(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１気筒群と第２気筒群を備え、
前記第１気筒群からの排気通路上に配置された第１前段触媒と、
前記第２気筒群からの排気通路上に配置された第２前段触媒と、
前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の下流側で合流された前記排気通路における合流後の部位に配置された後段触媒と、を備える内燃機関であって、
減速時に燃料供給を停止する燃料供給停止手段を更に備える内燃機関の制御装置であって、
減速時に前記第１前段触媒の温度およびまたは前記第２前段触媒の温度が所定の値より高い場合に、前記第１気筒群および前記第２気筒群の一方において、空燃比を理論空燃比に制御してストイキ燃焼を実行するストイキ燃焼実行手段を備え、
前記燃料供給停止手段は、前記第１前段触媒の温度およびまたは前記第２前段触媒の温度が前記所定の値より高い場合に、前記第１気筒群および前記第２気筒群の他方において、燃料供給停止制御を実行し、
前記ストイキ燃焼を実行する気筒群と前記燃料供給停止制御を実行する気筒群とを、前記第１気筒群と前記第２気筒群との間で交互に切り換える燃料供給停止切換手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
第１気筒群を有する第１バンクと、第２気筒群を有する第２バンクとを備え、
前記第１気筒群からの排気通路上に配置された第１前段触媒と、
前記第２気筒群からの排気通路上に配置された第２前段触媒と、
前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の下流側で合流された前記排気通路における合流後の部位に配置された後段触媒と、を備えるＶ型多気筒内燃機関であって、
減速時に燃料供給を停止する燃料供給停止手段を更に備える内燃機関の制御装置であって、
減速時に前記第１前段触媒の温度およびまたは前記第２前段触媒の温度が所定の値より高い場合に、前記第１気筒群および前記第２気筒群の一方において、空燃比を理論空燃比に制御してストイキ燃焼を実行するストイキ燃焼実行手段を備え、
前記燃料供給停止手段は、前記第１前段触媒の温度およびまたは前記第２前段触媒の温度が前記所定の値より高い場合に、前記第１気筒群および前記第２気筒群の他方において、燃料供給停止制御を実行し、
前記ストイキ燃焼を実行する気筒群と前記燃料供給停止制御を実行する気筒群とを、前記第１気筒群と前記第２気筒群との間で交互に切り換える燃料供給停止切換手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料供給停止切換手段は、前記燃料供給停止手段による燃料供給停止制御の積算時間を算出する燃料供給停止時間算出手段を含み、
前記燃料供給停止切換手段は、前記燃料供給停止時間算出手段により算出される燃料供給停止制御の前記積算時間が所定値より大きい場合に、前記ストイキ燃焼を実行する気筒群と前記燃料供給停止制御を実行する気筒群とを切り換えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１前段触媒の酸素濃度を取得する第１酸素濃度取得手段と、
前記第２前段触媒の酸素濃度を取得する第２酸素濃度取得手段と、
走行時間を取得する走行時間取得手段とを更に備え、
前記燃料供給停止切換手段は、前記燃料供給停止手段によって前記燃料供給停止制御が行われている気筒群側の触媒温度、酸素濃度、および走行時間の少なくとも１つに依存する指標に基づいて、前記ストイキ燃焼を実行する気筒群と前記燃料供給停止制御を実行する気筒群とを切り換えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記第１前段触媒の劣化度合を推定する第１触媒劣化度合推定手段と、
前記第２前段触媒の劣化度合を推定する第２触媒劣化度合推定手段と、
前記第１前段触媒の劣化度合と前記第２前段触媒の劣化度合とを比較する劣化度合比較手段とを更に備え、
前記劣化度合比較手段により劣化度合が大きいと判断される側の気筒群に対して、前記ストイキ燃焼を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
排気ガス還流量を制御するEGR制御手段を更に備え、
前記ストイキ燃焼実行手段により前記ストイキ燃焼を行う気筒群の前記排気ガス還流量を他方の気筒群に比して増量することを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、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、それらの下流側の合流後の排気通路上に後段触媒を備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、減速時に燃料カットを行う内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、排気通路に配置される触媒が高温である場合には、燃料カットの実行を禁止することとしている。燃料カットが実行されると、触媒には、リーンガスが供給されることになる。上記の制御によれば、高温状態、かつリーン雰囲気となることによって、触媒が劣化するのを抑制することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４４８１４号公報
【特許文献２】特開平１０−１０３１２４号公報
【特許文献３】特開平６−１７６７６号公報
【特許文献４】特開２００４−６８６９０号公報
【特許文献５】特開平５−１９５８５２号公報
