(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一または複数の気筒からなる第１気筒群と、
一または複数の気筒からなる第２気筒群と、
前記第１気筒群からの排気が導かれる第１上流側触媒と、
前記第２気筒群からの排気が導かれる第２上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第２上流側触媒と、
これら２つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって酸素過剰の雰囲気でＮＯｘをトラップして保持する機能を有する一方、還元剤成分の過剰な雰囲気で保持していたＮＯｘを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、
リーン運転中に前記下流側触媒からＮＯｘを放出させるときに、前記第１上流側触媒入口の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第２上流側触媒入口の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段と
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
前記空燃比制御の実行時に、前記第２上流側触媒から放出されて前記下流側触媒に到達する酸素がなくなったときまたはその後に、前記第１上流側触媒を経てくる還元剤成分の過剰な排気を前記下流側触媒へ到達させる手段
を備えることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
一または複数の気筒からなる第１気筒群と、
一または複数の気筒からなる第２気筒群と、
前記第１気筒群からの排気が導かれる第１上流側触媒と、
前記第２気筒群からの排気が導かれる第２上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第２上流側触媒と、
これら２つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって排気空燃比がリーンである場合にＮＯｘをトラップして保持する機能を有する一方、排気空燃比がストイキまたはリッチである場合に保持していたＮＯｘを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、
リーン運転中に前記下流側触媒からＮＯｘを放出させるときに、前記第１気筒群の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第２気筒群の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段と
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
前記第１気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積を前記第２気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積より大きくすることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記第１気筒群の排気出口付近から前記第１上流側触媒までの排気通路容積を前記第２気筒群の排気出口付近から前記第２上流側触媒までの排気通路容積より大きくすることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１気筒群の排気出口付近から前記第１上流側触媒までの排気通路長さを前記第２気筒群の排気出口付近から前記第２上流側触媒までの排気通路長さより長くすることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記第１気筒群の排気出口付近から前記第１上流側触媒までの排気通路径を前記第２気筒群の排気出口付近から前記第２上流側触媒までの排気通路径より大きくすることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記第１上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路容積を前記第２上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路容積より大きくすることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
前記第１上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路長さを前記第２上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路長さより長くすることを特徴とする請求項６に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
前記第１上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路径を前記第２上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路径より大きくすることを特徴とする請求項６に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
一または複数の気筒からなる第１気筒群と、
一または複数の気筒からなる第２気筒群と、
前記第１気筒群からの排気が導かれる第１上流側触媒と、
前記第２気筒群からの排気が導かれる第２上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第２上流側触媒と、
これら２つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって排気空燃比がリーンである場合にＮＯｘをトラップして保持する機能を有する一方、排気空燃比がストイキまたはリッチである場合に保持していたＮＯｘを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、
リーン運転中に前記下流側触媒からＮＯｘを放出させるときに、前記第１気筒群の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第２気筒群の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段と
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
前記第１気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積と前記第２気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積とがほぼ同じになるように構成するとともに、前記空燃比制御の実行時に、前記第２気筒群の排気空燃比をストイキとした後、一定期間遅らせて前記第１気筒群の排気空燃比をリッチとする遅延手段を設けることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの排気浄化装置、特にエンジンをリーン（希薄混合気）で運転させるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気の空燃比が理論空燃比（以下「ストイキ」という。）のときにＨＣ、ＣＯ成分の酸化とＮＯｘの還元を同時に行ない、有害三成分を浄化するものが三元触媒である。三元触媒はリーン空燃比でのＮＯｘの還元効率が悪いためリーンバーンエンジンの排気中のＮＯｘを低レベルまで浄化することが困難であるので、排気空燃比がリーンである場合にＮＯｘを吸収し、排気空燃比がリッチである場合に吸収したＮＯｘを脱離させて還元処理するＮＯｘ吸収剤を排気通路に配置し、リーン運転中の排出ＮＯｘをこのＮＯｘ吸収剤に吸収させておき、ＮＯｘ吸収剤が所定値以上になったとき排気空燃比を一時的にリッチにしてＨＣ、ＣＯを還元剤としてＮＯｘ吸収剤に供給し、この還元剤成分を用いて吸収したＮＯｘを脱離還元処理することで、ＮＯｘ吸収剤を再生しつつリーンバーンエンジンの排気中のＮＯｘを低レベルまで浄化するようにした技術が公知である。
