(57)【要約】【課題】タービンに導かれる排気を浄化しつつ過給性能を向上させることが可能な内燃機関の排気制御装置を提供する。【解決手段】複数の気筒２を有するとともにターボ過給機７を備えた内燃機関１に適用され、排気通路４は、＃１及び＃４の気筒２の気筒の排気側とタービン７ｂとを接続するとともにスタート触媒２３が設けられる第１分岐通路２１と、＃２及び＃３の気筒２の排気側とタービン７ｂとを接続するとともにスタート触媒２３より上流の第１分岐通路２１と連通する第２分岐通路２２と、を備えた排気制御装置において、第１分岐通路２１と第２分岐通路２２とが連通している連通部２５に＃２及び＃３の気筒２からの排気をスタート触媒２３に導入する導入位置Ｐ１とその導入を阻止する阻止位置Ｐ２との間で切り替え可能な排気切替弁２６が設けられ、ＥＣＵ３０は内燃機関１の運転状態に基づいて排気切替弁２６の位置を切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有するとともにターボ過給機を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の排気通路は、前記複数の気筒の一部の気筒で構成される第１気筒群の気筒の排気側と前記ターボ過給機のタービンとを接続するとともに排気浄化触媒が設けられる第１分岐通路と、前記複数の気筒の残りの気筒で構成される第２気筒群の気筒の排気側と前記タービンとを接続するとともに前記排気浄化触媒より上流の前記第１分岐通路と連通する第２分岐通路と、を備え、
前記第１分岐通路と前記第２分岐通路とが連通している連通部に設けられ、前記第２気筒群の気筒からの排気を前記排気浄化触媒に導入する導入位置とその導入を阻止する阻止位置との間で切り替え可能な切替弁手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記切替弁手段の位置を切り替える弁制御手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は火花点火式内燃機関であり、
前記切替弁手段が前記阻止位置に切り替えられている場合は、前記第２気筒群の気筒の点火時期を前記第１気筒群の気筒の点火時期より遅角させる点火時期制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項３】
前記連通部と前記排気浄化触媒の間の第１分岐通路に設けられて排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃比との差に応じてフィードバック補正量を設定し、設定したフィードバック補正量に従って各気筒に供給すべき燃料量をそれぞれフィードバック補正するフィードバック補正手段をさらに備え、
前記弁制御手段は、前記フィードバック補正手段が各気筒に供給すべき燃料量をフィードバック補正する場合、前記切替弁手段を前記導入位置に切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項４】
前記連通部と前記排気浄化触媒の間の第１分岐通路に設けられて排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃比との差に応じてフィードバック補正量を設定し、設定したフィードバック補正量に従って各気筒に供給すべき燃料量をそれぞれフィードバック補正するフィードバック補正手段をさらに備え、
前記フィードバック補正手段は、前記切替弁手段が前記阻止位置に切り替えられている場合、前記第１気筒群の気筒から排出された排気の空燃比に基づいて前記フィードバック補正量を設定し、この設定したフィードバック補正量に従って前記第２気筒群の気筒に供給する燃料量もフィードバック補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項５】
前記弁制御手段は、前記内燃機関の加速時に前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項６】
前記タービンの下流の排気通路に設けられ、所定の活性温度域で浄化性能を発揮する後段排気浄化触媒をさらに備え、
前記弁制御手段は、前記後段排気浄化触媒の温度が前記所定の活性温度域の下限値である所定温度未満、又は前記内燃機関の冷却水の温度が前記所定の活性温度域の下限値を考慮して設定した所定水温未満の場合、前記切替弁手段を前記導入位置に切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項７】
前記複数の気筒の空燃比をそれぞれ変更可能であり、かつ所定のリーン運転条件が成立した場合に前記内燃機関の各気筒の空燃比をそれぞれ理論空燃比よりリーン側に変更する空燃比制御手段をさらに備え、
前記弁制御手段は、前記所定のリーン運転条件が成立した場合、前記切替弁手段を前記導入位置に切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項８】
前記タービンの下流の排気通路に設けられる吸蔵還元型のＮＯｘ触媒をさらに備え、
前記ＮＯｘ触媒から硫黄酸化物が放出されるように前記ＮＯｘ触媒を目標温度域に昇温するＳ被毒回復処理が実行されている場合、前記弁制御手段は前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替え、前記空燃比制御手段は前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリーン側に変更するとともに前記第２気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項９】
前記タービンの下流の排気通路に設けられる吸蔵還元型のＮＯｘ触媒をさらに備え、
前記空燃比制御手段は、前記ＮＯｘ触媒における排気の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更して前記ＮＯｘ触媒に吸蔵された窒素酸化物を還元するべく前記複数の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更するリッチスパイク処理を実行し、
前記弁制御手段は、前記リッチスパイク処理が実行されている場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に変更することを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項１０】
前記タービンの下流の排気通路に設けられ、所定の活性温度域で浄化性能を発揮する後段排気浄化触媒をさらに備え、
前記弁制御手段は、前記後段排気浄化触媒の温度が前記所定の活性温度域の下限値以下の場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替えるとともに前記空燃比制御手段が前記複数の気筒の空燃比を理論空燃比よりリーン側に変更するリーン制御を禁止し、前記後段排気浄化触媒の温度が前記所定の活性温度域の下限値より高い場合、前記切替弁手段を前記導入位置に切り替えるとともに前記空燃比制御手段による前記リーン制御を許可することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項１１】
前記空燃比制御手段は、前記内燃機関の各気筒の空燃比を変更する場合、前記第１気筒群の気筒から排出された排気が前記連通部に到達するまでの時間と前記第２気筒群の気筒から排出された排気が前記連通部に到達するまでの時間との差、及び前記切替弁手段の作動時間をそれぞれ考慮して前記第１気筒群の気筒の空燃比を変更する時期と前記第２気筒群の気筒の空燃比を変更する時期との間に時間差を設けることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項１２】
前記弁制御手段は、前記内燃機関の各気筒の空燃比が理論空燃比よりリーンの空燃比から理論空燃比に変更される場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替え、
前記空燃比制御手段は、前記内燃機関の各気筒の空燃比を理論空燃比よりリーンの空燃比から理論空燃比に変更する場合、前記第２気筒群の気筒の空燃比を変更する時期を前記第１気筒群の気筒の空燃比を変更する時期より遅くすることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項１３】
前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段をさらに備え、
前記弁制御手段は、前記触媒温度取得手段にて取得された温度が前記排気浄化触媒の劣化が進行する温度を考慮して設定された所定の過熱判定温度以上の場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項１４】
前記切替弁手段が前記阻止位置であり、かつ前記触媒温度取得手段にて取得された温度が前記所定の過熱判定温度以上の場合、前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更するとともに前記第２気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比に変更する触媒温度上昇抑制手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１３に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項１５】
前記切替弁手段が前記阻止位置であり、かつ前記内燃機関の各気筒から排出される排気の温度が前記所定の過熱判定温度より高く、かつ前記内燃機関の排気通路に設けられる排気系部品の耐熱性を考慮して設定された所定の許容上限温度以上の場合、前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側の第１空燃比に変更するとともに前記第２気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側、かつ前記第１空燃比よりリーン側の第２空燃比に変更する空燃比リッチ側変更手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項１６】
所定の燃料停止条件が成立した場合に前記第１気筒群及び前記第２気筒群の少なくともいずれか一方の気筒群の気筒への燃料供給を停止する燃料供給停止手段をさらに備え、
前記弁制御手段は、前記燃料供給停止手段により前記複数の気筒のいずれかの気筒への燃料供給が停止されている場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項１７】
前記燃料供給停止手段は、前記所定の燃料停止条件が成立した場合に前記第２気筒群の気筒への燃料供給を停止し、
前記所定の燃料停止条件が成立した場合、前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ側の空燃比に変更する燃料停止時空燃比変更手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１６に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項１８】
前記燃料供給停止手段は、前記所定の燃料停止条件が成立し、かつ前記排気浄化触媒の温度が前記排気浄化触媒の劣化が進行する温度を考慮して設定された所定の劣化抑制判定温度以上の場合、前記第２気筒群の気筒への燃料供給を停止するとともに前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ側の空燃比に変更し、前記所定の燃料停止条件が成立し、かつ前記排気浄化触媒の温度が前記所定の劣化抑制判定温度未満の場合、前記複数の気筒への燃料供給をそれぞれ停止する供給停止気筒数変更手段を備えていることを特徴とする請求項１６に記載の内燃機関の排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機のタービンより上流の排気通路に排気浄化触媒が設けられるとともにその排気浄化触媒をバイパスさせて排気の一部を下流に導くことが可能な内燃機関の排気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機の排気タービンよりも上流の排気枝管に排気浄化触媒が設けられ、内燃機関が所定の加速状態にある場合は、排気浄化触媒を回避させて排気を排気タービンに導入する内燃機関の排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７１９３２号公報
【特許文献２】特開昭６１−７０１１５号公報
