JPH1082333A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH1082333A
JPH1082333A JP23794696A JP23794696A JPH1082333A JP H1082333 A JPH1082333 A JP H1082333A JP 23794696 A JP23794696 A JP 23794696A JP 23794696 A JP23794696 A JP 23794696A JP H1082333 A JPH1082333 A JP H1082333A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーン運転状態として燃費改善を計りなが
ら、リッチ運転状態として高トルクを発生させ、しかも
機関の排気エミッションやドライバビリティを良好に保
ちながら可変バルブタイミング機構の耐久性を向上させ
る。 【解決手段】 リーン運転状態とリッチ運転状態を有
し、吸気弁２４或いは排気弁２６の少なくとも一方の開
閉タイミングを空燃比に応じて変更する可変バルブタイ
ミング機構９２を備え、排気系にはリーンの時にＮＯx
を吸蔵しリッチの時にＮＯx を放出還元するＮＯx 吸蔵
還元型触媒３８を備えた内燃機関の排気浄化装置におい
て、ＮＯx を放出還元するために空燃比をリーンからリ
ッチに制御する時にはリーン運転状態からリッチ運転状
態へのバルブタイミングの変更を禁止する禁止手段７０
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関し、特に可変バルブタイミング機構とＮＯx 吸
蔵還元型触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構
は、機関の吸気弁或いは排気弁の少なくとも一方の弁開
閉時期（バルブタイミング）を変更する機構である。こ
のＶＶＴ機構により、例えば排気弁を閉弁する前に吸気
弁を開弁するように吸気弁の開閉時期を変更すると、両
方の弁が同時に開弁するオーバーラップ期間に、機関の
燃焼室へ、吸気弁からは空気と供給燃料が吸入され、排
気弁からは排ガスが環流される。排ガス中には不活性ガ
スが含まれているので燃焼温度が下がる。それゆえ、燃
焼室内が高温のときに生成されるＮＯx を低減させる所
謂ＥＧＲ効果が生じる。
【０００３】上記バルブタイミングは一般的に機関の運
転条件と空燃比に応じて制御される。すなわち、バルブ
タイミングは、基本的には機関の運転条件に応じて制御
され、例えばアイドル時にはバルブオーバーラップを小
さく（または負に）設定することで、内部ＥＧＲ（燃焼
室内における排気再循環）の減少によってアイドル安定
性を向上させ、アイドル設定回転数を下げることによ
り、アイドル燃費が向上する。また、部分負荷運転時に
はオーバーラップを拡大することにより、内部ＥＧＲを
増大せしめ、燃焼温度の低下によりＮＯx を低減すると
ともに、ポンピングロスの減少等によって燃費も向上す
る。さらに全負荷運転時には吸気弁の閉じタイミングを
可変として、体積効率を向上することにより、エンジン
出力を最大限に引き出す。
【０００４】一方、燃費向上（ＣＯ2 低減）に有効な手
段として、リーンバーン（希薄燃焼）システムが知られ
ている。このリーンバーンでは、部分負荷運転のうち、
低中負荷運転時にはリーン空燃比で運転することによ
り、ポンピングロスや冷却損失の低減等により、燃費を
大幅に向上する（前述の内部ＥＧＲと比較しても約２倍
の燃費向上効果が得られる）が、このときバルブオーバ
ーラップが大きいと、内部ＥＧＲが増大し、燃焼不安定
や失火を招くのでオーバーラップを小さく設定する必要
がある。このリーン領域では、従来の三元触媒ではＮＯ
