(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の触媒劣化検出装置に関し、少なくとも２つの気筒群を有し、それぞれの気筒群毎に前段触媒を備え、かつ、それぞれの前段触媒の上流の排気通路に第１空燃比センサを備え、かつ、前段触媒の下流側における合流後の排気通路に第２空燃比センサを備える排気レイアウトを有する内燃機関において、気筒毎の触媒劣化検出の精度を良好に確保することを目的とする。【解決手段】一方の気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を実施する際には、当該アクティブA/F制御を行わない他の気筒群Ｂにおけるサブフィードバック制御を停止する。そして、当該アクティブA/F制御に用いるサブO2センサ出力を、当該アクティブA/F制御が行われていない他の気筒群Ｂにおける空燃比の制御結果に基づいて補正する。【選択図】図３
2008151058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの気筒群と、
それぞれの前記気筒群の排気通路にそれぞれ配置された前段触媒と、
それぞれの前記前段触媒の上流の排気通路にそれぞれ配置された第１空燃比センサと、
当該前段触媒の下流側における合流後の排気通路に配置された第２空燃比センサとを備える内燃機関において、
前記前段触媒の劣化検出制御を、前記第１空燃比センサおよび前記第２空燃比センサの出力に基づいて前記気筒群毎に時間をずらして行う触媒劣化検出手段と、
前記第１空燃比センサの出力に基づいて、前記前段触媒の上流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記第２空燃比センサの出力に基づいて、前記前段触媒の下流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するサブフィードバック手段とを備え、
前記サブフィードバック手段は、何れかの前記気筒群に対して前記劣化検出制御が実行される時は、当該劣化検出制御を行わない他の気筒群におけるフィードバック制御を停止し、
前記触媒劣化検出手段は、前記劣化検出制御に用いる値を、前記他の気筒群における空燃比の制御結果に基づいて補正する補正手段を含むことを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項２】
前記劣化検出制御に用いる値は、前記劣化検出制御に用いる前記第２空燃比センサの出力であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記劣化検出制御が行われていない前記他の気筒群から排出されるガスの空燃比についての理論空燃比からの空燃比偏差に基づいて、前記劣化検出制御に用いる前記第２空燃比センサの出力を補正するものであることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項４】
少なくとも２つの気筒群と、
それぞれの前記気筒群の排気通路にそれぞれ配置された前段触媒と、
それぞれの前記前段触媒の上流の排気通路にそれぞれ配置された第１空燃比センサと、
当該前段触媒の下流側における合流後の排気通路に配置された第２空燃比センサとを備える内燃機関において、
前記前段触媒の劣化検出制御を、前記第１空燃比センサおよび前記第２空燃比センサの出力に基づいて前記気筒群毎に時間をずらして行う触媒劣化検出手段と、
何れかの前記気筒群に対して前記劣化検出制御が実行される際に、前記第２空燃比センサの出力を個々の前記気筒群毎に分離するセンサ出力分離手段とを備え、
前記触媒劣化検出手段は、前記センサ出力分離手段により分離して取得された前記気筒群毎の前記第２空燃比センサの出力を、それぞれの前記気筒群における前記劣化検出制御の実行時に用いるようにしたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項５】
前記第１空燃比センサの出力に基づいて、前記前段触媒の上流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するフィードバック手段を更に備え、
前記フィードバック手段は、前記劣化検出制御の実行中である前記気筒群における制御目標空燃比に応じて、前記劣化検出制御が行われていない他の気筒群における制御目標空燃比を可変させる目標空燃比可変手段を含むことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項６】
前記目標空燃比可変手段は、前記劣化検出制御が行われていない他の気筒群における制御目標空燃比を、理論空燃比を基準として、前記劣化検出制御の実行中である前記気筒群における制御目標空燃比に対して反転した値となるように設定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の触媒劣化検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、内燃機関の排気通路に配置された三元触媒の劣化度を検出するための触媒劣化検出装置が開示されている。より具体的には、この従来の装置では、三元触媒の上流の空燃比を強制的にリッチ或いはリーンに変化させることで、最大酸素吸蔵量を算出することとしている。そして、その最大酸素吸蔵量に基づいて、三元触媒の劣化度を検出するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１３３２６４号公報
【特許文献２】特許第３１８０３９８号公報
【特許文献３】特許第２７２０５８９号公報
【特許文献４】特開平７−２３８８２４号公報
【特許文献５】特公平８−６６２４号公報