【０００３】
また、エンジンの始動直後のように触媒が活性状態にない場合には触媒が十分に働くことができず排気中の有害成分を効率よく浄化できないので、なるべく短時間で触媒を活性化させるためエンジンの排気出口近傍に触媒を配置するものが公知である。このためリーンバーンエンジンに使用されるＮＯｘ吸収剤についてもエンジン排気出口近傍に配置することが考えられるが、ＮＯｘ吸収剤はＮＯｘの吸収や脱離、還元を高効率で行なうことのできる温度範囲がエンジン排気出口近傍の温度よりも低い場合があるので、エンジン排気出口近傍にＮＯｘ吸収剤を配置することは必ずしも好ましいことでない。
【０００４】
そこで、エンジン排気出口近傍に始動時用の触媒を配置するとともに、その始動用触媒の下流にＮＯｘ吸収剤を配置するようにしたものがある（特開平１１−６２５６３号公報参照）。このものでは複数の気筒が２つの気筒群に分割され、各気筒群毎に設けた始動用触媒にまず各気筒群からの排気が導かれ、これら２つの始動用触媒を出た排気がまとめてＮＯｘ吸収剤に導かれるように構成してあり、これによりエンジン始動直後に多く発生するＨＣ、ＣＯは始動用触媒で酸化され、暖機完了後のリーン運転中のＮＯｘは下流側のＮＯｘ吸収剤を用いて上述したようにして浄化することで、リーンバーンエンジンにおいても有害三成分を効率よく浄化することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン排気出口近傍に始動用触媒を、その始動用触媒の下流にＮＯｘ吸収剤を配置した上記の従来装置においても、リーン運転域においてＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘを脱離還元処理する場合、排気空燃比を一時的にリッチにして還元剤成分（ＨＣ、ＣＯ）を多く発生させ、これをＮＯｘ吸収剤に供給することになる。
【０００６】
このとき、エンジンから排出された還元剤成分過剰な排気は始動用触媒を通過した後に下流側のＮＯｘ吸収剤へ流入することになるが、エンジンの排気浄化用触媒はその種類に拘わらず酸素ストレージ機能を有しているのが一般的であり、従来装置の始動用触媒が酸素ストレージ機能を有している場合に、通過させるべき還元剤成分を保持酸素によって酸化してしまうという問題が生じる。
【０００７】
そこで、２つに分割されている気筒群の一方だけをリッチ空燃比に制御することが考えられる。すなわち、気筒群毎の始動用触媒はそれぞれの容量が全体の半分であるから、１つの始動用触媒が保持している酸素量も全体の半分であり、触媒保持酸素によって酸化されてしまう還元剤成分の量も半減させることが可能となるからである。
【０００８】
このとき、リッチ空燃比に制御しない気筒群の空燃比はリッチ空燃比気筒群とのトルク差を生じさせないためストイキ程度とすることが望ましいが、この場合ストイキ空燃比気筒群の始動用触媒から酸素が放出され、ＮＯｘ吸収剤上でのＮＯｘ還元効率を低下させる可能性がある。すなわち、触媒が保持していられる酸素の量は雰囲気の酸素濃度が高いほど多いので、リーンからストイキへ空燃比を変化させた気筒群の始動用触媒からはリーン運転中に保持していた酸素の大部分が放出されることになる。この酸素がリッチ空燃比気筒群の始動用触媒を通過した還元剤成分と同時期にＮＯｘ吸収剤へ流入すると、ＮＯｘ吸収剤上では、ＮＯｘと還元剤成分との反応の他に酸素と還元剤成分との反応も行われることになってＮＯｘの還元効率が低下する。
【０００９】
従来装置のＮＯｘ吸収剤は、流入する排気の空燃比がストイキよりリッチ側となればその排気に含まれる還元剤成分の量に無関係にＮＯｘを放出してしまうので、前述のようなＮＯｘ還元効率の低下が起こると還元浄化されずにＮＯｘ吸収剤から放出してしまうＮＯｘの量が多くなる。
【００１０】
そこで本発明は、上流側に始動時用の触媒を配置し、下流側にＮＯｘをトラップして保持する機能を有する触媒を配設する場合に、下流側触媒上でのＮＯｘ還元効率を良好に保つことが可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、一または複数の気筒からなる第１気筒群と、一または複数の気筒からなる第２気筒群と、前記第１気筒群からの排気が導かれる第１上流側触媒と、前記第２気筒群からの排気が導かれる第２上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第２上流側触媒と、これら２つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって酸素過剰の雰囲気でＮＯｘをトラップして保持する機能を有する一方、還元剤成分の過剰な雰囲気で保持していたＮＯｘを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、リーン運転中に前記下流側触媒からＮＯｘを放出させるときに、前記第１上流側触媒入口の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第２上流側触媒入口の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段とを備えるエンジンの排気浄化装置において、前記空燃比制御の実行時に、前記第２上流側触媒から放出されて前記下流側触媒に到達する酸素がなくなったときまたはその後に、前記第１上流側触媒を経てくる還元剤成分の過剰な排気を前記下流側触媒へ到達させる手段を備える。
【００１２】
第２の発明は、一または複数の気筒からなる第１気筒群と、一または複数の気筒からなる第２気筒群と、前記第１気筒群からの排気が導かれる第１上流側触媒と、前記第２気筒群からの排気が導かれる第２上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第２上流側触媒と、これら２つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって排気空燃比がリーンである場合にＮＯｘをトラップして保持する機能を有する一方、排気空燃比がストイキまたはリッチである場合に保持していたＮＯｘを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、リーン運転中に前記下流側触媒からＮＯｘを放出させるときに、前記第１気筒群の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第２気筒群の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段とを備えるエンジンの排気浄化装置において、前記第１気筒群の排気出口付近（たとえば排気ポート）から前記下流側触媒までの排気通路容積を前記第２気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積より大きくする。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において前記第１気筒群の排気出口付近から前記第１上流側触媒までの排気通路容積を前記第２気筒群の排気出口付近から前記第２上流側触媒までの排気通路容積より大きくする。