x を浄化できないが、本願出願人により提案されている
排気浄化装置（ＷＯ９３／０７３６３参照）によれば、
ＮＯx を低減できる。この排気浄化装置は、ＮＯx 吸蔵
還元型触媒を備え、リーン運転時にはエンジンから排出
されたＮＯx を触媒に一旦吸蔵させ、ＮＯx 吸蔵量が増
大したらごく短時間にリッチに制御することによりＮＯ
x を還元浄化するものである。なお、リーンバーンシス
テムは、高出力が要求される高負荷運転時には理論空燃
比に制御されるので、オーバーラップを大きくして、前
述の如くＮＯx 低減、燃費向上を図る。このとき、前述
のＮＯx 吸蔵還元型触媒は従来の三元触媒と同様な三元
活性を有するので、ＮＯx 、ＣＯ、ＨＣを効率的に浄化
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｎ
Ｏx 吸蔵還元型触媒を備えた排気浄化装置にＶＶＴ機構
を付加しＶＶＴ機構のバルブタイミングを空燃比に応じ
て変更させると、上記の如くＮＯx 還元の為に空燃比を
リッチに制御する度にバルブタイミングが変更されるこ
ととなり、このリッチ運転状態は例えば０．３秒の短時
間であるのでＶＶＴ機構のバルブの作動が追従できず、
機関の排気エミッションやドライバビリティが悪化する
とともに、ＶＶＴ機構の耐久性が悪化するという問題が
生じる。それゆえ本発明は上記問題を解決し、リーン運
転状態として燃費改善を計りながら、リッチ運転状態と
して高トルクを発生させ、しかも機関の排気エミッショ
ンやドライバビリティを良好に保ちながら可変バルブタ
イミング機構の耐久性を向上させる内燃機関の排気浄化
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決する本発
明による内燃機関の排気浄化装置は、リーン運転状態と
リッチ運転状態を有し、吸気弁或いは排気弁の少なくと
も一方の開閉タイミングを空燃比に応じて変更するバル
ブタイミング変更手段を備え、排気系にはリーンの時に
ＮＯx を吸蔵しリッチの時にＮＯx を放出還元するＮＯ
x 吸蔵還元型触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置にお
いて、ＮＯx を放出還元するために空燃比をリーンから
リッチに制御する時にはリーン運転状態からリッチ運転
状態へのバルブタイミングの変更を禁止する禁止手段を
備えたことを特徴とする。本発明による内燃機関の排気
浄化装置は、リーン運転中にＮＯx 還元型三元触媒に吸
蔵されるＮＯx が増大し該触媒のＮＯx 許容量に到達す
る前に、該ＮＯxを放出させ還元するため、排ガス中の
酸素濃度を低くすべく短時間空燃比をリッチにするリッ
チスパイク制御を実行するとともに、このリッチスパイ
ク制御実行毎のバルブタイミングの変更を禁止するの
で、バルブタイミング変更手段（ＶＶＴ機構）の作動が
追従できないことにより生じる機関の排気エミッション
やドライバビリティの悪化を防止し、かつＶＶＴ機構の
耐久性を向上させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明
の一実施例に係る可変バルブタイミング機構を備えた内
燃機関の排気浄化装置の概要図である。エンジン２０の
燃焼に必要な空気は、エアクリーナ２で濾過され、スロ
ットルボデー４を通ってサージタンク（インテークマニ
ホルド）６で各気筒の吸気管７に分配される。なお、そ
の吸入空気量は、スロットルボデー４に設けられたスロ
ットル弁５により調節されるとともに、エアフローメー
タ４０により質量流量として計測される。また、吸気管
圧力は、バキュームセンサ４１によって検出される。
【０００８】一方、燃料タンク１０に貯蔵された燃料
は、燃料ポンプ１１によりくみ上げられ、燃料配管１２