【特許文献６】特開平６−１４７０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、かつそれらの下流側の合流後の排気通路上に後段触媒を備える排気レイアウトを有する内燃機関が、従来から知られている。このような排気レイアウトを有する内燃機関においても、触媒の劣化抑制を図るために、上記従来の手法を適用することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、上記排気レイアウトを有する内燃機関では、触媒劣化抑制を目的に、前段触媒の高温リーン雰囲気化を抑制しようとすると、後段触媒がリッチ雰囲気状態になってしまう。触媒は、リーン雰囲気状態にあるときに溜め込んだ硫黄酸化物をリッチ雰囲気化になると排出するという特性を有している。従って、前段触媒の高温リーン雰囲気化を抑制しようとすると、触媒排気臭が発生するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、触媒排気臭の発生を回避させるべく、後段触媒のリッチ雰囲気状態を抑制しようとすると、前段触媒の劣化が進行し、それに伴い後段触媒についても劣化が進行してしまう。このように、上記排気レイアウトを有する内燃機関においては、触媒全体での劣化抑制制御と排気臭抑制制御との両立が困難である。
【０００７】
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、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、かつそれらの下流側の合流後の排気通路上に後段触媒を備える排気レイアウトを有する内燃機関において、触媒全体での劣化抑制と排気臭抑制とを良好に両立し得る内燃機関の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】
【０００８】
第１の発明は、第１気筒群と第２気筒群を備え、
前記第１気筒群からの排気通路上に配置された第１前段触媒と、
前記第２気筒群からの排気通路上に配置された第２前段触媒と、
前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の下流側で合流された前記排気通路における合流後の部位に配置された後段触媒と、を備える内燃機関であって、
減速時に燃料供給を停止する燃料供給停止手段を更に備える内燃機関の制御装置であって、
減速時に前記第１前段触媒の温度およびまたは前記第２前段触媒の温度が所定の値より高い場合に、前記第１気筒群および前記第２気筒群の一方において、空燃比を理論空燃比に制御してストイキ燃焼を実行するストイキ燃焼実行手段を備え、
前記燃料供給停止手段は、前記第１前段触媒の温度およびまたは前記第２前段触媒の温度が前記所定の値より高い場合に、前記第１気筒群および前記第２気筒群の他方において、燃料供給停止制御を実行し、
前記ストイキ燃焼を実行する気筒群と前記燃料供給停止制御を実行する気筒群とを、前記第１気筒群と前記第２気筒群との間で交互に切り換える燃料供給停止切換手段を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１気筒群を有する第１バンクと、第２気筒群を有する第２バンクとを備え、
前記第１気筒群からの排気通路上に配置された第１前段触媒と、
前記第２気筒群からの排気通路上に配置された第２前段触媒と、
前記第１前段触媒および前記第２前段触媒の下流側で合流された前記排気通路における合流後の部位に配置された後段触媒と、を備えるＶ型多気筒内燃機関であって、
減速時に燃料供給を停止する燃料供給停止手段を更に備える内燃機関の制御装置であって、
減速時に前記第１前段触媒の温度およびまたは前記第２前段触媒の温度が所定の値より高い場合に、前記第１気筒群および前記第２気筒群の一方において、空燃比を理論空燃比に制御してストイキ燃焼を実行するストイキ燃焼実行手段を備え、
前記燃料供給停止手段は、前記第１前段触媒の温度およびまたは前記第２前段触媒の温度が前記所定の値より高い場合に、前記第１気筒群および前記第２気筒群の他方において、燃料供給停止制御を実行し、
前記ストイキ燃焼を実行する気筒群と前記燃料供給停止制御を実行する気筒群とを、前記第１気筒群と前記第２気筒群との間で交互に切り換える燃料供給停止切換手段を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記燃料供給停止切換手段は、前記燃料供給停止手段による燃料供給停止制御の積算時間を算出する燃料供給停止時間算出手段を含み、
前記燃料供給停止切換手段は、前記燃料供給停止時間算出手段により算出される燃料供給停止制御の前記積算時間が所定値より大きい場合に、前記ストイキ燃焼を実行する気筒群と前記燃料供給停止制御を実行する気筒群とを切り換えることを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第１または第２の発明において、前記第１前段触媒の酸素濃度を取得する第１酸素濃度取得手段と、
前記第２前段触媒の酸素濃度を取得する第２酸素濃度取得手段と、
走行時間を取得する走行時間取得手段とを更に備え、
前記燃料供給停止切換手段は、前記燃料供給停止手段によって前記燃料供給停止制御が行われている気筒群側の触媒温度、酸素濃度、および走行時間の少なくとも１つに依存する指標に基づいて、前記ストイキ燃焼を実行する気筒群と前記燃料供給停止制御を実行する気筒群とを切り換えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、前記第１前段触媒の劣化度合を推定する第１触媒劣化度合推定手段と、
前記第２前段触媒の劣化度合を推定する第２触媒劣化度合推定手段と、
前記第１前段触媒の劣化度合と前記第２前段触媒の劣化度合とを比較する劣化度合比較手段とを更に備え、
前記劣化度合比較手段により劣化度合が大きいと判断される側の気筒群に対して、前記ストイキ燃焼を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、第６の発明は、第３乃至第５の発明の何れかにおいて、排気ガス還流量を制御するEGR制御手段を更に備え、
前記ストイキ燃焼実行手段により前記ストイキ燃焼を行う気筒群の前記排気ガス還流量を他方の気筒群に比して増量することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、燃料供給停止制御とストイキ燃焼とが気筒群毎に交互に切り換えられるので、前段触媒の触媒劣化抑制と後段触媒の排気臭抑制とを両立させることができる。
