JP2008069740A

JP2008069740A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2008069740A
Application number: JP2006250911A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Miyashita; 茂樹宮下; Takayuki Demura; 隆行出村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】内燃機関において、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘを効率良く還元することで排気浄化効率の向上を図る。
【解決手段】複数の気筒が左右の第１バンク１２及び第２バンク１３に分けて配列された気筒群を設け、各バンク１２，１３の気筒群に対して第１、第２排気管５７，５８を連結すると共に、各排気管５７，５８の下流端部を合流して排気集合管６１を設け、各排気管５７，５８に第１、２前段三元触媒５９，６０を設けると共に第１、第２制御弁６５，６６を設け、各排気管５７，５８における前段三元触媒５９，６０の上流側を連通管６４により連通し、排気集合管６１にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２を設けて構成し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換える。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、各気筒群の排気通路に浄化触媒及び制御弁が設けられると共に、各排気通路が浄化触媒及び制御弁の上流側で連通通路により連通され、各排気通路が合流する排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型触媒が設けられた内燃機関に関するものである。

一般的なＶ型多気筒エンジンにおいて、シリンダブロックは上部に所定角度で傾斜した２つのバンクを有しており、各バンクに複数の気筒が設けられて２つの気筒群が構成されている。そして、各バンクに設けられた複数のシリンダにピストンが移動自在に嵌合し、各ピストンは下部に回転自在に支持されたクランクシャフトに連結されている。また、シリンダブロックの各バンクの上部にはシリンダヘッドが締結されることで各燃焼室が構成されており、各燃焼室には吸気ポート及び排気ポートが形成され、吸気弁及び排気弁により開閉可能となっている。そして、各バンクの吸気ポートに吸気管が連結される一方、各バンクの排気ポートに排気管がそれぞれ連結され、この排気管に前段浄化触媒が装着され、各排気管が合流した排気集合管にＮＯｘ吸蔵還元型触媒が装着されている。

このようなＶ型多気筒エンジンにて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、流入する排気ガスの空燃比（排気空燃比）がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘを放出し、Ｎ₂に還元する触媒である。そして、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、ＮＯｘ吸蔵能力が飽和状態になると、このＮＯｘ吸蔵能力が低下することから、所定のタイミングで、流入する排気ガスの空燃比をリッチにすることで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出し、このＮＯｘを排気ガス中の還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元して除去し、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させる必要がある。この場合、一般的に、燃焼室での空燃比を一時的にリッチに変化させることで、排気空燃比を一時的にリッチに変化させる、所謂、リッチスパイク制御を実行するようにしている。

なお、このようなＶ型多気筒エンジンとしては、下記特許文献１に記載された「内燃機関の排気浄化装置」があり、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有するエンジンとしては、下記特許文献２、３に記載された「内燃機関の排気浄化装置」がある。

特開平０８−１２１１５３号公報特開平２０００−２２０４４４号公報特開平２０００−２１３３４０号公報

ところで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、ＮＯｘ吸蔵能力が飽和状態になると、排気空燃比をリッチとして吸蔵したＮＯｘを放出して還元するものであるが、排気ガスの空燃比がリーンからリッチに切り換わる間、つまり、排気空燃比がストイキ近傍にあるときには、ＮＯｘの吸蔵も還元も十分にできないため、吸蔵したＮＯｘを還元せずに放出して排気浄化効率が低下してしまうおそれがある。

即ち、上述したＶ型多気筒エンジンにて、リーン空燃比で運転している状態でリッチスパイク制御を実行すると、排気空燃比がリーンからリッチに切り換わるとき、この排気空燃比が一時的にストイキとなるため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、ＮＯｘの吸蔵も還元も十分にできずに、吸蔵したＮＯｘがそのまま放出されてしまうおそれがある。また、リッチスパイク制御の実行時に、排気空燃比がリーンからリッチに切り換わると、排気ガス中の還元剤が前段浄化触媒に吸蔵されている酸素により酸化してしまい、還元剤、つまり、リッチな排気ガスが早期にＮＯｘ吸蔵還元型触媒に到達せず、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを適正に還元することができない。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘを効率良く還元することで排気浄化効率の向上を図った内燃機関を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、該各気筒群に対して吸気通路が設けられる一方、排気通路がそれぞれ独立して設けられ、該各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路が設けられ、前記各排気通路に前段浄化触媒がそれぞれ設けられると共に、前記各排気通路の少なくともいずれか一方に排気ガスの流量を調整する制御弁が設けられ、前記各排気通路における前記前段浄化触媒及び前記制御弁の上流側が連通通路により連通され、前記排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型触媒が設けられた内燃機関において、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するときに前記制御弁を開閉制御して前記排気通路を切換える制御手段が設けられたことを特徴とするものである。

本発明の内燃機関では、前記各排気通路の両方に前記制御弁が設けられ、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで一方の気筒群側の排気通路を開放し、他方の気筒群側の排気通路を閉止し、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記一方の気筒群側の排気通路を閉止し、前記他方の気筒群側の排気通路を開放することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転する状態で、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記各気筒群側の排気通路のいずれか一方を閉止し、他方を開放することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記左右のバンクの気筒群の一方に過給機が設けられ、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を閉止し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、高負荷運転時に前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記各気筒群側の排気通路をそれぞれ開放することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、高負荷運転時に前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放し、予め設定された所定期間の経過後に前記過給機を有する気筒群側の排気通路を開放することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、高負荷運転時に前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記各気筒群側の排気通路をそれぞれ開放し、前記前段浄化触媒の酸素吸蔵能力が低下したら、前記左右のバンクの気筒群の空燃比をリーン側に補正することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を開放し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を閉止することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記各排気通路の両方に前記制御弁が設けられ、低負荷運転時に、前記制御手段は、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を閉止し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放し、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を開放し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放する一方、高負荷運転時に、前記制御手段は、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を開放し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を閉止し、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を閉止し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記各気筒群側の排気通路をそれぞれ開放することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記左右のバンクの気筒群の空燃比がリッチ空燃比に変更された後に前記制御弁を開閉制御することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記リッチスパイク制御を終了するとき、前記制御手段は、前記左右のバンクの気筒群の空燃比がリーン空燃比に変更される前に前記制御弁を開閉制御することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、リーン空燃比での運転時に開放していた制御弁を閉止し、予め設定された所定時間の経過後にリーン空燃比での運転時に閉止していた制御弁を開放することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記リッチスパイク制御を終了して前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記制御手段は、前記リッチスパイク制御時に閉止していた制御弁を開放し、予め設定された所定時間の経過後に前記リッチスパイク制御時に開放していた制御弁を閉止することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御し、予め設定された制御弁作動遅れ時間の経過後に、前記左右のバンクの気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御し、前記排気通路が閉止された側のバンクの気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間の経過後に、前記排気通路が開放された側のバンクの気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴としている。

本発明の内燃機関では、前記リッチスパイク制御を終了するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで前記各気筒群側の排気通路を開放し、前記排気通路が閉止されていた側のバンクの気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間の経過後に、前記排気通路が開放されていた側のバンクの気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更することを特徴としている。

本発明の内燃機関によれば、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、各気筒群に対して排気通路を独立して設けると共に、各排気通路の下流端部を合流して排気集合通路を設け、各排気通路に前段浄化触媒を設けると共に、各排気通路の少なくともいずれか一方に排気ガスの流量を調整する制御弁を設け、各排気通路における前段浄化触媒及び制御弁の上流側を連通通路により連通し、排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を設けて構成し、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するときに制御弁を開閉制御して排気通路を切換える制御手段を設けている。

従って、リッチスパイク制御を実行するとき、制御手段は、制御弁を開閉制御して排気通路を切換えることで、リッチ空燃比である排気ガスを排出していた排気通路を用いてＮＯｘ吸蔵還元型触媒に還元剤を供給したり、一方の気筒群の排気通路を用いてＮＯｘ吸蔵還元型触媒に還元剤を供給したりすることで、前段浄化触媒による還元剤の酸化処理を抑制してリッチ空燃比の排気ガスを早期にＮＯｘ吸蔵還元型触媒の供給することができ、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘを適正に効率良く還元することで、排気浄化効率の向上を図ることができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図、図２は、実施例１のＶ型６気筒エンジンの概略断面図、図３は、実施例１のＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。