を経て燃料噴射弁６０により吸気管７に噴射される。吸
気管７では、空気と燃料とが混合され、その混合気は、
吸気弁２４を介してエンジン本体すなわち気筒（シリン
ダ）２０の燃焼室２１に吸入される。燃焼室２１におい
て、混合気は、ピストン２３により圧縮された後、点火
されて爆発・燃焼し、動力を発生する。そのような点火
は、点火信号を受けたイグナイタ６２が、点火コイル６
３の１次電流の通電及び遮断を制御し、その２次電流
が、点火ディストリビュータ６４を介してスパークプラ
グ６５に供給されることによりなされる。
【０００９】なお、点火ディストリビュータ６４には、
その軸が例えばクランク角（ＣＡ）に換算して７２０°
ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させる基準位置
検出センサ５０、及び３０°ＣＡごとに位置検出用パル
スを発生させるクランク角センサ５１が設けられてい
る。なお、実際の車速は、車速を表す出力パルスを発生
させる車速センサ５３によって検出される。また、エン
ジン２０は、冷却水通路２２に導かれた冷却水により冷
却され、その冷却水温度は、水温センサ４４によって検
出される。
【００１０】燃焼した混合気は、排ガスとして排気弁２
６を介して排気マニホルド３０に放出され、次いで排気
管３４に導かれる。なお、排気管３４には、排ガス中の
酸素濃度を検出するＯ2 センサ４５が設けられている。
さらにそれより下流の排気系には、触媒コンバータ３８
が設けられており、その触媒コンバータ３８には、排ガ
ス中の未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（Ｎ
Ｏx ）の還元とを同時に促進する三元触媒成分にＮＯx
吸収剤を添加したＮＯx 吸蔵還元型触媒が収容されてい
る。このＮＯx 吸蔵還元型触媒は、機関がリーン運転状
態のときに排出されたＮＯx を吸蔵し、この触媒のＮＯ
x の吸蔵能力（ワーキングキャパシティ）を維持するた
め、短時間、リッチ運転状態に制御したときに吸蔵した
ＮＯx を放出し還元する。こうして触媒コンバータ３８
により排ガスは浄化され大気中に排出される。
【００１１】ここで、吸気弁２４及び排気弁２６の開閉
機構について説明する。ピストン２３は、コネクティン
グロッド８０を介してクランクシャフト８１に接続され
ている。そして、クランクシャフト８１の端部には、タ
イミングプーリ８４が設置されている。吸気弁２４及び
排気弁２６は、カムシャフト８５及び８６に取り付けら
れたカム８７及び８８によって駆動される。そして、カ
ムシャフト８５及び８６の端部には、タイミングプーリ
８９及び９０が設置されている。タイミングプーリ８９
及び９０は、タイミングベルト９１を介して前記したタ
イミングプーリ８４と連結されている。こうして、クラ
ンクシャフト８１によってカムシャフト８５及び８６が
回転駆動せしめられ、吸気弁２４及び排気弁２６が一定
のクランク角において開閉せしめられる。なお、クラン
クシャフト８１には、磁性体８２が埋め込まれており、
クランクシャフト８１に近接して配置された第１の磁気
センサ５４から基準パルスが出力される。また、吸気弁
２４のカムシャフト８５には、磁性体９３が埋め込まれ
ており、カムシャフト８５に近接して配置された第２の
磁気センサ５５から基準パルスが出力される。
【００１２】特に、吸気弁２４のカムシャフト８５とタ
イミングプーリ８９との間には、一般的に公知の連続可
変バルブタイミング機構９２が設けられている。これ
は、カムシャフト８５とタイミングプーリ８９とを相対
回転せしめるものである。詳細には、連続可変バルブタ
イミング機構９２は、カムシャフト８５とタイミングプ
ーリ８９とを外歯とし、ヘリカル歯を有する中間歯車を
