(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を含む気筒群を有する内燃機関の排気浄化システムであって、
前記気筒群の各気筒に接続された排気枝管の集合部より下流側の排気通路に設けられた三元触媒と、
前記排気通路における前記三元触媒より上流側に設けられた空燃比センサと、
前記気筒群の一部の気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比に制御し、且つ、前記気筒群の他の一部の気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比に制御するとともに、混合気の空燃比がリーン空燃比に制御される気筒であるリーン気筒および混合気の空燃比がリッチ空燃比に制御される気筒であるリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比を、前記三元触媒に流入する排気の空燃比の平均値が所定の目標排気空燃比となるように、前記空燃比センサの検出値の平均値に基づいてフィードバック制御する空燃比ディザ制御を実行する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記気筒群における複数の気筒のうち二つ以上の気筒を前記リーン気筒にして前記空燃比ディザ制御を実行する場合、前記気筒群において、その気筒から排出される排気の前記空燃比センサに対するガス当たりの強さであるガス当たり強度が最も高い気筒から前記ガス当たり強度が高い順に前記リーン気筒にして前記空燃比ディザ制御を実行する内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記制御部が、さらに、前記気筒群において、少なくとも、前記ガス当たり強度が最も低い気筒を、前記リッチ気筒にして前記空燃比ディザ制御を実行する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
複数の気筒を含む気筒群を有する内燃機関の排気浄化システムであって、
前記気筒群の各気筒に接続された排気枝管の集合部より下流側の排気通路に設けられた三元触媒と、
前記排気通路における前記三元触媒より上流側に設けられた空燃比センサと、
前記気筒群の一部の気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比に制御し、且つ、前記気筒群の他の一部の気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比に制御するとともに、混合気の空燃比がリーン空燃比に制御される気筒であるリーン気筒および混合気の空燃比がリッチ空燃比に制御される気筒であるリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比を、前記三元触媒に流入する排気の空燃
比の平均値が所定の目標排気空燃比となるように、前記空燃比センサの検出値の平均値に基づいてフィードバック制御する空燃比ディザ制御を実行する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記気筒群における複数の気筒のうち燃焼順序が連続する二つの気筒を前記リーン気筒にして前記空燃比ディザ制御を実行する場合、前記気筒群において、その気筒から排出される排気の前記空燃比センサに対するガス当たりの強さであるガス当たり強度が最も高い気筒と、前記ガス当たり強度が最も高い気筒に対して燃焼順序が一つ前の気筒および前記ガス当たり強度が最も高い気筒に対して燃焼順序が一つ後の気筒のうち前記ガス当たり強度がより高い方の気筒とを、前記リーン気筒にして前記空燃比ディザ制御を実行する内燃機関の排気浄化システム。
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気通路に設けられた三元触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、該三元触媒を昇温させるために、空燃比ディザ制御を実行する技術が知られている。空燃比ディザ制御では、一部の気筒における混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比に制御され、且つ、他の一部の気筒における混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比に制御される場合がある。以下、このような空燃比ディザ制御において混合気の空燃比がリーン空燃比に制御される気筒を「リーン気筒」と称する。また、このような空燃比ディザ制御において混合気の空燃比がリッチ空燃比に制御される気筒を「リッチ気筒」と称する。また、空燃比ディザ制御では、三元触媒に流入する排気（以下、「流入排気」と称する場合もある。）の空燃比の平均値（以下、「平均排気空燃比」と称する場合もある。）が所定の目標排気空燃比となるように、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が制御される。
【０００３】
空燃比ディザ制御が実行されると、リーン気筒から排出された排気が三元触媒に主に流入する期間と、リッチ気筒から排出された排気が三元触媒に主に流入する期間とが交互に繰り返されることになる。つまり、リーン空燃比の排気とリッチ空燃比の排気とが交互に三元触媒に供給されることになる。このとき、リーン空燃比の排気が三元触媒に供給されたときには排気中の酸素が該三元触媒に保持される。そして、リッチ空燃比の排気が三元触媒に供給されたときには排気中のＨＣ，ＣＯが、該三元触媒に保持された酸素によって酸化される。このときのＨＣ，ＣＯの酸化熱によって三元触媒の昇温が促進されることになる。また、空燃比ディザ制御の実行中においても、三元触媒では、ＨＣ，ＣＯが酸化されるのみならず、排気中のＮＯｘが還元される。つまり、空燃比ディザ制御によれば、三元触媒におけるＨＣ，ＣＯ酸化機能およびＮＯｘ還元機能を発揮させつつ、該三元触媒の昇温を促進させることができる。
【０００４】
ここで、特許文献１には、空燃比ディザ制御において、三元触媒よりも上流側の排気通路に設けられた空燃比センサの検出値に基づいて、リーン気筒における混合気の空燃比とリッチ気筒における混合気の空燃比とをフィードバック制御する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、複数の気筒を含む気筒群の各気筒に接続された排気枝管の集合部より下流側の排気通路に空燃比センサが設けられた構成では、その気筒から排出される排気の空燃比センサに対するガス当たりの強さが、相対的に強い気筒と相対的に弱い気筒とが発生することが開示されている。また、特許文献２に開示の技術では、相対的にガス当たりの強い気筒における混合気の空燃比に基づいて他の気筒における燃料噴射量が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０５００８２号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、三元触媒よりも上流側の排気通路に設けられた空燃比センサを備えた内
燃機関の排気浄化システムにおいては、空燃比ディザ制御を実行する際に、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比を該空燃比センサの検出値に基づいてフィードバック制御する場合がある。この場合、リーン気筒から排出された排気が空燃比センサを主に通過する時は該空燃比センサの検出値は理論空燃比より高い値となる。一方、リッチ気筒から排出された排気が空燃比センサを主に通過する時は該空燃比センサの検出値は理論空燃比より低い値となる。そして、空燃比センサの検出値の平均値（以下、「平均センサ検出値」と称する場合もある。）が目標排気空燃比となるように、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が制御される。これにより、流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に制御されることになる。
【０００８】
このとき、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリッチ側にずれていると、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が該平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御されることで、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリーン側にずれることになる。この実際の流入排気の平均排気空燃比の目標排気空燃比に対するずれ量が大きくなると（すなわち、実際の流入排気の平均排気空燃比のリーン度合いが大きくなると）、三元触媒においてＮＯｘを十分に還元することが困難となる。その結果、三元触媒でのＮＯｘ浄化率が許容範囲を下回る虞がある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、空燃比ディザ制御の実行中における三元触媒でのＮＯｘ浄化率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、三元触媒よりも上流側の排気通路に設けられた空燃比センサの検出値に基づいて空燃比ディザ制御が実行される際に、内燃機関の気筒群において、少なくとも、ガス当たり強度が最も高い気筒を、リーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行される。
