(57)【要約】【課題】後段触媒を昇温制御する際に空燃比制御モードの切り替えを行う内燃機関において、空燃比制御モードの切り替えの際においても排気ガスの実際の空燃比を目標値に精度よく制御すること。【解決手段】本発明の排気浄化装置は、排気中の水素が空燃比センサの出力値に与える影響を考慮して、第１および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて第１および第２の空燃比制御モードのそれぞれの実行時における後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段を具備し、空燃比制御モードを切り替える際には、切り替え直後から所定期間の間は、後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を、切替え時の第１および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて目標空燃比算出手段により算出された第１の空燃比制御モード時における目標空燃比と第２の空燃比制御モード時における目標空燃比との間の空燃比に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒が第１の気筒群と第２の気筒群に分割されており、前記第１の気筒群に対して共通の第１の排気通路内および前記第２の気筒群に対して共通の第２の排気通路内に夫々酸化機能を有する前段触媒が配置されており、前記第１の排気通路および前記第２の排気通路が夫々対応する前記前段触媒の下流において酸化機能を有する共通の後段触媒に連結されている内燃機関の排気浄化装置であって、
前記後段触媒からＳＯｘを放出するために前記後段触媒を昇温すべきときに、前記第１の気筒群の全気筒の空燃比をリッチにすると共に前記第２の気筒群の全気筒の空燃比をリーンにする第１の空燃比制御モードと、前記第１の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンにして前記第１の気筒群の平均空燃比をリッチにし且つ前記第２の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンして前記第２の気筒群の平均空燃比をリーンにする第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える内燃機関の排気浄化装置において、
前記後段触媒の排気ガス入口部に配設され前記後段触媒に流入する排気ガスの空燃比を出力する空燃比センサであって、前記後段触媒に流入する排気ガスの空燃比を制御するために使用される空燃比センサと、
前記第１の気筒群および前記第２の気筒群から排出される排気ガス中の水素が前記空燃比センサの出力値に与える影響を考慮して、前記第１の気筒群および前記第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて前記第１の空燃比制御モードおよび前記第２の空燃比制御モードのそれぞれの実行時における前記後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段とを具備し、
前記第１の空燃比制御モードと前記第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際には、切り替え直後から所定期間の間は、前記後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を、切替え時の前記第１の気筒群および前記第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて前記目標空燃比算出手段により算出された前記第１の空燃比制御モードにおける目標空燃比と前記第２の空燃比制御モードにおける目標空燃比との間の空燃比に設定する、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気浄化装置は、機関運転状態に応じて１つのリッチ空燃比と１つのリーン空燃比とを設定し、前記１つのリッチ空燃比が、前記第１の空燃比制御モードおよび前記第２の空燃比制御モードにおいてリッチ空燃比とされる前記第１の気筒群および前記第２の気筒群の各気筒の空燃比として割り当てられ、前記１つのリーン空燃比が、前記第１の空燃比制御モードおよび前記第２の空燃比制御モードにおいてリーン空燃比とされる前記第１の気筒群および前記第２の気筒群の各気筒の空燃比として割り当てられ、
前記目標空燃比算出手段は、前記１つのリッチ空燃比のリッチ度合いが強いほど、よりリッチ側に目標空燃比を設定する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記目標空燃比算出手段により算出される前記第１の空燃比制御モードの目標空燃比は、前記１つのリッチ空燃比のリッチ度合いが同じであるときの前記目標空燃比算出手段により算出される前記第２の空燃比制御モードの目標空燃比よりもリッチ側に設定される、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１の空燃比制御モードと前記第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際の前記後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比は、前記目標空燃比算出手段により算出された切り替え前の空燃比制御モードにおける目標空燃比から、切り替え直後から前記所定期間の間に徐々に、前記目標空燃比算出手段により算出された切り替え後の空燃比制御モードにおける目標空燃比へと移行する、請求項１から請求項３の何れか一つの請求項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第１の空燃比制御モードと前記第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際には、切り替え直後から前記所定期間の間は、前記後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を、前記目標空燃比算出手段により算出された切り替え前の空燃比制御モードにおける目標空燃比と切り替え後の空燃比制御モードにおける目標空燃比との中間値の空燃比に設定する、請求項１から請求項３のいずれか一つの請求項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵触媒を機関排気通路内に配置した内燃機関において、気筒が第１の気筒群と第２の気筒群に分割されており、第１の気筒群の排気通路と第２の気筒群の排気通路とを合流させて共通のＮＯｘ吸蔵触媒に連結した内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。この内燃機関では通常、全気筒においてリーン空燃比のもとで燃焼が行われており、このとき発生するＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵される。一方、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力が飽和に近づくとＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ、それによってＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘが放出され還元される。
【０００３】