【００１４】
第４の発明は、第３の発明において前記第１気筒群の排気出口付近から前記第１上流側触媒までの排気通路長さを前記第２気筒群の排気出口付近から前記第２上流側触媒までの排気通路長さより長くする。
【００１５】
第５の発明は、第３の発明おいて前記第１気筒群の排気出口付近から前記第１上流側触媒までの排気通路径を前記第２気筒群の排気出口付近から前記第２上流側触媒までの排気通路径より大きくする。
【００１６】
第６の発明は、第２の発明において前記第１上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路容積を前記第２上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路容積より大きくする。
【００１７】
第７の発明は、第６の発明において前記第１上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路長さを前記第２上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路長さより長くする。
【００１８】
第８の発明は、第６の発明において前記第１上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路径を前記第２上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路径より大きくする。
【００１９】
第９の発明は、一または複数の気筒からなる第１気筒群と、一または複数の気筒からなる第２気筒群と、前記第１気筒群からの排気が導かれる第１上流側触媒と、前記第２気筒群からの排気が導かれる第２上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第２上流側触媒と、これら２つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって排気空燃比がリーンである場合にＮＯｘをトラップして保持する機能を有する一方、排気空燃比がストイキまたはリッチである場合に保持していたＮＯｘを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、リーン運転中に前記下流側触媒からＮＯｘを放出させるときに、前記第１気筒群の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第２気筒群の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段とを備えるエンジンの排気浄化装置において、前記第１気筒群の排気出口付近（たとえば排気ポート）から前記下流側触媒までの排気通路容積と前記第２気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積とがほぼ同じになるように構成するとともに、前記空燃比制御の実行時に、前記第２気筒群の排気空燃比をストイキとした後、一定期間（一定時間）遅らせて前記第１気筒群の排気空燃比をリッチとする遅延手段を設ける。
【００２０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、リーン運転中に下流側触媒からＮＯｘを放出させるときに、第１気筒群の空燃比をリッチ、第２気筒群の空燃比をストイキに制御するので、２つの気筒群の間に大きなトルク差を生じさせることなく上流側触媒によって無駄に酸化されてしまう還元剤成分の量を半減させることができる。
【００２１】
特に、第２上流側触媒から放出された酸素が下流側触媒へ流入している間は還元剤成分を下流側触媒へ流入させないので、この間に下流側触媒からＮＯｘが放出されることがなく、放出酸素の下流側触媒への流入が終了して良好なＮＯｘ還元効率が得られる条件が整ってから還元剤成分を下流側触媒へ流入させるので、下流側触媒に保持されていたＮＯｘを高い効率で還元浄化することができる。すなわち、排気性能を良好に保ちつつ下流側触媒のＮＯｘトラップ機能を効率良く回復させることができる。
【００２２】
第２、第３、第４、第５の発明によれば、第１気筒群の排気出口付近から下流側触媒までの排気通路容積を、第２気筒群の排気出口付近から下流側触媒までの排気通路容積より大きくすることで、リーン運転域での下流側触媒の再生時に、排気空燃比がリッチとなる気筒群（第１気筒群）からの還元剤成分の過剰な雰囲気の排気が第１上流側触媒を経て下流側触媒に流入するタイミングを、排気空燃比がストイキとなる気筒群（第２気筒群）の第２上流側触媒から脱離してくる酸素が下流側触媒に流入するタイミングよりも遅らせることができ、これによって排気性能を良好に保ちつつ下流側触媒を効率よく再生できる。
【００２３】
出力向上に対して各気筒の排気通路の長さをほぼ等しくすることが効果的であるのに、排気出口付近から上流側触媒までの排気通路容積を２つの気筒群間で相違させたのでは出力が低下するのであるが、第６の発明によれば、排気出口付近から上流側触媒までの排気通路の容積を変更することがないので、出力低下を防止できる。
【００２４】
第７、８の発明によれば、下流側の排気通路の容積を長さや径により変更することで、エンジンルーム内のレイアウトが容易となる。
【００２５】
第９の発明によれば、出力向上のための排気通路の等長化を維持しつつ還元剤成分により効率的に下流側触媒の再生を行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン本体、２は吸気通路、３はＤＣモータ等からなるスロットルアクチュエータ３ａにより駆動されるスロットル装置、４はＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）１０からの噴射信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるように燃料を噴射供給する燃料噴射弁である。なお、燃料噴射弁４は燃焼室内に臨んで設けられているが、このタイプに限られるものでない。
【００２７】
ＥＣＵ１０にはクランク角センサ８からの基準位置信号と単位角度信号、エアフローメータ７からの吸入空気量信号、アクセル開度センサ９からのアクセル開度信号、さらには水温センサ（図示しない）からのエンジン冷却水温信号、トランスミッションのギア位置センサ（図示しない）からのギア位置信号、車速センサ（図示しない）からの車速信号等が入力し、これらに基づいて運転状態を判断しながら、負荷のそれほど大きくない所定の運転域においてはリーン空燃比による運転を行い、それ以外の運転域では空燃比を主にストイキへと制御する。
【００２８】
エンジンの構成は直列４気筒で、図示のように気筒番号を振ると、点火順序は＃１−＃３−＃４−＃２の順となっている。これら４つの気筒を２つの気筒群にわけ、このうち＃１気筒および＃４気筒を第１気筒群、残りの＃２気筒および＃３気筒を第２気筒群とし、気筒群毎に排気通路を束ねる。すなわち、＃１気筒の排気通路１４ａと＃４気筒の排気通路１４ｄを束ねて一つの排気通路１５ａとし、同様にして＃２気筒の排気通路１４ｂと＃３気筒の排気通路１４ｃを束ねて一つの排気通路１５ｂとし、これら２つの排気通路１５ａおよび１５ｂをさらに集合させて１つの排気通路１６とする。各部の排気通路を区別する必要があるので、以下では１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを上流側排気通路、１５ａ、１５ｂを下流側排気通路という。
