內燃機的排氣凈化裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種內燃機的排氣凈化裝置。具有多個汽缸的內燃機的排氣凈化裝置具備排氣凈化催化劑、下游側空燃比傳感器以及控制排氣的平均空燃比和各汽缸的燃燒空燃比的控制裝置。控制裝置執行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制，平均空燃比控制是如下控制：將平均空燃比交替地控制成濃空燃比和稀空燃比，汽缸間空燃比控制是如下控制：控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得即使在通過平均空燃比控制將平均空燃比控制成了稀空燃比時，多個汽缸中也至少有一個汽缸的燃燒空燃比為濃空燃比的控制。在平均空燃比控制中，控制平均空燃比，以使得將平均空燃比控制成稀空燃比時的稀偏移量比將平均空燃比控制成濃空燃比時的濃偏移量小。
【專利說明】
內燃機的排氣凈化裝置
技術領域
[0001]本發明涉及內燃機的排氣凈化裝置。
【背景技術】
[0002]以往以來，已知有在排氣流動方向上分別在排氣凈化催化劑的上游側和下游側配置有空燃比傳感器或氧傳感器的內燃機的排氣凈化裝置(例如，專利文獻1、2)。在這樣的排氣凈化裝置中，基于上游側傳感器的輸出進行燃料噴射量的主反饋控制，以使得流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比與目標空燃比一致。除此之外，基于下游側傳感器的輸出來修正主反饋控制的目標空燃比。
[0003]除此之外，在專利文獻I所記載的排氣凈化裝置中，在內燃機冷啟動時等排氣凈化催化劑的溫度低時，每隔一定時間間隔使流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比交替地變化成濃空燃比和稀空燃比。在專利文獻I中認為由此能夠使排氣凈化催化劑迅速升溫。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I:日本特開號公報
[0007]專利文獻2:國際公開第2014/118889號

【發明內容】

[0008]發明要解決的問題
[0009]從燃燒室排出的排氣中包含有硫成分。該硫成分在一定的條件下會吸附或吸藏于在排氣凈化催化劑的載體上擔載的催化劑貴金屬的表面，從而覆蓋催化劑貴金屬的表面。其結果，催化劑貴金屬的活性下降，不容易進行氧的吸入放出，由此，排氣凈化催化劑的氧吸藏能力下降。另外，也會招致流入到排氣凈化催化劑的排氣中的未燃HC、C0、N0x等的凈化能力的下降。
[0010]于是，鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種內燃機的排氣凈化裝置，其能夠抑制由硫成分引起的催化劑貴金屬的活性下降，并且能夠抑制排氣凈化催化劑的氧吸藏能力的下降。
[0011]用于解決問題的手段
[0012]為了解決上述問題，在第I發明中提供一種內燃機的排氣凈化裝置，所述內燃機具有多個汽缸，其中，所述排氣凈化裝置具備:排氣凈化催化劑，其配置于內燃機排氣通路，并且能夠吸藏氧;下游側空燃比傳感器，其配置于該排氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側；以及控制裝置，其控制在各汽缸中進行燃燒時的燃燒空燃比，所述控制裝置執行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制，所述平均空燃比控制是如下控制:將所有汽缸中的燃燒空燃比的平均值即平均空燃比交替地控制成比理論空燃比濃的濃空燃比和比理論空燃比稀的稀空燃比，所述汽缸間空燃比控制是如下控制:控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得即使在通過所述平均空燃比控制將所述平均空燃比控制成了稀空燃比時，所述多個汽缸中也至少有一個汽缸中的燃燒空燃比為濃空燃比，在所述平均空燃比控制中，控制所述平均空燃比，以使得將所述平均空燃比控制成稀空燃比時的該平均空燃比與理論空燃比之差即稀偏移量，比將所述平均空燃比控制成濃空燃比時的該平均空燃比與理論空燃比之差即濃偏移量小。
[0013]第2發明根據第I發明，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得即使在由所述平均空燃比控制將所述平均空燃比控制成了濃空燃比時，所述多個汽缸中也至少有一個汽缸中的燃燒空燃比為稀空燃比。
[0014]第3發明根據第I發明，所述控制裝置，在所述平均空燃比被控制成了濃空燃比時，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中燃燒空燃比全都成為濃空燃比。
[0015]第4發明根據第I?第3發明的任一發明，所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的一部分汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的剩余汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的燃燒空燃比與所述平均空燃比之差，與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的燃燒空燃比與所述平均空燃比之差相等。
[0016]第5發明根據第I?第4發明的任一發明，所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中一部分的汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中剩余的汽缸中成為比所述平均空燃比稀，在所述汽缸間空燃比控制中被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的燃燒空燃比與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的燃燒空燃比之差，比所述平均空燃比控制中的所述濃偏移量與所述稀偏移量的合計值大。
[0017]第6發明根據第I?第5發明的任一發明，所述控制裝置，在所述排氣凈化催化劑的溫度比該排氣凈化催化劑的活性溫度低的情況下，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中燃燒空燃比全都相等。
[0018]第7發明根據第I?第6發明的任一發明，所述控制裝置，在所述排氣凈化催化劑的溫度比預定的上限溫度高的情況下，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中燃燒空燃比全都相等，所述上限溫度比所述排氣凈化催化劑的活性溫度高。
[0019]第8發明根據第7發明，所述控制裝置，在所述排氣凈化催化劑的溫度從比所述上限溫度高的溫度開始下降的情況下，即使所述排氣凈化催化劑的溫度成為所述上限溫度以下，也不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中燃燒空燃比全都相等，直到所述排氣凈化催化劑的溫度達到預定的切換溫度，在所述排氣凈化催化劑的溫度成為了所述切換溫度以下時，執行所述汽缸間空燃比控制，所述切換溫度比所述上限溫度低且比所述活性溫度高。
[0020]第9發明根據第I?第8發明的任一發明，所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在通過所述平均空燃比控制而所述平均空燃比剛從濃空燃比切換成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，并且控制各汽缸的空燃比，以使得在所述平均空燃比剛從稀空燃比切換成濃空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比比所述平均空燃比濃。