ところで燃料および潤滑油内にはイオウが含まれており、従って排気ガス中にはＳＯｘが含まれている。このＳＯｘはＮＯｘと共にＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵される。ところがこのＳＯｘは排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけではＮＯｘ吸蔵触媒から放出されず、従ってＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＳＯｘの量が次第に増大していく。その結果吸蔵しうるＮＯｘ量が次第に減少してしまう。従ってＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘ量が増大したときにはＮＯｘ吸蔵触媒からＳＯｘを放出させる必要がある。
【０００４】
この場合、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度をほぼ６００℃以上のＳＯｘ放出温度まで上昇させかつＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯｘ吸蔵触媒からＳＯｘを放出させることができる。ところで上述の内燃機関では第１の気筒群の各気筒の空燃比をリッチとして第２の気筒群の各気筒の空燃比をリーンにしてＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にするようにすると、第１の気筒群から排出された多量の未燃ＨＣが第２の気筒群から排出された過剰酸素によりＮＯｘ吸蔵触媒において酸化せしめられ、このときの酸化反応熱によってＮＯｘ吸蔵触媒の温度を上昇せしめることができる。従って上述の内燃機関ではＮＯｘ吸蔵触媒からＳＯｘを放出するためにＮＯｘ吸蔵触媒を昇温すべきときには第１の気筒群の全気筒の空燃比をリッチにすると共に第２の気筒群の全気筒の空燃比をリッチにするようにしている。
【０００５】
しかしながらこのような内燃機関ではＮＯｘ吸蔵触媒が各気筒からかなり離れた排気通路内に配置されているためにＮＯｘ吸蔵触媒の温度は低く、活性化していない場合も多々ある。ところがこのようにＮＯｘ吸蔵触媒の温度が低く、ＮＯｘ吸蔵触媒が活性化していないときにＮＯｘ吸蔵触媒を昇温すべく一方の気筒群の空燃比をリッチとし、他方の気筒群の空燃比をリーンにすると多量の未燃ＨＣが酸化されることなくＮＯｘ吸蔵触媒をすり抜けてしまい、斯くして昇温作用が十分に行われないばかりでなく、多量の未燃ＨＣが大気中に排出されるという問題を生ずる。
【０００６】
上記問題点を解決するために、気筒が第１の気筒群と第２の気筒群に分割されている内燃機関において、第１の気筒群に対して共通の第１の排気通路内および第２の気筒群に対して共通の第２の排気通路内に夫々酸化機能を有する前段触媒を配置し、第１の排気通路および第２の排気通路が夫々対応する前段触媒の下流において共通の後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒に連結されるようにして、後段触媒からＳＯｘを放出するために後段触媒を昇温すべきときに、第１の気筒群の全気筒の空燃比をリッチにすると共に第２の気筒群の全気筒の空燃比をリーンにして後段触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にするような第１の空燃比制御モードと、前段触媒での酸化反応熱により後段触媒の昇温を可能とするように第１の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンにしかつ第２の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンにして後段触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にするような第２の空燃比制御モードとを後段触媒の温度などに基づいて切り替え、後段触媒を昇温する際の未燃ＨＣの大気への排出を抑制する内燃機関の排気浄化装置が公知である(例えば特許文献２を参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１８９３８８号公報
【特許文献２】特開２００８−９５５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出するＯ2 センサ等の空燃比センサを使用して排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を制御するような場合、排気中に水素が存在すると正確な空燃比制御ができなくなる問題がある。一般に、Ｏ2 センサ等の排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出する空燃比センサでは、センサの検出部（電極）に到達する排気中の酸素濃度と外部大気中の酸素濃度との差により生じる起電力等により排気中の酸素濃度を検出し、この排気酸素濃度から排気空燃比を検出している。このため、検出部に到達する排気の酸素濃度と実際の排気酸素濃度との間に差が生じると正確な空燃比検出を行うことができなくなる。例えば、排気中に水素が存在する場合には、水素の影響によりセンサ検出部に到達する排気の酸素濃度が実際の排気酸素濃度から変化してしまうため、空燃比センサ出力に誤差を生じ空燃比を正確に目標値に制御できなくなる場合が生じる。よって、排気中に水素が存在する場合であって空燃比センサ出力に基づいて排気空燃比を制御する場合、実際の排気空燃比を正確に目標値に制御するためには、排気中の水素濃度を考慮して目標空燃比を補正制御する必要がある。
【０００９】
上記のような、後段触媒からＳＯｘを放出するために後段触媒を昇温すべきときに、第１の気筒群の全気筒の空燃比をリッチにすると共に第２の気筒群の全気筒の空燃比をリッチにして後段触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように制御する第１の空燃比制御モードと、第１の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンにしかつ第２の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンにして後段触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように制御する第２の空燃比制御モードとを切り替える内燃機関においては、第１の空燃比制御モード実行時と第２の空燃比制御モード実行時とでは、前段触媒上での酸化反応に起因して排気ガス中の未燃ＨＣ量や前段触媒温度が異なるため、後段触媒に流入する排気ガス中の水素濃度が異なる。
【００１０】
このような第１及び第２の空燃比制御モードにおける排気ガス中の水素濃度に違いがある場合においても、後段触媒の排気ガス入口部に配設された空燃比センサの出力値に基づいて後段触媒に流入する排気ガスの実際の空燃比を精度よく制御することを可能とする一つの方策として、第１及び第２の空燃比制御モードにおけるそれぞれの実行時における排気ガス中の水素濃度を予め実験などにより把握し、それぞれの空燃比制御モードの実行時に適した目標空燃比を算出できるマップを予め準備し、該マップを使用してそれぞれの空燃比制御モードを実行することが考えられる。
【００１１】
