JP3788058B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【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、および吸気通路内に供給された全燃料量およ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、流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯ_X を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸収しているＮＯ_X を放出するＮＯ_X 吸収剤を機関排気通路内に配置し、ＮＯ_X 吸収剤内に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてＮＯ_X 吸収剤から吸収されているＮＯ_X を放出させると共に放出されたＮＯ_X を還元するようにした内燃機関が知られている。
【０００３】
ところが燃料およ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中にはイオウ分例えばＳＯ_X が含まれており、このＳＯ_X も例えばＳＯ₄ ^2- の形でＮＯ_X と共にＮＯ_X 吸収剤に吸収される。しかしながらこのＳＯ_X はＮＯ_X 吸収剤への流入する排気の空燃比をただ単にリッチにしてもＮＯ_X 吸収剤から放出されず、したがってＮＯ_X 吸収剤内のＳＯ_X の量は次第に増大することになる。ところがＮＯ_X 吸収剤内のＳＯ_X の量が増大するとＮＯ_X 吸収剤が吸収しうるＮＯ_X の量が次第に低下し、ついにはＮＯ_X 吸収剤がＮＯ_X をほとんど吸収できなくなる。
【０００４】
ところが、ＮＯ_X 吸収剤の温度が高いときにＮＯ_X 吸収剤内に流入する排気中の酸素濃度を低くすると吸収されているＳＯ_X が例えばＳＯ₂ の形で放出される。そこで、従来より、ＮＯ_X 吸収剤を加熱しつつＮＯ_X 吸収剤内に流入する排気の空燃比を一時的にリッチまたは理論空燃比にしてＮＯ_X 吸収剤からＳＯ_X 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】
ＮＯ_X 吸収剤を加熱するためにＮＯ_X 吸収剤に電気ヒータを設けることもできるが、ＮＯ_X 吸収剤に流入する排気中に多量の酸素と多量のＨＣとが同時に含まれていると、これら酸素およびＨＣがＮＯ_X 吸収剤において反応するためにこの反応熱でもってＮＯ_X 吸収剤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を形成し、これら排気を同時にＮＯ_X 吸収剤に導入してＮＯ_X 吸収剤を加熱すると共に、ＮＯ_X 吸収剤に流入する混合排気の空燃比をリッチまたは理論空燃比にしてＮＯ_X 吸収剤からＳＯ_X 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】
ＮＯ_X 吸収剤に流入する酸素およびＨＣをＮＯ_X 吸収剤の加熱のために有効に利用するためにはＮＯ_X 吸収剤に流入する混合排気の空燃比を正確に理論空燃比またはわず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、ＮＯ_X 吸収剤に流入する混合排気の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き第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比を制御するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＮＯ_X 吸収剤に流入する混合排気の空燃比を例えばリーン側に補正すべきときに第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比を同様に補正するようにすると、第１の気筒群の排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる恐れがある。すなわち、第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比を同様に補正すると第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比が過補正されてＮＯ_X 吸収剤に十分なＨＣまたは酸素を供給できなくなるという問題点がある。上述の公報ではこの問題点を何ら示唆していない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために１番目の発明によれば、複数の気筒が第１の気筒群と第２の気筒群とに分割されてこれら第１の気筒群および第２の気筒群がそれぞれ対応する三元触媒を介し共通の合流排気通路に接続されている内燃機関において、合流排気通路内に配置された排気浄化触媒であって、流入する排気の空燃比がリーンのときにはＮＯ _Ｘ を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯ _Ｘ を放出するＮＯ _Ｘ 吸収剤から構成される排気浄化触媒と、排気浄化触媒からイオウを放出させるべきときに排気浄化触媒に流入する第１の気筒群の排気と第２の気筒群の排気との混合排気の目標空燃比を理論空燃比またはわずかばかりリッチに設定する混合排気目標空燃比手段と、第１の気筒群の排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリッチに設定しかつ第２の気筒群の排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリーンに設定すると共に、第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比がそれぞれ対応する目標空燃比のときに混合排気の空燃比がこの混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の排気の目標空燃比と第２の気筒群の排気の目標空燃比とを設定する気筒群空燃比設定手段と、第１の気筒群の燃料噴射量および第２の気筒群の燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、混合排気の空燃比を検出するために排気浄化触媒上流の合流排気通路内に配置された空燃比センサと、空燃比センサの出力信号に基づいて混合排気の空燃比がこの混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の燃料噴射量と第２の気筒群の燃料噴射量とを補正する補正手段とを具備し、補正手段は混合排気の空燃比をリッチ側に補正すべきときには第１の気筒群の燃料噴射量の補正割合を第２の気筒群の燃料噴射量の補正割合よりも大きくし、混合排気の空燃比をリーン側に補正すべきときには第２の気筒群の燃料噴射量の補正割合を第１の気筒群の燃料噴射量の補正割合よりも大きくするようにしている。すなわち１番目の発明では、混合排気の空燃比をリッチ側に補正すべきときには主として第１の気筒群の燃料噴射量が増量補正され、混合排気の空燃比をリーン側に補正すべきときには主として第２の気筒群の燃料噴射量が減量補正されるので、第１の気筒群の燃料噴射量および第２の気筒群の燃料噴射量が過補正されるのが阻止される。
【０００９】
また、上記課題を解決するために２番目の発明によれば、複数の気筒が第１の気筒群と第２の気筒群とに分割されてこれら第１の気筒群および第２の気筒群がそれぞれ対応する分岐排気通路を介して共通の合流排気通路に接続されている内燃機関において、合流排気通路内に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒に流入する第１の気筒群の排気と第２の気筒群の排気との混合排気の目標空燃比を設定する混合排気目標空燃比手段と、第１の気筒群の排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリッチに設定しかつ第２の気筒群の排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリーンに設定すると共に、第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比がそれぞれ対応する目標空燃比のときに混合排気の空燃比がこの混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の排気の目標空燃比と第２の気筒群の排気の目標空燃比とを設定する気筒群空燃比設定手段と、第１の気筒群の燃料噴射量および第２の気筒群の燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、混合排気の空燃比を検出するために排気浄化触媒上流の合流排気通路内に配置された主空燃比センサと、各気筒群の排気の空燃比を検出するために各分岐排気通路内に配置された副空燃比センサと、主空燃比センサの出力信号に基づいて混合排気の空燃比がこの混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の燃料噴射量と第２の気筒群の燃料噴射量とを補正する主補正手段と、副空燃比センサの出力信号に基づいて混合排気の空燃比がこの混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の燃料噴射量と第２の気筒群の燃料噴射量とを補正する副補正手段とを具備し、副補正手段は副空燃比センサにより検出される第１の気筒群の排気の空燃比が予め定められた第１設定空燃比よりもリーンのときには主補正手段による第１の気筒群の燃料噴射量の減量補正量を減少し、副空燃比センサにより検出される第２の気筒群の排気の空燃比が予め定められた第２設定空燃比よりもリッチのときには主補正手段による第２の気筒群の燃料噴射量の増量補正量を減少するようにしている。すなわち２番目の発明では、第１の気筒群の排気の空燃比が第１設定空燃比よりもリーンにならないように第１の気筒群の燃料噴射量が補正され、第２の気筒群の排気の空燃比が第２設定空燃比よりもリッチにならないように第２の気筒群の燃料噴射量が補正されるので、第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比が過補正されるのが阻止される。