【特許文献６】特開２００４−３４０５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、例えばＶ型エンジンの排気レイアウトとして採用されるように、２つの気筒群を有し、それぞれの気筒群毎に前段触媒を備え、かつ、それぞれの前段触媒の上流の排気通路に第１空燃比センサを備え、かつ、前段触媒の下流側における合流後の排気通路に第２空燃比センサを備える排気レイアウトを有する内燃機関が知られている。このような排気レイアウトを有する内燃機関においては、例えば上述した従来の装置と同様の手法によって、一方の気筒群に対して前段触媒の劣化検出を行った際に、触媒下流の酸素センサの出力には、他方の気筒群から排出されるガスの影響が反映されてしまう。その結果、気筒群毎の触媒劣化検出の精度を良好に確保することが困難となる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、少なくとも２つの気筒群を有し、それぞれの気筒群毎に前段触媒を備え、かつ、それぞれの前段触媒の上流の排気通路に第１空燃比センサを備え、かつ、前段触媒の下流側における合流後の排気通路に第２空燃比センサを備える排気レイアウトを有する内燃機関において、気筒毎の触媒劣化検出の精度を良好に確保し得る内燃機関の触媒劣化検出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】
第１の発明は、少なくとも２つの気筒群と、
それぞれの前記気筒群の排気通路にそれぞれ配置された前段触媒と、
それぞれの前記前段触媒の上流の排気通路にそれぞれ配置された第１空燃比センサと、
当該前段触媒の下流側における合流後の排気通路に配置された第２空燃比センサとを備える内燃機関において、
前記前段触媒の劣化検出制御を、前記第１空燃比センサおよび前記第２空燃比センサの出力に基づいて前記気筒群毎に時間をずらして行う触媒劣化検出手段と、
前記第１空燃比センサの出力に基づいて、前記前段触媒の上流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記第２空燃比センサの出力に基づいて、前記前段触媒の下流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するサブフィードバック手段とを備え、
前記サブフィードバック手段は、何れかの前記気筒群に対して前記劣化検出制御が実行される時は、当該劣化検出制御を行わない他の気筒群におけるフィードバック制御を停止し、
前記触媒劣化検出手段は、前記劣化検出制御に用いる値を、前記他の気筒群における空燃比の制御結果に基づいて補正する補正手段を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記劣化検出制御に用いる値は、前記劣化検出制御に用いる前記第２空燃比センサの出力であることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記補正手段は、前記劣化検出制御が行われていない前記他の気筒群から排出されるガスの空燃比についての理論空燃比からの空燃比偏差に基づいて、前記劣化検出制御に用いる前記第２空燃比センサの出力を補正するものであることを特徴とする。
【０００９】
また、少なくとも２つの気筒群と、
それぞれの前記気筒群の排気通路にそれぞれ配置された前段触媒と、
それぞれの前記前段触媒の上流の排気通路にそれぞれ配置された第１空燃比センサと、
当該前段触媒の下流側における合流後の排気通路に配置された第２空燃比センサとを備える内燃機関において、
前記前段触媒の劣化検出制御を、前記第１空燃比センサおよび前記第２空燃比センサの出力に基づいて前記気筒群毎に時間をずらして行う触媒劣化検出手段と、
何れかの前記気筒群に対して前記劣化検出制御が実行される際に、前記第２空燃比センサの出力を個々の前記気筒群毎に分離するセンサ出力分離手段とを備え、
前記触媒劣化検出手段は、前記センサ出力分離手段により分離して取得された前記気筒群毎の前記第２空燃比センサの出力を、それぞれの前記気筒群における前記劣化検出制御の実行時に用いるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記第１空燃比センサの出力に基づいて、前記前段触媒の上流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するフィードバック手段を更に備え、
前記フィードバック手段は、前記劣化検出制御の実行中である前記気筒群における制御目標空燃比に応じて、前記劣化検出制御が行われていない他の気筒群における制御目標空燃比を可変させる目標空燃比可変手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記目標空燃比可変手段は、前記劣化検出制御が行われていない他の気筒群における制御目標空燃比を、理論空燃比を基準として、前記劣化検出制御の実行中である前記気筒群における制御目標空燃比に対して反転した値となるように設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１または第２の発明によれば、前段触媒の劣化検出制御が行われていない他の気筒群における空燃比ずれの影響を考慮して、気筒群毎の触媒劣化検出の精度を良好に確保することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、上記劣化検出制御が行われていない他の気筒群から排出されるガスの空燃比についての理論空燃比からの空燃比偏差に基づいて、他の気筒群の制御結果を第２空燃比センサの出力の補正に良好に反映させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、他の気筒群における空燃比ずれの影響を受けることなく、何れかの気筒群において前段触媒の劣化検出制御を実行することが可能となる。
