(57)【要約】【課題】空燃比の気筒間バラツキを低減することで、内燃機関全体として排気エミッション特性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】取得された各気筒の空燃比を用いて、空燃比の気筒間差を算出する（ステップ１０２）。算出された空燃比の気筒間差が基準値未満である場合には、外部ＥＧＲ比率制御を実施する（ステップ１０６）。このステップ１０６では、相対的に空燃比がリッチである気筒が接続された排気マニホールドから取り出される外部ＥＧＲの比率が、他の排気マニホールドから取り出される外部ＥＧＲの比率よりも高くされる。【選択図】図６
2009121423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒群と分割型排気マニホールドとを有する内燃機関の排気制御装置であって、
前記複数の気筒群に接続された複数の排気マニホールドと、
前記複数の排気マニホールドに接続された複数のＥＧＲ通路と、
前記複数の気筒群の各気筒の空燃比を取得する空燃比取得手段と、
相対的に空燃比がリッチである気筒が接続された一の排気マニホールドから取り出される外部ＥＧＲの比率を、他のマニホールドから取り出される外部ＥＧＲの比率に比して高く制御する外部ＥＧＲ比率制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気制御装置において、
各気筒の排気弁の開弁時期を変更可能な可変動弁機構と、
相対的に空燃比がリッチである気筒の排気圧が所定値よりも低くなるように、前記可変動弁機構を用いて他の気筒の排気弁の開弁時期を制御する排気弁開弁時期制御手段とを更に備えたことを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の排気制御装置において、
前記空燃比取得手段により取得された空燃比の気筒間差を算出する気筒間差算出手段を更に備え、
前記気筒間差算出手段により算出された気筒間差が基準値以上である場合には、前記排気弁開弁時期制御手段による制御よりも前記外部ＥＧＲ比率制御手段による制御を優先して実行することを特徴とする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、分割型排気マニホールドを有する内燃機関の排気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気弁又は排気弁のバルブリフト量とバルブタイミングを変更可能な可変動弁機構が知られている（例えば、特許文献１参照。）。かかる可変動弁機構を具備する内燃機関の出力（特に、低速での出力）を向上させるためには、分割型排気マニホールドを用いて排気干渉を避けることが有効である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１００５５５号公報
【特許文献２】特開平９−１５１８０５号公報
【特許文献３】特開２００６−３７９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、主に外部ＥＧＲ量の気筒間バラツキにより、空燃比の気筒間バラツキが生じる場合がある。この場合、特定気筒で空燃比がリッチ化するため、スモークや未燃ＨＣが悪化する可能性がある。そうすると、内燃機関全体として排気エミッション特性を十分に向上させることができない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、空燃比の気筒間バラツキを低減することで、内燃機関全体として排気エミッション特性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】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、複数の気筒群と分割型排気マニホールドとを有する内燃機関の排気制御装置であって、
前記複数の気筒群に接続された複数の排気マニホールドと、
前記複数の排気マニホールドに接続された複数のＥＧＲ通路と、
前記複数の気筒群の各気筒の空燃比を取得する空燃比取得手段と、
相対的に空燃比がリッチである気筒が接続された一の排気マニホールドから取り出される外部ＥＧＲの比率を、他のマニホールドから取り出される外部ＥＧＲの比率に比して高く制御する外部ＥＧＲ比率制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
