(57)【要約】【課題】  排気ガス中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）を効率よく浄化することができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】  排気ガス浄化装置において、エンジン１の排気通路３に三元触媒１７，３７をそれぞれ内蔵する２つの触媒コンバータ１６，３６を配置する。また、後段に配置した触媒コンバータ３６の下流にＯ２センサ３４を配置する。このＯ２センサ３４の出力電圧Ｖｒが所定値Ｖ１を上回ったときからの経過時間が所定時間Ｔ１に達したときに（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＶＶＴ機構４０を作動させて吸気バルブ４８の開弁タイミングを進角させて（Ｓ７）、内部ＥＧＲ効果によりＮＯｘの排出を低減する。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に配置され、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒コンバータと、
前記触媒コンバータの下流に配置されたＯ２センサと、
内燃機関がリーン状態になった後に前記Ｏ２センサの出力電圧が所定値を上回ったときからの経過時間を計測する計測手段と、
吸気バルブあるいは排気バルブの少なくとも一方の開閉動作特性を可変するバルブ開閉動作可変手段と、
前記計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になったときに、バルブオーバーラップ期間が増大されるように前記バルブ開閉動作可変手段の動作を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記制御手段は、内燃機関の運転条件に基づきバルブオーバーラップ期間の増大量を決定することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記内燃機関の運転条件には車速が含まれており、
前記制御手段は、車速がゼロの場合にはバルブオーバーラップ期間の増大量をゼロに設定することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記触媒コンバータは、内燃機関の排気系に複数個配置されており、
前記Ｏ２センサは、前記複数の触媒コンバータのうち最後段に配置されたものの下流に配置されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関から排出される排気ガス中の有害成分を浄化する排気ガス浄化装置が実用化されている。そして、近年、環境問題の関係等から排気ガス中の有害成分をより浄化するために、触媒コンバータを２つ配置する排気ガス浄化装置が多くなっている。このような排気ガス浄化装置には、内燃機関の排気系に配置された触媒コンバータの劣化を検出するための検出手段が設けられているものがある。
【０００３】
そのうちの１つとして例えば、特開平１１−１０７７４１号公報に開示されているものがある。ここに開示されている排気ガス浄化装置では、前段にＮＯｘ触媒を配置し、後段に三元触媒を配置している。そして、前段に配置されたＮＯｘ触媒の上流と下流にそれぞれＯ２センサを設け、これらのＯ２センサの出力が等しくなるまでの時間が所定時間未満であれば、触媒が劣化したと判定している。そして、その判定結果に基づき、内燃機関のリッチ運転条件を制御することにより、ＮＯｘ触媒を活性化させて排気ガス中のＮＯｘ を低減するようになっている。
【０００４】
ところが、ＮＯｘ触媒は、窒素酸化物（ＮＯｘ）を効率的に浄化することができる一方、一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）の浄化率が低い。このため、ＮＯｘ触媒を使用することなく、三元触媒を２つ配置した排気ガス浄化装置が実用化されている。これにより、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化率を高めるようにしている。そして、このような排気ガス浄化装置でも、前段の触媒の上流と下流とにそれぞれＯ２センサを設け、これらのＯ２センサの出力に基づき触媒の劣化判定が行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１０７７４１号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した排気ガス浄化装置では、排気ガス中のＮＯｘを効率的に低減することができないという問題があった。なぜなら、上記した排気ガス浄化装置において、触媒が劣化していると判定されているときに、後段に配置された触媒（三元触媒）の酸素濃度が低下すると、排気ガス中のＮＯｘの浄化性能が低下するからである。特に、触媒の温度が低い場合（４００℃程度）には、図６に示すように、触媒の酸素濃度が低下すると、ＮＯｘの浄化率の低下が顕著となる。