JP2001132498A

JP2001132498A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2001132498A
Application number: JP31644499A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Irisawa; 泰之入澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2001-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳＯx放出時に吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入す
る排気ガスの空燃比の理論空燃比への制御精度を上げ
る。【解決手段】ＮＯx触媒１２を昇温する際に、１番気
筒と４番気筒をリッチ空燃比で運転するリッチ気筒と
し、２番気筒と３番気筒をリーン空燃比で運転するリー
ン気筒として、ＮＯx触媒１２の上流に設けた上流側空
燃比センサ１８の出力信号に基づき空燃比をフィードバ
ック制御する気筒群別空燃比フィードバック制御を行う
場合に、リッチ気筒における空燃比のリッチ度を表すリ
ッチ係数と空気量に基づいてフィードバック目標値を補
正することにより、流入排気平均空燃比を実質的に理論
空燃比に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気通路内の或る位置よりも上流の排気
通路内、燃焼室内、及び吸気通路内に供給された全燃料
量及び全還元剤量に対する全空気量の比をその位置を流
通する排気ガスの空燃比と称すると、従来より、リーン
混合気を燃焼せしめるようにした内燃機関において、流
入する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯxを吸収
し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低くなると吸収し
ているＮＯxを放出するＮＯx吸収材を機関排気通路内に
配置し、ＮＯx吸収材内に流入する排気ガスの空燃比を
一時的にリッチにしてＮＯx吸収材から吸収されている
ＮＯxを放出させると共に放出されたＮＯxを還元するよ
うにした内燃機関の排気浄化装置が知られている。

【０００３】ところが燃料及び機関の潤滑油内にはイオ
ウ分が含まれているので排気ガス中にはイオウ分例えば
ＳＯxが含まれており、このＳＯxも例えばＳＯ₄ ^2-の形
でＮＯxと共にＮＯx吸収材に吸収される。しかしなが
ら、このＳＯxはＮＯx吸収材に流入する排気ガスの空燃
比をただ単にリッチにしてもＮＯx吸収材から放出され
ず、従ってＮＯx吸収材内のＳＯxの量は次第に増大する
ことになる。ところが、ＮＯx吸収材内のＳＯxの量が増
大するとＮＯx吸収材が吸収し得るＮＯxの量が次第に低
下し、ついにはＮＯx吸収材がＮＯxをほとんど吸収でき
なくなる。

【０００４】しかしながら、ＮＯx吸収材の温度が高い
ときにＮＯx吸収材内に流入する排気ガス中の酸素濃度
を低くすると、吸収されているＳＯxが例えばＳＯ₂の形
で放出される。そこで、従来より、ＮＯx吸収材を加熱
しつつＮＯx吸収材内に流入する排気ガスの空燃比を一
時的にリッチまたは理論空燃比にしてＮＯx吸収材から
ＳＯxを放出させるようにした排気浄化装置が知られて
いる。

【０００５】一方、ＮＯx吸収材に流入する排気ガス中
に多量の酸素と多量のＨＣとが同時に含まれていると、
これら酸素及びＨＣがＮＯx吸収材において反応するた
めにこの反応熱でもってＮＯx吸収材を加熱することが
できる。そこで、複数の気筒を第１の気筒群と第２の気
筒群とに分割し、第１の気筒群で燃焼せしめられる混合
気の空燃比をリッチにして多量のＨＣが含まれる排気ガ
スを形成し、第２の気筒群で燃焼せしめられる混合気の
空燃比をリーンにして多量の酸素が含まれる排気ガスを
形成し、これら排気ガスを同時にＮＯx吸収材に導入し
てＮＯx吸収材を加熱すると共に、ＮＯx吸収材に流入す
る排気ガスの平均空燃比である流入排気平均空燃比をリ
ッチまたは理論空燃比にしてＮＯx吸収材からＳＯxを放
出させるようにした排気浄化装置が公知である（特開平
８−６１０５２号公報参照）。

【０００６】ＮＯx吸収材に流入する酸素及びＨＣをＮ
Ｏx吸収材の加熱のために有効に利用し且つＳＯx放出を
効率的に行うためには流入排気平均空燃比を理論空燃比
（好ましくは僅かばかりリッチ）に維持する必要があ
る。そこで、この排気浄化装置では、ＮＯx吸収材上流
の排気通路内に流入排気平均空燃比を検出する空燃比セ
ンサを設け、この空燃比センサの出力信号に基づいて流
入排気平均空燃比がその目標値例えば理論空燃比になる
ように第１及び第２の気筒群の燃料噴射量をフィードバ
ック制御している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、第１の気筒
群においてリッチ空燃比で燃焼するとＨ₂が発生するた
め、第１の気筒群から排出される排気ガスにはＨ₂が存
在する。上述の排気浄化装置では空燃比センサがＮＯx
吸収材上流の排気通路内に配置されているため、第１の
気筒群から排出された排気ガス中のＨ₂が空燃比センサ
の周りの酸素と反応し、空燃比センサの周りの酸素濃度
を低下させ、その結果、空燃比センサは流入排気平均空
燃比がリッチであると誤検出する虞れがある。このよう
にリッチ側に偏った検出結果に基づいて第１及び第２の
気筒群の燃料噴射量をフィードバック制御すると流入排
気平均空燃比がリーン側に誤補正されるという問題が生
じる。流入排気平均空燃比が理論空燃比よりもリーン側
に制御されると、ＮＯxの浄化率が低下し排気エミッシ
ョンが悪化する虞れがある。

【０００８】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、触媒上流の空燃比センサの出力信号に基づいて
各気筒群の空燃比をフィードバック制御する際に、排気
ガス中の水素に起因して触媒上流の空燃比センサが誤検
出する分を予測し、その誤検出分を補正してフィードバ
ック制御を行うことにより、実質的に制御精度の向上を
図ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明は、希薄燃
焼可能な多気筒内燃機関の排気通路に設けられた触媒
と、該触媒を昇温すべきときに一部の気筒群をリッチ空
燃比で運転し残る気筒群をリーン空燃比で運転すべく空
燃比を制御する気筒群別空燃比制御手段と、前記触媒よ
り上流の排気通路に設けられた上流側空燃比センサと、
前記上流側空燃比センサの出力信号に基づいて前記触媒
に流入する排気ガスの平均空燃比が目標空燃比になるよ
うに前記各気筒群の空燃比のフィードバック制御を行う
空燃比フィードバック制御手段と、を備えた内燃機関の
排気浄化装置において、前記リッチ空燃比で運転せしめ
られる気筒群のリッチ度合に応じて前記空燃比フィード
バック制御手段のフィードバック目標値を補正する補正
手段を備えることを特徴とする。

【００１０】この内燃機関の排気浄化装置では、触媒を
昇温すべきときに気筒群別空燃比制御手段によって、一
部の気筒群をリッチ空燃比で運転し残る気筒群をリーン
空燃比で運転する気筒群別空燃比制御が行われる。その
際、空燃比フィードバック制御手段によって、上流側空
燃比センサの出力信号に基づき、前記触媒に流入する排
気ガスの平均空燃比が目標空燃比になるように前記各気
筒群の空燃比のフィードバック制御が行われる。さら
に、その際、補正手段が、排気ガス中の水素に起因して
上流側空燃比センサが誤検出するのを予測しその誤検出
分を補正すべく、リッチ空燃比で運転せしめられる気筒
群のリッチ度合に応じて前記空燃比フィードバック制御
手段のフィードバック目標値を補正する。これにより、
触媒に流入する排気ガスの空燃比が実質的に目標空燃比
に制御される。

【００１１】尚、ここで、排気ガスの空燃比とは、機関
吸気通路及び触媒よりも上流での排気通路内に供給され
た空気及び燃料（炭化水素）の比をいう。本発明におけ
る触媒としては、酸化触媒、リーンＮＯx触媒を例示す
ることができ、リーンＮＯx触媒としては、選択還元型
ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒を例示することができ
る。

【００１２】選択還元型ＮＯx触媒は、酸素過剰の雰囲
気で炭化水素の存在下でＮＯxを還元または分解する触
媒をいい、例えば、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイ
オン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナ
に貴金属を担持した触媒、等が含まれる。

【００１３】吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入排気ガスの
空燃比がリーンのときはＮＯxを吸収し、流入排気ガス
中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出しＮ₂に
還元する触媒をいい、例えばアルミナを担体とし、この
担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウム
Ｌｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢ
ａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬ
ａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なく
とも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されてな
る。

【００１４】「触媒を昇温すべきとき」には、吸蔵還元
型ＮＯx触媒に吸収されたＳＯxを該ＮＯx触媒から脱離
させる際にＳＯx脱離可能な温度まで該ＮＯx触媒を昇温
するときや、アイドル運転放置時に触媒温度を上昇させ
るときや、機関冷間始動時に触媒を暖機させるときなど
が含まれる。ただし、「触媒を昇温すべきとき」はこれ
らのときだけに限られるものではない。

【００１５】本発明において、前記補正手段は、前記リ
ッチ空燃比で運転せしめられる気筒群のリッチ度合が大
きくなるほど、前記空燃比フィードバック制御手段のフ
ィードバック目標値をリッチ側に補正するのが好まし
い。リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほど水素
の発生量が多くなり、上流側空燃比センサがリッチ方向
に誤検出する程度が大きくなるからである。

【００１６】本発明において、前記補正手段は、前記リ
ッチ空燃比で運転せしめられる気筒群のリッチ度合と空
気量に応じて前記空燃比フィードバック制御手段のフィ
ードバック目標値を補正するのが、より好ましい。空気
量も水素の発生量に相関があり、空気量もパラメータと
してフィードバック目標値を補正した方が、制御精度が
向上する。

【００１７】空気量もパラメータとしてフィードバック
目標値を補正する場合には、空気量が多くなるほど前記
空燃比フィードバック制御手段のフィードバック目標値
をリッチ側に補正するのが好ましい。空気量が多いほど
水素の発生量が多くなり、上流側空燃比センサがリッチ
方向に誤検出する程度が大きくなるからである。

【００１８】本発明においては、前記触媒の下流の排気
通路に下流側空燃比センサを備え、該下流側空燃比セン
サの出力信号に基づいて各気筒群の燃料噴射量を補正す
ることもできる。排気ガス中の水素は触媒を通る際に酸
化されるので、下流側空燃比センサは水素の影響を受け
ず、排気ガスの空燃比をより正確に検出することができ
る。そして、下流側空燃比センサの出力信号に基づく補
正により、上流側空燃比センサの出力特性のバラツキや
経時変化を補償することができる。