介して両者を連結し、この中間歯車を軸線方向に移動さ
せることによって、前述の相対回転を実現する。この中
間歯車の移動は、例えば油圧源から供給される油圧力を
制御することによってなされ、その油圧力制御のために
油圧制御弁６８が設けられている。
【００１３】図２は本発明の一実施例に係るＥＣＵのブ
ロック構成図である。エンジン電子制御ユニット（エン
ジンＥＣＵ）７０は、燃料噴射制御、点火時期制御など
に加え、本発明に係るバルブタイミング制御を実行する
マイクロコンピュータシステムであり、そのハードウェ
ア構成は、図２のブロック図に示される。リードオンリ
メモリ（ＲＯＭ）７３に格納されたプログラム及び各種
のマップに従って、中央処理装置（ＣＰＵ）７１は、各
種センサ及びスイッチからの信号をＡ／Ｄ変換回路７５
又は入力インタフェース回路７６を介して入力し、その
入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演算結果に
基づき駆動制御回路７７ａ〜７７ｃを介して各種アクチ
ュエータ用制御信号を出力する。ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）７４は、その演算・制御処理過程における
一時的なデータ記憶場所として使用される。また、バッ
クアップＲＡＭ７９は、バッテリ（図示せず）に直接接
続されることにより電力の供給を受け、イグニションス
イッチがオフの状態においても保持されるべきデータ
（例えば、各種の学習値）を格納するために使用され
る。また、これらのＥＣＵ内の各構成要素は、アドレス
バス、データバス、及びコントロールバスからなるシス
テムバス７２によって接続されている。
【００１４】以上のようなハードウェア構成を有する内
燃機関（エンジン）において実行される本発明によるＥ
ＣＵ７０のエンジン制御処理について、以下に説明す
る。先ず、燃料噴射制御について説明する。図３は実施
例の燃料噴射時間及び点火時期算出ルーチンのフローチ
ャートである。本ルーチンはメインルーチンの中で１ms
ecの処理周期で実行される。先ず、ステップ３０１で
は、機関の運転状態を検出する。具体的にはクランク角
センサ５１から算出された回転数ＮＥや、バキュームセ
ンサ４１により検出された吸気管内圧力ＰＭ、すなわち
負荷状態を読み込む。ステップ３０２では、ＲＯＭ７３
に格納されたＮＥ、ＰＭの２次元マップ（図示せず）か
ら機関の運転状態に応じた基本燃料噴射時間ＴＰを算出
する。ステップ３０３では、同じくＲＯＭ７３に格納さ
れたＮＥ、ＰＭの２次元マップ（図示せず）から機関の
運転状態に応じたリーン空燃比補正係数ＦＬＥＡＮを算
出する。このＦＬＥＡＮは低中速、軽負荷のとき例えば
リーン運転とするため０．６〜０．８に設定され、高
速、中高負荷のときはリッチ運転、例えば理論空燃比と
するため１．０に設定される。ステップ３０４では、燃
料噴射時間ＴＡＵを次式に基づき算出する。 ＴＡＵ ＝ ＴＰ ＊ ＦＬＥＡＮ
【００１５】ステップ３０５では、回転数、負荷及びＯ
2 センサ４５から検出される空燃比に応じてＲＯＭ７３
に格納されたマップ（図示せず）から点火時期θを算出
する。この点火時期θは空燃比が理論空燃比１４．５か
らリーンとなるにつれてより進角側となっている。これ
は空燃比がリーンとなると機関の燃焼が徐々に遅くなる
ので点火時期を進角側へ移すとよいからである。
【００１６】ステップ３０６では、水温センサ４４から
機関の水温ＴＨＷを読み込む。ステップ３０７では、機
関が冷間時（暖機中）であるかをＴＨＷが、例えば８０
°Ｃに到達していないか否かにより判断し、ＴＨＷ＜８
０のときは冷間時とみなしステップ３０８へ進み、ＴＨ
Ｗ≧８０のときは暖機完了とみなし本ルーチンを終了す