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、排気ガス中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）を効率よく浄化することができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に配置され、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒コンバータと、前記触媒コンバータの下流に配置されたＯ2 センサと、内燃機関がリーン状態になった後に前記Ｏ2 センサの出力電圧が所定値を上回ったときからの経過時間を計測する計測手段と、吸気バルブあるいは排気バルブの少なくとも一方の開閉動作特性を可変するバルブ開閉動作可変手段と、  前記計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になったときに、バルブオーバーラップ期間が増大されるように前記バルブ開閉動作可変手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この排気ガス浄化装置では、内燃機関の排気系に配置された触媒コンバータの下流にＯ２センサが設けられている。そして、このＯ２センサの出力電圧が内燃機関がリーン状態になった後に所定値を上回ったときからの経過時間が、計測手段によって計測されている。その後、計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になると、制御手段により、バルブオーバーラップ期間が増大されるようにバルブ開閉動作可変手段の動作が制御される。
【００１０】
具体的には、吸気バルブの開弁タイミングを進角させる、あるいは排気バルブの開弁タイミングを遅角させることにより、バルブオーバーラップ期間を長くし、排気系から吸気系に吹き返すガス量を増大させることができる。また、吸気バルブの開弁タイミングを遅角させる、あるいは排気バルブの開弁タイミングを進角させることにより、バルブオーバーラップ期間を長くし、吸気系から排気系に吹き抜けるガス量を減少させることができる。したがって、このような吸気バルブあるいは排気バルブの動作制御により、内燃機関の燃焼室内に残留する排気が増量されるので、内部ＥＧＲの効果を得ることができる。
【００１１】
なお、所定時間は、リッチ状態が継続して触媒のＮＯｘ浄化率が低下し、触媒からＮＯｘが排出され始めるまでの時間を設定すればよい。したがって、この所定時間は、内燃機関の仕様などにより異なるため、実験等により各内燃機関ごとに最適な時間を設定することになる。
【００１２】
このため、計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になったときには、触媒の酸素濃度が低下してＮＯｘ浄化率が悪化している。そこで、この排気ガス浄化装置では、計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になったときに、制御手段によりバルブ開閉動作可変手段の動作を制御してバルブオーバーラップ期間を増大させる。これにより、触媒コンバータの酸素濃度が低下してＮＯｘ浄化率が悪化した場合であっても、内部ＥＧＲ効果を得ることができるため、ＮＯｘの排出を効率的に低減することができる。したがって、本発明に係る排気ガス浄化装置によれば、触媒コンバータにおけるＮＯｘ浄化率が悪化した場合であっても、排気ガス中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）を効率よく浄化することができる。
【００１３】
そして、前記制御手段は、内燃機関の運転条件に基づきバルブオーバーラップ期間の増大量を決定するようにすればよい。これにより、内燃機関の性能に悪影響を与えることなく、内部ＥＧＲ効果を得ることができるからである。
【００１４】
また、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置おいては、前記内燃機関の運転条件には車速が含まれており、前記オーバーラップ期間可変手段は、車速がゼロの場合にはバルブオーバーラップ期間の増大量をゼロに設定することが望ましい。
【００１５】
車速がゼロの場合にバルブオーバーラップ期間を増大させると、ノッキング等の問題が生じるからである。
【００１６】
また、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置おいては、前記触媒コンバータは、内燃機関の排気系に複数個配置されており、前記Ｏ２センサは、前記複数の触媒コンバータのうち最後段に配置されたものの下流に配置されていることが望ましい。
【００１７】