【特許文献３】特開平７−３３２０７２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、複数の気筒を有する内燃機関に設けられるターボ過給機では、一部の気筒からの排気と残りの気筒からの排気を別々に同一タービンに導入することにより、排気脈動を利用して過給性能を向上できることが知られている。特許文献１の内燃機関では、各気筒から排出された排気が同一の排気枝管を介してタービンに導入されているため、過給性能を向上させる余地がある。また、特許文献１の排気浄化装置では、排気浄化触媒を回避させて排気をタービンに導く場合、内燃機関から排出された排気のほぼ全量が排気浄化触媒を通過せずにタービンに導かれるため、排気浄化触媒を回避させた場合においても排気エミッションの悪化を防止するためには浄化性能の高い排気浄化装置をタービンの下流に設ける必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、タービンに導かれる排気を浄化しつつ過給性能を向上させることが可能な内燃機関の排気制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の排気制御装置は、複数の気筒を有するとともにターボ過給機を備えた内燃機関に適用され、前記内燃機関の排気通路は、前記複数の気筒の一部の気筒で構成される第１気筒群の気筒の排気側と前記ターボ過給機のタービンとを接続するとともに排気浄化触媒が設けられる第１分岐通路と、前記複数の気筒の残りの気筒で構成される第２気筒群の気筒の排気側と前記タービンとを接続するとともに前記排気浄化触媒より上流の前記第１分岐通路と連通する第２分岐通路と、を備え、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路とが連通している連通部に設けられ、前記第２気筒群の気筒からの排気を前記排気浄化触媒に導入する導入位置とその導入を阻止する阻止位置との間で切り替え可能な切替弁手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記切替弁手段の位置を切り替える弁制御手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の排気制御装置によれば、切替弁手段を阻止位置に切り替えることにより、第１分岐通路を介して第１気筒群の気筒から排出された排気を、第２分岐通路を介して第２気筒群の気筒から排出された排気を、それぞれタービンに導くことができるので、排気脈動を利用して内燃機関の過給性能を向上させることができる。また、本発明の排気制御装置によれば、切替弁手段を導入位置に切り替えた場合は第１気筒群の気筒及び第２気筒群の気筒のそれぞれから排出された排気を排気浄化触媒に導くことができ、切替弁手段を阻止位置に切り替えた場合においても第１気筒群の気筒から排出された排気を排気浄化触媒に導くことができる。すなわち、第１気筒群の気筒から排出された排気は、排気浄化触媒を通過してからタービンに導かれる。そのため、タービンに導かれる排気を浄化しつつ過給性能を向上させることができる。
【０００８】
本発明の排気制御装置の一形態において、前記内燃機関は火花点火式内燃機関であり、前記切替弁手段が前記阻止位置に切り替えられている場合は、前記第２気筒群の気筒の点火時期を前記第１気筒群の気筒の点火時期より遅角させる点火時期制御手段を備えていてもよい（請求項２）。切替弁手段が阻止位置に切り替えられている場合、第１気筒群の気筒に作用する背圧よりも第２気筒群の気筒に作用する背圧が低くなるので、第１気筒群の気筒よりも第２気筒群の気筒の体積効率が高くなる。周知のように体積効率が高い気筒ほどその気筒のトルクが高くなる。この形態では、切替弁手段が阻止位置の場合は第２気筒群の気筒の点火時期が遅角されるので、第２気筒群の気筒のトルクを低下させることができる。そのため、内燃機関の各気筒のトルクのバラツキを抑制し、トルク変動を抑えることができる。
【０００９】
本発明の排気制御装置の一形態においては、前記連通部と前記排気浄化触媒の間の第１分岐通路に設けられて排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃比との差に応じてフィードバック補正量を設定し、設定したフィードバック補正量に従って各気筒に供給すべき燃料量をそれぞれフィードバック補正するフィードバック補正手段をさらに備え、前記弁制御手段は、前記フィードバック補正手段が各気筒に供給すべき燃料量をフィードバック補正する場合、前記切替弁手段を前記導入位置に切り替えてもよい（請求項３）。このように排気の空燃比による燃料量のフィードバック補正を行う場合は、切替弁手段を導入位置に切り替えることにより、第２気筒群の気筒から排出された排気を空燃比検出手段に導くことができるので、各気筒へのフィードバック補正を適切に行うことができる。
【００１０】
本発明の排気制御装置の一形態においては、前記連通部と前記排気浄化触媒の間の第１分岐通路に設けられて排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃比との差に応じてフィードバック補正量を設定し、設定したフィードバック補正量に従って各気筒に供給すべき燃料量をそれぞれフィードバック補正するフィードバック補正手段をさらに備え、前記フィードバック補正手段は、前記切替弁手段が前記阻止位置に切り替えられている場合、前記第１気筒群の気筒から排出された排気の空燃比に基づいて前記フィードバック補正量を設定し、この設定したフィードバック補正量に従って前記第２気筒群の気筒に供給する燃料量もフィードバック補正してもよい（請求項４）。切替弁手段が阻止位置の場合、第２気筒群の気筒から排出された排気は空燃比検出手段を迂回してタービンに導かれるため、空燃比検出手段にてこの排気の空燃比を検出することができない。そこで、空燃比検出手段にて空燃比を検出可能な第１気筒群の気筒から排出された排気の空燃比に基づいてフィードバック補正量を設定し、このフィードバック補正量に従って第２気筒群の気筒に供給する燃料量をフィードバック補正する。このように第２気筒群の気筒に供給する燃料量をフィードバック補正することにより、空燃比検出手段の配置数を増加させることなく、切替弁手段が阻止位置のときも第２気筒群の気筒の燃料量をフィードバック補正することができる。
【００１１】
本発明の排気制御装置の一形態において、前記弁制御手段は、前記内燃機関の加速時に前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替えてもよい（請求項５）。上述したように切替弁手段を阻止位置に切り替えることにより、排気脈動を抑えて過給性能を向上させることができる。また、第２気筒群の気筒から排出された排気を直接タービンに導くことができるので、排気が有する排気エネルギを低減させることなく第２気筒群の気筒から排出された排気をタービンに導くことができる。そのため、過給性能をさらに向上させることができる。従って、内燃機関の加速性能を向上させることができる。
【００１２】
本発明の排気制御装置の一形態においては、前記タービンの下流の排気通路に設けられ、所定の活性温度域で浄化性能を発揮する後段排気浄化触媒をさらに備え、前記弁制御手段は、前記後段排気浄化触媒の温度が前記所定の活性温度域の下限値である所定温度未満、又は前記内燃機関の冷却水の温度が前記所定の活性温度域の下限値を考慮して設定した所定水温未満の場合、前記切替弁手段を前記導入位置に切り替えてもよい（請求項６）。切替弁手段を導入位置に切り替えることにより、第１気筒群及び第２気筒群の各気筒から排出された排気をそれぞれ排気浄化触媒及び後段排気浄化触媒の両方の触媒で浄化できる。この形態では、後段排気浄化触媒の温度が所定温度未満の場合、言い換えると後段排気浄化触媒が浄化性能を十分に発揮していない場合は切替弁手段を導入位置に切り替えるので、排気エミッションの悪化を抑制できる。後段排気浄化触媒は排気によって昇温されるので、内燃機関の温度が低いとき、すなわち冷却水の温度が低いときは後段排気浄化触媒の温度も低いと考えられる。このように冷却水温の温度によって後段排気浄化触媒の温度を推定できるので、所定水温を適切に設定し、後段排気浄化触媒の浄化性能が発揮されていない場合は切替弁手段を導入位置に切り替えることにより、排気エミッションの悪化を抑制できる。
【００１３】
本発明の排気制御装置の一形態においては、前記複数の気筒の空燃比をそれぞれ変更可能であり、かつ所定のリーン運転条件が成立した場合に前記内燃機関の各気筒の空燃比をそれぞれ理論空燃比よりリーン側に変更する空燃比制御手段をさらに備え、前記弁制御手段は、前記所定のリーン運転条件が成立した場合、前記切替弁手段を前記導入位置に切り替えてもよい（請求項７）。この場合、第１気筒群及び第２気筒群の気筒から排出された排気をそれぞれ排気浄化触媒にて浄化することができる。
【００１４】
この形態においては、前記タービンの下流の排気通路に設けられる吸蔵還元型のＮＯｘ触媒をさらに備え、前記ＮＯｘ触媒から硫黄酸化物が放出されるように前記ＮＯｘ触媒を目標温度域に昇温するＳ被毒回復処理が実行されている場合、前記弁制御手段は前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替え、前記空燃比制御手段は前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリーン側に変更するとともに前記第２気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更してもよい（請求項８）。この場合、第２気筒群の気筒から排出された排気に含まれる未燃燃料が排気浄化触媒で消費されることなくＮＯｘ触媒に導かれるので、ＮＯｘ触媒を速やかに昇温することができる。また、排気浄化触媒には空燃比が理論空燃比よりリーンの排気しか流入しないため、排気浄化触媒の無駄な昇温を防止できる。さらに空燃比が理論空燃比よりリーンの排気を排気浄化触媒に導くことにより、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）による排気浄化触媒の被毒を抑制することができる。
【００１５】
また、前記タービンの下流の排気通路に設けられる吸蔵還元型のＮＯｘ触媒をさらに備え、前記空燃比制御手段は、前記ＮＯｘ触媒における排気の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更して前記ＮＯｘ触媒に吸蔵された窒素酸化物を還元するべく前記複数の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更するリッチスパイク処理を実行し、前記弁制御手段は、前記リッチスパイク処理が実行されている場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に変更してもよい（請求項９）。このように切替弁手段を阻止位置に変更することにより、第２気筒群の気筒から排出された排気を排気浄化触媒を迂回させてＮＯｘ触媒に導くことができるので、この排気に含まれる未燃燃料が排気浄化触媒で消費されることを防止できる。そのため、速やかにＮＯｘ触媒に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元することができる。また、リッチスパイク処理時に消費される燃料量を低減できるので、燃費を改善できる。
【００１６】
空燃比制御手段を備えた排気制御装置の一形態においては、前記タービンの下流の排気通路に設けられ、所定の活性温度域で浄化性能を発揮する後段排気浄化触媒をさらに備え、前記弁制御手段は、前記後段排気浄化触媒の温度が前記所定の活性温度域の下限値以下の場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替えるとともに前記空燃比制御手段が前記複数の気筒の空燃比を理論空燃比よりリーン側に変更するリーン制御を禁止し、前記後段排気浄化触媒の温度が前記所定の活性温度域の下限値より高い場合、前記切替弁手段を前記導入位置に切り替えるとともに前記空燃比制御手段による前記リーン制御を許可してもよい（請求項１０）。切替弁手段を阻止位置に切り替えることにより、第２気筒群の気筒から排出された排気を排気浄化触媒で浄化しないまま後段排気浄化触媒に導くことができる。また、このときリーン制御は禁止されているので、第２気筒群の気筒から排出された排気にはＨＣ、ＣＯなどが含まれている。このように未浄化の排気と排気浄化触媒にて浄化された第１気筒群の気筒から排出された排気とを後段排気浄化触媒に導くことにより、後段排気浄化触媒で未浄化の排気に含まれるＨＣ、ＣＯを酸化させ、後段排気浄化触媒を所定の活性温度域に速やかに昇温することができる。そのため、排気エミッションの悪化を抑制できる。
【００１７】
この形態において、前記空燃比制御手段は、前記内燃機関の各気筒の空燃比を変更する場合、前記第１気筒群の気筒から排出された排気が前記連通部に到達するまでの時間と前記第２気筒群の気筒から排出された排気が前記連通部に到達するまでの時間との差、及び前記切替弁手段の作動時間をそれぞれ考慮して前記第１気筒群の気筒の空燃比を変更する時期と前記第２気筒群の気筒の空燃比を変更する時期との間に時間差を設けてもよい（請求項１１）。この場合、適切な時間差を設けることにより、空燃比が理論空燃比よりリーンの排気と空燃比が理論空燃比の排気とが排気浄化触媒に混在する状態を防止できる。これにより排気浄化触媒の温度上昇を抑制できるので、排気浄化触媒が熱で劣化することを防止できる。また、排気浄化触媒として三元触媒が設けられる場合はこの三元触媒にてＮＯｘを適切に浄化できるので、排気エミッションの悪化を抑制できる。
【００１８】
また、前記弁制御手段は、前記内燃機関の各気筒の空燃比が理論空燃比よりリーンの空燃比から理論空燃比に変更される場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替え、前記空燃比制御手段は、前記内燃機関の各気筒の空燃比を理論空燃比よりリーンの空燃比から理論空燃比に変更する場合、前記第２気筒群の気筒の空燃比を変更する時期を前記第１気筒群の気筒の空燃比を変更する時期より遅くしてもよい（請求項１２）。切替弁手段が阻止位置の場合、第１気筒群の気筒から排出された排気は排気浄化触媒を通過し、一方第２気筒群の気筒から排出された排気は排気浄化触媒を通過しないので、後段排気浄化触媒には第２気筒群の気筒から排出された排気が早く到達する。この形態では、切替弁手段が阻止位置に切り替えられる空燃比の変更時に第２気筒群の気筒の空燃比の変更時期を遅くするので、空燃比の変更後に第１気筒群の気筒から排出された排気と空燃比の変更後に第２気筒群の気筒から排出された排気とが後段排気浄化触媒に到達する時期を揃えることができる。そのため、空燃比が理論空燃比よりリーンの排気と空燃比が理論空燃比の排気とが後段排気浄化触媒に混在する状態を防止できる。また、後段排気浄化触媒として吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が設けられている場合はこのＮＯｘ触媒にてＮＯｘを適切に浄化できるので排気エミッションの悪化を抑制できる。
【００１９】
本発明の排気制御装置の一形態においては、前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段をさらに備え、前記弁制御手段は、前記触媒温度取得手段にて取得された温度が前記排気浄化触媒の劣化が進行する温度を考慮して設定された所定の過熱判定温度以上の場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替えてもよい（請求項１３）。このように切替弁手段を阻止位置に切り替えることにより、第２気筒群の気筒から排出された排気が排気浄化触媒に流入することを防止できる。これにより、排気浄化触媒の温度を低下させたり、この温度の上昇を抑制できるので、排気浄化触媒の過熱を防止することができる。