【００１９】本発明においては、前記気筒群別空燃比制
御手段により一部気筒群をリッチ空燃比で運転し残る気
筒群をリーン空燃比で運転すべく空燃比を制御するとき
には、リッチ空燃比に制御される気筒群の空燃比制御か
ら開始されるようにするのが好ましい。このようにする
と、触媒に流入する排気ガスの平均空燃比をリッチ側か
ら目標空燃比に収束させることができる。これは、特
に、触媒が吸蔵還元型ＮＯx触媒である場合に効果的で
あり、気筒群別空燃比制御時にも高いＮＯx浄化率を得
ることができる。

【００２０】本発明においては、リッチ空燃比で運転せ
しめられる気筒群のリッチ度合と前記補正手段により補
正されたフィードバック目標値の少なくともいずれか一
方をパラメータとして、気筒群別空燃比制御を行って前
記内燃機関を運転しているときの前記触媒の温度を推定
する触媒床温推定手段を備えることができる。このよう
にすると、気筒群別空燃比制御を行って前記内燃機関を
運転しているときの前記触媒の温度を、精度良く推定す
ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施の形態を図１から図２２の図面を参照
して説明する。尚、以下に説明する各実施の形態は、本
発明に係る内燃機関の排気浄化装置を、希薄燃焼可能な
筒内噴射型の車両用リーンバーンガソリンエンジンに適
用した例である。

【００２２】〔第１の実施の形態〕初めに、本発明に係
る内燃機関の排気浄化装置の第１の実施の形態を図１か
ら図１３の図面を参照して説明する。

【００２３】第１の実施の形態における機関本体１は直
列４気筒エンジンである。機関本体１の各気筒は対応す
る吸気枝管２を介してサージタンク３に接続され、サー
ジタンク３は吸気ダクト４を介してエアクリーナ５に接
続されている。吸気ダクト４内にはスロットル弁６が配
置されている。また、各気筒には筒内に燃料を直接噴射
する燃料噴射弁７が取り付けられている。

【００２４】一方、機関本体１の気筒は二つの気筒群に
分割されており、１番気筒＃１と４番気筒＃４により第
１の気筒群１ａが構成され、２番気筒＃２と３番気筒＃
３とにより第２の気筒群１ｂが構成されている。ここ
で、この機関本体１の排気行程順序は＃１−＃３−＃４
−＃２に設定されており、各気筒は、排気行程が互いに
連続しない気筒同士に分割されていることになる。

【００２５】第１の気筒群１ａは排気マニホルド８ａを
介して始動時触媒９ａを収容したケーシング１０ａに接
続され、第２の気筒群１ｂは排気マニホルド８ｂを介し
て始動時触媒９ｂを収容したケーシング１０ｂに接続さ
れている。これらケーシング１０ａ、１０ｂは共通の合
流排気管１１を介して吸蔵還元型ＮＯx触媒１２を収容
したケーシング１３に接続され、ケーシング１３は排気
管１４を介して図示しないマフラーに接続されている。

【００２６】サージタンク３にはサージタンク３内の絶
対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ１６が取
り付けられている。合流排気管１１の集合部には、ＮＯ
x触媒１２に流入する排気ガスの温度に比例した出力電
圧を発生する温度センサ１７と、ＮＯx触媒１２に流入
する排気ガスの空燃比を表す出力電圧を発生する上流側
空燃比センサ１８が取り付けられている。第１の実施の
形態においては、温度センサ１７により検出される排気
ガス温度はＮＯx触媒１２の温度ＴＮＡとしても代用さ
れる。ＮＯx触媒１２よりも下流の排気管１４には、Ｎ
Ｏx触媒１２から排出された排気ガスの空燃比を表す出
力電圧を発生する下流側空燃比センサ１９が取り付けら
れている。

【００２７】エンジンコントロール用の電子制御ユニッ
ト（ＥＣＵ）２０はディジタルコンピュータからなり、
図２に示すように、双方向性バス２１によって相互に接
続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプ
ロセッサ）２４、常時電力が供給されているＢ−ＲＡＭ
（バックアップＲＡＭ）２５、入力ポート２６及び出力
ポート２７を具備する。

【００２８】ＥＣＵ２０の入力ポート２６には、圧力セ
ンサ１６、温度センサ１７、上流側空燃比センサ１８、
下流側空燃比センサ１９の出力電圧がそれぞれ対応する
ＡＤ変換器３１を介して入力される。また、ＥＣＵ２０
の入力ポート２６には、回転数センサ３２から機関回転
数Ｎを表す出力パルスが入力される。ＣＰＵ２４では圧
力センサ１６の出力電圧に基づいて吸入空気量Ｑが算出
される。

【００２９】ＥＣＵ２０の出力ポート２７は、対応する
駆動回路３３を介して、燃料噴射弁７及び点火栓（図示
しない）に電気的に接続されており、燃料噴射弁７及び
点火栓は電子制御ユニット２０の出力信号に基づいて制
御されるようになっている。

【００３０】図３は気筒から排出される排気ガス中の代
表的な成分の濃度を概略的に示している。この図からわ
かるように、気筒から排出される排気ガス中の未燃Ｈ
Ｃ、ＣＯの濃度は気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃
比がリッチになるほど増大し、気筒から排出される排気
ガス中の酸素Ｏ₂の濃度は気筒で燃焼せしめられる混合
気の空燃比がリーンになるほど増大する。

【００３１】始動時触媒９ａ，９ｂは、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒１２が活性化していない機関始動時に排気ガスを
浄化するためのものであり、例えばアルミナ担体上に白
金Ｐｔのような貴金属が坦持された三元触媒から構成さ
れている。

【００３２】吸蔵還元型ＮＯx触媒１２（以下、ＮＯx触
媒１２と略すときもある）は、例えばアルミナを担体と
し、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮａ，
リチウムＬｉ，セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バ
リウムＢａ，カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ラ
ンタンＬａ，イットリウムＹのような希土類から選ばれ
た少なくとも一つと、白金Ｐｔ，パラジウムＰｄ，ロジ
ウムＲｈ，イリジウムＩｒのような貴金属とが担持され
てなる。機関吸気通路およびＮＯx触媒１２より上流の
排気通路内に供給された全燃料量及び全還元剤量に対す
る全空気量の比をＮＯx触媒への流入排気ガスの空燃比
と称すると（以下、排気空燃比と略すときもある）、こ
のＮＯx触媒１２は、排気空燃比がリーンのときにはＮ
Ｏxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると
吸収したＮＯxを放出するＮＯxの吸放出作用を行う。

【００３３】なお、ＮＯx触媒１２より上流の排気通路
内に燃料（炭化水素）あるいは空気が供給されない場合
には、排気空燃比は各気筒に供給される全燃料量に対す
る全空気量の比に一致する。

【００３４】上述のＮＯx触媒１２を機関排気通路内に
配置すればこのＮＯx触媒１２は実際にＮＯxの吸放出作
用を行う。この吸放出作用は図４に示すようなメカニズ
ムで行われているものと考えられる。以下、このメカニ
ズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担
持させた場合を例にとって説明するが、他の貴金属、ア
ルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメ
カニズムとなる。

【００３５】まず、流入排気ガスのリーン度合いが高く
（空燃比が高く）なると流入排気ガス中の酸素濃度が大
巾に増大し、図４（Ａ）に示されるように酸素Ｏ₂がＯ₂
^-またはＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、
流入排気ガスに含まれるＮＯは、白金Ｐｔの表面上でＯ
₂ ^-またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂となる（２ＮＯ＋Ｏ₂→２
ＮＯ₂）。

【００３６】次いで、生成されたＮＯ₂の一部は、白金
Ｐｔ上で酸化されつつＮＯx触媒１２内に吸収されて酸
化バリウムＢａＯと結合しながら、図４（Ａ）に示され
るように硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形でＮＯx触媒１２内に拡
散する。このようにしてＮＯxがＮＯx触媒１２内に吸収
される。

【００３７】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ｐｔの表面でＮＯ₂が生成され、ＮＯx触媒１２のＮＯx
吸収能力が飽和しない限り、ＮＯ₂がＮＯx触媒１２内に
吸収されて硝酸イオンＮＯ₃ ^-が生成される。

【００３８】これに対して、流入排気ガス中の酸素濃度
が低下してＮＯ₂の生成量が低下すると反応が逆方向
（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂）に進み、ＮＯx触媒１２内の硝酸イオ
ンＮＯ ₃ ^-がＮＯ₂またはＮＯの形でＮＯx触媒１２から放
出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と、ＮＯx触媒１２からＮＯxが放出されることになる。
図３に示されるように、流入排気ガスのリーンの度合い
が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、した
がって流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればＮＯ
x触媒１２からＮＯxが放出されることとなる。

【００３９】一方、このとき、排気ガスの空燃比をリッ
チ側に移行せしめ、排気空燃比が理論空燃比またはリッ
チになると、図３に示されるようにこの排気ガス中には
多量の未燃ＨＣ、ＣＯが含まれるようになり、これら未
燃ＨＣ、ＣＯは、白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-またはＯ^2-と反
応して酸化せしめられる。

【００４０】また、排気空燃比が理論空燃比またはリッ
チになると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下する
ためにＮＯx触媒１２からＮＯ₂またはＮＯが放出され、
このＮＯ₂またはＮＯは、図４（Ｂ）に示されるように
未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元せしめられてＮ₂とな
る。

【００４１】即ち、流入排気ガス中のＨＣ、ＣＯは、ま
ず白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-またはＯ^2-とただちに反応して
酸化せしめられ、次いで白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-またはＯ
^2-が消費されてもまだＨＣ、ＣＯが残っていれば、この
ＨＣ、ＣＯによってＮＯx触媒１２から放出されたＮＯx
および気筒から排出されたＮＯxがＮ₂に還元せしめられ
る。

【００４２】このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ₂
またはＮＯが存在しなくなると、ＮＯx触媒１２から次
から次へとＮＯ₂またはＮＯが放出され、さらにＮ₂に還
元せしめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比
またはリッチにすると短時間の内にＮＯx触媒１２から
ＮＯxが放出されることになる。

【００４３】このように、排気空燃比がリーンになると
ＮＯxがＮＯx触媒１２に吸収され、排気空燃比を理論空
燃比あるいはリッチにするとＮＯxがＮＯx触媒１２から
短時間のうちに放出され、Ｎ₂に還元される。したがっ
て、大気中へのＮＯxの排出を阻止することができる。