実施例１では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用している。このＶ型６気筒エンジンにおいて、図１及び図２に示すように、シリンダブロック１１は上部に所定角度で傾斜した左右のバンク１２，１３を有しており、各バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて２つの気筒群が構成されている。この各バンク１２，１３は、それぞれ３つのシリンダボア１４，１５が形成され、各シリンダボア１４，１５にピストン１６，１７がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１６，１７はコネクティングロッド１８，１９を介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。

一方、シリンダブロック１１の各バンク１２，１３の上部にはシリンダヘッド２０，２１が締結されており、シリンダブロック１１とピストン１６，１７とシリンダヘッド２０，２１により各燃焼室２２，２３が構成されている。そして、この燃焼室２２，２３の上部、つまり、シリンダヘッド２０，２１の下面に吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７が対向して形成され、この吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７に対して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の下端部が位置している。この吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１は、シリンダヘッド２０，２１に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド２０，２１には、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転自在に支持されており、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９が図示しないローラロッカアームを介して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の上端部に接触している。

従って、エンジンに同期して吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転すると、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９がローラロッカアームを作動させ、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を開閉し、吸気ポート２４，２５と燃焼室２２，２３、燃焼室２２，２３と排気ポート２６，２７とをそれぞれ連通することができる。

また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）４０，４１と排気可変動弁機構４２，４３により構成されている。この吸気可変動弁機構４０，４１及び排気可変動弁機構４２，４３は、例えば、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５の軸端部にＶＶＴコントローラが設けられて構成され、油圧ポンプ（または電動モータ）によりカムスプロケットに対する各カムシャフト３２，３３，３４，３５の位相を変更することで、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、各可変動弁機構４０，４１，４２，４３は、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ４４，４５，４６，４７が設けられている。

各シリンダヘッド２０，２１の吸気ポート２４，２５には吸気マニホールド４８，４９を介してサージタンク５０が連結されている。一方、吸気管（吸気通路）５１の空気取入口にはエアクリーナ５２が取付けられており、この吸気管５１には、エアクリーナ５２の下流側に位置してスロットル弁５３を有する電子スロットル装置５４が設けられている。そして、この吸気管５１の下流端部がサージタンク５０に連結されている。

排気ポート２６，２７には、排気マニホールド５５，５６を介して排気管５７，５８が連結されている。そして、第１排気管５７には、第１前段三元触媒（前段浄化触媒）５９が装着される一方、第２排気管５８には、第２前段三元触媒（前段浄化触媒）６０が装着されており、第１、第２排気管５７，５８の下流端部は排気集合管６１に合流して連結されており、この排気集合管６１にＮＯｘ吸蔵還元型触媒（後段浄化触媒）６２が装着されている。この各前段三元触媒５９，６０は、排気空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理すると共に、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。

また、第１排気管５７と第２排気管５８は、各前段三元触媒５９，６０が装着された位置よりも排気ガスの流動方向の上流側で連通管６４により連通されている。具体的には、排気マニホールド５５，５６と排気管５７，５８との連結部分に、連通管６４の各端部が連結されている。そして、第１排気管５７及び第２排気管５８には、前段三元触媒５９，６０よりも排気ガスの流動方向の下流側に第１制御弁６５及び第２制御弁６６が装着されている。この第１、第２制御弁６５，６６は流量制御弁であって、その開度を調整することで各排気管５７，５８を流れる排気ガスの流量を調整することができる。

そして、第１バンク１２側には、ターボ過給機６７が設けられている。このターボ過給機６７は、吸気管５１側に設けられたコンプレッサ６８と第１排気管５７側に設けられたタービン６９とが連結軸７０により一体に連結されて構成されている。そして、このターボ過給機６７におけるコンプレッサ６８の下流側であって、電子スロットル装置５４（スロットル弁５３）の上流側の吸気管５１には、このコンプレッサ６８により圧縮されて温度上昇した吸入空気を冷却するインタークーラ７１が設けられている。

従って、第１バンク１２に設けられたターボ過給機６７は、この第１バンク１２の燃焼室２２から排気ポート２６及び排気マニホールド５５を介して第１排気管５７に排出された排気ガスによりタービン６９を駆動し、連結軸７０により連結されたコンプレッサ６８が駆動することで吸気管５１を流れる空気を圧縮することができる。そのため、エアクリーナ５２から吸気管５１に導入された空気は、圧縮吸気となってインタークーラ７１で冷却された後にサージタンク５０に導入され、各バンク１２，１３の各吸気マニホールド４８，４９及び吸気ポート２４，２５を介して燃焼室２２，２３に吸入されることとなる。

各シリンダヘッド２０，２１には、各燃焼室２２，２３に直接燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ７２，７３が装着されており、各インジェクタ７２，７３にはデリバリパイプ７４，７５が連結され、この各デリバリパイプ７４，７５には高圧燃料ポンプ７６から所定圧の燃料を供給可能となっている。また、シリンダヘッド２０，２１には、燃焼室２２，２３の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ７７，７８が装着されている。

ところで、車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）７９が搭載されており、このＥＣＵ７９は、インジェクタ７２，７３の燃料噴射タイミングや点火プラグ７７，７８の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。即ち、吸気管５１の上流側にはエアフローセンサ８０及び吸気温センサ８１が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ７９に出力している。また、電子スロットル装置５４にはスロットルポジションセンサ８２が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ８３が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ７９に出力している。更に、クランクシャフトにはクランク角センサ８４が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ７９に出力し、ＥＣＵ７９はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ８５が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ７９に出力している。

また、ＥＣＵ７９は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構４０，４１及び排気可変動弁機構４２，４３を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁３０，３１の開放時期と吸気弁２８，２９の開放時期のオーバーラップとをなくすことで、排気ガスが吸気ポート２４，２５または燃焼室２２，２３に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２８，２９の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート２４，２５に吹き返す量を少なくして体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２８，２９の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとして体積効率を向上させる。

ところで、本実施例のＶ型６気筒エンジンでは、エンジンの運転状態に応じて、圧縮行程中に燃焼室２２，２３に燃料を噴射して点火プラグ７７，７８の近傍に混合気を形成する成層燃焼を実行可能であると共に、吸気行程中に燃焼室２２，２３に燃料を噴射して均一な混合気を形成する均質燃焼が実現可能となっている。また、エンジンの運転状態に応じて、成層リーン燃焼と均質リーン燃焼とを選択的に実現可能となっている。そして、このエンジンのリーン運転（成層リーン燃焼または均質リーン燃焼）時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ運転時に、吸蔵したＮＯｘを放出し、リッチ空燃比となった排気ガス中の還元剤（ＨＣ、ＣＯ）によりこの放出したＮＯｘをＮ₂に還元している。

即ち、エンジンのリーン運転時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵しており、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯｘ吸蔵量を、例えば、ＮＯｘ吸蔵カウンタや、ＮＯｘセンサなどにより検出しており、このＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたときには、空燃比をリッチに変化させることで排気空燃比をリッチ状態とする、所謂、リッチスパイク制御を実行する。このリッチスパイク制御が実行されると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘが放出され、このＮＯｘが排気ガス中の還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させることができる。

ところが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に対してリッチスパイク制御を実行すると、排気ガスの空燃比がリーンからストイキを経てリッチに変化するが、排気空燃比がこのストイキ近傍にあるとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、ＮＯｘの吸蔵も還元も十分にできずに吸蔵したＮＯｘを還元せずに放出してしまうおそれがある。また、各排気管５７，５８に設けられた前段浄化触媒５９，６０は、酸素吸蔵機能を有しているため、リーン運転時に排気ガス中の酸素を吸蔵しており、リッチスパイク制御を実行し、排気空燃比がリーンからリッチに切り換わると、排気ガス中の還元剤が前段浄化触媒５９，６０に吸蔵されている酸素により酸化してしまい、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２を再生するための還元剤、つまり、リッチな排気ガスが早期にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に到達せず、ＮＯｘを早期に適正に還元できないおそれがある。