【００２０】
この形態においては、前記切替弁手段が前記阻止位置であり、かつ前記触媒温度取得手段にて取得された温度が前記所定の過熱判定温度以上の場合、前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更するとともに前記第２気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比に変更する触媒温度上昇抑制手段をさらに備えていてもよい（請求項１４）。このように第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更することにより、第１気筒群の気筒から排出される排気の温度を低下させることができるので、排気浄化触媒の温度を低下させたり、この温度の上昇を抑制できる。そのため、排気浄化触媒の過熱を防止できる。
【００２１】
触媒温度取得手段を備えた排気制御装置の一形態においては、前記切替弁手段が前記阻止位置であり、かつ前記内燃機関の各気筒から排出される排気の温度が前記所定の過熱判定温度より高く、かつ前記内燃機関の排気通路に設けられる排気系部品の耐熱性を考慮して設定された所定の許容上限温度以上の場合、前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側の第１空燃比に変更するとともに前記第２気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比よりリッチ側、かつ前記第１空燃比よりリーン側の第２空燃比に変更する空燃比リッチ側変更手段をさらに備えていてもよい（請求項１５）。この場合、第１気筒群の気筒から排出される排気の温度を低下させて排気浄化触媒の温度を低下させたり、この温度の上昇を抑制できるので、排気浄化触媒の過熱を防止できる。また、第２気筒群の気筒から排出される排気の温度も低下できるので、排気熱による排気系部品の焼損を防止できる。
【００２２】
本発明の排気制御装置の一形態においては、所定の燃料停止条件が成立した場合に前記第１気筒群及び前記第２気筒群の少なくともいずれか一方の気筒群の気筒への燃料供給を停止する燃料供給停止手段をさらに備え、前記弁制御手段は、前記燃料供給停止手段により前記複数の気筒のいずれかの気筒への燃料供給が停止されている場合、前記切替弁手段を前記阻止位置に切り替えてもよい（請求項１６）。燃料供給が停止されている場合は各気筒から空気が排出されるため、このようには切替弁手段を阻止位置に切り替えることにより、排気浄化触媒に流入する酸素の量を低減できる。そのため、排気浄化触媒の劣化の進行を抑えることができる。
【００２３】
この形態において、前記燃料供給停止手段は、前記所定の燃料停止条件が成立した場合に前記第２気筒群の気筒への燃料供給を停止し、前記所定の燃料停止条件が成立した場合、前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ側の空燃比に変更する燃料停止時空燃比変更手段をさらに備えていてもよい（請求項１７）。この場合、第１気筒群の気筒から排出される排気の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ側にすることができるため、排気浄化触媒に流入する酸素の量をさらに低減して排気浄化触媒の劣化の進行をさらに抑制することができる。また、第２気筒群の気筒への燃料供給は停止されているので、燃費を改善することができる。
【００２４】
また、前記燃料供給停止手段は、前記所定の燃料停止条件が成立し、かつ前記排気浄化触媒の温度が前記排気浄化触媒の劣化が進行する温度を考慮して設定された所定の劣化抑制判定温度以上の場合、前記第２気筒群の気筒への燃料供給を停止するとともに前記第１気筒群の気筒の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ側の空燃比に変更し、前記所定の燃料停止条件が成立し、かつ前記排気浄化触媒の温度が前記所定の劣化抑制判定温度未満の場合、前記複数の気筒への燃料供給をそれぞれ停止する供給停止気筒数変更手段を備えていてもよい（請求項１８）。排気浄化触媒を酸素濃度が高く、かつ酸素量が多いほど劣化が加速される。一方、排気浄化触媒の温度が十分に低ければ、酸素量が多くても劣化は殆ど進行しない。そのため、この場合は全ての気筒への燃料供給を停止することができる。この形態では、所定の劣化抑制判定温度を適切に設定することにより、排気浄化触媒の劣化を抑制しつつ、さらに燃費を改善することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上に説明したように、本発明の排気制御装置によれば、切替弁手段を阻止位置に切り替えることによって第１気筒群の気筒からの排気と第２気筒群の気筒からの排気とを別々の分岐通路を介してタービンに導くことができるので、排気脈動を利用して内燃機関の過給性能を向上させることができる。また、切替弁手段の位置に拘わらず第１気筒群の気筒から排出された排気は必ず排気浄化触媒を通過するので、この排気をタービンに導かれる前に浄化できる。そのため、タービンに導かれる排気を浄化しつつ過給性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る排気制御装置が組み込まれた内燃機関を示している。図１の内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、４つの気筒２と、各気筒にそれぞれ接続される吸気通路３及び排気通路４とを備えている。なお、各気筒にはそれらの並び方向一端から他端側に向かって＃１〜＃４の気筒番号を付して互いに区別する。各気筒２には、気筒２内の燃料混合気に点火するための点火プラグ５がそれぞれ設けられている。すなわち、エンジン１は火花点火式内燃機関である。吸気通路３には、吸気量に対応した信号を出力するエアフローメータ６と、ターボ過給機７のコンプレッサ７ａと、吸気を冷却するインタークーラ８と、吸気量を調整するためのスロットルバルブ９と、燃料を吸気通路３内に噴射する４つのインジェクタ１０とが設けられている。図１に示したように各インジェクタ１０は、吸気通路３を各気筒２の吸気側に接続させるべく分岐した部分に＃１〜＃４の気筒２に対応して設けられている。そのため、＃１〜＃４の各気筒２に供給する燃料量を別々に制御することができる。従ってエンジン１では＃１〜＃４の各気筒２の空燃比を別々に制御することができる。
【００２７】
排気通路４には、ターボ過給機７のタービン７ｂと、タービン７ｂの下流に設けられる後段排気浄化触媒としてのメイン触媒１１が設けられている。メイン触媒１１としては三元触媒が設けられる。また、排気通路４にはタービン７ｂを迂回させて排気を下流に導くためのバイパス通路１２が設けられており、バイパス通路１２にはエンジン１の過給圧が予め設定した上限過給圧に達すると開く過給圧調整弁１３が設けられている。図１に示したようにタービン７ｂとメイン触媒１１の間の排気通路４には排気の空燃比を検出するための第２空燃比センサ１４が、メイン触媒１１の下流の排気通路４には排気の酸素濃度に対応した信号を出力するＯ２センサ１５がそれぞれ設けられている。第２空燃比センサ１４は一般に内燃機関に取り付けられる周知のセンサと同じものでよく、また、Ｏ２センサ１５は理論空燃比を境にしてリッチ側で約１（Ｖ）、リーン側で約０（Ｖ）にそれぞれ変化する出力特性を有する周知のものでよい。そのため、これらの詳細な説明は省略する。
【００２８】
図１に示したように排気通路４は、＃１及び＃４の気筒２の排気側とタービン７ｂとを接続する第１分岐通路２１と、＃２及び＃３の気筒２の排気側とタービン７ｂとを接続する第２分岐通路２２とを備えている。図２は、タービン７ｂの入口部を排気が流入してくる方向から見た図を示している。図２に示したように第１分岐通路２１及び第２分岐通路２２は、別々にタービン７ｂの入口部に接続されている。第１分岐通路２１には、メイン触媒１１よりも容量の小さい排気浄化触媒としてのスタート触媒２３、及びスタート触媒２３の上流に配置されて排気の空燃比を検出する空燃比検出手段としての第１空燃比センサ２４が設けられている。スタート触媒２３としては三元触媒が設けられる。第２分岐通路２２は、スタート触媒２３よりも上流の第１分岐通路２１と連通部２５にて連通されている。連通部２５には、＃２及び＃３の各気筒２から排出された排気をスタート触媒２３に導入する導入位置Ｐ１（図１参照）とその導入する阻止する阻止位置Ｐ２（図１参照）との間で切り替え可能な切替弁手段としての排気切替弁２６が設けられている。なお、各分岐通路２１、２２がこのように各気筒２に接続されることにより、＃１及び＃４の気筒２が本発明の第１気筒群に相当し、＃２及び＃３の気筒２が本発明の第２気筒群に相当する。
【００２９】
排気切替弁２６の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン１に設けられている各種センサの出力信号に基づいて点火プラグ５及びインジェクタ１０などの動作を制御してエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０は、例えばエンジン１の運転状態に応じて各インジェクタ１０から噴射すべき燃料量を算出し、その算出した燃料量が噴射されるように各インジェクタ１０の動作を制御する。このような制御を行う際に参照するセンサとしてＥＣＵ３０には、エアフローメータ６、第１空燃比センサ２４、第２空燃比センサ１４、Ｏ２センサ１５、エンジン１のクランク角に対応した信号を出力するクランク角センサ３１、及びアクセル開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ３２が接続されている。
【００３０】
エンジン１では、エンジン１の運転状態に応じて排気切替弁２６の位置を切り替えることにより、エンジン１の加速性能を向上させたり、スタート触媒２３及びメイン触媒１１の温度を調節することができる。図３は、ＥＣＵ３０がエンジン１の加速性能を向上させるべくエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する排気切替弁制御ルーチンを示している。これによりＥＣＵ３０が本発明の弁制御手段として機能する。
【００３１】
図３の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、ステップＳ１１でエンジン１に対して加速が要求されたか否か判断する。加速要求は、例えばアクセル開度センサ３２の出力信号を参照して判定し、単位時間当たりのアクセル開度の変化（以下、アクセル開度変化率と称することがある。）ΔＴＡが予め設定した閾値α以上の場合に加速が要求されていると判断する。加速要求があったと判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える。なお、既に排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２に切り替えられていた場合は、その状態を維持させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３２】
一方、加速要求が無かったと判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２か否か判断する。排気切替弁２６が導入位置Ｐ１であると判断した場合はステップＳ１４をスキップしてステップＳ１５に進む。一方、排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２と判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６の位置を阻止位置Ｐ２に維持するか否か判断する。排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に維持するか否かは、例えばエンジン１に対して加速が要求されてから経過した時間、又はアクセル開度に基づいて判断する。例えば、エンジン１に対する加速要求があってから経過した時間が予め設定した所定時間内の場合は阻止位置Ｐ２に維持すると判断する。また、例えばアクセル開度変化率ΔＴＡが予め設定した閾値β以上の場合に阻止位置Ｐ２に維持すると判断する。閾値βは排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に維持するべきか否か判断する基準として設定される値であり、閾値αよりも小さい値が設定される。排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に維持すると判断した場合はステップＳ１２に進み、排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に維持させた後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替えると判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替える。なお、既に排気切替弁２６が導入位置Ｐ１に切り替えられていた場合は、その状態を維持する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３３】
このようにエンジン１に対して加速が要求された場合は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えることにより、第１分岐通路２１及び第２分岐通路２２の両方からそれぞれタービン７ｂに排気を導入することができる。この場合、排気脈動を利用して過給性能を向上させることができるので、エンジン１の加速性能を向上させることができる。一方、エンジン１に対する加速要求が無い場合は排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替えるので、エンジン１の各気筒２から排出された排気をスタート触媒２３及びメイン触媒１１で浄化できる。そのため、排気エミッションを改善できる。