【００４４】ところで、この実施の形態の内燃機関で
は、内燃機関の運転状態に応じて空燃比を変えて運転す
る空燃比制御が実行される。即ち、この内燃機関では、
リーン条件成立時には両気筒群１ａ、１ｂで燃焼せしめ
られる混合気の空燃比がリーンにされ、リーン条件不成
立時には両気筒群１ａ、１ｂで燃焼せしめられる混合気
の空燃比が理論空燃比にされる。例えば機関負荷が予め
定められた設定負荷よりも高いとき、暖機運転時、また
はＮＯx触媒１２が活性状態にないときにリーン条件が
不成立であると判断され、それ以外はリーン条件が成立
していると判断される。

【００４５】リーン条件成立時に機関から排出される排
気ガスの空燃比はリーンであることから、リーン条件成
立時に排気ガス中のＮＯxはＮＯx触媒１２に吸収され
る。ところが、ＮＯx触媒１２のＮＯx吸収能力には限界
があるのでＮＯx触媒１２のＮＯx吸収能力が飽和する前
にＮＯx触媒１２からＮＯxを放出させる必要がある。そ
こで、この実施の形態では、ＮＯx触媒１２のＮＯx吸収
量が予め定められた設定量よりも多くなったときには両
気筒群１ａ、１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比を
一時的に理論空燃比よりもリッチにしてＮＯx触媒１２
からＮＯxを放出させるとともに還元するようにしてい
る。

【００４６】一方、燃料には硫黄（Ｓ）が含まれてお
り、燃料中の硫黄が燃焼するとＳＯ₂やＳＯ₃などの硫黄
酸化物（ＳＯx）が発生し、ＮＯx触媒１２は排気ガス中
のこれらＳＯxも吸収する。ＮＯx触媒１２のＳＯx吸収
メカニズムはＮＯx吸収メカニズムと同じであると考え
られる。即ち、ＮＯxの吸収メカニズムを説明したとき
と同様に担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを坦持さ
せた場合を例にとって説明すると、前述したように、排
気空燃比がリーンのときには、酸素０₂がＯ₂ ^-またはＯ
^2-の形でＮＯx触媒１２の白金Ｐｔの表面に付着してお
り、流入排気ガス中のＳＯx（例えばＳＯ₂）は白金Ｐｔ
の表面上で酸化されてＳＯ₃となる。

【００４７】その後、生成されたＳＯ₃は、白金Ｐｔの
表面で更に酸化されながらＮＯx触媒１２内に吸収され
て酸化バリウムＢａＯと結合し、硫酸イオンＳＯ₄ ^2-の
形でＮＯx触媒１２内に拡散し硫酸塩ＢａＳＯ₄を生成す
る。この硫酸塩ＢａＳＯ₄は安定していて分解しずら
く、流入排気ガスの空燃比をリッチにしても分解されず
にＮＯx触媒１２内に残ってしまう。したがって、時間
経過に伴いＮＯx触媒１２内のＢａＳＯ₄の生成量が増大
するとＮＯxの吸収に関与できるＢａＯの量が減少して
ＮＯx吸収能力が低下してしまう。これが所謂、ＳＯx被
毒である。

【００４８】ところが、ＮＯx触媒１２内で生成された
硫酸塩ＢａＳＯ₄は、ＮＯx触媒１２の温度が所定の温度
（以下、この温度をＳＯx放出温度という）よりも高い
ときに流入排気空燃比を理論空燃比またはそれより僅か
にリッチにすると分解して硫酸イオンＳＯ₄ ^2-がＳＯ₃の
形でＮＯx触媒１２から放出される。そこで、この実施
の形態では、ＮＯx触媒１２のＳＯx吸収量が予め定めら
れた設定量よりも多くなったときにはＮＯx触媒１２を
加熱しつつ流入排気空燃比を一時的に理論空燃比または
僅かばかりリッチ（例えば１３．５から１４．０程度）
にし、それによってＮＯx触媒１２からＳＯxを放出させ
るようにしている。このとき放出されたＳＯ₃は流入す
る排気ガス中のＨＣ、ＣＯによってただちにＳＯ₂に還
元せしめられる。

【００４９】そして、この実施の形態では、ＮＯx触媒
１２からＳＯxを放出させるためにＮＯx触媒１２を加熱
する手段として、気筒群別空燃比フィードバック制御を
採用する。冒頭で述べたように、ＮＯx触媒１２に流入
する排気ガス中に多量の酸素と多量のＨＣとが同時に含
まれていると、これら酸素及びＨＣがＮＯx触媒１２に
おいて反応するためにこの反応熱でもってＮＯx触媒１
２を加熱することができ、このとき流入排気空燃比が理
論空燃比（好ましくは理論空燃比よりも僅かばかりリッ
チ）であるとＮＯx触媒１２においてＨＣをＮＯx触媒１
２の加熱のために有効に利用することができるととも
に、ＳＯx放出を効率的に行うことができる。

【００５０】一方、図３に示されるように、気筒で燃焼
せしめられる混合気の空燃比をリッチにすれば排気ガス
中に多量のＨＣが含まれ、リーンにすれば排気ガス中に
多量の酸素が含まれる。そこで、この実施の形態では、
ＮＯx触媒１２からＳＯxを放出すべきときには、第１の
気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチ
空燃比にして多量のＨＣが含まれる排気ガスを形成し、
第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比を
リーン空燃比にして多量の酸素が含まれる排気ガスを形
成するとともに、ＮＯx触媒１２に流入する排気ガスの
平均空燃比である流入排気平均空燃比が理論空燃比（好
ましくは理論空燃比よりも僅かばかりリッチ）になるよ
うに制御する。

【００５１】次に、この実施の形態における燃料噴射量
制御について説明する。第１の気筒群１ａの各気筒の燃
料噴射時間ＴＡＵ１及び第２の気筒群１ｂの各気筒の燃
料噴射時間ＴＡＵ２は次式に基づいてそれぞれ算出され
る。

【００５２】ＴＡＵ１＝ＴＡＵＣ・（１＋ＫＣ）ＴＡＵ２＝ＴＡＵＣ・（１−ＫＣ）ここでＴＡＵＣは補正済み燃料噴射時間、ＫＣは変更係
数をそれぞれ表している。

【００５３】補正済み燃料噴射時間ＴＡＵＣは次式に基
づいて算出される。ＴＡＵＣ＝（ＴＢ・ＫＴ）・（１＋ＦＡＦ＋ＫＫ）ここでＴＢは基本燃料噴射時間、ＫＴは目標空燃比係
数、ＦＡＦはフィードバック補正係数、ＫＫは補正係数
をそれぞれ表している。

【００５４】基本燃料噴射時間ＴＢは機関に供給される
全燃料量に対する全空気量の割合を理論空燃比にするの
に必要な燃料噴射時間であって予め実験により求められ
ている。この基本燃料噴射時間ＴＢは機関運転状態例え
ば機関負荷を表すサージタンク３内の絶対圧ＰＭ及び機
関回転数Ｎの関数として図５に示すマップの形で予めＥ
ＣＵ２０のＲＯＭ２２内に記憶されている。

【００５５】目標空燃比係数ＫＴはＮＯx触媒１２の流
入排気平均空燃比の目標値に応じて定められる係数であ
る。流入排気平均空燃比の目標値が理論空燃比のときに
はＫＴ＝１．０とされ、リッチのときにはＫＴ＞１．０
とされ、リーンのときにはＫＴ＜１．０とされる。従っ
て、積（ＴＢ・ＫＴ）は機関に供給される全燃料量に対
する全空気量の割合を流入排気平均空燃比の目標値にす
るのに必要な燃料噴射時間を表していることになる。

【００５６】フィードバック補正係数ＦＡＦは流入排気
平均空燃比の目標値が理論空燃比または僅かばかりリッ
チのときに上流側空燃比センサ１８の出力信号に基づい
て算出される係数であり、流入排気平均空燃比をその目
標値に維持するためのものである。流入排気平均空燃比
の目標値がリーンまたはリッチのときにはフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦは零に固定される。

【００５７】ＫＫは暖機運転時増量補正係数、加速時増
量補正係数、学習補正係数などを一まとめにして表した
ものであり、補正する必要がないときには零にされる。
変更係数ＫＣは第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混
合気の空燃比と第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混
合気の空燃比とを互いに異ならしめるためのものであ
り、特に第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気の
空燃比を流入排気平均空燃比の目標値よりもリッチにし
かつ第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃
比を流入排気平均空燃比の目標値よりもリーンにするた
めのものである。全気筒で燃焼せしめられる混合気の空
燃比を等しくすべきときには変更係数ＫＣは零に固定さ
れる。この変更係数ＫＣはＮＯx触媒１２の触媒温度Ｔ
ＮＡが後述するＳＯx放出温度よりも高く維持されるよ
うに予め定められており、機関運転状態例えばサージタ
ンク３内の絶対圧ＰＭ及び機関回転数Ｎの関数として図
６に示すマップの形で予めＥＣＵ２０のＲＯＭ２２内に
記憶されている。

【００５８】前述したように、この内燃機関では、リー
ン条件成立時には両気筒群１ａ、１ｂで燃焼せしめられ
る混合気の空燃比をリーン空燃比にすることから、その
時には流入排気平均空燃比の目標値をリーン空燃比にす
る。一方、リーン条件不成立時には両気筒群１ａ、１ｂ
で燃焼せしめられる混合気の空燃比を理論空燃比にする
ことから、その時には流入排気平均空燃比の目標値を理
論空燃比にする。従って、リーン条件成立時には目標空
燃比係数ＫＴは１．０よりも小さいＫＬ（例えば０．
６）にされ、フィードバック補正係数ＦＡＦは零に固定
され、変更係数ＫＣは零に固定される。また、リーン条
件不成立時には目標空燃比係数ＫＴは１．０に固定さ
れ、フィードバック補正係数ＦＡＦは上流側空燃比セン
サ１８の出力信号に基づいて算出され、変更係数ＫＣは
零に固定される。

【００５９】また、前述したように、この内燃機関で
は、ＮＯx触媒１２に吸収されているＮＯxを放出・還元
すべきときには、両気筒群１ａ、１ｂで燃焼せしめられ
る混合気の空燃比を一時的に理論空燃比よりもリッチに
するが、その時には、目標空燃比係数ＫＴは１．０より
も大きいＫＮ（例えば１．３）に一時的に切り換えら
れ、フィードバック補正係数ＦＡＦは零に固定され、変
更係数ＫＣは零に固定される。

