Ｕ／Ｆ触媒１２のＳ被毒回復を行うためのＡ／Ｆ制御（以下、「Ｓ被毒再生Ａ／Ｆ制御」とも呼ぶ。）を実行する。具体的には、ＥＣＵ５１は、Ｓ被毒再生Ａ／Ｆ制御として、気筒４ａ、４ｄをリッチ燃焼させ、気筒４ｂ、４ｃをリーン燃焼させる制御を行う。そして、処理はステップＳ１０５に進む。
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ５１は、Ｓ被毒再生制御実行時における積算ガス量を算出する。具体的には、ＥＣＵ５１は、Ｓ被毒再生制御の開始からのガス量（吸入空気量に対応する）を積算する。そして、処理はステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ５１は、ステップＳ１０５で算出された積算ガス量が所定値以上であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ５１は、Ｓ被毒再生制御の実行を終了しても良い状況であるか否かを判定する。積算ガス量が所定値以上である場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ５１は、Ｓ被毒再生制御の実行を終了する。そして、処理は当該フローを抜ける。一方、積算ガス量が所定値未満である場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、Ｓ被毒再生制御を終了せずに、Ｓ被毒再生制御を継続する。
以上説明した第２実施形態に係るＳ被毒再生制御処理によれば、Ｕ／Ｆ触媒１２に対するＳ被毒再生効率を向上させることができる、即ちＵ／Ｆ触媒１２を効果的に昇温させることができる。また、第２実施形態によれば、Ｓ被毒再生制御時におけるＡ／Ｆのコントローラ幅に対する、Ｕ／Ｆ触媒１２の温度コントロール幅を広げることが可能となる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態でも、第１排気通路９ａにのみスタート触媒１０ａが設けられており、第２排気通路９ｂにはスタート触媒１０ｂが設けられていない構成を有する内燃機関１ｂに対して制御を行う点で、前述した第２実施形態と同様である。しかしながら、第３実施形態では、Ｓ被毒再生制御の代わりに、Ｕ／Ｆ触媒１２に吸蔵されたＮＯｘを還元するために空燃比を強制的にリッチにする制御（リッチスパイク制御）を実行すると共に、このようなリッチスパイク制御時に排気弁７の制御を行う点で、前述した第２実施形態と異なる。具体的には、第３実施形態では、リッチスパイク制御時に、第１排気通路９ａに設けられたスタート触媒１０ａに排気ガスが流れないように、気筒４ａ〜４ｄにそれぞれ設けられた第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２のいずれか一方を停止させ、他方を動作させる制御を行う。
なお、第３実施形態では、前述した第２実施形態と同様の構成を有する内燃機関１ｂ（図８参照）に対して制御を行うものとする。また、第３実施形態に係る制御も、前述したＥＣＵ５１によって実行される。
図１１は、第３実施形態に係る排気弁７の制御方法を具体的に説明するための図である。なお、図１１は、図８に示したものと同様の内燃機関１ｂの概略構成を示している。
この場合、ＥＣＵ５１は、Ｕ／Ｆ触媒１２のＮＯｘ還元を行うために、気筒４ａ〜４ｄを全てリッチ燃焼させることによってリッチスパイク制御を実行している。そして、ＥＣＵ５１は、このようなリッチスパイク制御を行う際に、全ての気筒４ａ〜４ｄからの排気ガスが全て第２排気通路９ｂを通過するように、言い換えると排気ガスが第１排気通路９ａ上のスタート触媒１０ａに供給されないように、排気弁７を制御する。具体的には、ＥＣＵ５１は、気筒４ａ〜４ｄにおいて、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１を停止させて（つまり閉にする）、第２排気弁７ａ２〜７ｄ２を動作させる（つまり開にする）。
このように排気弁７に対して制御を行うことにより、リッチスパイク制御時に、スタート触媒１０ａが設けられていない第２排気通路９ｂに全ての排気ガスを流すことができる。つまり、リッチスパイク制御時に、スタート触媒１０ａへの排気ガスの供給を遮断することができる。これにより、スタート触媒１０ａで還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）が消費されてしまうことを抑制することができるため、Ｕ／Ｆ触媒１２に効率的に還元剤を供給することができ、Ｕ／Ｆ触媒１２に対するＮＯｘ還元効率を向上させることが可能となる。また、リッチスパイク制御時における燃費の悪化を抑制することが可能となる。なお、スタート触媒１０ａへも排気ガスを供給してリッチスパイク制御を行う場合と比較すると、第３実施形態によれば、リッチスパイク制御におけるリッチ度合いを比較的小さくすることができる。