【００２９】
そして、第１気筒群の下流側排気通路１５ａ、第２気筒群の下流側排気通路１５ｂに上流側触媒１１、１２が、排気通路１６に下流側触媒１３が配置される。
【００３０】
このうち上流側触媒１１、１２は、エンジン本体に近いことからエンジン始動後早期に活性化し、活性状態では排気中に過剰な酸素が存在するとき排気中の酸素をトラップして保持し、排気中に過剰な還元剤成分（ＨＣ、ＣＯ）が存在するとき保持していた酸素を放出して排気中の還元剤成分を酸化する機能（酸素ストレージ機能）を有する。
【００３１】
これに対して下流側触媒１３は活性状態で排気中に過剰な酸素が存在するとき排気中のＮＯｘをトラップして保持し、排気中に過剰な還元剤成分が存在するとき保持していたＮＯｘを放出し、その放出したＮＯｘを排気中の還元剤成分で還元する機能を有する。
【００３２】
ここで、上記４つの上流側排気通路１４ａ〜１４ｄはその通路長さおよび通路径がほぼ同一となるように、また２つの下流側排気通路１５ａおよび１５ｂもその通路長さおよび通路径がほぼ同一となるように構成され、さらに２つの上流側触媒１１、１２には触媒容量および触媒機能がほぼ同等のものを選択している。
【００３３】
下流側触媒１３は、前述の通り排気中のＮＯｘをトラップする機能を有しているが、保持ＮＯｘ量が飽和量に近づくとＮＯｘトラップ効率が低下するので、このようなときには還元剤成分過剰な排気を意図的に供給して保持していたＮＯｘを放出させ、ＮＯｘトラップ機能の回復を図る必要がある。
【００３４】
ＥＣＵ１０で実行されるこの触媒再生制御内容を以下のフローチャートにしたがって詳細に説明する。
【００３５】
ここで、フローの説明に入る前に、本実施形態での下流側触媒１３の再生制御を図６の波形図を用いて概説すると、同図は一定の運転条件でリーン運転が継続した場合の各変数の変化をモデル的に示している。本実施形態での再生制御では最下段に示したように、リーン運転途中のｔ２で下流側触媒１３の再生タイミングになると、このｔ２のタイミングより第１、第２のいずれの気筒群（第１気筒群について実線、第２気筒群について破線で示す。なお、両者の差を明確にするため、重ねることはせず、少しずらせている。）とも大きなトルク段差が生じないように徐々に燃料増量してストイキとし（ｔ３のタイミングでストイキになる）、第２気筒群のほうはｔ５の再生終了タイミングまでストイキを継続する。これに対して第１気筒群のほうは空燃比がストイキに達するｔ３のタイミングより所定のディレイ時間（ディレイ期間）後のｔ４のタイミングで空燃比をリッチにしたあと、この空燃比リッチ状態をｔ５の再生終了タイミングまで継続する。
【００３６】
そして、再生が終了するｔ５のタイミングからは第１、第２のいずれの気筒群とも大きなトルク段差が生じないように徐々に燃料減量して再生制御前の空燃比へと戻す（ｔ６のタイミングで再生制御前の空燃比に戻る）。
【００３７】
こうした再生制御を行うため、以下の操作を実行する。
【００３８】
〈１〉リーン運転中に下流側触媒１３にトラップされるＮＯｘ量の積算値をＳＮＯとすればこのＳＮＯが徐々に増えてゆくので（第３段目参照）、ＳＮＯが所定値ＳＬＮＯに達するｔ２のタイミングを再生制御の開始タイミングとし、このときＮＯｘフラグＦＬＧＮＯを０より１に切換える。このＮＯｘフラグはＦＬＧＮＯ＝１のとき再生制御を実行することを、またＦＬＧＮＯ＝０のとき再生制御を実行しないことを示すフラグである（第２段目参照）。
【００３９】
〈２〉再生制御の開始タイミングのｔ２で目標当量比仮り置き値ＴＦＢＹＡ１を目標当量比のマップ値ＴＦＢＹＡｍｐより１．０へと切換える（第５段目の一点鎖線参照）。目標当量比のマップ値ＴＦＢＹＡｍｐはリーン運転時の目標当量比（１．０未満の値）を与えるもので、これにより運転中の空燃比がリーンになる。これに対して、目標当量比仮り置き値ＴＦＢＹＡ１を１．０にすることは空燃比をストイキにすることを意味する。したがって、目標当量比仮り置き値にしたがえばｔ２のタイミングで空燃比がステップ的に大きくなる。しかしながら当量比（空燃比）をステップ的に切換えたのではトルク段差が生じて運転性に影響するので、図示のように徐々に増えていく値（たとえば階段状に増えていく値）を目標当量比ＴＦＢＹＡとして算出する（第５段目の実線参照）。
【００４０】
さらに説明すると、本実施形態のリーンバーンエンジンでは、エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度（アクセル開度センサ９で検出）とに基づいてエンジンの目標トルクＴＴＣを算出し、この目標トルクＴＴＣと目標当量比ＴＦＢＹＡとから目標吸入空気量を算出し、この目標吸入空気量と同じ量の空気が吸入されるようにスロットルアクチュエータ３ａによりスロットルバルブの開度を制御することで、目標当量比ＴＦＢＹＡの変化に関わらず常に運転者が求めるトルクをエンジンが発生するようにしている。この際、目標当量比が急に変化すると吸入空気の制御が追いつかず、運転者の意図せぬトルク変動が生じる可能性がある。このため、上記の目標当量比を徐々に増やす処理（ランプ処理）が必要となる。
【００４１】
〈３〉目標当量比ＴＦＢＹＡが目標当量比仮り置き値ＴＦＢＹＡ１と一致するｔ３のタイミングでディレイ時間タイマＤＬＴＭをゼロにリセットして時間計測を行い（下から２段目参照）、所定のディレイ時間が終了するｔ４のタイミングでリッチ制御フラグＦＬＧＲＳを０より１に切換える（下から３段目参照）。このリッチ制御フラグＦＬＧＲＳはＦＬＧＲＳ＝１のとき空燃比リッチ制御を実行することを、またＦＬＧＲＳ＝０のとき空燃比リッチ制御を実行しないかまたは空燃比リッチ制御の実行に入る前に待機することを示すフラグである。
【００４２】
〈４〉リッチ制御フラグＦＬＧＲＳを０より１に切換えるｔ４のタイミングよりリッチ時間タイマＲＳＴＭを増加させ（第４段目参照）、所定のリッチ制御時間が終了するｔ５のタイミングを再生制御の終了タイミングとし、このときＮＯｘフラグＦＬＧＮＯ、リッチ制御フラグＦＬＧＲＳを１より０に切換える。また、次回の再生制御に備えるためトラップＮＯｘ量積算値ＳＮＯを０に戻す。
【００４３】
〈５〉再生制御の終了タイミングであるｔ５で目標当量比仮り置き値ＴＦＢＹＡ１を１．０よりマップ値ＴＦＢＹＡｍｐへと戻す。このときも当量比（空燃比）を目標当量比仮り置き値ＴＦＢＹＡ１にしたがってステップ的に切換えたのではトルク段差が生じて運転性に影響するので、図示のように徐々に減っていく値（たとえば階段状に減っていく値）を目標当量比ＴＦＢＹＡとして算出する。
【００４４】
〈６〉その後もリーン運転が続く限り、上記の〈１〉〜〈５〉を一連の処理として繰り返す。
【００４５】
以上で再生制御の概説を終え、以下のフローチャートにより具体的に説明する。
【００４６】
図２のフローチャートは再生制御を実行するかそれとも非実行とするかを判定するためのものである。すなわち、空燃比リッチ制御が実行されていない場合には、下流側触媒１３の保持ＮＯｘ量の推定演算を行って再生制御を実行するか実行しないのかを判定し、これに対して空燃比リッチ制御が実行されている間は空燃比リッチ制御の実行開始からの時間を計測して再生制御の終了タイミングとなったかどうかを判定する。
【００４７】
なお、ここで行う処理は一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。この演算周期は後述する図３〜図５のフローチャートも同じである。