る。ステップ３０８では、水温ＴＨＷに基づき機関の暖
機状態を示す暖機補正係数ＦＷＬをＲＯＭ７３に格納さ
れたマップ（図示せず）から算出し、ステップ３０４で
算出した燃料噴射時間ＴＡＵにこの暖機補正係数ＦＷＬ
を乗算して新たなＴＡＵを求め（ＴＡＵ←ＴＡＵ＊ＦＷ
Ｌ）、増量補正する。またステップ３０９では、水温Ｔ
ＨＷに基づき水温が低い程点火時期を進角側とするよう
設定された点火時期補正角をＲＯＭ７３に格納されたマ
ップ（図示せず）から算出し、ステップ３０５で算出し
た点火時期θにこの点火時期補正角を加算して進角補正
した新たな点火時期θを算出する。
【００１７】このように実施例の燃料噴射制御は、ステ
ップ３０７で機関暖機中と判断されたとき、ステップ３
０８で算出した燃料噴射時間ＴＡＵだけ基準位置検出セ
ンサ５０およびクランク角センサ５１からの出力信号か
ら算出した各気筒の燃料噴射時期に駆動制御回路７７ａ
を駆動して燃料噴射弁６０を開弁するよう制御する。ま
た、実施例の点火時期制御は、ステップ３０７で機関暖
機中と判断されたとき、ステップ３０９で算出した点火
時期θをクランク角センサ５１からの出力信号から検出
し、その検出時に駆動回路７７ｂを駆動してイグナイタ
６２に点火信号を送り、点火コイル６３に１次電流を流
して点火ディストリビュータ６４を介してスパークプラ
グ６５に２次電流を流し、燃焼室内の混合気に点火する
よう制御する。なお、この点火時期は、クランク角セン
サ５１からの出力信号が３０°ＣＡ毎の信号であるた
め、この出力信号間を例えば３０内挿して１°ＣＡ毎に
設定できるようにしてある。
【００１８】次に、空燃比制御について説明する。図４
は実施例のリッチスパイク制御ルーチンのフローチャー
トである。本ルーチンは４msecの処理周期で実行され
る。先ず、ステップ４０１では、リーン運転条件成立か
否かを判断する。すなわち、機関をリーン空燃比で運転
可能な運転状態か否かを判断し、リーン運転可能と判断
したときはステップ４０２へ進み、リーン運転不可能と
判断したときはステップ４０３へ進む。この判断は、図
３のステップ３０３で説明したように、ＦＬＥＡＮが低
中速、軽負荷のとき例えば０．６〜０．８に設定され、
高速、中高負荷のときは理論空燃比１．０に設定される
ので、ＦＬＥＡＮの設定値で判断すればよい。
【００１９】ステップ４０２では、リーン時間カウンタ
ＣＬＮと所定時間ａ、例えば３０秒と比較し、ＣＬＮ＞
ａのときは３０秒経過したと判断しステップ４０４へ進
み、ＣＬＮ≦ａのときはステップ４０５へ進む。この所
定時間はＮＯx 還元型三元触媒のＮＯx 吸蔵能力に応じ
て設定する。また、所定時間ａはリーン時間カウンタＣ
ＬＮが４msec毎に１づつカウントするので７５００にセ
ットされる。ステップ４０４では、リッチスパイク実行
中を示すＲＳ実行フラグＲＳＦＬＧを１にセットする。
次いでステップ４０６では、ＲＳ制御、すなわち空燃比
をリッチとする制御を実行する。具体的にはＦＬＥＡＮ
を１．４５（１４．５／１０）にし、目標空燃比を、例
えばリッチ空燃比１０とする空燃比制御を実行する。こ
れは空燃比をリッチにすると排ガス中の酸素濃度が低く
なりＮＯx 還元型三元触媒に吸蔵されたＮＯx が放出さ
れ還元されるからである。
【００２０】ステップ４０７では、リッチスパイク時間
カウンタＣＲＳに１を加算（ＣＲＳ＋１）する。ステッ
プ４０８では、リーン時間カウンタＣＬＮをリセットす
る。すなわち、ＣＬＮはリッチスパイク実行中４msec毎
にリセットされる。一方、ステップ４０１でリーン運転
不可能と判断したとき、ステップ４０３では、リッチス
パイク時間カウンタＣＲＳをリセットする。
【００２１】ステップ４０２でリーン時間カウンタＣＬ
Ｎが３０秒経過していないと判断したときは、ステップ