【００１１】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、複数の気筒を含む気筒群を有する内燃機関の排気浄化システムであって、前記気筒群の各気筒に接続された排気枝管の集合部より下流側の排気通路に設けられた三元触媒と、前記排気通路における前記三元触媒より上流側に設けられた空燃比センサと、前記気筒群の一部の気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比に制御し、且つ、前記気筒群の他の一部の気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比に制御するとともに、混合気の空燃比がリーン空燃比に制御される気筒であるリーン気筒および混合気の空燃比がリッチ空燃比に制御される気筒であるリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比を、前記三元触媒に流入する排気の空燃比の平均値が所定の目標排気空燃比となるように、前記空燃比センサの検出値の平均値に基づいてフィードバック制御する空燃比ディザ制御を実行する制御部と、を備え、前記制御部が、前記気筒群において、少なくとも、その気筒から排出される排気の前記空燃比センサに対するガス当たりの強さであるガス当たり強度が最も高い気筒を、前記リーン気筒にして前記空燃比ディザ制御を実行する。
【００１２】
本発明に係る内燃機関は、複数の気筒を含む気筒群を有する。内燃機関が有する気筒群の数は一つでもよく、また、複数であってもよい。そして、本発明に係る構成では、内燃機関が複数の気筒群を有する場合、各気筒群に対応する排気通路のそれぞれに三元触媒および空燃比センサが設けられる。
【００１３】
ここで、内燃機関の気筒群における各気筒から排出された排気は、各気筒に接続された排気枝管を通って共通の排気通路に流れ込み、該排気通路に設けられた空燃比センサを通過することになる。このとき、内燃機関の気筒群においては、その気筒から排出される排気の空燃比センサに対するガス当たりの強さであるガス当たり強度が、相対的に高い気筒
と相対的に低い気筒とが発生する場合がある。つまり、排気通路中においては、ある一の気筒から排出された排気が主に流れる部分と、他の一の気筒から排出された排気が主に流れる部分とが異なる位置に生じる。そのため、排気通路の横断面（すなわち、排気通路の軸方向と垂直に交わる断面）上においては、各気筒から排出された排気の分布は均一にはならず気筒毎にある程度の偏りが生じる。その結果、各気筒から排出されたそれぞれの排気が主に流れる経路と、排気通路における空燃比センサの設置位置との関係に起因して、ガス当たり強度が相対的に高い気筒と相対的に低い気筒とが発生することになる。
【００１４】
そして、気筒から排出される排気の実際の空燃比が同一であっても、該排気のガス当たり強度が高い場合と低い場合とでは、空燃比センサによって検出される該排気の空燃比の値（すなわち、空燃比センサの検出値）が異なる値となる場合がある。そのため、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比を平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御する空燃比ディザ制御の実行時においては、上記のような気筒毎のガス当たり強度の不均一性に起因して、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比からずれる場合がある。つまり、相対的にガス当たり強度が高い気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行されると、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリッチ側にずれ易くなる。そのため、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御されると、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリーン側にずれ易くなる。そうなると、空燃比ディザ制御の実行中における三元触媒でのＮＯｘ浄化率の低下を招く虞がある。
【００１５】
そこで、本発明においては、制御部は、気筒群において、少なくとも、ガス当たり強度が最も高い気筒を、リーン気筒にして空燃比ディザ制御を実行する。これによれば、空燃比ディザ制御の実行中において、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリッチ側にずれ難くなる。そのため、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御された場合に、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリーン側にずれ難くなる。したがって、本発明によれば、空燃比ディザ制御の実行中における三元触媒でのＮＯｘ浄化率の低下を抑制することができる。
【００１６】
なお、相対的にガス当たり強度が高い気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行されると、相対的にガス当たり強度が高い気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行された場合とは逆に、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリーン側にずれ易くなる可能性もある。この場合、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御されると、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリッチ側にずれ易くなる。ただし、流入排気の空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれた場合の三元触媒におけるＨＣ・ＣＯ浄化率の低下度合いは、流入排気の空燃比が理論空燃比に対してリーン側にずれた場合の三元触媒におけるＮＯｘ浄化率の低下度合いよりも小さい。そこで、本発明では、空燃比ディザ制御の実行中における、平均センサ検出値の実際の流入排気の平均排気空燃比に対するリーン側へのずれの抑制よりもリッチ側へのずれの抑制を優先する。
【００１７】
本発明においては、制御部が、気筒群において、少なくとも、ガス当たり強度が最も高い気筒を、リーン気筒とし、且つ、気筒群において、少なくとも、ガス当たり強度が最も低い気筒を、リッチ気筒にして、空燃比ディザ制御を実行してもよい。これによれば、空燃比ディザ制御の実行中において、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリッチ側によりずれ難くなる。そのため、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御された場合に、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリーン側によりずれ難く
なる。
【００１８】
また、気筒群における複数の気筒のうち二つ以上の気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合がある。本発明においては、このような場合、制御部が、気筒群においてガス当たり強度が最も高い気筒からガス当たり強度が高い順にリーン気筒にして空燃比ディザ制御を実行してもよい。
【００１９】
また、気筒群における複数の気筒のうち燃焼順序が連続する二つの気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合がある。本発明においては、このような場合、制御部が、気筒群においてガス当たり強度が最も高い気筒と、該ガス当たり強度が最も高い気筒に対して燃焼順序が一つ前の気筒および該ガス当たり強度が最も高い気筒に対して燃焼順序が一つ後の気筒のうちガス当たり強度がより高い方の気筒とを、リーン気筒にして空燃比ディザ制御を実行してもよい。
【００２０】