【００４８】
Ｓ１０１ではエンジン回転速度Ｎｅ、目標トルクＴＴＣ、リッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭを読み込む。エンジン回転速度Ｎｅはクランク角センサ８からのクランク角信号に基づいて、また目標トルクＴＴＣは図示しない目標トルク算出ルーチンで算出される。リッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭは後述する再生制御時間を算出するためのフローチャート（図５）により算出され、ＥＣＭ１０内のメモリ（ＲＡＭ）に格納されるので、そのメモリよりから読み込めばよい。
【００４９】
Ｓ１０２ではリッチ制御フラグＦＬＧＲＳをみる。このフラグは第１気筒群に対してのみ必要となるフラグで、ＦＬＧＲＳ＝１のとき第１気筒群に対して空燃比リッチ制御を行うことを、またＦＬＧＲＳ＝０のとき第１気筒群に対して空燃比リッチ制御を行わないかまたは空燃比リッチ制御の前の待機状態にあることを示す。
【００５０】
リーン空燃比での運転中にはＮＯｘが多く排出され、このＮＯｘが下流側触媒１３にトラップされる。このトラップＮＯｘ量を積算した値が所定値に達したら再生制御を行わなければならないが、ここではまずトラップＮＯｘ量の積算値が所定値に到達していない状態で考えると、このとき図６に示したように、リッチ制御フラグＦＬＧＲＳ＝０（空燃比リッチ制御の非実行中）であるので、Ｓ１０３に進み、エンジン回転速度Ｎｅと目標トルクＴＴＣに基づいて、演算周期当たり（所定時間当たり）にエンジンから排出されるＮＯｘ量を算出し、これに下流側触媒１３のトラップ効率を乗算した値を、演算周期当たりに下流側触媒１３にトラップされるＮＯｘ量△ＮＯとして算出する。
【００５１】
Ｓ１０４ではトラップＮＯｘ量積算値の前回値であるＳＮＯｚにこの演算周期当たりのトラップＮＯｘ量△ＮＯを加算した値を、トラップＮＯｘ量積算値（の今回値）ＳＮＯとして算出し、これをＳ１０５で所定値ＳＬＳＮＯと比較する。
【００５２】
ＳＮＯがＳＬＳＮＯ以下（再生制御の開始時期でない）のときはそのまま今回の処理を終了する。次回からもリーン空燃比での運転が続いていればＳ１０３、Ｓ１０４の操作を繰り返し、やがてＳＮＯがＳＬＳＮＯより大きくなると、再生制御を実行する必要があると判断し、Ｓ１０６に進んでＮＯｘフラグＦＬＧＮＯを１に設定する。ＮＯｘフラグはＦＬＧＮＯ＝１のとき再生制御を実行することを、またＦＬＧＮＯ＝０のとき再生制御を実行しないことを示す。
【００５３】
Ｓ１０６ではまたリッチ時間タイマＲＳＴＭをゼロにリセットする。リッチ時間タイマＲＳＴＭは空燃比リッチ制御に入ってからの時間を計測するためのものである。
【００５４】
次回からもリーン空燃比での運転が続いていればＳ１０６の操作を繰り返す。
【００５５】
一方、後述する図３のフローによりリッチ制御フラグＦＬＧＲＳがＦＬＧＲＳ＝１（空燃比リッチ制御の実行中）になると、Ｓ１０２よりＳ１０７に進み、リッチ時間タイマＲＳＴＭとリッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭを比較する。リッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭは空燃比リッチ制御を継続する時間を定めるものである。
【００５６】
リッチ時間タイマＲＳＴＭがリッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭ未満であるときにはＳ１０８に進んで、リッチ時間タイマの前回値であるＲＳＴＭｚに本ルーチンの演算周期ｔを加算した値をリッチ時間タイマ（の今回値）ＲＳＴＭとする。ＦＬＧＲＳ＝１であって次回からもリッチ空燃比での運転が続いていればＳ１０８の操作を繰り返し、やがてリッチ時間タイマＲＳＴＭがリッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭ以上になると、再生のための必要十分な空燃比リッチ制御が行われたと判断し、再生制御を終了するためＳ１０７よりＳ１０９に進み、ＮＯｘフラグＦＬＧＮＯを０（再生制御の実行不要）に戻し、トラップＮＯｘ量積算値ＳＮＯをゼロにリセットする。
【００５７】
なお、図示しないが、本ルーチンにおいて次回の演算時に必要となる値（たとえばＳＮＯｚ、ＲＳＴＭｚ）あるいは他のルーチンにおいて必要となる値（たとえばＦＬＧＮＯの値）はＥＣＭ１０内のメモリに格納している。
【００５８】
図３のフローチャートは目標当量比ＴＦＢＹＡを算出するためのものである。
【００５９】
Ｓ２０１ではエンジン回転速度Ｎｅ、目標トルクＴＴＣ、リッチ制御ディレイ時間ＳＬＤＬＴＭを読み込む。リッチ制御ディレイ時間ＳＬＤＬＴＭも、上記のリッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭと同様、後述する再生制御時間を算出するためのフローチャート（図５）で算出され、ＥＣＭ１０内のメモリに格納されるので、そのメモリよりから読み込めばよい。
【００６０】
Ｓ２０２ではエンジン回転速度Ｎｅと目標トルクＴＴＣに基づいて、ＮｅとＴＴＣとに対応させて目標当量比を記憶させてある制御マップをルックアップすることにより目標当量比マップ値ＴＦＢＹＡｍｐを算出する。ＴＦＢＹＡｍｐは基本的に１．０より小さい値に設定されており、エンジンをリーン空燃比で運転するようになっている。
【００６１】
Ｓ２０３ではＮＯｘフラグＦＬＧＮＯをみる。ＦＬＧＮＯ＝０（再生制御を実行していない）であるときは、ＴＦＢＹＡｍｐを目標当量比仮り置き値ＴＦＢＹＡ１に入れ、これに対してＦＬＧＮＯ＝１（再生制御を実行している）であるときは、Ｓ２０３よりＳ２０５に進みＴＦＢＹＡｍｐを無視して目標当量比仮り置き値ＴＦＢＹＡ１に１．０を入れる。
【００６２】
Ｓ２０６〜Ｓ２１２は目標当量比が急変しないようにする処理（ランプ処理）を行う部分である。Ｓ２０６では目標当量比の前回値であるＴＦＢＹＡｚと目標当量比の仮り置き値ＴＦＢＹＡ１を比較する。ＴＦＢＹＡｚがＴＦＢＹＡ１より小さいときにはＳ２０７に進みＴＦＢＹＡｚに所定のきざみ値ＤＭＰを加算した値を目標当量比（の今回値）ＴＦＢＹＡとして算出する。Ｓ２０８、Ｓ２０９ではこのＴＦＢＹＡと目標当量比の仮り置き値ＴＦＢＹＡ１（＝１．０）を比較し、ＴＦＢＹＡがＴＦＢＹＡ１以上となったときＴＦＢＹＡの値をＴＦＢＹＡ１に制限する。
【００６３】
同様にしてＴＦＢＹＡｚがＴＦＢＹＡ１以上のときには、Ｓ２０６よりＳ２１０に進み、ＴＦＢＹＡｚから所定のきざみ値ＤＭＰを減算した値を目標当量比（の今回値）ＴＦＢＹＡとして算出し、ＴＦＢＹＡがＴＦＢＹＡ１（＝ＴＦＢＹＡｍｐ）以下となったときＳ２１１よりＳ２１２に進んでＴＦＢＹＡの値をＴＦＢＹＡ１に制限する。
【００６４】
Ｓ２１３ではＮＯｘフラグＦＬＧＮＯをみる。ＦＬＧＮＯ＝１のときはＳ２１４、Ｓ２１５で目標当量比ＴＦＢＹＡとこの値の前回値であるＴＦＢＹＡｚをみる。ＴＦＢＹＡ＝１．０かつＴＦＢＹＡｚ＜１．０のときは目標当量比ＴＦＢＹＡが１．０に達した直後であるので、Ｓ２１６においてディレイ時間タイマＤＬＴＭをゼロにリセットする。この時間タイマは空燃比リッチ制御の開始からの時間を計測するためのものである。
【００６５】
ＴＦＢＹＡ＝１．０かつＴＦＢＹＡｚ＝１．０のときはＳ２１５よりＳ２１７に進んでディレイ時間タイマの前回値であるＤＬＴＭｚに演算周期ｔを加算した値をディレイ時間タイマ（の今回値）ＤＬＴＭとする。
【００６６】
Ｓ２１８ではディレイ時間タイマＤＬＴＭとリッチ制御ディレイ時間ＳＬＤＬＴＭを比較する。ＤＬＴＭがＳＬＤＬＴＭ未満であるときにはＳ２２０に進んでリッチ制御フラグＦＬＧＲＳ＝０（空燃比リッチ制御の非実行）、当量比補正係数ＲＳ＝０とする。