【００１０】
また、３番目の発明では１番目または２番目の発明において、第１の気筒群の燃料噴射量が予め定められた上限しきい値よりも多いときに混合排気の空燃比をリッチ側に補正すべきときには第１の気筒群の燃料噴射量が増量補正されるのを禁止すると共に第２の気筒群の燃料噴射量を増量補正するようにしている。すなわち３番目の発明では、第１の気筒群の燃料噴射量が上限しきい値よりも多くなるのが阻止されつつ混合排気の空燃比が目標空燃比に維持される。
【００１１】
また、４番目の発明では１番目または２番目の発明において、第２の気筒群の燃料噴射量が予め定められた下限しきい値よりも少ないときに混合排気の空燃比をリーン側に補正すべきときには第２の気筒群の燃料噴射量が減量補正されるのを禁止すると共に第１の気筒群の燃料噴射量を減量補正するようにしている。すなわち４番目の発明では、第２の気筒群の燃料噴射量が下限しきい値よりも少なくなるのが阻止されつつ混合排気の空燃比が目標空燃比に維持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、機関本体１は例えば四つの気筒を具備する。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に接続される。吸気ダクト４内にはスロットル弁６が配置される。また、各気筒には燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁７が取り付けられる。一方、機関本体１の気筒は１番気筒＃１および４番気筒＃４からなる第１の気筒群１ａと、２番気筒＃２および３番気筒＃３からなる第２の気筒群１ｂとに分割されている。機関本体１の排気行程順序は＃１−＃３−＃４−＃２であるので機関の気筒が第１の気筒群と、第１の気筒群と排気行程が重ならない第２の気筒群とに分割されていることになる。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ＮＯ_X 吸収剤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に接続される。
【００１３】
電子制御ユニット２０はディジタルコンピュータからなり、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および出力ポート２７を具備する。サージタンク３にはサージタンク３内の圧力に比例した出力電圧を発生する圧力センサ２８が取り付けられ、合流排気管１１の集合部にはＮＯ_X 吸収剤１２に流入する排気の空燃比を表す出力電圧を発生する空燃比センサ２９が取り付けられ、排気管１４にはＮＯ_X 吸収剤１２から排出された排気の温度ＴＥＸに比例した出力電圧を発生する温度センサ３０が取り付けられる。この排気温度ＴＥＸはＮＯ_X 吸収剤１２の温度を表している。これらセンサ２８，２９，３０の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器３１を介して入力ポート２６に入力される。ＣＰＵ２４では圧力センサ２８の出力電圧に基づいて吸入空気量Ｑが算出される。また、入力ポート２６には機関回転数Ｎを表す出力パルスを発生する回転数センサ３２が接続される。一方、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に接続される。
【００１４】
図２は気筒から排出される排気中の代表的な成分の濃度を概略的に示している。図２からわかるように、気筒から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯの量は気筒で燃料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中の酸素Ｏ２の量は気筒で燃料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。
【００１５】
始動時触媒９ａ，９ｂはＮＯ_X 吸収剤１２が活性化していない機関始動時に排気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のような貴金属が担持された三元触媒から形成される。
一方、ＮＯ_X 吸収剤１２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いる。このＮＯ_X 吸収剤１２は流入する排気の空燃比がリーンのときにはＮＯ_X を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯ_X を放出するＮＯ_X の吸放出作用を行う。なお、ＮＯ_X 吸収剤１２上流の排気通路内に燃料或いは空気が供給されない場合には流入する排気の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。
【００１６】
上述のＮＯ_X 吸収剤１２を機関排気通路内に配置すればこのＮＯ_X 吸収剤１２は実際にＮＯ_X の吸放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用は図３（Ａ），３（Ｂ）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。次に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。
【００１７】
すなわち、流入する排気がかなりリーンになると流入する排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図３（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^- またはＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^- またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ）。次いで生成されたＮＯ₂ の一部は白金Ｐｔ上でさらにに酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図３（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ₃ ^- の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯ_X がＮＯ_X 吸収剤１２内に吸収される。
【００１８】
流入する排気中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ₂ が生成され、吸収剤のＮＯ_X 吸収能力が飽和しない限りＮＯ₂ が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ₃ ^- が生成される。これに対して流入する排気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、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^- がＮＯ₂ の形で吸収剤から放出される。すなわち、流入する排気中の酸素濃度が低下するとＮＯ_X 吸収剤１２からＮＯ_X が放出されることになる。流入する排気のリーンの度合が低くなれば流入する排気中の酸素濃度が低下し、したがって流入する排気のリーンの度合を低くすればＮＯ_X 吸収剤１２からＮＯ_X が放出されることになる。
【００１９】
一方、このときＮＯ_X 吸収剤１２に流入する排気の空燃比をリッチにすると図２に示されるようにこの排気中には多量のＨＣ，ＣＯが含まれ、これら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。また、流入する排気の空燃比をリッチにすると流入する排気中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からＮＯ₂ が放出され、このＮＯ₂ は図３（Ｂ）に示されるようにＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ₂ が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ₂ が放出される。したがって流入する排気の空燃比をリッチにすると短時間のうちにＮＯ_X 吸収剤１２からＮＯ_X が放出されることになる。
【００２０】