【００１６】
第２の発明によれば、Ｖ型多気筒内燃機関において、燃料供給停止制御とストイキ燃焼とが、気筒群毎に、言い換えればバンク毎に交互に切り換えられるので、前段触媒の触媒劣化抑制と後段触媒の排気臭抑制とを両立させることができる。
【００１８】
第３の発明によれば、一方の前段触媒が長時間リーン雰囲気状態になるのを防ぐことができ、２つの前段触媒間で触媒劣化のアンバランスが生ずるのを低減することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、本発明の指標に応じて燃料供給停止が禁止される気筒群を切り換えられることにより、前段触媒の劣化抑制をより確実に行うことができる。
【００２０】
第５の発明によれば、劣化度合の大きい前段触媒を優先して、触媒劣化抑制を行うことができる。
【００２１】
第６の発明によれば、２つの気筒群の間でトルク差が発生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】
【００２２】
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。内燃機関１０はＶ型６気筒であり、＃１、＃３および＃５気筒を有する右バンク１２と、＃２、＃４および＃６気筒を有する左バンク１４をそれぞれ備えている。
【００２３】
内燃機関１０の排気系は、右バンク１２に接続される右側排気マニホールド１６と、右側排気マニホールド１６に接続される右側排気管１８とを備えている。右バンク１２の３つの気筒から排出される排気ガスは、右側排気マニホールド１６に集められ、右側排気マニホールド１６を介して右側排気管１８に排出される。右側排気管１８の途中には、排気ガスを浄化するための右側前段触媒２０が配置されている。また、右側前段触媒２０の上流には、その位置で排気空燃比を検出するための空燃比センサ２２が配置されている。更に、右側前段触媒２０の下流には、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２４が配置されている。
【００２４】
また、内燃機関１０の排気系は、左バンク１４に対しても右バンク１２と同様に、左側排気マニホールド２６、左側排気管２８、および左側前段触媒３０を備えているとともに、左側前段触媒３０の上流および下流には、空燃比センサ２２およびサブO2センサ２４がそれぞれ配置されている。
【００２５】
更に、内燃機関１０の排気系は、右側排気管１８および左側排気管２８に接続される集合排気管３２を備えている。左右バンク１２、１４からそれぞれ排出される排気ガスは、右側排気管１８および左側排気管２８を介して集合排気管３２に集められる。集合排気管３２の途中には、排気ガスを浄化するための後段触媒３４が配置されている。
【００２６】
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、スロットル開度TAを検出するためのスロットルポジションセンサ４４、アクセル開度PAを検出するためのアクセルポジションセンサ４６、およびエンジン回転数Neを検出するクランク角センサ４８などが接続されている。
【００２７】
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５０、吸気弁のバルブタイミングを可変制御するための吸気VVT機構５２、排気弁のバルブタイミングを可変制御するための排気VVT機構５４、および電子制御式のスロットルバルブ５６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。
【００２８】
［触媒劣化抑制制御の概要］
ECU４０は、内燃機関１０の運転中にスロットル開度TAがアイドル開度（全閉位置）とされた場合に、アイドルONフラグをONに設定する。本実施形態のシステムは、アイドルONフラグがONに設定され、かつ、その他の禁止条件が成立していない場合に、燃料の噴射を停止する処理、つまり、燃料カット（F/C）を実行する。F/Cの実行中は、燃料噴射が行われないため、前段触媒２０、３０に流れ込むガスの空燃比はリーンとなる。
【００２９】
高温状態の触媒に空燃比のリーンなガスが流入すると、触媒内部の貴金属のシンタリング（粒成長）による劣化が進行し易い。そこで、本実施形態のシステムでは、触媒温度が所定のスレッシュ（閾値）を超えている場合には、アイドルONフラグがONとされている場合であっても、原則として、燃料カットの実行を禁止することとしている。より具体的には、理論空燃比状況下での燃焼（以下、単に「ストイキ燃焼」と称する場合がある）を継続させることとしている。このように、前段触媒２０、３０が高温状態にある場合に、減速F/Cを禁止する制御を、ここでは、「触媒劣化抑制制御」と称する。このような触媒劣化制御によれば、触媒が高温状態にある場合に、触媒が酸化雰囲気となるのを回避して、触媒の劣化の進行を抑制することができる。
【００３０】
［触媒排気臭抑制制御の概要］
内燃機関１０の排気通路に設けられる触媒は、触媒を流通する排気ガスの空燃比がリーンである場合には、一般に、燃料中の硫黄成分が燃焼して生じた硫黄酸化物（SOX）を当該触媒中に保持する作用を有している。また、このような触媒は、当該触媒に十分な酸素が保持されている場合（すなわち、触媒が「リーン雰囲気状態（酸化雰囲気状態）」にある場合）には、流通する排気ガスの空燃比が理論空燃比である場合においても、排気ガス中の硫黄酸化物を当該触媒中に保持することができる。そして、このような作用により、排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように内燃機関１０が運転される通常運転時には、排気ガス中の硫黄酸化物は、触媒に保持されることになる。
【００３１】
一方、上記触媒は、当該触媒に十分な酸素が保持されていない場合（すなわち、触媒が「リッチ雰囲気状態（還元雰囲気状態）」にある場合）において、流通する排気ガスの空燃比がリッチもしくは理論空燃比になると、それまで触媒中に保持されていた硫黄酸化物を放出するという性質を有している。そして、このように排気ガス中に放出された硫黄酸化物は、燃料の燃焼過程で生じた水素と反応して硫化水素（H2S）となるため、それが外部へ放出された場合に排気臭（硫化水素臭）が生ずることになる。
