(57)【要約】【課題】複数の気筒群を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置において、機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、気筒群毎に設置されたＮＯｘを還元する触媒を用いてより効果的にＮＯｘの浄化を行う。【解決手段】バンク１１、１２と、両バンクへの吸入空気量を調整するスロットルバルブ１６と、バンク毎に気筒の弁を全閉状態で停止させる弁停止機構１４と、を備えるＶ型のガソリンエンジン１０の排気浄化装置において、バンク毎に設けられた互いに独立した排気通路２１、２２と、排気通路毎に設けられたＮＯｘ吸蔵還元型触媒３１、３２と、を備え、一方のバンクから排出される排気の空燃比を所定の空燃比よりもリッチ側に調整するときは、該一方のバンクの燃料噴射量を増大させ、且つ、他方のバンクの気筒の弁を停止させ、更に、スロットルバルブ１６の開度を増大させるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒群と、該複数の気筒群に供給される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、該複数の気筒群の気筒群毎に気筒の弁を全閉状態で停止させる弁停止部と、を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置において、
前記複数の気筒群の気筒群毎に設けられた互いに独立した排気通路と、
前記排気通路毎に設けられた、排気中のＮＯｘを吸蔵する触媒であって、吸蔵したＮＯｘを排気の空燃比が所定の空燃比よりもリッチ側のときに還元する第１の触媒と、
前記複数の気筒群のうちの一部の気筒群から排出される排気の空燃比を前記所定の空燃比よりもリッチ側に調整するときは、前記一部の気筒群の燃料噴射量を増大させ、且つ、前記複数の気筒群のうちの残りの気筒群の気筒の弁を停止させ、更に、前記スロットルバルブの開度を増大させる空燃比調整部と、
を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
複数の気筒群と、該複数の気筒群の気筒群毎に設けられた互いに独立した吸気通路と、該吸気通路毎に設けられた、供給される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置において、
前記複数の気筒群の気筒群毎に設けられた互いに独立した排気通路と、
前記排気通路毎に設けられた、排気中のＮＯｘを吸蔵する触媒であって、吸蔵したＮＯｘを排気の空燃比が所定の空燃比よりもリッチ側のときに還元する第１の触媒と、
前記複数の気筒群のうちの一部の気筒群から排出される排気の空燃比を前記所定の空燃比よりもリッチ側に調整するときは、前記一部の気筒群の燃料噴射量を増大させ、且つ、前記複数の気筒群のうちの残りの気筒群の吸気通路に設けられたスロットルバルブを全閉にさせ、更に、前記一部の気筒群の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を増大させる空燃比調整部と、
を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１の触媒よりも下流側に設けられた、排気中のアンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを用いて排気中のＮＯｘを還元する第２の触媒を更に備え、
前記第２の触媒に吸着されるアンモニアは、前記第１の触媒に吸蔵されたＮＯｘが、排気の空燃比が前記所定の空燃比よりもリッチ側のときに還元されることによって生成されるアンモニアである、ガソリンエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒群を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を、還元剤を用いて還元する脱硝触媒について、この脱硝触媒内での還元剤の分布とＮＯｘの分布を一致させることによってＮＯｘ除去の効率を向上させる技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、排気中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、「ＮＳＲ触媒」という。）が排気通路に配置された排気浄化装置において、燃料噴射量が一時的に増大されるリッチスパイクが実行される際に生じるトルクショック（内燃機関のトルクが一時的に増大する現象）を抑制する技術が開示されている。当該技術においては、リッチスパイクの実行時に吸入空気量を減少させてポンピングロスによるトルク低下を生じさせることによって、トルクショックを抑制している。
【０００４】
また、特許文献３には、両バンクのそれぞれに独立した排気通路とＮＳＲ触媒とが配置されたＶ型のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、一方のバンクのＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元する際に、他方のバンクの燃焼を休止させる技術が開示されている。当該技術においては、機関出力を維持させるために、他方のバンクの燃焼が休止されたときには一方のバンクの気筒において燃料噴射量を増大させる制御が行われる。ただし、当該制御は、ディーゼルエンジンにおいて低温燃焼（煤の発生を最大とする再循環排気ガス量より多くの排気ガスを再循環させることによって煤を殆ど発生させなくする燃焼方式）が実行されていることが前提となっているため、一方のバンクの気筒において燃料噴射量が増大されたときは、所望の空燃比の実現のために吸入空気量が減少されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７６３４４号公報
【特許文献２】特開平１０−１８４４１８号公報
【特許文献３】特開２００６−２７２８号公報
【特許文献４】特開２００８−６９７４０号公報
【特許文献５】特表２００６−５１２５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＮＳＲ触媒内における吸蔵されているＮＯｘの分布は、排気の流量（触媒の断面積が一定の場合は流速と同義。）に依存することが知られている。吸蔵されているＮＯｘの分布と流入する還元剤の分布とが十分に整合しなくなると、上述の特許文献１に記載されているように、ＮＳＲ触媒によってＮＯｘが効果的に浄化できなくなる虞がある。
【０００７】
ここで、上述の特許文献２に記載の技術のように、リッチスパイク実行時におけるトルクショック等の機関出力の変動を抑制するために吸入空気量を減少させると、排出される排気の流量が、ＮＳＲ触媒にＮＯｘが吸蔵されたときに排出されていた排気の流量よりも低下することがある。この場合には、リッチスパイクによってＮＳＲ触媒に供給される還元剤（炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等）のＮＳＲ触媒内における分布が、吸蔵されているＮＯｘの分布と十分に整合しない虞がある。ゆえに、吸蔵されているＮＯｘが