これらによれば、複数の気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合に、空燃比ディザ制御の実行中において、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリッチ側によりずれ難くなる。そのため、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御された場合に、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリーン側によりずれ難くなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、空燃比ディザ制御の実行中における三元触媒でのＮＯｘ浄化率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】図１に記載の内燃機関における、エキゾーストマニホールドの各排気枝管の集合部と排気通路との接続部分近傍の構成を示す第１の図である。
【図３】図１に記載の内燃機関における、エキゾーストマニホールドの各排気枝管の集合部と排気通路との接続部分近傍の構成を示す第２の図である。
【図４】図１に記載の内燃機関における、エキゾーストマニホールドの各排気枝管の集合部の横断面を示す図である。
【図５】内燃機関において空燃比ディザ制御が実行された場合の流入排気の空燃比の挙動を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の実施例に係る空燃比ディザ制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】内燃機関において、相対的にガス当たり強度が高い気筒をリッチ気筒とし、相対的にガス当たり強度が低い気筒をリーン気筒にして、空燃比ディザ制御が実行された場合の、流入排気の空燃比および空燃比センサの検出値の挙動を示す第１のタイムチャートである。
【図８】内燃機関において、相対的にガス当たり強度が高い気筒をリッチ気筒とし、相対的にガス当たり強度が低い気筒をリーン気筒にして、空燃比ディザ制御が実行された場合の、流入排気の空燃比および空燃比センサの検出値の挙動を示す第２のタイムチャートである。
【図９】三元触媒におけるＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯそれぞれの浄化率と排気空燃比との関係を示す図である。
【図１０】図１に示す内燃機関において、１番気筒から４番気筒における燃料噴射量を、それぞれ一気筒ずつ、基準噴射量よりも同程度分増量させた場合の、リッチ時センサ検出値の気筒毎の差異を示す図である。
【図１１】図１０における内燃機関の吸入空気量がＡ１からＡ６までの範囲での、リッチ時センサ検出値の平均値に対する気筒毎のリッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆを示す図である。
【図１２】本発明の実施例１に係る、図１に示す内燃機関の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１における、空燃比ディザ制御を実行する際のリーン気筒とリッチ気筒の割り当ての第１の具体例を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１における、空燃比ディザ制御を実行する際のリーン気筒とリッチ気筒の割り当ての第２の具体例を示す図である。
【図１５】本発明の実施例１における、空燃比ディザ制御を実行する際のリーン気筒とリッチ気筒の割り当ての第３の具体例を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１における、空燃比ディザ制御を実行する際のリーン気筒とリッチ気筒の割り当ての第４の具体例を示す図である。
【図１７】図１に示す内燃機関において、１番気筒から４番気筒における燃料噴射量を、それぞれ一気筒ずつ、基準噴射量よりも同程度分増量させた場合の、リッチ時センサ検出値の気筒毎の差異を示す図である。
【図１８】本発明の実施例２に係る、図１に示す内燃機関の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を示す図である。
【図１９】本発明の実施例２における、空燃比ディザ制御を実行する際のリーン気筒とリッチ気筒の割り当ての具体例を示す図である。
【図２０】本発明の実施例３に係る、図１に示す内燃機関の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を示す図である。
【図２１】本発明の実施例の変形例に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
【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。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは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＞
（概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のガソリンエンジンである。内燃機関１は４つの気筒２を有する直列４気筒エンジンである。つまり、内燃機関１は４つの気筒２を含む一つの気筒群を有している。ただし、本発明に係る内燃機関において、一の気筒群に含まれる気筒数は４つに限られるものではない。例えば、一の気筒群に含まれる気筒数は３つ又は６つでもよい。
【００２５】
内燃機関１の各気筒２には点火プラグ３が設けられている。内燃機関１にはインテークマニホールド４およびエキゾーストマニホールド５が接続されている。そして、インテークマニホールド４の各吸気枝管４ａは各気筒２にそれぞれ接続されている。各吸気枝管４ａにはガソリンを噴射する燃料噴射弁８が設けられている。各燃料噴射弁８にはデリバリーパイプ９からガソリンが供給される。そして、吸気枝管４ａの集合部が吸気通路６に接続されている。
【００２６】
また、エキゾーストマニホールド５の各排気枝管５ａは各気筒２にそれぞれ接続されている。そして、排気枝管５ａの集合部が排気通路７に接続されている。排気通路７における、排気枝管５ａの集合部との接続部分には空燃比センサ１１が設けられている。また、排気通路７における空燃比センサ１１の直下流には三元触媒１０が設けられている。つまり、三元触媒１０に流入する排気の空燃比が空燃比センサ１１によって検出される。なお
、排気通路７における空燃比センサ１１の設置位置の詳細については後述する。
【００２７】
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、空燃比センサ１１が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ２０には、クランク角センサ２１およびアクセル開度センサ２２が電気的に接続されている。クランク角センサ２１は内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ２２は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。そして、各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、クランク角センサ２１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ２２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。  また、ＥＣＵ２０には、各点火プラグ３および各燃料噴射弁８が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０によってこれらの装置が制御される。なお、内燃機関１は、燃料噴射弁８からの燃料噴射量が気筒２毎に変更可能な構成となっている。
【００２８】
（空燃比センサの設置位置）
次に、排気通路７における空燃比センサ１１の設置位置の詳細について図２〜４に基づいて説明する。図２，３は、エキゾーストマニホールド５の各排気枝管５ａの集合部と排気通路７との接続部分近傍の構成を示す図である。図２は、内燃機関１に向って斜め右側から見た場合の様子を示しており、図３は、内燃機関１に向って斜め左側から見た場合の様子を示している。また、図４は、エキゾーストマニホールド５の各排気枝管５ａの集合部の横断面を示している。なお、図２〜４において、各排気枝管５ａに付されている＃１〜＃４の番号は、各排気枝管５ａが内燃機関１における何番気筒に接続されているのかを表している（例えば、＃１と付されている排気枝管５ａは内燃機関１における１番気筒に接続されている。）。図２〜４に示すように、本実施例では、排気通路７における、２番気筒に接続された排気枝管の集合部への開口部と４番気筒に接続された排気枝管の集合部への開口部との間に対応する位置に、空燃比センサ１１が配置されている。