【００３２】
そこで、本実施形態のシステムでは、減速時に前段触媒２０、３０が高温状態にある場合であっても、一定の状況下では、後段触媒３４がリッチ雰囲気化するのを回避させるべく、F/Cを実行させることとしている。ここでは、そのような制御を、「触媒排気臭抑制制御」と称する。このような触媒排気臭抑制制御によれば、F/Cの実行により触媒に十分な量の酸素を供給することができ、後段触媒３４をリーン雰囲気状態として、それまで後段触媒３４に保持されていた硫黄酸化物が硫化水素となって外部へ放出され易い状態となることが抑制される。その結果として、排気臭の発生を抑制することができる。
【００３３】
［実施の形態１の特徴部分］
燃焼室に近い前段触媒２０、３０は、その下流に配置される後段触媒３４と比較して、どうしても高温になり易い。そのような環境にある前段触媒２０等の劣化抑制という観点においては、前段触媒２０等が高温になっていると判断される状況下で減速F/C実行条件が成立した場合には、全気筒に対して上記触媒劣化抑制制御を実行して、すなわち、減速時であってもストイキ燃焼を継続させて、前段触媒２０等が高温リーン雰囲気下に置かれるのを回避したい。しかしながら、左右バンク１２、１４毎に前段触媒２０、３０を備え、その下流の集合排気管３２に後段触媒３４を備える排気レイアウトを有する内燃機関１０においては、この際に以下のような問題がある。
【００３４】
すなわち、前段触媒２０等が高温になっていないと判断される状況下で減速F/C実行条件が成立した場合には、F/Cが実行されることになるため、後段触媒３４はリーン雰囲気状態となる。後段触媒３４がリーン雰囲気状態になると、その後の燃焼により生成される硫黄酸化物（SOX）が後段触媒３４に保持されることとなる。そうすると、その後に前段触媒２０等が高温となった場合に、全気筒に対して上記触媒劣化抑制制御が行われると、後段触媒３４がリッチ雰囲気状態となり、それまで後段触媒３４に保持されていた硫黄酸化物が硫化水素となって外部へ放出され、排気臭が発生してしまう。
【００３５】
上記の問題を回避しようとして、後段触媒３４のリッチ雰囲気状態を抑制しようとすると、前段触媒２０等の劣化が進行し、それに伴い後段触媒３４についても劣化が進行してしまう。このように、本実施形態の排気レイアウトを有する内燃機関１０においては、前段触媒２０等および後段触媒３４を合わせた触媒全体での劣化抑制と排気臭抑制との両立が難しいという問題があった。
【００３６】
そこで、本実施形態のシステムでは、触媒全体での劣化抑制と排気臭抑制とを良好に両立させるべく、減速時に前段触媒２０等が高温と判断される状況下において、上記触媒劣化抑制制御（F/C禁止（ストイキ燃焼））と上記触媒排気臭抑制制御（F/C実行）を、内燃機関１０のバンク毎に交互に切り換えることとした。
【００３７】
［実施の形態１における具体的処理］
図２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、本ルーチンは、各気筒について、サイクル毎に燃料噴射実行の要否を決める所定のタイミングで実行されるものとする。
【００３８】
図２に示すルーチンでは、先ず、例えばアイドルONフラグの状態に基づいて、内燃機関１０が減速中であるか否かが判別される（ステップ１００）。その結果、減速中であると判定された場合には、触媒劣化抑制実行条件が成立したか否かが判別される（ステップ１０２）。具体的には、前段触媒２０、３０の現在の推定温度が所定のスレッシュ（閾値）を超えている場合には、触媒劣化抑制実行条件が成立したと判定される。尚、前段触媒２０等の推定温度は、例えば、吸入空気量Gaやエンジン回転数Neとの関係で定めたマップを用いて取得することができる。
【００３９】
上記ステップ１０２において、触媒劣化抑制実行条件が成立していないと判定された場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了され、この場合には、他にF/C実行を禁止する条件が成立していない限り、全気筒に対して通常通りF/Cが実行される。
【００４０】
一方、上記ステップ１０２において、触媒劣化抑制実行条件が成立したと判定された場合には、次いで、内燃機関１０の左右バンク１２、１４毎のF/C積算時間が算出される（ステップ１０４）。このように、本ルーチンでは、前段触媒２０等の触媒劣化抑制の要求がある状況下において、各バンク１２等のF/C積算時間に基づいて、F/Cを禁止するバンクを切り換えることとしている。
【００４１】
図３は、上記のようなF/C積算時間のカウント手法とF/C禁止バンクの切り換えタイミングを説明するためのタイムチャートである。より具体的には、図３（Ａ）はF/C前提条件フラグの成否を表す波形を、図３（Ｂ）および図３（Ｅ）は各バンク１２等についてのF/C積算時間カウンタの値の変化を表す波形を、図３（Ｃ）および図４（Ｄ）は各バンク１２等についてのF/Cに関する実行フラグの成否を表す波形を、それぞれ示している。
【００４２】
ECU４０は、図３に示すように、F/C前提条件（触媒劣化抑制実行条件）フラグがONとされている場合には、現時点でF/C実行バンクに該当しているバンクに属する気筒群において、F/Cを実行し、F/C積算時間を積算時間カウンタによって計数していく。図３に示す例は、右バンク１２がF/C実行バンクに該当している例を示している。この場合、右バンク１２ではF/Cが実行され（図３（Ｃ））、左バンク１４では触媒劣化抑制制御（ストイキ燃焼）が実行される（図３（Ｅ））。
【００４３】
図３（Ｂ）に示すように、時刻t1において、右バンク１２におけるF/C積算時間が所定の閾値（スレッシュ）に達すると、右バンク１２の積算時間がゼロにリセットされるとともに、F/C実行バンクが左バンク１４に変更される。このため、その後にF/C前提条件が成立した場合、左バンク１４ではF/Cが実行され（図３（Ｄ））、左バンク１４のF/C積算時間がカウントされていく（図３（Ｅ））。この場合、右バンク１２では触媒劣化抑制が実行される（図３（Ｃ））。尚、以後、左バンク１４のF/C積算時間がスレッシュに達すると、F/C実行バンクは、再び右バンク１２に変更されることになる。