触媒コンバータを内燃機関の排気系に複数個配置することにより、排気ガス中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）をより低減することができる。そして、複数の触媒コンバータのうち最後段に配置されたものが最も温度が上がりにくい。このため、最後段に配置された触媒コンバータの酸素濃度が低下するとＮＯｘ浄化率がより悪化する。そこで、複数の触媒コンバータのうち最後段に配置されたものの下流にＯ２センサを配置して、上記したようにバルブオーバーラップ期間の増大させることにより、内部ＥＧＲ効果によってＮＯｘの排出を効率的に低減することができる。その結果、排気ガス中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）を非常に効率よく低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置によれば、上記した通り、排気ガス中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）を効率よく浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、本発明の排気ガス浄化装置を自動車のエンジンシステムに適用したものである。
【００２０】
そこで、本実施の形態に係るエンジンシステムの構成を図１に示す。図１は、自動車に搭載されたエンジンシステムの概略構成を示す図である。図１のエンジンシステムにおいて、多気筒のエンジン１は、周知の構造を有するレシプロタイプのものであり、この実施の形態では、１番気筒＃１〜６番気筒＃６の６気筒を有する。エンジン１は、吸気通路２を通じて吸入される燃料と空気との可燃混合気を、各気筒＃１〜＃６の燃焼室で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気を排気通路３を通じて排出させることにより、ピストン（図示しない）を動作させてクランクシャフト４を回転させ、動力を得るようになっている。
【００２１】
吸気通路２に設けられたスロットルバルブ５は、同通路２を通じて各気筒＃１〜＃６に吸入される空気量（吸気量）ＧＡを調節するために開閉される。このバルブ５は、運転席に設けられたアクセルペダル６の操作に連動して作動する。スロットルバルブ５に対して設けられたスロットルセンサ２１は、このバルブ５の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気通路２に設けられた吸気圧センサ２２は、スロットルバルブ５より下流の吸気通路２における吸気圧ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
【００２２】
各気筒＃１〜＃６に対応して設けられた複数の燃料噴射弁（インジェクタ）７は、各気筒＃１〜＃６の吸気ポートに対して燃料を噴射する。これらインジェクタ７は、一つのデリバリパイプ８に接続される。デリバリパイプ８には、燃料タンク９に内蔵された燃料ポンプ１３が燃料パイプ１４を介して接続される。燃料パイプ１４の途中には、燃料フィルタ１５が設けられる。燃料タンク９の中の燃料は、燃料ポンプ１３により燃料パイプ１４へ吐出され、燃料フィルタ１５で異物が除去された後、デリバリパイプ８へ圧送されて各インジェクタ７へ分配される。分配された燃料は、各インジェクタ７が作動することにより、吸気ポートへ噴射され、空気との可燃混合気を形成して各気筒＃１〜＃６に取り込まれる。
【００２３】
各気筒＃１〜＃６に対応してエンジン１に設けられた複数の点火プラグ１０は、ディストリビュータ１１から分配される点火信号を受けて作動する。ディストリビュータ１１は、イグナイタ１２から出力される高電圧をクランクシャフト４の回転角、すなわち「クランク角（°ＣＡ）」の変化に対応して各点火プラグ１０へ分配する。各点火プラグ１０による点火時期は、イグナイタ１２から出力される高電圧の出力タイミングにより決定される。つまり、イグナイタ１２が制御されることにより、各気筒＃１〜＃６における各点火プラグ１０の点火時期が制御される。
【００２４】
排気通路３に設けられた触媒コンバータ１６，３６は、エンジン１から排出される排気ガスを浄化するための三元触媒１７，３７を内蔵する。周知のように、三元触媒１７，３７は、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行う。これにより排気ガス中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ、ＮＯｘ）を、無害な二酸化炭素（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び窒素（Ｎ2）に清浄化する。三元触媒１７，３７の持つ排気清浄化特性は、エンジン１における設定空燃比により大きく変わる。すなわち、空燃比が薄いときには、燃焼後の酸素（Ｏ2）の量が多くなり、酸化作用が活発に、還元作用が不活発になる。この酸化と還元のバランスがとれたとき（理論空燃比に近付いたとき）、三元触媒１７，３７は最も有効に働くことになる。
【００２５】
排気通路３において、三元触媒１７の上流側にはＯ２センサ２３が、下流側にはＯ２センサ２４がそれぞれ設けられる。また、三元触媒３７の下流側にＯ２センサ３４が設けられる。Ｏ２センサ２３は、エンジン１から排気通路３へ排出される排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。Ｏ２センサ２４は、三元触媒１７を通過した排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。Ｏ２センサ３４は、三元触媒３７を通過した排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号（出力電圧Ｖｒ）を出力する。そして、Ｏ２センサ２３とＯ２センサ２４との出力電圧等に基づいて、三元触媒１７に対する公知の触媒劣化診断が実施されるようになっている。