【００６７】
次回からはＳ２１７の操作を繰り返し、ＤＬＴＭがＳＬＤＬＴＭ以上になると、Ｓ２１８よりＳ２１９に進んで、リッチ制御フラグＦＬＧＲＳ＝１（空燃比リッチ制御の実行）に設定するとともに空燃比リッチ制御のための当量比補正係数ＲＳ＝０．２に設定する。
【００６８】
ＦＬＧＮＯ＝０、ＴＦＢＹＡ≠１．０のときにはＳ２１３、Ｓ２１４よりＳ２２０に進み、Ｓ２２０の操作を実行する。
【００６９】
図４のフローチャートは燃料噴射弁４に与える燃料噴射パルス幅を算出するためのものである。
【００７０】
Ｓ３０１ではエンジン回転速度Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ（エアフローメータ７により検出される）を、またＥＣＭ１０内のメモリから目標当量比ＴＦＢＹＡ、当量比補正係数ＲＳを読み込む。このうちＮｅとＱａを用いＳ３０２において燃焼室内の空燃比をストイキにするための基本噴射パルス幅Ｔｐを算出する。ただし、Ｋは定数である。
【００７１】
Ｓ３０３、Ｓ３０４では
【００７２】
【数１】
Ｔｉ１４＝Ｔｐ×（ＴＦＢＹＡ＋ＲＳ）×２＋Ｔｓ、
ただし、Ｔｓ：無効噴射パルス幅、
の式により第１気筒群（＃１気筒、＃４気筒）のシーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅Ｔｉ１４を、これに対して
【００７３】
【数２】
Ｔｉ２３＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×２＋Ｔｓ、
ただし、Ｔｓ：無効噴射パルス幅、
の式により第２気筒群（＃２気筒、＃３気筒）のシーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅Ｔｉ２３を算出する。
【００７４】
Ｔｉ２３の演算式によれば空燃比リッチ制御が実行されている間、第２気筒群の空燃比がストイキに維持されるのに対し、Ｔｉ１４の演算式には当量比補正係数ＲＳが入っているので、空燃比リッチ制御時に０．２となるＲＳにより、ストイキの得られる燃料量に対して２０％増量された燃料噴射が第１気筒群に対して行われ、第１気筒群からの排気中には過剰な還元剤成分が含まれる。
【００７５】
このようにして算出されたＴｉ１４、Ｔｉ２３はＥＣＭ１０内のメモリにストアされ、図示しない燃料噴射実行ルーチンで読み出されて使用される。たとえば、クランク角センサ８の信号が＃１気筒の燃料噴射開始時期と一致したとき、Ｔｉ１４を開弁時間とする燃料噴射制御パルス信号が＃１気筒の燃料噴射弁４に、またクランク角センサ８の信号が＃３気筒の燃料噴射開始時期と一致したとき、Ｔｉ２３を開弁時間とする燃料噴射制御パルス信号が＃３気筒の燃料噴射弁４に送られる。
【００７６】
空燃比リッチ制御を実行する場合、Ｔｉ１４に対応する燃料を２度に分けて噴射するようにしてもよい。たとえば、クランク角センサ８の信号が＃１気筒の燃料噴射開始時期（吸気行程にある）と一致したとき、Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×２＋Ｔｓの長さの燃料噴射制御パルス信号を＃１気筒の燃料噴射弁４に送るとともに、引き続く＃１気筒の膨張あるいは排気行程中にＴｐ×ＲＳ×２＋Ｔｓの長さの燃料噴射制御パルス信号を＃１気筒の燃料噴射弁４に送るようにしてもよい。
【００７７】
図５のフローチャートは再生制御時間を算出するためのものである。
【００７８】
Ｓ４０１ではエンジン回転速度Ｎｅ、吸入空気量Ｑａを読み込み、Ｓ４０２でＮＯｘフラグＦＬＧＮＯをみる。ＦＬＧＮＯ＝１であるときだけＳ４０３以降に進む。
【００７９】
Ｓ４０３、Ｓ４０４ではエンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｑａに基づいて空燃比リッチ制御の無効時間Ｔ１を算出し、この無効時間Ｔ１と下流側触媒１３に保持されているＮＯｘを還元処理するのに必要な時間ＲＳＴＩＭＥとを加算した値をリッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭとして算出する。
【００８０】
上記のＴ１は、還元剤成分過剰の排気が第１気筒群の上流側触媒１１入口に到達してからその触媒出口が還元剤成分過剰となるまでの時間である。すなわち、還元剤成分過剰の排気が第１気筒群の上流側触媒１１に到達した直後は、その触媒に保持されている酸素によって還元剤成分の一部が酸化されてしまうので、触媒の保持している酸素が全て消費されるまで触媒出口に還元剤成分が流出せず、この間の空燃比リッチ制御は下流側触媒１３の再生に役立たない。そこで、このＴ１の時間を含ませてリッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭを算出することで、還元剤成分の一部が第１気筒群の上流側触媒１１に消費されても下流側触媒１３を完全に再生しようとするものである。無効時間Ｔ１は排気流量が多いほど短くなるので、ＮｅとＱａとに基づいてＴ１を算出するようにしている。
【００８１】
空燃比リッチ制御が開始されるとき、下流側触媒１３には常に所定値ＳＬＳＮＯ程度のＮＯｘが保持されていることになるので、この保持ＮＯｘを一定のリッチ空燃比（ストイキより２０％増量）で還元処理するために必要な時間は予め実験等で知ることができる。よって、上記の必要時間ＲＳＴＩＭＥは一定の固定値でよい。ただし、排気流量が多いほど再生に要する時間が短くなるので、エンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｑａとに基づいてＲＳＴＩＭＥを算出するようすればなおよい。
【００８２】
Ｓ４０５、Ｓ４０６ではエンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｑａに基づいて、第２気筒群の上流側触媒１２が保持している酸素の放出時間Ｔ２を算出し、この放出時間Ｔ２から上記の無効時間Ｔ１を減じた値をリッチ制御ディレイ時間ＳＬＤＬＴＭとして算出する。
【００８３】
上記のＴ２は、空燃比がストイキの排気が第２気筒群の上流側触媒１２入口に到達してからその触媒出口の排気がストイキの空燃比となるまでの時間である。第２気筒群の上流側触媒１２が保持しておける酸素量は、流入する排気中の酸素濃度によって変化し、酸素濃度が高いほど多くの酸素を保持できることが分かっている。このため、第２気筒群の空燃比がリーンからストイキに変化するとストイキの状態では保持できなくなった分の酸素を放出することになり、この放出が終了するまで触媒出口の排気空燃比がストイキにならない。放出時間Ｔ２は、排気流量が多いほど短くなるので、ＮｅとＱａとに基づいてＴ２を算出するようにしている。
【００８４】
このようにして算出したリッチ制御時間ＳＬＲＳＴＭとリッチ制御ディレイ時間ＳＬＤＬＴＭとはＥＣＭ１０内のメモリに格納しておく。
【００８５】
ここで、本実施形態の作用を図７のタイムチャートを参照して説明する。同図において上半分は下流側触媒１３の再生時に空燃比をストイキへと制御する第２気筒群（この気筒群を「ストイキ制御気筒群」という。図８、図１０において同じ。）のもの、下半分は下流側触媒１３の再生時に空燃比をリッチへと制御する第１気筒群（この気筒群を「リッチ制御気筒群」という。図８、図１０において同じ。）のものである。ここでは話を簡単にするため以下の事項を仮定する。
【００８６】
▲１▼リーン空燃比の運転条件は一定とする。
【００８７】