各気筒の排気弁の開弁時期を変更可能な可変動弁機構と、
相対的に空燃比がリッチである気筒の排気圧が所定値よりも低くなるように、前記可変動弁機構を用いて他の気筒の排気弁の開弁時期を制御する排気弁開弁時期制御手段とを更に備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記空燃比取得手段により取得された空燃比の気筒間差を算出する気筒間差算出手段を更に備え、
前記気筒間差算出手段により算出された気筒間差が基準値以上である場合には、前記排気弁開弁時期制御手段による制御よりも前記外部ＥＧＲ比率制御手段による制御を優先して実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明では、空燃比取得手段により各気筒の空燃比が取得される。そして、外部ＥＧＲ比率制御手段により、相対的に空燃比がリッチである気筒が接続された一の排気マニホールドから取り出される外部ＥＧＲの比率が、他の排気マニホールドから取り出される外部ＥＧＲの比率に比して高く制御される。外部ＥＧＲの比率が高くされると、排気圧が低くなる。よって、相対的に空燃比がリッチである気筒の内部ＥＧＲ量（残留ガス量）を減らすことができ、該気筒の空燃比をリーン化することができる。従って、空燃比の気筒間バラツキを低減することができるため、内燃機関全体として排気エミッション特性を向上させることができる。
【００１０】
第２の発明では、排気弁開弁時期制御手段により、相対的に空燃比がリッチである気筒の排気圧が所定値よりも低くなるように、他の気筒の排気弁開弁時期が制御される。すなわち、他の気筒の排気弁開弁時期を制御することで、相対的に空燃比がリッチな気筒において他の気筒からの排気脈動のタイミングがずらされ、相対的に空燃比がリッチな気筒の排気圧が所定値よりも低くされる。よって、相対的に空燃比がリッチである気筒の内部ＥＧＲ量（残留ガス量）を減らすことができ、該気筒の空燃比をリーン化することができる。従って、空燃比の気筒間バラツキを低減することができるため、内燃機関全体として排気エミッション特性を向上させることができる。
【００１１】
第３の発明では、空燃比の気筒間差が基準値以上である場合には、排気弁開弁時期制御手段による制御よりも外部ＥＧＲ比率制御手段による制御が優先して実行される。よって、排気弁開弁時期制御手段により他の気筒の排気弁開弁時期が大幅に変更されることを防止することができる。従って、燃費の悪化を抑制しつつ、空燃比の気筒間バラツキを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１３】
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態によるシステムの構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、過給機（ダーボチャージャ）を有するディーゼルエンジンシステムである。なお、本発明は、ガソリンエンジンシステムにも適用することができる。
【００１４】
図１に示すシステムは、複数の気筒２を有するエンジン１を備えている。図１における符号「＃１」〜「＃４」は、第１気筒〜第４気筒を表している。各気筒２のピストンは、それぞれクランク機構を介して共通のクランク軸４に接続されている。クランク軸４の近傍には、クランク角センサ５が設けられている。クランク角センサ５は、クランク軸４の回転角度（以下「クランク角CA」という。）を検出するように構成されている。
【００１５】
エンジン１は、各気筒２に対応して、インジェクタ６を有している。インジェクタ６は、高圧の燃料を気筒２内に直接噴射するように構成されている。各インジェクタ６は、共通のデリバリーパイプ７に接続されている。デリバリーパイプ７は、燃料ポンプ８を介して燃料タンク９に連通している。
【００１６】
また、エンジン１は、各気筒２に対応して吸気ポート１０を有している。各吸気ポート１０には、複数の吸気弁１２が設けられている。吸気弁１２には、吸気弁１２の開弁特性（開閉時期及びリフト量）を独立して変更可能な可変動弁機構１３が接続されている。可変動弁機構１３としては、公知の電磁駆動弁機構や機械式もしくは油圧式可変動弁機構等を用いることができる。
【００１７】