[0021]第10發明根據第I?第9發明的任一發明，所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的一部分汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的剩余汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，在開始所述汽缸間空燃比控制時，控制燃燒空燃比，以使得在開始后最初進行燃料供給的汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃。
[0022]第11發明根據第10發明，在即將開始所述汽缸間空燃比控制之前進行了使從所述排氣凈化催化劑流出的排氣的空燃比成為濃空燃比的控制的情況下，在開始該汽缸間空燃比控制時，控制燃燒空燃比，以使得在開始后最初進行燃料供給的汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀。
[0023]第12發明根據第I?第11發明的任一發明，所述控制裝置，在所述平均空燃比控制中，在將所述平均空燃比控制成了濃空燃比的情況下，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比濃的濃判定空燃比以下時將所述平均空燃比切換成稀空燃比，并且，在將所述平均空燃比控制成了稀空燃比的情況下，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上時將所述平均空燃比切換成濃空燃比。
[0024]第13發明根據第I?第11的任一發明，所述控制裝置，在所述平均空燃比控制中，在將所述平均空燃比控制成了濃空燃比的情況下，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比濃的濃判定空燃比以下時將所述平均空燃比切換成稀空燃比，并且，在開始將所述平均空燃比控制成稀空燃比之后的所述排氣凈化催化劑的氧吸藏量達到了比該排氣凈化催化劑的最大可吸藏氧量少的預先設定的切換基準吸藏量時，將所述平均空燃比切換成濃空燃比。
[0025]第14發明根據第I?第13發明的任一發明，所述控制裝置，在所述平均空燃比控制中，至少在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比比理論空燃比濃的濃判定空燃比以下時，將所述平均空燃比控制成與所述輸出空燃比比所述濃判定空燃比時大相比稀程度較大的稀空燃比。
[0026]第15發明根據第14發明，所述控制裝置，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比為所述濃判定空燃比以下時，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比全都相等。
[0027]第16發明根據第I?第15發明的任一發明，所述控制裝置，在所述平均空燃比控制中，至少在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比為比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上時，將所述平均空燃比控制成與所述輸出空燃比比所述稀判定空燃比小時相比濃程度較大的濃空燃比。
[0028]第17發明根據第16發明，所述控制裝置，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比為所述稀判定空燃比以上時，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比全都相等。
[0029]第18發明根據第I?第17發明的任一發明，所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，當所述排氣凈化催化劑的劣化程度變大時，減小在執行所述汽缸間空燃比控制的期間被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的空燃比與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
[0030]第19發明根據第I?第18發明的任一發明，當所述排氣凈化催化劑的劣化程度變大時，減小所述平均空燃比控制中的所述濃偏移量以及所述稀偏移量。
[0031]第20發明根據第I?第19發明的任一發明，所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，當向燃燒室供給的吸入空氣量變多時，減小在執行所述汽缸間空燃比控制的期間被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的空燃比與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
[0032]第21發明根據第I?第20發明的任一發明，當向燃燒室供給的吸入空氣量變多時，減小所述平均空燃比控制中的所述濃偏移量以及所述稀偏移量。
[0033]第22發明根據第I?第21發明的任一發明，所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，當所述排氣凈化催化劑的溫度變高時，減小在執行所述汽缸間空燃比控制的期間被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的空燃比與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
[0034]發明效果
[0035]根據本發明，能夠提供一種內燃機的排氣凈化裝置，其能夠抑制由硫成分引起的催化劑貴金屬的活性下降，并且能夠抑制排氣凈化催化劑的氧吸藏能力的下降。
【附圖說明】
[0036]圖1是概略地示出使用本發明的控制裝置的內燃機的圖。
[0037]圖2是示出各排氣空燃比下的傳感器施加電壓與輸出電流的關系的圖。
[0038]圖3是示出將傳感器施加電壓設為一定時的排氣空燃比與輸出電流的關系的圖。
[0039]圖4是由本實施方式的排氣凈化裝置進行了空燃比控制的情況下的平均空燃比修正量等的時間圖。
[0040]圖5是空燃比修正量和燃燒空燃比的時間圖。
[0041]圖6是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0042]圖7是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0043]圖8是示意性地表示排氣凈化催化劑的載體表面的圖。
[0044]圖9是示出自上游側排氣凈化催化劑的前端面起的距離與每單位體積的SOx的吸藏量的關系的圖。
[0045]圖10是控制裝置的功能框圖。
[0046]圖11是示出第一實施方式中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。
[0047]圖12是上游側排氣凈化催化劑的溫度等的時間圖。
[0048]圖13是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0049]圖14是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0050]圖15是示出平均空燃比控制的執行判定處理的控制例程的流程圖。
[0051]圖16是示出汽缸間空燃比控制的執行判定處理的控制例程的流程圖。
[0052]圖17是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0053]圖18是示出第一實施方式的變更例中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。
[0054]圖19是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0055]圖20是控制裝置的功能框圖。
[0056]圖21是示出第二實施方式中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。
[0057]圖22是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0058]圖23是示出第三實施方式中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。