本実施態様では通常運転時に各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーンに維持されており、したがって通常運転時に各気筒から排出される排気中のＮＯ_X はＮＯ_X 吸収剤１２に吸収される。ところが、ＮＯ_X 吸収剤１２のＮＯ_X 吸収能力には限界があるのでＮＯ_X 吸収剤１２のＮＯ_X 吸収能力が飽和する前にＮＯ_X 吸収剤１２からＮＯ_X を放出させる必要がある。そこで本実施態様では、ＮＯ_X 吸収剤１２のＮＯ_X 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各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を一時的にリッチにしてＮＯ_X 吸収剤１２からＮＯ_X を放出させると共に還元するようにしている。
【００２１】
ところが、燃料および機関の潤滑油内にはイオウ分が含まれているのでＮＯ_X 吸収剤１２に流入する排気中にはイオウ分例えばＳＯ_X が含まれており、ＮＯ_X 吸収剤１２にはＮＯ_X ばかりでなくＳＯ_X も吸収される。このＮＯ_X 吸収剤１２へのＳＯ_X の吸収メカニズムはＮＯ_X の吸収メカニズムと同じであると考えられる。
【００２２】
すなわち、ＮＯ_X 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を担持させた場合を例にとって説明すると、前述したように流入する排気の空燃比がリーンのときには酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^- またはＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入する排気中のＳＯ_X 例えばＳＯ₂ は白金Ｐｔの表面でＯ₂ ^- またはＯ^2-と反応してＳＯ₃ となる。次いで生成されたＳＯ₃ は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ₄ ^2- の形で吸収剤内に拡散する。次いでこの硫酸イオンＳＯ₄ ^2- はバリウムイオンＢａ²⁺と結合して硫酸塩ＢａＳＯ₄ を生成する。
【００２３】
しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ₄ は分解しずらく、流入する排気の空燃比を単にリッチにしても硫酸塩ＢａＳＯ₄ は分解されずにそのまま残る。したがってＮＯ_X 吸収剤１２内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ₄ が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯ_X 吸収剤１２が吸収しうるＮＯ_X 量が低下することになる。
【００２４】
ところがＮＯ_X 吸収剤１２内で生成された硫酸塩ＢａＳＯ₄ はＮＯ_X 吸収剤１２の温度が高いときに流入する排気の空燃比をリッチまたは理論空燃比にすると分解して硫酸イオンＳＯ₄ ^2- がＳＯ₃ の形で吸収剤から放出される。そこで本実施態様では、ＮＯ_X 吸収剤１２のＳＯ_X 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ＮＯ_X 吸収剤１２を加熱しつつＮＯ_X 吸収剤１２内に流入する排気の空燃比を一時的に理論空燃比またはリッチにし、それによってＮＯ_X 吸収剤１２からＳＯ_X を放出させるようにしている。このとき放出されたＳＯ₃ は流入する排気中のＨＣ，ＣＯによってただちにＳＯ₂ に還元せしめられる。
【００２５】
冒頭で述べたように、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する排気中に多量の酸素と多量のＨＣとが同時に含まれていると、これら酸素およびＨＣがＮＯ_X 吸収剤１２において反応するためにこの反応熱でもってＮＯ_X 吸収剤１２を加熱することができる。この場合ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比であるとＮＯ_X 吸収剤１２においてＨＣをＮＯ_X 吸収剤１２の加熱のために有効に利用することができる。一方、図２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中に多量のＨＣが含まれ、リーンにすれば排気中に多量の酸素が含まれる。そこで本実施態様では、ＮＯ_X 吸収剤１２からＳＯ_X 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にして多量のＨＣが含まれる排気を形成し、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にして多量の酸素が含まれる排気を形成し、これら排気を同時にＮＯ_X 吸収剤１２に導入してＮＯ_X 吸収剤１２を加熱すると共に、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する第１の気筒群１ａの排気と第２の気筒群１ｂの排気との混合排気の空燃比を理論空燃比またはわずかばかりリッチにしてＮＯ_X 吸収剤１２からＳＯ_X を放出させるようにしている。
【００２６】
すなわち、一般的に云うと、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の目標空燃比を理論空燃比に設定し、第１の気筒群１ａの排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリッチに設定しかつ第２の気筒群１ｂの排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリーンに設定すると共に、第１の気筒群１ａの排気の空燃比および第２の気筒群１ｂの排気の空燃比がそれぞれ対応する目標空燃比のときに混合排気の空燃比がその目標空燃比となるように第１の気筒群１ａの排気の目標空燃比と第２の気筒群１ｂの排気の目標空燃比とを設定しているということになる。
【００２７】
本実施態様では、第１の気筒群１ａの各気筒の燃料噴射量ｑ１および第２の気筒群１ｂの各気筒の燃料噴射量ｑ２は次式に基づいてそれぞれ算出される。
ｑ１＝（ｑＢ＋ｑＣ）・（１＋ＦＡＦ１）
ｑ２＝（ｑＢ−ｑＣ）・（１＋ＦＡＦ２）
ここでｑＢは基本燃料噴射量、ｑＣは基本燃料噴射量変更係数、ＦＡＦ１は第１の気筒群１ａのためのフィードバック補正係数、ＦＡＦ２は第２の気筒群１ｂのためのフィードバック補正係数をそれぞれ表している。
【００２８】
基本燃料噴射量ｑＢは各気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比を、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比の目標空燃比すなわち理論空燃比にするのに必要な燃料噴射量であって予め実験により求められている。この基本燃料噴射量ｑＢは機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎの関数として図４に示すマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
【００２９】
基本燃料噴射量変更係数ｑＣ（＞０）は第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように基本燃料噴射量ｑＢを変更すると共に、第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように基本燃料噴射量ｑＢを変更するためのものである。この基本燃料噴射量変更係数ｑＣは例えば各気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比が一定に維持されるように予め定められており、機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数として図５に示すマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。なお、（ｑＢ＋ｑＣ）は第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比の目標値を表しており、（ｑＢ−ｑＣ）は第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比の目標値を表している。この場合、機関１に供給される全燃料量は各気筒に基本燃料噴射量ｑＢだけ供給した場合と等しくなっている。
【００３０】
フィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２はＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比を理論空燃比に維持するためのものであり、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比をリッチ側に補正すべきときには次式に基づいて算出される。
ＦＡＦ１＝ＦＡＦ・ＫＳ
ＦＡＦ２＝ＦＡＦ・（１−ＫＳ）
ここでＦＡＦは基本フィードバック補正係数、ＫＳは反映係数をそれぞれ表している。一方、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比をリーン側に補正すべきときには次式に基づいて算出される。
【００３１】
ＦＡＦ１＝ＦＡＦ・（１−ＫＳ）
ＦＡＦ２＝ＦＡＦ・ＫＳ
基本フィードバック補正係数ＦＡＦはＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比を理論空燃比に維持するためのものであり、空燃比センサ２９の出力信号に基づいて算出される。この基本フィードバック補正係数ＦＡＦは−１．０から１．０の間で変動する。
【００３２】