【００４４】
次に、ECU４０が図２に示すルーチンにおいて行う上記制御の具体的な処理の手順を説明する。すなわち、図２に示すルーチンでは、上記ステップ１０４において、左右バンク１２、１４毎のF/C積算時間が算出された後、今回の処理サイクルに該当する気筒が、現時点のF/C実行バンクに属する気筒であるか否かが判別される（ステップ１０６）。尚、左右バンク１２等の何れを初回のF/C実行バンクにするかどうかは、予めECU４０に初期設定されているものとする。
【００４５】
その結果、今回の処理サイクルに該当する気筒がF/C実行バンクに属するものではないと判定された場合には、当該気筒に対しては触媒劣化抑制制御が実行、すなわち、F/Cを禁止してストイキ燃焼が実行される（ステップ１０８）。
【００４６】
一方、上記ステップ１０６において、今回の処理サイクルに該当する気筒がF/C実行バンクに属するものであると判定された場合には、次いで、現在のF/C実行バンクにおけるF/C積算時間が所定の閾値Aより小さいか否かが判別される（ステップ１１０）。
【００４７】
その結果、当該F/C積算時間が未だ閾値Aに達していないと認められる場合には、当該気筒に対しては、後段触媒３４がリッチ雰囲気になるのを回避させるべく、F/Cカット制御（触媒排気臭抑制制御）が実行される（ステップ１１２）。
【００４８】
一方、上記ステップ１１０において、F/C積算時間が閾値Aに達したと判定された場合には、F/C実行バンクが他方のバンクに変更される（ステップ１１４）。そして、この場合には、今回の処理サイクルに該当する気筒では、触媒劣化抑制制御が実行される（ステップ１０８）。
【００４９】
図４は、触媒劣化抑制実行条件が成立する状況下で、右バンク１２ではF/Cを実行し、左バンク１４では触媒劣化抑制を実行した場合の前段触媒２０等および後段触媒３４の状態を説明するための図である。図４に示すように、内燃機関１０では、スロットルバルブが大きく踏み込まれ（図４（Ａ））、それに伴って排気系部品の温度上昇を抑制するためのOT増量が実行される場合がある（図４（Ｂ））。
【００５０】
このような運転条件下では、空燃比がリッチで、かつ吸入空気量Gaも多いため、図４（Ｃ）に示すように、前段触媒２０等が劣化抑制実行条件の判定スレッシュを超えるような高温になり易い。そして、図４（Ｆ、Ｉ、Ｊ）からも判るように、前段触媒２０等および後段触媒３４がよりリッチ雰囲気な状態になってしまう。このような状況下で、F/C実行条件が成立した場合に、仮に、触媒劣化抑制のためにF/Cが禁止されてストイキ燃焼が実行されたとすると、後段触媒３４が更にリッチ雰囲気状態になり、排気臭が発生し易い状態になる。
【００５１】
これに対し、図４に示す例では、F/C実行条件の成立時点である時刻t2から触媒温度が判定スレッシュを下回る時刻t3までの期間に対して、すなわち、通常であれば全気筒とも触媒劣化抑制を行うべき期間に対して、右バンク１２についてはF/Cを実行させる（図４（Ｄ、Ｅ））とともに、左バンク１４については触媒劣化抑制制御を行うこととしている。
【００５２】
上記のような制御によれば、左バンク１４についてはストイキ燃焼させていても、右バンク１２ではF/Cを実行させているため、右バンク１２の前段触媒２０の下流における空燃比がリーンに切り換わるのとほぼ同時に、後段触媒３４の下流における空燃比もリーンに切り換わっているのが判る。従って、後段触媒３４の内部も酸素過多状態になっていると判断される。このように、図４に示す例からも、触媒劣化抑制とF/Cをバンクによって異ならせて実行することによって、硫黄被毒に由来する触媒排気臭の抑制効果が得られるのが判る。
【００５３】
そして、以上説明した図２に示すルーチンでは、触媒劣化抑制要求がある状況下において、バンクごとのF/C積算時間と所定の閾値A（スレッシュ）との比較結果に基づき、触媒劣化抑制を行うバンクとF/Cを実行する（すなわち触媒排気臭抑制を行う）バンクを交互に切り換えるようにしている。このような処理によれば、前段触媒２０および前段触媒３０を交互に劣化抑制させつつ、図４を参照して説明したように、一方のバンクでF/Cを実行させることによる後段触媒３４のリッチ雰囲気化の回避によって、排気臭を抑制することができる。また、このようなF/C積算時間に基づいてバンクを切り換える手法によれば、一方のバンクの前段触媒が偏って長時間リーン雰囲気となるのを防ぐことができるので、前段触媒２０と前段触媒３０の劣化のアンバランスの発生を低減することができる。
【００５４】
また、触媒は、高温リーン雰囲気状態に晒された場合であっても、短時間に再度リッチ雰囲気状態に戻せば、劣化が回復するという性質をも有している。このため、上記図２に示すルーチンの手法のように、各バンクに対してストイキ燃焼（触媒劣化抑制制御）とF/C禁止（触媒排気臭抑制制御）とを交互に実行させることにより、後段触媒３４からの排気臭の発生を好適に抑制しつつ、前段触媒２０等および後段触媒３４の浄化性能を長期に渡って維持できるようにすることができる。
【００５５】
以上のように、本実施形態のシステムによれば、前段触媒２０等と後段触媒３４を含めた触媒全体での触媒耐久性と触媒排気臭対策とを好適に両立させることができる。尚、ここでは、触媒劣化抑制制御の実行時には、空燃比をストイキにして燃焼を実行するようにしているが、上記の触媒劣化の回復という観点では、触媒劣化抑制制御時の空燃比をストイキより僅かにリッチな状態に制御するようにしてもよい。
【００５６】
尚、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより前記第１または第２の発明における「燃料供給停止手段」が、上記ステップ１００、１０２、および１０８の処理を実行することにより前記第１または第２の発明における「ストイキ燃焼実行手段」が、上記ステップ１０４〜１１２の処理を実行することにより前記第１または第２の発明における「燃料供給停止切換手段」が、それぞれ実現されている。
【００５７】
実施の形態２．
