(57)【要約】【課題】  ＮＯｘ触媒の硫黄被毒再生時に、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比の制御性を高めることで、エミッション排出量を十分抑制する。【解決手段】  リッチ燃焼を実行する第１気筒群及びリーン燃焼を実行する第２気筒群の各気筒共通の燃焼噴射量を算出する（ステップ１０４）。ストイキ運転時に予め取得された空燃比学習値により、算出した燃料噴射量を補正する（ステップ１０６）。機関回転数及び機関負荷に応じて、第１及び第２気筒群の各気筒の吸気バルブのリフト量をそれぞれ算出する（ステップ１１２，１１４）。この算出した値となるように、可変動弁機構を駆動し（ステップ１１８）、点火を実行する（ステップ１２０）。【選択図】      図４
2006336503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒群毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行可能な内燃機関の空燃比制御装置であって、
第１気筒群に接続された第１排気通路と、
第２気筒群に接続された第２排気通路と、
前記第１排気通路と第２排気通路との合流部よりも下流に配置されたＮＯｘ触媒と、
前記第１及び第２気筒群の各気筒に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記各気筒の吸入空気量を可変とする吸入空気量可変機構と、
前記第１気筒群にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行させると共に、前記第２気筒群にリーン燃焼又はリーン燃焼を実行させることにより、前記ＮＯｘの硫黄被毒再生を実行する被毒再生実行手段と、
前記硫黄被毒再生を実行する際に、前記第１及び第２気筒群の各気筒の燃料噴射量とを略同一とし、各気筒の吸入空気量を変更せしめる排気空燃比制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
気筒群毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行可能な内燃機関の空燃比制御装置であって、
第１気筒群に接続された第１排気通路と、
第２気筒群に接続された第２排気通路と、
前記第１排気通路と第２排気通路との合流部よりも下流に配置されたＮＯｘ触媒と、
前記第１及び第２気筒群の各気筒に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記各気筒が有する吸気弁の開弁特性を可変とすることで、前記各気筒の吸入空気量を可変とする可変動弁機構と、
前記第１気筒群にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行させると共に、前記第２気筒群にリーン燃焼又はリーン燃焼を実行させることにより、前記ＮＯｘの硫黄被毒再生を実行する被毒再生実行手段と、
前記硫黄被毒再生を実行する際に、前記第１及び第２気筒群の各気筒の燃料噴射量とを略同一とし、前記吸入空気量可変機構若しくは前記可変動弁機構を作動させることにより各気筒の吸入空気量を変更せしめる排気空燃比制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記硫黄被毒再生を実行する際に、リッチ燃焼を実行する気筒群の点火時期をトルク及び燃料消費が最良となる点火時期とすると共に、リーン燃焼を実行する気筒群の点火時期をトルク及び燃料消費が最良となる点火時期よりも遅角させる点火時期制御手段を更に備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記第１排気通路と前記第２排気通路との合流部よりも下流側の排気空燃比を取得する排気空燃比取得手段を更に備え、
前記排気空燃比制御手段は、前記硫黄被毒再生を実行する際に、前記排気空燃比取得手段により取得された排気空燃比が理論空燃比と一致しない場合には、各気筒の吸入空気量を更に変更せしめるものであることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記ＮＯｘ触媒の下流に設けられ、排気空燃比を検出する排気センサを更に備え、
前記排気空燃比制御手段は、前記硫黄被毒再生を実行する際に、前記排気センサにより検出された排気空燃比が理論空燃比と一致しない場合には、各気筒の吸入空気量を更に変更せしめるものであることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒群毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行可能な内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＯｘ触媒の硫黄被毒再生を実行するために、気筒群毎に空燃比をリッチもしくはリーンにする方法が知られている。気筒群毎に空燃比をリッチもしくはリーンにするため、気筒群毎に燃料噴射量を変化させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、気筒群毎に空燃比をリッチもしくはリーンにするため、気筒群毎に燃料噴射量と吸入空気量とを変化させる装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９７２５９号公報
【特許文献２】特開２００１−３２９８７２号公報
【特許文献３】特開２０００−３５２３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒再生時に、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比をリッチにしておくと、未燃ＨＣ等のエミッションの排出量が増加してしまう。そこで、硫黄被毒再生時のエミッション排出量を低減するため、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比を理論空燃比（ストイキ点）に制御することが望ましい。ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比を精度良く制御するためには、通常のストイキ運転中に実行される空燃比制御で得られる空燃比学習値を利用することが好適である。この空燃比学習値は、エアフロメータのバラツキや、燃料噴射弁のバラツキ等を考慮して、燃料噴射量等を補正するための補正値である。