【００２６】
ディストリビュータ１１に設けられた回転速度センサ２５は、クランクシャフト４の角速度、すなわち、エンジン回転速度ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。ディストリビュータ１１には、クランクシャフト４の回転に連動して回転し外周に複数の歯を有するロータ（図示しない）が内蔵される。回転速度センサ２５は、このロータと、ロータの外周に対向配置された電磁ピックアップ（図示しない）とを備える。このロータの回転に伴い電磁ピックアップが各歯の通過を検出する毎に、回転速度センサ２５から一つのパルス信号が出力される。この実施の形態では、クランク角が３０°ＣＡ進む毎に、回転速度センサ２５から一つのパルス信号が出力される。
【００２７】
同じく、ディストリビュータ１１には、ロータの回転に応じてクランク角の変化を所定の割合で検出するための気筒判別センサ２６が設けられる。この実施の形態では、１番気筒＃１〜６番気筒＃６の全てがそれぞれ燃焼行程を終了するまでにクランクシャフト４が２回転するものとして、７２０°ＣＡ毎の割合で、気筒判別センサ２６から基準位置信号ＧＳとしての一つのパルス信号が出力される。
【００２８】
エンジン１に設けられ水温センサ２７は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。この冷却水温ＴＨＷは、エンジン１の温度状態を反映している。
【００２９】
また、上記のエンジンシステムが搭載される車両側には、その車両の車速を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する車速センサ２８が取り付けられている。
【００３０】
この実施の形態で、電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、各種センサ２１〜２８から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ３０は、これら入力信号に基づいて空燃比制御を含む燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行し、各インジェクタ７及びイグナイタ１２をそれぞれ制御する。併せて、ＥＣＵ３０は、上記各種信号に基づいて後述するＶＶＴ機構４０の動作を制御するものであり、本発明の制御手段に相当する。
【００３１】
ここで、燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じて各インジェクタ７を制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射タイミングを制御することである。空燃比制御とは、少なくともＯ２センサ２３からの出力電圧に基づいて、各インジェクタ７を制御することにより、エンジン１の空燃比を理論空燃比等の所定の空燃比にフィードバック制御することである。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じてイグナイタ１２を制御することにより、各点火プラグ１０による点火時期を制御することである。
【００３２】
そして、周知のようにＥＣＵ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等を備える。ＲＯＭは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。ＥＣＵ（ＣＰＵ）３０は、これら制御プログラムに従い前述した各種制御等を実行する。
【００３３】
またエンジン１には、吸気バルブ（あるいは排気バルブ）の開閉動作タイミングを可変制御する周知のバルブタイミング可変機構が搭載されている。そこで、エンジン１に搭載されるバルブタイミング可変機構の概略構成を図２を参照しながら説明する。図２は、バルブタイミング可変機構の概略構成を示す斜視図である。
【００３４】
バルブタイミング可変機構（以下、ＶＶＴ機構という）４０は、エンジン１の吸気カムシャフト４１の先端部に装着されており、吸気カムシャフト４１と相対回転可能になっている。また、吸気カムシャフト４１の先端部には、ＶＶＴ機構４０と一体に回転するように設けられた吸気カムスプロケット４２が備わっている。  一方、排気カムシャフト４３の先端部には、排気カムシャフト４３と一体に回転するように設けられた排気カムスプロケット４４が備わっている。なお、ＶＶＴ機構４０は、本発明のバルブ開閉動作可変手段に相当する。
【００３５】
そして、吸気カムスプロケット４２と、排気カムスプロケット４４と、エンジン１のクランクシャフト４にクランクシャフト４と一体に回転するように設けられたクランクシャフト・スプロケット（図示しない）とが、タイミングチェーン４５を介して駆動連結されている。クランクシャフト・スプロケットと吸気カムスプロケット４２（あるいは排気カムスプロケット４４）とのギア比は１：２であり、クランクシャフト・スプロケットが１回転する間に吸気カムスプロケット４２（あるいは排気カムスプロケット４４）は２回転するようになっている。