▲２▼燃焼室での燃焼は２つの気筒群で厳密には同時でないが、そのずれはわずかであるため２つの気筒群の燃焼室で同時に燃焼が生じるものと考える。
【００８８】
▲３▼排気中の酸素濃度はストイキを中心に考え、排気中の空燃比がストイキのときの酸素濃度をゼロとする。
【００８９】
▲４▼排気中の還元剤成分濃度はリーン運転の場合をゼロとする。
【００９０】
以下では、ストイキ制御気筒群の作用を先に述べ、その後でリッチ制御気筒群の作用に移る。
（１）ストイキ制御気筒群
〈イ〉燃焼室内空燃比：以下の処理により、燃焼室内空燃比は再生制御の開始時期であるｔ０のタイミングより小さくなってｔ２のタイミングでストイキとなり、このストイキ状態がｔ１０のタイミングまで継続した後ふたたび大きくなり、ｔ１２のタイミングで再生制御開始前の空燃比に戻る。なお、上記図６に示したｔ０〜ｔ６のタイミングと図７とで示すｔ０〜ｔ６のタイミングは別物である。
【００９１】
ｔ０：            トラップＮＯｘ量積算値ＳＮＯが所定値ＳＬＳＮＯを越えるタ  イミングであり、ＮＯｘフラグＦＬＧＮＯが１に設定される（  図２のＳ１０６）。
【００９２】
ｔ０〜ｔ２：    目標当量比ＴＦＢＹＡのランプ処理。
【００９３】
ｔ２〜ｔ１０：  空燃比がストイキに制御される。
【００９４】
ｔ１０〜ｔ１２：目標当量比ＴＦＢＹＡのランプ処理。
【００９５】
〈ロ〉上流側触媒１２の入口酸素濃度：ストイキ制御気筒群の空燃比制御から若干（時間にしてｄ１）遅れて上流側触媒１２の入口酸素濃度が変化する（ストイキ制御気筒群の空燃比がリーンよりストイキへと変化するときにはｔ１のタイミングより上流側触媒１２の入口酸素濃度が大きい値からゼロへと変化し、またストイキ制御気筒群の空燃比がストイキよりリーンへと変化するときにはｔ１１のタイミングより上流側触媒１２の入口酸素濃度がゼロから大きい値へと変化する）。この場合、遅れ量ｄ１は上流側排気通路１４ｂ、１４ｃの容積（通路長さ×通路径）と排気流速で決まる。
【００９６】
〈ハ〉上流側触媒１２の出口酸素濃度：触媒が保持酸素を排気中へ放出することによりｔ３のタイミングで入口酸素濃度がゼロとなった後、出口酸素濃度がゼロとなるまでの間に放出時間Ｔ２の遅れを生じる。同様にして触媒が排気中の酸素をトラップすることによりｔ１３のタイミングで入口酸素濃度が大きな値に戻った後、出口酸素濃度が大きな値に戻るまでの間に所定時間の遅れを生じる。
【００９７】
〈ニ〉下流側触媒１３の入口酸素濃度：上流側触媒１２の出口酸素濃度が変化するｔ１のタイミングから若干（時間にしてｄ２）遅れて下流側触媒１３の入口酸素濃度が大きい値からゼロに向けて変化し、ｔ８のタイミングでゼロとなり、この状態がｔ１３のタイミングまで続き、その後に大きな値へと戻ってゆく。
【００９８】
この場合、遅れ量ｄ２は下流側排気通路１５ｂの容積（通路長さ×通路径）と排気流速で決まる。
（２）リッチ制御気筒群
〈イ〉燃焼室内空燃比：以下の処理により、燃焼室内空燃比はストイキ制御気筒群の燃焼室内空燃比と同じに動く。違っているのは、ｔ４のタイミングからｔ１０のタイミングまでの間で空燃比がリッチになる点だけである。
【００９９】
ｔＯ：            ＮＯｘフラグＦＬＧＮＯが１に設定される。
【０１００】
ｔＯ〜ｔ２：    目標当量比ＴＦＢＹＡのランプ処理。
【０１０１】
ｔ２〜ｔ４：    空燃比リッチ制御におけるディレイ処理（ｔ４−ｔ２＝ＳＬＤＬＴ
Ｍ）。
【０１０２】
ｔ４：            空燃比リッチ制御におけるディレイ処理が終了し、リッチ制御  フラグＦＬＧＲＳが１に設定される（図３のＳ２１９）。
【０１０３】
ｔ４〜ｔ１０：  空燃比リッチ制御（ｔ１０−ｔ４＝ＳＬＲＳＴＭ）。
【０１０４】
ｔ１０：          再生が終了し、ＮＯｘフラグＦＬＧＮＯおよびリッチ制御フラ  グＦＬＧＲＳが０に設定される（図２のＳ１０９、図３のＳ２  ２０）。
【０１０５】
ｔ１０〜ｔ１２：目標当量比ＴＦＢＹＡのランプ処理。
【０１０６】
〈ロ〉上流側触媒１１の入口還元剤成分濃度：リッチ制御気筒群の空燃比制御から若干（時間にしてｄ３）遅れて上流側触媒１１の入口還元剤成分濃度が変化する（ストイキよりリッチへと変化するときにはｔ５のタイミングより上流側触媒１１の入口還元剤成分濃度がゼロより大きくなる側に変化し、またリッチよりストイキへと変化するときにはｔ１１のタイミングより上流側触媒１１の入口還元剤成分濃度が大きい値からゼロへと変化する）。この場合、遅れ量ｄ３は上流側排気通路１４ａ、１４ｄの容積（通路長さ×通路径）と排気流速で決まる。４つの上流側排気通路１４ａ〜１４ｄの通路長さ、通路径はほぼ同一なので、ｄ１≒ｄ３である。
【０１０７】
〈ハ〉上流側触媒１１の出口還元剤成分濃度：触媒が保持酸素を放出して還元剤成分を酸化するため入口還元剤成分濃度が大きくなるｔ５のタイミングから出口還元剤成分濃度が大きくなるまでの間に無効時間Ｔ１の遅れを生じ、ｔ６のタイミングより出口還元剤成分濃度が大きくなる。これに対して空燃比をリッチよりリーンに戻すときには入口還元剤成分濃度がゼロに戻るｔ１１のタイミングとほぼ同タイミングで出口還元剤成分濃度もゼロに戻る。
【０１０８】
〈ニ〉下流側触媒１３の入口還元剤成分濃度：上流側触媒１１の出口還元剤成分濃度がゼロから大きな値へと変化するｔ６のタイミングから若干（時間にしてｄ４）遅れたｔ８のタイミングより下流側触媒１３の入口還元剤成分濃度が変化して大きくなり、この状態がｔ１３のタイミングまで続き、その後にゼロに戻る。この場合、遅れ量ｄ４は下流側排気通路１５ａの容積（通路長さ×通路径）と排気流速で決まる。２つの下流側排気通路１５ａ、１５ｂの通路長さ、通路径はほぼ同一なので、ｄ２≒ｄ４である。
【０１０９】
この結果、ｔ８のタイミングからｔ１３のタイミングまでの区間においては、下流側触媒１３の入口酸素濃度がゼロとなりかつ入口還元剤成分濃度が大きくなることから、下流側触媒１３において効率良く保持ＮＯｘを還元処理することができる。
【０１１０】
このように、下流側触媒１３の入口酸素濃度がゼロとなる区間と下流側触媒１３の入口還元剤成分濃度が大きくなる区間とを一致させることができたのは、次のように構成したからである。
【０１１１】
（ｉ）上記の遅れ量ｄ１は上流側排気通路１４ｂ、１４ｃの容積（通路長さ×通路径）と排気流速で、また遅れ量ｄ３は上流側排気通路１４ａ、１４ｄの容積（通路長さ×通路径）と排気流速で決まることから、４つの上流側排気通路１４ａ〜１４ｄの通路長さ、通路径をほぼ同一に構成してｄ１≒ｄ３となるようにしたこと。
【０１１２】
（ｉｉ）上記の遅れ量ｄ２は下流側排気通路１５ｂの容積（通路長さ×通路径）と排気流速で、また遅れ量ｄ４は下流側排気通路１５ａの容積（通路長さ×通路径）と排気流速で決まることから、２つの下流側排気通路１５ａ、１５ｂの通路長さ、通路径もほぼ同一に構成してｄ２≒ｄ４となるようしたこと。
【０１１３】
（ｉｉｉ）第１気筒群の空燃比リッチ制御を開始するまでに所定のディレイ時間（図でｔ２のタイミングからｔ４のタイミングまでの区間）をもたせたこと。
【０１１４】
ここで、（ｉｉｉ）の効果をさらに明確にするため、他の条件は同じにしてリッチ制御気筒群から空燃比リッチ制御のディレイ処理を除いた場合のタイムチャートを図８に示す。ただし、ストイキ制御気筒群については、空燃比をストイキよりリーンに戻すタイミングをｔ１０よりｔ８へと少し早めている。
【０１１５】