【００６０】さらに、前述したように、この内燃機関で
は、ＮＯx触媒１２に吸収されているＳＯxを放出すべき
ときには、第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気
の空燃比をリッチ空燃比にし、第２の気筒群１６で燃焼
せしめられる混合気の空燃比をリーン空燃比にするとと
もに、流入排気平均空燃比を理論空燃比（好ましくは理
論空燃比よりも僅かばかりリッチ）にするが、その時に
は、目標空燃比係数ＫＴは１．０に一時的に切り換えら
れ、フィードバック補正係数ＦＡＦが上流側空燃比セン
サ１８の出力信号に基づいて算出され、変更係数ＫＣが
機関運転状態に基づいて算出される。

【００６１】したがって、ＮＯx触媒１２からＳＯxを放
出すべきときには、第１の気筒群１ａの排気ガスの空燃
比の目標値を流入排気平均空燃比の目標値よりもリッチ
に設定しかつ第２の気筒群１ｂの排気ガスの空燃比の目
標値を流入排気平均空燃比の目標値よりもリーンに設定
するとともに、第１及び第２の気筒群１ａ、１ｂの排気
ガスの空燃比がそれぞれ対応する目標値のときに流入排
気平均空燃比が理論空燃比となるように、第１及び第２
の気筒群１ａ、１ｂの排気ガスの空燃比の目標値をそれ
ぞれ設定することになる。

【００６２】ところで、ＮＯx触媒１２からＳＯxを放出
すべきときに流入排気平均空燃比がその目標値よりもリ
ーンになると、ＮＯx触媒１２からＳＯxが放出されにく
くなるだけでなく、ＮＯx触媒１２から一旦放出された
ＳＯxが再びＮＯx触媒１２に吸収される虞れがあり、ま
た、ＮＯx触媒１２の三元機能によるＮＯx浄化率が低下
して排気エミッションが悪化する虞れがある。一方、流
入排気平均空燃比が目標値よりも過度にリッチになる
と、燃料消費率が悪化したりＮＯx触媒１２が加熱され
て熱劣化する虞れがある。

【００６３】従って、ＮＯx触媒１２からＳＯxを放出す
べきときには流入排気平均空燃比をその目標値に維持す
ることが非常に重要であり、そのために、この第１の実
施の形態では、ＮＯx触媒１２からＳＯxを放出すべきと
きには上流側空燃比センサ１８の出力信号に基づいてフ
ィードバック補正係数ＦＡＦを算出し、流入排気平均空
燃比をフィードバック制御するようにしているのであ
る。

【００６４】また、前述の如くリーン条件不成立時に流
入排気平均空燃比の目標値を理論空燃比とするときに
は、ＮＯx触媒１２の三元機能による排気浄化を効率的
に行わしめるために、流入排気平均空燃比を理論空燃比
に維持する必要がある。そこで、この第１の実施の形態
では、リーン条件不成立時にも、上流側空燃比センサ１
８の出力信号に基づいてフィードバック補正係数ＦＡＦ
を算出し、流入排気平均空燃比をフィードバック制御す
るようにしているのである。

【００６５】上流側空燃比センサ１８にはどのようなセ
ンサを用いてもよいが、この第１の実施の形態では排気
ガス中の酸素濃度に応じて出力電圧が変化する空燃比セ
ンサを用いる。この上流側空燃比センサ１８の出力電圧
Ｖ₁は図７に示すように、空燃比が理論空燃比であると
基準電圧ＶＳ₁（例えば０．４５Ｖ）となり、空燃比が
かなりリッチになるとリッチ側基準電圧ＶＲよりも大き
な値（約０．９Ｖ）で一定となり、空燃比がかなりリー
ンになるとリーン側基準電圧ＶＬよりも小さな値（約
０．１Ｖ）で一定となる。

【００６６】ところで、ＮＯx触媒１２の上流に設置さ
れた上流側空燃比センサ１８の検出信号に基づいてＮＯ
x触媒１２に流入する排気ガスの空燃比のフィードバッ
ク制御を実行する場合、ＮＯx触媒１２からＳＯxを放出
すべきときに前述した気筒群別空燃比フィードバック制
御を行い第１の気筒群１ａにおいてリッチ空燃比で燃焼
するとＨ₂が発生し、このＨ₂が上流側空燃比センサ１８
による空燃比の検出に悪影響を及ぼす結果、上流側空燃
比センサ１８は流入排気平均空燃比を実際の値よりもリ
ッチに誤検出してしまうことは冒頭で述べたとおりであ
る。そして、リッチ側に偏った検出結果に基づいて流入
排気平均空燃比のフィードバック制御を行うと、流入排
気平均空燃比が目標値である理論空燃比よりもリーン側
に誤補正されてしまう。

【００６７】そこで、この問題に対処するに、第１の実
施の形態の排気浄化装置では、ＮＯx触媒１２からＳＯx
を放出すべきときには、気筒群別空燃比フィードバック
制御の実行条件に応じて流入排気平均空燃比のフィード
バック目標値を理論空燃比よりもリッチ側に補正するこ
とにより、実質的に流入排気平均空燃比を理論空燃比に
制御せしめるようにした。

【００６８】流入排気平均空燃比のフィードバック目標
値をリッチ側に補正する具体的方法としては、第１の気
筒群１ａで燃焼せしめられる混合気のリッチ度合いが大
きいほど発生するＨ₂量が多くなり、また、吸入空気量
が多いほど発生するＨ₂量が多くなり、そして、Ｈ₂量が
多いほど上流側空燃比センサ１８の検出値のリッチ側へ
の偏り（誤検出幅）が大きくなることから、予め実験に
より、吸入空気量（ｅｇａ）及び第１の気筒群１ａにお
ける混合気のリッチ度合いを表すリッチ係数（ｅｋｓｒ
ｌ）と、実際の流入排気平均空燃比を理論空燃比に制御
するために設定すべきフィードバック目標値（以下、こ
れを見かけ上の目標空燃比という）との関係を求め、こ
れをマップ化しておく方法を例示することができる。

【００６９】尚、第１の気筒群１ａのリッチ係数（ｅｋ
ｓｒｌ）と前記変更係数ＫＣとの間には次式の関係があ
る。ｅｋｓｒｌ＝１＋ＫＣ図８は、第１の気筒群１ａのリッチ係数（ｅｋｓｒｌ）
をパラメータとして、吸入空気量（ｅｇａ）と前記見か
け上の目標空燃比との関係を求めた実験結果の一例であ
る。ここで、第１の気筒群１ａにおける混合気の空燃比
が理論空燃比（１４．６）であるときにはＫＣが零であ
るから、そのときには、ｅｋｓｒｌ＝１となり、ｅｋｓ
ｒｌが大きくなるに従ってリッチ度合いが大きくなる。

【００７０】この実験結果を基に、図９に示すように、
第１の気筒群１ａのリッチ係数（ｅｋｓｒｌ）と吸入空
気量（ｅｇａ）をパラメータとして見かけ上の目標空燃
比を算出するための目標空燃比補正マップを作成し、こ
れをＥＣＵ２０のＲＯＭ２２に予め記憶させておく。

【００７１】次に、第１の実施の形態における流入排気
平均空燃比の制御方法を具体的に説明する。まず、フラ
グ制御について図１０を参照して説明する。図１０のフ
ローチャートはフラグ制御ルーチンを示しており、この
フラグ制御ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭ２２に
記憶されていて、ＣＰＵ２４により予め定められた設定
時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。

【００７２】＜ステップ１０１＞フラグ制御ルーチンで
は、ＥＣＵ２０は、まずステップ１０１において、ＲＡ
Ｍ２３の所定領域に予め設定されたＳＯxフラグ記憶領
域にアクセスし、“１”が記憶されているか否か判定す
る。ＳＯxフラグ記憶領域は、ＮＯx触媒１２に吸収され
ているＳＯx量（ＳＳ）が予め設定した限界量（ＳＳ₁）
を越えているときには「１」が記憶され、ＮＯx触媒１
２に吸収されているＳＯx量（ＳＳ）が前記限界量（Ｓ
Ｓ₁）以下のときには「０」が記憶される領域である。

【００７３】＜ステップ１０２＞ステップ１０１におい
て否定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ１０
２に進む。ステップ１０２において、ＥＣＵ２０は、Ｒ
ＡＭ２３の所定領域に予め設定されたＮＯxフラグ記憶
領域にアクセスし、“１”が記憶されているか否か判定
する。ＮＯxフラグ記憶領域は、ＮＯx触媒１２に吸収さ
れているＮＯx量（ＳＮ）が予め設定した限界量（Ｓ
Ｎ₁）を越えているときには「１」が記憶され、ＮＯx触
媒１２に吸収されているＮＯx量（ＳＮ）が前記限界量
（ＳＮ₁）以下のときには「０」が記憶される領域であ
る。

【００７４】＜ステップ１０３＞ステップ１０２におい
て否定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ１０
３に進み、ＮＯx触媒１２に吸収されているＳＯx量（Ｓ
Ｓ）を例えば機関運転状態に基づいて算出し、ＳＯx吸
収量カウンタをインクリメントする。

【００７５】＜ステップ１０４＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ１０４に進み、ＮＯx触媒１２に吸収されてい
るＮＯx量（ＳＮ）を例えば機関運転状態に基づいて算
出し、ＮＯx吸収量カウンタをインクリメントする。

【００７６】＜ステップ１０５＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ１０５に進み、ＮＯx触媒１２に吸収されてい
るＳＯx量（ＳＳ）が前記限界量（ＳＳ₁）よりも大きい
か否か判定する。

【００７７】＜ステップ１０６＞ステップ１０５におい
て肯定判定した場合には、即ち、ＳＳ＞ＳＳ₁のときに
は、ＥＣＵ２０はステップ１０６に進み、ＳＯxフラグ
記憶領域の値を「０」から「１」に書き換える。ステッ
プ１０６の処理を実行し終えると、ＥＣＵ２０は、本ル
ーチンの実行を一旦終了する。

【００７８】＜ステップ１０７＞一方、ステップ１０５
において否定判定した場合には、即ち、ＳＳ≦ＳＳ₁の
ときには、ＥＣＵ２０は、ステップ１０７に進み、ＮＯ
x触媒１２に吸収されているＮＯx量（ＳＮ）が前記限界
値（ＳＮ₁）よりも大きいか否か判定する。ステップ１
０７において否定判定した場合には、即ち、ＳＮ≦ＳＮ
₁のときには、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦
終了する。