そこで、実施例１のエンジンにて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、制御手段としてのＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換えるようにしている。

具体的には、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、各制御弁６５，６６を開閉制御することで、第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、各制御弁６５，６６を開閉制御することで、第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。

本実施例では、第１バンク１２の気筒群にターボ過給機６７が設けられており、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するときは、このターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を閉止している。そして、リッチスパイク制御を実行するときは、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を開放している。

ここで、ＥＣＵ７９によるリーン運転時及びリッチスパイク制御の実行時における制御弁６５，６６の開閉制御について、図３のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。

本実施例のエンジンによるリーン運転制御及びリッチスパイク制御において、図１及び図３に示すように、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を閉止している。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリーンな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れ、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された排気ガスが第１排気管５７で合流する。

そして、第１排気管５７で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第１前段三元触媒５９を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至る。このとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流入する排気ガスの空燃比はリーン空燃比となっており、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯ吸蔵量をセンサなどを用いて検出または推定しており、ＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたとき、空燃比をリーンからリッチに変化させるリッチスパイク制御を実行（ＯＮ）する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を閉止し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７から連通管６４を通して第２排気管５８に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリッチな排気ガスは第２排気管５８に流れ、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された排気ガスが第２排気管５８で合流する。

そして、第２排気管５８で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第２前段三元触媒６０を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至る。このとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となっており、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、吸蔵されているＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘがリッチな排気ガスに含まれる還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

その後、リッチスパイク制御が終了（ＯＦＦ）すると、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の各気筒群における空燃比をリッチからリーンに変化させてリーン運転を実行する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２排気管５８を閉止する。そのため、第１バンク１２のリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３のリーンな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れ、合流する。そして、この排気ガスは、第１前段三元触媒５９を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ここで排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

従って、本実施例のエンジンでは、図１及び図２に示すように、エアクリーナ５２を通して吸気管５１に導入された空気は、第１バンク１２側に設けられたターボ過給機６７のコンプレッサ６８により圧縮され、過給吸気となってスロットル弁５３に調量されてからサージタンク５０に流れ、各吸気マニホールド４８，４９を介して各吸気ポート２４，２５に至り、吸気弁２８，２９の開放時に、吸気ポート２４，２５の空気が燃焼室２２，２３に吸入される。そして、この吸気行程時またはピストン１６，１７が上昇して吸入空気を圧縮する圧縮行程時に、インジェクタ７２，７３が燃焼室２２，２３に対して所定量の燃料を噴射する。すると、燃焼室２２，２３にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気に対して点火プラグ７７，７８が着火して爆発することで、ピストン１６，１７が押し下げられて駆動力を出力する一方、排気弁３０，３１の開放時に、燃焼室２２，２３の排気ガスが排気ポート２６，２７から排気マニホールド５５，５６を通して第１排気管５７及び第２排気管５８に排出される。

そして、第１バンク１２にて、燃焼室２２から排気ポート２６及び排気マニホールド５５を通して第１排気管５７に排出された排気ガスは、第１前段三元触媒５９を通過することで含有する有害物質が浄化処理されて排気集合管６１に流れる。一方、第２バンク１３にて、燃焼室２３から排気ポート２７及び排気マニホールド５６を通して第２排気管５８に排出された排気ガスは、第２前段三元触媒６０を通過することで含有する有害物質が浄化処理されて排気集合管６１に流れる。そして、排気集合管６１に流れ込んだ排気ガスは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２を通過することで残留する有害物質が適正に浄化処理されてから大気に放出される。

この場合、エンジンをリーン空燃比で運転するとき、上述したように、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を閉止することで、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出されたリーンな排気ガスは連通管６４により第１排気管５７のみに流れ、第２排気管５８には流れない。そのため、酸素を多く含んだリーンな排気ガスは、第１排気管５７の第１前段三元触媒５９のみに流れて浄化処理がなされることとなり、第２排気管５８の第２前段三元触媒６０に流れ込むことはない。そして、第１排気管５７に流れた各バンク１２，１３の排気ガスはリーン空燃比となっており、第１前段三元触媒５９を通過するときに浄化処理がなされ、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２を通過するときに、排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

そして、このリーン運転時には、各バンク１２，１３から排出された排気ガスが第１排気管５７に排出され、ターボ過給機６７のタービン６９を駆動し、このタービン６９と連結軸７０により連結されたコンプレッサ６８が駆動し、吸気管５１に導入された空気を圧縮する。エンジンがリーン運転するとき、一定の出力を発生させるためにはより多くの吸入空気量が必要となることから、全ての排気ガスをターボ過給機６７に導いて過給することで、リーン空燃比で運転することができるリーン運転領域が広がる。

その後、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯｘ吸蔵量が所定量を超えると、リッチスパイク制御を実行する。即ち、空燃比をリーンからリッチに変更すると共に、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を閉止し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放することで、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出されたリッチな排気ガスは連通管６４により第２排気管５８のみに流れ、第１排気管５７には流れない。そのため、還元剤を多く含んだリッチな排気ガスは、第２排気管５８の第２前段三元触媒６０のみに流れて浄化処理がなされることとなり、酸素を多く吸蔵している第１排気管５７の第１前段三元触媒５９に流れ込むことはない。そして、第２排気管５８に流れた各バンク１２，１３の排気ガスはリッチとなっており、第２前段三元触媒６０を通過するときに浄化処理がなさ、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２を通過するときに、吸蔵されているＮＯｘが放出され、排気ガスに含まれる還元剤により還元され、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

即ち、エンジンのリーン運転時には、リーンな排気ガスを第１排気管５７の第１前段三元触媒５９のみに流し、第２排気管５８の第２前段三元触媒６０に流すことはなく、第２前段三元触媒６０が酸素を吸蔵することはない。そして、リーン運転からリッチスパイク制御を実行するとき、リッチな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０のみに流し、第１排気管５７の第１前段三元触媒５９に流すことはなく、排気ガスに含まれる還元剤が第１前段三元触媒５９に吸蔵された酸素により酸化されることはない。そのため、リッチスパイク制御を実行すると、還元剤を含んだリッチな排気ガスが第２排気管５８及び排気集合管６１を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給されることとなり、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が早期に回復する。

このように実施例１の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、複数の気筒が左右の第１バンク１２及び第２バンク１３に分けて配列された気筒群を設け、各バンク１２，１３の気筒群に対して吸気管５１を連結する一方、第１排気管５７及び第２排気管５８を連結すると共に、各排気管５７，５８の下流端部を合流して排気集合管６１を設け、各排気管５７，５８に第１前段三元触媒５９及び第２前段三元触媒６０をそれぞれ設けると共に第１制御弁６５及び第２制御弁６６を設け、各排気管５７，５８における前段三元触媒５９，６０及び制御弁６５，６６の上流側を連通管６４により連通し、排気集合管６１にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２を設けて構成し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換えるようにしている。

従って、リーン運転の状態からリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、第１制御弁６５により第１排気管５７を閉止し、第２制御弁６６により第２排気管５８を開放することで、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出されたリッチな排気ガスは連通管６４により第２排気管５８のみに流れ、排気集合管６１を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に供給され、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを放出して還元し、ＮＯｘ吸蔵能力を回復することができる。

この場合、リーン運転時には、リーンな排気ガスを第１排気管５７の第１前段三元触媒５９のみに流し、第２排気管５８の第２前段三元触媒６０での酸素の吸蔵を抑制する一方、リッチスパイク制御時には、リッチな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０のみに流し、第１排気管５７の第１前段三元触媒５９に吸蔵された酸素による還元剤の酸化を抑制し、還元剤を含んだリッチな排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給することができ、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを適正に、且つ、効率良く還元することで、排気浄化効率の向上を図ることができる。