次に、図１２を参照して、第３実施形態に係るリッチスパイク制御について説明する。図１２は、第３実施形態に係るリッチスパイク制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５１によって繰り返し実行される。
まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ５１は、リッチスパイク制御要求が有るか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ５１は、リッチスパイク制御を行うべき状況であるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ５１は、前回リッチスパイク制御を実行してからの経過時間や、排気ガス中のＮＯｘ量などに基づいて、リッチスパイク制御を実行すべきか否かを判定する。リッチスパイク制御要求が有る場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０２に進み、リッチスパイク制御要求が無い場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ５１は、リッチスパイク制御時において、スタート触媒１０ａに排気ガスが流れないようにするための排気弁７に対する制御（以下、「リッチスパイク制御時排気弁制御」と呼ぶ。）を実行する。具体的には、ＥＣＵ５１は、リッチスパイク制御時排気弁制御として、気筒４ａ〜４ｄにそれぞれ設けられた第１排気弁７ａ１〜７ｄ１及び第２排気弁７ａ２〜７ｄ２のいずれか一方を停止させ、他方を動作させる制御を行う。詳しくは、ＥＣＵ５１は、第１排気弁７ａ１〜７ｄ１を閉にし、第２排気弁７ａ２〜７ｄ２を開にする。そして、処理はステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ５１は、Ｕ／Ｆ触媒１２に吸蔵されたＮＯｘを還元するために、リッチスパイク制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ５１は、気筒４ａ〜４ｄにおいてリッチ燃焼を実行する。より詳しくは、ＥＣＵ５１は、リッチスパイク制御時における要求スロットル開度にスロットルバルブを設定すると共に（具体的にはスロットル開度を絞る制御を行う）、リッチスパイク制御を行うための要求噴射量に対応する燃料を噴射する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０４に進む。
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ５１は、Ｕ／Ｆ触媒１２の下流側の排気通路１１に設けられたＯ２センサから酸素濃度を取得する。こうするのは、以降の処理でリッチスパイク制御の終了判定を行うためである。そして、処理はステップＳ２０５に進む。
ステップＳ２０５では、ＥＣＵ５１は、ステップＳ２０４で取得された酸素濃度が所定値以上であるか否かを判定する。酸素濃度が所定値以上である場合（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０６に進む。この場合には、Ｕ／Ｆ触媒１２がリッチ状態にあると考えられる。つまり、リッチスパイク制御を終了しても良い状態にあると言える。したがって、ステップＳ２０６では、ＥＣＵ５１は、リッチスパイク要求をオフに設定する。そして、処理はステップＳ２０７に進む。一方、酸素濃度が所定値未満である場合（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、Ｕ／Ｆ触媒１２がリッチ状態にはないと考えられる。つまり、リッチスパイク制御を終了すべき状態にはないと言える。したがって、この場合には、リッチスパイク制御を終了せずに、リッチスパイク制御を継続する。
ステップＳ２０７では、ＥＣＵ５１は、リッチスパイク制御を終了させるための処理（以下、「リッチスパイク終了処理」とも呼ぶ。）を実行する。具体的には、ＥＣＵ５１は、リッチスパイク終了処理として、スロットル開度、燃料噴射量、及び排気弁７に対する制御を行う。詳しくは、ＥＣＵ５１は、リーン運転時の要求スロットル開度に設定すると共に、リーン運転時の要求噴射量に対応する燃料を噴射する。更に、ＥＣＵ５１は、予め設定したベース状態における排気流れが実現されるように、排気弁７に対する制御を行う。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
以上説明した第３実施形態に係るリッチスパイク制御処理によれば、スタート触媒１０ａで還元剤が消費されてしまうことを抑制することができ、Ｕ／Ｆ触媒１２に対するＮＯｘ還元効率を向上させることが可能となると共に、リッチスパイク制御時における燃費の悪化を抑制することが可能となる。