しかしながら、後段触媒に流入する排気ガス中の水素濃度は前段触媒の温度にも影響を受ける。前段触媒の温度は、空燃比制御モードの切り替え時、切り替え前の空燃比制御モード時の温度から切り替え後の空燃比制御モード時の温度へと大きく変化し移行することになるが、その移行には所定の時間を要する。そのため、前段触媒の温度は、切り替え直後からしばらくの間は切り替え前の空燃比制御モード時の影響を受けることになり、後段触媒に流入する排気ガス中の水素濃度も切り替え前の空燃比制御モード時の影響を受けることになる。したがって、後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を切り替え直後に上記予め準備されたマップを使用して算出された切り替え前の空燃比制御モードの目標空燃比から切り替え後の空燃比制御モードの目標空燃比に切り替えてしまうと、後段触媒の排気ガス入口部に配設された空燃比センサの出力値に基づいて後段触媒に流入する排気ガスの実際の空燃比を精度よく制御することができない場合がありうる。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑み、後段触媒を昇温制御する際に上記のような第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとの切り替えを行う内燃機関において、第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとでは後段触媒に流入する排気中の水素濃度が異なるということを考慮して、空燃比制御モードの切り替え時、後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比の補正を行い、空燃比制御モードの切り替えの際においても、後段触媒の排気ガス入口部に配設された空燃比センサの出力値に基づいて後段触媒に流入する排気ガスの実際の空燃比を目標値に精度よく制御することでき、後段触媒の温度の目標温度への精度良い制御と多量の未燃ＨＣの大気中への排出の抑制との両立を図ることを可能とす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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明によれば、気筒が第１の気筒群と第２の気筒群に分割されており、前記第１の気筒群に対して共通の第１の排気通路内および前記第２の気筒群に対して共通の第２の排気通路内に夫々酸化機能を有する前段触媒が配置されており、前記第１の排気通路および前記第２の排気通路が夫々対応する前記前段触媒の下流において酸化機能を有する共通の後段触媒に連結されている内燃機関の排気浄化装置であって、前記後段触媒からＳＯｘを放出するために前記後段触媒を昇温すべきときに、前記第１の気筒群の全気筒の空燃比をリッチにすると共に前記第２の気筒群の全気筒の空燃比をリーンにする第１の空燃比制御モードと、前記第１の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンにして前記第１の気筒群の平均空燃比をリッチにし且つ前記第２の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンして前記第２の気筒群の平均空燃比をリーンにする第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える内燃機関の排気浄化装置において、前記後段触媒の排気ガス入口部に配設され前記後段触媒に流入する排気ガスの空燃比を出力する空燃比センサであって、前記後段触媒に流入する排気ガスの空燃比を制御するために使用される空燃比センサと、前記第１の気筒群および前記第２の気筒群から排出される排気ガス中の水素が前記空燃比センサの出力値に与える影響を考慮して、前記第１の気筒群および前記第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて前記第１の空燃比制御モードおよび前記第２の空燃比制御モードのそれぞれの実行時における前記後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段とを具備し、前記第１の空燃比制御モードと前記第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際には、切り替え直後から所定期間の間は、前記後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を、切替え時の前記第１の気筒群および前記第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて前記目標空燃比算出手段により算出された前記第１の空燃比制御モードにおける目標空燃比と前記第２の空燃比制御モードにおける目標空燃比との間の空燃比に設定する、内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１４】
すなわち、請求項１の発明では、第１および第２の気筒群から排出される排気ガス中の水素が空燃比センサの出力値に与える影響を考慮して、第１および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて第１および前記第２の空燃比制御モードのそれぞれの実行時における後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段を具備し、空燃比制御モードを切り替える際には、切り替え直後から所定期間の間は、後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を、切替え時の第１の気筒群および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて目標空燃比算出手段により算出された第１の空燃比制御モードにおける目標空燃比と第２の空燃比制御モードにおける目標空燃比との間の空燃比に設定する。このような請求項１の発明によれば、空燃比制御モードを切り替える際には、後段触媒に流入する目標空燃比を切り替え直後に目標空燃比算出手段により算出された切り替え前の空燃比制御モードの目標空燃比から切り替え後の空燃比制御モードの目標空燃比に切り替えてしまうのではなく、前段触媒温度が切り替え前の空燃比制御モード時の影響を受ける切り替え直後から所定期間の間は、切り替え時の第１の気筒群および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて目標空燃比算出手段により算出された第１の空燃比制御モードにおける目標空燃比と第２の空燃比制御モードにおける目標空燃比との間の空燃比に設定する補正を行う。これにより、空燃比制御モードの切り替え時においても、後段触媒の排気ガス入口部に配設された空燃比センサの出力値に基づいて後段触媒に流入する排気ガスの実際の空燃比を目標値に精度よく制御することでき、後段触媒の温度の目標温度への精度良い制御と多量の未燃ＨＣの大気中への排出の抑制との両立を図ることを可能とする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、前記排気浄化装置は、機関運転状態に応じて１つのリッチ空燃比と１つのリーン空燃比とを設定し、前記１つのリッチ空燃比が、前記第１の空燃比制御モードおよび前記第２の空燃比制御モードにおいてリッチ空燃比とされる前記第１の気筒群および前記第２の気筒群の各気筒の空燃比として割り当てられ、前記１つのリーン空燃比が、前記第１の空燃比制御モードおよび前記第２の空燃比制御モードにおいてリーン空燃比とされる前記第１の気筒群および前記第２の気筒群の各気筒の空燃比として割り当てられ、前記目標空燃比算出手段は、前記１つのリッチ空燃比のリッチ度合いが強いほど、よりリッチ側に目標空燃比を設定する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１６】
請求項３の発明によれば、前記目標空燃比算出手段により算出される前記第１の空燃比制御モードの目標空燃比は、前記１つのリッチ空燃比のリッチ度合いが同じであるときの前記目標空燃比算出手段により算出される前記第２の空燃比制御モードの目標空燃比よりもリッチ側に設定される、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１７】