次に、図５および図６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、図２に示すルーチンに代えて後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５８】
［実施の形態２の特徴］
上述した実施の形態１のシステムでは、バンク毎のF/C積算時間に基づいて、触媒劣化抑制とF/C実行とを２つのバンク間で交互に切り換えるようにしている。これに対し、本実施形態では、上記のバンク切り換えを行う際の触媒の劣化度の検出精度の向上のために、触媒温度、酸素濃度、および走行時間に依存する指標である触媒ストレスに基づいて、バンクの切り換えタイミングを決定している点に特徴を有している。
【００５９】
［実施の形態２における具体的処理］
図５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、本ルーチンは、各気筒について、サイクル毎に燃料噴射実行の要否を決める所定のタイミングで実行されるものとする。また、図５において、図２に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００６０】
図５に示すルーチンでは、触媒劣化抑制実行条件が成立したと判定された場合には（ステップ１０２）、次いで、バンク毎にF/C実行中の触媒ストレスが算出される（ステップ２００）。図６は、本ステップ２００で算出される触媒ストレスの概念を説明するための図である。触媒ストレスは、上記の如く、触媒温度、酸素濃度、および走行時間に依存する指標として、予めECU４０内に記憶されている。より具体的には、触媒ストレスは、これら３つのパラメータに関するそれぞれの係数の積として、例えば、次式のように算出することができる。
触媒ストレス＝触媒温度係数・酸素濃度係数・走行時間係数  ・・・（１）
尚、上記（１）式中の触媒温度の情報は既述した触媒温度の推定値によって取得でき、酸素濃度の情報は空燃比センサ２２の出力を用いて取得でき、走行時間はECU４０が有するタイマー機能を利用して所得することができる。
【００６１】
図６（Ａ）によって概念的に示すように、触媒ストレスは、触媒温度が高くなるほど大きくなる傾向を有している。また、図６（Ｂ、Ｃ）にそれぞれ示すように、触媒ストレスは、酸素濃度が高くなるほど、また、車両の走行時間（言い換えれば、触媒が排気ガスに晒された時間）が長くなるほど、大きくなる傾向を有している。
【００６２】
本ステップ２００では、触媒ストレスを算出するに当たって、先ず、触媒劣化感度を算出する。触媒劣化感度は、触媒温度、触媒容量、貴金属担持量、および酸素濃度を用いて、次式のように算出することができる。
触媒劣化感度＝A・触媒温度＋B・触媒容量−C・貴金属担持量＋D・酸素濃度
−E  ・・・（２）
ただし、上記（２）において、A、B、C、D、Eは、それぞれ実験値である。また、触媒温度は、既述した推定値を用いることができる。触媒容量および貴金属担持量は、内燃機関１０が備える前段触媒２０等や後段触媒３４の仕様に応じて定まる既知の値である。酸素濃度の値は、例えば、空燃比のフィードバック制御時には0.001（0.1％）、F/C時には0.21（21％）に設定する。
【００６３】
上記（２）式により算出される触媒劣化感度によれば、内燃機関１０が備える前段触媒２０等や後段触媒３４の仕様を考慮して、現時点での触媒の状態を予測することができる。そして、触媒劣化感度との関係に基づいて算出される上記（１）式の各係数の積として、触媒ストレスが算出される。より具体的には、例えば、上記触媒温度係数は、現在の触媒温度がある温度であったとき、触媒劣化感度が比較的高いと予測される場合には、当該感度が比較的低いと予測される場合に比して、大きな値となるように算出される。
【００６４】
図５に示すルーチンでは、次いで、今回の処理サイクルに該当する気筒が、現時点のF/C実行バンクに属する気筒であるか否かが判別される（ステップ２０２）。その結果、今回の処理サイクルに該当する気筒がF/C実行バンクに属するものではないと判定された場合には、当該気筒に対しては触媒劣化抑制制御が実行される（ステップ１０８）。
【００６５】
一方、上記ステップ２０２において、今回の処理サイクルに該当する気筒がF/C実行バンクに属するものであると判定された場合には、次いで、現在のF/C実行バンク側の前段触媒２０等の触媒ストレスが所定の閾値Bより小さいか否かが判別される（ステップ２０４）。
【００６６】
その結果、触媒ストレスが未だ閾値Bに達していないと認められる場合には、当該気筒に対しては、後段触媒３４がリッチ雰囲気になるのを回避させるべく、F/Cカット制御が実行される（ステップ１１２）。一方、上記ステップ２０４において、触媒ストレスが閾値Bに達したと判定された場合には、F/C実行バンクが他方のバンクに変更された後に（ステップ１１４）、触媒劣化抑制制御が実行される（ステップ１０８）。
【００６７】
以上説明した図５に示すルーチンによれば、触媒劣化抑制要求がある状況下において、上述した触媒ストレスに基づいて、触媒劣化抑制を行うバンクとF/Cを実行するバンクが交互に切り換えられる。このような手法によれば、上述した実施の形態１の手法に比して、より精度良く触媒の劣化度を把握することができる。これにより、上記のバンク切り換え制御の実行中の前段触媒２０等の劣化抑制をより確実に行うことができる。
【００６８】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU４０が空燃比センサ２２の出力に基づいて前段触媒２０または前段触媒３０の酸素濃度を取得することにより前記第４の発明における「第１酸素濃度取得手段」または「第２酸素濃度取得手段」が、ECU４０がタイマー機能を用いて走行時間を取得することにより前記第４の発明における「走行時間取得手段」が、それぞれ実現されているとともに、触媒ストレスが前記第４の発明における「指標」に相当している。
【００６９】
実施の形態３．
次に、図７乃至図９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、図２に示すルーチンに代えて後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００７０】