効果的に浄化されなくなる虞がある。
【０００８】
ところで、上述の特許文献３に記載の技術では、両バンクのそれぞれに独立した排気通路とＮＳＲ触媒とが配置されたＶ型のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、一方のバンクの気筒において燃料噴射量を増大させる際には、他方のバンクの燃焼を休止させている。これにより、一方のバンクのＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元しながら、機関出力が維持されることを可能にしている。ただし、当該技術においては、上述のように、一方のバンク側の燃料噴射量を増大させるときには吸入空気量を減少させている。そのため、当該技術では、一方のバンクにおいて燃料噴射量が増大されたときは、当該一方のバンクから排出される排気の流量が低下する虞がある。ゆえに、当該一方のバンクに接続された排気通路に設置されたＮＳＲ触媒内において、供給される還元剤の分布と吸蔵されているＮＯｘの分布とが十分に整合しない虞がある。
【０００９】
なお、両バンクのそれぞれに独立した排気通路とＮＳＲ触媒とが配置されたＶ型のガソリンエンジンの排気浄化装置においても、ＮＳＲ触媒内における吸蔵されているＮＯｘの分布と供給される還元剤の分布の不整合が問題になる。ここで、ガソリンエンジンの空燃比は、リーン空燃比による運転中であってもディーゼルエンジンのそれよりも低い。そのため、Ｖ型のガソリンエンジンにおいて、一方のバンク側の燃料噴射量を増大させるときに吸入空気量を減少させると、混合気の空燃比が低下しすぎることによって燃焼が不安定（不完全）となり、結果的に所望のトルクが発生しなくなる虞がある。つまり、上述の特許文献３に記載の技術は、空燃比の低下による発生トルクの低下という観点から、Ｖ型のガソリンエンジンに適用することは困難である。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、Ｖ型のガソリンエンジンのような、複数の気筒群を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置において、機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、気筒群毎に設置されたＮＯｘを還元する触媒を用いてより効果的にＮＯｘの浄化を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決するために、本発明に係るガソリンエンジンの排気浄化装置は、
複数の気筒群と、該複数の気筒群に供給される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、該複数の気筒群の気筒群毎に気筒の弁を全閉状態で停止させる弁停止部と、を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置において、
前記複数の気筒群の気筒群毎に設けられた互いに独立した排気通路と、
前記排気通路毎に設けられた、排気中のＮＯｘを吸蔵する触媒であって、吸蔵したＮＯｘを排気の空燃比が所定の空燃比よりもリッチ側のときに還元する第１の触媒と、
前記複数の気筒群のうちの一部の気筒群から排出される排気の空燃比を前記所定の空燃比よりもリッチ側に調整するときは、前記一部の気筒群の燃料噴射量を増大させ、且つ、前記複数の気筒群のうちの残りの気筒群の気筒の弁を停止させ、更に、前記スロットルバルブの開度を増大させる空燃比調整部と、
を備える。
【００１２】
上述の第１の触媒は、例えば、流入する排気の空燃比が所定の空燃比よりもリーン側のときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比が当該所定の空燃比よりもリッチ側のときに排気中の還元剤（ＨＣやＣＯ等）を用いて吸蔵しているＮＯｘを還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、「ＮＳＲ触媒」という。）とすることができる。ここで、この所定の空燃比とは、ＮＳＲ触媒の性能に応じて適宜設定される空燃比である。なお、この第１の触媒は、三元触媒であってもよい。ここで、第１の触媒に吸蔵されているＮＯｘ量が増大したときは、燃料噴射量を一時的に増大させるリッチスパイクによって、排気中の還元剤の量が一時的に増大される。これにより、第１の触媒に吸蔵されているＮＯｘの
還元が促進されるため、吸蔵されているＮＯｘが窒素（Ｎ２）等として放出される。ただし、燃料噴射量が増大されるとガソリンエンジンの機関出力が一時的に増大するトルクショックが生じる虞がある。
【００１３】
そこで、本発明によれば、複数の気筒群のうちの一部の気筒群から排出される排気の空燃比を上記所定の空燃比よりもリッチ側に調整するときは、一部の気筒群の燃料噴射量を増大させ、且つ、複数の気筒群のうちの残りの気筒群の気筒の弁を停止させる。これにより、燃料噴射量の増大によって一部の気筒群から発生される出力が増大されるときであっても、残りの気筒群から発生される出力が実質的に零になるため、燃料噴射量の増大による機関出力の変動が抑制される。これにより、トルクショック等を抑制しながら、当該一部の気筒群の排気通路に設けられた第１の触媒に供給される還元剤の量を増大させて、当該第１の触媒に吸蔵されているＮＯｘを効果的に還元させることが可能になる。
【００１４】
ここで、第１の触媒内における吸蔵されているＮＯｘの分布は、排気の流量に依存する。そして、供給される還元剤の分布が、吸蔵されているＮＯｘの分布と整合しない場合には、第１の触媒によってＮＯｘが効果的に浄化されなくなる虞がある。そのため、還元剤が供給されるときの排気の流量が、第１の触媒にＮＯｘが主に吸蔵された期間（例えば、リーンバーン運転期間）における排気の流量よりも低下することは好ましくない。また、ガソリンエンジンにおいては、リーン空燃比による運転中であっても、燃料噴射量が増大されると混合気の空燃比が低下しすぎることによって燃焼が不安定になる虞がある。
【００１５】
そこで、本発明によれば、複数の気筒群のうちの一部の気筒群から排出される排気の空燃比を上記所定の空燃比よりもリッチ側に調整するときは、更に、スロットルバルブの開度が増大される。これにより、当該一部の気筒群に供給される吸入空気量が増大される。ゆえに、当該一部の気筒群の排気通路に設けられた第１の触媒に還元剤が供給されるときに排気の流量が低下することが抑制されるため、当該第１の触媒内において、供給される還元剤の分布と吸蔵されているＮＯｘの分布とをより整合させることが可能になる。その結果、第１の触媒によってＮＯｘをより効果的に浄化することが可能になる。また、当該一部の気筒群において燃焼される混合気の空燃比が過度に低下することが抑制されるため、燃焼が不安定になることが抑制される。
【００１６】