反映係数ＫＳは各気筒群の燃料噴射量補正作用に対する基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づく補正作用の反映度合いを表している。この反映係数ＫＳは０．５から１．０の間で定められ、したがってＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比をリッチ側に補正すべきときには基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づく補正作用が第１の気筒群１ａの燃料噴射量補正作用に対し強く反映され、第２の気筒群１ｂの燃料噴射量補正作用に対し弱く反映され、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比をリーン側に補正すべきときには第２の気筒群１ｂの燃料噴射量補正作用に対し強く反映され、第１の気筒群１ａの燃料噴射量補正作用に対し弱く反映される。
【００３３】
ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比の目標空燃比が上述したように理論空燃比の場合には空燃比センサ２９として排気中の酸素濃度に応じ出力電圧が変化する酸素センサが用いられる。この空燃比センサ２９は空燃比がリッチのときに約０．９ボルトの出力電圧を発生し、空燃比がリーンのときに約０．１ボルトの出力電圧を発生し、空燃比が理論空燃比周りのときには空燃比センサ２９の出力電圧は急激に増減する。次に、図６および図７を参照して基本フィードバック補正係数ＦＡＦの算出方法について説明する。
【００３４】
図６は基本フィードバック補正係数ＦＡＦの算出ルーチンを示しており、このルーチンは例えばメインルーチン内で実行される。図６を参照すると、まず初めにステップ４０では空燃比センサ２９の出力電圧Ｖが基準電圧ＶＲＥＦ（例えば０．４５ボルト）よりも高いか否か、すなわち混合排気の空燃比がリッチであるか否かが判別される。Ｖ≧ＶＲＥＦのとき、すなわち混合排気の空燃比がリッチのときにはステップ４１に進み、前回の処理サイクル時にリーンであったか否かが判別される。前回の処理サイクル時にリーンのとき、すなわちリーンからリッチに変化したときにはステップ４２に進んで基本フィードバック補正係数ＦＡＦからスキップ値ＳＬが減算され、したがって図７に示されるように基本フィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ値ＳＬだけ急激に減少せしめられる。これに対し、ステップ４１において前回の処理サイクル時にリッチのときにはステップ４３に進み、基本フィードバック補正係数ＦＡＦから積分値ＫＬ（≪ＳＬ）が減算される。したがって図７に示されるように基本フィードバック補正係数ＦＡＦは徐々に減少せしめられる。
【００３５】
一方、ステップ４０においてＶ＜ＶＲＥＦのときにはステップ４４に進み、前回の処理サイクル時にリッチであったか否かが判別される。前回の処理サイクル時にリッチのとき、すなわちリッチからリーンに変化したときにはステップ４５に進んで基本フィードバック補正係数ＦＡＦにスキップ値ＳＲが加算され、したがって図７に示されるように基本フィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ値ＳＲだけ急激に増大せしめられる。これに対し、ステップ４４において前回の処理サイクル時にリーンのときにはステップ４６に進み、基本フィードバック補正係数ＦＡＦに積分値ＫＲ（≪ＳＲ）が加算される。したがって図７に示されるように基本フィードバック補正係数ＦＡＦは徐々に増大せしめられる。
【００３６】
ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比がリッチになって基本フィードバック補正係数ＦＡＦが減少せしめられると第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ１，ｑ２が減少せしめられ、混合排気の空燃比がリーンになって基本フィードバック補正係数ＦＡＦが増大せしめられると第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ１，ｑ２が増大せしめられるので混合排気の空燃比を理論空燃比に維持することができる。
【００３７】
ところが、第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ１，ｑ２をこの基本フィードバック補正係数ＦＡＦでもって直接的に補正するようにすると、第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ１，ｑ２が過補正されてＮＯ_X 吸収剤１２に十分なＨＣまたは酸素を供給できなくなる恐れがある。すなわち、例えば第１の気筒群１ａの排気の空燃比が（ｑＢ＋ｑＣ）で表される目標空燃比に一致しているといっても実際にはこの目標空燃比を中心として変動しており、したがってこの目標空燃比よりもリーンになっているときがある。このとき基本フィードバック補正係数ＦＡＦが１．０よりも小さいということで第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１を減量補正すると第１の気筒群１ａの排気の空燃比が理論空燃比或いはリーンになり、斯くしてＮＯ_X 吸収剤１２に供給されるＨＣ量が減少してしまう。
【００３８】
特に、図１の内燃機関では各気筒群に三元触媒９ａ，９ｂが接続されており、各気筒群から排出される排気の空燃比が理論空燃比に近づくと排気中のＨＣおよび酸素が三元触媒９ａ，９ｂで反応するためにＮＯ_X 吸収剤１２に供給されるＨＣおよび酸素の量がさらに減少する。その結果、ＮＯ_X 吸収剤１２を十分に加熱できないためにＮＯ_X 吸収剤１２からＳＯ_X を十分に放出させることができない。
【００３９】
そこで本実施態様では、基本フィードバック補正係数ＦＡＦが正値であってＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比をリッチ側に補正すべきときには第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１の燃料増量割合を第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２の燃料増量割合よりも大きくし、基本フィードバック補正係数ＦＡＦが負値であってＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比をリーン側に補正すべきときには第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２の燃料減量割合を第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１の燃料減量割合よりも大きくするようにしている。
具体的には、０．５よりも大きな反映係数ＫＳ（≦１．０）を導入し、図８に示されるように基本フィードバック補正係数ＦＡＦが正値のときには第１の気筒群１ａのフィードバック補正係数ＦＡＦ１をＦＡＦ・ＫＳにすると共に第２の気筒群１ｂのフィードバック補正係数ＦＡＦ２をＦＡＦ・（１−ＫＳ）にし、基本フィードバック補正係数ＦＡＦが負値のときには第１の気筒群１ａのフィードバック補正係数ＦＡＦ１をＦＡＦ・（１−ＫＳ）にすると共に第２の気筒群１ｂのフィードバック補正係数ＦＡＦ２をＦＡＦ・ＫＳにしている。したがって、第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１の減量補正が抑制され、第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２の増量補正が抑制されるのでＮＯ_X 吸収剤１２に供給されるＨＣおよび酸素の量が低減されるのが阻止される。なお、このように一方の気筒群の燃料噴射量をＦＡＦ・ＫＳでもって補正し、他方の気筒群の燃料噴射量ＦＡＦ・（１−ＫＳ）でもって補正すると、機関１に供給される全燃料量をＦＡＦでもって補正するのと同じことになる。
【００４０】
ところで、第１の気筒群１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチにされ、第２の気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンにされると機関１のトルク変動が大きくなり、特に機関低負荷運転時にはドライバビリティが悪化する。一方、反映係数ＫＳが小さいときには大きいときに比べて第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の差が小さくなるのでトルク変動が小さくなる。そこで本実施態様では、図９（Ａ）に示すように機関負荷を表す機関回転数Ｎが低いとき程小さくなるように反映係数ＫＳを定めている。
【００４１】
一方、ＮＯ_X 吸収剤１２からＳＯ_X を放出させるべきときにはＮＯ_X 吸収剤１２の温度をＳＯ_X が放出されうる温度まで速やかに高めるのが好ましい。一方、反映係数ＫＳを大きくするとＮＯ_X 吸収剤１２に供給されるＨＣまたは酸素の量が増大するためにＮＯ_X 吸収剤１２で発生する反応熱が増大する。そこで本実施態様では、図９（Ｂ）に示すようにＮＯ_X 吸収剤１２の温度を表す排気温度ＴＥＸが低いとき程大きくなるように反映係数ＫＳを定めている。なお、反映係数ＫＳは機関回転数Ｎおよび排気温度ＴＥＸの関数として図９（Ｃ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