また、各吸気ポート１０は、共通の吸気マニホールド１４に接続されている。吸気マニホールド１４には、過給圧センサ１５が設けられている。過給圧センサ１５は、後述するコンプレッサ２４ａによって過給された空気（以下「過給空気」という。）の圧力、すなわち、過給圧PIMを検出するように構成されている。
【００１８】
吸気マニホールド１４には吸気通路１６が接続されている。吸気通路１６の途中には、スロットルバルブ１８が設けられている。スロットルバルブ１８は、スロットルモータ１９により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ１８は、過給圧PIMやアクセル開度AA等に基づいて駆動されるものである。アクセル開度AAは、アクセル開度センサ２１により検出される。スロットルバルブ１８の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ２０が設けられている。スロットルバルブ１８の上流には、過給空気を冷却するインタークーラ２２が設けられている。
【００１９】
インタークーラ２２の上流には、過給機２４のコンプレッサ２４ａが設けられている。コンプレッサ２４ａは、図示しない連結軸を介してタービン２４ｂと連結されている。タービン２４ｂは、後述する排気通路３８に設けられている。このタービン２４ｂが排気動圧（排気エネルギ）により回転駆動されることによって、コンプレッサ２４ａが回転駆動される。
【００２０】
コンプレッサ２４ａの上流には、エアフロメータ２６が設けられている。エアフロメータ２６は、吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ２６の上流には、エアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８の上流は、大気に開放されている。
【００２１】
また、エンジン１は、各気筒２に対応して排気ポート３０を有している。排気ポート３０には、複数の排気弁３２が設けられている。排気弁３２には、排気弁３２の開弁特性（開閉時期及びリフト量）を独立して変更可能な可変動弁機構３３が接続されている。可変動弁機構３３としては、吸気系の可変動弁機構１３と同様に、公知の電磁駆動弁機構や機械式もしくは油圧式可変動弁機構等を用いることができる。
【００２２】
図１に示すシステムは、排気干渉を避けるため、分割型の排気マニホールド３４，３５を有している。第１排気マニホールド３４は、複数の分岐管３４Ａ，３４Ｂを有している。一の分岐管３４Ａは第１気筒＃１の排気ポート３０に、他の分岐管３４Ｂは第４気筒＃４の排気ポート３０にそれぞれ接続されている。すなわち、第１及び第４気筒＃１，＃４からなる第１気筒群が第１排気マニホールド３４に接続されている。
【００２３】
第２排気マニホールド３５は、複数の分岐管３５Ａ，３５Ｂを有している。一の分岐管３５Ａは第２気筒＃２の排気ポート３０に、他の分岐管３５Ｂは第３気筒＃３の排気ポート３０にそれぞれ接続されている。すなわち、第２及び第３気筒＃２，＃３からなる第２気筒群が第２排気マニホールド３５に接続されている。
【００２４】
第１及び第２排気マニホールド３４，３５の下流端は、排気集合部３６に接続されている。排気集合部３６には、排気通路３８が接続されている。排気通路３８には、上述した過給機２４のタービン２４ｂが配置されている。タービン２４ｂは、排気通路３８を流通する排気ガスのエネルギによって回転駆動されるように構成されている。
【００２５】
タービン２４ｂ下流の排気通路３８には、ＮＯｘ触媒４０が設けられている。ＮＯｘ触媒４０上流の排気通路３８には、空燃比を検出する空燃比センサ４２が設けられている。
ＮＯｘ触媒４０は、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒により構成することができる。ＮＯｘ触媒４０は、理論空燃比よりもリーンな排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵する機能を有すると共に、理論空燃比よりもリッチな排気ガスが流入するとき、もしくは、排気燃料添加弁３６から還元剤が添加されたときに、吸蔵されたＮＯｘを還元浄化して放出する機能を有している。このＮＯｘ触媒４０は、ＮＯｘを吸蔵還元する機能のみを有するものでもよく、あるいは、排気ガス中のすすを捕集する機能を併せ持つＤＰＮＲ(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)のようなものでもよい。