【００２９】
（空燃比ディザ制御）
本実施例では、三元触媒１０の温度を上昇させるための所定の昇温条件が成立した場合、ＥＣＵ２０が、各気筒２における燃料噴射量（各燃料噴射弁８からの噴射量）を調整することで空燃比ディザ制御を実行する。本実施例に係る空燃比ディザ制御では、各気筒２における燃料噴射量を調整することで、４つの気筒２のうちの一部の気筒２における混合気の空燃比が理論空燃比よりリーンなリーン空燃比に制御され、且つ、４つの気筒２のうちの他の一部の気筒２における混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチなリッチ空燃比に制御される。ここで、混合気の空燃比がリーン空燃比に制御される気筒を「リーン気筒」と称し、混合気の空燃比がリッチ空燃比に制御される気筒を「リッチ気筒」と称する。さらに、空燃比ディザ制御では、三元触媒１０に流入する排気（流入排気）の空燃比の平均値（平均排気空燃比）が、理論空燃比近傍に設定されている所定の目標排気空燃比となるように、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が空燃比センサ１１の検出値の平均値（平均センサ検出値）に基づいてフィードバック制御される。具体的には、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける燃料噴射弁８からの燃料噴射量が平均センサ検出値に基づいて調整される。また、本実施例に係る空燃比ディザ制御においては、目標排気空燃比は理論空燃比近傍の空燃比に設定されている。しかしながら、本発明に係る空燃比ディザ制御における目標排気空燃比は理論空燃比近傍の空燃比に限られるものではない。例えば、目標排気空燃比を所定のリーン空燃比と所定のリッチ空燃比との間で交互に切り換えながら空燃比ディザ制御が実行されてもよい。ただし、このような場合も、空燃比ディザ制御の実行期間中における流入排気の空燃比の平均値は理論空燃比近傍となることで、該空燃比ディザ制御の実行中においても三元触媒におけるＨＣ，ＣＯ酸化機能およびＮＯｘ還元機能が発揮される。
【００３０】
図５は、内燃機関において、リーン気筒における燃焼とリッチ気筒における燃焼とが一気筒毎に交互に繰り返される空燃比ディザ制御が実行された場合の流入排気の空燃比の挙動を示すタイムチャートである。この図５に示すように、空燃比ディザ制御が実行されると、リーン空燃比の排気とリッチ空燃比の排気とが交互に三元触媒に供給されることになる。そして、リーン空燃比の排気とリッチ空燃比の排気との空燃比の平均値が目標排気空燃比に制御されることになる。なお、空燃比ディザ制御では、必ずしも、リーン気筒における燃焼とリッチ気筒における燃焼とが一気筒毎に交互に繰り返される必要はない、つまり、気筒群における複数の気筒のうち、一部の気筒がリーン気筒となり、他の一部の気筒がリッチ気筒となればよい。
【００３１】
本実施例においては、空燃比ディザ制御が実行された際に、内燃機関１における１番気筒から４番気筒において、どの気筒がリーン気筒となり、どの気筒がリッチ気筒となるのかは予め定められている。そして、本実施例に係る空燃比ディザ制御の実行中は、図６に示すフローがＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。図６は、本実施例に係る空燃比ディザ制御のフローを示すフローチャートである。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０が本フローを実行することで、本発明に係る制御部が実現される。
【００３２】
本フローでは、Ｓ１０１において、空燃比ディザ制御実行中の所定期間（例えば、内燃機関１の１燃焼サイクルに相当する期間）における空燃比センサ１１の検出値の平均値である平均センサ検出値が算出される。次に、Ｓ１０２において、Ｓ１０１で算出された平均センサ検出値に基づいて、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比がフィードバック制御される。具体的には、Ｓ１０１で算出された平均センサ検出値が目標排気空燃比より高ければ、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が低下するよう、それぞれの気筒における燃料噴射量が増加される。一方、Ｓ１０１で算出された平均センサ検出値が目標排気空燃比より低ければ、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が上昇するよう、それぞれの気筒における燃料噴射量が低減される。このように、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が調整されることで、平均排気空燃比が目標排気空燃比に制御されることになる。
【００３３】
ただし、内燃機関において上述したような空燃比ディザ制御を実行した場合、実際の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリーン側にずれる現象（以下、この現象を「排気空燃比のリーンずれ」と称する場合もある。）が生じる場合がある。以下、空燃比ディザ制御を実行した際に排気空燃比のリーンずれが生じる要因について説明する。
【００３４】
内燃機関の気筒群の各気筒から排出された排気は、各気筒に接続された排気枝管を通って共通の排気通路に流れ込む。このとき、排気通路の横断面上においては、各気筒から排出された排気の分布は均一にはならず気筒毎にある程度の偏りが生じる。そして、その気筒から排出された排気が主に流れる経路上に空燃比センサが設置されている場合は、該気筒から排出された排気のガス当たり強度は高くなる。一方、その気筒から排出された排気が主に流れる経路から外れた位置に空燃比センサが設置されている場合は、該気筒から排出された排気のガス当たり強度は低くなる。そのため、各気筒から排出されたそれぞれの排気が主に流れる経路と、排気通路における空燃比センサの設置位置との関係に起因して、ガス当たり強度が相対的に高い気筒と相対的に低い気筒とが発生する場合がある。
【００３５】
そして、内燃機関において、相対的にガス当たりの強度が高い気筒と相対的にガス当たり強度が低い気筒とが存在する場合に、相対的にガス当たりの強度が高い気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御を実行すると、図７，８に示すように、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比よりも低くなる場合がある。図７，８は、リーン気筒における燃焼とリッチ気筒における燃焼とが一気筒毎に交互に繰り返される空燃比ディザ制御
が、相対的にガス当たり強度が高い気筒をリッチ気筒とし、相対的にガス当たり強度が低い気筒をリーン気筒にして実行された場合の、流入排気の空燃比および空燃比センサの検出値の挙動を示すタイムチャートである。図７，８において、実線は、図５と同様、実際の流入排気の空燃比の挙動を示している。また、図７，８において、破線は、空燃比センサ１１の検出値の挙動を示している。
【００３６】
相対的にガス当たり強度が低い気筒から排出された排気に比べて、相対的にガス当たり強度が高い気筒から排出された排気の方が、空燃比センサによる空燃比の検出感度が高くなり易い。このような場合に、相対的にガス当たり強度が高い気筒をリッチ気筒とし、相対的にガス当たり強度が低い気筒をリーン気筒にしてディザ制御が実行されると、図７に示すように、空燃比センサの検出値が、実際の流入排気の空燃比によりも全体的にリッチ側の値となる。そうなると、実際の流入排気の平均空燃比が目標排気空燃比となっている場合であっても、平均センサ検出値は目標排気空燃比よりも低い値となる。
【００３７】
また、リッチ空燃比の排気にはリーン空燃比の排気に比べてより多くのＨ２が含まれている。そのため、相対的にガス当たり強度が高い気筒をリッチ気筒とすると、空燃比センサによって検知される排気中のＨ２量（空燃比センサのセンサ素子に接触するＨ２量）が増加する場合がある。この場合、図８に示すように、相対的にガス当たり強度が高い気筒から排出された排気の空燃比を空燃比センサが検出する際に、該空燃比センサの検出値が、実際の流入排気の空燃比によりもリッチ側の値となる。そうなると、図７で示した場合と同様、実際の流入排気の平均空燃比が目標排気空燃比となっている場合であっても、平均センサ検出値が目標排気空燃比よりも低い値となる。
【００３８】
上記のような理由により、空燃比ディザ制御の実行中において、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリッチ側にずれると、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が該平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御されることで、排気空燃比のリーンずれが生じることになる。