以上より、本発明によれば、機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制し、且つ、複数の気筒群のうちの一部の気筒群から排出される排気の流量の低下を抑制しながら、当該排気の空燃比を上記所定の空燃比よりもリッチ側に調整することによって、当該一部の気筒群の排気通路に設けられた第１の触媒に吸蔵されているＮＯｘを効果的に還元させることが可能になる。そして、このようにして当該第１の触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元させた後に、同様の空燃比の調整を残りの気筒群から排出される排気に対して行うことによって、当該残りの気筒群の排気通路に設けられた第１の触媒に吸蔵されているＮＯｘも効果的に還元させることが可能になる。ゆえに、本発明によれば、複数の気筒群を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置において、機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、気筒群毎に設置された第１の触媒を用いてより効果的にＮＯｘの浄化を行うことが可能になる。
【００１７】
また、本発明に係るガソリンエンジンの排気浄化装置は、
複数の気筒群と、該複数の気筒群の気筒群毎に設けられた互いに独立した吸気通路と、該吸気通路毎に設けられた、供給される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置において、
前記複数の気筒群の気筒群毎に設けられた互いに独立した排気通路と、
前記排気通路毎に設けられた、排気中のＮＯｘを吸蔵する触媒であって、吸蔵したＮＯｘを排気の空燃比が所定の空燃比よりもリッチ側のときに還元する第１の触媒と、
前記複数の気筒群のうちの一部の気筒群から排出される排気の空燃比を前記所定の空燃比よりもリッチ側に調整するときは、前記一部の気筒群の燃料噴射量を増大させ、且つ、前記複数の気筒群のうちの残りの気筒群の吸気通路に設けられたスロットルバルブを全閉にさせ、更に、前記一部の気筒群の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を増大させる空燃比調整部と、
を備えるようにしてもよい。
【００１８】
ここで、複数の気筒群のうちの残りの気筒群の吸気通路に設けられたスロットルバルブを全閉にさせると、当該残りの気筒群から発生される出力が低下するため、一部の気筒群における燃料噴射量の増大による機関出力の変動が抑制される。なお、残りの気筒群の吸気通路に設けられたスロットルバルブを全閉にさせるときは、当該残りの気筒群への燃料噴射を停止させて、当該残りの気筒群が発生する出力を実質的に零とすることが好ましい。そして、一部の気筒群の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を増大させると、当該一部の気筒群に供給される吸入空気量が増大されるため、当該一部の気筒群の排気通路に設けられた第１の触媒に還元剤が供給されるときに排気の流量が低下することが抑制される。ゆえに、本発明においても、機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制し、且つ、複数の気筒群のうちの一部の気筒群から排出される排気の流量の低下を抑制しながら、当該排気の空燃比を上記所定の空燃比よりもリッチ側に調整することによって、当該一部の気筒群の排気通路に設けられた第１の触媒に吸蔵されているＮＯｘを効果的に還元させることが可能になる。そして、残りの気筒群の排気通路に設けられた第１の触媒に吸蔵されているＮＯｘも、同様に効果的に還元させることが可能になる。ゆえに、本発明によれば、複数の気筒群を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置において、機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、気筒群毎に設置された第１の触媒を用いてより効果的にＮＯｘの浄化を行うことが可能になる。
【００１９】
なお、上述のガソリンエンジンの排気浄化装置は、前記第１の触媒よりも下流側に設けられた、排気中のアンモニア（ＮＨ３）を吸着し、吸着したＮＨ３を用いて排気中のＮＯｘを還元する第２の触媒を更に備え、当該第２の触媒に吸着されるＮＨ３は、前記第１の触媒に吸蔵されたＮＯｘが、排気の空燃比が前記所定の空燃比よりもリッチ側のときに還元されることによって生成されるＮＨ３である、ようにしてもよい。この第２の触媒は、例えば、流入する排気中のＮＨ３を吸着し、吸着しているＮＨ３を還元剤として用いてＮＯｘを還元する選択還元型触媒（以下、「ＳＣＲ触媒」という。）とすることができる。ここで、上述のガソリンエンジンから排出される排気の空燃比が所定の空燃比よりもリッチ側に調整されたときは、当該排気中に含まれるＣＯから水素（Ｈ２）が生成されることがある。そして、リッチ側に調整された排気中のＨＣやＨ２が第１の触媒に流入すると、当該第１の触媒内においてＮＯｘと反応してＮＨ３が生成されることがある。このようにして生成されたＮＨ３は、第１の触媒よりも下流側にある第２の触媒によって吸着される。すると、その後に第２の触媒に流入するＮＯｘは、吸着されているＮＨ３によって還元されて浄化される。ここで、第２の触媒内における吸着されているＮＨ３の分布は、排気の流量に依存する。つまり、上述した第１の触媒における還元剤やＮＯｘの分布と同様に、第２の触媒においても、流入するＮＯｘの分布が、吸着されているＮＨ３の分布と整合しない場合には、第２の触媒によってＮＯｘが効果的に浄化されない虞がある。
【００２０】
しかしながら、本発明によれば、上述のように、複数の気筒群のうちの一部の気筒群から排出される排気の流量の低下を抑制しながら、当該排気の空燃比を上記所定の空燃比よりもリッチ側に調整することができる。これにより、第１の触媒においてＮＨ３が生成されるときの排気の流量の低下を抑制することができるため、第２の触媒内において、流入するＮＯｘの分布と吸着されているＮＨ３の分布とをより整合させることが可能になる。その結果、機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、第１の触媒よりも下流側に設けられた第２の触媒によってＮＯｘをより効果的に浄化することが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の気筒群を備えるガソリンエンジンの排気浄化装置において、機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、気筒群毎に設置されたＮＯｘを還元する触媒を用いてより効果的にＮＯｘの浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係るガソリンエンジンの排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るＮＳＲ触媒内における吸蔵されているＮＯｘの分布と供給される還元剤の分布を説明する図である。
【図３】実施例１に係る空燃比調整制御の制御タイミングや各指標の推移を示すタイムチャートである。
【図４】実施例１に係る他の空燃比調整制御の制御タイミングや各指標の推移を示すタイムチャートである。