[0059]圖24是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0060]圖25是示出最大可吸藏氧量與汽缸間空燃比控制中的變更量α以及平均空燃比控制中的設定修正量的關系的圖。
[0061]圖26是示出變更量和設定空燃比的算出處理的控制例程的流程圖。
[0062]圖27是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0063]圖28是示出向各汽缸的燃燒室吸入的吸入空氣量與汽缸間空燃比控制中的變更量α以及平均空燃比控制中的設定修正量的關系的圖。
[0064]圖29是示出變更量和設定空燃比的算出處理的控制例程的流程圖。
[0065]圖30是平均空燃比修正量等的時間圖。
[0066]圖31是示出排氣凈化催化劑的溫度與汽缸間空燃比控制中的變更量的關系的圖。
[0067]圖32是示出變更量的算出處理的控制例程的流程圖。
[0068]圖33是空燃比修正量的時間圖。
[0069]標號說明
[0070]1:內燃機主體
[0071]5:燃燒室
[0072]7:進氣口
[0073]9:排氣口
[0074]19:排氣歧管
[0075]20:上游側排氣凈化催化劑
[0076]24:下游側排氣凈化催化劑
[0077]31:ECU
[0078]40:上游側空燃比傳感器
[0079]41:下游側空燃比傳感器
[0080]46:溫度傳感器
【具體實施方式】
[0081]以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行詳細說明。此外，在以下的說明中，對同樣的構成要素附上同一附圖標記。
[0082]〈內燃機整體的說明〉
[0083]圖1是概略地示出使用本發明的排氣凈化裝置的內燃機的圖。在圖1中，I表示內燃機主體，2表示汽缸體，3表示在汽缸體2內往復運動的活塞，4表示固定在汽缸體2上的汽缸蓋，5表不形成在活塞3與汽缸蓋4之間的燃燒室，6表不進氣門，7表不進氣口，8表不排氣門，9表不排氣口。進氣門6對進氣口 7進行開閉，排氣門8對排氣口 9進行開閉。本實施方式的內燃機是直列4缸內燃機，因而，內燃機主體I具有4個燃燒室5。但是，只要是具有多個汽缸的內燃機即可，也能夠應用于6缸內燃機、V型內燃機等其他形式的內燃機。
[0084]如圖1所示，在汽缸蓋4的內壁面的中央部配置有火花塞10，在汽缸蓋4的內壁面周邊部配置有燃料噴射閥11。火花塞10構成為根據點火信號而產生火花。另外，燃料噴射閥11根據噴射信號而向燃燒室5內噴射預定量的燃料。此外，燃料噴射閥11也可以配置成向進氣口7內噴射燃料。另外，在本實施方式中，作為燃料，使用理論空燃比為14.6的汽油。但是，本實施方式的內燃機也可以使用其他燃料。
[0085]各汽缸的進氣口7分別經由對應的進氣支管13與緩沖罐(surgetank) 14連結，緩沖罐14經由進氣管15與空氣濾清器16連結。進氣口 7、進氣支管13、緩沖罐14、進氣管15形成進氣通路。另外，在進氣管15內配置有由節氣門驅動致動器17驅動的節氣門18。通過由節氣門驅動致動器17使節氣門18轉動，節氣門18能夠變更進氣通路的開口面積。
[0086]另一方面，各汽缸的排氣口9與排氣歧管19連結。排氣歧管19具有與各排氣口 9連結的多個支部和這些支部集合而成的集合部。排氣歧管19的集合部與內置有上游側排氣凈化催化劑20的上游側殼體21連結。上游側殼體21經由排氣管22與內置有下游側排氣凈化催化劑24的下游側殼體23連結。排氣口 9、排氣歧管19、上游側殼體21、排氣管22以及下游側殼體23形成排氣通路。
[0087]電子控制單元(E⑶)31由數字計算機構成，具備經由雙向總線32相互連接的RAM(隨機存取存儲器)33、R0M(只讀存儲器)34、CPU(微處理器)35、輸入端口 36以及輸出端口37。在進氣管15配置有用于檢測在進氣管15內流動的空氣流量的空氣流量計39，該空氣流量計39的輸出經由對應的AD變換器38輸入到輸入端口 36。另外，在排氣歧管19的集合部配置有檢測在排氣歧管19內流動的排氣(S卩，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣)的空燃比的上游側空燃比傳感器40。除此之外，在排氣管22內配置有檢測在排氣管22內流動的排氣(即，從上游側排氣凈化催化劑20流出而流入下游側排氣凈化催化劑24的排氣)的空燃比的下游側空燃比傳感器41。這些空燃比傳感器40、41的輸出也經由對應的AD變換器38輸入到輸入端口 36。進而，在上游側排氣凈化催化劑20配置有用于檢測上游側排氣凈化催化劑20的溫度的的溫度傳感器46，該溫度傳感器46的輸出也經由對應的AD變換器38輸入到輸入端□ 36。
[0088]另外，加速器踏板42連接有產生與加速器踏板42的踩踏量呈比例的輸出電壓的負荷傳感器43，負荷傳感器43的輸出電壓經由對應的AD變換器38輸入到輸入端口 36。曲軸角傳感器44例如在曲軸每旋轉15度時產生輸出脈沖，該輸出脈沖被輸入到輸入端口 36。在CPU35中，根據該曲軸角傳感器44的輸出脈沖計算內燃機轉速。另一方面，輸出端口 37經由對應的驅動電路45與火花塞10、燃料噴射閥11以及節氣門驅動致動器17連接。此外，E⑶31作為進行內燃機和排氣凈化裝置的控制的控制裝置發揮功能。
[0089]此外，本實施方式的內燃機雖然是以汽油為燃料的無增壓內燃機，但本發明的內燃機的結構不限于上述結構。例如，本發明的內燃機也可以在汽缸排列、燃料的噴射形態、進氣排氣系統的結構、氣門機構的結構、增壓器的有無以及增壓形態等方面與上述內燃機不同。
[0090]〈排氣凈化催化劑的說明〉
[0091]上游側排氣凈化催化劑20和下游側排氣凈化催化劑24均具有同樣的結構。排氣凈化催化劑20、24是具有氧吸藏能力的三元催化劑。具體而言，排氣凈化催化劑20、24是在由陶瓷形成的載體上擔載有具有催化劑作用的貴金屬(例如，鉑(Pt))和具有氧吸藏能力的物質(例如，氧化鈰(Ce02)，以下也稱作“氧吸藏物質”)的三元催化劑。三元催化劑具有在流入三元催化劑的排氣的空燃比維持為理論空燃比時同時凈化未燃HC、CO和NOx的功能。除此之夕卜，在排氣凈化催化劑20、24具有氧吸藏能力的情況下，即使流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比相對于理論空燃比稍微偏向濃側或稀側，也能夠同時凈化未燃HC、C0和NOx。
[0092]S卩，由于該三元催化劑具有氧吸藏能力，所以在流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為了比理論空燃比稀的空燃比(以下，簡稱為“稀空燃比”)時，三元催化劑吸藏排氣中所包含的過剩的氧。由此，排氣凈化催化劑20、24的表面上維持為理論空燃比，在排氣凈化催化劑20、24的表面上同時凈化未燃HC、C0和NOx。此時，從排氣凈化催化劑20、24排出的排氣的空燃比為理論空燃比。但是，三元催化劑在其氧吸藏量達到可吸藏的氧量的最大值即最大可吸藏氧量Cmax時，無法再進一步吸藏氧。因此，若在三元催化劑的氧吸藏量大致達到了最大可吸藏氧量Cmax的狀態下流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為稀空燃比，則在排氣凈化催化劑20、24中已無法再將其表面上維持為理論空燃比。因而，在該情況下，從排氣凈化催化劑20、24排出的排氣的空燃比成為稀空燃比。
[0093]另一方面，在該三元催化劑中，在流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為了比理論空燃比濃的空燃比(以下，簡稱為“濃空燃比”)時，從排氣凈化催化劑20、24放出要使排氣中所包含的未燃HC、CO還原所不足的氧。在該情況下，排氣凈化催化劑20、24的表面上也維持為理論空燃比，在排氣凈化催化劑20、24的表面上同時凈化未燃HC、C0和NOx。此時，從排氣凈化催化劑20、24排出的排氣的空燃比為理論空燃比。但是，三元催化劑在其氧吸藏量接近零時，無法再進一步放出氧。因此，若在三元催化劑的氧吸藏量大致達到了零的狀態下流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為濃空燃比，則在排氣凈化催化劑20、24中已無法再將其表面上維持為理論空燃比。因而，在該情況下，從排氣凈化催化劑20、24排出的排氣的空燃比成為濃空燃比。