【００３９】
ここで、三元触媒におけるＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯそれぞれの浄化率と排気空燃比との関係について図９に基づいて説明する。図９において、横軸は排気空燃比を表しており、縦軸は三元触媒におけるＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯそれぞれの浄化率を表している。そして、図９において斜線部で示す排気空燃比の領域が、三元触媒におけるＮＯｘ浄化率およびＨＣ・ＣＯ浄化率の双方が好適な値となる浄化ウィンドウを示している。図９に示すように、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．６）を挟んだ所定の領域が三元触媒の浄化ウィンドウとなっている。そのため、空燃比ディザ制御の実行中に排気空燃比のリーンずれが生じ、実際の流入排気の平均排気空燃比のリーン度合いが大きくなると三元触媒におけるＮＯｘ浄化率が低下することになる。
【００４０】
そこで、本実施例では、内燃機関１において空燃比ディザ制御を実行する場合、ＥＣＵ２０は、排気空燃比のリーンずれを抑制すべく、１番気筒から４番気筒のうちガス当たり強度が最も高い気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御を実行する。これによれば、ガス当たり強度が最も高い気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合に比べて、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリッチ側にずれ難くなる。つまり、空燃比ディザ制御実行中において、実際の流入排気の平均空燃比が目標排気空燃比となっているにも関わらず平均センサ検出値が目標排気空燃比よりも低い値となることが抑制される。そのため、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御された場合に、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリーン側にずれ難くなる。したがって、空燃比ディザ制御の実行中における三元触媒１０でのＮＯｘ浄化率の低下を抑制することができる。
【００４１】
なお、内燃機関１において空燃比ディザ制御を実行する場合に、１番気筒から４番気筒のうちガス当たり強度が最も高い気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御を実行した場合、ガス当たり強度が最も高い気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御を実行する場合とは逆に、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリーン側にずれ易くなる可能性もある。この場合、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御されると、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリッチ側にずれ易くなる。ただし、図９に示すように、流入排気の空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれて浄化ウィンドウから外れた場合の三元触媒におけるＨＣ・ＣＯ浄化率の低下度合いは、流入排気の空燃比が理論空燃比に対してリーン側にずれて浄化ウィンドウから外れた場合の三元触媒におけるＮＯｘ浄化率の低下度合いよりも小さい。したがって、本実施例において、空燃比ディザ制御の実行中に、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリッチ側にずれたとしても、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリーン側にずれた場合よりも、三元触媒１０における排気浄化に対して与える総合的な影響は小さい。そこで、本実施例では、空燃比ディザ制御の実行中における、実際の流入排気の平均排気空燃比の目標排気空燃比に対するリッチ側へのずれよりもリーン側へのずれを優先的に抑制する。つまり、空燃比ディザ制御の実行中における、平均センサ検出値の実際の流入排気の平均排気空燃比に対するリーン側へのずれの抑制よりもリッチ側へのずれの抑制を優先する。
【００４２】
（ガス当たり強度）
本実施例においては、内燃機関１の各気筒から排出される排気のガス当たり強度の相対関係は実験により予め求められている。そして、空燃比ディザ制御を実行する際に、内燃機関１の１番気筒から４番気筒において、どの気筒をリーン気筒とし、どの気筒をリッチ気筒とするかが、実験により求められたガス当たり強度の相対関係に基づいて予め定められている。ここで、内燃機関１の各気筒から排出される排気のガス当たり強度の具体的な相対関係について図１０，１１に基づいて説明する。
【００４３】
図１０，１１は、内燃機関１の各気筒２から排出される排気のガス当たり強度の相対関係を求めるために行った実験の結果を示す図である。この実験では、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における燃料噴射量を、それぞれ一気筒ずつ、基準噴射量（混合気の空燃比が理論空燃比となる燃料噴射量）よりも同程度分（例えば、１０％）増量させ、そのときの排気の空燃比を空燃比センサ１１によって検出した。以下、このような実験を行ったときの平均センサ検出値を「リッチ時センサ検出値」と称する。
【００４４】
そして、図１０は、上記のような実験を行ったときにおける、リッチ時センサ検出値の気筒毎の差異を示している。図１０において、横軸は、内燃機関１における吸入空気量Ａａｉｒを表している。なお、この横軸におけるＡ１からＡ６の範囲は、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域における吸入空気量の範囲に対応している。また、図１０において、縦軸は、各吸入空気量の下での、リッチ時センサ検出値の４つの気筒分の平均値（以下、単に「リッチ時センサ検出値の平均値」と称する場合もある。）を基準としたときの、気筒毎のリッチ時センサ検出値のずれ量（以下、単に「リッチ時センサ検出値のずれ量」と称する場合もある。）Ｄａｆを表している。つまり、図１０において、丸印は、１番気筒の燃料噴射量を増量させた場合のリッチ時センサ検出値のずれ量を示している。また、四角印は、２番気筒の燃料噴射量を増量させた場合のリッチ時センサ検出値のずれ量を示している。また、三角印は、３番気筒の燃料噴射量を増量させた場合のリッチ時センサ検出値のずれ量を示している。また、バツ印は、４番気筒の燃料噴射量を増量させた場合のリッチ時センサ検出値のずれ量を示している。そして、図１０においては、リッチ時センサ検出値のずれ量Ｄａｆがプラスの値であれば、その値が、リッチ時センサ
検出値の平均値よりも大きい（すなわち、空燃比センサ１１の検出値のリッチ度合いが相対的に小さい）ことを示している。逆に、このリッチ時センサ検出値のずれ量Ｄａｆがマイナスの値であれば、その値が、リッチ時センサ検出値の平均値よりも小さい（すなわち、空燃比センサ１１の検出値のリッチ度合いが相対的に大きい）ことを示している。
【００４５】
また、図１１は、図１０における内燃機関１の吸入空気量がＡ１からＡ６までの範囲での、気筒毎の、リッチ時センサ検出値のずれ量Ｄａｆの平均値（以下、単に「リッチ時センサ検出値のずれ量の平均値」と称する場合もある。）ＡＤａｆを示している。図１１においては、リッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆがプラスの値であれば、その値が、リッチ時センサ検出値の平均値よりも大きいことを示している。逆に、リッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆがマイナスの値であれば、その値が、リッチ時センサ検出値の平均値よりも小さいことを示している。
【００４６】
上記の実験では、各気筒の燃料噴射量を、それぞれ一気筒ずつ基準噴射量よりも同程度分増量させている。そのため、燃料噴射量が増量された気筒から排出された排気の実際の空燃比は同一となる。したがって、どの気筒の燃料噴射量を増量させた場合であっても、各気筒から排出される排気の実際の空燃比の平均値は同一となる。しかしながら、リッチ時センサ検出値には、図１０に示すような気筒毎の差異が生じる。このリッチ時センサ検出値の差異は、各気筒２から排出される排気のガス当たり強度に起因して生じるものである。つまり、燃料噴射量を基準噴射量よりも増量させた気筒のガス当たり強度が高いほど、該気筒から排出された排気の空燃比の影響を空燃比センサ１１の検出値が受け易くなるため、ッチ時センサ検出値がよりリッチ側の値となる。そのため、各気筒から排出される排気の実際の空燃比の平均値が同一であっても、相対的にガス当たり強度が高い気筒の燃料噴射量を基準噴射量よりも増量させた場合のリッチ時センサ検出値は、相対的にガス当たり強度が低い気筒の燃料噴射量を基準噴射量よりも増量させた場合のリッチ時センサ検出値よりも小さくなる。