また、実施例１の内燃機関では、リーン運転時に、第１制御弁６５により第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２排気管５８を閉止することで、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された排気ガスを連通管６４により第１排気管５７のみに流してターボ過給機６７を駆動するようにしている。エンジンがリーン運転するとき、一定の出力を発生させるためにはより多くの吸入空気量が必要となることから、全ての排気ガスをターボ過給機６７に導いて過給することで、リーン空燃比で運転することができるリーン運転領域が広がることとなり、燃費を向上することができる。

そして、実施例１の内燃機関では、リッチスパイク制御時に、第１制御弁６５により第１排気管５７を閉止し、第２制御弁６６により第２排気管５８を開放することで、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された排気ガスを連通管６４により第２排気管５８のみに流している。従って、リッチスパイク制御時に、リッチな排気ガスによりターボ過給機６７を駆動しないため、排気ガスの熱損失を防止してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２の再生を効率良く行うことができる。

図４は、本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。なお、本実施例の内燃機関における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１及び図２を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２のエンジンにおいて、図１及び図２に示すように、リーン運転時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵しており、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたときに、空燃比をリッチに変化させることで排気空燃比をリッチ状態とする、所謂、リッチスパイク制御を実行し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを放出し、このＮＯｘを排気ガス中の還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元することで、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、エンジン運転状態に応じて第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換えるようにしている。

具体的には、エンジンの低負荷運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。

一方、エンジンの高負荷運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。

ここで、ＥＣＵ７９によるリーン運転時及びリッチスパイク制御の実行時における制御弁６５，６６の開閉制御について、図４のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。

本実施例のエンジンによるリーン運転制御及びリッチスパイク制御において、エンジンの低負荷運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、図１及び図４に実線で示すように、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を閉止し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放している。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリーンな排気ガスは第１排気管５７から連通管６４を通して第２排気管５８に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリーンな排気ガスは第２排気管５８に流れ、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された排気ガスが第２排気管５８で合流する。

第２排気管５８で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第１前段三元触媒５９を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至る。このとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流入する排気ガスの空燃比はリーン空燃比となっており、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

従って、この低負荷運転で且つリーン運転時に、各バンク１２，１３から排出された排気ガスを第２排気管５８に排出し、ターボ過給機６７を有する第１排気管５７に排出しないため、このターボ過給機６７による排気ガス温度の低下が防止され、第２前段三元触媒６０やＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２の温度が所定の活性化温度に維持されることとなり、浄化効率の低下が防止される。

そして、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたとき、空燃比をリーンからリッチに変化させるリッチスパイク制御を実行（ＯＮ）する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を閉止する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリッチな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れ、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された排気ガスが第１排気管５７で合流する。

この第１排気管５７で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第１前段三元触媒５９を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至る。このとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となっており、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、吸蔵されているＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘがリッチな排気ガスに含まれる還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

従って、エンジンのリーン運転時には、リーンな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０のみに流し、第１排気管５７の第１前段三元触媒５９に流すことはなく、第１前段三元触媒５９が酸素を吸蔵することはない。そして、リーン運転からリッチスパイク制御を実行するとき、リッチな排気ガスを第１排気管５７の第１前段三元触媒５９のみに流し、第２排気管５８の第２前段三元触媒６０に流すことはなく、排気ガスに含まれる還元剤が第２前段三元触媒６０に吸蔵された酸素により酸化されることはない。そのため、リッチスパイク制御を実行すると、還元剤を含んだリッチな排気ガスが第１排気管５７及び排気集合管６１を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給されることとなり、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が早期に回復する。

その後、リッチスパイク制御が終了（ＯＦＦ）すると、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の各気筒群における空燃比をリッチからリーンに変化させてリーン運転を実行する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１排気管５７を閉止し、第２制御弁６６により第２排気管５８を開放する。そのため、第１バンク１２のリーンな排気ガスは第１排気管５７から連通管６４を通して第２排気管５８に流れ、第２バンク１３のリーンな排気ガスは第２排気管５８に流れて合流する。そして、この排気ガスは、第２前段三元触媒６０を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ここで排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

一方、エンジンの高負荷運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、図１及び図４に二点鎖線で示すように、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を閉止している。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリーンな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れ、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された排気ガスが第１排気管５７で合流する。

第１排気管５７で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第１前段三元触媒５９を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至る。このとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流入する排気ガスの空燃比はリーン空燃比となっており、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

従って、この高負荷運転で且つリーン運転時に、各バンク１２，１３から排出された排気ガスをターボ過給機６７を有する第１排気管５７に排出している。エンジンがリーン運転するとき、一定の出力を発生させるためにはより多くの吸入空気量が必要となることから、全ての排気ガスをターボ過給機６７に導いて過給することで、リーン空燃比で運転することができるリーン運転領域が広がることとなり、燃費を向上することができる。

そして、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたとき、空燃比をリーンからリッチに変化させるリッチスパイク制御を実行（ＯＮ）する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を閉止し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７から連通管６４を通して第２排気管５８に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリッチな排気ガスは第２排気管５８に流れ、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された排気ガスが第２排気管５８で合流する。

この第２排気管５８で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第２前段三元触媒６０を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至る。このとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となっており、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、吸蔵されているＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘがリッチな排気ガスに含まれる還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

従って、エンジンのリーン運転時には、リーンな排気ガスを第１排気管５７の第１前段三元触媒５９のみに流し、第２排気管５８の第２前段三元触媒６０に流すことはなく、第２前段三元触媒６０が酸素を吸蔵することはない。そして、リーン運転からリッチスパイク制御を実行するとき、リッチな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０のみに流し、第１排気管５７の第１前段三元触媒５９に流すことはなく、排気ガスに含まれる還元剤が第１前段三元触媒５９に吸蔵された酸素により酸化されることはない。そのため、リッチスパイク制御を実行すると、還元剤を含んだリッチな排気ガスが第２排気管５８及び排気集合管６１を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給されることとなり、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が早期に回復する。

このように実施例２の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、エンジンの低負荷運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止するようにしている。

一方、エンジンの高負荷運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放するようにしている。

従って、エンジンの低負荷運転で且つリーン運転時には、各バンク１２，１３から排出された排気ガスを第２排気管５８のみに排出し、ターボ過給機６７を有する第１排気管５７に排出しないため、このターボ過給機６７による排気ガス温度の低下を防止することができ、第２前段三元触媒６０やＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２の温度を所定の活性化温度に維持して浄化効率の低下を防止することができる。また、エンジンの高負荷運転で且つリーン運転時には、各バンク１２，１３から排出された排気ガスをターボ過給機６７を有する第１排気管５７に排出するため、吸入空気量を増加して出力を向上することで、リーン運転領域が広がることで燃費を向上することができる。

また、リーン運転の状態からリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出されたリッチな排気ガスを第１排気管５７または第２排気管５８のいずれか一方のみに流すことで、前段三元触媒５９，６０に吸蔵された酸素による還元剤の酸化を抑制し、還元剤を含んだリッチな排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給することができ、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを適正に、且つ、効率良く還元することで、排気浄化効率の向上を図ることができる。

図５は、本発明の実施例３に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。なお、本実施例の内燃機関における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１及び図２を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３のエンジンにおいて、図１及び図２に示すように、リーン運転時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵しており、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたときに、空燃比をリッチに変化させることで排気空燃比をリッチ状態とする、所謂、リッチスパイク制御を実行し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを放出し、このＮＯｘを排気ガス中の還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元することで、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、エンジン運転状態に応じて第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換えたり、排気ガスの通路として両方の排気管５７，５８を用いている。

具体的には、エンジンの通常運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。

一方、エンジンの高負荷運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転する状態から、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放すると共に、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。

ここで、ＥＣＵ７９によるリーン運転時及びリッチスパイク制御の実行時における制御弁６５，６６の開閉制御について、図５のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。