【図５】実施例２に係るガソリンエンジンの排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図６】実施例２に係る空燃比調整制御の制御タイミングや各指標の推移を示すタイムチャートである。
【図７】実施例２に係る他の空燃比調整制御の制御タイミングや各指標の推移を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２４】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例について説明する。図１は、本発明が適用されるガソリンエンジンとその排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１に示すガソリンエンジン１０は、３つの気筒を有する第１の気筒群としてのバンク１１と、同じく３つの気筒を有する第２の気筒群としてのバンク１２を備える、いわゆるＶ型のガソリンエンジンである。バンク１１には、排気通路２１が接続されており、また、バンク１２には、排気通路２２が接続されている。なお、図１に示されるように、両排気通路２１、２２は、互いに独立して設けられている。排気通路２１には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３１（以下、「ＮＯｘ吸蔵還元型触媒」は「ＮＳＲ触媒」という。）と、このＮＳＲ触媒３１よりも下流側に選択還元型触媒４１（以下、「選択還元型触媒」は「ＳＣＲ触媒」という。）が設けられている。
【００２５】
ＮＳＲ触媒３１は、流入する排気の空燃比が所定の空燃比よりもリーン側にあるとき（高いとき）は排気中のＮＯｘを吸蔵する。また、流入する排気の空燃比が所定の空燃比よりもリッチ側にあるとき（低いとき）は、排気中のＨＣやＣＯを還元剤として用いて吸蔵しているＮＯｘを窒素（Ｎ２）に還元する。ここで、この所定の空燃比とは、ＮＳＲ触媒３１の性能に応じて適宜設定される。
【００２６】
ところで、ＮＳＲ触媒３１を排気が通過するときに、排気中のＮＯｘがＨＣまたはＨ２と反応してＮＨ３が生成されることがある。例えば、水性ガスシフト反応または水蒸気改質反応により排気中のＣＯや水分からＨ２が発生すれば、該Ｈ２がＮＳＲ触媒３１において一酸化窒素（ＮＯ）と反応してＮＨ３が生成される。なお、ＮＳＲ触媒３１を通過する排気の空燃比が所定の空燃比（上述したＮ２が生成されるときの所定の空燃比と異なる値
でもよい）よりもリッチ側にあるときにＮＨ３が生成される。
【００２７】
ＳＣＲ触媒４１は、流入する排気中のＮＨ３を吸着し、このＮＨ３を還元剤として用いて流入する排気中のＮＯｘを選択還元する。なお、ＳＣＲ触媒４１には、ＮＳＲ触媒３１にて生成されるＮＨ３が供給される。
【００２８】
また、ＮＳＲ触媒３１よりも上流側の排気通路２１には、バンク１１の各気筒から排出された排気の空燃比、即ち、ＮＳＲ触媒３１に流入する排気の空燃比を検出する空燃比センサ５１が設けられている。また、ＮＳＲ触媒３１よりも下流側であってＳＣＲ触媒４１よりも上流側の排気通路２１には、排気のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ６１が設けられている。更に、ＳＣＲ触媒４１よりも下流側の排気通路２１には、排気のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ７１が設けられている。
【００２９】
また、排気通路２２には、排気通路２１と同様に、上流側から順に、空燃比センサ５２、ＮＳＲ触媒３２、ＮＯｘセンサ６２、ＳＣＲ触媒４２及びＮＯｘセンサ７２が設けられている。これらのセンサや触媒の機能や用途は、排気通路２１に設けられている対応するセンサや触媒の機能や用途と同様である。なお、本実施例においては、ＮＳＲ触媒３１、３２が、本発明における第１の触媒に相当し、ＳＣＲ触媒４１、４２が、本発明における第２の触媒に相当する。なお、ＮＳＲ触媒３１、３２に代えて三元触媒を用いてもよい。この三元触媒も、ＮＳＲ触媒３１、３２と同様に、ＮＯｘを吸蔵して還元する能力や、ＮＨ３を生成する能力を有する。また、空燃比センサ５１、５２に代えて酸素センサを用いてもよい。
【００３０】
ガソリンエンジン１０には、各気筒へ燃料を噴射する燃料噴射弁１３が取り付けられている。また、ガソリンエンジン１０には、バンク１１が有する各気筒の吸気弁と排気弁の作動と、バンク１２が有する各気筒の吸気弁と排気弁の作動とを選択的に停止することができる弁停止機構１４を備えている。本実施例においては、この弁停止機構１４が、本発明における弁停止部に相当する。
【００３１】
また、ガソリンエンジン１０には、吸気通路１５が接続されている。吸気通路１５の途中には、ガソリンエンジン１０の吸入空気量を調整するスロットルバルブ１６が設けられている。また、スロットルバルブ１６よりも上流側の吸気通路１５には、ガソリンエンジン１０の吸入空気量を検出するエアフローメータ１７が取り付けられている。
【００３２】
以上のように構成されたガソリンエンジン１０には、該ガソリンエンジン１０を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１００が併設されている。このＥＣＵ１００は、ガソリンエンジン１０の運転条件や運転者の要求に応じてガソリンエンジン１０を制御する。
【００３３】
また、ＥＣＵ１００には、上述のセンサ類の他、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じた電気信号を出力するアクセルポジションセンサ１８や、機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１９が電気配線を介して接続されており、これらのセンサ類からの出力信号がＥＣＵ１００に入力される。ガソリンエンジン１０の機関出力や運転状態は、これらのセンサ類からの出力値に基づいて推定される。また、ＥＣＵ１００には、燃料噴射弁１３、弁停止機構１４、スロットルバルブ１６が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１００によってこれらの機器類が制御される。
【００３４】
例えば、ＥＣＵ１００は、アクセルポジションセンサ１８により検出されるアクセル開度とクランクポジションセンサ１９により検出される機関回転数とから要求吸入空気量を決定する。そして、ＥＣＵ１００は、エアフローメータ１７により検出される吸入空気量
が要求吸入空気量となるように、スロットルバルブ１６の開度を制御する。更に、ＥＣＵ１００は、このときに変化する吸入空気量に応じた燃料噴射量が供給されるように燃料噴射弁１３を制御する。このときに設定される混合気の空燃比は、ガソリンエンジン１０の運転状態に応じて設定される空燃比である。なお、本実施例に係るガソリンエンジン１０は、主にリーンバーン運転が実行される。リーンバーン運転時には、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側になるように、燃料噴射弁１３またはスロットルバルブ１６が制御される。
【００３５】