しかしながら、通常のストイキ運転では、上記特許文献１及び２のように、気筒群毎に燃焼噴射量を大きく変化させることがない。このため、気筒群毎に燃料噴射量を大きく変化させたときの空燃比学習値は取得されていない。よって、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒再生時において、排気空燃比の制御に対して上記の空燃比学習値を利用することができない。その結果、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比の制御性を高めることができず、エミッション排出量を十分抑制することができなくなる。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒再生時に、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比の制御性を高めることで、エミッション排出量を十分抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、気筒群毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行可能な内燃機関の空燃比制御装置であって、
第１気筒群に接続された第１排気通路と、
第２気筒群に接続された第２排気通路と、
前記第１排気通路と第２排気通路との合流部よりも下流に配置されたＮＯｘ触媒と、
前記第１及び第２気筒群の各気筒に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記各気筒の吸入空気量を可変とする吸入空気量可変機構と、
前記第１気筒群にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行させると共に、前記第２気筒群にリーン燃焼又はリーン燃焼を実行させることにより、前記ＮＯｘの硫黄被毒再生を実行する被毒再生実行手段と、
前記硫黄被毒再生を実行する際に、前記第１及び第２気筒群の各気筒の燃料噴射量とを略同一とし、各気筒の吸入空気量を変更せしめる排気空燃比制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、気筒群毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行可能な内燃機関の空燃比制御装置であって、
第１気筒群に接続された第１排気通路と、
第２気筒群に接続された第２排気通路と、
前記第１排気通路と第２排気通路との合流部よりも下流に配置されたＮＯｘ触媒と、
前記第１及び第２気筒群の各気筒に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記各気筒が有する吸気弁の開弁特性を可変とすることで、前記各気筒の吸入空気量を可変とする可変動弁機構と、
前記第１気筒群にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行させると共に、前記第２気筒群にリーン燃焼又はリーン燃焼を実行させることにより、前記ＮＯｘの硫黄被毒再生を実行する被毒再生実行手段と、
前記硫黄被毒再生を実行する際に、前記第１及び第２気筒群の各気筒の燃料噴射量とを略同一とし、前記吸入空気量可変機構若しくは前記可変動弁機構を作動させることにより各気筒の吸入空気量を変更せしめる排気空燃比制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記硫黄被毒再生を実行する際に、リッチ燃焼を実行する気筒群の点火時期をトルク及び燃料消費が最良となる点火時期とすると共に、リーン燃焼を実行する気筒群の点火時期をトルク及び燃料消費が最良となる点火時期よりも遅角させる点火時期制御手段を更に備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１から第３の何れかの発明において、前記第１排気通路と前記第２排気通路との合流部よりも下流側の排気空燃比を取得する排気空燃比取得手段を更に備え、
前記排気空燃比制御手段は、前記硫黄被毒再生を実行する際に、前記排気空燃比取得手段により取得された排気空燃比が理論空燃比と一致しない場合には、各気筒の吸入空気量を更に変更せしめるものであることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１から第４の何れかの発明において、前記ＮＯｘ触媒の下流に設けられ、排気空燃比を検出する排気センサを更に備え、
前記排気空燃比制御手段は、前記硫黄被毒再生を実行する際に、前記排気センサにより検出された排気空燃比が理論空燃比と一致しない場合には、各気筒の吸入空気量を更に変更せしめるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１及び第２の発明によれば、硫黄被毒再生を実行する際に、第１及び第２気筒群の各気筒の燃料噴射量が略同一とされる。よって、排気空燃比制御手段による空燃比制御に、ストイキ運転時に取得された空燃比学習値を利用することができる。このため、硫黄被毒再生時の排気空燃比の制御性を高めることができるため、エミッション排出量を十分抑制することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、リッチ燃焼を実行する気筒群では、トルク及び燃料消費が最良となる点火時期とされると共に、リーン燃焼を実行する気筒群では、トルク及び燃料消費が最良となる点火時期よりも遅角側の点火時期とされる。よって、リーン燃焼を実行する気筒群のトルクを小さくすることができ、気筒間のトルクばらつきを抑制することができる。
【００１３】