本実施例のエンジンによるリーン運転制御及びリッチスパイク制御において、エンジンの通常運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、図１及び図５に実線で示すように、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を閉止している。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリーンな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れ、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された排気ガスが第１排気管５７で合流する。

その後、リッチスパイク制御が終了（ＯＦＦ）すると、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の各気筒群における空燃比をリッチからリーンに変化させてリーン運転を実行する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２排気管５８を閉止する。そのため、第１バンク１２のリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３のリーンな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れて合流する。そして、この排気ガスは、第１前段三元触媒５９を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ここで排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

一方、エンジンの高負荷運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転する状態から、空燃比をリーンからリッチに変化させるリッチスパイク制御を実行（ＯＮ）するとき、ＥＣＵ７９は、図１及び図５に二点鎖線で示すように、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放したままとすると共に、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７に流れることで、ターボ過給機６７を駆動し、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリッチな排気ガスは第２排気管５８に流れる。

第１排気管５７に流れた第１バンク１２の排気ガスは、第１前段三元触媒５９を通過することで浄化処理がなされ、第２排気管５８に流れた第２バンク１３の排気ガスは、第２前段三元触媒６０を通過することで浄化処理がなされた後、排気集合管６１で合流してからＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至る。このとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となっており、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、吸蔵されているＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘがリッチな排気ガスに含まれる還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

従って、エンジンの高負荷運転時にリッチスパイク制御を実行するとき、リッチな排気ガスを第１排気管５７及び第２排気管５８に流すことで、ターボ過給機６７による過給が可能になると共に、リッチな排気ガスを第２排気管５８を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に直接供給可能となる。そのため、エンジンの高負荷運転時に、高回転を維持して高出力を発生させることができると共に、排気ガスに含まれる還元剤が第１前段三元触媒５９に吸蔵された酸素により若干酸化されるものの、リッチな排気ガスが第２排気管５８を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に供給されることから、還元剤をＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給し、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が適正に回復する。

このように実施例３の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転する状態から、リッチスパイク制御を実行するとき、エンジンの通常運転時には、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する一方、エンジンの高負荷運転時には、両方のバンク１２，１３の気筒群側の各排気管５７，５８を制御弁６５，６６により開放するようにしている。

従って、エンジンのリーン運転の状態からリッチスパイク制御を実行するとき、高負荷運転時に、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御し、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出されたリッチな排気ガスを第１、第２排気管５７，５８の両方に流すことで、エンジンの高回転状態を維持して高出力を発生させることができると共に、リッチな排気ガスに含まれる還元剤の酸化を抑制し、このリッチな排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給することができ、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを適正に、且つ、効率良く還元することで、排気浄化効率の向上を図ることができる。

図６は、本発明の実施例４に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。なお、本実施例の内燃機関における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１及び図２を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例４のエンジンにおいて、図１及び図２に示すように、リーン運転時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵しており、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたときに、空燃比をリッチに変化させることで排気空燃比をリッチ状態とする、所謂、リッチスパイク制御を実行し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを放出し、このＮＯｘを排気ガス中の還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元することで、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、リッチスパイク制御の初期で排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換え、その後、排気ガスの通路として両方の排気管５７，５８を用いている。

具体的には、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、このリッチスパイクの初期に、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放し、その後、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により再び開放する。

ここで、ＥＣＵ７９によるリーン運転時及びリッチスパイク制御の実行時における制御弁６５，６６の開閉制御について、図６のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。

本実施例のエンジンによるリーン運転制御及びリッチスパイク制御において、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、図１及び図５に示すように、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を閉止している。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリーンな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れて合流する。そして、第１排気管５７で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第１前段三元触媒５９で浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、リーン空燃比である排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたとき、空燃比をリーンからリッチに変化させるリッチスパイク制御を実行（ＯＮ）する。このリッチスパイク制御の初期には、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を閉止し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７から連通管６４を通して第２排気管５８に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリッチな排気ガスは第２排気管５８に流れて合流する。そして、この第２排気管５８で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第２前段三元触媒６０で浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、リッチ空燃比である排気ガスにＮＯｘが放出され、還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

そして、このリッチスパイク制御が開始してから所定期間が経過すると、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７も開放する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７に流れ、ターボ過給機６７を駆動した後、各バンク１２，１３の排気ガスは、排気集合管６１で合流する。

従って、リーン運転からリッチスパイク制御を実行した初期には、リッチな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０のみに流し、第１排気管５７の第１前段三元触媒５９に流すことはなく、排気ガスに含まれる還元剤が第１前段三元触媒５９に吸蔵された酸素により酸化されることはない。また、リッチスパイク初期では、ターボ過給機６７の過給圧が維持されて高回転、高吸気圧が確保されているため、ターボ過給機の有しない第２バンク１３側の第２排気管５８に排気ガスを流すことで、還元剤を含んだリッチな排気ガスがＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給されることとなり、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が早期に回復する。また、その後、リッチな排気ガスを第１排気管５７にも流すことで、ターボ過給機６７による過給が可能になり、高回転を維持して高出力を発生させることができる。

その後、リッチスパイク制御が終了（ＯＦＦ）すると、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の各気筒群における空燃比をリッチからリーンに変化させてリーン運転を実行すると共に、第１制御弁６５により第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２排気管５８を閉止する。

このように実施例４の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転する状態から、リッチスパイク制御を実行するとき、その初期には、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放し、その後、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放するようにしている。

従って、エンジンのリーン運転の状態からリッチスパイク制御を実行する初期に、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出されたリッチな排気ガスを第２排気管５８のみに流すことで、ターボ過給機６７の過給圧が維持されて高回転、高吸気圧が確保されている間に、第２排気管５８に排気ガスを流すことで、リッチな排気ガスに含まれる還元剤の酸化を抑制し、このリッチな排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給することができ、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを適正に、且つ、効率良く還元することで、排気浄化効率の向上を図ることができる。その後、第１制御弁６５を開放して各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出されたリッチな排気ガスを第１、第２排気管５７，５８の両方に流すことで、エンジンの高回転状態を維持して高出力を発生させることができる。

図７は、本発明の実施例５に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。なお、本実施例の内燃機関における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１及び図２を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例５のエンジンにおいて、図１及び図２に示すように、リーン運転時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵しており、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたときに、空燃比をリッチに変化させることで排気空燃比をリッチ状態とする、所謂、リッチスパイク制御を実行し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを放出し、このＮＯｘを排気ガス中の還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元することで、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、エンジンの高負荷運転時に、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、排気ガスの通路として第１、第２排気管５７，５８を用いると共に、前段三元触媒５９，６０の酸素吸蔵能力が低下したら、左右のバンク１２，１３の気筒群の空燃比をリーン側に補正するようにしている。

具体的には、エンジンの通常運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、エンジンが高負荷運転状態であれば、第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放したままとし、第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。そして、第１前段三元触媒５９の酸素吸蔵能力が低下したら、空燃比をリーン側に補正する。この場合、第１排気管における前段三元触媒５９，６０の近傍に空燃比センサまたは酸素濃度センサを配設し、その検出結果に基づいて空燃比を補正すればよい。

ここで、ＥＣＵ７９によるリーン運転時及びリッチスパイク制御の実行時における制御弁６５，６６の開閉制御について、図７のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。

本実施例のエンジンによるリーン運転制御及びリッチスパイク制御において、エンジンの高負荷運転時に、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、図１及び図７に示すように、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を閉止している。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリーンな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れて合流する。そして、第１排気管５７で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第１前段三元触媒５９で浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、リーン空燃比である排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

そして、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたとき、空燃比をリーンからリッチに変化させるリッチスパイク制御を実行（ＯＮ）する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放したままとし、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリッチな排気ガスは第２排気管５８に流れる。