【００４２】
このように本実施態様によれば、第１の気筒群１ａの排気の空燃比がその目標空燃比よりもリーンになるのが抑制され、第２の気筒群１ｂの排気の空燃比がその目標空燃比よりもリッチになるのが抑制される。したがって、機関から排出されるＨＣおよび酸素をＮＯ_X 吸収剤１２の加熱のために有効に利用することができる。また、ＮＯ_X 吸収剤１２に十分な量のＨＣおよび酸素が供給される限り、第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの目標空燃比をそれぞれ理論空燃比に近づけることができる。その結果、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の差を小さくすることができ、したがって良好なドライバビリティを確保することができる。さらに、第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの目標空燃比をそれぞれ理論空燃比に近づけることができるのでＮＯ_X 吸収剤１２に過剰のＨＣおよび酸素が供給されるのを阻止でき、したがってＮＯ_X 吸収剤１２が過熱されるのを阻止することができる。
【００４３】
図１０は本実施態様におけるＮＯ_X 放出制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図１０を参照すると、まずステップ５０ではＮＯ_X 吸収剤１２からＮＯ_X を放出させるべきときにセットされ、それ以外はリセットされるＮＯ_X フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_X フラグがリセットされているときにはステップ５１に進み、ＮＯ_X 吸収剤１２に吸収されているＮＯ_X 量ＳＮが例えば機関運転状態に基づいて算出される。例えば、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入するＮＯ_X 量は機関負荷Ｑ／Ｎが高くなるにつれて多くなり、機関回転数Ｎが高くなるにつれて多くなるので、機関負荷Ｑ／Ｎと機関回転数Ｎの積Ｑ／Ｎ・Ｎの積算値に基づき吸収ＮＯ_X 量ＳＮを推定することができる。続くステップ５２では吸収ＮＯ_X 量ＳＮが一定値ＳＮ１よりも大きいか否かが判別される。この一定値ＳＮ１はＮＯ_X 吸収剤１２が吸収しうる最大ＮＯ_X 量の約３０％である。ＳＮ≦ＳＮ１のときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＳＮ＞ＳＮ１のときにはステップ５３に進み、ＮＯ_X フラグがセットされる。
【００４４】
ＮＯ_X フラグがセットされたときにはステップ５０からステップ５４に進み、ＮＯ_X フラグがセットされてから一定時間以上経過したか否か、すなわちＮＯ_X 吸収剤１２のＮＯ_X 放出作用が一定時間以上行われたか否かが判別される。ＮＯ_X フラグがセットされてから一定時間以上経過していないときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＮＯ_X フラグがセットされてから一定時間以上経過したときにはステップ５５に進み、ＮＯ_X フラグがリセットされる。
【００４５】
図１１は本実施態様におけるＳＯ_X 放出制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図１１を参照すると、まずステップ６０ではＮＯ_X 吸収剤１２からＳＯ_X を放出させるべきときにセットされ、それ以外はリセットされるＳＯ_X フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_X フラグがリセットされているときにはステップ６１に進み、ＮＯ_X 吸収剤１２に吸収されているＳＯ_X 量ＳＳが例えば機関運転状態に基づいて算出される。例えば、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入するＳＯ_X 量は積算燃料噴射量が多くなるにつれて多くなるので積算燃料噴射量に基づき吸収ＳＯ_X 量ＳＳを推定することができる。続くステップ６２では吸収ＳＯ_X 量ＳＳが一定値ＳＳ１よりも大きいか否かが判別される。この一定値ＳＳ１はＮＯ_X 吸収剤１２が吸収しうる最大ＳＯ_X 量の約３０％である。ＳＳ≦ＳＳ１のときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＳＳ＞ＳＳ１のときにはステップ６３に進み、フィードバック制御するための条件が成立しているか否かが判別される。例えば、機関暖機運転が完了しており、かつＮＯ_X 吸収剤１２および空燃比センサ２９が活性化しているときに条件が成立していると判断され、それ以外は条件が成立していないと判断される。条件が成立していないときには処理サイクルを終了し、条件が成立しているときにはステップ６４に進んでＳＯ_X フラグがセットされる。
【００４６】
ＳＯ_X フラグがセットされたときにはステップ６０からステップ６５に進み、ＳＯ_X フラグがセットされてから一定時間以上経過したか否か、すなわちＳＯ_X 吸収剤１０のＳＯ_X 放出作用が一定時間以上行われたか否かが判別される。ＳＯ_X フラグがセットされてから一定時間以上経過していないときには処理サイクルを終了する。これに対し、ＳＯ_X フラグがセットされてから一定時間以上経過したときにはステップ６６に進み、ＳＯ_X フラグがリセットされる。続くステップ６７ではＮＯ_X フラグがリセットされ、あるいはリセット状態に維持される。
【００４７】
すなわち、ＮＯ_X 吸収剤１２からＳＯ_X を放出させるべきときにはＮＯ_X 吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリッチにされるのでこのときＮＯ_X 吸収剤１２から吸収されているＮＯ_X も放出される。ＮＯ_X 吸収剤１２のＮＯ_X 放出作用を完了させるために必要な時間はＮＯ_X 吸収剤１２のＳＯ_X 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ＮＯ_X 吸収剤１２のＳＯ_X 放出作用が完了したときにはＮＯ_X 放出作用も完了している。そこで、ＳＯ_X フラグがセットされてから一定時間以上経過したときにはＳＯ_X フラグをリセットするだけでなく、ＮＯ_X フラグもリセットしあるいはリセット状態に維持するようにしている。
【００４８】
図１２は本実施態様における燃料噴射量算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図１２を参照すると、まずステップ７０では基本燃料噴射量ｑＢが図４のマップから算出される。続くステップ７１ではＳＯ_X フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_X フラグがセットされていないときにはステップ７２に進み、ＮＯ_X フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_X フラグがセットされていないときにはステップ７３に進み、第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ１，ｑ２が基本燃料噴射量ｑＢに１よりも小さな補正係数ＬＬ（例えば０．６）を掛け算することにより算出される。すなわち、各気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンにされる。これに対し、ＮＯ_X フラグがセットされているときにはステップ７４に進み、第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ１，ｑ２が基本燃料噴射量ｑＢに１よりも大きな補正係数ＲＲ（例えば１．３）を掛け算することにより算出される。すなわち、各気筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチにされる。
【００４９】
これに対し、ＳＯ_X フラグがセットされているときにはステップ７１からステップ７５に進み、基本燃料噴射量変更係数ｑＣが図５のマップから算出される。続くステップ７６では図１３に示すＦＡＦ１，ＦＡＦ２の算出ルーチンが実行される。
図１３を参照すると、まずステップ８０では図６に示すルーチンから基本フィードバック補正係数ＦＡＦが算出される。続くステップ８１では図９（Ｃ）のマップから反映係数ＫＳが算出される。続くステップ８２では基本フィードバック補正係数ＦＡＦが正値か否か、すなわち燃料噴射量を増量補正すべきか否かが判別される。ＦＡＦ≧０のとき、すなわち燃料噴射量を増量補正すべきときにはステップ８３に進み、第１の気筒群１ａのためのフィードバック補正係数ＦＡＦ１および第２の気筒群１ｂのためのフィードバック補正係数ＦＡＦ２が算出される（ＦＡＦ１＝ＦＡＦ・ＫＳ，ＦＡＦ２＝ＦＡＦ・（１−ＫＳ））。これに対し、ＦＡＦ＜０のとき、すなわち燃料噴射量を減量補正すべきときにはステップ８４に進んで第１の気筒群１ａのためのフィードバック補正係数ＦＡＦ１および第２の気筒群１ｂのためのフィードバック補正係数ＦＡＦ２が算出される（ＦＡＦ１＝ＦＡＦ・（１−ＫＳ），ＦＡＦ２＝ＦＡＦ・ＫＳ）。
【００５０】
再び図１２を参照すると、続くステップ７７では第１の気筒群１ａの各気筒の燃料噴射量ｑ１および第２の気筒群１ｂの各気筒の燃料噴射量ｑ２がそれぞれ次式に基づいて算出される。
ｑ１＝（ｑＢ＋ｑＣ）・（１＋ＦＡＦ１）
ｑ２＝（ｑＢ−ｑＣ）・（１＋ＦＡＦ２）
図１４に別の実施態様を示す。
【００５１】