第４の発明によれば、吸入空気量可変機構（例えば、スロットル弁）や可変動弁機構の寸法ばらつき等の要因により、排気空燃比取得手段により取得された排気空燃比が理論空燃比と一致しない場合であっても、可変動弁機構により吸入空気量を更に変更することで、排気空燃比を精度良く制御することができる。
【００１４】
第５の発明によれば、吸入空気量可変機構（例えば、スロットル弁）や可変動弁機構の寸法ばらつき等の要因により、排気センサにより検出された排気空燃比が理論空燃比と一致しない場合であっても、可変動弁機構により吸入空気量を更に変更することで、排気空燃比を精度良く制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図２は、図１に示したシステムにおける気筒群を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１のシステムは、内燃機関１を備えている。内燃機関１は、複数の気筒２を有している。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。また、図２に示すように、複数の気筒２は、第１気筒群２ａと、第２気筒群２ｂとを形成している。
【００１７】
内燃機関１は、内部にピストン４を有するシリンダブロック６を備えている。ピストン４は、クランク機構を介してクランクシャフト１２と接続されている。クランクシャフト１２の近傍には、クランク角センサ１４が設けられている。クランク角センサ１４は、クランクシャフト１２の回転角度を検出するように構成されている。また、シリンダブロック６には水温センサ１０が設けられている。水温センサ１０は、内燃機関１を循環する冷却水の温度を検出するように構成されている。
【００１８】
シリンダブロック６の上部にはシリンダヘッド８が組み付けられている。ピストン４上面からシリンダヘッド８までの空間は燃焼室１６を形成している。シリンダヘッド８には、燃焼室１６内の混合気に点火する点火プラグ１８が設けられている。
【００１９】
シリンダヘッド８は、燃焼室１６と連通する吸気ポート２０を備えている。吸気ポート２０と燃焼室１６との接続部には吸気バルブ２２が設けられている。吸気バルブ２２と吸気カムシャフト２３との間には、可変動弁機構２４が設けられている。吸気カムシャフト２３は、図示しない連結機構を介してクランクシャフト１２と連結されている。
【００２０】
可変動弁機構２４は、吸気バルブ２２の作動特性（作用角及びリフト量）を変更可能に構成されている。具体的には、可変動弁機構２４は、吸気カムシャフト２３の吸気カム２３ａにより押圧される入力アーム２４ａと、ロッカーアーム２４ｃを押圧する出力アーム２４ｂとを備えている。さらに、可変動弁機構２４は、コントロールシャフト２４ｄを備えている。コントロールシャフト２４ｄは、軸方向（図１においては、手前−奥行方向）に移動可能に構成されている。コントロールシャフト２４ｄを移動させることにより、入力アーム２４ａと出力アーム２４ｂとの位相差を変化させることができる。その結果、吸気バルブ２２の作用角及びリフト量を変更することができ、燃焼室１６内に吸入される空気量を変更することができる。
【００２１】
吸気ポート２０には、吸気通路２８が接続されている。吸気ポート２０の近傍には、該近傍に燃料を噴射するインジェクタ２６が設けられている。吸気通路２８の途中にはサージタンク３０が設けられている。図２に示すように、第１気筒群２ａの各気筒２に接続された第１吸気通路２８ａと、第２気筒群２ｂの各気筒２に接続された第１吸気通路２８ｂとが、共通のサージタンク３０に連通する。
【００２２】
サージタンク３０の上流にはスロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２は、スロットルモータ３４により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ３２は、アクセル開度センサ３８により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ３２の近傍には、スロットル開度センサ３６が設けられている。スロットル開度センサ３６は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。スロットルバルブ３２の上流には、エアフロメータ４０が設けられている。エアフロメータ４０は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ４０の上流にはエアクリーナ４２が設けられている。
【００２３】
また、シリンダヘッド８は、燃焼室１６と連通する排気ポート４４を備えている。排気ポート４４と燃焼室１６との接続部には排気バルブ４６が設けられている。排気バルブ４６と排気カムシャフト４７との間には、可変動弁機構４８が設けられている。排気カムシャフト４７は、図示しない連結機構を介してクランクシャフト１２と連結されている。可変動弁機構４８は、上記可変動弁機構２４と同様に、排気バルブ４６の作動特性（作用角及びリフト量）を変更可能に構成されている。
【００２４】
排気ポート４４には排気通路５０が接続されている。排気通路５０における内燃機関１に隣接した位置には、始動時触媒５４が設けられている。始動時触媒５４の下流には、ＮＯｘ触媒５６が設けられている。始動時触媒５４は、例えば、三元触媒である。始動時触媒５４は、機関始動時に、ＮＯｘ触媒５６に比して早期に活性化するように構成されている。ＮＯｘ触媒５６は、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵又は放出するように構成されている。
始動時触媒５４の上流には、空燃比センサ５２が設けられている。ＮＯｘ触媒５６の下流には、空燃比センサ５８が設けられている。空燃比センサ５２，５８は、それぞれの配置位置における排気空燃比を検出するように構成されている。
【００２５】
図２に示すように、第１気筒群２ａに接続された第１排気通路５０ａに第１始動時触媒５４ａが設けられ、該第１始動時触媒５４ａの直前に第１空燃比センサ５２ａが設けられている。同様に、第２気筒群２ｂに接続された第２排気通路５０ｂに第２始動時触媒５４ｂが設けられ、該第２始動時触媒５４ｂの直前に第２空燃比センサ５２ｂが設けられている。第１排気通路５０ａと第２排気通路５０ｂとの合流点よりも下流に、上記のＮＯｘ触媒５６及び空燃比センサ５８が設けられている。