［実施の形態３の特徴］
上述した実施の形態１のシステムでは、バンク毎のF/C積算時間に基づいて、触媒劣化抑制とF/C実行とを２つのバンク間で交互に切り換えるようにしている。これに対し、本実施形態では、前段触媒２０および前段触媒３０の最大酸素吸蔵量Cmaxに基づく前段触媒２０等の劣化度合いの比較結果に応じて、触媒劣化抑制とF/C実行とを２つのバンク間で交互に切り換えるという点に特徴を有している。
【００７１】
［実施の形態３における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３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、本ルーチンは、各気筒について、サイクル毎に燃料噴射実行の要否を決める所定のタイミングで実行されるものとする。また、図７において、図２に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７２】
図７に示すルーチンでは、触媒劣化抑制実行条件が成立したと判定された場合には（ステップ１０２）、次いで、バンク毎に、すなわち、前段触媒２０および前段触媒３０の最新の最大酸素吸蔵量Cmaxが取得される（ステップ３００）。ECU４０は、常時、所定の航続距離毎に、制御目標空燃比とサブO2センサ２４の出力を用いて、各前段触媒２０等の最大酸素吸蔵量Cmaxを算出している。その算出手法は従来から知られているものであるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００７３】
次に、上記ステップ３００において取得された最大酸素吸蔵量Cmaxに基づいて、図８に示す関係を参照して、前段触媒２０および前段触媒３０の触媒劣化度がそれぞれ判定される（ステップ３０２）。図８は、触媒劣化度と最大酸素吸蔵量Cmaxとの関係を表した図である。触媒の劣化は、既述した高温リーン雰囲気状態に置かれたりすることによって進行し、その結果、最大酸素吸蔵量Cmaxが減少する。従って、図８においては、触媒劣化度は、最大酸素吸蔵量Cmaxが小さくなるほど大きくなるように設定されている。
【００７４】
次に、今回の処理サイクルに該当する気筒が、現時点で触媒劣化度の大きい方のバンクに属するか否かが判別される（ステップ３０４）。その結果、今回の処理サイクルに該当する気筒が触媒劣化度の大きい方のバンクに属するものであると判定された場合には、当該バンクの前段触媒の劣化を抑制すべく、当該気筒に対しては触媒劣化抑制制御が実行される（ステップ１０８）。
【００７５】
一方、上記ステップ３０４において、今回の処理サイクルに該当する気筒が触媒劣化度の大きい方のバンクに属するものではないと判定された場合には、当該バンクがF/C実行バンクに設定される（ステップ３０６）。
【００７６】
次に、現在のF/C実行バンクの触媒劣化度が所定の閾値Cより小さいか否かが判別される（ステップ３０８）。この閾値Cは、触媒劣化度が小さい方のバンクと判断された場合において、当該バンクに属する気筒におけるF/C実行の要否を決めるための値である。
【００７７】
その結果、触媒劣化度が未だ閾値Cに達しないと認められる場合には、後段触媒３４がリッチ雰囲気になるのを回避させるべく、当該気筒に対しては、F/Cカット制御が実行される（ステップ１１２）。
【００７８】
一方、上記ステップ３０８において、触媒劣化度が閾値Cに達したと判定された場合、今回の処理サイクルに該当する気筒に対しても触媒劣化抑制制御が実行される（ステップ１０８）。触媒は、劣化の進んだ状態では新品状態に比して、硫黄酸化物を貯めにくくなるという性質をも有している。前段触媒が劣化し始めると、それに伴って後段触媒も劣化が進行する。従って、前段触媒２０等の触媒劣化度が閾値Cに達した場合には、後段触媒３４から排気臭が発生しにくくなるといえる。このため、上記のように、触媒劣化度が閾値Cに達したと判定された場合には、触媒劣化度が小さい方のバンクであるが当該バンクにおいてF/C実行の必要性がないと判断し、F/Cを実行せずに、触媒劣化抑制を実行させるようにしている。
【００７９】
以上説明した図７に示すルーチンによれば、触媒劣化抑制要求がある状況下において、最大酸素吸蔵量Cmaxに基づく触媒劣化度に応じて、劣化度合いの大きい前段触媒を優先して劣化抑制制御を行うことができる。
【００８０】
ところで、上述した実施の形態３においては、触媒劣化度の閾値Cを固定値であるものとして説明しているが、この閾値Cは、以下の図９に示す関係に基づいて、可変な値としてもよい。図９は、触媒劣化度の閾値Cと走行時間との関係を表した図である。触媒は、一般に、走行時間が長くなるにつれ、最大酸素吸蔵量Cmaxが低下していき、劣化が進行していく。このため、図９に示す関係では、触媒劣化度の閾値Cが走行時間が長くなるほど小さくなるように設定されている。図９に示す関係によれば、触媒の経年的な変化が考慮された閾値Cを得ることができる。また、走行時間に代えて、例えば、上述した実施の形態２で説明したような触媒ストレスを利用して、触媒ストレスが大きくなるほど閾値Cを小さくしてもよい。
【００８１】
尚、上述した実施の形態３においては、ECU４０が、上記ステップ３００の処理を実行することにより前記第５の発明における「第１触媒劣化度合推定手段」および「第２触媒劣化度合推定手段」が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより前記第５の発明における「劣化度合比較手段」が、それぞれ実現されている。
【００８２】
実施の形態４．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態４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、図２に示すルーチンに代えて後述する図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。
【００８３】
［実施の形態４の特徴］