ここで、リーンバーン運転時には、空燃比は例えば２５に設定される。そのため、リーンバーン運転時には、排気の流量が比較的に大きくなり、また、排気中に含まれるＮＯｘ量も多くなる。排気中のＮＯｘは、排気がＮＳＲ触媒３１、３２内を通過する際に両触媒によって吸蔵されるが、吸蔵されているＮＯｘ（以下、「吸蔵ＮＯｘ」という。）のＮＳＲ触媒３１、３２内における分布は、排気の流量に依存する（詳細は後述）。そして、ガソリンエンジン１０の運転、特に、リーンバーン運転が継続してＮＳＲ触媒３１、３２における吸蔵ＮＯｘ量が増大すると、ＥＣＵ１００は、必要に応じて吸蔵ＮＯｘをＮ２に還元する還元処理を実行する。この還元処理においては、燃料噴射弁１３による燃料噴射量が一時的に増大されることによって、ＮＳＲ触媒３１、３２に流入する排気の空燃比が、上記所定の空燃比より低い目標空燃比まで一時的に低下される、いわゆるリッチスパイクが実行される。このリッチスパイクの実行時には、混合気の空燃比が例えば１２となるように、燃料噴射弁１３による燃料噴射量が増大される。なお、本実施例においては、排気の空燃比を調整するＥＣＵ１００が、本発明における空燃比調整部に相当する。
【００３６】
このリッチスパイクは、例えば、ＮＳＲ触媒３１、３２の吸蔵ＮＯｘ量が所定量となった場合に実行される。ＮＳＲ触媒３１、３２の吸蔵ＮＯｘ量は、例えば、ＮＳＲ触媒３１、３２に流入するＮＯｘ量と、ＮＳＲ触媒３１、３２から流出するＮＯｘ量と、の差を積算することにより算出される。ＮＳＲ触媒３１、３２に流入するＮＯｘ量は、ガソリンエンジン１０の運転状態等に基づいて、ＥＣＵ１００によって推定される。また、ＮＳＲ触媒３１、３２から流出するＮＯｘ量は、それぞれＮＯｘセンサ６１、６２によって検出される。
【００３７】
なお、ＥＣＵ１００は、ＮＳＲ触媒３１、３２においてＮＨ３を生成させるためにリッチスパイクを実行することがある。このリッチスパイクは、ＳＣＲ触媒４１、４２に吸着されているＮＨ３（以下、「吸着ＮＨ３」という。）の量が所定量まで減少したときに実行される。ここで、ＳＣＲ触媒４１、４２の吸着ＮＨ３量は、例えば、過去に実行されたリッチスパイクにおいて噴射された燃料量やＳＣＲ触媒４１、４２から流出するＮＯｘ量に基づいて推定される。ＳＣＲ触媒４１、４２から流出するＮＯｘ量は、それぞれＮＯｘセンサ７１、７２によって検出される。
【００３８】
ここで、リッチスパイクの実行時に燃料噴射量が増大されると、ガソリンエンジン１０の機関出力が一時的に増大するいわゆるトルクショックが発生することがある。従来においては、このトルクショックは、燃料噴射量の増大に併せて吸入空気量を減少させることによって抑制されていた。ただし、この抑制方法では、リッチスパイクの実行時に排出される排気の流量が、リーンバーン運転期間中に排出される排気の流量よりも低下する。その結果、ＮＳＲ触媒３１、３２内において、吸蔵ＮＯｘの分布と、リッチスパイクによって供給される還元剤の分布とが、不整合になることが懸念される。以下、ＮＳＲ触媒３１、３２内における吸蔵ＮＯｘの分布と還元剤の分布について図を用いて詳しく説明する。なお、両触媒は同一であるため、ＮＳＲ触媒３１のみについて説明する。
【００３９】
図２は、ＮＳＲ触媒３１内の吸蔵ＮＯｘの分布と供給される還元剤の分布を説明する図である。なお、図２は、ＮＳＲ触媒３１の中心軸（排気の流通方向に平行な軸）を含む面
による、ＮＳＲ触媒３１の模式的な断面図であり、図２における左側がＮＳＲ触媒３１の上流側である。
【００４０】
図２に示す実線Ｌ１は、ＮＳＲ触媒３１内における吸蔵ＮＯｘの分布の境界を示している。つまり、吸蔵ＮＯｘは、ＮＳＲ触媒３１の左側の端縁と実線Ｌ１で囲まれる領域内に分布している。上述のように、ＮＯｘが多く生成されるリーンバーン運転時には、排気の流量が比較的に大きい。ＮＳＲ触媒３１に流入する排気の流量が大きいときは、ＮＳＲ触媒３１の中心軸近傍の流速が高くなるため、当該中心軸近傍により多くのＮＯｘが吸蔵される。
【００４１】
一方、図２に示す破線Ｌ２は、リッチスパイクの実行に併せて吸入空気量が減少されたときに排出された排気を介して供給される還元剤の分布の境界を示している。つまり、還元剤は、ＮＳＲ触媒３１の左側の端縁と破線Ｌ２で囲まれる領域内に分布している。吸入空気量が減少されると、ＮＳＲ触媒３１に流入する排気の量も減少するため、ＮＳＲ触媒３１内における当該排気の流速は全体的に低くなる。そのため、当該排気に含まれる還元剤は、ＮＳＲ触媒３１の中心軸から外周側まで径方向に広く分布する。還元剤がこのように分布してしまうと、吸蔵ＮＯｘの分布と不整合となるために、領域Ａ内の吸蔵ＮＯｘが十分に還元されなくなる虞がある。
【００４２】
ここで、仮に、領域Ａ内の吸蔵ＮＯｘも十分に還元させるために燃料噴射量を更に増大させれば、供給される還元剤の分布の境界を図２に示す１点鎖線Ｌ３まで到達させることができる。ただし、この場合には、吸蔵ＮＯｘが分布していない領域Ｂまで還元剤が分布することになるため、過剰に燃料が消費されることになる。
【００４３】
したがって、吸蔵ＮＯｘの分布と供給される還元剤の分布がより整合するようにＮＳＲ触媒３１内に還元剤が供給されれば、燃料を過剰に消費することなく吸蔵ＮＯｘを十分に還元することが可能になる。つまり、リッチスパイクの実行時に排出される排気の流量と吸蔵ＮＯｘが主に吸蔵された期間（例えば、リーンバーン運転期間）に排出された排気の流量との差分が小さくなれば、両分布をより整合させることが可能になる。
【００４４】
そこで、本実施例においては、両バンクにおいて同時にリッチスパイクを実行するのではなく、一方のバンクにおいてリッチスパイクを実行するときは他方のバンクの燃焼を休止する。その際には、当該他方のバンクの燃焼が休止されることによって低下する機関出力が補填されるように、そして、当該一方のバンクにおいて上述の排気の流量の差分が小さくなるように、ガソリンエンジン１０が制御される。以下、本実施例において実行される制御について、図面を用いて説明する。
【００４５】
図３は、本実施例において、ＥＣＵ１００によって実行される排気の空燃比の調整制御（以下、「空燃比調整制御１」という。）の実行タイミングと各指標の推移を示すタイムチャートである。なお、この空燃比調整制御１においては、バンク１１のみにおけるリッチスパイクとバンク１２のみにおけるリッチスパイクが交互に実行される。
【００４６】
時間ｔ１では、まず、バンク１１のみにおいてリッチスパイクが実行されて、バンク１１側に設けられたＮＳＲ触媒３１の吸蔵ＮＯｘの還元処理が実行される。つまり、ＥＣＵ１００は、バンク１１の各気筒に設けられた燃料噴射弁１３の燃料噴射量を増大させ、且つ、弁停止機構１４によってバンク１２の各気筒の弁を全閉状態で停止させ、更に、スロットルバルブ１６の開度を増大させて、バンク１１に流入する吸入空気量を増大させる。これら一連の制御によって、ＮＳＲ触媒３１に流入する排気中のＨＣやＣＯ等の還元剤の量が一時的に増大される。
【００４７】