【００３４】
図４は、ＥＣＵ３０がメイン触媒１１の温度をメイン触媒１１が浄化性能を発揮する所定の活性温度域内に制御するべく実行するメイン触媒温度制御ルーチンを示している。図４の制御ルーチンはＥＣＵ３０が実行する他のルーチンと並行にエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図４において図３と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３５】
図４の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては、例えばエンジン１の回転数、負荷、メイン触媒１１の温度Ｔｍ、スタート触媒２３の温度Ｔｓ、及び冷却水温などが取得される。なお、エンジン１の回転数はクランク角センサ３１の出力信号に基づいて取得し、エンジン１の負荷はエアフローメータ６の出力信号に基づいて取得すればよい。また、メイン触媒１１の温度Ｔｍ及びスタート触媒２３の温度Ｔｓは、それぞれエンジン１の回転数及び負荷などエンジン１の運転状態に基づいて推定すればよい。このように各触媒１１、２３の温度を取得することにより、ＥＣＵ３０が本発明の触媒温度取得手段として機能する。メイン触媒１１及びスタート触媒２３にそれぞれ温度センサを設けてこれら触媒の温度を取得してもよい。続くステップＳ２２においてＥＣＵ３０は、メイン触媒１１の温度Ｔｍがこの触媒が浄化性能を発揮する所定の活性温度域の下限温度Ｔ１以上か否か判断する。メイン触媒１１の温度Ｔｍが下限温度Ｔ１未満と判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３６】
一方、メイン触媒１１の温度Ｔｍが下限温度Ｔ１以上と判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ３０はメイン触媒１１の温度Ｔｍが予め設定した活性判定温度Ｔ２以上か否か判断する。活性判定温度Ｔ２は、メイン触媒１１が浄化性能を発揮しているか否か判断する基準として設定される温度であり、下限温度Ｔ１より高く、かつ所定の活性温度域内の温度が設定される。メイン触媒１１の温度Ｔｍが活性判定温度Ｔ２以上と判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ３０はＥＣＵ３０が実行する他のルーチンにおいて排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える要求が発生しているか否か判断する。排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える要求が発生していると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。ステップＳ２３が否定判断された場合、又はステップＳ２４が否定判断された場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３７】
図４の制御ルーチンでは、メイン触媒１１の温度Ｔｍが活性判定温度Ｔ２以上になるまで、すなわちメイン触媒１１が浄化性能を発揮するまで排気切替弁２６が導入位置Ｐ１に維持されるので、エンジン１の各気筒２から排出された排気をスタート触媒２３及びメイン触媒１１の両方の触媒で浄化できる。そのため、排気エミッションの悪化を抑制できる。なお、メイン触媒１１の温度Ｔｍが下限温度Ｔ１以上か否かはエンジン１の冷却水の温度に基づいて判断してもよい。例えば、メイン触媒１１の温度Ｔｍが下限温度Ｔ１以上になるときの冷却水の温度を予め実験などにより求めて判定水温として設定し、ステップＳ２２ではメイン触媒１１の温度Ｔｍの代わりに冷却水の温度がこの判定水温以上か否かによってメイン触媒１１の温度Ｔｍが下限温度Ｔ１以上か否か判断してもよい。
【００３８】
周知のようにスタート触媒２３として設けられる三元触媒は、所定の劣化進行温度以上に過熱されると劣化の進行が加速され、排気浄化性能が低下する。そこで、ＥＣＵ３０はスタート触媒２３の劣化を抑制するべく図５に示した触媒劣化抑制ルーチンを実行する。なお、図５のルーチンは、エンジン１の運転中にＥＣＵ３０が実行する他のルーチンと並行に所定の周期で繰り返し実行される。図５において図３と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図５のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ３１においてＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態が予め設定した領域Ａ１〜Ａ４のいずれの領域の運転状態か判定する。図６はエンジン１の回転数及び負荷と各領域Ａ１〜Ａ４との対応関係の一例を示す図である。図６の線Ｌ１は排気切替弁２６が導入位置Ｐ１の場合にスタート触媒２３の温度Ｔｓが所定の過熱判定温度Ｔｏ以上となる運転状態の境界を示している。なお、過熱判定温度Ｔｏとしては、例えばスタート触媒２３の温度Ｔｓが過熱判定温度Ｔｏのときに排気温度が上昇してもスタート触媒２３の温度Ｔｓが劣化進行温度に達しない程度の温度が設定される。図６の線Ｌ２は、排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２の場合にスタート触媒２３の温度Ｔｓが過熱判定温度Ｔｏ以上となる運転状態の境界を示している。図６の線Ｌ３は、＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比よりリッチ側の空燃比（以下、第１リッチ空燃比と称することがある。）ＡＦ１に制御され、かつ＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が理論空燃比で制御されている場合に＃１〜＃４の各気筒２から排出される排気の温度が所定の許容上限温度Ｔｅｈ以上となる運転状態の境界を示している。所定の許容上限温度Ｔｅｈは、排気弁及びタービン７ｂなど排気通路４に設けられている排気系部品の耐熱性を考慮して設定される。許容上限温度Ｔｅｈとしては、例えばタービン７ｂの耐熱温度より低く、かつ過熱判定温度Ｔｏより高い温度が設定される。第１リッチ空燃比ＡＦ１には、＃１及び＃４の各気筒２から排出される排気の温度をこれらの気筒２の空燃比が理論空燃比で制御されているときの排気の温度よりも低下させることが可能な空燃比が設定される。
【００４０】
続くステップＳ３２においてＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態が領域Ａ１の運転状態か否か判断する。エンジン１の運転状態が領域Ａ１の運転状態と判断した場合はステップＳ３３に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替えるとともに＃１〜＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比に制御されるように各インジェクタ１０の動作を制御する。既に排気切替弁２６が導入位置Ｐ１に切り替えられていた場合はその状態を維持する。同様に、既に＃１〜＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比に制御されるように各インジェクタ１０の動作が制御されていた場合はその制御を継続する。その後、今回のルーチンを終了する。
【００４１】
一方、エンジン１の運転状態が領域Ａ１以外の領域の運転状態と判断した場合はステップＳ３４に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態が領域Ａ２の運転状態か否か判断する。エンジン１の運転状態が領域Ａ２の運転状態と判断した場合はステップＳ３５に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えるとともに＃１〜＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比に制御されるように各インジェクタ１０の動作を制御する。なお、既に排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２に切り替えられていた場合はその状態を維持する。また、既に＃１〜＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比に制御されるように各インジェクタ１０の動作が制御されていた場合はその制御を継続する。その後、今回のルーチンを終了する。このように排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えることによりスタート触媒２３に流入する排気の量を減少させることができるので、スタート触媒２３の温度Ｔｓを低下させたり、この温度の上昇を抑制できる。
【００４２】
一方、エンジン１の運転状態が領域Ａ２以外の領域の運転状態と判断した場合はステップＳ３６に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態が領域Ａ３の運転状態か否か判断する。エンジン１の運転状態が領域Ａ３の運転状態と判断した場合はステップＳ３７に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えるとともに＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が理論空燃比にそれぞれ制御されるように各インジェクタ１０の動作を制御する。なお、既に排気切替弁２６及び各インジェクタ１０がこれらの状態に制御されていた場合は、その制御を継続する。その後、今回のルーチンを終了する。このように＃１及び＃４の各気筒２の空燃比を第１リッチ空燃比ＡＦ１に制御することにより、スタート触媒２３に流入する排気の温度を低下させることができる。そのため、スタート触媒２３の温度Ｔｓを低下させたり、この温度の上昇を抑制できる。この処理を実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明の触媒温度上昇抑制手段として機能する。
【００４３】
一方、エンジン１の運転状態が領域Ａ３以外の領域の運転状態と判断した場合はステップＳ３８に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えるとともに＃１及び＃４の各気筒の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が理論空燃比よりリッチ側かつ第１リッチ空燃比ＡＦ１よりリーン側の空燃比（以下、第２リッチ空燃比と称することがある。）ＡＦ２にそれぞれ制御されるように各インジェクタ１０の動作を制御する。なお、既に排気切替弁２６及び各インジェクタ１０がこれらの状態に制御されていた場合は、その制御を継続する。その後、今回のルーチンを終了する。これにより、＃１及び＃４の各気筒２から排出される排気の温度を低下させることができるので、スタート触媒２３の温度Ｔｓを低下させたり、この温度の上昇を抑制できる。また、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比を第２リッチ空燃比ＡＦ２に制御することにより、これらの気筒２から排出される排気の温度を低下させることができるので、タービン７ｂなどの排気系部品の焼損を防止できる。この処理を実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明の空燃比リッチ側変更手段として機能する。
【００４４】
図５のルーチンを実行することにより、スタート触媒２３の温度Ｔｓが所定の過熱判定温度Ｔｏ以上になると排気切替弁２６及び＃１〜＃４の各気筒２の空燃比の少なくともいずれか一方を制御してスタート触媒２３の温度Ｔｓを低下させたり、この温度の上昇を抑制するので、スタート触媒２３の過熱を防止できる。また、排気温度が許容上限温度Ｔｅｈ以上になると＃２及び＃３の気筒２の空燃比が第２リッチ空燃比に制御されるので、タービン７ｂ及び排気弁などの排気系部品の焼損を防止できる。
【００４５】
図７及び図８は、触媒劣化抑制ルーチンの変形例を示している。なお、図８は図７に続くフローチャートである。図７及び図８において図４又は図５と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略又は簡略化する。
【００４６】
図７のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ４１においてＥＣＵ３０は、スタート触媒２３の温度Ｔｓが過熱判定温度Ｔｏ以上か否か判断する。過熱判定温度Ｔｏは、図６の線Ｌ１を設定する際に使用した温度と同じものである。スタート触媒２３の温度Ｔｓが過熱判定温度Ｔｏ未満と判断した場合はステップＳ４２に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２か否か判断する。排気切替弁２６が導入位置Ｐ１と判断した場合はステップＳ３３に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替えるとともに＃１〜＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比に制御されるように各インジェクタ１０の動作を制御する。すなわち、エンジン１の運転状態が図６の領域Ａ１に相当する運転状態と判断される。その後、今回のルーチンを終了する。
【００４７】