【００１５】
第５の発明によれば、上記劣化検出制御の実行中である気筒群における制御目標空燃比を考慮することで、当該劣化検出制御が行われていない他の気筒群から排出されるガスの空燃比を、例えば、上記劣化検出制御の実施中であっても排気エミッションの悪化を抑制できるような値に制御することが可能となる。
【００１６】
第６の発明によれば、上記劣化検出制御の実施中に、前段触媒の下流における合流後の排気通路での空燃比を理論空燃比近傍の値に制御することができる。このため、上記劣化検出制御の実施中であっても、排気エミッションが悪化するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図であり、主に、内燃機関１０の排気系を示している。図１に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、直列４気筒型エンジンであるものとする。図１においては、便宜上、左から順に＃１、＃２、＃３、および＃４気筒と定義する。この内燃機関１０では、＃１気筒と＃２気筒からなる気筒群（以下、「気筒群Ａ」と称する）と、＃３気筒と＃４気筒からなる気筒群（以下、「気筒群Ｂ」と称する
を備えている。
【００１８】
内燃機関１０の排気系は、気筒群Ａに接続されるＡ側排気マニホールド１２と、Ａ側排気マニホールド１２に接続されるＡ側排気管１４とを備えている。気筒群Ａの２つの気筒から排出される排気ガスは、Ａ側排気マニホールド１２に集められ、Ａ側排気マニホールド１２を介してＡ側排気管１４に排出される。
【００１９】
Ａ側排気管１４の途中には、排気ガスを浄化するためのＡ側前段触媒１６が配置されている。また、Ａ側前段触媒１６の上流には、その位置で排気空燃比を検出するためのＡ側メインリニアA/Fセンサ（以下、単に「Ａ側A/Fセンサ」と略する）１８が配置されている。Ａ側A/Fセンサ１８は、Ａ側前段触媒１６に流入する排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するセンサである。
【００２０】
また、内燃機関１０の排気系は、気筒群Ｂに対しても気筒群Ａと同様に、Ｂ側排気マニホールド２０、Ｂ側排気管２２、およびＢ側前段触媒２４を備えているとともに、Ｂ側前段触媒２４の上流には、Ａ側A/Fセンサ１８と同様の機能を有するＢ側メインリニアA/Fセンサ（以下、単に「Ｂ側A/Fセンサ」と略する）２６が配置されている。
【００２１】
更に、内燃機関１０の排気系は、Ａ側排気管１４とＢ側排気管２２とが合流した後の排気通路である集合排気管２８を備えている。２つの気筒群Ａ、Ｂからそれぞれ排出される排気ガスは、Ａ側排気管１４およびＢ側排気管２２を介して集合排気管２８に集められる。集合排気管２８の途中には、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発するサブO2センサ３０が配置されている。また、サブO2センサ３０の下流には、排気ガスを浄化するための後段触媒３２が配置されている。
【００２２】
図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)４０を備えている。ECU４０には、上述した各種センサに加え、吸入空気量Gaを検出するためのエアフローメータ４２やエンジン回転数Neを検出するクランク角センサ４４などが接続されている。
また、ECU４０には、各気筒に対して燃料を供給するための燃料噴射弁４６などの各種アクチュエータが接続されている。ECU４０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムに従って各アクチュエータを駆動するようになっている。
【００２３】
［空燃比のフィードバック制御の概要］
本実施形態では、後述するアクティブA/F制御の実行時以外の状況下において、それぞれの気筒群Ａ、Ｂに対して、上流側のＡ側A/Fセンサ１８およびＢ側A/Fセンサ２６のそれぞれの出力に基づいて、「メインのフィードバック制御」が実行される。そして、下流側のサブO2センサ３０の出力に基づいて「サブのフィードバック制御」が実行される。メインフィードバック制御では、前段触媒１６、２４に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように燃料噴射量の制御が行われる。また、サブフィードバック制御では、前段触媒１６、２４の下流に流出してくる排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、より具体的には、前段触媒１６、２４の下流に配置されたサブO2センサ３０の出力がストイキ出力となるように、メインフィードバック制御の内容が修正される。これらの制御によれば、前段触媒１６、２４の下流における空燃比を制度良く理論空燃比の近傍値に維持して、優れたエミッション特性を実現することができる。尚、以下の明細書中においては、これらのメインフィードバック制御およびサブフィードバック制御が同時に実行される制御を、「通常A/Fフィードバック制御」と称することとする。
【００２４】
［アクティブA/F制御の概要］
また、本実施形態では、前段触媒１６、２４の劣化状態を検出する目的で、最大酸素吸蔵量Cmaxの算出を実行する。図２は、前段触媒１６等の最大酸素吸蔵量Cmaxを算出するために、ECU４０が実行するアクティブA/F制御を説明するための図である。より具体的には、図２（Ａ）は、上流側のA/Fセンサ１８、２６の出力を表す波形を、図２（Ｂ）は、下流側のサブO2センサ３０の出力を表す波形を、それぞれ示している。
【００２５】
図２における時刻t0は、サブO2センサ３０の出力がリーンからリッチに反転した時点であり、この時点で、前段触媒１６等の上流における制御目標空燃比がストイキに対してリッチ側からリーン側に変更される。また、この時刻t0はアクティブA/F制御の開始時点となる。