[0094]如上所述，根據在本實施方式中使用的排氣凈化催化劑20、24，排氣中的未燃HC、CO和NOx的凈化特性根據流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比和氧吸藏量而變化。
[0095]〈空燃比傳感器的輸出特性〉
[0096]接著，參照圖2和圖3，對本實施方式的空燃比傳感器40、41的輸出特性進行說明。圖2是示出本實施方式的空燃比傳感器40、41的電壓-電流(V-1)特性的圖，圖3是示出將施加電壓維持為一定時的在空燃比傳感器40、41周圍流通的排氣的空燃比(以下，稱作“排氣空燃比”)與輸出電流I的關系的圖。此外，在本實施方式中，作為兩個空燃比傳感器40、41，使用同一結構的空燃比傳感器。
[0097]從圖2可知，在本實施方式的空燃比傳感器40、41中，排氣空燃比越高(越稀)，則輸出電流I越大。另外，在各排氣空燃比下的V-1線中，存在與V軸大致平行的區域，也就是即使傳感器施加電壓變化，輸出電流也幾乎不變的區域。該電壓區域被稱作界限電流區域，此時的電流被稱作界限電流。在圖2中，分別fflW18、I18示出了排氣空燃比為18時的界限電流區域和界限電流。因此，可以說空燃比傳感器40、41是界限電流式的空燃比傳感器。
[0098]圖3是示出將施加電壓設為一定的0.45V左右時的排氣空燃比與輸出電流I的關系的圖。從圖3可知，在空燃比傳感器40、41中，輸出電流相對于排氣空燃比以如下方式線性(成比例地)變化:排氣空燃比越高(即，越稀)，則來自空燃比傳感器40、41的輸出電流I越大。除此之外，空燃比傳感器40、41構成為在排氣空燃比為理論空燃比時輸出電流I為零。
[0099]此外，在上述例子中，作為空燃比傳感器40、41，使用了界限電流式的空燃比傳感器。但是，只要輸出電流相對于排氣空燃比線性變化即可，作為空燃比傳感器40、41，也可以使用非界限電流式的空燃比傳感器等任意的空燃比傳感器。另外，兩個空燃比傳感器40、41也可以是構造互不相同的空燃比傳感器。除此之外，作為下游側空燃比傳感器41，也可以使用輸出電流并不相對于排氣空燃比線性變化的傳感器。具體而言，作為下游側空燃比傳感器41，例如也可以使用在理論空燃比附近輸出值大幅變化的氧傳感器等。
[0100]〈空燃比控制的概要〉
[0101]接著，對本實施方式的排氣凈化裝置中的空燃比控制的概要進行說明。在本實施方式中，基于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比，進行如下的反饋控制:控制來自燃料噴射閥11的燃料噴射量，以使得上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比與目標空燃比一致。此夕卜，“輸出空燃比”是指與空燃比傳感器的輸出值相當的空燃比。
[0102]在此，如后所述，在本實施方式中，有時將來自燃料噴射閥11的燃料噴射量設為在汽缸間不同的量。在該情況下，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比在I個循環中多少會產生變動。在本實施方式中，即使在這樣的情況下，也控制來自燃料噴射閥11的燃料噴射量，以使得上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的平均值(以下，稱作“平均輸出空燃比”)與在汽缸間不同的目標空燃比的平均值即目標平均空燃比一致。
[0103]除此之外，在本實施方式的空燃比控制中，進行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制(抖動控制)。平均空燃比控制是基于下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比設定目標平均空燃比的控制。因此，可以說平均空燃比控制是對平均燃燒空燃比進行控制，平均燃燒空燃比是在各汽缸中進行燃燒時的混合氣的空燃比(以下，稱作“燃燒空燃比”，相當于向各汽缸供給的混合氣的空燃比)在所有汽缸中的平均值(將I循環中的各汽缸的燃燒空燃比的合計值除以汽缸數而得到的值)。換言之，可以說是對流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的平均排氣空燃比進行控制。另一方面，汽缸間空燃比控制是按各汽缸設定不同的目標空燃比的控制，換言之，是對各汽缸中的燃燒空燃比進行控制。
[0104]〈平均空燃比控制〉
[0105]首先，對平均空燃比控制進行說明。在平均空燃比控制中，首先，在將目標平均空燃比設定成了后述的濃設定空燃比的狀態下，當判斷為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃空燃比時，目標平均空燃比被切換成稀設定空燃比。由此，平均燃燒空燃比和平均排氣空燃比(以下，將其統稱為“平均空燃比”)變化成稀設定空燃比。在此，在本實施方式中，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了比理論空燃比稍濃的濃判定空燃比(例如，14.55)以下時，判斷為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃空燃比。因此，在平均空燃比控制中，在將平均空燃比控制成了濃空燃比的情況下，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃判定空燃比以下時平均空燃比被切換成稀空燃比。另外，稀設定空燃比是比理論空燃比(成為控制中心的空燃比)稍稀的預先設定的空燃比，例如設為14.7左右。
[0106]另一方面，在平均空燃比控制中，在將目標平均空燃比設定成了稀設定空燃比的狀態下，當判斷為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了稀空燃比時，目標平均空燃比被切換成濃設定空燃比。由此，平均空燃比變化成濃設定空燃比。在此，在本實施方式中，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了比理論空燃比稍稀的稀判定空燃比(例如，14.65)以上時，判斷為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了稀空燃比。因此，在平均空燃比控制中，在將平均空燃比控制成了稀空燃比的情況下，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了稀判定空燃比以上時平均空燃比被切換成濃空燃比。另外，濃設定空燃比是比理論空燃比(成為控制中心的空燃比)濃一定程度的預先設定的空燃比，例如設為14.4左右。此外，稀設定空燃比與理論空燃比之差(以下，也稱作“稀偏移量”)比濃設定空燃比與理論空燃比之差(以下，也稱作“濃偏移量”)小。
[0107]其結果，在平均空燃比控制中，目標平均空燃比被交替地設定成濃空燃比和稀空燃比，由此，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的平均空燃比被交替地控制成濃空燃比和稀空燃比。
[0108]此外，濃判定空燃比和稀判定空燃比設為與理論空燃比之差為理論空燃比的I%以內的空燃比，優選設為0.5 %以內的空燃比，更優選設為0.35 %以內的空燃比。因此，在理論空燃比為14.6的情況下，濃判定空燃比以及稀判定空燃比與理論空燃比之差設為0.15以下，優選設為0.073以下，更優選設為0.051以下。另外，目標平均空燃比中的設定空燃比(例如，濃設定空燃比、稀設定空燃比)被設定成與理論空燃比之差比上述差大。
[0109]參照圖4，對平均空燃比控制進行具體說明。圖4是由本實施方式的排氣凈化裝置進行了空燃比控制的情況下的平均空燃比修正量AFCav、上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup、上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA、以及下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AF dwn的時間圖。