一方、排気切替弁２５が阻止位置Ｐ２と判断した場合はステップＳ４３に進み、ＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に制御されているか否か判断する。第１リッチ空燃比ＡＦ１は、図６の線Ｌ３を設定する際に使用した空燃比と同じものである。＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に制御されていないと判断した場合はステップＳ４４に進み、ＥＣＵ３０はスタート触媒２３の温度Ｔｓが第１領域判定温度ＴＡ１以上か否か判断する。第１領域判定温度ＴＡ１は、それまで図６の領域Ａ１以外の領域であったエンジン１の運転状態が図６の領域Ａ１に変化したか否か判断する基準として設定される温度である。そのため、第１領域判定温度ＴＡ１には、エンジン１の運転状態が確実に領域Ａ１に変化していることが判断可能なように過熱判定温度Ｔｏより少し低い温度が設定される。スタート触媒２３の温度Ｔｓが第１領域判定温度ＴＡ１未満と判断した場合はステップＳ３３の処理を実行し、その後今回のルーチンを終了する。一方、スタート触媒２３の温度Ｔｓが第１領域判定温度ＴＡ１以上と判断した場合はステップＳ３５に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えるとともに＃１〜＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比に制御されるように各インジェクタ１０の動作を制御する。すなわち、エンジン１の運転状態が図６の領域Ａ２に相当する運転状態と判断される。その後、今回のルーチンを終了する。
【００４８】
ステップＳ４３において＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に制御されていると判断した場合は図８のステップＳ４５に進み、ＥＣＵ３０はスタート触媒２３の温度Ｔｓが第２領域判定温度ＴＡ２以上か否か判断する。第２領域判定温度ＴＡ２は、それまで図６の領域Ａ３又は領域Ａ４であったエンジン１の運転状態が図６の領域Ａ２に変化したか否か判断する基準として設定される温度である。第２領域判定温度ＴＡ２には、エンジン１の運転状態が確実に領域Ａ２に変化していることが判断可能なように過熱判定温度Ｔｏより少し低い温度であり、かつ第１領域判定温度ＴＡ１とは異なる温度が設定される。スタート触媒２３の温度Ｔｓが第２領域判定温度ＴＡ２未満と判断した場合は図７のステップＳ３５の処理を実行し、その後今回のルーチンを終了する。一方、スタート触媒２３の温度Ｔｓが第２領域判定温度ＴＡ２以上と判断した場合はステップＳ３７に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えるとともに＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が理論空燃比にそれぞれ制御されるように各インジェクタ１０の動作を制御する。すなわち、エンジン１の運転状態が図６の領域Ａ３に相当する運転状態と判断される。その後、今回のルーチンを終了する。
【００４９】
ステップＳ４１においてスタート触媒２３の温度Ｔｓが過熱判定温度Ｔｏ以上と判断した場合はステップＳ４６に進み、ＥＣＵ３０は＃１〜＃４の各気筒２から排出される排気の温度が所定の許容上限温度Ｔｅｈ以上か否か判断する。許容上限温度Ｔｅｈは、図６の線Ｌ３を設定する際に使用した温度と同じものである。排気温度が許容上限温度Ｔｅｈ未満と判断した場合はステップＳ４７に進み、ＥＣＵ３０は＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が第２リッチ空燃比ＡＦ２に制御されているか否か判断する。第２リッチ空燃比ＡＦ２は、図５のステップＳ３８にて制御される空燃比と同じものである。＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が第２リッチ空燃比ＡＦ２に制御されていないと判断した場合は図７のステップＳ４３に進み、以降上述した説明と同様に処理が進められる。一方、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が第２リッチ空燃比ＡＦ２に制御されていると判断した場合はステップＳ４８に進み、ＥＣＵ３０は＃１〜＃４の各気筒２から排出されている排気の温度が第３領域判定温度ＴＡ３以上か否か判断する。第３領域判定温度ＴＡ３は、それまで図６の領域Ａ４であったエンジン１の運転状態が領域Ａ３に変化したか否か判断する基準として設定される温度である。第３領域判定温度ＴＡ３には、エンジン１の運転状態が確実に図６の領域Ａ３に変化していることが判断可能なように許容上限温度Ｔｅｈより少し低い温度が設定される。排気温度が許容上限温度Ｔｅｈ未満と判断した場合はステップＳ３７の処理を実行した後、今回のルーチンを終了する。
【００５０】
ステップＳ４６が肯定判断された場合、又はステップＳ４８が肯定判断された場合はステップＳ３８に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えるとともに＃１及び＃４の各気筒の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が第２リッチ空燃比ＡＦ２にそれぞれ制御されるように各インジェクタ１０の動作を制御する。その後、今回のルーチンを終了する
【００５１】
図７及び図８に示した変形例においても、図５と同様にエンジン１の運転状態に応じて排気切替弁２６及び＃１〜＃４の各気筒２の空燃比が制御されるので、スタート触媒２３の過熱を防止するとともにタービン７ｂ及び排気弁などの排気系部品の焼損を防止できる。
【００５２】
排気切替弁２６の阻止位置Ｐ２に切り替えた場合、＃１及び＃４の気筒２と＃２及び＃３の気筒２とで背圧が相異する。この場合、＃１及び＃４の気筒２に作用する背圧よりも＃２及び＃３の気筒２に作用する背圧が低くなるため、＃１及び＃４の気筒２よりも＃２及び＃３の気筒２の体積効率が高くなる。また、＃１及び＃４の気筒２と＃２及び＃３の気筒２とで空燃比を異ならせた場合、＃１及び＃４の気筒２と＃２及び＃３の気筒２とに供給される燃料量が異なる。周知のように体積効率が高いほど、また供給された燃料量が多いほどその気筒のトルクが高くなる。そこで、このような場合において＃１〜＃４の各気筒２で発生するトルクのバラツキを抑制するべくＥＣＵ３０は図９の点火時期補正ルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。図９において図４及び図５と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５３】
図９のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ５１においてＥＣＵ３０は排気切替弁２６が導入位置Ｐ１か否か判断する。排気切替弁２６が導入位置Ｐ１と判断した場合はステップＳ５２に進み、ＥＣＵ３０は点火時期を遅角させる遅角気筒に設定された気筒の点火時期を補正するための点火時期補正量に０を代入する。次のステップＳ５３においてＥＣＵ３０は、遅角気筒に設定された気筒の点火時期を点火時期補正量に基づいて補正する。その後、今回のルーチンを終了する。なお、このルーチンで設定された点火時期は、ＥＣＵ３０が点火プラグ５の動作を制御するべく実行する他のルーチンにおいて使用される。
【００５４】
ステップＳ５１が否定判断された場合、すなわち排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２と判断された場合はステップＳ５４に進み、ＥＣＵ３０はメイン補正量Ｒを算出する。上述したように排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２の場合、＃２及び＃３の各気筒２の背圧が低下するため、これらの気筒２の体積効率が高くなる。メイン補正量Ｒは、この体積効率が高くなることによるトルクの上昇を点火時期の遅角にて補償するために設定される値である。体積効率が高くなることによるトルクの上昇量は、エンジン１の回転数及び負荷によって異なるため、メイン補正量Ｒはエンジン１の回転数及び負荷に基づいて算出される。この算出は、エンジン１の回転数及び負荷とメイン補正量Ｒとの関係を予め実験などにより求めてマップとしてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておき、このマップを参照して行えばよい。なお、メイン補正量Ｒには、予め設定した所定値が設定されていてもよい。次のステップＳ３４においてＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態が図６の領域Ａ２の運転状態か否か判断する。エンジン１の運転状態が図６の領域Ａ２の運転状態と判断した場合はステップＳ５５に進み、ＥＣＵ３０は点火時期補正量にメイン補正量Ｒを代入する。また、＃２及び＃３の各気筒２を遅角気筒に設定する。この場合、＃２及び＃３の各気筒２の点火時期が点火時期補正量分遅角される。次にステップＳ５３の処理を実行し、その後今回のルーチンを終了する。
【００５５】
ステップＳ３４においてエンジン１の運転状態が図６の領域Ａ２以外の領域と判断した場合はステップＳ３６に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態が図６の領域Ａ３の運転状態か否か判断する。エンジン１の運転状態が図６の領域Ａ３の運転状態と判断した場合はステップＳ５６に進み、ＥＣＵ３０は第１サブ補正量Ｒ１を算出する。上述したようにエンジン１の運転状態が領域Ａ３の運転状態の場合、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が理論空燃比に、＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１にそれぞれ制御されるため、＃１及び＃４の各気筒２に供給される燃料量が＃２及び＃３の気筒２に供給される燃料量よりも多くなる。第１サブ補正量Ｒ１は、この燃料量の差に起因して発生する＃１及び＃４の各気筒２のトルクの上昇を点火時期の遅角にて補償するために設定される値である。空燃比を第１リッチ空燃比ＡＦ１に制御するために要する燃料量はエンジン１の回転数及び負荷によって異なるため、＃１及び＃４の各気筒２のトルクの上昇量もこれらと相関関係を有している。そこで、第１サブ補正量Ｒ１は、エンジン１の回転数及び負荷と第１サブ補正量Ｒ１との関係を示したマップ予め実験などにより求めてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておき、このマップを参照して算出すればよい。また、この処理では＃１及び＃４の各気筒２を遅角気筒に設定する。続くステップＳ５７においてＥＣＵ３０は、メイン補正量Ｒ及び第１サブ補正量Ｒ１に基づいて点火時期補正量を設定する。エンジン１の運転状態が領域Ａ３の場合、排気切替弁２６は阻止位置Ｐ２である。そのため、＃１及び＃４の気筒２に作用する背圧よりも＃２及び＃３の気筒２に作用する背圧が低くなる。そこで、点火時期補正量をメイン補正量Ｒと第１サブ補正量Ｒ１とに基づいて設定する。すなわち、ステップＳ５６及びＳ５７が実行された場合、＃１及び＃４の各気筒２の点火時期が点火時期補正量分遅角される。次にステップＳ５３の処理を実行し、その後今回のルーチンを終了する。
【００５６】
ステップＳ３６においてエンジン１の運転状態が図６の領域Ａ４と判断した場合はステップＳ５８に進み、ＥＣＵ３０は第２サブ補正量Ｒ２を算出する。上述したようにエンジン１の運転状態が領域Ａ４の運転状態の場合、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が第２リッチ空燃比ＡＦ２に、＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１にそれぞれ制御される。第２リッチ空燃比ＡＦ２は、第１リッチ空燃比ＡＦ１よりもリーン側であるため、この場合も＃１及び＃４の各気筒２に供給される燃料量が＃２及び＃３の気筒２に供給される燃料量よりも多くなる。第２サブ補正量Ｒ２は、この燃料量の差に起因して発生する＃１及び＃４の各気筒２のトルクと＃２及び＃３の各気筒２のトルクの差を＃１及び＃４の各気筒２の点火時期の遅角にて補償するべく設定される値である。この燃料量の差はエンジン１の回転数及び負荷によって異なるため、＃１及び＃４の各気筒２のトルクと＃２及び＃３の各気筒２のトルクの差もこれらと相関関係を有している。そこで、第２サブ補正量Ｒ２は、エンジン１の回転数及び負荷と第２サブ補正量Ｒ２との関係を示したマップ予め実験などにより求めてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておき、このマップを参照して算出すればよい。また、この処理では＃１及び＃４の各気筒２を遅角気筒に設定する。続くステップＳ５９においてＥＣＵ３０は、メイン補正量Ｒ及び第２サブ補正量Ｒ２に基づいて点火時期補正量を設定する。エンジン１の運転状態が領域Ａ４の場合も排気切替弁２６は阻止位置Ｐ２である。そこで、点火時期補正量をメイン補正量Ｒと第２サブ補正量Ｒ２とに基づいて設定する。すなわち、ステップＳ５８及びＳ５９が実行された場合も＃１及び＃４の各気筒２の点火時期が点火時期補正量分遅角される。次にステップＳ５３の処理を実行し、その後今回のルーチンを終了する。
【００５７】
このように図９のルーチンを実行することにより、エンジン１の運転状態に応じて遅角気筒及び点火時期補正量を適切に設定し、これにより＃１〜＃４の各気筒２のトルクのバラツキを抑制することができる。そのため、エンジン１のトルク変動を抑えることができる。このように図９の制御ルーチンを実行して点火時期を制御することにより、ＥＣＵ３０が本発明の点火時期制御手段として機能する。
【００５８】
ＥＣＵ３０は、＃１〜＃４の各気筒２の空燃比を理論空燃比、第１リッチ空燃比、又は第２リッチ空燃比などの目標空燃比に精度良く制御するべく各気筒２の供給する燃料量のフィードバック制御を行っている。具体的に説明すると、ＥＣＵ３０は第１空燃比センサ２４、第２空燃比センサ１４又はＯ２センサ１５の出力に基づいて供給燃料量に対するフィードバック補正量を設定し、この設定したフィードバック補正量に従って各気筒２への供給燃料量を補正する。ＥＣＵ３０は、フィードバック制御としてメインフィードバック制御（メインＦ／Ｂ制御）とサブフィードバック制御（サブＦ／Ｂ制御）を行っている。メインＦ／Ｂ制御は、第１空燃比センサ２４の出力に基づいてこのセンサ２４にて検出される空燃比を目標空燃比に一致させるべく供給燃料量に対するフィードバック補正量を設定し、その補正量に基づいて供給燃料量を補正するものである。一方、サブＦ／Ｂ制御は、第１空燃比センサ２４に基づいて得られたフィードバック補正量の精度低下を保管すべく、フィードバック補正量をＯ２センサ１５の出力に基づいて補正するものである。なお、これらの制御方法は、周知の制御方法と同様でよいため、詳細な説明は省略する。このようにフィードバック補正を行うことにより、ＥＣＵ３０が本発明のフィードバック補正手段として機能する。