【００２６】
前段触媒１６等の上流における制御目標空燃比がストイキに対してリッチ側からリーン側に変化された当初は、サブO2センサ３０の出力はリッチに維持されるが、その後に所定時間が経過する時刻t1において、サブO2センサ３０の出力は、リッチからリーンに反転することになる。ECU４０は、時刻t0〜t1までの時間、すなわち、前段触媒１６等の上流における制御目標空燃比がストイキに対してリッチ側からリーン側に変化させてから前段触媒１６等の下流のサブO2センサ３０の出力が反転するまでの時間を取得する。そして、この反転所要時間と、ストイキ空燃比に対する上流側の制御目標空燃比（この場合にはリーン側の値になる）の空燃比偏差と、吸入空気量Gaとに基づいて、前段触媒１６等の最大酸素吸蔵量Cmaxを算出する。また、同様にして、前段触媒１６等の上流における制御目標空燃比がストイキに対してリーン側からリッチ側に変化させてから前段触媒１６等の下流のサブO2センサ３０の出力が反転するまでの時間を取得することとすれば、その反転所要時間と空燃比偏差と吸入空気量Gaとに基づいて、前段触媒１６等の酸素放出量を算出することもできる。
【００２７】
前段触媒１６等の酸素吸蔵(放出)量を取得する目的で、以上のような手法で前段触媒１６等の上流における制御目標空燃比をストイキに対してリッチ側（またはリーン側）からリーン側（またはリッチ側）に強制的に変化させて行う空燃比制御を、ここでは「アクティブA/F制御」と称する。このアクティブA/F制御は、気筒群Ａ、Ｂ毎に、通常A/Fフィードバック制御を停止させた状態で、上流側のA/Fセンサ１８等の出力と下流側のサブO2センサ３０の出力とを利用して実行される。つまり、アクティブA/F制御は、気筒群Ａ、Ｂ毎に、時間をずらして実行される。
【００２８】
［実施の形態１の特徴部分］
上述した内燃機関１０と同様の排気レイアウトを有する内燃機関では、独立した２つの気筒群に対して、それぞれサブO2センサが備えられるのではなく、集合排気管上に配置されたサブO2センサが上記２つの気筒群で共用されることになる。従って、気筒群の一方に対して上記アクティブA/F制御を実施した際、サブO2センサの出力には、他方の気筒群から排出されるガスの影響（具体的には空燃比ずれの影響）が反映されてしまうことになる。
【００２９】
より具体的には、他方の気筒群の前段触媒の上流におけるストイキからの空燃比の変化分がサブO2センサに与える影響は、当該他方の気筒群の前段触媒の酸素吸蔵量を使い果たすまでは小さいとされるが、実際には、前段触媒からのガスの吹き抜けがある。このため、上記一方の気筒群において最大酸素吸蔵量Cmaxを精度良く計測しようとする場合には、当該他方の気筒群の影響を考慮する必要がある。例として、アクティブA/F制御を実施する気筒群がリッチ制御中であるときに他方の気筒群もリッチである場合には、サブO2センサの出力は、他方の気筒群の影響によって早くリッチ出力を出してしまい、これにより、最大酸素吸蔵量Cmaxが小さく判定されてしまう。逆に、他方の気筒群がリーンである場合には、最大酸素吸蔵量Cmaxが大きく判定されてしまう。このように、気筒群毎の触媒劣化検出の精度を良好に確保することが困難となる。
【００３０】
図３は、一方の気筒群でアクティブA/F制御を実施する際に、本発明の実施の形態１において行われる特徴的な制御手法を説明するための図である。本実施形態では、上記の問題を解決すべく、図３に示すように、一方の気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を実施する際には、他方の気筒群ＢではサブO2センサ３０の出力を利用するサブフィードバック制御を停止するようにした。このため、気筒群Ｂでは、Ｂ側A/Fセンサ２６の出力に基づくメインフィードバック制御のみが実行される。このような制御によれば、気筒群Ａ側でアクティブA/F制御がされることが原因で通常時と異なる出力を発するサブO2センサ３０を、フィードバック制御の基礎として用いないようにすることで、気筒群Ｂの空燃比制御が乱れるのを抑制することができる。また、その結果として、気筒群Ｂの空燃比の制御結果が気筒群ＡのアクティブA/F制御に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
【００３１】
そして、本実施形態では、上記一方の気筒群ＡでのアクティブA/F制御において最大酸素吸蔵量Cmaxの算出に用いるサブO2センサ３０の出力を、上記他方の気筒群Ｂにおける空燃比の制御結果（メインフィードバック制御の結果）に基づいて補正するようにした。
【００３２】
図４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンでは、気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を行う処理を説明するが、気筒群Ｂに対してアクティブA/F制御を行う処理も同様である。
図４に示すルーチンでは、先ず、所定の触媒劣化検出前提条件が成立したか否かが判別される（ステップ１００）。より具体的には、本ステップ１００では、内燃機関１０が安定した運転状態にあるか否か等が判断される。
【００３３】
上記ステップ１００において、触媒劣化検出前提条件が成立したと判定された場合には、気筒群ＡにおけるアクティブA/F制御の所定の実行条件が成立したか否かが判別される（ステップ１０２）。その結果、当該実行条件が成立したと判定された場合には、他方の気筒群Ｂにおけるサブフィードバック制御が停止される（ステップ１０４）。
【００３４】