【００２６】
また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１８、可変動弁機構２４，４８、インジェクタ２６、スロットルモータ３４等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、水温センサ１０、クランク角センサ１４、スロットル開度センサ３６、アクセル開度センサ３８、エアフロメータ４０、空燃比センサ５２（５２ａ，５２ｂ）、空燃比センサ５８等が接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関全体の制御を実行する。
また、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ１４の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。
また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ３８により検出されるアクセル開度AA等に基づいて、機関負荷KLを算出する。
また、ＥＣＵ６０は、可変動弁機構２４，４８を駆動制御することにより、バルブ作動特性（作用角及びリフト量）を制御する。
また、ＥＣＵ６０は、通常のストイキ運転時に、空燃比のフィードバック制御を実行する。さらに、ＥＣＵ６０は、このフィードバック制御により得られた空燃比学習値を、機関負荷KLと対応させて記憶する（後述）。
【００２７】
［実施の形態１の特徴］
上記システムのＮＯｘ触媒５６は、ＮＯｘを吸蔵又は排出すると共に、排気ガスに含まれる硫黄分を吸蔵する。硫黄分を吸蔵量が多くなると、ＮＯｘ触媒５６の性能（つまり、ＮＯｘ吸蔵能）が低下する。よって、所定の時期、例えば、一定走行距離毎に、ＮＯｘ触媒５６の硫黄被毒再生を実行する必要がある。ＮＯｘ触媒５６の硫黄被毒再生時には、ＮＯｘ触媒５６の触媒床温を高温にしなければならない。
そこで、上記システムでは、気筒群２ａ，２ｂ毎にリッチ燃料又はリーン燃焼を実行する。以下、第１気筒群２ａではリッチ燃焼を実行し、第２気筒群２ｂではリーン燃焼を実行する場合について説明する。かかるリッチ燃焼及びリーン燃焼を実行すると、第１気筒群２ａから排出されたリッチな排気ガスと、第２気筒群２ｂから排出されたリーンな排気ガスが、ＮＯｘ触媒５６に流入する。そして、ＮＯｘ触媒５６において未燃ＨＣ、ＣＯが燃焼（酸化反応）することで、ＮＯｘ触媒床温が昇温する。
【００２８】
ところで、ＮＯｘ触媒５６の硫黄被毒再生を最も効率良く行うためには、ＮＯｘ触媒５６の下流の排気空燃比をリッチにすることが好適である。しかし、ＮＯｘ触媒５６の硫黄被毒再生時に、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比がリッチにしておくと、未燃ＨＣやＣＯ等のエミッションの排出量が増加してしまう。
そこで、本実施の形態１では、ＮＯｘ触媒５６の硫黄被毒再生時に、エミッション排出量を十分抑制するために、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比を理論空燃比（ストイキ点）に制御する。ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比の制御性を向上させるためには、通常のストイキ運転時に取得される空燃比学習値を利用することが望ましい。
【００２９】
ここで、空燃比学習値について簡単に説明する。
上記システムでは、通常のストイキ運転時に、ストイキ点への空燃比フィードバック制御を実行している。このフィードバック制御では、エアフロメータ４０のバラツキや、燃料噴射弁１８のバラツキを吸収するため、燃料噴射量等が補正される。この燃料噴射量等の補正値を、空燃比学習値という。ここで、バラツキとは、エアフロメータ４０や燃料噴射弁１８の実際の特性と、設計値とのずれをいう。図３は、空燃比学習値を説明するための図である。
図３において、燃料噴射弁の設計値を符号Ａで示す。設計値では、噴射量が噴射時間に対して比例している。しかし、実際には、符号Ｂ，Ｃで示すような特性となり、設計値に対してずれが生じる。このずれは、上記排気空燃比に影響する。符号Ｂで示すような特性を有する場合には、ゼロ点をマイナス補正すればよい。一方、符号Ｃで示すような特性を有する場合には、一点で補正することができない。符号Ｃで示す特性を有する場合には、噴射時間（つまり、機関負荷）を複数の領域１−４に区分けし、その領域毎に補正値(%)を決定する。例えば、領域１では＋４％、領域２では＋２％、領域３では−３％、領域４では−５％のような補正値（空燃比学習値）を決定する。
【００３０】
既述したように、硫黄被毒再生を実行する際、従来の装置では、燃料噴射量を気筒群毎に変化せしめることで、気筒群毎にリッチ燃焼又はリーン燃料を実行している。この場合、図３において、例えば、リッチ燃焼を実行する気筒群では領域４となり、リーン燃焼を実行する気筒群では領域２となる場合がある。しかし、上記の空燃比学習値は、全ての気筒の燃料噴射量が略一定であることを前提としたものである。従って、上記の従来の装置において硫黄被毒再生を実行する場合には、空燃比学習値を利用することができない。このため、硫黄被毒再生時に排気空燃比の制御性を高めることができず、エミッション排出量を十分抑制することができない。
【００３１】
そこで、本実施の形態１では、硫黄被毒再生時に、第１及び第２気筒群２ａ，２ｂの各気筒２の燃料噴射量を同一とすることで、上記空燃比学習値を利用可能とする。すなわち、エアフロメータ４０と燃料噴射弁１８のバラツキを考慮した、燃料噴射量の補正が可能となる。さらに、第１気筒群２ａの吸入空気量と、第２気筒群２ｂの吸入空気量とを、エアフロメータの通過空気量を大きく変化させずに、可変動弁機構２４を用いて異ならしめる。すなわち、可変動弁機構２４を作動させて吸気バルブ２２のリフト量を変更することで、各気筒の吸入空気量を異ならしめる。これにより、第１気筒群２ａの各気筒２でリッチ燃焼（例えば、空燃比14.2）が実行され、第２気筒群２ｂの各気筒でリーン燃焼（例えば、空燃比15.0）が実行される。