[0110]此外，平均空燃比修正量AFCav是與流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的目標平均空燃比對應的修正量。在平均空燃比修正量AFCav為O時，意味著目標平均空燃比是與成為控制中心的空燃比(以下，稱作“控制中心空燃比”)相等的空燃比(在本實施方式中，基本上是理論空燃比)。另外，在平均空燃比修正量AFCav為正值時，意味著目標平均空燃比是比控制中心空燃比稀的空燃比(在本實施方式中是稀空燃比)。另外，此時的平均空燃比修正量AFCav的絕對值相當于目標平均空燃比與控制中心空燃比之差或者平均空燃比與控制中心空燃比之差即稀偏移量。此外，“控制中心空燃比”是指成為根據內燃機運轉狀態而加上平均空燃比修正量AFCav的對象的空燃比，即在根據平均空燃比修正量AFCav使目標平均空燃比變動時成為基準的空燃比。
[0111]同樣，在平均空燃比修正量AFCav為負值時，意味著目標平均空燃比是比控制中心空燃比濃的空燃比(在本實施方式中是濃空燃比)。另外，此時的平均空燃比修正量AFCav的絕對值相當于目標平均空燃比與控制中心空燃比之差或者平均空燃比與控制中心空燃比之差即濃偏移量。
[0112]在圖4所示的例子中，在時刻&以前的狀態下，平均空燃比修正量AFCav比被設定成稀設定修正量AFClean(相當于稀設定空燃比)。即，目標平均空燃比被設為稀空燃比，與此相伴，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup、即流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比為稀空燃比。流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣中所包含的過剩的氧被吸藏于上游側排氣凈化催化劑20，與此相伴，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA漸漸增加。另一方面，通過在上游側排氣凈化催化劑20中吸藏氧，從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣中不包含氧，因此，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn大致為理論空燃比。
[0113]若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA漸漸增大，則氧吸藏量OSA最終會接近最大可吸藏氧量Cmax，與此相伴，流入到上游側排氣凈化催化劑20的一部分氧會不被上游偵_氣凈化催化劑20吸藏而開始流出。由此，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn漸漸上升，在時刻ti達到稀判定空燃比AFlean。
[0114]在本實施方式中，當下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為稀判定空燃比AFlean以上時，為了使氧吸藏量OSA減少，平均空燃比修正量AFCav被切換成濃設定修正量AFCricM相當于濃設定空燃比)。因此，目標平均空燃比被切換成濃空燃比。
[0115]此外，在本實施方式中，不是在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn從理論空燃比變化成濃空燃比之后立即進行平均空燃比修正量AFCav的切換，而是在其達到濃判定空燃比AFrich之后再進行平均空燃比修正量AFCav的切換。這是因為，即使上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA充足，從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比有時也會稍微偏離理論空燃比。反過來說，濃判定空燃比被設為在上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA充足時從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比通常不會達到的空燃比。此外，關于上述稀判定空燃比也可以說是相同的。
[0116]當在時刻^將目標平均空燃比切換成濃空燃比后，與此相伴，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup、即平均空燃比變化成濃空燃比。流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣中所包含的過剩的未燃HC、C0被上游側排氣凈化催化劑20凈化，與此相伴，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA漸漸減少。另一方面，由于在上游側排氣凈化催化劑20中凈化未燃HC、⑶，所以從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣中不包含未燃HC、⑶，因此，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn大致為理論空燃比。
[0117]若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA漸漸減少，則氧吸藏量OSA最終會接近零，與此相伴，流入到上游側排氣凈化催化劑20的一部分未燃HC、C0會不被上游側排氣凈化催化劑20凈化而開始流出。由此，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn漸漸下降，在時刻12達到濃判定空燃比AFr i ch。
[0118]在本實施方式中，當下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為濃判定空燃比AFrich以下時，為了使氧吸藏量OSA增大，平均空燃比修正量AFCav被切換成稀設定修正量AFClean。因此，目標空燃比向稀空燃比切換。之后，在時刻t3以后，反復進行與上述操作同樣的操作。
[0119]另外，在本實施方式的平均空燃比控制中，稀設定修正量AFClean的絕對值被設為比濃設定修正量AFCrich的絕對值小的值。因此，將平均空燃比控制成稀空燃比時的平均空燃比與控制中心空燃比(理論空燃比)之差即稀偏移量被設為比將平均空燃比控制成濃空燃比時的平均空燃比與控制中心空燃比之差即濃偏移量小。由此，目標平均空燃比被設定成稀設定修正量AFClean的期間(例如，時刻t2?t3)比目標空燃比被設定成濃設定修正量AFCrich的期間(例如，時刻ti?t2)長。
[0120]〈汽缸間空燃比控制〉
[0121]接著，對汽缸間空燃比控制進行說明。在汽缸間空燃比控制中，控制來自各燃料噴射閥11的燃料噴射量，以使得成為燃燒空燃比在汽缸間至少局部不同的空燃比。特別地，在本實施方式中，在一部分汽缸中，燃燒空燃比被設為比目標平均空燃比濃，在剩余汽缸中，燃燒空燃比被設為比目標平均空燃比稀。
[0122]圖5是各汽缸的空燃比修正量AFC和燃燒空燃比的時間圖。在本實施方式中，由于內燃機是直列4缸的內燃機，所以燃燒室5中的混合氣的燃燒依照I號汽缸、3號汽缸、4號汽缸、2號汽缸的順序進行。在圖5所示的例子中，在I個循環中最先進行燃燒的I號汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC比平均空燃比修正量AFCav小。即，在I號汽缸中，向燃燒室5供給的混合氣的空燃比被設為比目標平均空燃比濃。因此，在I號汽缸中，燃燒空燃比成為比平均空燃比濃的空燃比。
[0123]并且，在接著進行燃燒的3號汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC比平均空燃比修正量AFCav大。其結果，在3號汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比稀的空燃比。并且，在接著進行燃燒的4號汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比濃的空燃比，在之后進行燃燒的2號汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比稀的空燃比。