次に、例えば上記図２に示す手法を用いて、気筒群ＡにおいてアクティブA/F制御による触媒劣化検出が実施される（ステップ１０６）。その後、気筒群ＡでのアクティブA/F制御が終了されると（ステップ１０８）、次いで、他方の気筒群Ｂにおけるサブフィードバック制御の停止が解除される（ステップ１１０）。
【００３５】
次に、図５を参照して、上記ステップ１０６におけるアクティブA/F制御の内容を具体的に説明する。尚、図５に示すルーチンでは、気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を行う処理を説明するが、気筒群Ｂに対してアクティブA/F制御を行う処理も同様である。
【００３６】
図５に示すルーチンにおいて、気筒群Ａに対してアクティブA/F制御による触媒劣化検出（アクティブ触媒OBD検出）が開始される際には、先ず、気筒群Ａにおいてアクティブリッチ制御が実行中であるか否かが判別される（ステップ２００）。アクティブリッチ制御とは、前段触媒１６等の上流における制御目標空燃比をストイキに対してリーン側からリッチ側に変化させて行う場合のアクティブA/F制御のことである。
【００３７】
上記ステップ２００において、気筒群Ａでアクティブリッチ制御中であると判定された場合には、次いで、他方の気筒群Ｂでの空燃比制御が上流側のＢ側A/Fセンサ２６の出力がリッチとなるリッチ制御中であるか否かが判別される（ステップ２０２）。その結果、気筒群Ｂがリッチ制御中であると判定された場合には、Ｂ側前段触媒２４の上流におけるストイキに対する空燃比偏差の積算値である積算ΔA/Fが算出される（ステップ２０４）。尚、この場合はリッチ制御中であるため、ここでの積算ΔA/Fはリッチ側の値となる。
【００３８】
次に、気筒群Ｂでの積算ΔA/Fの値に応じて、気筒群Ａに対するアクティブリッチ制御に用いるサブO2センサ３０の出力補正量が算出される（ステップ２０６）。ECU４０は、予め設定された図６に示す関係に記憶しており、この図６に示す関係に従って、その出力補正量を算出する。図６は、アクティブA/F制御を行わない他方の気筒群の積算ΔA/Fと、サブO2センサ出力への積算ΔA/Fの影響度（言い換えれば、酸素吸蔵(放出)量への影響度）との関係を定めている。
【００３９】
図６では、積算ΔA/Fが大きくなるほど、サブO2センサ出力への積算ΔA/Fの影響度が大きくなるように設定されている。従って、サブO2センサ３０の出力補正量は、積算ΔA/Fが大きくなるほど、より大きな値として算出される。また、本ステップ２０６では、リッチ制御中である気筒群Ｂの排気ガスがサブO2センサ出力に及ぼす影響を打ち消すために、当該出力補正量は、サブO2センサ出力をリーン側に補正する値として算出される。
【００４０】
一方、上記ステップ２０２において、気筒群Ｂがリッチ制御中でないと判定された場合には、次いで、気筒群Ｂがリーン制御中であるか否かが判別される（ステップ２０８）。その結果、気筒群Ｂがリーン制御中であると判定された場合には、気筒群Ｂにおける積算ΔA/Fが算出される（ステップ２１０）。尚、この場合はリーン制御中であるため、ここでの積算ΔA/Fはリーン側の値となる。
【００４１】
次に、気筒群Ｂでの積算ΔA/Fの値に応じて、気筒群Ａに対するアクティブリッチ制御に用いるサブO2センサ３０の出力補正量が算出される（ステップ２１２）。本ステップ２１２においても、上記図６に示す関係が参照される。また、本ステップ２１２では、リーン制御中である気筒群Ｂの排気ガスがサブO2センサ出力に及ぼす影響を打ち消すために、当該出力補正量は、サブO2センサ出力をリッチ側に補正する値として算出される。
【００４２】
また、図５に示すルーチンでは、上記ステップ２００において、気筒群Ａでアクティブリッチ制御中でないと判定された場合には、次いで、気筒群Ａにおいてアクティブリーン制御が実行中であるか否かが判別される（ステップ２１４）。アクティブリーン制御とは、前段触媒１６等の上流における制御目標空燃比をストイキに対してリッチ側からリーン側に変化させて行う場合のアクティブA/F制御のことである。
【００４３】
上記ステップ２１４において、気筒群Ａでアクティブリーン制御中であると判定された場合には、次いで、気筒群Ｂでリッチ制御中であるか否かが判別され（ステップ２１６）、リッチ制御中である場合には、気筒群Ｂにおける積算ΔA/Fが算出される（ステップ２１８）。尚、この場合はリッチ制御中であるため、ここでの積算ΔA/Fはリッチ側の値となる。
【００４４】
次に、気筒群Ｂでの積算ΔA/Fの値に応じて、気筒群Ａに対するアクティブリーン制御に用いるサブO2センサ３０の出力補正量が算出される（ステップ２２０）。本ステップ２２０においても、上記図６に示す関係が参照される。また、本ステップ２２０では、リッチ制御中である気筒群Ｂの排気ガスがサブO2センサ出力に及ぼす影響を打ち消すために、当該出力補正量は、サブO2センサ出力をリーン側に補正する値として算出される。
【００４５】
一方、上記ステップ２１６において、気筒群Ｂがリッチ制御中でないと判定された場合には、次いで、気筒群Ｂがリーン制御中であるか否かが判別される（ステップ２２２）。その結果、気筒群Ｂがリーン制御中であると判定された場合には、気筒群Ｂにおける積算ΔA/Fが算出される（ステップ２２４）。尚、この場合はリーン制御中であるため、ここでの積算ΔA/Fはリーン側の値となる。
【００４６】
次に、気筒群Ｂでの積算ΔA/Fの値に応じて、気筒群Ａに対するアクティブリーン制御に用いるサブO2センサ３０の出力補正量が算出される（ステップ２２６）。本ステップ２２６においても、上記図６に示す関係が参照される。また、本ステップ２２６では、リーン制御中である気筒群Ｂの排気ガスがサブO2センサ出力に及ぼす影響を打ち消すために、当該出力補正量は、サブO2センサ出力をリッチ側に補正する値として算出される。
【００４７】