ここで、バンク１１のみにおいてリッチスパイクが実行されるときには、バンク１２の燃焼が停止されることによってガソリンエンジン１０の機関出力が減少する。そのため、上述の燃料噴射弁１３による燃料噴射量の増大値は、ＮＳＲ触媒３１に十分な量の還元剤が供給される値であって、且つ、機関出力の減少分を補填できる大きさの出力がバンク１１から出力される値として決定される。また、ＮＳＲ触媒３１の吸蔵ＮＯｘの還元処理が効果的に実行されるためには、ＮＳＲ触媒３１内における吸蔵ＮＯｘの分布と供給される還元剤の分布がより整合する必要がある。更に、燃料噴射量が増大されることによって混合気の空燃比が過度に低下すると、バンク１１の各気筒における燃焼が不安定になる虞がある。そこで、上述のスロットルバルブ１６の開度の増大値は、リッチスパイクの実行時に排出される排気の流量と、吸蔵ＮＯｘが主に吸蔵された期間に排出された排気の流量との差分が小さくなる値であって、且つ、混合気の空燃比の過度な低下が抑制される値として決定される。このような燃料噴射量や開度の増大値は、予め実験等により求めて数値マップとしてＥＣＵ１００に記憶させておき、ＮＳＲ触媒３１の推定吸蔵ＮＯｘ量やガソリンエンジン１０の運転状態、更にはエアフローメータ１７や空燃比センサ５１等の出力値に基づいて適切な値を決定すればよい。これにより、ガソリンエンジン１０の機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、供給される還元剤の分布と吸蔵ＮＯｘの分布がより整合するように、ＮＳＲ触媒３１に還元剤を供給することが可能になる。
【００４８】
上述の一連の制御が実行されると、図３に示されるように、バンク１１で燃焼される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）がリッチ化されるため、バンク１１から排出される還元剤の量（バンク１１出還元剤）が一時的に増大される。また、スロットルバルブ１６の開度が一時的に増大されることによって、バンク１１から排出される排気の流量（バンク１１出排気流量）が一時的に増大される。これにより、排気を介してＮＳＲ触媒３１に流入する還元剤が、ＮＳＲ触媒３１の中心軸近傍に分布することになるため、供給される還元剤の分布と吸蔵ＮＯｘの分布とがより整合するようになる。その結果、ＮＳＲ触媒３１における吸蔵ＮＯｘの還元が促進されて、ＮＳＲ触媒３１から流出するＮ２の量（ＮＳＲ３１出Ｎ２）が一時的に増大される。このようにして、ＮＳＲ触媒３１の吸蔵ＮＯｘの還元処理が効果的に実行される。
【００４９】
そして、時間ｔ２では、バンク１２のみにおいてリッチスパイクが実行されて、バンク１２側に設けられたＮＳＲ触媒３２の吸蔵ＮＯｘの還元処理が実行される。つまり、ＥＣＵ１００は、バンク１２の各気筒に設けられた燃料噴射弁１３の燃料噴射量を増大させ、且つ、弁停止機構１４によってバンク１１の各気筒の弁を全閉状態で停止させ、更に、スロットルバルブ１６の開度を増大させて、バンク１２に流入する吸入空気量を増大させる。なお、このときにおける燃料噴射弁１３による燃料噴射量の増大値やスロットルバルブ１６の開度の増大値は、時間ｔ１において実行した制御と同様の方法によって決定される。
【００５０】
これら一連の制御が実行されると、図３に示されるように、バンク１２から排出される還元剤の量（バンク１２出還元剤）と、バンク１２から排出される排気の流量（バンク１２出排気流量）が一時的に増大される。その結果、上述の時間ｔ１における制御と同様に、ＮＳＲ触媒３２における吸蔵ＮＯｘの還元が促進されて、流出するＮ２の量（ＮＳＲ３２出Ｎ２）が一時的に増大される。このようにして、ガソリンエンジン１０の機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、ＮＳＲ触媒３２の吸蔵ＮＯｘの還元処理が効果的に実行される。
【００５１】
そして、ＥＣＵ１００は、時間ｔ３において、時間ｔ１において実行した制御と同様の制御で、再びバンク１１においてリッチスパイクを実行する。なお、このリッチスパイクにおいては、時間ｔ１から時間ｔ３までにＮＳＲ触媒３１に吸蔵されたＮＯｘ量が考慮される。また、ＥＣＵ１００は、時間ｔ４において、時間ｔ２において実行した制御と同様
の制御で、再びバンク１２においてリッチスパイクを実行する。このリッチスパイクにおいては、時間ｔ２から時間ｔ４までにＮＳＲ触媒３２に吸蔵されたＮＯｘ量が考慮される。
【００５２】
以上説明したように、本実施例によれば、一方のバンクのみにおけるリッチスパイクと、他方のバンクのみにおけるリッチスパイクを交互に実行するため、ガソリンエンジン１０の機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制し、且つ、各バンクに設けられたＮＳＲ触媒に流入する排気の流量を低下させることなく、各ＮＳＲ触媒に還元剤を供給することが可能になる。これにより、各ＮＳＲ触媒においてＮＯｘの還元処理を効果的に行うことが可能になる。
【００５３】
ところで、上述したように、本実施例に係るガソリンエンジン１０の排気浄化装置には、ＮＳＲ触媒３１、３２において生成されたＮＨ３を吸着し、このＮＨ３を用いて排気中のＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒４１、４２が設置されている。ここで、ＳＣＲ触媒４１、４２内の吸着ＮＨ３の分布は、ＮＳＲ触媒３１、３２内における吸蔵ＮＯｘの分布と同様に、排気の流量に依存する。そのため、ＳＣＲ触媒４１、４２においてＮＯｘの還元処理を効果的に行うためには、流入するＮＯｘの分布と吸着ＮＨ３の分布がより整合するように、ＳＣＲ触媒４１、４２内にＮＨ３を供給して吸着させる必要がある。
【００５４】
ここで、ＮＳＲ触媒３１、３２は、排気中のＨＣやＨ２を用いてＮＨ３を生成するため、両ＮＳＲ触媒にＮＨ３を生成させるときには、通常、ＥＣＵ１００によってリッチスパイクが行われる。上述のように、従来においては、トルクショックの抑制を目的に、リッチスパイクの実行時には吸入空気量を減少させていた。そのため、ＳＣＲ触媒４１、４２に流入する排気の流量も低下していたため、両ＳＣＲ触媒内における吸着ＮＨ３の分布の境界は、図２に示す破線Ｌ２のようになっていた。これに対し、排気中のＮＯｘ量は、排気の流量が比較的に高くなるリーンバーン運転時に比較的に多い。そのため、ＳＣＲ触媒４１、４２内に流入する排気中のＮＯｘの分布の境界は、図２に示す実線Ｌ１のようになる。そのため、従来のリッチスパイクでは、流入するＮＯｘの分布と吸着ＮＨ３の分布との不整合によってＮＯｘの還元処理が十分に実行されない虞があった。また、仮に、燃料噴射量を更に増大させて、吸着ＮＨ３の分布の境界を図２に示す１点鎖線Ｌ３まで到達させれば、ＮＯｘの還元処理はより効果的に行われるが、燃料消費が過剰となると共に、過剰な吸着ＮＨ３がＳＣＲ触媒４１、４２から離脱して大気に放出されるアンモニアスリップの発生が懸念されるために好ましくない。
【００５５】
そこで、本実施例によれば、ＳＣＲ触媒４１、４２にＮＨ３を供給するためにリッチスパイクを行う場合にも、上述の空燃比調整制御と同様の制御が実行される。以下、本実施例において、ＳＣＲ触媒４１、４２にＮＨ３を供給するために実行される空燃比調整制御について、図面を用いて説明する。
【００５６】
図４は、本実施例において、ＥＣＵ１００によってＳＣＲ触媒４１、４２にＮＨ３を供給するために実行される空燃比調整制御（以下、「空燃比調整制御２」という。）の実行タイミングと各指標の推移を示すタイムチャートである。