このとき、第２排気管５８にて、第２バンク１３からの排気ガスは、第２前段三元触媒６０に酸素が吸蔵されていないためにリッチのままで排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流れるが、第１排気管５７にて、第１バンク１２からの排気ガスは、含有する還元剤が第１前段三元触媒５９に吸蔵されている酸素により酸化されてからリッチ側に変化してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流れる。そのため、ＥＣＵ７９は、第１前段三元触媒５９の酸素吸蔵量(酸素吸蔵能力)が低下して０となったら、左右のバンク１２，１３の気筒群の空燃比を若干リーン側に補正することで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流れ込む排気ガスの空燃比がばらつかないようにする。そして、各排気管５７，５８を流れる俳句ガスは、各前段三元触媒５９，６０で浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、リッチ空燃比である排気ガスに含まれる還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

従って、エンジンの高負荷運転時にリッチスパイク制御を実行するとき、リッチな排気ガスを第１排気管５７及び第２排気管５８に流すことで、ターボ過給機６７による過給が可能になると共に、リッチな排気ガスを第２排気管５８を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に直接供給可能となる。そのため、エンジンの高回転を維持して高出力を発生させることができると共に、リッチな排気ガスが第２排気管５８を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に供給されることから、還元剤をＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給できる。また、リッチスパイク制御時に、第１前段三元触媒５９の酸素吸蔵量が０となったら、左右のバンク１２，１３の気筒群の空燃比を若干リーン側に補正することで、第１前段三元触媒５９における酸素吸蔵能力をキャンセルしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流れ込む排気ガスの空燃比を所定の一定値に維持できる。

このように実施例５の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転する状態から、リッチスパイク制御を実行するとき、エンジンの高負荷運転時には、両方のバンク１２，１３の気筒群側の各排気管５７，５８を制御弁６５，６６により開放すると共に、第１前段三元触媒５９の酸素吸蔵能力が低下したら、左右のバンク１２，１３の気筒群の空燃比をリーン側に補正するようにしている。

従って、エンジンのリーン運転の状態からリッチスパイク制御を実行するとき、高負荷運転時に、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御し、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出されたリッチな排気ガスを第１、第２排気管５７，５８の両方に流すことで、エンジンの高回転状態を維持して高出力を発生させることができると共に、リッチな排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給することができ、また、第１前段三元触媒５９の酸素吸蔵量が０となったら、左右のバンク１２，１３の気筒群の空燃比をリーン側に補正することで、第１前段三元触媒５９における酸素吸蔵能力をキャンセルしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流れ込む排気ガスの空燃比を所定の一定値に維持し、リッチ空燃比が安定した排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを適正に、且つ、効率良く還元することで、排気浄化効率の向上を図ることができる。

図８は、本発明の実施例６に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。なお、本実施例の内燃機関における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１及び図２を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例６のエンジンにおいて、図１及び図２に示すように、リーン運転時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵しており、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたときに、空燃比をリッチに変化させることで排気空燃比をリッチ状態とする、所謂、リッチスパイク制御を実行し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを放出し、このＮＯｘを排気ガス中の還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元することで、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更した後に第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換えると共に、リッチスパイク制御を終了するとき、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更する前に第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換えるようにしている。

具体的には、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、空燃比をリッチ空燃比に変更した後に、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。また、リッチスパイク制御を終了するとき、ＥＣＵ７９は、空燃比をリーン空燃比に変更する前に、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。

ここで、ＥＣＵ７９によるリーン運転時及びリッチスパイク制御の実行時における制御弁６５，６６の開閉制御について、図８のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。

本実施例のエンジンによるリーン運転制御及びリッチスパイク制御において、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、図１及び図８に示すように、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を閉止している。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリーンな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れて合流する。そして、第１排気管５７で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第１前段三元触媒５９で浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、リーン空燃比である排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

そして、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたとき、空燃比をリーンからリッチに変化させるリッチスパイク制御を実行（ＯＮ）する。このとき、ＥＣＵ７９は、空燃比をリッチ空燃比に変化させるが、時間的な遅れが発生すると共に、第１排気管５７における第１前段三元触媒５９に酸素が吸蔵されているために、第１バンク１２からの排気ガスは、含有する還元剤が第１前段三元触媒５９に吸蔵されている酸素により酸化されてからリッチ側に変化してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流れる。即ち、ＥＣＵ７９は、空燃比が所定のリッチ空燃比に変更されてから、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を閉止し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７から連通管６４を通して第２排気管５８に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリッチな排気ガスは第２排気管５８に流れて合流する。そして、この第２排気管５８で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第２前段三元触媒６０で浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、リッチ空燃比である排気ガスにＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘが還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

従って、エンジンのリーン運転時には、リーンな排気ガスを第１排気管５７の第１前段三元触媒５９のみに流し、第２排気管５８の第２前段三元触媒６０に流すことはなく、第２前段三元触媒６０が酸素を吸蔵することはない。そして、リーン運転からリッチスパイク制御を実行するとき、空燃比が所定のリッチ空燃比に変更されてから各制御弁６５，６６により各排気管５７，５８を開閉制御することで、リッチな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０のみに流し、且つ、第２前段三元触媒６０に酸素を吸蔵させることはない。そのため、リッチスパイク制御を実行すると、還元剤を含んだ所定のリッチ空燃比である排気ガスがＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給されることとなり、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が早期に回復する。

その後、リッチスパイク制御が終了（ＯＦＦ）すると、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の各気筒群における空燃比をリッチからリーンに変化させてリーン運転を実行する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２排気管５８を閉止してから、左右のバンク１２，１３の各気筒群における空燃比をリーンに変更する。従って、リッチスパイク制御を終了するとき、各制御弁６５，６６により各排気管５７，５８を開閉制御してから、空燃比を所定のリッチ空燃比に変更することで、リーンな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０に流すことがなく、且つ、第２前段三元触媒６０に酸素を吸蔵させることはない。

このように実施例６の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転する状態から、リッチスパイク制御を実行するとき、空燃比を所定のリッチ空燃比に変更してからターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止すると共に、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放し、また、リッチスパイク制御を終了するとき、第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放すると共に、第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止してから空燃比を所定のリーン空燃比に変更するようにしている。

従って、エンジンのリーン運転の状態からリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、リッチ空燃比に変更してから第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３から排出された所定のリッチ空燃比となった排気ガスを第２排気管５８を通してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に供給することができ、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを適正に、且つ、効率良く還元することで、排気浄化効率の向上を図ることができる。また、エンジンのリッチスパイク制御状態からリーン運転に移行するとき、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御してからリーン空燃比に変更することで、酸素を含んだ排気ガスを第２前段三元触媒６０に流すことはなく、次のリッチスパイク制御における還元剤の酸化を抑制してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２の再生効率を向上することができる。

図９は、本発明の実施例７に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。なお、本実施例の内燃機関における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１及び図２を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例７のエンジンにおいて、図１及び図２に示すように、リーン運転時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵しており、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたときに、空燃比をリッチに変化させることで排気空燃比をリッチ状態とする、所謂、リッチスパイク制御を実行し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを放出し、このＮＯｘを排気ガス中の還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元することで、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更した後に第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、リーン空燃比での運転時に開放していた第１制御弁６５により第１排気管５７を閉止し、予め設定された所定時間の経過後に、リーン空燃比での運転時に閉止していた第２制御弁６６により第２排気管５８を開放するようにしている。また、リッチスパイク制御を終了するとき、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更する前に、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御することで、リッチスパイク制御時に閉止していた第１制御弁６５により第１排気管５７を開放し、予め設定された所定時間の経過後に、リッチスパイク制御時に開放していた第２制御弁６６により第２排気管５８を閉止するようにしている。

具体的には、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、空燃比をリッチ空燃比に変更した後に、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、所定の制御弁作動遅れ時間の経過後にターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。また、リッチスパイク制御を終了するとき、ＥＣＵ７９は、空燃比をリーン空燃比に変更する前に、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、所定の制御弁作動遅れ時間の経過後にターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止する。

ここで、ＥＣＵ７９によるリーン運転時及びリッチスパイク制御の実行時における制御弁６５，６６の開閉制御について、図９のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。