【００４７】
そして、図１０に示すように、本実施例の場合、内燃機関１の吸入空気量に関わらず、２番気筒または４番気筒の燃料噴射量を基準噴射量よりも増量させた場合のリッチ時センサ検出値のずれ量Ｄａｆはマイナスの値であり、１番気筒または３番気筒の燃料噴射量を基準噴射量よりも増量させた場合のリッチ時センサ検出値のずれ量Ｄａｆはプラスの値となっている。そのため、図１１に示すように、２番気筒または４番気筒の燃料噴射量を基準噴射量よりも増量させた場合のリッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆはマイナスの値となり、１番気筒または３番気筒の燃料噴射量を基準噴射量よりも増量させた場合のリッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆはプラスの値となる。したがって、本実施例に係る内燃機関１においては、２番気筒および４番気筒から排出された排気のガス当たり強度が、１番気筒および３番気筒から排出された排気のガス当たり強度よりも高いと判断できる。
【００４８】
上記のような内燃機関１における気筒毎のガス当たり強度の差異は、図２〜４に示すような排気通路７における空燃比センサ１１の設置位置に起因して発生していると考えられる。つまり、上述したように、本実施例では、空燃比センサ１１は、排気通路７における、２番気筒に接続された排気枝管の集合部への開口部と４番気筒に接続された排気枝管の集合部への開口部との間に対応する位置に配置されている。そのため、排気通路７において２番気筒および４番気筒から排出された排気が主に流れる経路上に空燃比センサ１１が位置していることになる。一方で、排気通路７において１番気筒および３番気筒から排出された排気が主に流れる経路からは外れた部分に空燃比センサ１１が位置していることになる。その結果、内燃機関１においては、２番気筒および４番気筒から排出された排気のガス当たり強度が、１番気筒および３番気筒から排出された排気のガス当たり強度よりも高くなっていると考えられる。
【００４９】
さらに、本実施例においては、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を、図１１に示すような気筒毎のリッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆに基づいて定義する。図１１に示すように、２番気筒と４番気筒とを比較した場合、リッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆの値は２番気筒の方がより小さい。また、１番気筒と３番気筒とを比較した場合、リッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆの値は３番気筒の方がより小さい。そのため、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係は図１２に示すとおりに定義される。つまり、本実施例においては、２番気筒、４番気筒、３番気筒、１番気筒の順に排気のガス当たり強度が高いと定義される。
【００５０】
そして、上述したように、本実施例では、内燃機関１において空燃比ディザ制御を実行する場合、ガス当たり強度が最も高い気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行される。つまり、内燃機関１においては、２番気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行される。さらに、本実施例では、２番気筒以外の気筒について、空燃比ディザ制御を実行する際にリーン気筒とするかリッチ気筒とするかが、ガス当たり強度の相対関係に加え、各気筒の燃焼順序（点火順序）や、リーン気筒とすべき気筒の数およびリッチ気筒とすべき気筒の数を考慮して定められている。以下、内燃機関１において空燃比ディザ制御を実行する際のリーン気筒とリッチ気筒の割り当ての具体例について図１３〜１６に基づいて説明する。なお、本実施例では、図１３〜１６に示すようなリーン気筒とリッチ気筒との割り当てが予めＥＣＵ２０に記憶されている。そして、その記憶された割り当てに基づいて、ＥＣＵ２０が、一部の気筒をリーン気筒とし、他の一部の気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御を実行する。
【００５１】
（具体例１）
図１３は、空燃比ディザ制御において、リーン気筒における燃焼とリッチ気筒における燃焼とを一気筒毎に交互に繰り返す場合の、内燃機関１におけるリーン気筒とリッチ気筒の割り当てを示す図である。この場合、ガス当たり強度が最も高い気筒である２番気筒がリーン気筒に割り当てられることで、他の気筒をリーン気筒またはリッチ気筒のいずれに割り当てるのかは燃焼順序に応じて必然的に決まることになる。本実施例では、図１３に示すように、内燃機関１における燃焼順序は、１番気筒、３番気筒、４番気筒、２番気筒となっている。したがって、２番気筒および３番気筒をリーン気筒とし、１番気筒および４番気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行される。
【００５２】
（具体例２）
図１４は、内燃機関１において一つの気筒のみをリーン気筒とし、他の三つの気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合の、リーン気筒とリッチ気筒の割り当てを示す図である。この場合、ガス当たり強度が最も高い気筒である２番気筒がリーン気筒に割り当てられることで、他の気筒は必然的にリッチ気筒に割り当てられることになる。つまり、図１４に示すように、２番気筒をリーン気筒とし、その他の気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行される。
【００５３】
（具体例３）
図１５は、内燃機関１において、燃焼順序が連続する二つの気筒をリーン気筒とし、燃焼順序が連続する他の二つの気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合の、リーン気筒とリッチ気筒の割り当てを示す図である。この場合、ガス当たり強度が最も高い２番気筒がリーン気筒に割り当てられるため、２番気筒に対して燃焼順序が一つ前の４番気筒および２番気筒に対して燃焼順序が一つ後の１番気筒のいずれかがリーン気筒に割り当てられることになる。このような場合、４番気筒と１番気筒とのうちガス当たり強度がより高い方の気筒をリーン気筒に割り当ててもよい。つまり、図１５に示すように
、２番気筒と、４番気筒と１番気筒とのうちガス当たり強度がより高い４番気筒をリーン気筒とし、残りの１番気筒および３番気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御を実行してもよい。
【００５４】
また、燃焼順序に関わらず、内燃機関１において二つの気筒をリーン気筒とし、他の二つの気筒をリッチ気筒にして、空燃比ディザ制御が実行される場合、ガス当たり強度が高い順に優先的にリーン気筒に割り当ててもよい。本実施例に係る内燃機関１では、４番気筒のガス当たり強度が二番目に高い。そのため、燃焼順序に関わらず、ガス当たり強度が高い順に二つの気筒をリーン気筒に割り当てたとしても、図１５と同様に、２番気筒とおよび４番気筒がリーン気筒に割り当てられ、１番気筒および３番気筒がリッチ気筒に割り当てられる。
【００５５】
（具体例４）
図１６は、内燃機関１において三つの気筒をリーン気筒とし、残りの一つの気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合の、リーン気筒とリッチ気筒の割り当てを示す図である。この場合も、ガス当たり強度が高い順に三つの気筒をリーン気筒に割り当ててもよい。つまり、図１６に示すように、ガス当たり強度が最も低い１番気筒のみをリッチ気筒とし、その他の気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御を実行してもよい。
【００５６】
上記の具体例３，４のように、４気筒のうち二つ以上の気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合、ガス当たり強度がより高い気筒が優先的にリーン気筒に割り当てられていることで、空燃比ディザ制御の実行中において、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリッチ側によりずれ難くなる。そのため、リーン気筒およびリッチ気筒のそれぞれにおける混合気の空燃比が平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御された場合に、実際の流入排気の平均排気空燃比が目標排気空燃比に対してリーン側によりずれ難くなる。したがって、空燃比ディザ制御の実行中における三元触媒１０でのＮＯｘ浄化率の低下をより抑制することができる。