請求項４の発明によれば、前記第１の空燃比制御モードと前記第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際の前記後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比は、前記目標空燃比算出手段により算出された切り替え前の空燃比制御モードにおける目標空燃比から、切り替え直後から前記所定期間の間に徐々に、前記目標空燃比算出手段により算出された切り替え後の空燃比制御モードにおける目標空燃比へと移行する、請求項１から請求項３の何れか一つの請求項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１８】
請求項５の発明によれば、前記第１の空燃比制御モードと前記第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際には、切り替え直後から前記所定期間の間は、前記後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を、前記目標空燃比算出手段により算出された切り替え前の空燃比制御モードにおける目標空燃比と切り替え後の空燃比制御モードにおける目標空燃比との中間値の空燃比に設定する、請求項１から請求項３のいずれか一つの請求項に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
各請求項の記載によれば、後段触媒を昇温制御する際に上記のような第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとの切り替えを行う内燃機関において、空燃比制御モードの切り替え時においても、後段触媒の排気ガス入口部に配設された空燃比センサの出力値に基づいて後段触媒に流入する排気ガスの実際の空燃比を目標値に精度よく制御するがことでき、後段触媒の温度の目標温度への精度良い制御と多量の未燃ＨＣの大気中への排出の抑制との両立を図ることが可能となる共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明をＶ型６気筒火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、言うまでもないが本発明は直列６気筒内燃機関等の直列型内燃機関に適用することもできるし、６気筒以外の気筒数の内燃機関にも適用することができる。
【００２１】
図１を参照すると、一方のバンクには点火順序が一つおきの１番気筒＃１、３番気筒＃３および５番気筒＃５の３つの気筒３からなる第１の気筒群１が形成されており、他方のバンクには点火順序が一つおきの２番気筒＃２、４番気筒＃４および６番気筒＃６の３つの気筒３からなる第２の気筒群２が形成されている。第１気筒群１および第２気筒群２の各気筒３は共通の吸気マニホルド４に連結され、吸気マニホルド４の入口部はエアフローメータ５を介してエアクリーナ６に連結される。吸気マニホルド４の入口部にはアクチュエータ７によって開閉制御されるスロットル弁が配置される。
【００２２】
一方、第１気筒群１の各気筒＃１，＃３，＃５は共通の第１の排気マニホルド９ａを介して酸化機能を有する前段触媒１０ａの入口部に連結され、第２気筒群２の各気筒＃２，＃４，＃６は共通の第２の排気マニホルド９ｂを介して酸化機能を有する前段触媒１０ｂの入口部に連結される。前段触媒１０ａの出口部および前段触媒１０ｂの出口部は夫々対応する排気管１１ａ，１１ｂを介して酸化機能を有する共通の後段触媒１２の入口部に連結される。本発明による実施例では前段触媒１０ａおよび前段触媒１０ｂは夫々三元触媒からなり、後段触媒１２はＮＯｘ吸蔵触媒からなる。
【００２３】
電子制御ユニット２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具備する。前段触媒、即ち三元触媒１０ａ，１０ｂの入口部には夫々空燃比センサ１３ａ，１３ｂが配置され、後段触媒、即ちＮＯｘ吸蔵触媒１２の排気ガス入口部にも空燃比センサ１４が配置される。これらの空燃比センサ１３ａ，１３ｂ，１４の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。
【００２４】
アクセルペダル３０にはアクセルペダル３０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ３１が接続され、負荷センサ３１の出力電圧は対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。更に入力ポート２５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３２が接続される。一方、出力ポート２６は対応する駆動回路２８を介してスロットル弁８のアクチュエータ７および各気筒＃１〜＃６に夫々燃料を供給するための燃料噴射弁３４に接続される。
【００２５】
次にＮＯｘ吸蔵触媒１２について説明する。ＮＯｘ吸蔵触媒１２の基体上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図２はこの触媒担体４０の表面部分の断面を図解的に示している。図２に示されるように触媒担体４０の表面上には貴金属触媒４１が分散して担持されており、更に触媒担体４０の表面上にはＮＯｘ吸収剤４２の層が形成されている。
【００２６】
本発明による実施例では貴金属触媒４１として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤４２を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
【００２７】
機関吸気通路、燃焼室およびＮＯｘ吸蔵触媒１２上流の排気通路内に供給された空気および燃料の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯｘ吸収剤４２は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。
【００２８】
即ち、ＮＯｘ吸収剤４２を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図２に示されるように白金Ｐｔ４１上において酸化されてＮＯ2となり、次いでＮＯｘ吸収剤４２内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ3-の形でＮＯｘ吸収剤４２内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤４２内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ４１の表面でＮＯ2が生成され、ＮＯｘ吸収剤４２のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯｘ吸収剤４２内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００２９】
これに対し、排気ガスの空燃比がリッチ或いは理論空燃比にされると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ3-→ＮＯ2）に進み、斯くしてＮＯｘ吸収剤４２内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2の形でＮＯｘ吸収剤４２から放出される。次いで放出されたＮＯｘは排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。
【００３０】