【００３６】
吸気カムシャフト４１および排気カムシャフト４３には、それぞれ複数の吸気カム４６および排気カム４７が一体回転可能に設けられている。吸気カム４６および排気カム４７は、その押圧に基づき吸気バルブ４８および排気バルブ４９を開閉駆動するようになっている。ＶＶＴ機構４０は、ＥＣＵ３０の指令信号に基づいて油圧駆動され、吸気カムシャフト４１との相対的な回転位相を所望の状態に調整する機能を有している。すなわち、排気カムシャフト４３がクランクシャフト４と同期して回転するのに対し、吸気カムシャフト４１とクランクシャフト４との相対回転位相はＶＶＴ機構４０によって可変とされる。このようにして、エンジン１では、ＶＶＴ機構４０の機能を通じ、吸気バルブ４８の開閉弁動作タイミング（排気バルブ４９に対する相対的な動作タイミング）が適宜変更することができるようになっている。
【００３７】
次に、ＥＣＵ３０が実行する排気ガス浄化処理の内容について、図３を参照しながら説明する。図３は、排気ガス浄化処理の内容を示すフローチャートである。そして、ＥＣＵ３０は、この処理ルーチンを所定時間毎に周期的に実行する。
【００３８】
まず、ＥＣＵ３０は、三元触媒１７が劣化しているか否かを判断する（Ｓ１）。三元触媒１７の劣化判断は、Ｏ２センサ２３とＯ２センサ２４との出力電圧等に基づく公知の劣化診断方法をよって行えばよい。そして、ＥＣＵ３０は、三元触媒１７が劣化していると判断したときには（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｏ２センサ３４の出力電圧Ｖｒが所定電圧Ｖ１を超えているか否かを判断する（Ｓ２）。ここで、所定電圧Ｖ１は、理論空燃比における出力電圧を設定すればよい。そして、Ｏ２センサ３４の出力電圧Ｖｒが所定電圧Ｖ１を超えていない場合には（Ｓ２：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は、エンジン１の燃焼状態がリーン状態からリッチ状態に移行してからの時間を計測するリッチ継続時間カウンタのカウント値をクリアする（Ｓ３）。なお、Ｓ１において、ＥＣＵ３０は、三元触媒１７が劣化していない判断したときには（Ｓ１：ＮＯ）、この処理ルーチンを終了する。
【００３９】
そして、Ｏ２センサ３４の出力電圧Ｖｒが所定電圧Ｖ１を超える、つまりエンジン１の燃焼状態がリーン状態からリッチ状態に移行すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、リッチ継続時間カウンタのカウント値をカウントアップする（Ｓ４）。このカウントアップは、リッチ継続時間カウンタのカウント値が所定値Ｔ１に達するまで継続される（Ｓ５：ＮＯ）。
【００４０】
その後、リッチ継続時間カウンタのカウント値が所定値Ｔ１に達すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、車速センサ２８の出力信号に基づき車速がゼロより大きいか否かを判断する（Ｓ６）。このとき、車速がゼロより大きい場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、従来から行われているＶＶＴ制御における進角量にＶＶＴ補正量を加算し、加算後の進角量に基づきＶＶＴ機構４０を作動させる（Ｓ７）。これにより、吸気バルブ４８の開弁タイミングが所定角だけ進角させられるので、吸気バルブ４８と排気バルブ４９とのバルブオーバーラップ期間が増大する。
【００４１】
ここで、ＶＶＴ補正量は、エンジン１の性能に悪影響を与えないような値に設定されている。具体的に、ＶＶＴ補正量は、図４に示すように、エンジン回転数ＮＥとエンジン負荷とによって定めている。そして、図４に示すＶＶＴ補正量をマップ化してＥＣＵ３０のＲＯＭ内に記憶させている。これにより、ＥＣＵ３０は、リッチ継続時間カウンタのカウンタ値が所定値Ｔ１に達したときのエンジン回転数ＮＥとエンジン負荷とに基づきＶＶＴ補正量を決定する。
【００４２】
そして、所定値Ｔ１として、リッチ状態が継続して三元触媒３７のＮＯｘ浄化率が悪化し、三元触媒３７からＮＯｘが排出され始めるまでのカウント値（時間）が設定されている。このため、三元触媒３７のＮＯｘ浄化率が悪化しても、吸気バルブ４８と排気バルブ４９とのバルブオーバーラップ期間が増大するので、内部ＥＧＲ効果によりエンジン１から排出されるＮＯｘが低減される。したがって、排気ガス中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）を効率よく浄化することができる。
【００４３】
なお、車速がゼロの場合には（Ｓ６：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は、ＶＶＴ補正量をゼロに設定する。また、車速がゼロの場合には、従来のＶＶＴ制御におけるＶＶＴ進角量もゼロである。つまり、車速がゼロの場合には、ＶＶＴ機構４０は作動しない。これにより、車速がゼロの場合に、ノッキング等の問題を発生させないようにしている。
【００４４】