以上説明した図４に示すルーチンによれば、一方の気筒群ＡにおいてアクティブA/F制御が実施される際には、他方の気筒群Ｂにおけるサブフィードバック制御が停止される。また、以上説明した図５に示すルーチンによれば、一方の気筒群ＡでのアクティブA/F制御において最大酸素吸蔵量Cmaxの算出に用いるサブO2センサ３０の出力が、上記図６に示す関係に基づいて他方の気筒群Ｂの制御結果が反映された上記出力補正量によって補正される。
【００４８】
このため、本実施形態の制御によれば、２つの気筒群Ａ、Ｂに対して集合排気管２８上に配置された１つのサブO2センサ３０を共用する排気レイアウトを有する内燃機関１０において、アクティブA/F制御が行われていない他方の気筒群における空燃比ずれの影響を考慮して、気筒群毎の触媒劣化検出の精度を良好に確保することができる。
【００４９】
ところで、上述した実施の形態１においては、上記図６に示す関係に従って、サブO2センサ出力の補正量を算出するようにしているが、本発明における「劣化検出制御に用いる値」は、サブO2センサ出力に限らず、例えば、酸素吸蔵（放出）量であってもよい。このため、一方の気筒群における最大酸素吸蔵(放出)量の算出にあたって、他方の気筒群における空燃比の制御結果を反映させる手法は、上述した実施の形態１の手法に限定されるものではなく、例えば、以下のような手法であってもよい。すなわち、上記図６と同様の関係（より具体的には、積算ΔA/Fと酸素吸蔵(放出)量への積算ΔA/Fの影響度との関係）に基づいて、非アクティブA/F制御側の気筒群における空燃比の制御結果に起因する酸素吸蔵(放出)量の影響度を算出する。そして、その影響度に基づいて、アクティブA/F制御によって算出された酸素吸蔵(放出)量を補正する。
【００５０】
尚、上述した実施の形態１においては、Ａ側メインリニアA/Fセンサ１８およびＢ側メインリニアA/Fセンサ２６が前記第１の発明における「第１空燃比センサ」に、サブO2センサ３０が前記第１の発明における「第２空燃比センサ」に、アクティブA/F制御が前記第１の発明における「前段触媒の劣化検出制御」に、それぞれ相当している。また、ECU４０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「触媒劣化検出手段」が、上記ステップ２０４および２０６等の処理を実行することにより前記第１の発明における「補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００５１】
実施の形態２．
次に、図７乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU４０に後述する図９および図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００５２】
［実施の形態２の特徴部分］
図７は、一方の気筒群でアクティブA/F制御を実施する際に、本発明の実施の形態２において行われる特徴的な制御手法を説明するための図である。本実施形態では、気筒群毎の触媒劣化検出の精度を良好に確保すべく、図７に示すように、一方の気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を実施する際には、サブO2センサ３０の出力を気筒群毎に分離して、２系統で制御するようにした。そして、気筒群毎に分離されたサブO2センサ３０の出力を、それぞれの気筒群でのアクティブA/F制御に用いるようにした。
【００５３】
図８は、サブO2センサ出力を気筒毎に分離する手法を説明するための図である。より具体的には、図８（Ａ）は、加工を施す前のサブO2センサ出力を表す波形を、図８（Ｂ）は、気筒群Ａ分として分離されたサブO2センサ出力を繋ぎ合わせた波形を、図８（Ｃ）は、気筒群Ｂ分として分離されたサブO2センサ出力を繋ぎ合わせた波形を、それぞれ示している。尚、図８は、気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を行った例を示している。
【００５４】
各気筒から間欠的に排出される排気ガスは、ある遅れ時間を伴ってサブO2センサ３０の出力に反映されることになる。ここでは、サブO2センサ出力の分離を行う際に、以下に示す手法で、そのような遅れ時間を考慮するようにした。すなわち、遅れ時間として、排気ガスの輸送遅れ分とサブO2センサ３０の応答遅れ分とを考慮するようにした。その排気ガスの輸送遅れ分は、上流側のA/Fセンサ１８等の出力を基準として取得するようにした。尚、サブO2センサ３０の応答遅れ分は、センサ固有の値として予め把握することができる値である。
【００５５】
図８（Ａ）は、上記のような遅れ時間を考慮して、サブO2センサ出力が気筒群毎に分離される様子を示している。本実施形態では、図８（Ｂ）に示すように、アクティブA/F制御を実施する気筒群A分のサブO2センサ出力のみを繋ぎ合わせた値を、酸素吸蔵（放出）量の算出（より具体的にはサブO2センサ出力の反転時間の算出）に用いるようにしている。
【００５６】
図９は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンでは、気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を行う処理を説明するが、気筒群Ｂに対してアクティブA/F制御を行う処理も同様である。
図９に示すルーチンにおいて、気筒群Ａに対してアクティブ触媒OBD検出が開始される際には、先ず、気筒群Ａに対して上述した遅れ時間が算出される（ステップ３００）。
【００５７】
次に、上記遅れ時間に基づいて、気筒群Ａの何れかの気筒から排出されたガスがサブO2センサ３０に到達したか否かが判別される（ステップ３０２）。その結果、気筒群Ａからの排気ガスがサブO2センサ３０に到達したと判定された場合には、現在のサブO2センサ出力が気筒群Ａ分のセンサ出力として取得される（ステップ３０４）。
【００５８】