空燃比リッチ制御のディレイ処理を除いたことより下流側触媒１３の入口還元剤成分濃度がゼロから大きな値へと変化するタイミング（下流側触媒１３に還元剤成分が到達するタイミング）がｔ６へと早まるため、ｔ６からしばらくの間も下流側触媒１３の入口酸素濃度がゼロでない値をもつ。すなわち、下流側触媒１３に還元剤成分が到達してからしばらくの間（ｔ６〜ｔ８）は、第２気筒群の上流側触媒１２から放出されてくる酸素と第１気筒群の上流側触媒１１を通過してきた還元剤成分とが同時に下流側触媒１３に流入する。この酸素と還元剤成分とが同時に流入する区間で下流側触媒１３のＮＯｘ還元効率が低下し、還元されずに流出してしまうＮＯｘが多くなる。特に、還元剤成分過剰の雰囲気となった直後は下流側触媒１３からのＮＯｘの放出量が多いので、還元剤成分到達後の初期段階において酸素が共存することは好ましくない。
【０１１６】
実施形態では、第１気筒群の排気出口付近（たとえば排気ポート）から下流側触媒１３までの排気通路容積と第２気筒群の排気出口付近から下流側触媒１３までの排気通路容積とがほぼ同じになるように構成するとともに、第２気筒群の排気空燃比がストイキとなった後、一定時間遅れて第１気筒群の排気空燃比がリッチとなるように空燃比リッチ制御のディレイ処理を行うことによって、下流側触媒１３への酸素と還元剤成分との同時流入を回避する場合で説明したが、これとは別に空燃比制御のディレイ処理を行わない場合でも、酸素と還元剤成分の同時流入を回避することができる。すなわち、リーン運転域での下流側触媒１３の再生時に第１気筒群の排気空燃比をリッチとすることと第２気筒群の排気空燃比をストイキとすることとを同タイミングで行う場合に、第１気筒群の排気出口付近（たとえば排気ポート）から下流側触媒１３までの排気通路容積を第２気筒群の排気出口付近から下流側触媒１３までの排気通路容積より大きくするのである（第２実施形態）。
【０１１７】
これについて説明すると、第１実施形態の再生制御より空燃比リッチ制御のディレイ処理を除く（すなわち図３のＳ２１５〜Ｓ２１８を削除する）。
【０１１８】
一方、図９に示したように上流側排気通路、下流側排気通路の通路径、通路長さを次のように構成する。
【０１１９】
〈ａ〉上流側排気通路について
▲１▼４つの上流側排気通路１４ａ〜１４ｄの通路径を同一とする。
【０１２０】
▲２▼第１気筒群の上流側排気通路１４ａ、１４ｄの通路長さをほぼ同一とする。
【０１２１】
▲３▼第２気筒群の上流側排気通路１４ｂ、１４ｃの通路長さをほぼ同一とする。
【０１２２】
▲４▼第１気筒群の上流側排気通路１４ａ、１４ｄの通路長さを第２気筒群の上流側排気通路１４ｂ、１４ｃの通路長さより長くする。
【０１２３】
〈ｂ〉下流側排気通路について
▲１▼２つの下流側排気通路１５ａ、１５ｂの通路を同一とする。
【０１２４】
▲２▼第１気筒群の下流側排気通路１５ａの通路長さを第２気筒群の下流側排気通路１５ｂの通路長さより長くする。
【０１２５】
図９のように構成しかつ空燃比リッチ制御のディレイ処理を除いた再生制御を行わせた場合のタイムチャートを図１０に示す。第２実施形態では上記の〈ａ〉の上流側排気通路の構成、特に第１気筒群の上流側排気通路１４ａ、１４ｄの通路長さを第２気筒群の上流側排気通路１４ｂ、１４ｃの通路長さより長くした（〈ａ〉▲４▼）のでｄ３＞ｄ１となり、かつ上記の〈ｂ〉の下流側排気通路の構成、特に第１気筒群の下流側排気通路１５ａの通路長さを第２気筒群の下流側排気通路１５ｂの長さより長くしたので（〈ｂ〉▲２▼）のでｄ４＞ｄ２となる。この結果、空燃比リッチ制御のディレイ処理を行わなくとも、下流側触媒１３の入口還元剤成分濃度がゼロより大きくなるタイミングが遅れて、下流側触媒１３の入口酸素濃度がゼロとなるｔ８のタイミングで一致することになっている。したがって、第２実施形態においても第２気筒群の上流側触媒１２から脱離してくる酸素に邪魔されることなく下流側触媒１３から放出されるＮＯｘを効率良く還元処理できる。
【０１２６】
なお、下流側触媒１３に還元剤成分が流入する後半の時期（ｔ１１〜ｔ１３）において、酸素と還元剤成分が同時に流入しているが、このような時期では下流側触媒１３より放出されるＮＯｘ量が少なくなっているので、ＮＯｘ還元効率の低下に対する影響は少ない。
【０１２７】
第２実施形態では、リーン運転域での下流側側触媒１３の再生時に第１気筒群の排気空燃比をリッチとすることと第２気筒群の排気空燃比をストイキとすることとを同タイミングで行う場合に、２つの気筒群の上流側排気通路の通路径を同一にするとともに、２つの気筒群の下流側排気通路の通路径をも同一にしておき、上流側排気通路および下流側排気通路の長さだけを２つの気筒群で相違させ、空燃比リッチ制御を行う第１気筒群のほうの通路長さを長くすることで、第２気筒群の上流側触媒１２から放出されて下流側触媒１３に到達する酸素がなくなったとき第１気筒群の上流側触媒１１を経てくる還元剤成分の過剰な排気を下流側触媒１３に到達させる場合で説明したが、２つの気筒群の上流側排気通路の通路径を同一にするとともに、２つの気筒群の下流側排気通路の通路径をも同一にしておき、上流側排気通路についてだけあるいは下流側排気通路についてだけその排気通路長さを２つの気筒群で相違させ、空燃比リッチ制御を行う第１気筒群のほうの通路長さを長くすることでも同一の目的を達成することができる。同一の目的は、さらに次の方法でも達成できる。
【０１２８】
〈Ａ〉２つの気筒群の上流側排気通路の通路長さを同一にするとともに、２つの気筒群の下流側排気通路の通路長さをも同一にしておき、上流側排気通路および下流側排気通路の通路径を２つの気筒群で相違させ、空燃比リッチ制御を行う第１気筒群のほうの通路径を大きくする。
【０１２９】
〈Ｂ〉２つの気筒群の上流側排気通路の通路長さを同一にするとともに、２つの気筒群の下流側排気通路の通路長さをも同一にしておき、上流側排気通路についてだけあるいは下流側排気通路についてだけその排気通路の通路径を２つの気筒群で相違させ、空燃比リッチ制御を行う第１気筒群のほうの通路径を大きくする。
【０１３０】
第１実施形態では第２気筒群の上流側触媒１２から放出されて下流側触媒１３に到達する酸素がなくなったときと同じタイミングで、第１気筒群の上流側触媒１１を経てくる還元剤成分の過剰な排気を下流側触媒１３に到達させる場合で説明したが、第２気筒群の上流側触媒１２から放出されて下流側触媒１３に到達する酸素がなくなった後に第１気筒群の上流側触媒１１を経てくる還元剤成分の過剰な排気を下流側触媒１３に到達させるようにしてもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の制御システム図。
【図２】触媒再生制御の実行／非実行の判定を説明するためのフローチャート。
【図３】目標当量比の算出を説明するためのフローチャート。
【図４】燃料噴射パルス幅の算出を説明するためのフローチャート。
【図５】再生制御時間の算出を説明するためのフローチャート。
【図６】一実施形態の作用を説明するための波形図。
【図７】一実施形態の作用を説明するための波形図。
【図８】一実施形態の作用を説明するための波形図。
【図９】第２実施形態の制御システム図。
【図１０】第２実施形態の作用を説明するための波形図。
【符号の説明】
１  エンジン本体
４  燃料噴射弁
１０  ＥＣＵ
１１  第１上流側触媒
１２  第２上流側触媒
１３  下流側触媒
１４ａ〜１４ｄ  上流側排気通路
１５ａ、１５ｂ  下流側排気通路
【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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【図９】
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【図１０】
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