第１実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 第１実施形態に係る排気弁の制御方法を具体的に説明するための図である。 第１の例に係る排気弁の制御方法を具体的に説明するための図である。 第２の例に係る排気弁の制御方法を具体的に説明するための図である。 第３の例に係る排気弁の制御方法を具体的に説明するための図である。 第４の例に係る排気弁の制御方法を具体的に説明するための図である。 ６つの気筒で構成された内燃機関に対す制御方法を具体的に説明するための図である。 第２実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 第２実施形態に係る排気弁の制御方法を具体的に説明するための図である。 第２実施形態に係るＳ被毒再生制御処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る排気弁の制御方法を具体的に説明するための図である。 第３実施形態に係るリッチスパイク制御処理を示すフローチャートである。
符号の説明
１ 内燃機関
３ 吸気通路
４ 気筒
７ａ１、７ｂ１、７ｃ１、７ｄ１ 第１排気弁
７ａ２、７ｂ２、７ｃ２、７ｄ２ 第２排気弁
９ａ 第１排気通路
９ｂ 第２排気通路
１０ａ、１０ｂ スタート触媒
１１ 排気通路
１２ アンダーフロア触媒（Ｕ／Ｆ触媒）
５０ ＥＣＵ

Claims (6)

  1. 複数の気筒を有すると共にリーンバーンを行う内燃機関に対して制御を行う内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関における排気系は、前記複数の気筒のそれぞれに設けられた第１排気弁及び第２排気弁と、前記第１排気弁に通じる第１排気通路と、前記第２排気弁に通じる第２排気通路と、前記第１排気通路及び前記第２排気通路のそれぞれに設けられた第１排気浄化触媒と、前記第１排気通路と前記第２排気通路とが合流後の排気通路上に設けられた第２排気浄化触媒と、を備え、
    前記第１排気弁と前記第２排気弁とをそれぞれ独立に制御すると共に、前記複数の気筒における各気筒ごとに前記第１排気弁及び前記第２排気弁を独立に制御する制御手段を備え、
    前記制御手段は、
    前記第２排気浄化触媒の硫黄被毒を回復させるために、前記複数の気筒の一部の気筒をストイキ燃焼乃至リッチ燃焼させ、前記複数の気筒の残りの気筒をリーン燃焼させるＳ被毒再生制御を行い、
    前記Ｓ被毒再生制御時に、前記ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼している気筒に設けられた前記第１排気弁を動作させると共に当該気筒に設けられた前記第２排気弁を停止させ、且つ、前記リーン燃焼している気筒に設けられた前記第１排気弁を停止させると共に当該気筒に設けられた前記第２排気弁を動作させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼している気筒及び前記リーン燃焼している気筒における燃焼状態を維持しつつ、所定時間ごとに、前記複数の気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記制御手段は、所定時間ごとに、前記複数の気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行うと共に、前記動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行う際に、前記ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼している気筒及び前記リーン燃焼している気筒のそれぞれに対して、燃焼状態を入れ替える制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記制御手段は、前記Ｓ被毒再生制御中又は前記Ｓ被毒再生制御の終了から所定時間以内にフューエルカット制御を行う際に、前記ストイキ燃焼乃至リッチ燃焼していた気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記制御手段は、前記内燃機関の動作が一時的に停止されてから前記内燃機関の再始動が行われる際に、前記内燃機関の動作が一時的に停止される前に前記Ｓ被毒再生制御が行われていた場合に、当該Ｓ被毒再生制御において前記リーン燃焼していた気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記制御手段は、前記Ｓ被毒再生制御時における燃焼状態から全気筒をストイキ燃焼に切り替える際に、前記リーン燃焼していた気筒に設けられた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれに対して、動作させる排気弁と停止させる排気弁とを入れ替える制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
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