【００７９】＜ステップ１０８＞ステップ１０７におい
て肯定判定した場合には、即ち、ＳＮ＞ＳＮ₁のときに
は、ＥＣＵ２０は、ステップ１０８に進み、ＮＯxフラ
グ記憶領域の値を「０」から「１」に書き換える。ステ
ップ１０８の処理を実行し終えると、ＥＣＵ２０は、本
ルーチンの実行を一旦終了する。

【００８０】＜ステップ１０９＞一方、ステップ１０２
において肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステッ
プ１０９に進み、ＮＯxフラグ記憶領域に「１」が記憶
されてから予め定められた設定時間だけ経過したか否
か、すなわちＮＯx触媒１２のＮＯx放出作用が完了した
か否か判定する。ステップ１０９において否定判定した
場合には、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了
する。

【００８１】＜ステップ１１０＞ステップ１０９におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ１１
０に進み、ＮＯxフラグ記憶領域の値を「１」から
「０」に書き換える。

【００８２】＜ステップ１１１＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ１１１に進み、ＮＯx吸収量カウンタのカウン
ト値を「０」に戻し、本ルーチンの実行を一旦終了す
る。

【００８３】＜ステップ１１２＞一方、ステップ１０１
において肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステッ
プ１１２に進み、ＳＯxフラグ記憶領域に「１」が記憶
されてから予め定められた設定時間だけ経過したか否
か、すなわちＮＯx触媒１２のＳＯx放出作用が完了した
か否か判定する。ステップ１１２において否定判定した
場合には、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了
する。

【００８４】＜ステップ１１３＞ステップ１１２におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ１１
３に進み、ＳＯxフラグ記憶領域の値を「１」から
「０」に書き換える。

【００８５】＜ステップ１１４＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ１１４に進み、ＳＯx吸収量カウンタのカウン
ト値を「０」に戻す。次いで、ＥＣＵ２０は、ステップ
１１０およびステップ１１１の処理を実行して、本ルー
チンの実行を一旦終了する。ＮＯx触媒１２からＳＯxを
放出させるべく流入排気平均空燃比を理論空燃比にする
と、このときＮＯx触媒１２に吸収されているＮＯxも放
出される。ＮＯx触媒１２のＮＯx放出作用を完了させる
ために必要な時間はＮＯx触媒１２のＳＯx放出作用を完
了させるために必要な時間よりもかなり短く、したがっ
てＮＯx触媒１２のＳＯx放出作用が完了したときにはＮ
Ｏx放出作用も完了している。そこで、ＳＯx放出作用が
完了したときには、ＳＯxフラグ記憶領域の値を「１」
から「０」に書き換えるだけでなく、ＮＯxフラグ記憶
領域の値も「１」から「０」に書き換えるようにしてい
る。

【００８６】次に、燃料噴射時間算出処理について図１
１を参照して説明する。図１１のフローチャートは燃料
噴射時間算出ルーチンを示しており、この燃料噴射時間
算出ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭ２２に記憶さ
れていて、ＣＰＵ２４により予め定められた設定クラン
ク角毎に繰り返し実行されるルーチンである。

【００８７】＜ステップ２０１＞燃料噴射時間算出ルー
チンでは、ＥＣＵ２０は、まずステップ２０１におい
て、図５に示される基本燃料噴射時間マップを参照し
て、現在の機関運転状態に基づき基本燃料噴射時間ＴＢ
を算出する。

【００８８】＜ステップ２０２，２０３＞次に、ＥＣＵ
２０は、ステップ２０２に進み、補正係数ＫＫを算出
し、さらに、ステップ２０３に進み、リーン条件が成立
しているか、否か判定する。

【００８９】＜ステップ２０４＞ステップ２０３におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ２０
４に進み、ＲＡＭ２３のＳＯxフラグ記憶領域にアクセ
スし、「１」が記憶されているか否か判定する。

【００９０】＜ステップ２０５＞ステップ２０４におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ２０
５に進み、ＳＯx被毒回復制御実行条件が成立している
か否か判定する。ここでは、機関負荷が所定値以上であ
り、機関回転数が所定値以上であるなどの要件が満たさ
れたとき、ＳＯx被毒回復制御実行条件が成立する。

【００９１】＜ステップ２０６＞ステップ２０５におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ２０
６に進み、図６に示される変更係数マップを参照して、
現在の機関運転状態に基づき変更係数ＫＣを算出し、さ
らに、この変更係数ＫＣから第１の気筒群１ａのリッチ
係数（ｅｋｓｒｌ）を算出する。ｅｋｓｒｌ＝１＋ＫＣ

【００９２】＜ステップ２０７＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ２０７に進み、図９に示される目標空燃比補正
マップを参照し、ステップ２０６で算出したリッチ係数
（ｅｋｓｒｌ）と吸入空気量（ｅｇａ）に基づき、見か
け上の目標空燃比ＡＦを算出する。

【００９３】＜ステップ２０８＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ２０８に進み、ステップ２０７で算出した見か
け上の目標空燃比ＡＦから目標空燃比係数ＫＴを算出す
る。

【００９４】＜ステップ２０９＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ２０９に進み、ＦＡＦ算出処理を実行してフィ
ードバック補正係数ＦＡＦを算出する。ＦＡＦ算出処理
については後で詳述する。次いで、ＥＣＵ２０は、ステ
ップ２１７に進む。

【００９５】＜ステップ２１０＞一方、ステップ２０４
あるいはステップ２０５において否定判定した場合に
は、ＥＣＵ２０は、ステップ２１０に進み、ＲＡＭ２３
のＮＯxフラグ記憶領域にアクセスし、「１」が記憶さ
れているか否か判定する。

【００９６】＜ステップ２１１＞ステップ２１０におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ２１
１に進み、目標空燃比係数ＫＴとしてＫＮ（例えば１．
３）を記憶する。

【００９７】＜ステップ２１２＞これに対し、ステップ
２１０において否定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、
ステップ２１２に進み、目標空燃比係数ＫＴとしてＫＬ
（例えば０．６）を記憶する。

【００９８】＜ステップ２１３＞ステップ２１１あるい
はステップ２１２の処理を実行した後、ＥＣＵ２０は、
ステップ２１３に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦ
として「０」を記憶する。

【００９９】＜ステップ２１４＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ２１４に進み、変更係数ＫＣとして「０」を記
憶し、さらに、ステップ２１７に進む。

【０１００】＜ステップ２１５＞一方、ステップ２０３
において否定判定した場合には、即ち、リーン条件が不
成立のときには、ＥＣＵ２０は、ステップ２１５に進
み、目標空燃比係数ＫＴとして「１．０」を記憶する。

【０１０１】＜ステップ２１６＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ２１６に進み、ＦＡＦ算出処理を実行して、フ
ィードバック補正係数ＦＡＦを算出する。次いで、ＥＣ
Ｕ２０は、ステップ２１４に進み、変更係数ＫＣとして
「０」を記憶し、さらに、ステップ２１７に進む。

【０１０２】＜ステップ２１７＞ステップ２１７におい
て、ＥＣＵ２０は、補正済み燃料噴射時間ＴＡＵＣを算
出する。ＴＡＵＣ＝（ＴＢ・ＫＴ）・（１＋ＦＡＦ＋ＫＫ）

【０１０３】＜ステップ２１８＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ２１８に進み、第１の気筒群１ａの気筒の燃料
噴射時間ＴＡＵ１を算出する。ＴＡＵ１＝ＴＡＵＣ・（１＋ＫＣ）

【０１０４】＜ステップ２１９＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ２１９に進み、第２の気筒群１ｂの気筒の燃料
噴射時間ＴＡＵ２を算出して、本ルーチンの実行を終了
する。ＴＡＵ２＝ＴＡＵＣ・（１−ＫＣ）

【０１０５】次に、ＳＯx放出時およびリーン条件不成
立時におけるフィードバック補正係数算出処理（燃料噴
射時間算出ルーチンにおけるステップ２０９及びステッ
プ２１６）について図１２のフローチャートを参照して
説明する。図１２のフローチャートはフィードバック補
正係数算出ルーチン（以下、ＦＡＦ算出ルーチンと略
す）を示すものであり、ＦＡＦ算出ルーチンは、予めＥ
ＣＵ２０のＲＯＭ２２に記憶されており、ＣＰＵ２４に
より所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。

【０１０６】＜ステップ３０１＞ＦＡＦ算出ルーチンで
は、ＥＣＵ２０は、まずステップ３０１において、上流
側空燃比センサ１８の出力電圧Ｖ₁が基準電圧ＶＳ₁より
も大きいか否か、すなわち上流側空燃比センサ１８によ
り検出される排気ガスの空燃比である検出排気空燃比が
理論空燃比よりもリッチであるか否か判定する。

【０１０７】＜ステップ３０２＞ステップ３０１におい
て肯定判定した場合、すなわち検出排気空燃比がリッチ
と判定されたときには、ＥＣＵ２０は、ステップ３０２
に進み、前回このＦＡＦ算出ルーチンを実行したときの
ステップ３０１の判定結果が否定判定であったか否か、
即ち、前回のＦＡＦ算出ルーチン実行時に検出排気空燃
比がリーンと判定されていたか否か判定する。

【０１０８】＜ステップ３０３＞ステップ３０２におい
て肯定判定した場合には、即ち、このＦＡＦ算出ルーチ
ンを前回実行したときと今回実行したときで検出排気空
燃比がリーンからリッチに変化したときには、ＥＣＵ２
０は、ステップ３０３に進む。ステップ３０３におい
て、ＥＣＵ２０は、フィードバック補正係数ＦＡＦから
リーンスキップ量ＳＬを減算する。その結果、図１３に
示されるように、フィードバック補正係数ＦＡＦはリー
ンスキップ量ＳＬだけ急激に減少せしめられる．

【０１０９】＜ステップ３０４＞これに対し、ステップ
３０２において否定判定した場合には、即ち、ＦＡＦ算
出ルーチンを前回実行したときも今回実行したときも検
出排気空燃比がリッチと判定された場合には、ＥＣＵ２
０は、ステップ３０４に進む。ステップ３０４におい
て、ＥＣＵ２０は、フィードバック補正係数ＦＡＦから
積分値ＫＬを減算する。ここで、積分値ＫＬはリーンス
キップ量ＳＬよりも十分に小さい値とする。その結果、
図１３に示されるように、フィードバック補正係数ＦＡ
Ｆは徐々に減少せしめられる。