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸収剤４２内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯｘ吸収剤４２のＮＯｘ吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯｘ吸収剤４２によりＮＯｘを吸収できなくなってしまう。従って本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤４２の吸収能力が飽和する前に排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ、それによってＮＯｘ吸収剤４２からＮＯｘが放出せしめられる。
【００３１】
ところで排気ガス中にはＳＯｘ、即ちＳＯ2が含まれており、このＳＯ2がＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入するとこのＳＯ2は白金Ｐｔ４１において酸化されてＳＯ3となる。次いでこのＳＯ3はＮＯｘ吸収剤４２内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ42-の形でＮＯｘ吸収剤４２内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ4を生成する。しかしながらＮＯｘ吸収剤４２が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩ＢａＳＯ4は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩ＢａＳＯ4は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯｘ吸収剤４２内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ4が増大し、斯くしてＮＯｘ吸収剤４２が吸収しうるＮＯｘ量が低下するのでＮＯｘ吸収剤４２内の硫酸塩ＢａＳＯ4の量が増大したときにはＮＯｘ吸収剤４２からＳＯｘを放出させる必要がある。
【００３２】
ところでこの場合、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度を６００℃以上のＳＯｘ放出温度まで上昇させた状態でＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯｘ吸収剤４２からＳＯｘが放出される。従ってＮＯｘ吸収剤４２からＳＯｘを放出すべきときにはまず初めにＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度をＳＯｘ放出温度まで上昇させるＮＯｘ吸蔵触媒１２の昇温制御が行われ、次いでＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度をＳＯｘ放出温度に保持しつつＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするＳＯｘ放出制御が行われる。
【００３３】
次に図３から図５を参照しつつ本発明の実施例において行われているＮＯｘ放出制御およびＳＯｘ放出制御の全体について概略的に説明する。
【００３４】
機関から排出されるＮＯｘ量は機関の運転状態に応じて変化し、斯くしてＮＯｘ吸収剤４２に吸収されるＮＯｘ量も機関の運転状態に応じて変化する。従って本発明による実施例ではＮＯｘ吸蔵触媒１２に単位時間当り吸蔵されるＮＯｘ量ＮＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図３（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されており、このＮＯｘ量ＮＯＸＡを積算することによってＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵されたＮＯｘ量ΣＮＯＸが算出される。本発明による実施例では図４に示されるようにこのＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＮＸに達する毎にＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが一時的にリッチにされ、それによってＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘが放出される。
【００３５】
一方、燃料中には或る割合でイオウが含まれており、従って排気ガス中に含まれるＳＯｘ量、即ちＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵されるＳＯｘ量は燃料噴射量に比例する。燃料噴射量は要求トルクおよび機関回転数の関数であり、従ってＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵されるＳＯｘ量も要求トルクおよび機関回転数の関数となる。本発明による実施例ではＮＯｘ吸蔵触媒１２に単位時間当り吸蔵されるＳＯｘ量ＳＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図３（Ｂ）に示されるようなマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されており、このＳＯｘ量ＳＯＸＡを積算することによってＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵されたＳＯｘ量ΣＳＯＸが算出される。本発明による実施例では図４に示されるようにこのＳＯｘ量ΣＳＯＸが許容値ＳＸに達したときにはＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度ＴがＳＯｘ放出温度ＴＸまで上昇せしめられ、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度ＴがＳＯｘ放出温度ＴＸに保持された状態でＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比がリッチとされる。
【００３６】
図５はＮＯX吸蔵触媒１２に対する処理ルーチンを示している。
図５を参照するとまず初めにステップ５０において図３（Ａ）に示すマップから単位時間当り吸蔵されるＮＯｘ量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ５１ではこのＮＯＸＡがＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵されているＮＯｘ量ΣＮＯＸに加算される。次いでステップ５２では吸蔵ＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＮＸを越えたか否かが判別され、ΣＮＯＸ＞ＮＸとなったときにはステップ５３に進んで燃料噴射量を増量することによりＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリーンからリッチに切換えるリッチ処理が行われ、ΣＮＯＸがクリアされる。
【００３７】
次いでステップ５４では図３（Ｂ）に示すマップから単位時間当り吸蔵されるＳＯｘ量ＳＯＸＡが算出される。次いでステップ５５ではこのＳＯＸＡがＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵されているＳＯｘ量ΣＳＯＸに加算される。次いでステップ５６では吸蔵ＳＯｘ量ΣＳＯＸが許容値ＳＸを越えたか否かが判別され、ΣＳＯＸ＞ＳＸとなったときにはステップ５７に進んでＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度ＴをＳＯｘ放出温度ＴＸまで上昇させる昇温制御が行われる。次いでステップ５８ではＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度をＳＯｘ放出温度ＴＸに維持しつつＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするＳＯｘ放出制御が行われ、ΣＳＯＸがクリアされる。