上述した実施の形態１乃至３においては、減速時に触媒劣化抑制要求が認められる場合には、F/C実行バンクと触媒劣化抑制実行バンクとを交互に切り換えるようにしている。このため、燃焼が全く行われないF/C実行バンクと、ストイキ燃焼が行われる触媒劣化抑制実行バンクとの間では、それぞれのバンクが発するトルクに差が生ずることになる。そこで、本実施形態では、そのような左右バンク間のトルク差を抑制すべく、ECU４０に以下の図１０に示すルーチンを実行させることとした。
【００８４】
［実施の形態４における具体的処理］
図１０は、上記の目的を実現するために、本実施の形態４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、本ルーチンは、上述した図２、図５、および図７に示すルーチンの何れかと並列的に実行されるものとする。また、図１０において、図２に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８５】
図１０に示すルーチンでは、触媒劣化抑制実行条件が成立したと判定された場合には（ステップ１０２）、次いで、今回の処理サイクルに該当する気筒の属するバンクが、触媒劣化抑制制御が実行される側のバンクであるか否かが判別される（ステップ４００）。
【００８６】
その結果、触媒劣化抑制実行バンクであると判定された場合には、吸気VVT機構５２に対して、当該バンク側の吸気弁の開弁時期を、F/C実行バンク側の開弁時期に比して進角させるよう指示が発せられる（ステップ４０２）。一方、触媒劣化抑制実行バンクではないと判定された場合には、F/Cが実行される（ステップ４０４）。
【００８７】
以上説明した図１０に示すルーチンによれば、減速時に触媒劣化抑制実行条件が成立している状況下において、触媒劣化抑制制御を実行するバンクに属する気筒で吸気弁の開弁時期が進角されることにより、バルブオーバーラップ期間が長くなるように変更される。バルブオーバーラップ期間が長くされると、内部EGRガス量（残留ガス量）が増加される。その結果、当該気筒での発生トルクが低下する。このため、F/C実行バンクと触媒劣化抑制実行バンクとが交互に切り換える際に、それらのバンク間で生ずるトルク差を抑制することができ、ドライバビリティの悪化を低減させることができる。
【００８８】
上記のように、バンク間で生ずるトルク差を抑制するという点においては、吸気弁の進角に限らず、排気VVT機構５４を用いた排気弁の遅角によってバルブオーバーラップ期間を増大させることで内部EGRガス量を増大させるものであってもよく、或いは、左右バンク毎に、排気通路と吸気通路を連通するEGR通路を独立して備える内燃機関においては、EGR弁を用いた外部EGR制御によってEGRガス量を増大させるものであってもよい。
【００８９】
本実施形態のシステムでは、それらの選択肢のうち、吸気弁の開弁時期の進角を採用していることによって、上記トルク差の抑制に加え、以下の効果をも奏することができる。すなわち、吸気弁の開弁時期の進角を用いることとすれば、燃焼に付された高温ガスがバルブオーバーラップ期間中に吸気ポートに吹き返されることになる。高温な既燃ガスが吹き返されると、吸気弁や吸気ポートに付着している燃料が微粒化されることで、内部EGRガス量が増大された状況下であっても、燃焼を安定させることが可能となる。
【００９０】
尚、上述した実施の形態４においては、吸気VVT機構５２が前記第６の発明における「EGR制御手段」に相当している。
【００９１】
尚、上述した実施の形態１乃至４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、Ｖ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、かつそれらの下流側の合流後の排気通路上に後段触媒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Ｖ型エンジンに限らず、直列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】
【００９２】
【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】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３】F/C積算時間のカウント手法とF/C禁止バンクの切り換えタイミングを説明するためのタイムチャートである。
【図４】触媒劣化抑制実行条件が成立する状況下で、右バンクではF/Cを実行し、左バンクでは触媒劣化抑制を実行した場合の前段触媒および後段触媒の状態を説明するための図である。
【図５】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６】図５に示すルーチンのステップ２００で算出される触媒ストレスの概念を説明するための図である。
【図７】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。
【図８】触媒劣化度と最大酸素吸蔵量Cmaxとの関係を表した図である。
【図９】触媒劣化度の閾値Cと走行時間との関係を表した図である。
【図１０】本発明の実施の形態４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】
【００９３】
１０  内燃機関
１２  右バンク
１４  左バンク
１６  右側排気マニホールド
１８  右側排気管
２０  右側前段触媒
２２  空燃比センサ
２４  サブO2センサ
２６  左側排気マニホールド
２８  左側排気管
３０  左側前段触媒
３２  集合排気管
３４  後段触媒
４０  ECU(Electronic Control Unit)
５０  燃料噴射弁
５２  吸気VVT機構
【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】
0004438759.tif 000008
【図８】
0004438759.tif 000009
【図９】
0004438759.tif 000010
【図１０】
0004438759.tif 000011