４０５では、ＲＳ実行フラグＲＳＦＬＧからリッチスパ
イク実行中か否かを判断し、すなわちＲＳＦＬＧ＝１
（ＲＳ実行中）のときはステップ４０９へ進み、ＲＳＦ
ＬＧ＝０のときはステップ４１１へ進む。ステップ４０
９では、ステップ４０６のＲＳ制御が継続しているか
を、すなわちリッチ空燃比の運転が継続しているかを判
断する。具体的には、リッチスパイク時間カウンタＣＲ
Ｓと所定時間ｂ、例えば０．３秒と比較し、ＣＲＳ＞ｂ
のときは０．３秒経過しＲＳ制御が終了したと判断しス
テップ４１０へ進み、ＣＲＳ≦ｂのときはＲＳ制御が継
続していると判断してステップ４０６へ進む。この所定
時間ｂはＮＯx 還元型三元触媒が吸蔵したＮＯx を放出
還元し再び吸蔵能力をもてるように設定する。また、所
定時間ｂはリッチスパイク時間カウンタＣＲＳが４msec
毎に１づつカウントするので３０にセットされる。
【００２２】ステップ４１０では、ＲＳ実行フラグＲＳ
ＦＬＧをリセットする。ステップ４１１では、リッチス
パイク時間カウンタＣＲＳをリセットする。ステップ４
１２では、リーン時間カウンタＣＬＮに１加算する。こ
のように、実施例のリッチスパイク制御は、リーン時間
カウンタＣＬＮで設定された３０秒間はリーン空燃比で
運転し、この間ＮＯx 還元型三元触媒によりＮＯx を吸
蔵し、次いでリッチスパイク時間カウンタＣＲＳで設定
された０．３秒間は、例えばＡ／Ｆ＝１０のリッチ空燃
比で運転し、この間ＮＯx 還元型三元触媒に吸蔵された
ＮＯx を放出して還元し、これを繰り返し実行するよう
制御する。
【００２３】最後に、本発明の可変バルブタイミング制
御について説明する。その前に可変バルブタイミングの
設定について先ず説明する。図５は、吸気弁２４及び排
気弁２６の開閉時期をクランク角により表した図であ
る。この図に示されるように、排気弁２６は、固定の開
弁時期ＥＶＯ（本実施例では、排気下死点前５０°）に
て開弁せしめられるとともに、固定の閉弁時期ＥＶＣ
（本実施例では、排気上死点後３°）にて閉弁せしめら
れる。一方、吸気弁２４については、その開弁期間は一
定であるが、その開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣは
可変であり、最も遅角側の開閉時期（同図のＩＶＯｒ及
びＩＶＣｒ）を基準位置として、ともに進角方向へ任意
の量だけ変位したタイミングに設定することができる。
ただし、バルブタイミング変位量ＶＴＤの最大値は、本
実施例では６０°である。そして、この基準位置からの
バルブタイミング変位量ＶＴＤが制御目標量とされる。
【００２４】ここで、本実施例では、基準位置として
は、基準開弁時期ＩＶＯｒが排気上死点後３°であり、
基準閉弁時期ＩＶＣｒが吸気下死点後６５°である。し
たがって、この場合、バルブタイミング変位量ＶＴＤが
例えば３０°ＣＡ（クランク角）のときには、ＩＶＯは
排気上死点前２７°となり、ＩＶＣは吸気下死点後３５
°となる。なお、本実施例では、吸気弁２４の基準開弁
時期ＩＶＯｒと排気弁２６の閉弁時期ＥＶＣとは、とも
に排気上死点後３°と同一であるため、バルブタイミン
グ変位量ＶＴＤは、バルブオーバラップ量と一致するこ
ととなる。
【００２５】ところで、可変バルブタイミング制御は、
基本的に、機関の運転状態および排気の空燃比に応じて
吸気弁２４の目標のバルブタイミング（弁開閉時期）を
設定して連続可変バルブタイミング機構９２を制御する
ものであり、具体的には、吸気弁２４のカムシャフト８
５がクランクシャフト８１に対して所望の回転位相を保
つように、前記した第１の磁気センサ５４及び第２の磁
気センサ５５からの信号に基づいて油圧制御弁６８をフ
ィードバック制御するものである。しかるに、図４で説
明した空燃比制御を実行し、排気の空燃比に応じてリッ