【００２６】
また、第１排気マニホールド３４には、第１ＥＧＲ取出口４４が設けられている。詳細には、分岐管３４Ａと分岐管３４Ｂの合流点よりも下流側に、第１ＥＧＲ取出口４４が設けられている。第１ＥＧＲ取出口４４は、第１ＥＧＲ通路４６の一端に接続されている。
【００２７】
同様に、第２排気マニホールド３５には、第２ＥＧＲ取出口４８が設けられている。詳細には、分岐管３５Ａと分岐管３５Ｂの合流点よりも下流側に、第２ＥＧＲ取出口４８が設けられている。第２ＥＧＲ取出口４８は、第２ＥＧＲ通路５０の一端に接続されている。
【００２８】
第１ＥＧＲ通路４６の他端と第２ＥＧＲ通路５０の他端は合流してＥＧＲ通路５２となっている。ＥＧＲ通路５２は、吸気通路１６に接続されている。ＥＧＲ通路４６，４８の合流点近傍には、ＥＧＲクーラ５４が設けられている。このＥＧＲクーラ５４の下流（吸気通路１６側）のＥＧＲ通路５２には、ＥＧＲ弁５６が設けられている。
【００２９】
本実施の形態のシステムは、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ５、過給圧センサ１５、スロットル開度センサ２０、アクセル開度センサ２１、エアフロメータ２６等が接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力側には、インジェクタ６、燃料ポンプ８、可変動弁機構１３，３３、スロットルモータ１９、ＥＧＲ弁５６等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、クランク角CAに基づいて、エンジン回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度AA等に基づいて、燃料噴射量を算出する。さらに、ＥＣＵ６０は、燃料噴射量に基づいて、エンジントルクを算出する。
詳細は後述するが、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲ弁５６の開度制御を行うことにより、外部ＥＧＲ比率を制御する。
【００３０】
［実施の形態の特徴］
上記システムは、分割型の第１排気マニホールド３４及び第２排気マニホールド３５を有している。これにより、排気干渉を防止することができるため、エンジントルクを向上させることができる。
【００３１】
また、吸気圧よりも排気圧の方が高いため、第１及び第４気筒＃１，＃４の排気行程においてＥＧＲ弁５６が開弁されると、第１及び第４気筒＃１，＃４から第１排気マニホールド３４に排出された排気ガスが、第１ＥＧＲ取出口４４から第１ＥＧＲ通路４６に取り出される。第１ＥＧＲ通路４６に取り出された排気ガスは、ＥＧＲクーラ５４により冷却された後、ＥＧＲ通路５２を介して吸気通路１６に戻される。
同様に、第２及び第３気筒＃２，＃３の排気行程においてＥＧＲ弁５６が開弁されると、第２及び第３気筒＃２，＃３から第２排気マニホールド３５に排出された排気ガスが、第２ＥＧＲ取出口４８から第２ＥＧＲ通路５０に取り出される。第２ＥＧＲ通路５０に取り出された排気ガスは、ＥＧＲクーラ５４により冷却された後、ＥＧＲ通路５２を介して吸気通路１６に戻される。
このように、両方の排気マニホールド３４，３５から排気ガスを外部ＥＧＲとして取り出すことができるため、十分なＥＧＲ量を確保することができる。
【００３２】
ところで、図２に示すように、気筒間で空燃比のバラツキが生じる場合がある。図２は、空燃比の気筒間バラツキを示す図である。詳細には、図２（Ａ）は第１運転領域（エンジン回転数：１４００ｒｐｍ，エンジントルク：２５Ｎｍ）での空燃比の気筒間バラツキを、図２（Ｂ）は第２運転領域（エンジン回転数：１８００ｒｐｍ，エンジントルク：９５Ｎｍ）での空燃比の気筒間バラツキを、図２（Ｃ）は第３運転領域（エンジン回転数：２０００ｒｐｍ，エンジントルク：１８０Ｎｍ）での空燃比の気筒間バラツキを、それぞれ示している。
【００３３】
図２（Ａ）に示すように、第１運転領域では、相対的に空燃比がリッチである気筒（以下「リッチ気筒」ともいう。）は第３気筒＃３であり、相対的に空燃比がリーンである気筒（以下「リーン気筒」ともいう。）は第４気筒＃４である。また、図２（Ｂ）に示すように、第２運転領域では、リッチ気筒は第２気筒＃２であり、リーン気筒は第４気筒＃４である。また、図２（Ｃ）に示すように、第３運転領域では、リッチ気筒は第３及び第４気筒＃３，＃４であり、リーン気筒は第１及び第２気筒＃１，＃２である。