【００５９】
図１０は、ＥＣＵ３０がエンジン１の運転状態に応じてこれらフィードバック制御が適切に行われるように実行するフィードバック制御切替ルーチンを示している。図１０のルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１０において図４及び図５と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図１０のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。続くステップＳ３１においてＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態が領域Ａ１〜Ａ４のいずれの領域の運転状態か判定する。次のステップＳ３２においてＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態が領域Ａ１の運転状態か否か判断する。エンジン１の運転状態が領域Ａ１の運転状態と判断した場合はステップＳ６１に進み、ＥＣＵ３０は第１空燃比センサ２４の出力に基づいて＃１〜＃４の全気筒２のメインＦ／Ｂ制御を、Ｏ２センサ１５の出力に基づいて＃１〜＃４の全気筒２のサブＦ／Ｂ制御をそれぞれ実行する。その後、今回のルーチンを終了する。
【００６１】
一方、エンジン１の運転状態が領域Ａ１以外の運転状態と判断した場合はステップＳ３４に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態が領域Ａ２の運転状態か否か判断する。エンジン１の運転状態が領域Ａ２の運転状態と判断した場合はステップＳ６２に進み、ＥＣＵ３０は第１空燃比センサ２４の出力に基づいて＃１及び＃４の各気筒２のメインＦ／Ｂ制御を実行するとともに、このメインＦ／Ｂ制御において設定されたフィードバック補正量にて＃２及び＃３の各気筒２のフィードバック補正を行う。エンジン１の運転状態が領域Ａ１以外の運転状態の場合、排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２に切り替えられているため、第１空燃比センサ２４によって＃２及び＃３の各気筒２の空燃比を検出することができない。そのため、＃１及び＃４の各気筒２のメインＦ／Ｂ制御は行うことができるが、＃２及び＃３の各気筒２のメインＦ／Ｂ制御は行うことができない。一方、領域Ａ２では＃１〜＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比に制御されるため、＃２及び＃３の各気筒２への供給燃料量も＃１及び＃４の各気筒２への供給燃料量もほぼ同じと考えられる。そこで、＃１及び＃４の各気筒２のメインＦ／Ｂ制御にて設定されたフィードバック補正量を用いて＃２及び＃３の各気筒２の供給燃料量のフィードバック制御を行う。これにより、＃２及び＃３の各気筒２から排出される排気の空燃比を目標空燃比（理論空燃比）に制御することができる。その後、今回のルーチンを終了する。
【００６２】
一方、エンジン１の運転状態が領域Ａ２以外の運転状態と判断した場合はステップＳ３６に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態が領域Ａ３の運転状態か否か判断する。エンジン１の運転状態が領域Ａ３の運転状態と判断した場合はステップＳ６３に進み、ＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に制御され、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が理論空燃比に制御されるように＃１〜＃４の全気筒２への供給燃料量をオープン制御で制御する。すなわち、フィードバック制御は中止される。その後、今回のルーチンを終了する。
【００６３】
一方、エンジン１の運転状態が領域Ａ３以外の運転状態と判断した場合はステップＳ６４に進み、ＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に制御され、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比が第２リッチ空燃比ＡＦ２に制御されるように＃１〜＃４の全気筒２への供給燃料量をオープン制御で制御する。この場合もフィードバック制御は中止される。その後、今回のルーチンを終了する。
【００６４】
図１０のルーチンでは、排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２に切り替えられ、＃２及び＃３の各気筒２の排気の空燃比を第１空燃比センサ２４で検出することができなくても、領域Ａ２では＃１及び＃４の各気筒２に対するフィードバック補正量にて＃２及び＃３の各気筒２への供給燃料量を補正するので、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比の制御精度を向上させることができる。これにより、メイン触媒１１における排気の空燃比を理論空燃比に精度良く制御することができるので、メイン触媒１１の排気浄化性能の低下を抑制し、エンジン１が領域Ａ２の運転状態で運転されているときの排気エミッションを改善することができる。
【００６５】
領域Ａ２では＃１〜＃４の全気筒２の空燃比が理論空燃比に制御されるので、第２空燃比センサ１４及びＯ２センサ１５にて検出される空燃比が理論空燃比になるようにメインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御を行うことができる。そこで、図１０のステップＳ６２において＃１及び＃４の各気筒２のメインＦ／Ｂ制御で設定されたフィードバック補正量にて＃２及び＃３の各気筒２のフィードバック制御を行う代わりに、第２空燃比センサ１４にて＃１〜＃４の全気筒２のメインＦ／Ｂ制御を行うとともにＯ２センサ１５にて＃１〜＃４の全気筒２のサブＦ／Ｂ制御を行ってもよい。
【００６６】
図１１は、フィードバック制御切替ルーチンの変形例を示している。図１１では、図１０のステップＳ３６、Ｓ６３及びＳ６４の代わりにステップＳ７１が設けられる点が異なる。それ以外は図１０と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
図１１においてステップＳ３４が否定判断された場合はステップＳ７１に進み、ＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比を第１リッチ空燃比ＡＦ１に制御するとともに＃２及び＃３の各気筒２の空燃比をリーン空燃比ＡＦＬに制御する。リーン空燃比ＡＦＬは、この空燃比の排気が第１リッチ空燃比ＡＦ１の排気と混合された場合に混合後の排気の空燃比がほぼ理論空燃比となる空燃比が設定される。そのため、リーン空燃比ＡＦＬは、第１リッチ空燃比ＡＦ１に基づいて設定される。この場合、空燃比が第１リッチ空燃比ＡＦ１に制御される＃１及び＃４の各気筒２の空燃比は第１空燃比センサ２４にて検出できるので、この第１空燃比センサ２４の出力にて＃２及び＃３の各気筒２のメインＦ／Ｂを実行することができる。また、上述したようにリーン空燃比ＡＦＬは、第１リッチ空燃比ＡＦ１と混合された場合にほぼ理論空燃比となる空燃比として設定されるため、タービン７ｂ以降に設けられたＯ２センサ１５にて検出される空燃比が理論空燃比になるように＃２及び＃３の各気筒のサブＦ／Ｂ制御を行うこともできる。そこで、第１空燃比センサ２４の出力に基づいて＃１〜＃４の全気筒２のメインＦ／Ｂ制御を、Ｏ２センサ１５の出力に基づいて＃１〜＃４の全気筒２のサブＦ／Ｂ制御をそれぞれ実行する。その後、今回のルーチンを終了する。
【００６８】
このように＃２及び＃３の各気筒２の空燃比をリーン空燃比ＡＦＬに制御することにより、＃１〜＃４の全気筒２のメインＦ／Ｂ制御、及び＃１〜＃４の全気筒２のサブＦ／Ｂ制御をそれぞれ行うことができるので、各気筒２の空燃比の制御精度を向上させることができる。
【００６９】
（第２の形態）
次に図１２〜図１５を参照して本発明の第２の形態について説明する。なお、この形態でも、エンジン１については図１が参照される。この形態では、排気切替弁２６及び＃１〜＃４の各気筒２の空燃比のそれぞれ制御の内容が異なる。また、第２の形態においてＥＣＵ３０は、所定の燃料停止条件が成立したと判断した場合、第１気筒群及び第２気筒群の少なくともいずれか一方の気筒群の各気筒２への燃料供給を停止、いわゆるフューエルカット（Ｆ／Ｃ）を行う。所定の燃料停止条件は、例えばエンジン１の減速運転時であり、かつエンジン１の回転数が予め設定した所定回転数以上の場合に成立したと判断される。このように燃料供給を停止させることにより、ＥＣＵ３０が本発明の燃料供給停止手段として機能する。
【００７０】
図１２は、第２の形態における排気切替弁制御ルーチンを示している。図１２の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１２において図３及び図４と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００７１】
図１２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ８１においてＥＣＵ３０は、＃１〜＃４の各気筒２の空燃比がフィードバック制御中か否か判断する。このフィードバック制御は、第１の形態にて説明した制御と同じものであるため、説明を省略する。フィードバック制御中と判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００７２】
一方、フィードバック制御中ではないと判断した場合はステップＳ８２に進み、ＥＣＵ３０は＃１〜＃４のいずれかの気筒２がフューエルカット中か否か判断する。この判断は、上述した所定の燃料停止条件が成立しているか否かにて行えばよい。フューエルカット中であると判断した場合はステップＳ２４をスキップしてステップＳ１２に進む。一方、フューエルカット中ではないと判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ３０はＥＣＵ３０が実行する他のルーチンにおいて排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える要求が発生しているか否か判断する。切り替える要求が発生していないと判断した場合はステップＳ１５の処理を実行した後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、切り替える要求が発生していると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００７３】
図１２の制御ルーチンによれば、供給燃料量のフィードバック制御が行われている場合は排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替えるので、第１空燃比センサ２４及びＯ２センサ１５にてメインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御をそれぞれ行うことができる。そのため、各気筒２の空燃比の制御精度を向上させることができる。また、＃１〜＃４のいずれかの気乙２がフューエルカット中の場合は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えるので、スタート触媒２３への空気の流入を抑制することができる。そのため、スタート触媒２３の劣化を抑制することができる。
【００７４】
図１３は、ＥＣＵ３０が所定の燃料停止条件の成立時にフューエルカットを行うべくエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行するフューエルカット制御ルーチンを示している。なお、図１３において図４と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。図１３のルーチンにおいてＥＣＵ３０はまずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。続くステップＳ９１においてＥＣＵ３０は所定の燃料停止条件が成立しているか否か判断する。所定の燃料停止条件が不成立と判断した場合はステップＳ９２に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態に基づいて設定され、その後フィードバック制御にて補正された供給燃料量の燃料が＃１〜＃４の各気筒２にそれぞれ供給されるように各インジェクタ１０の動作をそれぞれ制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００７５】
一方、所定の燃料停止条件が成立していると判断した場合はステップＳ９３に進み、ＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比になるようにこれらの気筒２に供給する燃料量を設定し、この燃料量の燃料が＃１及び＃４の各気筒２に供給されるようにこれらの気筒２に対応するインジェクタ１０をそれぞれ制御する。続くステップＳ９４においてＥＣＵ３０は＃２及び＃３の各気筒２への燃料供給が停止されるようにこれらの気筒２に対応するインジェクタ１０の動作を禁止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００７６】
この場合、フューエルカット時には＃２及び＃３の気筒２への燃料供給のみが停止されるので、図１２の制御ルーチンにて排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えることにより、スタート触媒２３への空気の流入をさらに抑制できる。そのため、スタート触媒２３の劣化をさらに抑制することができる。なお、図１３の制御ルーチンを実行して燃料停止条件の成立時に＃１及び＃４の各気筒２の空燃比を理論空燃比に変更することにより、ＥＣＵ３０が本発明の燃料停止時空燃比変更手段として機能する。