【００５７】
また、図１５，１６においては、ガス当たり強度が最も高い２番気筒がリーン気筒に割り当てられるとともに、ガス当たり強度が最も低い１番気筒がリッチ気筒に割り当てられている。これによれば、仮に、ガス当たり強度が最も低い１番気筒がリーン気筒に割り当てられ、残りの３番気筒および４番気筒のいずれか又はその両方がリッチ気筒に割り当てられた場合に比べて、空燃比ディザ制御の実行中において、平均センサ検出値が実際の流入排気の平均排気空燃比に対してリッチ側によりずれ難くなる。したがって、空燃比ディザ制御の実行中における三元触媒１０でのＮＯｘ浄化率の低下をより抑制することが可能となる。
【００５８】
なお、上述したとおり、本実施例では、リッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆを、図１０における内燃機関１の吸入空気量がＡ１からＡ６までの範囲、すなわち、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域における吸入空気量の全範囲での、気筒毎のリッチ時センサ検出値のずれ量の平均値とした。そして、このリッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆに基づいて、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を定義した。しかしながら、リッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆを、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域における吸入空気量の全範囲内のうちの一部の範囲での気筒毎のリッチ時センサ検出値のずれ量の平均値としてもよい。ここで、気筒毎の排気のガス当たり強度が異なることに起因して生じる空燃比センサ１１の検出値の差異は、内燃機関１の吸入空気量が多いほど大きくなり易い傾向にある。そのため、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域における吸入空気量の範囲の上限値（つまり、図１０におけるＡ６）を含んだ一部の範囲での気筒毎のリッチ時センサ検出値のずれ量の平均値を、リッチ時センサ検出値のずれ量の平均値
ＡＤａｆとして採用するのが好ましい。
【００５９】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。本実施例では、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を定義づけるためのパラメータが実施例１と異なっている。実施例１では、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を、図１１に示すような気筒毎のリッチ時センサ検出値のずれ量の平均値ＡＤａｆに基づいて定義した。これに対し、本実施例では、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域における吸入空気量の範囲内において、各気筒におけるリッチ時センサ検出値のずれ量Ｄａｆの絶対値が最大となったときのリッチ時センサ検出値のずれ量（以下、「絶対値最大時のリッチ時センサ検出値のずれ量」と称する場合もある。）に基づいて、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を定義する。これは、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域において、リッチ時センサ検出値のずれ量Ｄａｆの絶対値が最大となるときが、気筒毎に異なる排気のガス当たり強度の影響を空燃比センサ１１の検出値が最も大きく受けるときであると捉えることもできるためである。
【００６０】
図１７は、図１０と同様の図である。つまり、実施例１と同様の、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を求めるため実験を行ったときの実験結果を示す図である。図１０と同様、図１７の横軸におけるＡ１からＡ６の範囲が、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域における吸入空気量の範囲に対応している。また、図１０と同様、図１７の縦軸が、各吸入空気量の下での、気筒毎のリッチ時センサ検出値のずれ量Ｄａｆを表している。そして、図１７においては、一点鎖線の丸で囲まれた値が、各気筒における絶対値最大時のリッチ時センサ検出値のずれ量となる。
【００６１】
当然のことながら、図１７に示すように、２番気筒および４番気筒の絶対値最大時のリッチ時センサ検出値のずれ量はマイナスの値であり、１番気筒および３番気筒の絶対値最大時のリッチ時センサ検出値のずれ量はプラスの値となっている。そして、図１７に示すように、２番気筒と４番気筒とを比較した場合、絶対値最大時のリッチ時センサ検出値のずれ量の値は２番気筒の方がより小さい。また、１番気筒と３番気筒とを比較した場合、絶対値最大時のリッチ時センサ検出値のずれ量の値は１番気筒の方がより小さい。そのため、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係は図１８に示すとおりに定義される。つまり、本実施例においては、２番気筒、４番気筒、１番気筒、３番気筒の順に排気のガス当たり強度が高いと定義される。
【００６２】
そして、本実施例においても、内燃機関１において空燃比ディザ制御を実行する際のリーン気筒とリッチ気筒との割り当てと、気筒毎のガス当たり強度の相対関係との関係は、実施例１と同様となる。つまり、内燃機関１において空燃比ディザ制御を実行する場合、少なくともガス当たり強度が最も高い気筒である２番気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行される。また、２番気筒以外の気筒について、空燃比ディザ制御を実行する際にリーン気筒とするかリッチ気筒とするかは、気筒毎のガス当たり強度の相対関係に加え、各気筒の燃焼順序（点火順序）や、リーン気筒とすべき気筒の数およびリッチ気筒とすべき気筒の数を実施例１における各具体例と同様に考慮して定められる。
【００６３】
このとき、実施例１における具体例１〜３のようにリーン気筒とリッチ気筒とを割り当てた場合は、本実施例においても、リーン気筒とリッチ気筒との割り当ては、それぞれ図１３〜１５に示す割り当てと同様となる。ただし、図１８に示すように、本実施例では、ガス当たり強度が三番目に高い気筒が１番気筒であり、ガス当たり強度が最も低い気筒が３番気筒であると定義されている点が、実施例１とは相違している（実施例１では、図１
２に示すように、ガス当たり強度が三番目に高い気筒が３番気筒であり、ガス当たり強度が最も低い気筒が１番気筒であると定義されている。）。そのため、実施例１の具体例４のように、内燃機関１において三つの気筒をリーン気筒とし、残りの一つの気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合の、リーン気筒とリッチ気筒の割り当ては、図１６とは異なり、図１９に示すとおりとなる。すなわち、この場合、３番気筒のみをリッチ気筒とし、その他の気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御を実行することになる。
【００６４】
＜実施例３＞
本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。  本実施例では、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を定義づけるためのパラメータが実施例１，２と異なっている。本実施例では、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域における吸入空気量の範囲内において、吸入空気量が上限値であるときのリッチ時センサ検出値のずれ量（以下、「空気量上限時のリッチ時センサ検出値のずれ量」と称する場合もある。）に基づいて、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を定義する。これは、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域において、吸入空気量が上限値であるときが、気筒毎に異なる排気のガス当たり強度の影響を空燃比センサ１１の検出値が最も大きく受けるときであると捉えることもできるためである。
【００６５】