【０１１０】＜ステップ３０５＞一方、ステップ３０１
において否定判定した場合には、即ち、検出排気空燃比
がリーンと判定された場合には、ＥＣＵ２０は、ステッ
プ３０５に進み、前回このＦＡＦ算出ルーチンを実行し
たときのステップ３０１の判定結果が肯定判定であった
か否か、即ち、前回のＦＡＦ算出ルーチン実行時に検出
排気空燃比がリッチと判定されていたか否か判定する。

【０１１１】＜ステップ３０６＞ステップ３０５におい
て肯定判定した場合には、即ち、このＦＡＦ算出ルーチ
ンを前回実行したときと今回実行したときで検出排気空
燃比がリッチからリーンに変化したときには、ＥＣＵ２
０は、ステップ３０６に進む。ステップ３０６におい
て、ＥＣＵ２０は、フィードバック補正係数ＦＡＦにリ
ッチスキップ量ＳＲを加算する。その結果、図１３に示
されるように、フィードバック補正係数ＦＡＦはリッチ
スキップ量ＳＲだけ急激に増大せしめられる。

【０１１２】＜ステップ３０７＞これに対し、ステップ
３０５において否定判定した場合には、即ち、ＦＡＦ算
出ルーチンを前回実行したときも今回実行したときも検
出排気空燃比がリーンと判定された場合には、ＥＣＵ２
０は、ステップ３０７に進む。ステップ３０７におい
て、ＥＣＵ２０は、フィードバック補正係数ＦＡＦに積
分値ＫＲを加算する。ここで、積分値ＫＲはリッチスキ
ップ量ＳＲよりも十分に小さい値とする。その結果、図
１３に示されるように、フィードバック補正係数ＦＡＦ
は徐々に増大せしめられる。

【０１１３】以上のように、この第１の実施の形態にお
ける排気浄化装置においては、ＳＯx放出時に上流側空
燃比センサ１８の出力信号に基づいて気筒群別空燃比フ
ィードバック制御を実行する場合に、流入排気平均空燃
比のフィードバック目標値を理論空燃比よりもリッチ側
に補正することにより、流入排気平均空燃比を実質的に
理論空燃比に高精度に制御することができることとな
る。その結果、ＮＯx触媒１２からＳＯxの放出が極めて
効率的に行われてＮＯx触媒１２をＳＯx被毒から確実に
回復させることができるとともに、ＳＯx放出時の排気
エミッションを向上させることができる。

【０１１４】また、流入排気平均空燃比の目標設定範囲
が広くなり、フィードバック周波数の低下を伴わない目
標空燃比の設定が可能になる。

【０１１５】〔第２の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第２の実施の形態を図１４及
び図１５の図面を参照して説明する。

【０１１６】前述した第１の実施の形態では、ＳＯx放
出時に上流側空燃比センサ１８の出力信号に基づいて気
筒群別空燃比フィードバック制御を実行したが、この第
２の実施の形態では、それに加えて下流側空燃比センサ
１９の出力信号に基づいて気筒群別空燃比フィードバッ
ク制御を実行する。

【０１１７】特開平１１−１８２２９６号公報等に開示
されているように、従来から、触媒上流に設置された空
燃比センサにより空燃比フィードバック制御を行う場合
に、該空燃比センサの出力特性のバラツキや経時変化を
補償するために、触媒下流にも空燃比センサを設置し、
触媒上流の空燃比センサによる空燃比フィードバック制
御に加えて触媒下流の空燃比センサによる空燃比フィー
ドバック制御を行う２Ｏ₂センサ空燃比フィードバック
制御システムが提案されている。

【０１１８】第２の実施の形態の排気浄化装置は、ＳＯ
x放出時の気筒群別空燃比フィードバック制御に２Ｏ₂セ
ンサ空燃比フィードバック制御を応用したものである。
気筒群別空燃比フィードバック制御に２Ｏ₂センサ空燃
比フィードバック制御システムを応用する場合に、気筒
群別空燃比フィードバック制御でないとき（即ち、ＳＯ
x放出時以外で空燃比を理論空燃比に制御するとき）と
全く同じ制御方法で２Ｏ₂センサ空燃比フィードバック
制御を行うことも可能である。

【０１１９】しかしながら、ＳＯx放出時には流入排気
平均空燃比を理論空燃比よりも僅かにリッチにした方が
ＮＯx触媒１２からＳＯxを放出し易いことがわかってい
るので、ＳＯx放出時以外のときの２Ｏ₂センサ空燃比フ
ィードバック制御よりも、ＳＯx放出時の気筒群別空燃
比フィードバック制御のときの２Ｏ₂センサ空燃比フィ
ードバック制御を若干リッチ傾向になるように制御する
のが好ましい。

【０１２０】また、下流側空燃比センサ１９は、上流側
空燃比センサ１８と同じように排気ガス中の酸素濃度に
応じて出力電圧が変化するタイプのもので構成すること
もできるが、単に、排気ガスの空燃比が理論空燃比より
もリッチかリーンかを検出できる程度のもの（所謂、Ｏ
₂センサ）であってもよい。

【０１２１】第２の実施の形態における内燃機関の排気
浄化装置の具体例を説明する。図１４は、第２の実施の
形態における２Ｏ₂センサ空燃比フィードバック制御の
フローチャートである。尚、この第２の実施の形態で
は、説明の都合上、上流側空燃比センサ１８による空燃
比フィードバック制御のことをメイン空燃比フィードバ
ック制御といい、下流側空燃比センサ１９による空燃比
フィードバック制御のことをサブ空燃比フィードバック
制御という。

【０１２２】＜ステップ４０１＞まず、ＥＣＵ２０は、
ステップ４０１において、メイン空燃比フィードバック
制御実行条件が成立しているか否か判定する。ここで、
リーン条件不成立であるとき、あるいは、リーン条件成
立でＳＯxフラグが「１」であるときは、メイン空燃比
フィードバック制御実行条件が成立する。ステップ４０
１において否定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、本ル
ーチンの実行を一旦終了する。

【０１２３】＜ステップ４０２＞ステップ４０１におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ４０
２に進み、メイン空燃比フィードバック制御を実行す
る。メイン空燃比フィードバック制御は、例えば４ｍｓ
ｅｃのような所定時間毎に上流側空燃比センサ１８の出
力信号に基づいて実行される。ステップ４０２のメイン
空燃比フィードバック制御については、第１の実施の形
態における上流側空燃比センサ１８の出力信号に基づく
空燃比フィードバック制御と同じであるので説明を省略
する。

【０１２４】＜ステップ４０３＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ４０３に進み、サブ空燃比フィードバック制御
実行条件が成立しているか否か判定する。冷却水温が所
定温度以下のとき、下流側空燃比センサ１９が故障して
いるときなどは、サブ空燃比フィードバック制御実行条
件が不成立となり、その他の場合が実行条件成立であ
る。ステップ４０３において否定判定した場合には、Ｅ
ＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

【０１２５】＜ステップ４０４＞ステップ４０３におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ４０
４に進み、サブ空燃比フィードバック制御を実行し、本
ルーチンの実行を一旦終了する。サブ空燃比フィードバ
ック制御は、例えば１ｓｅｃのような所定時間毎に下流
側空燃比センサ１９の出力信号に基づいて、メイン空燃
比フィードバック制御に関与する定数としてのリッチス
キップ量ＳＲ、リーンスキップ量ＳＬを設定するために
実行される。次に、サブ空燃比フィードバック制御につ
いて図１５を参照して説明する。

【０１２６】＜ステップ５０１＞ＥＣＵ２０は、まず、
ステップ５０１において、サブ空燃比フィードバック制
御実行条件が成立しているか否か判定する。サブ空燃比
フィードバック制御実行条件については前述したとおり
である。ステップ５０１において否定判定した場合に
は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

【０１２７】＜ステップ５０２＞ステップ５０１におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ５０
２に進み、ＲＡＭ２３のＳＯxフラグ記憶領域にアクセ
スし、「１」が記憶されているか否か判定する。

【０１２８】＜ステップ５０３，５０４＞ＥＣＵ２０
は、ステップ５０２において肯定判定した場合には、Ｓ
Ｏx放出時であると判断してステップ５０３に進み△Ｓ
Ｒとして△ＳＲ₂を記憶し、ステップ５０２において否
定判定した場合には、ＳＯx放出時以外であると判断し
てステップ５０４に進み△ＳＲとして△ＳＲ₁を記憶す
る。ここで、△ＳＲ₂と△ＳＲ ₁はいずれも固定値であ
り、△ＳＲ₂は△ＳＲ₁よりも大きい（△ＳＲ₂＞△Ｓ
Ｒ₁）。これにより、ＳＯx放出時にはＳＯx放出時以外
の時よりも大きな△ＳＲ量を採用することになる。

【０１２９】＜ステップ５０５＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ５０５に進み、下流側空燃比センサ１９の出力
電圧Ｖ₂が基準電圧ＶＳ₂よりも小さいか否か、すなわ
ち、ＮＯx触媒１２より下流の排気ガスの空燃比が理論
空燃比よりもリーンか否か判定する。

【０１３０】＜ステップ５０６＞ステップ５０５におい
て肯定判定した場合、すなわち、理論空燃比よりもリー
ンであると判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ
５０６に進み、リッチスキップ量ＳＲを増大補正すべ
く、次式によりリッチスキップ量ＳＲを算出する。ＳＲ＝ＳＲ＋△ＳＲ

【０１３１】＜ステップ５０７＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ５０７に進み、リーンスキップ量ＳＬを減少補
正すべく、次式によりリーンスキップ量ＳＬを算出す
る。ＳＬ＝ＳＬ−△ＳＲ

【０１３２】＜ステップ５０８＞一方、ステップ５０５
において否定判定した場合、すなわち、理論空燃比より
もリッチであると判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ス
テップ５０８に進み、リッチスキップ量ＳＲを減少補正
すべく、次式によりリッチスキップ量ＳＲを算出する。ＳＲ＝ＳＲ−△ＳＲ

【０１３３】＜ステップ５０９＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ５０９に進み、リーンスキップ量ＳＬを増大補
正すべく、次式によりリーンスキップ量ＳＬを算出す
る。ＳＬ＝ＳＬ＋△ＳＲ