【００３４】
図２に示すように、エンジン運転領域が異なると、リッチ気筒及びリーン気筒が相違する。よって、特定の気筒に対して対策するだけでは、全てのエンジン運転領域で空燃比の気筒間バラツキを低減することができない。
【００３５】
上述したような空燃比の気筒間バラツキが起こる要因の１つとして、燃料噴射量のバラツキがあるが、主たる要因は外部ＥＧＲ量の気筒間バラツキにある。外部ＥＧＲ量は、過給圧や排気圧等の影響を受ける。このため、エンジン運転領域に応じて、外部ＥＧＲ量の気筒間バラツキが生じると、空燃比の気筒間バラツキが生じてしまう。
【００３６】
そして、かかる空燃比の気筒間バラツキが大きい場合には、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させることができなくなる可能性がある。ここで、ＮＯｘ排出量を減らすために、外部ＥＧＲ量を増量することが有効である。しかし、リッチ気筒からのスモーク及びＨＣ排出量が多くなるため、外部ＥＧＲ量を増量することができない。そうすると、ＮＯｘ排出量を減らすことができず、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させることがなくなってしまう。
【００３７】
従って、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させるためには、リッチ気筒の空燃比をリーン化して、空燃比の気筒間バラツキを低減する必要がある。そこで、本実施の形態では、空燃比の気筒間バラツキを低減するべく、以下に説明する制御を実行する。
【００３８】
［外部ＥＧＲ比率制御］
本実施の形態では、ＥＧＲ弁５６の開度制御を行うことで、リッチ気筒が接続された排気マニホールドから取り出す外部ＥＧＲの比率（以下「外部ＥＧＲ比率」という。）を、リッチ気筒が接続されていない他の排気マニホールドから取り出す外部ＥＧＲ比率よりも高くする。
【００３９】
図３は、本実施の形態による外部ＥＧＲ比率制御を説明するための図である。図３に示すように、リッチ気筒は第２及び第３気筒＃２，＃３である。この場合、第２及び第３気筒＃２，＃３が接続された第２排気マニホールド３５の第２ＥＧＲ取出口４８から取り出される外部ＥＧＲ比率を、第１排気マニホールド３４の第１ＥＧＲ取出口４４から取り出される外部ＥＧＲ比率よりも高くなるように、ＥＧＲ弁５６の開度が制御される。すなわち、第２排気マニホールド３５から取り出される外部ＥＧＲ量が、第１排気マニホールド３４から取り出される外部ＥＧＲ量よりも多くされる。そうすると、第１排気マニホールド３４の排気圧が低くなるため、リッチ気筒である第２及び第３気筒＃２，＃３の内部ＥＧＲ量が減少すると共に空燃比がリーン化される。よって、空燃比の気筒間バラツキが低減される。
【００４０】
図４は、外部ＥＧＲ比率制御により得られるＮＯｘ低減効果を説明するための図である。図４中の三角印は、外部ＥＧＲ比率制御を実施していない場合のＮＯｘ排出量を表しており、丸印は、外部ＥＧＲ比率を実施した場合のＮＯｘ排出量を表している。
上述したように、外部ＥＧＲ比率制御を実施することで、リッチ気筒の空燃比をリーン化することができる。そうすると、スモーク及びＨＣ排出量を低減することができる。リッチ気筒の空燃比がリーン化された分だけ、全体的に外部ＥＧＲ量を増加させることができるため、図４に示すように、エンジン全体としてＮＯｘ排出量を低減することができる。従って、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させることができる。
【００４１】
［排気弁開弁時期制御］
可変動弁機構１３，３３を制御することで、吸気弁１２と排気弁３２が共に開弁されるバルブオーバラップ期間を形成することができる。このバルブオーバラップ期間中に、吸気圧に比して排気圧が高い場合には内部ＥＧＲが起こる。よって、内部ＥＧＲ量は、排気圧が高いほど多くなる。排気圧は、他の気筒からの排気脈動の影響を大きく受ける。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、特定気筒の排気弁開弁時期を制御することによって、リッチ気筒における特定気筒からの排気脈動のタイミングをずらす。つまり、可変動弁機構３３を駆動させて特定気筒の排気弁開弁時期を制御することで、リッチ気筒における特定気筒からの排気脈動のタイミングが谷となるようにする。この特定気筒とは、リッチ気筒以外の気筒であって、リッチ気筒の排気弁３２が開弁中に排気弁が開弁する気筒である。例えば、第１気筒＃１がリッチ気筒である場合には、第３気筒＃３が特定気筒となる。