[0124]另外，在本實施方式中，汽缸間空燃比控制中的從平均空燃比修正量AFCav的變更量在被設為比平均空燃比濃的汽缸(圖中的I號汽缸和4號汽缸，以下也稱作“濃側的汽缸”)彼此之間相同。在圖5所示的例子中，I號汽缸和4號汽缸中的空燃比修正量的變更量都是α。其結果，這些汽缸中的燃燒空燃比被設為比平均空燃比濃AAFa(相當于變更量α)的空燃比。同樣，在本實施方式中，汽缸間空燃比控制中的從平均空燃比修正量AFCav的變更量在被設為比平均空燃比稀的汽缸(圖中的2號汽缸和3號汽缸，以下也稱作“稀側的汽缸”)彼此之間相同。在圖5所示的例子中，2號汽缸和3號汽缸中的空燃比修正量的變更量都是α。其結果，這些汽缸中的燃燒空燃比被設為比平均空燃比稀AAFa(相當于變更量α)的空燃比。
[0125]進而，在本實施方式中，在濃側的汽缸與稀側的汽缸之間，從平均空燃比修正量AFCav的變更量也被設為相同的α。其結果，被設為比平均空燃比濃的汽缸的燃燒空燃比與平均空燃比之差等于被設為比平均空燃比稀的汽缸的燃燒空燃比與平均空燃比之差。
[0126]圖4中的X表示汽缸間空燃比控制中的燃燒空燃比從平均空燃比修正量AFCav的變更量。從圖4可知，在平均空燃比修正量AFCav被設定成濃設定修正量AFCrich的時刻ti?t2，在濃側的汽缸(I號汽缸、4號汽缸)中，各汽缸的空燃比修正量A F C成為從濃設定修正量AFCrich減去變更量α而得到的值(AFCrich-α)。其結果，在濃側的汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比濃Δ AFa (相當于變更量a)的空燃比。另外，在時刻t?t2，在稀側的汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC成為向濃設定修正量AFCrich加上變更量α而得到的值(AFCrich+α)。其結果，在稀側的汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比稀AAFa(相當于變更量a)的空燃比。除此之外，變更量α被設為比濃設定修正量AFCrich的絕對值大的值。因而，在稀側的汽缸中，燃燒空燃比被控制成稀空燃比。
[0127]同樣，在平均空燃比修正量AFCav被設定成稀設定修正量AFlean的時刻t2?t3，在稀側的汽缸(2號汽缸、3號汽缸)中，各汽缸的空燃比修正量AFC成為向稀設定修正量AFClean加上變更量α而得到的值(AFClean+α)。其結果，在稀側的汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比稀Δ AFa (相當于變更量a)的空燃比。另外，在時刻t2?t3，在濃側的汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC成為從稀設定修正量AFClean減去變更量α而得到的值(AFClean-α)。其結果，在濃側的汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比濃AAFa(相當于變更量α)的空燃比。除此之外，變更量α被設為比稀設定修正量AFClean的絕對值大的值。因而，在濃側的汽缸中，燃燒空燃比被控制成濃空燃比。
[0128]此外，變更量α比濃設定修正量AFCrich和稀設定修正量AFClean的絕對值大。因而，在汽缸間空燃比控制中被設為比平均空燃比濃的汽缸的燃燒空燃比與被設為比平均空燃比稀的汽缸的燃燒空燃比之差(即，汽缸間空燃比控制中的空燃比的振幅)比平均空燃比控制中的濃設定空燃比與稀設定空燃比之差(即，平均空燃比控制中的空燃比的振幅)大。
[0129]<目標平均空燃比的切換和汽缸間空燃比控制〉
[0130]如上所述，在平均空燃比控制中，當下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為濃判定空燃比AFr ich以下時，目標平均空燃比被從濃設定空燃比向稀設定空燃比切換。由此，平均空燃比被從濃空燃比切換成稀空燃比。在本實施方式中，進行汽缸間空燃比控制，以使得在平均空燃比剛從濃空燃比切換成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比比平均空燃比稀。對此，參照圖6進行說明。
[0131]圖6是平均空燃比修正量、各汽缸的空燃比修正量以及下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比的時間圖。在圖示的例子中，在時刻t以前，平均空燃比修正量AFCav被設為濃設定修正量AFCrichο除此之外，通過汽缸間空燃比控制，在濃側的汽缸中，空燃比修正量AFC成為從濃設定修正量AFCrich減去變更量α而得到的值，在稀側的汽缸中，空燃比修正量AFC成為向濃設定修正量AFCrich加上變更量α而得到的值。
[0132]在圖示的例子中，在時刻&，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為濃判定空燃比AFrich以下。此時，由于在2號汽缸中進行著燃燒，所以接著進行來自燃料噴射閥11的燃料供給的是I號汽缸。于是，從接著進行燃料供給的I號汽缸起，平均空燃比修正量AFCav向稀設定修正量AFClean切換。
[0133]另一方面，在時刻^以前，I號汽缸在汽缸間空燃比控制中被設為了濃側的汽缸。因此，若如時刻t以前的操作那樣進行汽缸間空燃比控制，則平均空燃比修正量AFCav剛被切換成稀設定修正量AFClean后的I號汽缸成為濃側的汽缸。但是，在本實施方式中，在該I號汽缸中，空燃比修正量AFC被設定成向平均空燃比修正量AFCav加上變更量α而得到的值。即，該I號汽缸被設為稀側的汽缸。其結果，在本實施方式中，在平均空燃比剛從濃空燃比切換成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比稀。之后，在3號汽缸中，空燃比修正量AFC被設定成從平均空燃比修正量AFCav減去變更量α而得到的值。
[0134]除此之外，在本實施方式中，進行汽缸間空燃比控制，以使得在平均空燃比剛從稀空燃比切換成濃空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比比平均空燃比濃。對此，參照圖7進行說明。
[0135]圖7是平均空燃比修正量、各汽缸的空燃比修正量以及下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比的時間圖，是與圖6同樣的圖。在圖示的例子中，在時刻^以前，平均空燃比修正量AFCav被設為稀設定修正量AFClean。除此之外，通過汽缸間空燃比控制，在濃側的汽缸中，空燃比修正量AFC成為從稀設定修正量AFClean減去變更量α而得到的值，在稀側的汽缸中，空燃比修正量AFC成為向稀設定修正量AFClean加上變更量α而得到的值。
[0136]在圖示的例子中，在時刻&，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為稀判定空燃比AFlean以上。此時，由于在I號汽缸中進行著燃燒，所以接著進行來自燃料噴射閥11的燃料供給的是3號汽缸。于是，從接著進行燃料供給的3號汽缸起，平均空燃比修正量AFCav向濃設定修正量AFCrich切換。
[0137]另一方面，在時刻^以前，3號汽缸在汽缸間空燃比控制中被設為稀側的汽缸。因此，若如時刻t以前的操作那樣進行汽缸間空燃比控制，則平均空燃比修正量AFCav剛被切換成濃設定修正量AFCrich后的3號汽缸成為稀側的汽缸。但是，在本實施方式中，在該3號汽缸中，空燃比修正量AFC被設定成從平均空燃比修正量AFCav減去變更量α而得到的值。即，該3號汽缸被設為濃側的汽缸。其結果，在本實施方式中，在平均空燃比剛從稀空燃比切換成濃空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比濃。之后，在4號汽缸中，空燃比修正量AFC被設定成向平均空燃比修正量AFCav加上變更量α而得到的值。