図１４の内燃機関は排気マニホルド８ａに第１の気筒群１ａの排気の空燃比を検出するための第１の副空燃比センサ３４ａが取り付けられ、排気マニホルド８ｂに第２の気筒群１ｂの排気の空燃比を検出するための第２の副空燃比センサ３４ｂが取り付けられている点で図１の内燃機関と構成を異にしている。これら副空燃比センサ３４ａ，３４ｂはそれぞれ対応するＡＤ変換器３１を介して電子制御ユニット２０の入力ポート２６に接続される。各副空燃比センサ３４ａ，３４ｂは主空燃比センサ２９と同様に、空燃比がリッチのときに約０．９ボルトの出力電圧を発生し、空燃比がリーンのときに約０．１ボルトの出力電圧を発生し、空燃比が理論空燃比周りのときにはその出力電圧は急激に増減する。なお、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比を検出するための空燃比センサ２９を主空燃比センサと称することにする。
【００５２】
本実施態様でも、主空燃比センサ２９の出力電圧に基づき算出された基本フィードバック補正係数ＦＡＦと反映係数ＫＳとからフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２を算出し、これらフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２に基づき第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ１，ｑ２を補正するようにしている。
【００５３】
上述したように、例えば第１の気筒群１ａの排気の空燃比がその目標値に対し大幅にリーンになるのは好ましくない。一方、第１の副空燃比センサ３４ａの出力電圧Ｖ１は第１の気筒群１ａの排気の空燃比がその目標値Ｔ１周りであると図１５に示されるようにほぼ一定であるが、第１の気筒群１ａの排気の空燃比がその目標値に対し大幅にリーンになると第１の副空燃比センサ３４ａの出力電圧Ｖ１は大幅に低下する。そこで本実施態様では、第１の副空燃比センサ３４ａの出力電圧Ｖ１が０．９ボルトよりも小さい第１の設定電圧ＶＲよりも小さくなったときにはフィードバック補正係数ＦＡＦ１に基づく燃料噴射量ｑ１の補正作用を補正するようにしている。
【００５４】
すなわち、Ｖ１≧ＶＲからＶ１＜ＶＲに変化したときには図１６に示されるように、フィードバック補正係数ＦＡＦ１にステップ値ＳＲＲが加算されることによりフィードバック補正係数ＦＡＦ１が算出される。Ｖ１＜ＶＲである限り、フィードバック補正係数ＦＡＦ１は積分値ＫＲＲ（≪ＳＲＲ）づつ徐々に増大せしめられる。このようにフィードバック補正係数ＦＡＦ１が大きくされあるいは正値にされるので第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１が増大せしめられる。言い換えると、第１の副空燃比センサ３４ａの出力信号に基づいて燃料噴射量ｑ１が増量補正される。その結果、第１の気筒群１ａの排気の空燃比がその目標値に対し大幅にリーンになるのが阻止される。再び、Ｖ１≧ＶＲになると基本フィードバック補正係数ＦＡＦおよび反映係数ＫＳに基づき算出されたフィードバック補正係数ＦＡＦ１が用いられる。
【００５５】
なお、主空燃比センサ２９の出力電圧Ｖが基準電圧ＶＲＥＦよりも小さい限り基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき算出されるＦＡＦ１は減少するが、Ｖ１＜ＶＲとなったときには基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき算出されるＦＡＦ１の減少割合を小さくしてもよく、あるいはフィードバック補正係数ＦＡＦ１を零に維持して基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づく燃料噴射量ｑ１の減量補正を停止するようにしてもよい。
【００５６】
同様に、第２の副空燃比センサ３４ｂの出力電圧Ｖ１が０．１ボルトよりも大きい第２の設定電圧ＶＬよりも大きくなったときにはフィードバック補正係数ＦＡＦ２に基づく燃料噴射量ｑ２の補正作用が補正される。すなわち、Ｖ２≦ＶＬからＶ２＞ＶＬに変化したときにはフィードバック補正係数ＦＡＦ２にステップ値ＳＬＬが加算されることによりフィードバック補正係数ＦＡＦ２が算出される。Ｖ２＞ＶＬである限り、フィードバック補正係数ＦＡＦ２は積分値ＫＬＬ（≪ＳＬＬ）づつ徐々に減少せしめられる。このようにフィードバック補正係数ＦＡＦ２が小さくされあるいは負値にされるので第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２が減少せしめられる。言い換えると、第２の副空燃比センサ３４ｂの出力信号に基づいて燃料噴射量ｑ２が減量補正される。その結果、第２の気筒群１ｂの排気の空燃比がその目標値に対し大幅にリッチになるのが阻止される。再び、Ｖ２≦ＶＬになると基本フィードバック補正係数ＦＡＦおよび反映係数ＫＳに基づき算出されたフィードバック補正係数ＦＡＦ２が用いられる。
【００５７】
なお、主空燃比センサ２９の出力電圧Ｖが基準電圧ＶＲＥＦよりも大きい限り基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき算出されるＦＡＦ２は増大するが、Ｖ２＞ＶＬとなったときには基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき算出されるＦＡＦ２の増大割合を小さくしてもよく、あるいはフィードバック補正係数ＦＡＦ２を零に維持して基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づく燃料噴射量ｑ２の増量補正を停止するようにしてもよい。
【００５８】
したがって一般的に云うと、第１の副空燃比センサ３４ａにより検出される第１の気筒群１ａの排気の空燃比が第１の設定電圧ＶＲに相当する第１設定空燃比よりもリーンのときには基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づく第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１の減量補正量を減少し、第２の副空燃比センサ３４ｂにより検出される第２の気筒群１ｂの排気の空燃比が第２の設定電圧ＶＬに相当する第２設定空燃比よりもリッチのときには基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づく第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２の増量補正量を減少しているということになる。
【００５９】
ところで、本実施態様では第１の気筒群１ａのためのフィードバック補正係数ＦＡＦ１が大きく維持されると第１の気筒群１ａの排気の空燃比がその目標値に対し大幅にリーンになるのが阻止され、第２の気筒群１ｂのためのフィードバック補正係数ＦＡＦ２が小さく維持されると第２の気筒群１ｂの排気の空燃比がその目標値に対し大幅にリッチになるのが阻止される。しかしながら、例えば第２の気筒群１ｂにおいて、基本的な燃料噴射量（ｑＢ−ｑＣ）が少ないときにフィードバック補正係数ＦＡＦ２がかなり小さくなると、燃料噴射量ｑ２が燃焼のために必要な最小燃料量よりも少なくなる恐れがある。そこで本実施態様では、第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２が燃焼のために必要な最小燃料量、すなわち下限しきい値ＬＴよりも少ないときには第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２が減量補正されるのを禁止すると共に、第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１を減量補正するようにしている。
【００６０】
すなわち、図１７に示されるように、基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき算出された第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２が下限しきい値ＬＴよりも少なくなったときには第２の気筒群１ｂのためのフィードバック補正係数ＦＡＦ２が一定に維持される。したがって、基本的な燃料噴射量（ｑＢ−ｑＣ）が減少しない限り、第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２が下限しきい値ＬＴよりも少なくなるのが阻止される。一方、フィードバック補正係数ＦＡＦ２が一定にされ始めた時点でのＦＡＦ２をＯＬＤ２とすると、ＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比を理論空燃比に維持するためにはＦＡＦ・ＫＳ−ＯＬＤ２だけ燃料噴射量を減量補正する必要がある。そこで、第１の気筒群１ａのフィードバック補正係数ＦＡＦ１をＦＡＦ・ＫＳ−ＯＬＤ２だけ減少せしめるようにしている。
【００６１】