従って、本実施の形態１では、硫黄被毒再生時に燃料噴射量を同一とすることで、空燃比学習値を利用することができるため、エアフロメータ４０と燃料噴射弁１８のバラツキを吸収することができる。その結果、ストイキ点への排気空燃比の制御性を高めることができるため、エミッション排出量を十分抑制することができる。
【００３２】
［実施の形態１における具体的処理］
図４は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図４に示すルーチンによれば、先ず、機関回転数NE、機関負荷KL、吸入空気量Ga、及び、吸気弁２２のバルブリフト量を読み込む（ステップ１００）。ここで、機関回転数NEは、クランク角センサ１４の出力に基づいて算出することができる。また、機関負荷KLは、アクセル開度AA等に基づいて算出することができる。また、吸入空気量Gaは、エアフロメータ４０により検出することができる。また、吸気弁２２のリフト量は、可変動弁機構２４のコントロールシャフト２４ｂの位置に基づいて算出することができる。
【００３３】
次に、気筒毎の吸入空気量を算出する（ステップ１０２）。ここで、気筒毎の吸入空気量は、上記ステップ１００で読み込まれた吸入空気量Ga及びリフト量に基づいて算出することができる。
【００３４】
次に、１気筒当たりの燃料噴射量（目標値）を算出する（ステップ１０４）。本ルーチンでは、各気筒の燃料噴射量を同一にし、さらにＮＯｘ触媒下流の排気空燃比を理論空燃比に制御する。よって、このステップ１０４では、上記ステップ１００で読み込まれた吸入空気量Gaからトータルの燃料噴射量を求め、求めた燃焼噴射量を気筒数で除算することにより、各気筒の燃料噴射量が算出される。
【００３５】
次に、上記ステップ１０４で算出された燃料噴射量に空燃比学習値(%)を乗算することにより、燃料噴射量を補正する（ステップ１０６）。ここで、ＥＣＵ６０は、通常のストイキ運転時に、本ルーチンとは別のルーチンで、空燃比のフィードバック制御を行っている。このフィードバック制御では、エアフロメータ４０や燃料噴射弁１８のバラツキを考慮した燃料噴射量の補正を行うことにより、排気センサ５８により検出される排気空燃比を目標空燃比（理論空燃比）に一致させている。ＥＣＵ６０は、この空燃比のフィードバック制御により得られた燃料噴射量の補正値(%)を、機関負荷KLに対応させて記憶している。ＥＣＵ６０は、例えば、機関負荷KLを４つの領域に分けて、その領域毎に燃料噴射量の補正値(%)を記憶している（図３参照）。ＥＣＵ６０は、ステップ１００で読み込まれた機関負荷KLに応じた補正量(%)を読み出して、この読み出した補正量をステップ１０６の空燃比学習値として用いることができる。
【００３６】
次に、気筒群別リッチリーン制御を実行しているか、すなわち、気筒群毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行しているか否かを判別する（ステップ１０８）。このステップ１０８で気筒群別リッチリーン制御を実行していないと判別された場合には、本ルーチンを終了する。この場合、第１及び第２気筒群２ａ，２ｂの各気筒でストイキ燃焼が実行される。
【００３７】
上記ステップ１０８で気筒群別リッチリーン制御を実行していると判別された場合には、リッチ燃焼を実行する気筒群の気筒（以下「リッチ燃焼気筒」という。）であるか否かを判別する（ステップ１１０）。このステップ１１０でリッチ燃焼気筒であると判別された場合、すなわち、第１気筒群２ａを構成する気筒２である場合には、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、リッチ燃焼気筒用のリフト量の目標値を算出する（ステップ１１２）。該マップにおいて、リフト量の目標値は、機関回転数NEと機関負荷KLとの関係で定められている。さらに、該マップにおいて、機関回転数NE及び機関負荷KLが大きいほどリフト量が小さくなるように設定されている。該マップによれば、高回転・高負荷運転の場合ほど、該気筒の吸入空気量が少なくされる。すなわち、高回転・高負荷運転の場合ほど、リッチ燃焼気筒の目標空燃比は理論空燃比からの乖離が大きい値とされる。
【００３８】
上記ステップ１１０でリーン燃焼を実行する気筒群の気筒（以下「リーン燃焼気筒」という。）であると判別された場合、すなわち、第２気筒群２ｂを構成する気筒２である場合には、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、リーン燃焼気筒用のリフト量の目標値を算出する（ステップ１１４）。該マップにおいて、リフト量の目標値は、機関回転数NEと機関負荷KLとの関係で定められている。さらに、該マップでは、上記ステップ１１２で参照されるマップと異なり、機関回転数NE及び機関負荷KLが大きいほどリフト量が大きくなるように設定されている。該マップによれば、高回転・高負荷運転の場合ほど、該気筒の吸入空気量が多くされる。すなわち、高回転・高負荷運転の場合ほど、リーン燃焼気筒の目標空燃比は理論空燃比からの乖離が大きい値とされる。
【００３９】
ここで、本実施の形態１では、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比を理論空燃比に制御する。このため、リッチ燃焼気筒の目標空燃比の理論空燃比からの乖離度と、リーン燃焼気筒の目標空燃比の理論空燃比からの乖離度は、同じくされる。
【００４０】
上記ステップ１１２又は１１４でリフト量の目標値を算出した後、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、点火時期を決定する（ステップ１１６）。該マップにおいて、点火時期は、燃料噴射量とリフト量（すなわち、空気量）との関係で定められている。該マップによれば、気筒の出力トルク及び燃料消費が最良となるような点火時期（ＭＢＴ:minimum advance for the best torque）に設定される。
【００４１】
次に、上記ステップ１１２又は１１４で算出されたリフト量となるように、可変動弁機構２４を駆動する（ステップ１１８）。より具体的には、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、上記リフト量が得られるように、コントロールシャフト２４ｄを移動させる。