[0138]〈平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制的效果〉
[0139]接著，參照圖8和圖9，對平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制的效果進行說明。首先，參照圖8，對進行如上所述的平均空燃比控制的效果進行說明。圖8是示意性地表示排氣凈化催化劑20、24的載體表面的圖。在圖8所示的例子中，排氣凈化催化劑20、24的載體擔載有鉑(Pt)作為具有催化劑作用的貴金屬，擔載有氧化鈰(CeO2)作為具有氧吸藏能力的物質。
[0140]另外，由于在向內燃機供給的燃料中包含有微量的硫成分，所以在從燃燒室5排出的排氣中包含有微量的硫氧化物(SOx)。在排氣凈化催化劑20、24的溫度不那么高時(例如，600°C以下)，即使排氣的空燃比大致為理論空燃比，排氣中所包含的SOx在流入排氣凈化催化劑20、24時也會因范德華力而物理吸附于載體上的氧化鈰。但是，在排氣的空燃比為稀空燃比時，排氣中所包含的SOx被載體上的氧化鈰牢固地吸藏。
[0141]圖8(A)示出了在排氣凈化催化劑20、24的溫度不那么高時(例如，600°C以下)稀空燃比的排氣流入排氣凈化催化劑20、24的狀態。因此，在圖8(A)所示的狀態下，在流入排氣凈化催化劑20、24的排氣中包含有大量的過剩的氧。若這樣在流入排氣凈化催化劑20、24的排氣中包含有過剩的氧，則排氣中所包含的SOx會作為SO3而化學吸附于氧化鈰。根據這樣的化學吸附，SOx會比上述物理吸附更牢固地吸附于氧化鈰。另外，若排氣中所包含的過剩的氧進一步變多，即，若排氣的空燃比的稀程度變大，則排氣中所包含的SOx會與氧化鈰反應而成為Ce2(SO4)3被吸收。根據這樣的吸收，SOx會比上述化學吸附更牢固地被氧化鈰吸收。此外，在以下的說明中，將SOx被氧化鈰吸附以及被氧化鈰吸收統稱為SOx被氧化鈰吸藏。
[0142]在這樣的狀態下，若濃空燃比的排氣流入排氣凈化催化劑20、24，則吸藏于氧化鈰的SOx的硫成分在鉑上移動。在圖8(B)中示出該情形。如圖8(B)所示，當濃空燃比的排氣流入排氣凈化催化劑20、24時，排氣中包含有大量的過剩的未燃HC、CO。因而，吸藏于氧化鈰的SOx被這些未燃HC、C0分解，產生水(H2O)和二氧化碳(CO2)。除此之外，通過SOx的分解而產生的硫成分吸附在鉑的表面上。若這樣吸附在鉑的表面上的硫成分增大而覆蓋鉑的表面，則鉑與周圍的氣體接觸的面積減少，會招致鉑的催化劑活性的下降。
[0143]此外，SOx向氧化鈰的吸藏越牢固，則吸藏于氧化鈰的硫越不容易產生分解。因此，與SOx化學吸附于氧化鈰的情況相比，在SOx作為Ce2(SO4)3被氧化鈰吸收的情況下，吸藏于氧化鈰的硫不容易產生分解，因而不容易產生硫成分從氧化鈰向鉑的移動。因而，SOx被氧化鈰吸收的情況下的硫成分的移動與SOx化學吸附于氧化鈰的情況相比，在排氣的空燃比的濃程度不大時，或者在排氣凈化催化劑20、24的溫度不高時不會產生。
[0144]在這樣在鉑的表面上吸附有硫成分的狀態下，若排氣凈化催化劑20、24成為高溫(例如，600°C以上)，濃空燃比的排氣流入排氣凈化催化劑20、24，則吸附在鉑表面上的硫成分脫離。在圖8(C)中示出該情形。如圖8(C)所示，當濃空燃比的排氣流入排氣凈化催化劑20、24時，在流入的排氣中包含有大量的過剩的未燃HC、C0。另外，即使排氣的空燃比為濃空燃比，在排氣中也稍微包含有氧。因而，在排氣凈化催化劑20、24為高溫時，吸附在鉑表面上的硫成分與排氣中的未燃HC、C0以及氧反應，成為S0x、H2S而從鉑表面脫離。此外，此時，吸藏于氧化鈰的SOx也不會吸附于鉑表面而會脫離。
[0145]在此，在內燃機的運轉期間，排氣凈化催化劑20、24的溫度并非始終維持為高溫(例如，720°C以上)，根據內燃機運轉狀態，排氣凈化催化劑20、24的溫度有時也維持為一定程度低的溫度(例如，低于720°C)。在這樣排氣凈化催化劑20、24維持為一定程度低的溫度的情況下，若流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為濃空燃比，則如圖8(B)所示，硫成分會從氧化鈰移動到鉑表面上而招致鉑的催化劑活性的下降。
[0146]與此相對，在本實施方式的排氣凈化裝置中，在平均空燃比控制中，稀偏移量被設為比濃偏移量小。由此，平均空燃比稀的期間比平均空燃比濃的期間長。這樣，在本實施方式中，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的平均排氣空燃比稀的期間變長，另外，平均排氣空燃比濃的期間變短。因而，硫成分不容易從氧化鈰向鉑表面上移動，由此能夠抑制鉑的催化劑活性的下降。
[0147]此外，從延長平均排氣空燃比稀的期間，縮短平均排氣空燃比濃的期間的觀點來看，優選稀偏移量盡量小，且濃偏移量盡量大。即，優選稀偏移量與濃偏移量之差盡量大。
[0148]接著，參照圖9，對進行汽缸間空燃比控制的效果進行說明。圖9示出了自上游側排氣凈化催化劑的排氣流動方向上游側端面(前端面)起的距離與每單位體積的排氣凈化催化劑中的SOx向貴金屬和載體的吸藏量的關系，示出了使用硫成分濃度高的燃料進行了一定時間的內燃機的運轉時的試驗結果。
[0149]圖9(A)示出了將流入上游側排氣凈化催化劑的排氣的平均排氣空燃比維持為稀空燃比，并且未進行上述汽缸間空燃比控制的情況下的結果。因此，圖9(A)示出了在所有汽缸中燃燒空燃比都維持為稀空燃比的情況下的結果。從圖9(A)可知，在未進行汽缸間空燃比控制的情況下，在上游側排氣凈化催化劑的排氣流動方向整個區域都吸藏SOx，并且，特別在后方吸藏很多SOx。
[0150]另一方面，圖9(B)示出了將流入上游側排氣凈化催化劑的排氣的平均排氣空燃比維持為稀空燃比，并且進行了上述汽缸間空燃比控制的情況下的結果。因此，圖9(B)示出了以稀空燃比為中心而按每個汽缸使燃燒空燃比向濃側和稀側偏移的情況下的結果。從圖9(B)可知，在進行了汽缸間空燃比控制的情況下，在上游側排氣凈化催化劑的排氣流動方向前方吸藏有很多SOx，并且在后方幾乎未吸藏SOx。
[0151]作為在這樣進行了汽缸間空燃比控制的情況下在上游側排氣凈化催化劑的前方吸藏SOx的理由，可認為與SOx的吸藏和氧的吸入放出存在關聯性。在進行了汽缸間空燃比控制的情況下，從燃燒空燃比為濃空燃比的汽缸排出包含過剩的未燃HC、C0的排氣。另一方面，從燃燒空燃比為稀空燃比的汽缸排出包含過剩的氧的排氣。其結果，在流入上游側排氣凈化催化劑的排氣中，即使其平均排氣空燃比為理論空燃比，也包含大量的未燃HC、C0和氧。
[0152]其結果，在進行了汽缸間空燃比控制的情況下(圖9(B))，在上游側排氣凈化催化劑的前方活躍地進行氧的吸入放出。在此，可認為SOx向上游側排氣凈化催化劑的載體的吸藏容易在氧的吸入放出活躍的上游側排氣凈化催化劑的區域中產生。因而，在進行了汽缸間空燃比控制的情況下，在活躍地進行氧的吸入放出的上游側排氣凈化催化劑的前方吸藏很多SOx，其結果，在后方則不再吸藏SOx。
[0153]另一方面，在未進行汽缸間空燃比控制的情況下(圖9(A))，流入上游側排氣凈化催化劑的排氣中所包含的未燃HC、CO和氧不那么多。因而，在上游側排氣凈化催化劑的前方側不會產生那么活躍的反應，由此，在前方側不會進行活躍的氧的吸入放出。其結果，會從上游側排氣凈化催化劑的中間到后方活躍地進行氧的吸入放出。因而，在未進行汽缸間空燃比控制的情況下，可認為在排氣流動方向整個區域都吸藏SOx，并且特別在從上游側排氣凈化催化劑的中間到后方會吸藏很多SOx。此外，在圖9所示的例子中，雖然示出了將流入上游側排氣凈化催化劑的排氣的平均排氣空燃比維持為理論空燃比的情況，但在將流入上游側排氣凈化催化劑的排氣的平均排氣空燃比維持為稀空燃比的情況下也具有同樣的傾向。
[0154]在此，上游側排氣凈化催化劑的最大可吸藏氧量Cmax根據其SOx吸藏狀態而變化。具體而言，若在上游側排氣凈化催化劑的某區域中吸藏SOx，則該區域中的可吸藏氧量減少。即，在吸藏了SOx的區域中，該硫成分的一部分會吸附在貴金屬表面上。這樣，若硫成分吸附在貴金屬表面上，則貴金屬的催化劑活性下降，因此，即使在該貴金屬周圍的載體吸藏有氧的狀態下包含未燃HC、C0的排氣流入上游側排氣凈化催化劑，也無法使吸藏的氧和未燃HC、C0反應。因而，無法放出吸藏于上游側排氣凈化催化劑的氧，結果會招致最大可吸藏氧量Cmax的減少。