次に、サブO2センサ出力の反転があるか否かが判別される（ステップ３０６）。その結果、反転が未だなされない間は、上記ステップ３０２および３０４の処理が繰り返し実行され、一方、反転がなされた場合には、次いで、酸素吸蔵（放出）量の算出が実行される（ステップ３０８）。
【００５９】
以上説明した図９に示すルーチンによれば、上流側のA/Fセンサ１８等の出力と集合排気管２８に配置されたサブO2センサ３０の出力とを利用して、一方の気筒群においてアクティブA/F制御を実行する際に、他方の気筒群における空燃比ずれの影響を受けることなく、当該アクティブA/F制御を実行することが可能となる。このため、気筒群毎の触媒劣化検出の精度を良好に確保することができる。
【００６０】
図１０は、アクティブA/F制御が行われない他方の気筒群において、空燃比のフィードバック制御を継続するためにECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンでは、気筒群Ａに対してアクティブA/F制御が行われた際の気筒群Ｂについての処理を説明するが、気筒群Ｂに対してアクティブA/F制御が行われた際の気筒群Ａについての処理も同様である。
【００６１】
図１０に示すルーチンでは、先ず、気筒群Ｂに対して上述した遅れ時間が算出される（ステップ４００）。次いで、上記遅れ時間に基づいて、気筒群Ｂの何れかの気筒から排出されたガスがサブO2センサ３０に到達したか否かが判別される（ステップ４０２）。その結果、気筒群Ｂからの排気ガスがサブO2センサ３０に到達したと判定された場合には、現在のサブO2センサ出力が気筒群Ｂ分のセンサ出力として取得される（ステップ４０４）。
【００６２】
次に、Ｂ側A/Fセンサ２６の出力を利用するメインフィードバック制御と上記ステップ４０４において取得されたサブO2センサ出力を利用するサブフィードバック制御とによって、通常A/Fフィードバック制御が継続して実行される（ステップ４０６）。
【００６３】
以上説明した図１０に示すルーチンによれば、上流側のA/Fセンサ１８等の出力と集合排気管２８に配置されたサブO2センサ３０の出力とを利用して、一方の気筒群においてアクティブA/F制御を実行する際に、当該アクティブA/F制御の結果に、当該アクティブA/F制御が行われていない他方の気筒群における空燃比制御の結果（空燃比ずれ）の影響を及ぼすことなく、当該他方の気筒群において通常A/Fフィードバック制御を継続させることができる。
【００６４】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU４０が上記ステップ３００〜３０４の処理を実行することにより前記第４の発明における「センサ出力分離手段」が実現されている。
【００６５】
実施の形態３．
次に、図１１乃至図１３を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU４０に後述する図１３に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００６６】
［実施の形態３の特徴部分］
図１１は、一方の気筒群でアクティブA/F制御を実施する際に、本発明の実施の形態３において行われる特徴的な制御手法を説明するための図である。図１１に示すように、本実施形態においても、上述した実施の形態２と同様に、一方の気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を実施する際には、サブO2センサ３０の出力を気筒群毎に分離して、２系統で制御するとともに、気筒群毎に分離されたサブO2センサ３０の出力を、それぞれの気筒群でのアクティブA/F制御に用いるようにしている。
【００６７】
そのうえで本実施形態では、アクティブA/F制御が行われていない他方の気筒群における前段触媒１６等の上流における制御目標空燃比の設定に特徴を有している。より具体的には、本実施形態では、アクティブA/F制御を実施している気筒群における前段触媒等の上流における制御目標空燃比に応じて、アクティブA/F制御が実施されていない気筒群における当該制御目標空燃比を可変させるようにしている。
【００６８】
図１２は、本発明の実施の形態３における非アクティブA/F制御側の気筒群における制御目標空燃比の設定手法を説明するための図である。尚、図１２は、気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を実施した例を示している。
【００６９】
図１２（Ａ）は、アクティブA/F制御が実施されている気筒群Ａにおける前段触媒１６の上流における制御目標空燃比を表す波形を示している。気筒群Ａにおけるこの制御目標空燃比は、アクティブA/F制御の実施中であるため、図１２（Ｄ）に示す分離後の気筒群Ａ分のサブO2センサ出力の反転情報に基づいて、リッチとリーンとの間で矩形的に交互に変更されている。
【００７０】
図１２（Ｂ）は、非アクティブA/F制御側の気筒群Ｂにおける前段触媒２４の上流における制御目標空燃比を表す波形を示している。本実施形態では、非アクティブA/F制御側の気筒群Ｂにおけるこの制御目標空燃比を、ストイキを基準としてアクティブA/F制御側の気筒群Ａの上記制御目標空燃比に対して反転させた値に設定するようにしている。例えば、気筒群Ａ側の制御目標空燃比が１５であるときには、気筒群Ｂ側の制御目標空燃比が１４となるようにする。
【００７１】
図１３は、本実施の形態３において、一方の気筒群に対してアクティブA/F制御を実行する際における双方の気筒群の制御目標空燃比を決定するために、ECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンでは、気筒群Ａに対してアクティブA/F制御を行う処理を説明するが、気筒群Ｂに対してアクティブA/F制御を行う処理も同様である。