図２０は、図１０と同様の図である。つまり、実施例１と同様の、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係を求めるため実験を行ったときの実験結果を示す図である。図１０と同様、図２０の横軸におけるＡ１からＡ６の範囲が、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域における吸入空気量の範囲に対応している。つまり、図２０におけるＡ６が、空燃比ディザ制御が実行される内燃機関１の運転領域における吸入空気量の上限値に相当する。また、図１０と同様、図２０の縦軸が、各吸入空気量の下での、気筒毎のリッチ時センサ検出値のずれ量Ｄａｆを表している。そして、図２０においては、一点鎖線で囲まれた値が、各気筒における空気量上限時のリッチ時センサ検出値のずれ量となる。
【００６６】
当然のことながら、図２０に示すように、２番気筒および４番気筒の空気量上限時のリッチ時センサ検出値のずれ量はマイナスの値であり、１番気筒および３番気筒の空気量上限時のリッチ時センサ検出値のずれ量はプラスの値となっている。そして、図２０に示すように、２番気筒と４番気筒とを比較した場合、空気量上限時のリッチ時センサ検出値のずれ量の値は２番気筒の方がより小さい。また、１番気筒と３番気筒とを比較した場合、空気量上限時のリッチ時センサ検出値のずれ量の値は１番気筒の方がより小さい。そのため、内燃機関１の１番気筒から４番気筒における排気のガス当たり強度の相対関係は、図１８に示す実施例２における相対関係と同様に定義される。つまり、本実施例においては、２番気筒、４番気筒、１番気筒、３番気筒の順に排気のガス当たり強度が高いと定義される。
【００６７】
そして、本実施例においても、内燃機関１において空燃比ディザ制御を実行する際のリーン気筒とリッチ気筒との割り当てと、気筒毎のガス当たり強度の相対関係との関係は、実施例１と同様となる。つまり、内燃機関１において空燃比ディザ制御を実行する場合、少なくともガス当たり強度が最も高い気筒である２番気筒をリーン気筒にして空燃比ディザ制御が実行される。また、２番気筒以外の気筒について、空燃比ディザ制御を実行する際にリーン気筒とするかリッチ気筒とするかは、気筒毎のガス当たり強度の相対関係に加え、各気筒の燃焼順序（点火順序）や、リーン気筒とすべき気筒の数およびリッチ気筒とすべき気筒の数を実施例１における各具体例と同様に考慮して定められる。
【００６８】
このとき、実施例１における具体例１〜３のようにリーン気筒とリッチ気筒とを割り当てた場合は、本実施例においても、リーン気筒とリッチ気筒との割り当ては、それぞれ図１３〜１５に示す割り当てと同様となる。また、本実施例において、実施例１における具体例４のように、内燃機関１において三つの気筒をリーン気筒とし、残りの一つの気筒をリッチ気筒にして空燃比ディザ制御が実行される場合の、リーン気筒とリッチ気筒の割り当ては、実施例２の場合と同様、図１９に示すような割り当てとなる。
【００６９】
＜変形例＞
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、図１に示す内燃機関１のような複数の気筒を含む一つの気筒群を有するエンジンのみならず、複数の気筒群を有するエンジンに適用することもできる。図２１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムをＶ型８気筒ガソリンエンジンに適用した場合の内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
【００７０】
図２１に示す内燃機関３００は、第１気筒群３１０および第２気筒群３２０を有している。第１気筒群３１０は４つの気筒３１２を含んでいる。第２気筒群３２０は４つの気筒３２２を含んでいる。各気筒群３１０，３２０の各気筒３１２，３２２には、点火プラグ３１３，３２３が設けられている。
【００７１】
第１気筒群３１０にはエキゾーストマニホールド３１５が接続されている。エキゾーストマニホールド３１５の各排気枝管３１５ａは、第１気筒群３１０の各気筒３１２にそれぞれ接続されている。第２気筒群３２０にはエキゾーストマニホールド３２５が接続されている。エキゾーストマニホールド３２５の各排気枝管３２５ａは、第２気筒群３２０の各気筒３２２にそれぞれ接続されている。なお、各気筒群３１０，３２０にはインテークマニホールドが接続されており、該インテークマニホールドの各吸気枝管には燃料噴射弁が設けられているが、これらの図示は省略されている。
【００７２】
そして、第１気筒群３１０に接続されたエキゾーストマニホールド３１５の各排気枝管３１５ａの集合部は排気通路３１７に接続されている。排気通路３１７における、排気枝管３１５ａの集合部との接続部分には第１空燃比センサ３１１が設けられている。また、排気通路３１７における第１空燃比センサ３１１の直下流には第１三元触媒３１８が設けられている。つまり、第１三元触媒３１８に流入する排気の空燃比が空燃比センサ３１１によって検出される。また、第２気筒群３２０に接続されたエキゾーストマニホールド３２５の各排気枝管３２５ａの集合部は排気通路３２７に接続されている。排気通路３２７における、排気枝管３２５ａの集合部との接続部分には第２空燃比センサ３２１が設けられている。また、排気通路３２７における第２空燃比センサ３２１の直下流には第２三元触媒３２８が設けられている。つまり、第２三元触媒３２８に流入する排気の空燃比が第２空燃比センサ３２１によって検出される。つまり、本変形例に係るＶ型８気筒ガソリンエンジンの構成においては、各気筒群３１０，３２０に対応する排気通路３１７，３２７のそれぞれに三元触媒３１８，３２８および空燃比センサ３１１，３２１が設けられている。また、本構成においても、各空燃比センサ３１１，３２１の検出値は、内燃機関３００の運転状態等を制御するＥＣＵ（図示略）に入力される。
【００７３】
図２０に示すような構成の場合、各三元触媒３１８，３２８を昇温させるために空燃比ディザ制御が実行される。そのため、各気筒群３１０，３２０において、一部の気筒をリーン気筒とし、他の一部の気筒をリッチ気筒にすることで、空燃比ディザ制御が実行される。そして、第１三元触媒３１８に流入する流入排気の平均排気空燃比が所定の目標排気空燃比となるように、第１気筒群３１０におけるリーン気筒とリッチ気筒とのそれぞれにおける混合気の空燃比が第１空燃比センサ３１１の平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御される。また、第２三元触媒３２８に流入する流入排気の平均排気空燃比が所定の目標排気空燃比となるように、第２気筒群３２０におけるリーン気筒とリッチ気筒と
のそれぞれにおける混合気の空燃比が第１空燃比センサ３１１の平均センサ検出値に基づいてフィードバック制御される。
【００７４】
したがって、上記実施例１〜３において説明したような、空燃比ディザ制御を実行する際のリーン気筒とリッチ気筒の割り当ては、各気筒群３１０，３２０におけるリーン気筒とリッチ気筒の割り当てに適用される。つまり、第１気筒群３１０においては、１番気筒から４番気筒のうちで排気のガス当たり強度（第１空燃比センサ３１１に対するガス当たり強度）が最も高い気筒がリーン気筒に割り当てられ、第２気筒群３２０においては、５番気筒から８番気筒のうちで排気のガス当たり強度（第２空燃比センサ３２１に対するガス当たり強度）が最も高い気筒がリーン気筒に割り当てられる。
【００７５】
また、各気筒群３１０，３２０における他の気筒について、空燃比ディザ制御を実行する際にリーン気筒とするかリッチ気筒とするかは、各気筒群３１０，３２０での各気筒のガス当たり強度の相対関係に加え、各気筒群３１０，３２０での各気筒の燃焼順序（点火順序）や、各気筒群３１０，３２０でのリーン気筒とすべき気筒の数およびリッチ気筒とすべき気筒の数を考慮して定められている。このとき、各気筒群３１０，３２０における気筒毎の排気のガス当たり強度の相対関係の具体的な定義の仕方には、上記実施例１〜３において説明した定義の仕方を適用することができる。また、各気筒群３１０，３２０におけるリーン気筒とリッチ気筒との具体的な割り当て方には、上記実施例１〜３において説明した割り当て方を適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・インテークマニホールド
４ａ・・吸気枝管
５・・・エキゾーストマニホールド
５ａ・・排気枝管
６・・・吸気通路
７・・・排気通路
８・・・燃料噴射弁
１０・・三元触媒
１１・・空燃比センサ
２０・・ＥＣＵ
３００・・内燃機関
３１０・・第１気筒群
３２０・・第２気筒群
３１１・・第１空燃比センサ
３２１・・第２空燃比センサ
３１２，３２２・・気筒
３１５，３２５・・エキゾーストマニホールド
３１５ａ，３２５ａ・・排気枝管
３１７，３２７・・排気通路
３１８・・第１三元触媒
３２８・・第２三元触媒
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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