【０１３４】このように、ＳＯx放出時の気筒群別空燃
比フィードバック制御において上流側空燃比センサ１８
と下流側空燃比センサ１９による空燃比フィードバック
制御を採用したことにより、上流側空燃比センサ１８の
出力特性のバラツキや経時変化を補償することができ
る。特に、下流側空燃比センサ１９には上流側空燃比セ
ンサ１８のように水素に起因した誤検出がないので、排
気空燃比をより正確に理論空燃比に制御することがで
き、その結果、ＳＯx放出時の排気エミッションをさら
に向上させることができる。

【０１３５】また、ＳＯx放出時にはＳＯx放出時以外の
時よりも大きな△ＳＲ量を採用して２Ｏ₂センサ空燃比
フィードバック制御を行っているので、ＮＯx触媒１２
の流入排気平均空燃比を僅かにリッチサイドに制御する
ことができ、ＳＯx放出をより効果的に行うことができ
る。

【０１３６】〔第３の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第３の実施の形態を図１６か
ら図１８の図面を参照して説明する。

【０１３７】この第３の実施の形態における内燃機関の
排気浄化装置においては、前述第１の実施の形態におけ
る気筒群別空燃比フィードバック制御を実行するに際し
て、実行開始第一番目の燃料噴射（燃焼）が必ず、リッ
チ空燃比で燃焼せしめるべき気筒（以下の説明ではこの
気筒をリッチ気筒と称す）になるようにする。前述の第
１の実施の形態では、第１の気筒群１ａに属する１番気
筒及び４番気筒がリッチ気筒に該当し、第２の気筒群１
ｂに属する２番気筒と３番気筒は、リーン空燃比で燃焼
せしめるべき気筒（以下の説明ではこの気筒をリーン気
筒と称す）に該当する。

【０１３８】初めに、気筒群別空燃比フィードバック制
御を実行する際にリッチ気筒から燃料噴射（燃焼）を行
うべき理由について説明する。図１６は、気筒群別空燃
比フィードバック制御実行直後のＮＯx触媒１２に流入
する流入排気平均空燃比の経時変化を調べた実験結果の
一例を示したものであり、制御開始第一番目の燃料噴射
（燃焼）を（ａ）リッチ気筒にした場合と、（ｂ）リー
ン気筒にした場合で比較したものである。

【０１３９】この実験結果から、第一番目の燃料噴射を
リッチ気筒にした場合には流入排気空燃比はリッチ空燃
比側から目標空燃比である理論空燃比に収束していくの
に対して、第一番目の燃料噴射をリーン気筒にした場合
には流入排気平均空燃比はリーン空燃比側から目標空燃
比である理論空燃比に収束していくことがわかる。

【０１４０】ここで、第一番目の燃料噴射をリーン気筒
にして流入排気平均空燃比をリーン空燃比側から収束さ
せた場合、そのリーン空燃比側における空燃比は弱リー
ン（最大で約１５．５）であり、ＮＯx触媒１２のＮＯx
吸収能力が極めて低い空燃比域であるとともに、ＮＯx
触媒１２の三元触媒機能によるＮＯx浄化能力が極めて
低い空燃比域でもある。

【０１４１】したがって、第一番目の燃料噴射をリーン
気筒にした場合には、流入排気平均空燃比が理論空燃比
に収束する前に排出される排気ガスに対するＮＯx浄化
率が悪くなり、排気エミッションが悪化する虞れがあ
る。

【０１４２】これに対して、第一番目の燃料噴射をリッ
チ気筒にして流入排気平均空燃比をリッチ空燃比側から
収束させた場合、そのリッチ空燃比側における空燃比は
弱リッチ（最大で約１３．８）であり、ＮＯx触媒１２
の三元触媒機能によるＮＯx浄化能力が極めて高い空燃
比域である。

【０１４３】したがって、第一番目の燃料噴射をリッチ
気筒にした場合には、流入排気平均空燃比が理論空燃比
に収束する前に排出される排気ガスに対するＮＯx浄化
率も極めて高い。また、排気ガス中のＨＣやＣＯについ
ては、この時の排気ガス温度が極めて高いことが想定さ
れることから、ＨＣおよびＣＯは酸化されて浄化され
る。よって、排気エミッションが悪化する虞れもない。

【０１４４】このような理由から、第３の実施の形態で
は、気筒群別空燃比フィードバック制御を実行する際に
は必ずリッチ気筒から燃料噴射（燃焼）を行うようにし
たのである。

【０１４５】図１７は、気筒群別空燃比フィードバック
制御実行時におけるＮＯx触媒１２の下流の排気ガスの
ＮＯx濃度の経時変化を調べた実験結果の一例であり、
制御開始第一番目の燃料噴射（燃料補正開始）を（ａ）
リッチ気筒にした場合と、（ｂ）リーン気筒にした場合
で比較したものである。リッチ気筒から燃料噴射（燃
焼）を行う方が排気エミッションがよくなることは、こ
の実験結果からも明らかである。

【０１４６】尚、この図１７において上半分のグラフ
は、リッチ気筒から燃料噴射（燃焼）を行った場合の、
リーン気筒群の排気ガスの空燃比と、リッチ気筒群の排
気ガスの空燃比と、ＮＯx触媒１２に流入する流入排気
平均空燃比の経時変化を示している。

【０１４７】次に、リッチ気筒を優先するこの第３の実
施の形態における気筒群別空燃比フィードバック制御の
具体例を説明する。図１８は、第３の実施の形態におけ
るリッチ気筒優先気筒群別空燃比フィードバック制御の
フローチャートである。

【０１４８】＜ステップ６０１＞初めに、ＥＣＵ２０
は、ステップ６０１において、被毒回復制御実行条件が
成立しているか否か判定する。ステップ６０１において
否定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実
行を一旦終了する。

【０１４９】＜ステップ６０２＞ステップ６０１におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ６０
２に進み、次の燃料噴射気筒がリッチ気筒か否か、具体
的に言えば１番気筒あるいは４番気筒か否かを判定す
る。

【０１５０】ステップ６０２において否定判定した場合
には、次の燃料噴射気筒がリーン気筒であるから、ＥＣ
Ｕ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわ
ち、次の燃料噴射気筒がリーン気筒であると判定した場
合、ＥＣＵ２０は、気筒群別空燃比フィードバック制御
の実行を見合わせる。

【０１５１】＜ステップ６０３＞ステップ６０２におい
て肯定安定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ６０
３に進み、気筒群別空燃比フィードバック制御を実行す
る。気筒群別空燃比フィードバック制御については第１
の実施の形態における気筒群別空燃比フィードバック制
御と同じであるので説明を省略する。

【０１５２】このように制御することにより、気筒群別
空燃比フィードバック制御を実行する際には必ずリッチ
気筒から燃料噴射（燃焼）を行うことができるようにな
る。

【０１５３】〔第４の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第４の実施の形態を図１９か
ら図２２の図面を参照して説明する。

【０１５４】ＮＯx触媒１２からＳＯxを放出するために
は、ＮＯx触媒１２の触媒床温をＳＯx放出温度以上にし
なければならないことは前述したとおりであり、ＳＯx
放出時におけるＮＯx触媒１２の触媒床温の管理はＳＯx
放出処理を行う上で非常に重要である。

【０１５５】また、ＮＯx触媒１２からのＳＯxの放出が
完了した場合、ＮＯx触媒１２の触媒床温が高いうちは
ＮＯx触媒１２のＮＯx吸収能力が低いので、ＮＯx触媒
１２の触媒床温が所定温度まで下がってから流入排気ガ
スの空燃比をリーン空燃比にしないと、排気ガス中のＮ
Ｏxが浄化されずに排出される虞れがある。そのため、
通常は、ＳＯx放出が完了後にクールダウン期間を設け
て、その間は気筒群別空燃比フィードバック制御を行い
つつ、ＮＯx触媒１２の触媒床温を所定温度まで下げる
ようにしている。このクールダウンの終点を知るため
に、ＮＯx触媒１２の触媒床温を検知する必要がある。

【０１５６】しかしながら、従来はＳＯx放出時につい
ても非ＳＯx放出時と同様に、エンジン運転状態に基づ
きエンジン回転数、空気量、燃料噴射量等をパラメータ
として、ＮＯx触媒１２の触媒床温を推定しており、精
度が低く、改良の余地があった。

【０１５７】そこで、この第４の実施の形態では、ＳＯ
x放出時のＮＯx触媒１２の触媒床温を推定するに当た
り、エンジン運転状態に基づいて推定したリーン運転時
における推定触媒床温に、気筒群別空燃比フィードバッ
ク制御に関わる変数をパラメータとする補正を行うこと
によって、ＳＯx放出時の触媒床温の推定精度を上げる
ようにした。

【０１５８】気筒群別空燃比フィードバック制御実行時
におけるＮＯx触媒１２の触媒床温に関して種々の実験
を行った結果、ＮＯx触媒１２の触媒床温は、気筒群別
空燃比フィードバック制御におけるフィードバック目標
値とリッチ係数（ｅｋｓｒｌ）に関係があることがわか
った。

【０１５９】図１９は、フィードバック目標値をある一
定の値に固定し、リッチ係数（ｅｋｓｒｌ）をパラメー
タとして気筒群別空燃比フィードバック制御を実行し、
ＮＯx触媒１２の触媒床温を実測して得た実験結果の一
例を示している。この実験結果からは、リッチ係数（ｅ
ｋｓｒｌ）が大きいほど、ＮＯx触媒１２の触媒床温が
高くなることがわかる。

【０１６０】そして、フィードバック目標値を変えてリ
ッチ係数（ｅｋｓｒｌ）をパラメータとする同様の実験
を行ったところ、いずれのフィードバック目標値の場合
も、リッチ係数（ｅｋｓｒｌ）が大きいほど、ＮＯx触
媒１２の触媒床温が高くなることがわかった。さらに、
リッチ係数（ｅｋｓｒｌ）が同じ場合には、フィードバ
ック目標値をリッチにするほどＮＯx触媒１２の触媒床
温が高くなることが分かった。

【０１６１】さらに、これら実験結果に基づいて、気筒
群別空燃比フィードバック制御時の触媒床温とリーン運
転時においてエンジン運転状態に基づいて推定される触
媒床温との温度差Ｔs（゜Ｃ）と、リッチ係数（ｅｋｓ
ｒｌ）と、フィードバック目標値との関係を調べたとこ
ろ、図２０に示す昇温特性を得ることができた。