チスパイク実行毎にバルブタイミングを設定すると、リ
ッチスパイク実行時間が０．３秒と短い時間であり、連
続可変バルブタイミング機構９２の作動が追従できずエ
ミッションが発生したりドライバビリティが悪化したり
する。また、リッチスパイクの実行が３０秒毎に繰り返
し行われるので、例えば平均車速４０ｋｍ／ｈで１０万
ｋｍ走行したと仮定すると６０万回バルブタイミングを
切り換えることとなり連続可変バルブタイミング機構９
２の耐久性に問題を生じる。したがって、本発明はこれ
らの問題を解決するため、上述のリッチスパイクのとき
にはバルブタイミングを切り換えないように制御するも
のである。
【００２６】図６は実施例の可変バルブタイミング制御
ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは４msec
の処理周期で実行される。先ず、ステップ６０１では、
機関の運転状態を検出する。具体的にはクランク角セン
サ５１から算出された回転数ＮＥや、エアフローメータ
４０により検出された吸入空気量ＧＡを読み込む。この
ＧＡをＮＥで除算して負荷ＧＮの状態が求められる。ス
テップ６０２では、基本の目標となるバルブタイミング
変位量ＶＴＤをＲＯＭ７３に格納された図７に示す回転
数ＮＥと負荷ＧＮの２次元マップから算出する。
【００２７】ステップ６０３では、水温センサ４４から
機関の水温ＴＨＷを読み込む。ステップ６０４では、機
関が冷間時（暖機中）であるか否かをＴＨＷが、例えば
８０°Ｃに到達していないか否かにより判別し、ＴＨＷ
＜８０のときは冷間時とみなしステップ６０５へ進み、
ＴＨＷ≧８０のときは暖機完了とみなしステップ６０６
へ進む。ステップ６０５では、ＲＯＭ７３に格納された
図８に示す水温ＴＨＷのマップから水温補正量ＯＴＨＷ
を算出して目標となるバルブタイミング変位量ＶＴＤを
補正する。
【００２８】この水温ＴＨＷによるバルブタイミング変
位量ＶＴＤの補正は次のように行われる。すなわち、始
動性を改善するため、低温時にＶＶＴの作動を停止させ
る。具体的には、図８に示されるような、水温ＴＨＷに
応じた補正量ＯＴＨＷが導入され、目標となるバルブタ
イミング変位量ＶＴＤ（マップ値）が、 ＶＴＤ←ＶＴＤ−ＯＴＨＷ なる演算により減少補正されて、この補正後のＶＴＤが
制御目標バルブタイミング変位量とされる。すなわち、
水温ＴＨＷに依存して、 ＴＨＷ≦Ａ [°C] のとき、ＶＶＴ作動停止 Ａ [°C]＜ＴＨＷ＜Ｂ [°C] のとき、ＶＶＴ制限作動 Ｂ [°C]≦ＴＨＷ のとき、ＶＶＴ完全作動 のようなＶＶＴ制御を実行するよう補正される。
【００２９】次に、ステップ６０６では、空燃比リッチ
スパイクが実行中か否かをＲＳ実行フラグＲＳＦＬＧに
より判定し、ＲＳＦＬＧ＝０のときはリーン空燃比制御
中と判断してステップ６０７へ進み、ＲＳＦＬＧ＝１の
ときはリッチスパイク実行中と判断してステップ６０８
へ進む。ステップステップ６０７では、Ｏ2 センサ４５
から機関の空燃比Ａ／Ｆを読み込む。ステップ６０８で
は前回処理周期の目標バルブタイミング変位量ＶＴＤ
OLD を今回処理周期の目標バルブタイミング変位量ＶＴ
Ｄに設定する。
【００３０】ステップ６０９では、ステップ６０７で読
み込んだ空燃比Ａ／Ｆに基づき基本の目標となるバルブ
タイミング変位量ＶＴＤを補正する。この空燃比に基づ
くＶＴＤの補正は、リーンのときは燃焼不安定や失火を
招くことがないようにオーバーラップを小さく設定さ
れ、リッチ、例えば理論空燃比のときは燃費向上のため
とＮＯx を低減するためバルブオーバーラップは大きく
設定される。ステップ６１０では、前回処理周期のＶＴ
ＤOLD に今回処理周期のＶＴＤを書き込む。このように
求められたバルブタイミング変位量ＶＴＤに基づいてＶ