【００４２】
次に、上記ステップ１０６で演算された燃料噴射量だけ燃料を噴射し、上記ステップ１１６で設定された点火時期で点火を実行する（ステップ１２０）。
【００４３】
ＮＯｘ触媒５６の硫黄被毒再生時に、次回以降本ルーチンが起動されると、上記ステップ１０４及び１０６で燃料噴射量が求められた後、上記ステップ１１２又は１１４で吸気バルブ２２のリフト量が再び算出される。その後、上記ステップで混合気の燃焼が行われる。
【００４４】
以上説明したように、図４に示すルーチンによれば、全気筒で燃料噴射量を同じとし、気筒群２ａ，２ｂ毎に吸気バルブ２２のリフト量を変化させることで、気筒群２ａ，２ｂ毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼が実行される。これにより、ＮＯｘ触媒床温を床温させることができる。また、気筒群２ａ，２ｂ毎に燃料噴射量を変えていないため、ストイキ運転時に得られた空燃比学習値を用いて、燃料噴射量を補正することができる。これにより、エアフロメータ４０及び燃料噴射弁のばらつきを吸収することができる。従って、硫黄被毒再生時にＮＯｘ触媒下流の排気空燃比を理論空燃比に精度良く制御することができる。よって、硫黄被毒再生時に、エミッション排出量を十分抑制することができる。
【００４５】
ところで、本実施の形態１のシステムでは、吸気バルブ２２と排気バルブ４６の開弁特性をそれぞれ可変とする可変動弁機構２４，４８を備えているが、少なくとも吸気バルブ２２の開弁特性を可変とする可変動弁機構４６を備えていれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、吸気バルブ２２の開弁特性を可変とするものであれば、可変動弁機構２４に限らず、電磁駆動弁機構や可変バルブタイミング機構を用いることができる。この場合も、気筒毎に吸入空気量を変更することができ、気筒群毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行することができるため、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
さらに、気筒群毎の吸入空気量を変更するための機構として、可変動弁機構の他に、各気筒群（各バンク）にスロットル弁を備えるシステムを用いることができる。また、気筒毎の吸入空気量を変更するための機構として、各気筒への吸気通路上にスロットル弁を備えるシステムを用いることができる。かかるシステムも用いることによっても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態１では、ポートインジェクタ２６により燃料を噴射するシステムについて説明したが、気筒２内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタを有するシステムを用いることができる。この場合も、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４６】
尚、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０４、１１２及び１１４の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「排気空燃比制御手段」が、ステップ１１８及び１２０の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「被毒再生実行手段」が、それぞれ実現されている。
【００４７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２のシステムは、図１及び図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４８】
［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、全ての気筒２の燃料噴射量を同一とし、可変動弁機構２４を用いて気筒毎で吸気量を異ならしめることで、気筒群２ａ，２ｂ毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼を実行している。さらに、第１及び第２気筒群２ａ，２ｂとも、出力トルク及び燃料消費が最良となるような点火時期（以下「ＭＢＴ」という。）に設定されている。上記実施の形態１のように燃料噴射量を同一にした場合に、点火時期をＭＢＴに設定すると、リーン燃焼気筒のトルクが、リッチ燃焼気筒のトルクに比して大きくなる傾向がある。これは、リーン燃焼気筒では酸素が多量に存在するため、未燃損失が小さいためであると考えられる。
【００４９】
なお、燃料噴射量を異ならしめて気筒群毎にリッチ燃焼又はリーン燃焼が実行される場合に、点火時期をＭＢＴに設定すると、本発明とは異なり、リッチ燃焼気筒のトルクの方が、リーン燃焼気筒のトルクに比して大きくなる。
【００５０】
本実施の形態２では、上記実施の形態１で発生し得る気筒間のトルクばらつきを抑制するため、リッチ燃焼気筒の点火時期をＭＢＴとすると共に、リーン燃焼気筒の点火時期をＭＢＴよりも遅角させる。
【００５１】
［実施の形態２における具体的処理］
図５は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図５に示すルーチンにおいて、上記実施の形態１と同様に、図４に示すルーチンのステップ１１０の処理まで実行する。
【００５２】
ステップ１１０でリッチ燃焼気筒であると判別された場合には、図４に示すルーチンと同様に、リッチ燃焼気筒用のリフト量の目標値を算出し（ステップ１１２）、その後、出力トルク及び燃料消費が最良となる点火時期（ＭＢＴ）が設定される（ステップ１１６）。
【００５３】
一方、ステップ１１０でリーン燃焼気筒であると判別された場合には、図４に示すルーチンと同様に、リーン燃焼気筒用のリフト量の目標値を算出する（ステップ１１４）。