【０１６２】そこで、この実施の形態では、この図２０
に示す昇温特性に基づき、リッチ係数（ｅｋｓｒｌ）と
フィードバック目標値をパラメータとして上昇温度を算
出するための図２１に示すような温度補正マップを作成
し、これをＥＣＵ２０のＲＯＭ２２に予め記憶させてお
き、気筒群別空燃比フィードバック制御の実行中は、エ
ンジン運転状態に基づいて推定されるＮＯx触媒１２の
触媒床温に、温度補正マップから算出した上昇温度を加
算して、ＮＯx触媒１２の触媒床温を求めることとし
た。

【０１６３】次に、ＳＯx放出時における触媒床温算出
処理について図２２を参照して具体的に説明する。図２
２のフローチャートは、ＳＯx放出時における触媒床温
算出処理ルーチンを示しており、この触媒床温算出処理
ルーチンは、第１の実施の形態における気筒群別空燃比
フィードバック制御の実行周期と同じ周期でＥＣＵ２０
により実行される。

【０１６４】＜ステップ７０１＞まず、ＥＣＵ２０は、
ステップ７０１において、現在のエンジン運転状態に基
づいて被毒回復制御を行っていないときのＮＯx触媒１
２の触媒床温Ｔａを推定する。被毒回復制御を行ってい
ないときの触媒床温Ｔａをエンジン運転状態から推定す
る方法としては、例えば、エンジン回転数、空気量、燃
料噴射量等をパラメータとする触媒床温マップを参照し
て算出する方法を例示することができる。これについて
は周知技術であるので、詳細説明を省略する。

【０１６５】＜ステップ７０２＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ７０２に進み、被毒回復制御実行条件が成立し
ているか否か判定する。ステップ７０２において否定判
定した場合には、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一
旦終了する。

【０１６６】＜ステップ７０３＞ステップ７０２におい
て肯定判定した場合には、ＥＣＵ２０は、ステップ７０
３に進み、気筒群別空燃比フィードバック制御における
リッチ係数（ｅｋｓｒｌ）を算出する。

【０１６７】＜ステップ７０４＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ７０４に進み、気筒群別空燃比フィードバック
制御における見かけ上の目標空燃比（フィードバック目
標値）を算出する。

【０１６８】尚、ステップ７０３，７０４におけるリッ
チ係数（ｅｋｓｒｌ）と見かけ上の目標空燃比の算出手
順については、第１の実施の形態における算出手順と同
じであるので説明を省略する。

【０１６９】＜ステップ７０５＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ７０４で算出したリッチ係数（ｅｋｓｒｌ）
と、ステップ７０５で算出した目標空燃比に基づいて、
図２１に示す温度補正マップを参照して、上昇温度Ｔs
を算出する。

【０１７０】＜ステップ７０６＞次に、ＥＣＵ２０は、
ステップ７０６に進み、ステップ７０１で算出した非被
毒回復制御時の触媒床温Ｔaにステップ７０５で算出し
た上昇温度Ｔsを加算することにより被毒回復制御実行
中の現在の触媒床温Ｔbを算出する。Ｔb＝Ｔa＋Ｔs

【０１７１】以上のようにして、被毒回復制御時の触媒
床温Ｔbを高精度で推定することができる。その結果、
被毒回復制御時の触媒床温に基づいて制御する項目（例
えば、クールダウンの終了判定）の精度が向上する。

【０１７２】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、希薄燃焼可能な多気筒内燃機関の排気通路に設
けられた触媒と、該触媒を昇温すべきときに一部の気筒
群をリッチ空燃比で運転し残る気筒群をリーン空燃比で
運転すべく空燃比を制御する気筒群別空燃比制御手段
と、前記触媒より上流の排気通路に設けられた上流側空
燃比センサと、前記上流側空燃比センサの出力信号に基
づいて前記触媒に流入する排気ガスの平均空燃比が目標
空燃比になるように前記各気筒群の空燃比のフィードバ
ック制御を行う空燃比フィードバック制御手段と、前記
リッチ空燃比で運転せしめられる気筒群のリッチ度合に
応じて前記空燃比フィードバック制御手段のフィードバ
ック目標値を補正する補正手段と、を備えることによ
り、排気ガス中の水素に起因して上流側空燃比センサが
誤検出する分を補正してフィードバック制御を行うこと
ができ、その結果、触媒に流入する排気ガスの平均空燃
比を実質的に目標空燃比に制御することができる。

【０１７３】また、本発明において、前記補正手段が、
前記リッチ空燃比で運転せしめられる気筒群のリッチ度
合と空気量に応じて前記空燃比フィードバック制御手段
のフィードバック目標値を補正する場合には、触媒に流
入する排気ガスの平均空燃比をさらに精度よく目標空燃
比に制御することができる。

【０１７４】本発明において、前記触媒の下流の排気通
路に下流側空燃比センサを備え、該下流側空燃比センサ
の出力信号に基づいて各気筒群の燃料噴射量を補正する
ようにした場合には、上流側空燃比センサの出力特性の
バラツキや経時変化を補償することができる。

【０１７５】本発明において、前記気筒群別空燃比制御
手段により一部気筒群をリッチ空燃比で運転し残る気筒
群をリーン空燃比で運転すべく空燃比を制御するとき
に、リッチ空燃比に制御される気筒群の空燃比制御から
開始されるようにした場合には、触媒に流入する排気ガ
スの平均空燃比をリッチ側から目標空燃比に収束させる
ことができる。

【０１７６】本発明において、リッチ空燃比で運転せし
められる気筒群のリッチ度合と前記補正手段により補正
されたフィードバック目標値の少なくともいずれか一方
をパラメータとして、気筒群別空燃比制御を行って前記
内燃機関を運転しているときの前記触媒の温度を推定す
る触媒床温推定手段を備えた場合には、気筒群別空燃比
制御を行って前記内燃機関を運転しているときの前記触
媒の温度を、精度良く推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第１
の実施の形態の概略構成図である。

【図２】第１の実施の形態におけるＥＣＵの構成を示
す図である。

【図３】エンジンから排出される排気ガス中の未燃Ｈ
Ｃ、ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。

【図４】吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸放出作用を説
明するための図である。

【図５】基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図で
ある。

【図６】気筒群別空燃比フィードバック制御における
変更係数マップの一例を示す図である。

【図７】上流側空燃比センサの出力特性を示す図であ
る。

【図８】目標空燃比と空気量とリッチ係数の関係を示
す図である。

【図９】気筒群別空燃比フィードバック制御における
目標空燃比補正マップの一例を示す図である。

【図１０】フラグ制御ルーチンを示すフローチャート
である。

【図１１】燃料噴射時間算出ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図１２】フィードバック補正係数算出ルーチンを示
すフローチャートである。

【図１３】フィードバック補正係数の経時変化を示す
図である。

【図１４】第２の実施の形態における２Ｏ₂センサ空
燃比フィードバック制御ルーチンを示すフローチャート
である。

【図１５】第２の実施の形態におけるサブ空燃比フィ
ードバック制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図１６】気筒群別空燃比フィードバック制御実行直
後における流入排気平均空燃比の経時変化を示す図であ
る。

【図１７】気筒群別空燃比フィードバック制御実行時
におけるＮＯx触媒下流の排気ガスのＮＯx濃度の経時変
化を示す図である。

【図１８】第３の実施の形態におけるリッチ気筒優先
気筒群別空燃比フィードバック制御ルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図１９】リッチ係数と触媒床温との関係を示す図で
ある。

【図２０】リッチ係数と目標空燃比と触媒床温との関
係を示す図である。

【図２１】第４の実施の形態における温度補正マップ
の一例を示す図である。

【図２２】第４の実施の形態における触媒床温算出処
理ルーチンを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１機関本体（内燃機関）１ａ第１の気筒群１ｂ第２の気筒群７燃料噴射弁８ａ，８ｂ排気マニホールド１１合流排気管１２吸蔵還元型ＮＯx触媒１３ケーシング１４排気管１８上流側空燃比センサ１９下流側空燃比センサ２０ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６０Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６０ＣＦターム(参考） 3G084 AA03 AA04 BA09 BA13 DA04 EB12 FA07 FA30 3G091 AA12 AA13 AA17 AA24 AA28 AB06 BA01 BA14 CB02 DA02 DC03 EA05 EA18 EA34 FB12 GB02X GB03X GB04X GB05W GB06W GB09X GB10X HA36 HA37 HA42 3G301 HA06 HA15 HA18 MA01 MA11 ND02 PA01Z PD09Z PD12Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希薄燃焼可能な多気筒内燃機関の排気通
路に設けられた触媒と、該触媒を昇温すべきときに一部
の気筒群をリッチ空燃比で運転し残る気筒群をリーン空
燃比で運転すべく空燃比を制御する気筒群別空燃比制御
手段と、前記触媒より上流の排気通路に設けられた上流
側空燃比センサと、前記上流側空燃比センサの出力信号
に基づいて前記触媒に流入する排気ガスの平均空燃比が
目標空燃比になるように前記各気筒群の空燃比のフィー
ドバック制御を行う空燃比フィードバック制御手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記リッチ空燃比で運転せしめられる気筒群のリッチ度
合に応じて前記空燃比フィードバック制御手段のフィー
ドバック目標値を補正する補正手段を備えることを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記補正手段は、前記リッチ空燃比で運
転せしめられる気筒群のリッチ度合が大きくなるほど前
記空燃比フィードバック制御手段のフィードバック目標
値をリッチ側に補正することを特徴とする請求項１に記
載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】前記補正手段は、前記リッチ空燃比で運
転せしめられる気筒群のリッチ度合と空気量に応じて前
記空燃比フィードバック制御手段のフィードバック目標
値を補正することを特徴とする請求項１または２に記載
の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】前記補正手段は、空気量が多くなるほど
前記空燃比フィードバック制御手段のフィードバック目
標値をリッチ側に補正することを特徴とする請求項３に
記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】前記触媒の下流の排気通路に下流側空燃
比センサを備え、該下流側空燃比センサの出力信号に基
づいて各気筒群の燃料噴射量を補正することを特徴とす
る請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】前記気筒群別空燃比制御手段により一部
気筒群をリッチ空燃比で運転し残る気筒群をリーン空燃
比で運転すべく空燃比を制御するときには、リッチ空燃
比に制御される気筒群の空燃比制御から開始されること
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項７】リッチ空燃比で運転せしめられる気筒群
のリッチ度合と前記補正手段により補正されたフィード
バック目標値の少なくともいずれか一方をパラメータと
して、気筒群別空燃比制御を行って前記内燃機関を運転
しているときの前記触媒の温度を推定する触媒床温推定
手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の排気浄化装置。