【００７７】
図１４は、フューエルカット制御ルーチンの変形例を示している。図１４では、図１３のステップＳ９３の代わりにステップＳ１０１が設けられる。ステップＳ１０１では、ＥＣＵ３０が＃１及び＃４の各気筒２の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側のリッチ空燃比ＡＦＲになるようにこれらの気筒２に供給する燃料量を設定し、この燃料量の燃料が＃１及び＃４の各気筒２に供給されるようにこれらの気筒２に対応するインジェクタ１０をそれぞれ制御する。この他は図１３と同様であるため、説明を省略する。
【００７８】
このようにフューエルカット時に＃１及び＃４の各気筒２の空燃比をリッチ空燃比ＡＦＲに制御することにより、スタート触媒２３への空気の流入をより確実に防止することができる。そのため、スタート触媒２３の劣化をさらに抑制することができる。
【００７９】
図１５は、フューエルカット制御ルーチンの他の変形例を示している。なお、図１５において図４及び図１３と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。図１５においてＥＣＵ３０はステップＳ９１まで図１３と同様に処理を進める。ステップＳ９１が否定判断された場合はステップＳ９２の処理が実行された後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、ステップＳ９１が肯定判断された場合はステップＳ１１１に進み、ＥＣＵ３０はスタート触媒２３の温度Ｔｓが予め設定した所定の劣化抑制判定温度Ｔｒ以上か否か判断する。劣化抑制判定温度Ｔｒは、例えばスタート触媒２３に＃１及び＃４の各気筒２から空気が流入してもスタート触媒２３の温度Ｔｓを所定の劣化進行温度以下に維持可能な温度が設定される。
【００８０】
スタート触媒２３の温度Ｔｓが劣化抑制判定温度Ｔｒ以上と判断した場合はステップＳ９３及びＳ９４の処理を実行し、その後今回の制御ルーチンを終了する。一方、スタート触媒２３の温度Ｔｓが劣化抑制判定温度Ｔｒ未満と判断した場合はステップＳ１１２に進み、ＥＣＵ３０は＃１〜＃４の全気筒２への燃料供給が停止されるように各インジェクタ１０の動作を禁止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００８１】
このようにスタート触媒２３に空気を流入させてもスタート触媒２３の温度Ｔｓを劣化進行温度以下に維持できる場合は全気筒２への燃料供給を停止することにより、エンジン１にて消費される燃料量を低減できる。そのため、燃費を改善することができる。このように燃料供給を停止する気筒数を変更することにより、ＥＣＵ３０が本発明の供給停止気筒数変更手段として機能する。
【００８２】
（第３の形態）
図１６〜図２０を参照して本発明の第３の形態について説明する。この形態でもエンジン１については図１が参照される。但し、この形態ではメイン触媒１１として吸蔵還元型のＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と略称することがある。）が設けられる。このＮＯｘ触媒は、理論空燃比よりもリーン、すなわち酸素過剰の酸化雰囲気において排気中のＮＯｘを吸蔵し、理論空燃比よりもリッチ、すなわち燃料過剰の還元雰囲気又は理論空燃比において吸蔵したＮＯｘを放出するとともにこのＮＯｘを還元浄化する周知のものでよい。そのため、詳細な説明は省略する。このようにＮＯｘ触媒は排気空燃比が理論空燃比よりもリーンの場合にＮＯｘを吸蔵するため、第３の形態のエンジン１では、ＥＣＵ３０がエンジン１の運転状態に基づいて＃１〜＃４の各気筒２の空燃比を理論空燃比よりリーンに制御しても不都合が発生しない所定のリーン運転条件が成立しているか否か判断し、このリーン運転状態が成立していると判断した場合は各気筒２の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように各気筒２への供給燃料量を制御する。以降、この制御を通常制御と称することがある。このように空燃比を制御することにより、ＥＣＵ３０が空燃比制御手段として機能する。
【００８３】
ＮＯｘ触媒は、排気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）により硫黄被毒されると排気浄化性能が低下する。そこで、ＮＯｘ触媒の排気浄化性能を回復させるべくメイン触媒１１をＮＯｘ触媒からＳＯｘが放出される放出温度域（例えば６５０°Ｃ以上）に昇温するとともにＮＯｘ触媒付近の排気の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにしてＮＯｘ触媒の硫黄被毒を解消するＳ再生が定期的に行われる。また、ＮＯｘ触媒には、ＮＯｘ触媒付近の排気の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにするリッチスパイクを行いＮＯｘ触媒に吸蔵されていたＮＯｘを放出させて窒素に還元するＮＯｘ還元が定期的に行われる。
【００８４】
図１６は、ＥＣＵ３０がメイン触媒１１であるＮＯｘ触媒のＳ再生を定期的に行うべく実行するＳ再生制御ルーチンを示している。図１６の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１６において図３及び図４と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００８５】
図１６の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。続くステップＳ１２１においてＥＣＵ３０は所定のＳ再生条件が成立したか否か判断する。Ｓ再生条件が成立したか否かは周知の判定方法で判定すればよく、例えば前回Ｓ再生を実行してから使用した燃料量の積算値が予め設定した判定値を超えた場合にＳ再生条件が成立したと判断する。Ｓ再生条件が成立したと判断した場合はステップＳ１２２に進み、ＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比がＳ再生リーン空燃比に制御され、＃２及び＃３の各気筒２の空燃比がＳ再生リッチ空燃比に制御されるように各気筒２への供給燃料量を設定する。なお、Ｓ再生リッチ空燃比としては、＃２及び＃３の各気筒２からの排気に含まれる未燃燃料によってメイン触媒１１を上述した放出温度域に昇温可能な空燃比が設定される。一方、Ｓ再生リーン空燃比は、Ｓ再生リッチ空燃比の排気と混合されたときに混合後の排気の空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりも少しリッチ側となる空燃比が設定される。このように設定した供給燃料量の燃料が各気筒２に供給することにより、Ｓ再生を実行することができる。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える。その後。今回の制御ルーチンを終了する。
【００８６】
一方、Ｓ再生条件が不成立と判断した場合はステップＳ１２３に進み、ＥＣＵ３０は各気筒２への供給燃料量として通常制御時の供給燃料量を設定する。続くステップＳ１５においてＥＣＵ３０は、排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替える。次のステップＳ２４においてＥＣＵ３０は、ＥＣＵ３０が実行する他のルーチンにおいて排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える要求が発生しているか否か判断する。排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える要求が発生していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える要求が発生していると判断した場合はステップＳ１２の処理を実行した後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００８７】
図１６の制御ルーチンでは、Ｓ再生時に排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えるので、スタート触媒２３には未燃燃料が消費されることを防止できる。そのため、ＮＯｘ触媒１１を速やかに昇温することができる。また、スタート触媒２３にＳ再生リッチ空燃比の排気が流入することを防止することにより、スタート触媒２３の温度上昇を抑制することができる。そのため、スタート触媒２３の過熱を防止できる。さらに、スタート触媒２３への未燃燃料の流入を防止できるので、ＨＣ及びＣＯによるスタート触媒２３の被毒を抑制することができる。
【００８８】
図１７はＥＣＵ３０がＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元を定期的に行うべく実行するＮＯｘ還元制御ルーチンを示している。図１７の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１７において図３、図４、及び図１６と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００８９】
図１７の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０はまずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ１３１においてＥＣＵ３０は所定のＮＯｘ還元条件が成立したか否か判断する。ＮＯｘ還元条件が成立したか否かは周知の判定方法で判定すればよく、例えば前記ＮＯｘ還元を実行してからメイン触媒１１に流入した排気量が予め設定した判定量を超えた場合にＮＯｘ還元条件が成立したと判断する。ＮＯｘ還元条件が成立したと判断した場合はステップＳ１３２に進み、ＥＣＵ３０は＃１〜＃４の全気筒２から排出される排気の空燃比がＮＯｘ還元リッチ空燃比になるように各気筒２への供給燃料量を設定する。ＮＯｘ還元リッチ空燃比としては、メイン触媒１１における排気の空燃比がＮＯｘ触媒からＮＯｘが放出される空燃比、すなわち理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチな空燃比になる空燃比が設定される。これによりリッチスパイクが実行されるので、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元が実行される。続くステップＳ１２においてＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００９０】
一方、ＮＯｘ還元条件が不成立と判断した場合はステップＳ１２３に進み、ＥＣＵ３０は各気筒２への供給燃料量として通常制御時の供給燃料量を設定する。続くステップＳ１５にてＥＣＵ３０は排気切替弁２６を導入位置Ｐ１に切り替え、その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００９１】
図１７の制御ルーチンでは、ＮＯｘ還元時に排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２に切り替えられるので、スタート触媒２３にて消費される未燃燃料を低減できる。そのため、ＮＯｘ還元に使用される燃料量を減少させ、エンジン１の燃費を改善することができる。また、これによりメイン触媒１１における排気の空燃比を速やかに理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ側の空燃比に調整できるので、ＮＯｘ還元に要する時間を短縮できる。
【００９２】
第３の形態のエンジン１では、通常、各気筒２の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比になるように制御されるが、エンジン１の運転状態によっては各気筒２の空燃比を理論空燃比に制御する場合がある。図１８は、エンジン１の運転状態に応じて排気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側の空燃比から理論空燃比に切り替えるべくＥＣＵ３０が実行する空燃比切替制御ルーチンを示している。図１８の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１８において図４と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００９３】
図１８の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０はまずステップＳ２１においてエンジン１の運転状態を取得する。続くステップＳ１４１においてＥＣＵ３０は＃１〜＃４の各気筒２の空燃比を理論空燃比よりもリーン側のリーン空燃比から理論空燃比に切り替える所定の空燃比切り替え条件が成立しているか否か判断する。空燃比切り替え条件は、例えばメイン触媒１１の温度Ｔｍが、ＮＯｘ触媒にて適切に排気の浄化が行われる所定の活性温度域の下限値以下の場合に成立したと判断される。空燃比切り替え条件が不成立と判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
【００９４】
一方、空燃比切り替え条件が成立したと判断した場合はステップＳ１４２に進み、ＥＣＵ３０は＃２及び＃３の各気筒２の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り替えた場合にその切り替えた後の空燃比の排気がこれらの気筒２から排気切替弁２６に到達するまでの時間である排気到達時間を算出する。この排気到達時間は、エンジン１の回転数及び負荷と相関関係を有している。例えばエンジン１の回転数が高いほど排気到達時間は短くなる。そこで、予め実験などによりエンジン１の回転数及び負荷と排気到達時間との関係を求めておき、ＥＣＵ３０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。排気到達時間の算出は、このマップを参照して行えばよい。
【００９５】