ＶＴ機構はフィードバック制御される。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リーン運転中にＮＯx 還元型三元触媒に吸蔵されたＮＯ
x を放出させ還元するため、排ガス中の酸素濃度を低く
すべく定期的に短時間空燃比をリッチにするリッチスパ
イク制御を実行する毎に、バルブタイミングすなわちバ
ルブオーバラップ量を変更しないよう制御するので、Ｖ
ＶＴ機構のバルブの作動が追従できないことにより生じ
る機関の排気エミッションやドライバビリティの悪化を
防止でき、かつＶＶＴ機構の耐久性を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る連続可変バルブタイミ
ング機構を備えた排気浄化装置の概要図である。
【図２】本発明の一実施例に係るＥＣＵのブロック構成
図である。
【図３】実施例の燃料噴射時間及び点火時期算出ルーチ
ンのフローチャートである。
【図４】実施例のリッチスパイク制御ルーチンのフロー
チャートである。
【図５】吸気弁及び排気弁の開閉時期をクランク角によ
り表した図である。
【図６】実施例の可変バルブタイミング制御ルーチンの
フローチャートである。
【図７】エンジン回転速度ＮＥと負荷ＧＮに応じて基本
目標バルブタイミング変位量ＶＴを算出するための２次
元マップを示す図である。
【図８】水温ＴＨＷによるバルブタイミング変位量の減
算補正量ＯＴＨＷのマップを示す図である。
【符号の説明】
２…エアクリーナ ４…スロットルボデー ５…スロットル弁 ６…サージタンク（インテークマニホルド） ７…吸気管 １０…燃料タンク １１…燃料ポンプ １２…燃料配管 ２０…エンジン本体（気筒） ２１…燃焼室 ２２…冷却水通路 ２３…ピストン ２４…吸気弁 ２６…排気弁 ３０…排気マニホルド ３４…排気管 ３８…触媒コンバータ ４０…エアフローメータ ４１…バキュームセンサ ４４…水温センサ ４５…Ｏ2 センサ ５０…基準位置検出センサ ５１…クランク角センサ ５４…第１の磁気センサ ５５…第２の磁気センサ ６０…燃料噴射弁 ６２…イグナイタ ６３…点火コイル ６４…点火ディストリビュータ ６５…スパークプラグ ６８…油圧制御弁 ７０…エンジンＥＣＵ ７１…ＣＰＵ ７２…システムバス ７３…ＲＯＭ ７４…ＲＡＭ ７５…Ａ／Ｄ変換回路 ７６…入力インタフェース回路 ７７ａ，７７ｂ，７７ｃ…駆動制御回路 ７９…バックアップＲＡＭ ８０…コネクティングロッド ８１…クランクシャフト ８２、９３…磁性体 ８４…タイミングプーリ ８５，８６…カムシャフト ８７，８８…カム ８９，９０…タイミングプーリ ９１…タイミングベルト ９２…連続可変バルブタイミング機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０５ ３２０ ３２０

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リーン運転状態とリッチ運転状態を有
    し、吸気弁或いは排気弁の少なくとも一方の開閉タイミ
    ングを空燃比に応じて変更するバルブタイミング変更手
    段を備え、排気系にはリーンの時にＮＯx を吸蔵しリッ
    チの時にＮＯxを放出還元するＮＯx 吸蔵還元型触媒を
    備えた内燃機関の排気浄化装置において、 ＮＯx を放出還元するために空燃比をリーンからリッチ
    に制御する時にはリーン運転状態からリッチ運転状態へ
    のバルブタイミングの変更を禁止する禁止手段を備えた
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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