【００５７】
時間ｔ５では、まず、バンク１１のみにおいてリッチスパイクが実行されて、バンク１１側に設けられたＮＳＲ触媒３１によって生成されたＮＨ３が、ＳＣＲ触媒４１に供給される。つまり、ＥＣＵ１００は、バンク１１の各気筒に設けられた燃料噴射弁１３の燃料噴射量を増大させ、且つ、弁停止機構１４によってバンク１２の各気筒の弁を全閉状態で停止させ、更に、スロットルバルブ１６の開度を増大させることによって、バンク１１から排出される排気の空燃比を上記所定の空燃比よりもリッチ側に調整する。ここで、燃料噴射量や開度の増大値は、上述の空燃比調整制御１と同様に、予め実験等により求めて数
値マップとしてＥＣＵ１００に記憶させておき、ガソリンエンジン１０の運転状態、ＳＣＲ触媒４１の推定吸着ＮＨ３量や、エアフローメータ１７、ＮＯｘセンサ６１、７１等の出力値に基づいて適切な値を決定すればよい。これにより、ガソリンエンジン１０の機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、流入するＮＯｘの分布と吸着ＮＨ３の分布がより整合するように、ＳＣＲ触媒４１にＮＨ３を供給することが可能になる。
【００５８】
上述の一連の制御が実行されると、図４に示されるように、バンク１１で燃焼される混合気の空燃比がリッチ化されて、また、バンク１１から排出される排気の流量が一時的に増大されるため、ＮＳＲ触媒３１から排出されるＮＨ３量（ＮＳＲ３１出ＮＨ３）が一時的に増大される。これにより、排気を介してＳＣＲ触媒４１に流入するＮＨ３が、ＳＣＲ触媒４１の中心軸近傍に分布することになるため、流入するＮＯｘの分布と吸着ＮＨ３の分布とがより整合するようになる。なお、吸入空気量が増大されることによって、ＮＳＲ触媒３１から排出されるＮＯｘ量（ＮＳＲ３１出ＮＯｘ）も一時的に増大する。ただし、ＳＣＲ触媒４１に既に存在している吸着ＮＨ３、或いは、今回のリッチスパイクによって生成されたＮＨ３によって増大したＮＯｘが還元されるため、ＳＣＲ触媒４１から排出されるＮＯｘ量（ＳＣＲ４１出ＮＯｘ）の増大は僅かになる。そして、時間ｔ５以降においては、十分な量のＮＨ３を吸着していることによって、ＳＣＲ触媒４１が十分なＮＯｘ還元能力を発揮することができるため、ＮＳＲ触媒３１から排出されるＮＯｘ量が徐々に増大してもＳＣＲ触媒４１から排出されるＮＯｘ量は低く保たれる。
【００５９】
そして、時間ｔ６では、バンク１２のみにおいてリッチスパイクが実行されて、バンク１２側に設けられたＮＳＲ触媒３２において生成されたＮＨ３がＳＣＲ触媒４２に供給される。このリッチスパイクの実行時に行われる制御は、空燃比調整制御１における時間ｔ２において実行される制御と同様に行われるため、説明は省略する。これにより、流入するＮＯｘの分布と吸着ＮＨ３の分布がより整合するように、ＳＣＲ触媒４２にＮＨ３を供給することが可能になるため、ＳＣＲ触媒４２においてＮＯｘの還元処理が効果的に実行される。また、ＥＣＵ１００は、時間ｔ７において、時間ｔ５において実行した制御と同様の制御で、再びバンク１１においてリッチスパイクを実行し、時間ｔ８において、時間ｔ６において実行した制御と同様の制御で、再びバンク１２においてリッチスパイクを実行する。
【００６０】
以上説明したように、本実施例によれば、一方のバンクのみにおけるリッチスパイクと、他方のバンクのみにおけるリッチスパイクを交互に実行するため、ガソリンエンジン１０の機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制し、且つ、各バンクに設けられたＳＣＲ触媒に流入する排気の流量を低下させることなく、各ＳＣＲ触媒にＮＨ３を供給することが可能になる。これにより、各ＳＣＲ触媒においてＮＯｘの還元処理を効果的に行うことが可能になる。
【００６１】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例に係るガソリンエンジンは、上述の実施例１に係るガソリンエンジン１０が備える弁停止部１４、吸気通路１５及びスロットルバルブ１６に代えて、バンク毎に設けられた互いに独立した吸気通路と、該吸気通路毎に設けられたスロットルバルブを備える点において異なる。ゆえに、以下においては、共通する構成については説明を省略し、同一の符号を用いる。
【００６２】
図５は、本発明が適用されるガソリンエンジンとその排気浄化装置の概略構成を示す図である。図５に示すガソリンエンジン１１０は、３つの気筒を有する第１の気筒群としてのバンク１１１と、同じく３つの気筒を有する第２の気筒群としてのバンク１１２を備える、いわゆるＶ型のガソリンエンジンである。バンク１１１及び１１２のそれぞれに接続されている排気通路２１及び２２は、上述の実施例１において説明したものと同様である
。また、ガソリンエンジン１１０には、各気筒へ燃料を噴射する燃料噴射弁１３が取り付けられている。
【００６３】
そして、バンク１１１及び１１２には、それぞれ吸気通路１５１及び１５２が接続されている。なお、図５に示されるように、両吸気通路１５１、１５２は、互いに独立して設けられている。そして、吸気通路１５１の途中には、バンク１１１に供給される吸入空気量を調整するスロットルバルブ１６１が設けられており、吸気通路１５２の途中には、バンク１１２に供給される吸入空気量を調整するスロットルバルブ１６２が設けられている。また、スロットルバルブ１６１よりも上流側の吸気通路１５１には、バンク１１１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１７１が取り付けられており、スロットルバルブ１６２よりも上流側の吸気通路１５２には、バンク１１２の吸入空気量を検出するエアフローメータ１７２が取り付けられている。なお、スロットルバルブ１６１、１６２は、電気配線を介して接続されたＥＣＵ１００によって制御される。また、エアフローメータ１７１、１７２からの出力信号は、電気配線を介して接続されたＥＣＵ１００に出力される。
【００６４】
以上のように構成された本実施例に係るガソリンエンジン１１０においても、一方のバンクにおいてリッチスパイクが実行されるときは、他方のバンクの燃焼が休止される。そして、このときには、上述の実施例１に係る空燃比調整制御と同様の制御が実行される。以下、本実施例において実行される空燃比調整制御について、図面を用いて説明する。
【００６５】
図６は、本実施例において、ＥＣＵ１００によって実行される空燃比調整制御（以下、「空燃比調整制御３」という。）の実行タイミングと各指標の推移を示すタイムチャートである。この空燃比調整制御においては、バンク１１１のみにおけるリッチスパイクとバンク１１２のみにおけるリッチスパイクが交互に実行される。
【００６６】
時間ｔ１では、まず、バンク１１１のみにおいてリッチスパイクが実行されて、ＮＳＲ触媒３１の吸蔵ＮＯｘの還元処理が実行される。そこで、ＥＣＵ１００は、バンク１１１の各気筒に設けられた燃料噴射弁１３の燃料噴射量を増大させ、且つ、バンク１１２に接続された吸気通路１５２に設けられたスロットルバルブ１６２を全閉にさせ、更に、バンク１１１に接続された吸気通路１５１に設けられたスロットルバルブ１６１の開度を増大させて、バンク１１１に流入する吸入空気量を増大させる。また、ＥＣＵ１００は、バンク１１２の各気筒においてフューエルカット（燃料噴射弁１３による燃料噴射の停止）を実行する。これら一連の制御によって、ＮＳＲ触媒３１に流入する排気中のＨＣやＣＯ等の還元剤の量が一時的に増大され、また、バンク１１２からの出力が実質的に零にされる。