本実施例のエンジンによるリーン運転制御及びリッチスパイク制御において、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、図１及び図９に示すように、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を閉止している。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリーンな排気ガスは第２排気管５８から連通管６４を通して第１排気管５７に流れて合流する。そして、第１排気管５７で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第１前段三元触媒５９で浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、リーン空燃比である排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

そして、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたとき、空燃比をリーンからリッチに変化させるリッチスパイク制御を実行（ＯＮ）する。このとき、ＥＣＵ７９は、空燃比をリッチ空燃比に変化させるが、時間的な遅れが発生すると共に、第１排気管５７における第１前段三元触媒５９に酸素が吸蔵されているために、第１バンク１２からの排気ガスは、含有する還元剤が第１前段三元触媒５９に吸蔵されている酸素により酸化されてからリッチ側に変化してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流れる。そのため、ＥＣＵ７９は、空燃比を所定のリッチ空燃比に変更する指令を出力した後、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を閉止し、所定の制御弁作動遅れ時間ｔａ１の経過後に空燃比が所定のリッチ空燃比に変更されてから、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７から連通管６４を通して第２排気管５８に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリッチな排気ガスは第２排気管５８に流れて合流する。そして、この第２排気管５８で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第２前段三元触媒６０で浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、リッチ空燃比である排気ガスにＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘが還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

従って、エンジンのリーン運転時には、リーンな排気ガスを第１排気管５７の第１前段三元触媒５９のみに流し、第２排気管５８の第２前段三元触媒６０に流すことはなく、第２前段三元触媒６０が酸素を吸蔵することはない。そして、リーン運転からリッチスパイク制御を実行するとき、空燃比が所定のリッチ空燃比に変更されてから各制御弁６５，６６により各排気管５７，５８を開閉制御し、このとき、第１制御弁６５を制御して所定の制御弁作動遅れ時間ｔａ１の経過後に第２制御弁６６を制御することで、リッチな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０のみに流し、且つ、第２前段三元触媒６０に酸素を吸蔵させることはない。そのため、リッチスパイク制御を実行すると、還元剤を含んだ所定のリッチ空燃比である排気ガスがＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に早期に供給されることとなり、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が早期に回復する。

その後、リッチスパイク制御が終了（ＯＦＦ）すると、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の各気筒群における空燃比をリッチからリーンに変化させてリーン運転を実行する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１排気管５７を開放し、所定の制御弁作動遅れ時間ｔａ２の経過後に第２制御弁６６により第２排気管５８を閉止してから、左右のバンク１２，１３の各気筒群における空燃比をリーンに変更する。従って、リッチスパイク制御を終了するとき、各制御弁６５，６６により各排気管５７，５８を開閉制御してから、空燃比を所定のリッチ空燃比に変更することで、リーンな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０に流すことがなく、且つ、第２前段三元触媒６０に酸素を吸蔵させることはない。

このように実施例７の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転する状態から、リッチスパイク制御を実行するとき、空燃比を所定のリッチ空燃比に変更してからターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、所定の制御弁作動遅れ時間ｔａ１の経過後に、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放し、また、リッチスパイク制御を終了するとき、第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放し、所定の制御弁作動遅れ時間ｔａ２の経過後に、第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により閉止し、その後、空燃比を所定のリーン空燃比に変更するようにしている。

図１０は、本発明の実施例８に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。なお、本実施例の内燃機関における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１及び図２を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例８のエンジンにおいて、図１及び図２に示すように、リーン運転時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵しており、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたときに、空燃比をリッチに変化させることで排気空燃比をリッチ状態とする、所謂、リッチスパイク制御を実行し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されているＮＯｘを放出し、このＮＯｘを排気ガス中の還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元することで、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御して排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換えた後に、閉止された第１排気管５７の第１バンク１２の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間の経過後に、開放された第２排気管５８の第２バンク１３の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更すると共に、リッチスパイク制御を終了するとき、ＥＣＵ７９は、第１、第２制御弁６５，６６を開閉制御して排気ガスの通路を第１、第２排気管５７，５８の間で切換えた後、閉止されていた第１排気管５７の第１バンク１２の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間の経過後に、開放されていた第２排気管１３の第２バンク１３の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更する。

具体的には、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放すると共に、ターボ過給機を有しない第２バンク１３の気筒群側の第２排気管５８を第２制御弁６６により開放する。そして、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止した後、この第１排気管５７の第１バンク１２の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間の経過後に、第２排気管５８の第２バンク１３の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更する。また、リッチスパイク制御を終了するとき、ＥＣＵ７９は、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放した後、第１排気管５７の第１バンク１２の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間の経過後に、第２排気管１３の第２バンク１３の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更する。

ここで、ＥＣＵ７９によるリーン運転時及びリッチスパイク制御の実行時における制御弁６５，６６の開閉制御について、図１０のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。

本実施例のエンジンによるリーン運転制御及びリッチスパイク制御において、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転するとき、図１及び図１０に示すように、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を開放し、第２制御弁６６により第２バンク１３側の第２排気管５８を開放している。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリーンな排気ガスは第１排気管５７に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリーンな排気ガスは第２排気管５８に流れる。そして、各排気管５７，５８を流れる排気ガスは、各前段三元触媒５９，６０で浄化処理がなされた後、排気集合管６１で集合してからＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、リーン空燃比である排気ガスに含有するＮＯｘが吸蔵される。

そして、ＥＣＵ７９は、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２におけるＮＯ吸蔵量が予め設定された所定量を超えたとき、空燃比をリーンからリッチに変化させるリッチスパイク制御を実行（ＯＮ）する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５を制御すると共に、空燃比をリッチ空燃比に変化させるが、第１制御弁６５の作動遅れ及び連通管６４による排気ガスの輸送遅れを考慮して遅れ時間を設定する。即ち、ＥＣＵ７９は、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を閉止した後、予め設定された所定の制御弁作動遅れ時間ｔｂ１の経過後に、この第１バンク１２の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ１の経過後に、第２バンク１３の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更する。そのため、第１バンク１２の燃焼室２２から排出されたリッチな排気ガスは第１排気管５７から連通管６４を通して第２排気管５８に流れ、第２バンク１３の燃焼室２３から排出されたリッチな排気ガスは第２排気管５８に流れ、ほぼ同時刻に合流する。そして、この第２排気管５８で合流した各バンク１２，１３の排気ガスは、第２前段三元触媒６０で浄化処理がなされた後、排気集合管６１を通ってＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に至り、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２では、リッチ空燃比である排気ガスにＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘが還元剤（ＣＯ、ＨＣ）により還元されることで、ＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

従って、エンジンのリーン運転時には、リーンな排気ガスを各排気管５７，５８に流し、リッチスパイク制御を実行するとき、第１制御弁６５により第１バンク１２側の第１排気管５７を閉止し、制御弁作動遅れ時間ｔｂ１の経過後に第１バンク１２の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更し、排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ１の経過後に第２バンク１３の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することで、リッチな排気ガスを第２排気管５８の第２前段三元触媒６０のみに流すために、第２前段三元触媒６０に吸蔵された酸素により酸化される還元剤の量が半減され、また、制御弁作動遅れ時間ｔｂ１と排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ１が考慮されることで、リッチな排気ガスとリーンな排気ガスとの混合が抑制され、各バンク１２，１３からのリッチな排気ガスを適正にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に供給されることとなり、このリッチな排気ガスによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が早期に回復する。

その後、リッチスパイク制御が終了（ＯＦＦ）すると、ＥＣＵ７９は、左右のバンク１２，１３の各気筒群における空燃比をリッチからリーンに変化させてリーン運転を実行する。このとき、ＥＣＵ７９は、第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放した後、第１排気管５７の第１バンク１２の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ２の経過後に、第２排気管５８の第２バンク１３の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更する。従って、リッチスパイク制御を終了するとき、排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ１が考慮されることで、各バンク１２，１３からのリーンな排気ガスを適正にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に供給されることとなり、このリッチな排気ガスとリーンな排気ガスとの混合が抑制される。

なお、上述した排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ１，ｔｃ２は、燃料噴射回数、エンジン回転数、エンジン負荷（負荷率）などにより設定すればよいものである。