同様に、第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１が燃焼可能な最大燃料量、すなわち上限しきい値ＵＴよりも多いときには第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１が増量補正されるのを禁止すると共に、第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２を増量補正するようにしている。すなわち、基本フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき算出された第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１が上限しきい値ＵＴよりも多くなったときには第１の気筒群１ａのためのフィードバック補正係数ＦＡＦ１が一定に維持される。一方、フィードバック補正係数ＦＡＦ１が一定にされ始めた時点でのＦＡＦ１をＯＬＤ１とすると、第２の気筒群１ｂのフィードバック補正係数ＦＡＦ２をＦＡＦ・ＫＳ−ＯＬＤ１だけ増大せしめ、それによりＮＯ_X 吸収剤１２に流入する混合排気の空燃比を理論空燃比に維持するようにしている。
【００６２】
図１８および図１９はフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２の算出ルーチンを示している。このルーチンは図１２のルーチンのステップ７６で実行される。
図１８および図１９を参照すると、まずステップ９０では図６のルーチンから基本フィードバック補正係数ＦＡＦが算出される。続くステップ９１では図９（Ｃ）のマップから反映係数ＫＳが算出される。続くステップ９２では第１の副空燃比センサ３４ａの出力電圧Ｖ１が第１設定電圧ＶＲよりも低いか否かが判別される。Ｖ１＜ＶＲのときにはステップ９３に進み、前回の処理サイクル時にＶ１＜ＶＲであったか否かが判別される。前回の処理サイクル時にＶ１≧ＶＲのとき、すなわちＶ１≧ＶＲからＶ１＜ＶＲに変化したときにはステップ９４に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦ１にスキップ値ＳＲＲが加算される。次いでステップ９９に進む。これに対し前回の処理サイクル時にＶ１＜ＶＲのときにはステップ９５に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦ１に積分値ＫＲＲが加算される。次いでステップ９９に進む。
【００６３】
一方、ステップ９２においてＶ１≧ＶＲのときにはステップ９６に進み、基本フィードバック補正係数ＦＡＦが正値であるか否かが判別される。ＦＡＦ＞０のときにはステップ９７に進み、ＦＡＦおよびＫＳからフィードバック補正係数ＦＡＦ１が算出される（ＦＡＦ１＝ＦＡＦ・ＫＳ）。次いでステップ９９に進む。これに対し、ＦＡＦ≦０のときにはステップ９８に進み、ＦＡＦおよび（１−ＫＳ）からフィードバック補正係数ＦＡＦ１が算出される（ＦＡＦ１＝ＦＡＦ・（１−ＫＳ））。次いでステップ９９に進む。
【００６４】
ステップ９９では第２の副空燃比センサ３４ｂの出力電圧Ｖ２が第２設定電圧ＶＬよりも低いか否かが判別される。Ｖ２＞ＶＬのときにはステップ１００に進み、前回の処理サイクル時にＶ２＞ＶＬであったか否かが判別される。前回の処理サイクル時にＶ２≦ＶＬのとき、すなわちＶ２≦ＶＬからＶ２＞ＶＬに変化したときにはステップ１０１に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦ２からスキップ値ＳＬＬが減算される。次いでステップ１０６に進む。これに対し前回の処理サイクル時にＶ２＞ＶＬのときにはステップ１０２に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦ２から積分値ＫＬＬが減算される。次いでステップ１０６に進む。
【００６５】
一方、ステップ９９においてＶ２≦ＶＬのときにはステップ１０３に進み、基本フィードバック補正係数ＦＡＦが正値であるか否かが判別される。ＦＡＦ＞０のときにはステップ１０４に進み、ＦＡＦおよび（１−ＫＳ）からフィードバック補正係数ＦＡＦ２が算出される（ＦＡＦ２＝ＦＡＦ・（１−ＫＳ））。次いでステップ１０６に進む。これに対し、ＦＡＦ≦０のときにはステップ１０５に進み、ＦＡＦおよびＫＳからフィードバック補正係数ＦＡＦ２が算出される（ＦＡＦ２＝ＦＡＦ・ＫＳ）。次いでステップ１０６に進む。
【００６６】
ステップ１０６では、ステップ９０からステップ１０５までの部分により算出されたフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２により燃料噴射量ｑ１，ｑ２が算出される（ｑ１＝（ｑＢ＋ｑＣ）・（１＋ＦＡＦ１），ｑ２＝（ｑＢ−ｑＣ）・（１＋ＦＡＦ２））。続くステップ１０７では第１の気筒群１ａの燃料噴射量ｑ１が上限しきい値ＵＴよりも大きいか否かが判別される。ｑ１＞ＵＴのときにはステップ１０８に進み、ＦＡＦ１とＯＬＤ１との偏差がＤＬＴとされる。続くステップ１０９では第１の気筒群１ａのフィードバック補正係数ＦＡＦ１がＯＬＤ１とされる。続くステップ１１０では第２の気筒群１ｂのフィードバック補正係数ＦＡＦ２に偏差ＤＬＴが加算される。続くステップ１１１では今回算出されたフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２がそれぞれＯＬＤ１，ＯＬＤ２とされる。
【００６７】
一方、ステップ１０７においてｑ１≦ＵＴのときにはステップ１１２に進み、第２の気筒群１ｂの燃料噴射量ｑ２が下限しきい値ＬＴよりも小さいか否かが判別される。ｑ２＜ＬＴのときにはステップ１１３に進み、ＦＡＦ２とＯＬＤ２との偏差がＤＬＴとされる。続くステップ１１４では第１の気筒群１ａのフィードバック補正係数ＦＡＦ１から偏差ＤＬＴが減算される。続くステップ１１５では第２の気筒群１ｂのフィードバック補正係数ＦＡＦ２がＯＬＤ２とされる。次いでステップ１１１に進む。これに対しｑ２≧ＬＴのとき、すなわちｑ１≦ＵＴかつｑ２≧ＬＴのときにはステップ９０からステップ１０５で算出されたフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２を変更することなくステップ１１１に進む。
【００６８】
次にさらに別の実施態様を説明する。これまで述べてきたように、第１の気筒群１ａの排気の空燃比はその目標値に対しリーン側にずれるよりもリッチ側にずれるのが好ましく、第２の気筒群１ｂの排気の空燃比はその目標値に対しリッチ側にずれるよりもリーン側にずれるのが好ましい。そこで本実施態様では、第１の気筒群１ａのフィードバック補正係数ＦＡＦ１の変動中心が零よりも大きくなるようにし、第２の気筒群１ｂのフィードバック補正係数ＦＡＦ２の変動中心が零よりも小さくなるようにしている。
【００６９】
図２０はフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２の算出ルーチンを示している。このルーチンは図１２のルーチンのステップ７６で実行される。図２０を参照すると、まず初めにステップ１２０では空燃比センサ２９の出力電圧Ｖが基準電圧ＶＲＥＦよりも高いか否か、すなわち混合排気の空燃比がリッチであるか否かが判別される。Ｖ≧ＶＲＥＦのとき、すなわち混合排気の空燃比がリッチのときにはステップ１２１に進み、前回の処理サイクル時にリーンであったか否かが判別される。前回の処理サイクル時にリーンのとき、すなわちリーンからリッチに変化したときにはステップ１２２に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２からそれぞれスキップ値ＳＬ１，ＳＬ２が減算され、したがって図２１に示されるようにフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２はそれぞれスキップ値ＳＬ１，ＳＬ２だけ急激に減少せしめられる。これに対し、ステップ１２１において前回の処理サイクル時にリッチのときにはステップ１２３に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２からそれぞれ積分値ＫＬ１（≪ＳＬ１），ＫＬ２（≪ＳＬ２）が減算される。したがって図２１に示されるようにフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２はそれぞれ徐々に減少せしめられる。
【００７０】
一方、ステップ１２０においてＶ＜ＶＲＥＦのときにはステップ１２４に進み、前回の処理サイクル時にリッチであったか否かが判別される。前回の処理サイクル時にリッチのとき、すなわちリッチからリーンに変化したときにはステップ１２５に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２にそれぞれスキップ値ＳＲ１，ＳＲ２が加算され、したがって図２１に示されるようにフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２はそれぞれスキップ値ＳＲ１，ＳＲ２だけ急激に増大せしめられる。これに対し、ステップ１２４において前回の処理サイクル時にリーンのときにはステップ１２６に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２にそれぞれ積分値ＫＲ１（≪ＳＲ１），ＫＲ２（≪ＳＲ２）が加算される。したがって図２１に示されるようにフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２は徐々に増大せしめられる。
【００７１】
このように本実施態様では基本フィードバック補正係数ＦＡＦを算出することなく空燃比センサ２９の出力電圧から直接的にフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２が算出される。この場合、第１の気筒群１ａのフィードバック補正係数ＦＡＦ１を増大させるための積分値ＫＲ１を、ＦＡＦ１を減少させるための積分値ＫＬ１よりも大きく定めるとＦＡＦ１の変動中心を零よりも大きくすることができる。あるいは、ＦＡＦ１を増大させるためのスキップ値ＳＲ１を、ＦＡＦ１を減少させるためのスキップ値ＳＬ１よりも大きくしてもよい。同様に、第２の気筒群１ｂのフィードバック補正係数ＦＡＦ２を減少させるための積分値ＫＬ２を、ＦＡＦ２を増大させるための積分値ＫＲ２よりも大きく定めるとＦＡＦ２の変動中心を零よりも小さくすることができる。あるいは、ＦＡＦ２を減少させるためのスキップ値ＳＬ２を、ＦＡＦ２を増大させるためのスキップ値ＳＲ２よりも大きくしてもよい。