【００６７】
ここで、燃料噴射弁１３による燃料噴射量の増大値やスロットルバルブ１６１の開度の増大値は、上述の空燃比調整制御１と同様に決定される。これにより、ガソリンエンジン１１０の機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、供給される還元剤の分布と吸蔵ＮＯｘの分布がより整合するように、ＮＳＲ触媒３１に還元剤を供給することが可能になる。
【００６８】
上述の一連の制御が実行されると、図６に示されるように、バンク１１１で燃焼される混合気の空燃比がリッチ化されるため、バンク１１１から排出される還元剤の量（バンク１１１出還元剤）が一時的に増大される。また、スロットルバルブ１６１の開度が一時的に増大されることによって、バンク１１１から排出される排気の流量（バンク１１１出排気流量）が一時的に増大される。これにより、上述の空燃比調整制御１と同様に、ＮＳＲ触媒３１に供給される還元剤の分布と吸蔵ＮＯｘの分布とがより整合するようになるため、ＮＳＲ触媒３１における吸蔵ＮＯｘの還元が促進されて、ＮＳＲ触媒３１から流出するＮ２の量（ＮＳＲ３１出Ｎ２）が一時的に増大される。このようにして、ＮＳＲ触媒３１
の吸蔵ＮＯｘの還元処理が効果的に実行される。なお、バンク１１２においては、スロットルバルブ１６２が全閉となることによって、バンク１１２から排出される排気の流量（バンク１１２出排気流量）が一時的に減少する。ここで、バンク１１２においてはフューエルカットが実行されるため、実際に排出される気体は吸気である。
【００６９】
そして、時間ｔ２では、バンク１１２のみにおいてリッチスパイクが実行されて、バンク１１２側に設けられたＮＳＲ触媒３２の吸蔵ＮＯｘの還元処理が実行される。このリッチスパイクの実行時に行われる制御は、時間ｔ１における制御がバンクを入れ替えて実行されるものであるので説明は省略する。これにより、ＮＳＲ触媒３２の吸蔵ＮＯｘの還元処理が効果的に実行される。また、ＥＣＵ１００は、時間ｔ３において、時間ｔ１において実行した制御と同様の制御で、再びバンク１１１においてリッチスパイクを実行し、時間ｔ４において、時間ｔ２において実行した制御と同様の制御で、再びバンク１１２においてリッチスパイクを実行する。
【００７０】
以上説明したように、本実施例においても、一方のバンクのみにおけるリッチスパイクと、他方のバンクのみにおけるリッチスパイクを交互に実行するため、ガソリンエンジン１１０の機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制し、且つ、各バンクに設けられたＮＳＲ触媒に流入する排気の流量を低下させることなく、各ＮＳＲ触媒に還元剤を供給することが可能になる。これにより、各ＮＳＲ触媒においてＮＯｘの還元処理を効果的に行うことが可能になる。
【００７１】
また、本実施例においては、ＳＣＲ触媒４１、４２にＮＨ３を供給するためにリッチスパイクを行う場合にも、上述の空燃比調整制御３と同様の制御が実行される。以下、本実施例において、ＳＣＲ触媒４１、４２にＮＨ３を供給するために実行される空燃比調整制御について、図面を用いて説明する。
【００７２】
図７は、本実施例において、ＥＣＵ１００によってＳＣＲ触媒４１、４２にＮＨ３を供給するために実行される空燃比調整制御の実行タイミングと各指標の推移を示すタイムチャートである。
【００７３】
時間ｔ５では、まず、バンク１１１のみにおいてリッチスパイクが実行されて、バンク１１１側に設けられたＮＳＲ触媒３１によって生成されたＮＨ３が、ＳＣＲ触媒４１に供給される。このときには、空燃比調整制御３と同様に、バンク１１１、１１２の各気筒に設けられた燃料噴射弁１３やスロットルバルブ１６１、１６２が制御される。これにより、ガソリンエンジン１１０の機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制しながら、流入するＮＯｘの分布と吸着ＮＨ３の分布がより整合するように、ＳＣＲ触媒４１にＮＨ３を供給することが可能になる。
【００７４】
上述の一連の制御が実行されると、図７に示されるように、バンク１１１で燃焼される混合気の空燃比がリッチ化されるため、ＮＳＲ触媒３１から排出されるＮＨ３量が一時的に増大される。これにより、上述の空燃比調整制御２において説明したように、ＳＣＲ触媒４１においてＮＯｘの還元処理が効果的に実行される。
【００７５】
そして、時間ｔ６では、バンク１１２のみにおいてリッチスパイクが実行されて、ＮＳＲ触媒３２において生成されたＮＨ３がＳＣＲ触媒４２に供給される。このリッチスパイクの実行時に行われる制御は、時間ｔ５における制御がバンクを入れ替えて実行されるものであるので説明は省略する。これにより、流入するＮＯｘの分布と吸着ＮＨ３の分布がより整合するように、ＳＣＲ触媒４２にＮＨ３を供給することが可能になるため、ＳＣＲ触媒４２においてＮＯｘの還元処理が効果的に実行される。また、ＥＣＵ１００は、時間ｔ７において、時間ｔ５において実行した制御と同様の制御で、再びバンク１１１におい
てリッチスパイクを実行し、時間ｔ８において、時間ｔ６において実行した制御と同様の制御で、再びバンク１１２においてリッチスパイクを実行する。
【００７６】
以上説明したように、本実施例においても、一方のバンクのみにおけるリッチスパイクと、他方のバンクのみにおけるリッチスパイクを交互に実行するため、ガソリンエンジン１１０の機関出力の変動や燃焼の不安定化を抑制し、且つ、各バンクに設けられたＳＣＲ触媒に流入する排気の流量を低下させることなく、各ＳＣＲ触媒にＮＨ３を供給することが可能になる。これにより、各ＳＣＲ触媒においてＮＯｘの還元処理を効果的に行うことが可能になる。
【００７７】
なお、上述の実施例１、２に係るガソリンエンジンは、気筒群としてのバンクを２つ備えるＶ型のガソリンエンジンであるが、本発明が適用されるガソリンエンジンは、Ｖ型のガソリンエンジンに限られない。つまり、ガソリンエンジンが備える気筒群は２つ以上であってよく、また、各気筒群を構成する気筒は１つ以上であればよい。また、３つ以上の気筒群を備えるガソリンエンジンにおいては、これらの気筒群のうちの一方の気筒群、及び、これらの気筒群のうちの残りの気筒群は、複数の気筒群であってよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０、１１０    ガソリンエンジン
１１、１２、１１１、１１２    バンク
１４    弁停止機構
１５、１５１、１５２    吸気通路
１６、１６１、１６２    スロットルバルブ
２１、２２    排気通路
３１、３２    ＮＳＲ触媒
４１、４２    ＳＣＲ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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