その後、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、リーン燃焼気筒用の点火時期を設定する（ステップ１１６）。該マップにおいて、リーン燃焼気筒の点火時期は、燃料噴射量とリフト量との関係で定められている。該マップによれば、リッチ燃焼気筒の点火時期とは異なり、ＭＢＴよりも遅角側の点火時期が設定される。さらに、該マップによれば、リッチ燃焼気筒とのトルク差が大きいほど、すなわち、リフト量が大きいほど、ＭＢＴからの遅角量が大きくなるように設定される。これにより、リーン燃焼気筒の出力トルクを小さくすることができるため、気筒間のトルクばらつきを抑制することができる。
【００５４】
次に、図４に示すルーチンと同様に、可変動弁機構２４を駆動する（ステップ１１８）。そして、ステップ１０６で演算された燃料噴射量だけ燃料を噴射し、上記ステップ１１６又は１２２で設定された点火時期で点火を実行する（ステップ１２０）。
【００５５】
以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、リーン燃焼気筒の点火時期をＭＢＴよりも遅角させることで、リーン燃焼気筒の出力トルクを小さくすることができる。よって、リーン燃焼気筒の出力トルクをリッチ燃焼気筒の出力トルクと合わせることができる。従って、上記実施の形態１の効果に加えて、気筒間のトルクばらつきを抑制することができるという効果が得られる。
【００５６】
尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２２の処理を実行することにより第３の発明における「点火時期制御手段」が実現されている。
【００５７】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３のシステムは、図１及び図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５８】
［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態１及び２では、空燃比学習値を用いて燃料噴射量を補正することで、エアフロメータ及び燃料噴射弁のばらつきが排気空燃比に与える影響を排除した。
しかし、可変動弁機構２４の寸法ばらつきが、排気空燃比に影響を与える場合もある。
そこで、本実施の形態３では、空燃比センサ５８により検出される排気空燃比が目標値である理論空燃比よりもずれている場合には、可変動弁機構２４を駆動して、吸気バルブ２２のリフト量を更に変更することで、排気空燃比を理論空燃比に一致させるようにする。具体的には、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比がリッチである場合には、可変動弁機構２４を駆動させて、第１及び第２気筒群２ａ，２ｂの空燃比を共にリーン側にシフトさせる。これとは逆に、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比がリーンである場合には、可変動弁動弁２４を駆動させて、第１及び第２気筒群２ａ，２ｂを共にリッチ側にシフトさせる。従って、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比が理論空燃比と一致しない場合でも、燃料噴射量を変更するのではなく、可変動弁機構２４を用いて吸入空気量を変更することにより、排気空燃比の制御性を精度良く行うことができる。
【００５９】
［実施の形態３における具体的処理］
図６は、本実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図６に示すルーチンにおいて、空燃比センサ５８により検出された排気空燃比（以下「空燃比」と略する。）AF3が目標値よりも大きいか否かを判別する（ステップ１３０）。ここで、空燃比AF3の目標値は、上述したように、未燃ＨＣやＣＯ２等のエミッションの排出量を抑制するため、理論空燃比（14.6）とする。
【００６０】
ステップ１３０で空燃比AF3が目標値よりも大きいと判別された場合、すなわち、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比がリーンである場合には、排気センサ５２ａの位置における空燃比AF1の目標値と、排気センサ５２ｂの位置における空燃比AF2の目標値とをリッチ側に変更する（ステップ１３２）。ここで、ステップ１３２では、ＥＣＵ６０が、空燃比AF3と目標値の乖離度を算出する。そして、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、該乖離度に応じた空燃比AF1,AF2の目標値の変更量を算出する。この算出した変更量だけ、空燃比AF1,AF2の目標値を変更する（下記ステップ１３４についても同様）。
なお、ＥＣＵ６０は、本ルーチンとは別ルーチン、例えば、図４又は図５に示すルーチンにおいて、気筒毎の吸入空気量及び燃料噴射量を算出しているため、これらの算出した値から目標空燃比が求められる。また、ＥＣＵ６０は、機関回転数NE及び機関負荷KLに基づいて、目標空燃比を算出することができる。ＥＣＵ６０は、何れかの方法で算出された目標空燃比を、ステップ１３２の空燃比AF1,AF2の目標値として用いることができる（下記ステップ１３４についても同様）。
【００６１】
一方、ステップ１３０で空燃比AF3が目標値よりも小さいと判別された場合、すなわち、ＮＯｘ触媒下流の排気空燃比がリッチである場合には、排気センサ５２ａの位置における空燃比AF1の目標値と、排気センサ５２ｂの位置における空燃比AF2の目標値とをリーン側に変更する（ステップ１３４）。
【００６２】
ステップ１３２又は１３４で空燃比AF1,AF2の目標値が変更された後、気筒群別リッチリーン制御が実行されているか否かを判別する（ステップ１３６）。このステップ１３６で気筒群別リッチリーン制御が実行されていると判別された場合には、排気センサ５２ａにより検出された空燃比AF1が、目標値よりも大きいか否かを判別する（ステップ１３８）。
【００６３】