【００７２】
これまで述べてきた実施態様ではＮＯ_X 吸収剤１２上流の空燃比センサ２９の出力信号に基づき第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの燃料噴射量を補正するようにしている。しかしながら、ＮＯ_X 吸収剤１２下流に配置された空燃比センサの出力信号に基づき第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの燃料噴射量を補正するようにしてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比が過補正されるのを阻止することができ、したがって排気浄化触媒に十分な酸素およびＨＣを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】機関から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図３】ＮＯ_X の吸放出作用を説明するための図である。
【図４】基本燃料噴射量ｑＢのマップを示す図である。
【図５】基本燃料噴射量変更係数ｑＣのマップを示す図である。
【図６】基本フィードバック補正係数ＦＡＦを算出するためのフローチャートである。
【図７】基本フィードバック補正係数ＦＡＦの変化を示す図である。
【図８】第１の気筒群のためのフィードバック補正係数ＦＡＦ１および第２の気筒群のためのフィードバック補正係数ＦＡＦ２の変化を示す図である。
【図９】反映係数ＫＳのマップを示す図である。
【図１０】ＮＯ_X 放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図１１】ＳＯ_X 放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図１２】燃料噴射量を算出するためのフローチャートである。
【図１３】フィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２を算出するためのフローチャートである。
【図１４】別の実施態様における内燃機関の全体図である。
【図１５】第１設定電圧および第２設定電圧を示す図である。
【図１６】図１４の実施態様においてフィードバック補正係数ＦＡＦ１の変化を示す図である。
【図１７】図１４の実施態様においてフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２の変化を示す図である。
【図１８】図１４の実施態様においてフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２を算出するためのフローチャートである。
【図１９】図１４の実施態様においてフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２を算出するためのフローチャートである。
【図２０】図２０の実施態様においてフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２を算出するためのフローチャートである。
【図２１】さらに別の実施態様においてフィードバック補正係数ＦＡＦ１，ＦＡＦ２の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ａ…第１の気筒群
１ｂ…第２の気筒群
７…燃料噴射弁
１１…合流排気管
１２…ＮＯ_X 吸収剤
２９…空燃比センサ

Claims (4)

1. 複数の気筒が第１の気筒群と第２の気筒群とに分割されてこれら第１の気筒群および第２の気筒群がそれぞれ対応する三元触媒を介し共通の合流排気通路に接続されている内燃機関において、合流排気通路内に配置された排気浄化触媒であって、流入する排気の空燃比がリーンのときにはＮＯ _Ｘ を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯ _Ｘ を放出するＮＯ _Ｘ 吸収剤から構成される排気浄化触媒と、排気浄化触媒からイオウを放出させるべきときに排気浄化触媒に流入する第１の気筒群の排気と第２の気筒群の排気との混合排気の目標空燃比を理論空燃比またはわずかばかりリッチに設定する混合排気目標空燃比手段と、第１の気筒群の排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリッチに設定しかつ第２の気筒群の排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリーンに設定すると共に、第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比がそれぞれ対応する目標空燃比のときに混合排気の空燃比が該混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の排気の目標空燃比と第２の気筒群の排気の目標空燃比とを設定する気筒群空燃比設定手段と、第１の気筒群の燃料噴射量および第２の気筒群の燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、混合排気の空燃比を検出するために排気浄化触媒上流の合流排気通路内に配置された空燃比センサと、空燃比センサの出力信号に基づいて混合排気の空燃比が該混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の燃料噴射量と第２の気筒群の燃料噴射量とを補正する補正手段とを具備し、該補正手段は混合排気の空燃比をリッチ側に補正すべきときには第１の気筒群の燃料噴射量の補正割合を第２の気筒群の燃料噴射量の補正割合よりも大きくし、混合排気の空燃比をリーン側に補正すべきときには第２の気筒群の燃料噴射量の補正割合を第１の気筒群の燃料噴射量の補正割合よりも大きくする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 複数の気筒が第１の気筒群と第２の気筒群とに分割されてこれら第１の気筒群および第２の気筒群がそれぞれ対応する分岐排気通路を介して共通の合流排気通路に接続されている内燃機関において、合流排気通路内に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒に流入する第１の気筒群の排気と第２の気筒群の排気との混合排気の目標空燃比を設定する混合排気目標空燃比手段と、第１の気筒群の排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリッチに設定しかつ第２の気筒群の排気の空燃比の目標空燃比を混合排気の目標空燃比に対しリーンに設定すると共に、第１の気筒群の排気の空燃比および第２の気筒群の排気の空燃比がそれぞれ対応する目標空燃比のときに混合排気の空燃比が該混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の排気の目標空燃比と第２の気筒群の排気の目標空燃比とを設定する気筒群空燃比設定手段と、第１の気筒群の燃料噴射量および第２の気筒群の燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、混合排気の空燃比を検出するために排気浄化触媒上流の合流排気通路内に配置された主空燃比センサと、各気筒群の排気の空燃比を検出するために各分岐排気通路内に配置された副空燃比センサと、主空燃比センサの出力信号に基づいて混合排気の空燃比が該混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の燃料噴射量と第２の気筒群の燃料噴射量とを補正する主補正手段と、副空燃比センサの出力信号に基づいて混合排気の空燃比が該混合排気の目標空燃比となるように第１の気筒群の燃料噴射量と第２の気筒群の燃料噴射量とを補正する副補正手段とを具備し、該副補正手段は副空燃比センサにより検出される第１の気筒群の排気の空燃比が予め定められた第１設定空燃比よりもリーンのときには主補正手段による第１の気筒群の燃料噴射量の減量補正量を減少し、副空燃比センサにより検出される第２の気筒群の排気の空燃比が予め定められた第２設定空燃比よりもリッチのときには主補正手段による第２の気筒群の燃料噴射量の増量補正量を減少する内燃機関の空燃比制御装置。
3. 第１の気筒群の燃料噴射量が予め定められた上限しきい値よりも多いときに混合排気の空燃比をリッチ側に補正すべきときには第１の気筒群の燃料噴射量が増量補正されるのを禁止すると共に第２の気筒群の燃料噴射量を増量補正するようにした請求項１または２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 第２の気筒群の燃料噴射量が予め定められた下限しきい値よりも少ないときに混合排気の空燃比をリーン側に補正すべきときには第２の気筒群の燃料噴射量が減量補正されるのを禁止すると共に第１の気筒群の燃料噴射量を減量補正するようにした請求項１または２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。

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