このように実施例８の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、左右のバンク１２，１３の各気筒群をリーン空燃比で運転する状態から、リッチスパイク制御を実行するとき、第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、制御弁作動遅れ時間ｔｂ１の経過後にこの第１バンク１２の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更し、排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ１の経過後に第２排気管５８の第２バンク１３の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更すると共に、リッチスパイク制御を終了するとき、第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により開放した後、第１排気管５７の第１バンク１２の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更し、排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ２の経過後に、第２排気管１３の第２バンク１３の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更するようにしている。

従って、エンジンのリーン運転の状態からリッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、第１バンク１２の気筒群側の第１排気管５７を第１制御弁６５により閉止し、制御弁作動遅れ時間ｔｂ１の経過後に、各バンク１２，１３の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することで、ターボ過給機６７を有する第１バンク１２の気筒群の第１制御弁６５が確実に閉止してから空燃比を変更されることとなり、第１前段三元触媒５９へのリッチな排気ガスの導入を阻止することができる。また、リッチスパイク制御を実行するとき、ＥＣＵ７９は、第１バンク１２の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更し、排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ１の経過後に第２バンク１３の気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更し、リッチスパイク制御を終了するとき、第１バンク１２の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更し、排気ガス輸送遅れ時間ｔｃ２の経過後に、第２バンク１３の気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更することで、連通管６４による排気ガスの輸送遅れを考慮し、リッチな排気ガスとリーンな排気ガスとの混合を防止し、適正な空燃比の排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に供給することができ、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２によりＮＯｘの吸蔵と還元を適正に効率良く行うことで、排気浄化効率の向上を図ることができる。

なお、上述した各実施例では、各バンク１２，１３の排気管５７，５８の両方に制御弁６５，６６を装着したが、この排気管５７，５８のいずれか一方にのみ制御弁を装着し、この一方の制御弁を開閉制御するようにしてもよく、この場合であっても、上述した各実施例と同様の作用効果を得ることができる。この場合、左右のバンク１２，１３の気筒群の一方にターボ過給機を設け、他方の排気管に制御弁を設けることが望ましい。

また、上述した各実施例では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用したが、エンジン形式や気筒数などは実施例に限定されるものではない。更に、内燃機関の燃料噴射形式を筒内噴射式としたが、ポート噴射式であってもよく、燃焼形態も希薄燃焼式でなくてもよく、この場合、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が不要となる。

以上のように、本発明にかかる内燃機関は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘを効率良く還元することで排気浄化効率の向上を図るものであり、いずれの内燃機関にも有用である。

本発明の実施例１に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。実施例１のＶ型６気筒エンジンの概略断面図である。実施例１のＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。本発明の実施例３に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。本発明の実施例４に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。本発明の実施例５に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。本発明の実施例６に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。本発明の実施例７に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。本発明の実施例８に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンにおけるリッチスパイク制御を表すタイムチャートである。

符号の説明

１２第１バンク
１３第２バンク
１６，１７ピストン
２２，２３燃焼室
２４，２５吸気ポート
２６，２７排気ポート
２８，２９吸気弁
３０，３１排気弁
５１吸気管（吸気通路）
５４電子スロットル装置
５５，５６排気マニホールド
５７第１排気管（排気通路）
５８第２排気管（排気通路）
５９第１前段三元触媒
６０第２前段三元触媒
６１排気集合管（排気集合通路）
６２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
６４連通管（連通通路）
６５第１制御弁
６６第２制御弁
６７ターボ過給機
７２，７３インジェクタ
７７，７８点火プラグ
７９電子制御ユニット、ＥＣＵ（制御手段）

Claims

複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、該各気筒群に対して吸気通路が設けられる一方、排気通路がそれぞれ独立して設けられ、該各排気通路の下流端部が合流した排気集合通路が設けられ、前記各排気通路に前段浄化触媒がそれぞれ設けられると共に、前記各排気通路の少なくともいずれか一方に排気ガスの流量を調整する制御弁が設けられ、前記各排気通路における前記前段浄化触媒及び前記制御弁の上流側が連通通路により連通され、前記排気集合通路にＮＯｘ吸蔵還元型触媒が設けられた内燃機関において、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元して再生するリッチスパイク制御を実行するときに前記制御弁を開閉制御して前記排気通路を切換える制御手段が設けられたことを特徴とする内燃機関。
請求項１に記載の内燃機関において、前記各排気通路の両方に前記制御弁が設けられ、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで一方の気筒群側の排気通路を開放し、他方の気筒群側の排気通路を閉止し、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記一方の気筒群側の排気通路を閉止し、前記他方の気筒群側の排気通路を開放することを特徴とする内燃機関。
請求項１に記載の内燃機関において、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転する状態で、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記各気筒群側の排気通路のいずれか一方を閉止し、他方を開放することを特徴とする内燃機関。
請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記左右のバンクの気筒群の一方に過給機が設けられ、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を閉止し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放することを特徴とする内燃機関。
請求項４に記載の内燃機関において、高負荷運転時に前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記各気筒群側の排気通路をそれぞれ開放することを特徴とする内燃機関。
請求項５に記載の内燃機関において、高負荷運転時に前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放し、予め設定された所定期間の経過後に前記過給機を有する気筒群側の排気通路を開放することを特徴とする内燃機関。
請求項５に記載の内燃機関において、高負荷運転時に前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記各気筒群側の排気通路をそれぞれ開放し、前記前段浄化触媒の酸素吸蔵能力が低下したら、前記左右のバンクの気筒群の空燃比をリーン側に補正することを特徴とする内燃機関。
請求項４から７のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を開放し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を閉止することを特徴とする内燃機関。
請求項８に記載の内燃機関において、前記各排気通路の両方に前記制御弁が設けられ、低負荷運転時に、前記制御手段は、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を閉止し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放し、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を開放し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放する一方、高負荷運転時に、前記制御手段は、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を開放し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を閉止し、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記過給機を有する気筒群側の排気通路を閉止し、前記過給機を有しない気筒群側の排気通路を開放することを特徴とする内燃機関。
請求項４から７のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで、前記各気筒群側の排気通路をそれぞれ開放することを特徴とする内燃機関。
請求項１から１０のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記左右のバンクの気筒群の空燃比がリッチ空燃比に変更された後に前記制御弁を開閉制御することを特徴とする内燃機関。
請求項１から１０のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記リッチスパイク制御を終了するとき、前記制御手段は、前記左右のバンクの気筒群の空燃比がリーン空燃比に変更される前に前記制御弁を開閉制御することを特徴とする内燃機関。
請求項１から１０のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、リーン空燃比での運転時に開放していた制御弁を閉止し、予め設定された所定時間の経過後にリーン空燃比での運転時に閉止していた制御弁を開放することを特徴とする内燃機関。
請求項１から１０のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記リッチスパイク制御を終了して前記左右のバンクの気筒群をリーン空燃比で運転するとき、前記制御手段は、前記リッチスパイク制御時に閉止していた制御弁を開放し、予め設定された所定時間の経過後に前記リッチスパイク制御時に開放していた制御弁を閉止することを特徴とする内燃機関。
請求項１から１０のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御し、予め設定された制御弁作動遅れ時間の経過後に、前記左右のバンクの気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴とする内燃機関。
請求項１から１０のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記リッチスパイク制御を実行するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御し、前記排気通路が閉止された側のバンクの気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間の経過後に、前記排気通路が開放された側のバンクの気筒群の空燃比をリッチ空燃比に変更することを特徴とする内燃機関。
請求項１６に記載の内燃機関において、前記リッチスパイク制御を終了するとき、前記制御手段は、前記制御弁を開閉制御することで前記各気筒群側の排気通路を開放し、前記排気通路が閉止されていた側のバンクの気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更し、予め設定された排気ガス輸送遅れ時間の経過後に、前記排気通路が開放されていた側のバンクの気筒群の空燃比をリーン空燃比に変更することを特徴とする内燃機関。