ここで、上記の処理ルーチンを実行した場合における、空燃比、ＮＯｘ排出量、Ｏ２センサ出力Ｖｒ、リッチ継続時間（カウント値）、吸気バルブの進角量、および車速の挙動について、図５を参照しながら説明する。図５は、三元触媒１７が劣化していると判断された後におけるＮＯｘ排出量、Ｏ２センサ出力Ｖｒ、リッチ継続時間（カウント値）、吸気バルブの進角量、および車速の挙動を示すタイムチャートである。
【００４５】
まず、三元触媒１７が劣化していると判断されているので（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ２の処理が実施されることになる。そして、減速時において燃料カットが実施された直後の時刻ｔ１では、Ｏ２センサ３４の出力電圧Ｖｒは、所定電圧Ｖ１よりも小さい（Ｓ２：ＮＯ）。このため、リッチ継続時間カウンタのカウント値がクリアされる（Ｓ３）。したがって、リッチ継続時間（カウンタ値）はゼロとなっている。そして、時刻ｔ２において、Ｏ２センサ３４の出力電圧Ｖｒが、所定電圧Ｖ１を超える（Ｓ２：ＹＥＳ）。このため、リッチ継続時間カウンタのカウントアップが開始される（Ｓ４）。
【００４６】
そして、時刻ｔ３において、リッチ継続時間カウンタのカウント値が所定値Ｔ１に達する（Ｓ５：ＹＥＳ）。このとき、ＮＯｘ排出量が多くなり始める。しかしながら、本実施の形態に係る排気ガス浄化装置では、リッチ継続時間カウンタのカウント値が所定値Ｔ１に達したときに、車速がゼロではないので（Ｓ６：ＹＥＳ）、吸気バルブ４８の開弁タイミングが、従来のＶＶＴ制御において行われる進角よりもさらに進角させられる（Ｓ７）。なお、破線は従来のＶＶＴ制御での進角量を示す。このように、吸気バルブ４８の開弁タイミングが進角させられるので、吸気バルブ４８と排気バルブ４９とのバルブオーバーラップ期間が増大する。その結果、内部ＥＧＲ効果により、ＮＯｘの排出を低減することができる。そして、このような処理を実施しない従来の排気ガス浄化装置に対して、ＮＯｘ排出量を６０〜７０％程度とすることができた。なお、破線は、従来の排気ガス浄化装置のＮＯｘ排出量を示す。
【００４７】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る排気ガス浄化装置では、エンジン１の排気通路３に三元触媒１７，３７をそれぞれ内蔵する２つの触媒コンバータ１６，３６を配置している。そして、後段に位置する触媒コンバータ３６の下流に配置したＯ２センサ３４の出力電圧Ｖｒが所定値Ｖ１を上回ったときからの経過時間が所定時間Ｔ１に達したときに、ＶＶＴ機構４０を作動させて吸気バルブ４８の開弁タイミングを進角させる。これにより、三元触媒３７のＮＯｘ浄化率が低下しても、吸気バルブ４８と排気バルブ４９とのバルブオーバーラップ期間が増大されるので、内部ＥＧＲ効果によりエンジン１から排出されるＮＯｘを低減することができる。その結果、本実施の形態に係る排気ガス浄化装置では、排気ガス中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）を効率よく浄化することができる。
【００４８】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、吸気バルブ４８と排気バルブ４９とのバルブオーバーラップ期間を増大させるために、吸気バルブ４８の開弁タイミングを進角させているが、排気バルブ４９の開弁タイミングを遅角させるようにしてもよい。
【００４９】
また、吸気バルブ４８の開弁タイミングを遅角させる、あるいは排気バルブ４９の開弁タイミングを進角させて、バルブオーバーラップ期間を長くしても、吸気系から排気系に吹き抜けるガス量を減少させることができるので、内部ＥＧＲの効果を得ることができる。
【００５０】
さらに、上記した実施の形態では、２つの触媒コンバータ１６，３６を備えるエンジンシステムを例示したが、本発明は、触媒コンバータを１つ、あるいは２つ以上備えるエンジンシステムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施の形態に係るエンジンシステムの概略構成を示す図である。
【図２】バルブタイミング可変機構の概略構成を示す斜視図である。
【図３】排気ガス浄化処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】エンジンの運転状態とＶＶＴ補正量との関係を示す図である。
【図５】触媒が劣化していると判断された後におけるＮＯｘ排出量、Ｏ２センサ出力Ｖｒ、リッチ継続時間（カウント値）、吸気バルブの進角量、および車速の挙動を示すタイムチャートである。
【図６】三元触媒における酸素濃度変化に対するＮＯｘ浄化率の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    エンジン
２８  車速センサ
３０  ＥＣＵ
３６  触媒コンバータ
３７  三元触媒
３４  Ｏ２センサ
４０  バルブタイミング可変機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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