【００３８】
さて、本発明の排気浄化装置では図５のステップ５７においてＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度をＳＯｘ放出温度ＴＸまで上昇させる際に、一方の気筒群の全気筒の空燃比をリッチにすると共に他方の気筒群の全気筒の空燃比をリーンにする第１の空燃比制御モードと、一方の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンにして一方の気筒群の平均空燃比をリッチにし且つ他方の気筒群の中の一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に一部の気筒の空燃比をリーンして他方の気筒群の平均空燃比をリーンにする第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードの切り替えを適宜行う。
【００３９】
第１の空燃比制御モードにおいては、一方の気筒群、例えば第１の気筒群１の全気筒＃１，＃３，＃５がリッチとされ、他方の気筒群、例えば第２の気筒群２の全気筒＃２，＃４，＃６がリーンとされる。このような第１の空燃比制御モードによれば、第１の気筒群１からは多量の未燃ＨＣが排出され、第２の気筒群２からは多量の過剰酸素が排出されるので、このときＮＯｘ吸蔵触媒１２が活性化していればＮＯｘ吸蔵触媒１２において強力な酸化反応熱が発生し、斯くしてＮＯｘ吸蔵触媒１２を急速に昇温せしめることできる。
【００４０】
第２の空燃比制御モードにおいては、一方の気筒群、例えば第１の気筒群１の全気筒＃１，＃３，＃５の平均空燃比がリッチ空燃比となるように第１の気筒群１のうちの２つの気筒＃１，＃３がリッチにされると共に１つの気筒＃５がリーンとされ、他方の気筒群、例えば第２の気筒群２の全気筒＃２，＃４，＃６の平均空燃比がリーン空燃比となるように第２の気筒群２のうちの２つの気筒＃２，＃４がリーンにされると共に１つの気筒＃６がリッチとされる。このような第２の空燃比制御モードによれば、リッチの気筒＃１，＃３から排出された一部の未燃ＨＣはリーンの気筒＃５から排出される過剰酸素によって三元触媒１０ａ上にて酸化せしめられ、ＮＯｘ吸蔵触媒１２に送り込まれる排気ガス中の未燃ＨＣを抑制することができる。同様に、リッチの気筒＃６から排出された一部の未燃ＨＣはリーンの気筒＃２，＃４から排出される過剰酸素によって三元触媒１０ｂ上にて酸化せしめられ、ＮＯｘ吸蔵触媒１２に送り込まれる排気ガス中の未燃ＨＣを抑制することができる。また、この三元触媒１０ａ，１０ｂ上における酸化作用による酸化反応によって三元触媒１０ａ，１０ｂを流通する排気ガスの温度が上昇せしめられ、斯くして温度上昇した排気ガスによってＮＯｘ吸蔵触媒１２を、第１の空燃比制御モードとの比較においては緩やかではあるが、昇温せしめることができる。
【００４１】
本発明の排気浄化装置では、このような第１及び第２の空燃比制御モードのそれぞれの作用効果を考慮して、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の温度をＳＯｘ放出温度ＴＸまで上昇させる際に、機関運転状態やＮＯｘ吸蔵触媒温度などに応じて第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードの切り替えを適宜行う。
【００４２】
ところで、一般に、Ｏ2 センサ等の排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出する空燃比センサでは、センサの検出部（電極）に到達する排気中の酸素濃度と外部大気中の酸素濃度との差により生じる起電力等により排気中の酸素濃度を検出し、この排気酸素濃度から排気空燃比を検出している。このため、排気中に多くの水素が存在する場合には、空燃比センサ内で水素と酸素との反応が多く行われ、センサ検出部に到達する排気の酸素濃度が実際の排気酸素濃度から変化し、空燃比センサは実際の空燃比よりもリッチ側の出力値を得るようになる。そのため、実際にはリーンであってもリッチであると誤出力する事態も生じる。誤った出力結果を受けてフィードバック制御によりリーン側に戻そうとすると、実際の空燃比が目標値よりもリーン側にずれてしまう場合がある。よって、排気中に水素が存在する場合であって空燃比センサ出力に基づいて排気空燃比を制御する場合、実際の排気空燃比を目標値に精度良く制御するためには、排気中の水素濃度を考慮して目標空燃比を補正する必要がある。
【００４３】
上記のような第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとを切り替える内燃機関においては、第１の空燃比制御モード実行時と第２の空燃比制御モード実行時とでは、前段触媒上での酸化反応に起因して排気ガス中の未燃ＨＣ量や前段触媒温度が異なるため、後段触媒に流入する排気ガス中の水素濃度が異なる。
【００４４】
本発明では、このような第１及び第２の空燃比制御モードにおける排気ガス中の水素濃度に違いがある場合においても、後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２の排気ガス入口部に配設された空燃比センサ１４の出力値に基づいて後段触媒に流入する排気ガスの実際の空燃比を目標値に精度よく制御するために、第１および第２の気筒群から排出される排気ガス中の水素が空燃比センサ１４の出力値に与える影響を考慮して、第１および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて第１および第２の空燃比制御モードのそれぞれの実行時における後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段を有する。
【００４５】
本実施形態においては、第１及び第２の空燃比制御モードにおけるそれぞれの実行時における排気ガス中の水素濃度を予め実験などにより把握し、それぞれの空燃比制御モードの実行時に適した目標空燃比を算出できるマップを目標空燃比制御手段として予めＲＯＭ２２内に準備し、該マップを使用してそれぞれの空燃比制御モードを実行する。
【００４６】
尚、本実施形態においては、機関運転状態に応じて１つのリッチ空燃比と１つのリーン空燃比とが設定され、該１つのリッチ空燃比が、第１および第２の空燃比制御モードにおいてリッチ空燃比とされる第１および第２の気筒群の各気筒の空燃比として割り当てられ、該１つのリーン空燃比が、第１および第２の空燃比制御モードにおいてリーン空燃比とされる第１および第２の気筒群の各気筒の空燃比として割り当てられるものとし、目標空燃比算出手段は、該１つのリッチ空燃比のリッチ度合いが強いほど、よりリッチ側に目標空燃比を設定する。また、空燃比制御モードの切り替え時においては、切り替え時の機関運転状態に応じて１つのリッチ空燃比と１つのリーン空燃比とを設定し、該１つのリッチ空燃比及びリーン空燃比が、切り替え前後の両方の空燃比制御モードにおいて共通に使用されるものとする。
【００４７】
図６は、第１及び第２の空燃比制御モードのそれぞれの実行時に適した目標空燃比を算出するマップの一例を示す図である。図６において、縦軸はＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの実行時目標空燃比を示し、横軸は第１及び第２の気筒群においてリッチ空燃比に設定される気筒の空燃比のリッチ度合いを示す。
【００４８】