【００４３】
図５は、本実施の形態による排気弁開弁時期制御を説明するための図である。
例えば、第１気筒＃１がリッチ気筒である場合には、特定気筒である第３気筒＃３の排気弁開弁時期が、図５に示すように、通常の開弁時期よりも遅角される。詳細には、第１気筒＃１において第３気筒＃３からの排気脈動のタイミングがずれるように（谷となるように）、第３気筒＃３の排気弁が通常よりも遅開きにされる。
上記の排気弁開弁時期制御を実施することで、リッチ気筒（例えば、第１気筒＃１）の排気圧絶対値を所定値よりも低くすることができるため、リッチ気筒の内部ＥＧＲ量を減らすことができる。そうすると、リッチ気筒の空燃比をリーン化することができ、空燃比の気筒間バラツキを低減することができる。
よって、上記外部ＥＧＲ比率制御と同様に、スモーク及びＨＣ排出量を低減することができ、リッチ気筒の空燃比がリーン化された分だけ全体的に外部ＥＧＲ量を増加させることができるため、エンジン全体としてＮＯｘ排出量を低減することができる。従って、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させることができる。
【００４４】
ところで、排気脈動のタイミングをずらす方法としては、排気弁開弁時期を遅らせる方法だけでなく、図５に示すように、排気弁開弁時期を通常時期よりも早める方法も考えられる。しかし、排気弁開弁時期を通常時期よりも早めると、筒内圧が高い状態で排気弁３２が開弁されることとなる。そうすると、排気脈動のタイミングをずらしたにも関わらず、排気圧絶対値を所定値よりも低くすることができなくなってしまう可能性がある。
一方、上述したように排気弁開弁時期を通常時期よりも遅らせる方法によれば、筒内圧が低くなった状態で排気弁３２が開弁されることとなる。このため、排気脈動のタイミングをずらすことで、確実に排気圧絶対値を所定値よりも低くすることができる。よって、排気弁開弁時期を通常時期よりも遅らせる方法の方が好適である。
【００４５】
また、空燃比の気筒間バラツキが大きい場合には、上記の「外部ＥＧＲ比率制御」と「排気弁開弁時期制御」とを併用する必要がある。
ここで、外部ＥＧＲ比率制御よりも排気弁開弁時期制御を優先して実施すると、排気弁開弁時期が通常時期から過剰に進角（早開き）もしくは遅角（遅開き）されることとなる。排気弁開弁時期を過剰に進角（早開き）させると、膨張仕事が大幅に減少するため、燃費の悪化を招来する。一方、排気弁開弁時期を過剰に遅角（遅開き）させても、ポンプ損が増加するため、燃費の悪化を招来する。
そこで、本実施の形態では、排気弁開弁時期制御よりも外部ＥＧＲ比率制御を優先して実施する。すなわち、外部ＥＧＲ比率制御を実施した後、排気弁開弁時期制御を実施する。これにより、排気弁開弁時期の遅角量または進角量が大幅に増大することを回避することができるため、燃費の悪化を防止しつつ、空燃比の気筒間バラツキを低減することができる。
【００４６】
［実施の形態における具体的処理］
図６は、本実施の形態において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図６に示すルーチンによれば、先ず、各気筒の空燃比を取得する（ステップ１００）。このステップ１００では、空燃比センサ４２により検出された各気筒の空燃比が読み込まれる。なお、各気筒の空燃比を、吸気圧、排気圧、吸気マニホールド形状、ＥＧＲ通路、バルブ形状等からモデルにより推定し、推定された空燃比を読み込むようにしてもよい。
【００４７】
次に、上記ステップ１００で取得された空燃比の気筒間差、すなわち、空燃比の気筒間バラツキを算出する（ステップ１０２）。そして、上記ステップ１０２で算出された空燃比の気筒間差が基準値以上であるか否かを判別する（ステップ１０４）。このステップ１０４では、空燃比の気筒間バラツキを低減するために、外部ＥＧＲ比率制御と排気弁開弁時期制御の両方を実施する必要があるか否かが判別される。
【００４８】