【００７２】
図１３に示すルーチンにおいて、気筒群Ａに対してアクティブ触媒OBD制御が開始される際には、先ず、気筒群Ａ側の制御目標空燃比が、サブO2センサ出力の反転情報などに基づいて、ストイキに対してリッチ側或いはリーン側の値として算出される（ステップ５００）。
【００７３】
次に、上記ステップ５００において算出された気筒群Ａ側の制御目標空燃比に対して、ストイキを基準として反転された値となるように、非アクティブA/F制御側の気筒群Ｂにおける制御目標空燃比が算出される（ステップ５０２）。
【００７４】
以上説明した図１３に示すルーチンによれば、アクティブA/F制御を実施している方の気筒群におけるストイキに対する制御目標空燃比の変化を打ち消すように、非アクティブA/F制御側の制御目標空燃比が設定される。その結果、非アクティブA/F制御側の気筒群の前段触媒から排出されるガスの空燃比（当該気筒群分として分離されたサブO2センサ出力）は、アクティブA/F制御を実施する気筒群分のサブO2センサ出力についてのストイキに対する変化（アクティブA/F制御を実施した結果である変化）を打ち消すような値となる。
【００７５】
従って、上記図１２（Ｃ）に示すように、２つの気筒群Ａ、Ｂの双方から排出される排気ガスの影響が足し合わされたサブO2センサ出力は、ストイキ近傍の値を示すようになる。このため、本実施形態の制御目標空燃比の設定によれば、アクティブA/F制御の実施中に後段触媒３２に流入する排気ガスの空燃比を、ストイキ近傍の値とすることが可能となる。これにより、アクティブA/F制御の実施中であっても、排気エミッションが悪化するのを抑制することができる。
【００７６】
尚、上述した実施の形態３においては、ECU４０がメインリニアA/Fセンサ１８等の出力に基づいてメインフィードバック制御を実行することにより前記第５の発明における「フィードバック手段」が、上記ステップ５００および５０２の処理を実行することにより前記第５の発明における「目標空燃比可変手段」が、それぞれ実現されている。
【００７７】
ところで、上述した実施の形態１乃至３においては、集合排気管２８上にサブO2センサ３０を配置するようにしているが、前段触媒１６等の下流の集合排気管２８に配置されて空燃比に関する情報を取得する「第２空燃比センサ」は、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発するO2センサに限らず、触媒に流入する排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するA/Fセンサであってもよい。
【００７８】
また、上述した実施の形態１乃至３においては、本発明の対象となる排気レイアウトを有する内燃機関の一例として、直列４気筒型エンジンである内燃機関１０を例示している。しかしながら、２つの気筒群を有し、それぞれの気筒群毎に前段触媒を備え、かつ、それぞれの前段触媒の上流の排気通路に第１空燃比センサを備え、かつ、前段触媒の下流側における合流後の排気通路に第２空燃比センサを備える排気レイアウトを有する内燃機関であれば、上述した直列４気筒型エンジンに限らず、２つのバンクを有するＶ型エンジンや水平対向型エンジンであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】前段触媒等の最大酸素吸蔵量Cmaxを算出するために、ECUが実行するアクティブA/F制御を説明するための図である。
【図３】一方の気筒群でアクティブA/F制御を実施する際に、本発明の実施の形態１において行われる特徴的な制御手法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】アクティブA/F制御を行わない他方の気筒群の積算ΔA/Fと、サブO2センサ出力への積算ΔA/Fの影響度との関係を表した図である。
【図７】一方の気筒群でアクティブA/F制御を実施する際に、本発明の実施の形態２において行われる特徴的な制御手法を説明するための図である。
【図８】サブO2センサ出力を気筒毎に分離する手法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】一方の気筒群でアクティブA/F制御を実施する際に、本発明の実施の形態３において行われる特徴的な制御手法を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における非アクティブA/F制御側の気筒群における制御目標空燃比の設定手法を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１０  内燃機関
１２、２０  排気マニホールド
１４、２２  排気管
１６、２４  前段触媒
１８、２６  メインリニアA/Fセンサ
２８  集合排気管
３０  サブO2センサ
３２  後段触媒
４０  ECU(Electronic Control Unit)
４２  エアフローメータ
４４  クランク角センサ
４６  燃料噴射弁
【図１】
2008151058.tif 000003
【図２】
2008151058.tif 000004
【図３】
2008151058.tif 000005
【図４】
2008151058.tif 000006
【図５】
2008151058.tif 000007
【図６】
2008151058.tif 000008
【図７】
2008151058.tif 000009
【図８】
2008151058.tif 000010
【図９】
2008151058.tif 000011
【図１０】
2008151058.tif 000012
【図１１】
2008151058.tif 000013
【図１２】
2008151058.tif 000014
【図１３】
2008151058.tif 000015