一般に、水素は、機関燃焼室で発生するＨ2 Ｏ、ＣＯ、未燃ＨＣ等が、Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ→ＣＯ2 ＋Ｈ2、ＨＣ＋２Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋(5/2) Ｈ2等の水性ガス還元反応を生じることにより生成される。この反応は、排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分が多いほど、すなわち排気空燃比がリッチであるほど発生する水素の量が多くなり、排気空燃比のリッチ度合いが強くなるほど排気中の水素濃度が高くなる。従って、第１および第２の空燃比制御モードのいずれの場合においても、機関運転状態に応じて設定された１つのリッチ空燃比であってリッチ空燃比とされる第１および第２の気筒群の各気筒の空燃比として割り当てられた１つの空燃比のリッチ度合いが強いほど、後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガス中の水素濃度は高く、後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比をリッチ側に大きく補正する必要がある。
【００４９】
また、上記のような第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとを切り替える内燃機関において、第２の空燃比制御モード実行時においては、前段触媒上で未燃ＨＣが酸化されまた該酸化作用による酸化反応熱により前段触媒温度は昇温される。そのため、前段触媒よりも上流側の排気空燃比のリッチ度合いが同じである場合であっても、第２の空燃比制御モード実行時と比較して第１の空燃比制御モード実行時の後段触媒に流入する排気ガス中の水素濃度は高い。従って、機関運転状態に応じて設定された１つのリッチ空燃比であって第１および第２の空燃比制御モードにおいてリッチ空燃比とされる第１および第２の気筒群の各気筒の空燃比として割り当てられた１つのリッチ空燃比のリッチ度合いが同じである場合であっても、第２の空燃比制御モード実行時と比較して第１の空燃比制御モード実行時の後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比をリッチ側に大きく補正する必要がある。
【００５０】
これらのことに基づいて、図６に示すマップにおいては、第１及び第２の空燃比制御モードの両方の空燃比制御モードにおいて、機関運転状態に基づいて第１及び第２の気筒群においてリッチ空燃比に設定される気筒の空燃比のリッチ度合いが強いほど、ＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの目標空燃比はリッチ側に大きく補正される。また、第１及び第２の気筒群においてリッチ空燃比に設定される気筒の空燃比のリッチ度合いが同じである場合には、第２の空燃比制御モードと比較して第１の空燃比制御モードにおける目標空燃比はリッチ側に大きく補正される。このような図６に示すマップを使用してＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比制御を実行すれば、ＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガス中に水素が存在しても、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の排気ガス入口部に配設された空燃比センサ１４の出力値に基づいて、第１及び第２の空燃比制御モードのそれぞれの空燃比制御モードの実行時におけるＮＯｘ触媒１２に流入する排気ガスの実際の空燃比を目標値に精度よく制御することができる。本実施形態においては、ＮＯｘ触媒１２に流入する排気ガスの実際の空燃比の目標値は理論空燃比とされる。
【００５１】
しかしながら、前段触媒の温度は、空燃比制御モードの切り替え時においては、切り替え前の空燃比制御モード時の温度から切り替え後の空燃比制御モード時の温度へと大きく変化することになる。そのため、前段触媒の温度は、切り替え直後からしばらくの間は切り替え前の空燃比制御モード時の影響を受けることになり、ＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガス中の水素濃度も切り替え前の空燃比制御モード時の影響を受けることになる。
【００５２】
例えば、第１の空燃比制御モードから第２の空燃比制御モードへの切り替え時においては、前段触媒の温度は第１の空燃比制御モード時の温度から第２の空燃比制御モード時の温度へと大きく上昇し移行することになるが、この移行には所定の時間を要する。そのため、前段触媒の温度上昇が不十分な切り替え直後からしばらくの間は後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガス中の水素濃度は高く、後に減少していくことになる。
【００５３】
したがって、ＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの目標空燃比を、切り替え直後に、図６に示されるような予め準備されたマップを使用して算出された切り替え前の空燃比制御モード時の目標空燃比から切り替え後の空燃比制御モード時の目標空燃比に切り替えてしまうと、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の排気ガス入口部に配設された空燃比センサ１４の出力値に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの実際の空燃比を目標値に精度よく制御することができない場合がありうる。
【００５４】
このことに基づいて、本発明では、空燃比制御モードの切り替え時には、前段触媒の温度変化を考慮した後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比の補正を行う。具体的は、第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際には、切り替え直後から所定期間の間は、後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの目標空燃比を、切替え時の第１の気筒群および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて目標空燃比算出手段となる図６に示されるようなマップにより算出された第１の空燃比制御モード時における目標空燃比と第２の空燃比制御モード時における目標空燃比との間の空燃比に設定する。例えば、一実施形態においては、第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際の後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの目標空燃比は、切替え時の第１の気筒群および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて目標空燃比算出手段となる図６に示されるようなマップにより算出された切り替え前の空燃比制御モード時における目標空燃比から切り替え後の空燃比制御モード時における目標空燃比へと、所定期間の間に徐々に移行するように設定される。また、別の一実施形態においては、第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際の後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの目標空燃比は、切り替え直後から所定期間の間は、切替え時の第１の気筒群および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて目標空燃比算出手段となる図６に示されるようなマップにより算出された切り替え前の空燃比制御モード時における目標空燃比と切り替え後の空燃比制御モード時における目標空燃比との中間値の空燃比に設定される。