ステップ１３８で空燃比AF1が目標値よりも大きいと判別された場合には、空燃比AF1をリッチ側にシフトさせる必要がある。この場合、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、第１気筒群２ａを構成する各気筒２のリフト量を小さくすることにより、該各気筒２の吸入空気量を減量させる（ステップ１４０）。該マップにおいて、空燃比AF1と目標値との乖離度が大きいほど、リフト量が小さくなるように設定されている。該マップによれば、空燃比AF1と目標値との乖離度が大きいほど、該気筒の吸入空気量を少なくすることができ、空燃比AF1をリッチ側に大きくシフトさせることができる。
【００６４】
一方、ステップ１３８で空燃比AF1が目標値よりも小さいと判別された場合には、空燃比AF1をリーン側にシフトさせる必要がある。この場合、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、第１気筒群２ａを構成する各気筒２のリフト量を大きくすることにより、該各気筒２の吸入空気量を増量させる（ステップ１４２）。該マップにおいて、空燃比AF1と目標値との乖離度が大きいほど、リフト量が大きくなるように設定されている。該マップによれば、空燃比AF1と目標値との乖離度が大きいほど、該気筒の吸入空気量を多くすることができ、空燃比AF1をリーン側に大きくシフトさせることができる。
【００６５】
また、これらステップ１３８〜１４２の処理を、第２気筒群２ｂに対しても実行する。すなわち、第２気筒群２ｂを構成する各気筒２のリフト量を変更することにより、吸入空気量を変更させることで、空燃比AF2がリッチ側又はリーン側にシフトされる。
【００６６】
また、上記ステップ１３６で気筒群別リッチリーン制御が実行されていないと判別された場合、つまり、通常のストイキ燃焼運転を実行する場合には、以下のようなフィードバック制御を行う。この場合には、通常通り、燃料噴射量を増減させることにより、空燃比AF3を理論空燃比に制御する。すなわち、上記ステップ１３６の判別の後、排気センサ５２ａにより検出された空燃比AF1が目標値よりも大きいか否かを判別する（ステップ１４４）。
ステップ１４４で空燃比AF1が目標値よりも大きいと判別された場合には、空燃比AF1をリッチ側にシフトさせるため、第１気筒群２ａを構成する各気筒２の燃料噴射量を増量させる（ステップ１４６）。一方、ステップ１４４で空燃比AF1が目標値よりも小さいと判別された場合には、空燃比AF1をリーン側にシフトさせるため、第１気筒群２ａを構成する各気筒２の燃料噴射量を減量させる（ステップ１４８）。
また、これらステップ１４４〜１４８の処理を、第２気筒群２ｂに対しても実行する。すなわち、第２気筒群２ｂを構成する各気筒２の燃料噴射量を変更することにより、空燃比AF2がリッチ側又はリーン側にシフトされる。
【００６７】
ＮＯｘ触媒５６の硫黄被毒再生時に、次回以降本ルーチンが起動されると、上記ステップ１４０又は１４２で吸気弁２２のリフト量が可変動弁機構２４により再度変更され、空燃比AF3が目標値に制御される。
【００６８】
以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、空燃比AF3を目標値に収束させるために、第１及び第２気筒群２ａ，２ｂの各気筒のリフト量を変更することにより、各気筒の吸入空気量を変更せしめた。このとき、燃料噴射量の変更を行っていないため、上記実施の形態１，２と同様に、空燃比学習値を用いることができる。よって、可変動弁機構２４の寸法ばらつきにより、空燃比AF3がずれた場合であっても、空燃比AF3を目標値に精度良く収束させることができる。
【００６９】
ところで、本実施の形態３では、空燃比AF3を検出する空燃比センサ５８はＮＯｘ触媒５６下流に設けられているが、第１排気通路５０ａと第２排気通路５０ｂとの合流部５０ｃよりも下流であれば空燃比センサの設定位置は任意である。また、該合流部５０ｃよりも下流の空燃比を取得できれば、上記実施の形態３の目的を達成し得る。このため、該空燃比をセンサにより検出する場合に限らず、演算によって求められた値を空燃比として読み込むようにしてもよい。
また、可変動弁機構２４に代えて各気筒の吸気通路に設けられたスロットル弁により各気筒の吸入空気量を変更する場合には、該スロットル弁の寸法ばらつき或いはスロットル弁の駆動制御ばらつきが、排気空燃比に影響を与える可能性がある。この場合にも、スロットル弁の開度を再度変更せしめることで、上記実施の形態３と同様の効果が得られる。
【００７０】
尚、本実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１４０及び１４２の処理を実行することにより第４及び第５の発明における「排気空燃比制御手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示したシステムにおける気筒群を示す模式図である。
【図３】空燃比学習値を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１    内燃機関
２    気筒
２ａ  第１気筒群
２ｂ  第２気筒群
４    ピストン
６    シリンダブロック
８    シリンダヘッド
１０  水温センサ
１２  クランクシャフト
１４  クランク角センサ
１６  燃焼室
１８  点火プラグ
２０  吸気ポート
２２  吸気バルブ
２３  吸気カムシャフト
２３ａ  吸気カム
２４  可変動弁機構
２４ａ  入力アーム
２４ｂ  出力アーム
２４ｃ  ロッカーアーム
２４ｄ  コントロールシャフト
２６  インジェクタ
２８  吸気通路
３０  サージタンク
３２  スロットルバルブ
３４  スロットルモータ
３６  スロットル開度センサ
３８  アクセル開度センサ
４０  エアフロメータ
４２  エアクリーナ
４４  排気ポート
４６  排気バルブ
４７  排気カムシャフト
４８  可変動弁機構
５０（５０ａ，５０ｂ）  排気通路
５０ｃ  合流部
５２（５２ａ，５２ｂ）  空燃比センサ
５４（５４ａ，５４ｂ）  始動時触媒
５６  ＮＯｘ触媒
５８  空燃比センサ
６０  ＥＣＵ
【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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