続くステップＳ１４３においてＥＣＵ３０は、算出した排気到達時間が排気切替弁２６の作動時間より大きいか否か判断する。排気切替弁２６の作動時間は、排気切替弁２６が導入位置Ｐ１から阻止位置Ｐ２に切り替わるまでの時間である。排気到達時間が排気切替弁２６の作動時間より大きいと判断した場合はステップＳ１４４に進み、ＥＣＵ３０は＃１〜＃４の各気筒２の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り替える。続くステップＳ１４５においてＥＣＵ３０は、各気筒２の空燃比を切り替えてから排気切替弁２６の切り替えを行うまでの時間であるディレー時間に排気到達時間から作動時間を引いた値を設定する。その後、ＥＣＵ３０はステップＳ１４６でディレー時間をカウントするためのタイマをリセットし、ステップＳ１４７でタイマのカウントを開始する。次のステップＳ１４８においてＥＣＵ３０はカウントを開始してからステップＳ１４５で設定したディレー時間が経過したか否か判断する。ディレー時間が経過していないと判断した場合はディレー時間が経過するまでステップＳ１４８の処理を繰り返す。一方、ディレー時間が経過したと判断した場合はステップＳ１４９に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００９６】
一方、排気到達時間が作動時間以下と判断した場合はステップＳ１５０に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える。続くステップＳ１５１でＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えてから各気筒２の空燃比の切り替えを行うまでの時間であるディレー時間に作動時間から排気到達時間を引いた値を設定する。その後、ＥＣＵ３０はステップＳ１５２でディレー時間をカウントするためのタイマをリセットし、ステップＳ１５３でタイマのカウントを開始する。次のステップＳ１５４においてＥＣＵ３０はカウントを開始してからステップＳ１５１で設定したディレー時間が経過したか否か判断する。ディレー時間が経過していないと判断した場合はディレー時間が経過するまでステップＳ１５４の処理を繰り返す。一方、ディレー時間が経過したと判断した場合はステップＳ１５５に進み、ＥＣＵ３０は＃１〜＃４の各気筒２の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００９７】
このように＃２及び＃３の各気筒２から排出されたリーン空燃比が排気切替弁２６に到達する時期とほぼ同じ時期に排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替えることにより、＃２及び＃３の各気筒２から排出された理論空燃比の排気がスタート触媒２３に流入することを防止できるので、スタート触媒２３にて理論空燃比の排気とリーン空燃比の排気とが混在することを防止できる。そのため、スタート触媒２３におけるＮＯｘ浄化性能の低下を抑制できる。また、＃２及び＃３の各気筒２から排出されたリーン空燃比の排気はスタート触媒２３に導かれるので、この排気をスタート触媒２３にて浄化できる。そのため、排気エミッションを改善できる。
【００９８】
図１９及び図２０は、空燃比制御ルーチンの変形例を示している。なお、図２０は図１９に続くフローチャートである。なお、図１９及び図２０において図４及び図１８と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００９９】
図１９の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は排気到達時間を算出する（ステップＳ１４２）まで図１８と同様に処理を進める。排気到達時間の算出後、ステップＳ１６１にてＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比を切り替えてから＃２及び＃３の各気筒２の空燃比を切り替えるまでの時間である切替遅延時間を算出する。排気切替弁２６が阻止位置Ｐ２の場合、＃１及び＃４の各気筒２からの排気はスタート触媒２３を通過し、＃２及び＃３の各気筒２からの排気はスタート触媒２３をバイパスする。この場合、＃１及び＃４の各気筒２から排出された排気がメイン触媒１１に到達するまでに要する時間は、＃２及び＃３の各気筒２から排出された排気がメイン触媒１１に到達するまでに要する時間よりも長くなる。そのため、＃１〜＃４の各気筒２の空燃比を同時に切り替えるとメイン触媒１１にてリーン空燃比の排気と理論空燃比の排気とが混在する状態が生じる。切替遅延時間は、このような状態の発生を回避するために設定する時間である。＃１及び＃４の各気筒２から排出された排気がメイン触媒１１に到達するまでに要する時間と＃２及び＃３の各気筒２から排出された排気がメイン触媒１１に到達するまでに要する時間との時間差はエンジン１の回転数及び負荷と相関関係を有しており、例えばエンジン１の回転数が高いほど時間差は小さくなる。そこで、予め実験などによりエンジン１の回転数及び負荷と切替遅延時間との関係を求めておき、ＥＣＵ３０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。切替遅延時間の算出は、このマップを参照して行えばよい。
【０１００】
次のステップＳ１４３においてＥＣＵ３０は排気到達時間が作動時間より大きいか否か判断する。排気到達時間が作動時間より大きいと判断した場合はステップＳ１６２に進み、ＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り替える。その後、ＥＣＵ３０はステップＳ１６３で切替遅延時間をカウントするためのタイマをリセットし、ステップＳ１６４でこのタイマのカウントを開始する。次のステップＳ１６５においてＥＣＵ３０はタイマのカウントを開始してから切替遅延時間が経過したか否か判断する。切替遅延時間が経過していないと判断した場合は切替遅延時間が経過するまでステップＳ１６５の処理を繰り返す。一方、切替遅延時間が経過したと判断した場合はステップＳ１６６に進み、ＥＣＵ３０は＃２及び＃３の各気筒２の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り替える。次のステップＳ１４５からステップＳ１４９までは、図１８と同様に処理が進められる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【０１０１】
排気到達時間が作動時間以下と判断した場合は図２０のステップＳ１６７に進み、ＥＣＵ３０は作動時間が排気到達時間と切替遅延時間とを足した値より大きいか否か判断する。作動時間が排気到達時間と切替遅延時間とを足した値より大きいと判断した場合はステップＳ１６８に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える。続くステップＳ１６９においてＥＣＵ３０は、作業時間から排気到達時間及び切替遅延時間をそれぞれ引いた値をディレー時間に設定する。その後、ＥＣＵ３０はステップＳ１７０でディレー時間をカウントするためのタイマをリセットし、ステップＳ１７１でこのタイマのカウントを開始する。次のステップＳ１７２でＥＣＵ３０はタイマのカウントを開始してからステップＳ１６９で設定したディレー時間が経過したか否か判断する。ディレー時間が経過していないと判断した場合はディレー時間が経過するまでステップＳ１７２の処理を繰り返す。一方、ディレー時間が経過したと判断した場合はステップＳ１７３に進み、ＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り替える。その後、ＥＣＵ３０はステップＳ１７４で切替遅延時間をカウントするためのタイマをリセットし、ステップＳ１７５でこのタイマのカウントを開始する。次のステップＳ１７６においてＥＣＵ３０はタイマのカウントを開始してから切替遅延時間が経過したか否か判断する。切替遅延時間が経過していないと判断した場合は切替遅延時間が経過するまでステップＳ１７６の処理を繰り返す。一方、切替遅延時間が経過したと判断した場合はステップＳ１７７に進み、ＥＣＵ３０は＃２及び＃３の各気筒２の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【０１０２】
一方、作動時間が排気到達時間と切替遅延時間とを足した値以下と判断した場合はステップＳ１７８に進み、ＥＣＵ３０は＃１及び＃４の各気筒２の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り替える。続くステップＳ１７９においてＥＣＵ３０は、排気到達時間と切替遅延時間とを足した値から作動時間を引いた値をディレー時間に設定する。その後、ＥＣＵ３０はステップＳ１８０でディレー時間をカウントするためのタイマをリセットし、ステップＳ１８１でこのタイマのカウントを開始する。次のステップＳ１８２でＥＣＵ３０はタイマのカウントを開始してからステップＳ１７９で設定したディレー時間が経過したか否か判断する。ディレー時間が経過していないと判断した場合はディレー時間が経過するまでステップＳ１８２の処理を繰り返す。一方、ディレー時間が経過したと判断した場合はステップＳ１８３に進み、ＥＣＵ３０は排気切替弁２６を阻止位置Ｐ２に切り替える。その後、ＥＣＵ３０はステップＳ１８４で切替遅延時間をカウントするためのタイマをリセットし、ステップＳ１８５でこのタイマのカウントを開始する。次のステップＳ１８６においてＥＣＵ３０はタイマのカウントを開始してから切替遅延時間が経過したか否か判断する。切替遅延時間が経過していないと判断した場合は切替遅延時間が経過するまでステップＳ１８６の処理を繰り返す。一方、切替遅延時間が経過したと判断した場合はステップＳ１８７に進み、ＥＣＵ３０は＃２及び＃３の各気筒２の空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【０１０３】
この変形例では、メイン触媒１１にてリーン空燃比の排気と理論空燃比の排気とが混在することを防止できる。これにより、メイン触媒１１のＮＯｘ浄化性能の低下を抑制できるので、排気エミッションを改善できる。
【０１０４】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される内燃機関は吸気通路に燃料を噴射する、いわゆるポート噴射式の内燃機関に限定されない。気筒内に直接燃料を噴射する直噴式の内燃機関の本発を適用してよい。また、火花点火式の内燃機関に限定されず、ディーゼル式の内燃機関に本発明を適用してもよい。内燃機関が有する気筒数は４つに限定されず、その配置も直列に限定されない。本発明はＶ型内燃機関に適用してもよい。また、２つの気筒群を構成可能な数の気筒を有する種々の内燃機関に本発明を適用してよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の形態に係る排気制御装置が組み込まれた内燃機関を示す図。
【図２】ターボ過給機のタービンの入口部を排気が流入してくる方向から見た図。
【図３】ＥＣＵが実行する排気切替弁制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】ＥＣＵが実行するメイン触媒温度制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】ＥＣＵが実行する触媒劣化抑制ルーチンを示すフローチャート。
【図６】エンジンの回転数及び負荷と各領域との対応関係の一例を示す図。
【図７】触媒劣化抑制ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図８】図７に続くフローチャート。
【図９】ＥＣＵが実行する点火時期補正ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】ＥＣＵが実行するフィードバック制御切替ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】フィードバック制御切替ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図１２】第２の形態のＥＣＵが実行する排気切替弁制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】第２の形態のＥＣＵが実行するフューエルカット制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】フューエルカット制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図１５】フューエルカット制御ルーチンの他の変形例を示すフローチャート。
【図１６】第３の形態のＥＣＵが実行するＳ再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１７】第３の形態のＥＣＵが実行するＮＯｘ還元制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１８】第３の形態のＥＣＵが実行する空燃比切替制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１９】空燃比切替制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図２０】図１９に続くフローチャート。
【符号の説明】
【０１０６】
１  内燃機関
２  気筒
４  排気通路
７  ターボ過給機
７ｂ  タービン
１１  メイン触媒（後段排気浄化触媒）
２１  第１分岐通路
２２  第２分岐通路
２３  スタート触媒（排気浄化触媒）
２４  第１空燃比センサ（空燃比検出手段）
２５  連通部
２６  排気切替弁（切替弁手段）
３０  エンジンコントロールユニット（弁制御手段、点火時期制御手段、フィードバック補正手段、空燃比制御手段、触媒温度取得手段、触媒温度上昇抑制手段、空燃比リッチ側変更手段、燃料供給停止手段、燃料停止時空燃比変更手段、供給停止気筒数変更手段）
Ｐ１  導入位置
Ｐ２  阻止位置
【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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