このような前段触媒の温度変化を考慮した後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比の補正によれば、空燃比制御モードの切り替え時においても、後段触媒の排気ガス入口部に配設された空燃比センサの出力値に基づいて後段触媒に流入する排気ガスの実際の空燃比を目標値に精度よく制御することでき、後段触媒の温度の目標温度への精度良い制御と多量の未燃ＨＣの大気中への排出の抑制との両立を図ることを可能とする。尚、第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとの間で空燃比制御モードを切り替える際に、後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの目標空燃比を、切替え時の第１の気筒群および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて目標空燃比算出手段となる図６に示されるようなマップにより算出された第１の空燃比制御モード時における目標空燃比と第２の空燃比制御モード時における目標空燃比との間の空燃比に設定する切り替え直後から所定期間は、機関運転状態などに基づいて適当に決定されるものとし、試験評価などにより該所定期間を算出できるマップを準備しＲＯＭ２２内に記憶しておき、該マップを使用して決定されるようにされてもよい。また、該所定期間は、前段触媒の温度に依存して決定されてもよい。
【００５５】
図７は、第１の空燃比制御モードから第２の空燃比制御モードへ切り替える際における、後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比制御のフローチャートである。図８は、第２の空燃比制御モードから第１の空燃比制御モードへ切り替える際における、後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比の制御フローチャートである。
【００５６】
図７におけるステップ１０１においては、第１の空燃比制御モード実行中における第２の空燃比制御モードへの切り替えの要求の有無が確認され、切り替えの要求が確認されるとステップ１０２に進む。ステップ１０２においては、第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとの間での空燃比制御モードの切り替え時における後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガス中の水素濃度に対する前段触媒の温度の影響を考慮して、ＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの切り替え時目標空燃比が、切替え時の第１の気筒群および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて図６に示されるマップにより算出された第１の空燃比制御モード時における目標空燃比と第２の空燃比制御モード時における目標空燃比との間の空燃比に設定される。そして、ステップ１０３においては、ステップ１０２にて設定された切り替え時目標空燃比にて第２の空燃比制御モードが実行され、続くステップ１０４に進む。ステップ１０４においては、ステップ１０３における第２の空燃比制御モードの実行時間が所定期間を経過したか否か、及び／または、前段触媒の温度が機関運転状態に基づいて設定された所定値以上となったか否かが判断される。そして、ステップ１０４において、所定期間が経過した、及び／または、前段触媒の温度が所定値以上となったと判断されると、続くステップ１０５に進み、後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの目標空燃比が、図６に示されるマップにより算出された第２の空燃比制御モード時における実行時目標空燃比とされ、該実行時目標空燃比にて第２の空燃比制御モードが実行される。
【００５７】
一方、図８におけるステップ２０１においては、第２の空燃比制御モード実行中における第１の空燃比制御モードへの切り替えの要求の有無が確認され、切り替えの要求が確認されるとステップ２０２に進む。ステップ２０２においては、第１の空燃比制御モードと第２の空燃比制御モードとの間での空燃比制御モードの切り替え時における後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガス中の水素濃度に対する前段触媒の温度の影響を考慮して、後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの切り替え時目標空燃比が、切替え時の第１の気筒群および第２の気筒群の各気筒の空燃比に基づいて図６に示されるマップにより算出された第１の空燃比制御モード時における目標空燃比と第２の空燃比制御モード時における目標空燃比との間の空燃比に設定される。そして、ステップ２０３においては、ステップ２０２にて設定された切り替え時目標空燃比にて第１の空燃比制御モードが実行され、続くステップ２０４に進む。ステップ２０４においては、ステップ２０３における第１の空燃比制御モードの実行時間が所定期間を経過したか否か、及び／または、前段触媒の温度が機関運転状態に基づいて設定された所定値以下となったか否かが判断される。そして、ステップ２０４において、所定期間が経過した、及び／または、前段触媒の温度が所定値以下となったと判断されると、続くステップ２０５に進み、後段触媒となるＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの目標空燃比が、図６に示されるマップにより算出された第１の空燃比制御モード時における実行時目標空燃比とされ、該実行時目標空燃比にて第１の空燃比制御モードが実行される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ＮＯｘ吸蔵触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。
【図３】吸蔵ＮＯｘ量などのマップを示す図である。
【図４】ＮＯｘ放出制御およびＳＯｘ放出制御を示すタイムチャートである。
【図５】ＮＯｘ吸蔵触媒に対する処理を実行するためのフローチャートである。
【図６】第１及び第２の空燃比制御モードのそれぞれの実行時に適した目標空燃比を算出するマップの一例を示す図である。
【図７】第１の空燃比制御モードから第２の空燃比制御モードへ切り替える際における、後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比制御のフローチャートである。
【図８】第２の空燃比制御モードから第１の空燃比制御モードへ切り替える際における、後段触媒に流入する排気ガスの目標空燃比の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１    第１の気筒群
２    第２の気筒群
３    気筒
１０ａ、１０ｂ    前段触媒
１２    後段触媒
【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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【図７】
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【図８】
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