上記ステップ１０４で空燃比の気筒間差が基準値未満であると判別された場合には、外部ＥＧＲ比率制御と排気弁開弁時期制御のうち一方を実施すればよいと判断される。この場合、外部ＥＧＲ比率制御が実施される（ステップ１０６）。このステップ１０６では、リッチ気筒が含まれる排気マニホールドから取り出される外部ＥＧＲ比率が、他の排気マニホールドから取り出される外部ＥＧＲ比率よりも高くされる。
なお、このステップ１０６において、外部ＥＧＲ比率制御に代えて、上記排気弁開弁時期制御を実施してもよいが、燃費悪化の可能性があるため、外部ＥＧＲ比率制御を実施するのが好ましい。その後、本ルーチンを終了する。
【００４９】
一方、上記ステップ１０４で空燃比の気筒間差が基準値以上であると判別された場合には、外部ＥＧＲ比率制御と排気弁開弁時期制御の両方を実施する必要があると判断される。この場合、先ず、外部ＥＧＲ比率制御が優先して実施される（ステップ１０６Ａ）。このステップ１０６Ａでは、上記ステップ１０６と同様の処理が行われる。その後、排気弁開弁時期制御を実施する（ステップ１０８）。このステップ１０８では、リッチ気筒の排気脈動のタイミングがずれるように、可変動弁機構３３の制御（ExVVT制御）により特定気筒の排気弁開弁時期が通常時期よりも遅くされる。このステップ１０８の処理に先立ってステップ１０６の処理が行われているため、ステップ１０８における排気弁開弁時期の遅角量又は進角量は著しく大きくならず、燃費の悪化を抑制することができる。その後、本ルーチンを終了する。
【００５０】
ところで、上記実施の形態では、ＮＯｘ触媒４０上流の排気通路３８に設けられた１つの空燃比センサ４２を用いて各気筒の空燃比を検出しているが、各排気マニホールド３４，３５にそれぞれ空燃比センサを設け、これらの空燃比センサを用いて各気筒の空燃比を検出するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、２つの排気マニホールド３４，３５を備えたシステムについて説明したが、３つ以上の排気マニホールドを備えたシステムに対しても本発明を適用することができる。
【００５１】
尚、本実施の形態においては、第１及び第２排気マニホールド３４，３５が第１の発明における「複数の排気マニホールド」に、第１及び第２ＥＧＲ通路４６，５０が第１の発明における「複数のＥＧＲ通路」に、空燃比センサ４２が第１の発明における「空燃比取得手段」に、排気弁３２が第２の発明における「排気弁」に、可変動弁機構３３が第２の発明における「可変動弁機構」に、それぞれ相当する。
また、本実施の形態においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１００の処理を実行することにより第１の発明における「空燃比取得手段」が、ステップ１０２の処理を実行することにより第３の発明における「気筒間差算出手段」が、ステップ１０６の処理を実行することにより第１の発明における「外部ＥＧＲ比率制御手段」が、ステップ１０６Ａの処理を実行することにより第３の発明における「外部ＥＧＲ比率制御手段」が、ステップ１０８の処理を実行することにより第２及び第３の発明における「排気弁開弁時期制御手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態によるシステムの構成を説明するための図である。
【図２】空燃比の気筒間バラツキを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態による外部ＥＧＲ比率制御を説明するための図である。
【図４】外部ＥＧＲ比率制御により得られるＮＯｘ低減効果を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態による排気弁開弁時期制御を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１    エンジン
３２  排気弁
３３  可変動弁機構
３４  第１排気マニホールド
３５  第２排気マニホールド
４２  空燃比センサ
４６  第１ＥＧＲ通路
５０  第２ＥＧＲ通路
６０  ＥＣＵ
【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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