[0155]因此，在未進行汽缸間空燃比控制的情況下(圖9(A))，由于在上游側排氣凈化催化劑的排氣流動方向整個區域都吸藏SOx，所以上游側排氣凈化催化劑的最大可吸藏氧量Cmax變少。與此相對，在進行了汽缸間空燃比控制的情況下(圖9(B))，在上游側排氣凈化催化劑的后方留有幾乎未吸藏SOx的區域。其結果，在該情況下，能夠抑制最大可吸藏氧量Cmax的下降。
[0156]另外，若在平均空燃比修正量AFCav為稀設定修正量AFClean時(例如，圖4的時刻t2?t3)執行汽缸間空燃比控制，則在稀側的汽缸中，空燃比修正量AFC成為向稀設定修正量AFClean加上變更量α而得到的值。其結果，稀側的汽缸的燃燒空燃比成為稀程度大的稀。
[0157]在此，如參照圖8(A)所說明，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比的稀程度越大，則SOx越牢固地吸藏于氧化鈰。因此，通過除了平均空燃比控制之外還進行汽缸間空燃比控制，能夠使SOx牢固地吸藏于氧化鋪，因而能夠抑制硫成分從氧化鋪向鈾表面上的移動。
[0158]由上可知，根據本實施方式，通過進行如上所述的平均空燃比控制，能夠抑制吸附于載體(氧化鈰等)的硫成分向貴金屬(鉑等)上移動，由此能夠抑制貴金屬的催化劑活性下降。除此之外，通過進行如上所述的汽缸間空燃比控制，能夠在上游側排氣凈化催化劑20的后方抑制SOx向載體的吸藏，由此能夠抑制最大可吸藏氧量的下降。進而，通過進行上述汽缸間空燃比控制，也能夠抑制吸附于載體的硫成分向貴金屬上移動。
[0159]此外，在上述實施方式中，在汽缸間空燃比控制中，在濃側的所有汽缸中變更量α都相同，因而燃燒空燃比相同。但是，無需在濃側的所有汽缸中使變更量α—定，也可以在濃側的汽缸間使變更量為不同的值。在該情況下，在濃側的汽缸間燃燒空燃比不同。另外，對于稀側的汽缸也可以說是同樣的。
[0160]另外，在上述實施方式中，在汽缸間空燃比控制中，在所有汽缸中，燃燒空燃比都相對于平均空燃比向濃側和稀側的某一方偏移。但是，在汽缸間空燃比控制中，也可以在一部分汽缸中使變更量為零，使燃燒空燃比與平均空燃比一致。
[0161]除此之外，在上述實施方式中，在汽缸間空燃比控制中，濃側的汽缸數與稀側的汽缸數相同。但是，濃側的汽缸數和稀側的汽缸數不一定必須相同。因此，例如，在4缸內燃機的情況下，也可以僅將I個汽缸設為向濃側偏移的汽缸，將剩余3個汽缸或者剩余3個汽缸中的2個汽缸設為向稀側偏移的汽缸。
[0162]但是，不管在哪種情況下，在通過平均空燃比控制將平均空燃比控制成了稀空燃比時，都需要進行汽缸間空燃比控制，以使得在多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比成為濃空燃比。另外，優選，在通過平均空燃比控制將平均空燃比控制成了濃空燃比時，也進行汽缸間空燃比控制，以使得在多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比成為稀空燃比。另外，在汽缸間空燃比控制中，優選控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在多個汽缸中的一部分汽缸中比平均空燃比濃，且在多個汽缸中的剩余汽缸中比平均空燃比稀。
[0163]另外，在上述實施方式中，在平均空燃比剛從濃空燃比切換成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比稀。在此，在平均空燃比被從濃空燃比切換成稀空燃比時，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量幾乎為零。在該狀態下，若在剛將平均空燃比切換成稀空燃比后的最初的汽缸中使燃燒空燃比為濃空燃比，則排氣中的未燃HC、C0會不被上游側排氣凈化催化劑20凈化而流出。與此相對，在本實施方式中，由于在最初的汽缸中燃燒空燃比被設為比平均空燃比稀，所以能夠防止未燃HC、C0從上游側排氣凈化催化劑20流出。
[0164]同樣，在上述實施方式中，在平均空燃比剛從稀空燃比切換成濃空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比被設為比平均空燃比濃。在平均空燃比被從稀空燃比切換成濃空燃比時，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA大致為最大可吸藏氧量Cmax。在該狀態下，若在剛將平均空燃比切換成濃空燃比后的最初的汽缸中使燃燒空燃比為稀空燃比，則排氣中的氧和NOx會不被上游側排氣凈化催化劑20凈化而流出。與此相對，在本實施方式中，由于在最初的汽缸中燃燒空燃比被設為比平均空燃比濃，所以能夠防止氧和NOx從上游側排氣凈化催化劑20流出。
[0165]〈具體控制的說明〉
[0166]接著，參照圖10和圖11，對上述實施方式中的排氣凈化裝置的控制裝置進行具體說明。如作為功能框圖的圖10所示，本實施方式中的控制裝置構成為包含Al?AS的各功能框。以下，一邊參照圖10，一邊對各功能框進行說明。這些各功能框Al?AS中的操作基本上在E⑶31中執行。
[0167]〈燃料噴射量的算出〉
[0168]首先，對燃料噴射量的算出進行說明。在算出燃料噴射量時，使用缸內吸入空氣量算出單7ΠΑ1、基本燃料噴射量算出單兀A2以及燃料噴射量算出單兀A3。
[0169]缸內吸入空氣量算出單元Al基于吸入空氣流量Ga、內燃機轉速NE以及在ECU31的R0M34中存儲的映射或計算式，算出向各汽缸吸入的吸入空氣量Mc ο吸入空氣流量Ga由空氣流量計39計測，內燃機轉速NE基于曲軸角傳感器44的輸出算出。
[0170]基本燃料噴射量算出單元A2通過將由缸內吸入空氣量算出單元Al算出的缸內吸入空氣量Mc按每個汽缸除以目標空燃比AFT，來算出基本燃料噴射量Qbase(Qbase = Mc/AFT) ο目標空燃比AFT由后述的目標空燃比設定單元A6算出。
[0171 ]燃料噴射量算出單元A3通過向由基本燃料噴射量算出單元A2算出的基本燃料噴射量Qbase加上后述的F/B修正量Df i，來算出燃料噴射量Qi (Qi = Qbase+DFi)。對燃料噴射閥11進行噴射指示，以使得從燃料噴射閥11噴射這樣算出的燃料噴射量Qi的燃料。
[0172]〈目標空燃比的算出〉
[0173]接著，對目標空燃比的算出進行說明。在算出目標空燃比時，使用空燃比修正量算出單元A5和目標空燃比設定單元A6。
[0174]在空燃比修正量算出單元A5中，基于下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn，算出平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC。具體而言，基于圖11所示的流程圖算出平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC。
[0175]目標空燃比設定單元A6通過向控制中心空燃比(在本實施方式中是理論空燃比)AFR加上由空燃比修正量算出單元A5算出的平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC，來分別算出目標平均空燃比AFTav和各汽缸的目標空燃比AFT。這樣算出的目標空燃比AFT被輸入到基本燃料噴射量算出單元A2，目標平均空燃比AFTav被輸入到后述的空燃比偏差算出單兀A7。
[0176]〈F/B修正量的算出〉
[0177]接著，對基于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比Afup進行的F/B修正量的算出進行說明。在算出F/B修正量時，使用空燃比偏差算出單元A7、F/B修正量算出單元AS。
[0178]空燃比偏差算出單元A7通過從上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup減去由目標空燃比設定單元A6算出的目標平均空燃比AFTav，來算出空燃比偏差DAF(DAF = AFup-AFTav)。該空燃比偏差DAF是表示燃料供給量相對于目標平均空燃比AFTav供給的過量或不足的值。
[0179]F/B修正量算出單元AS通過對由空燃比偏差算出單元A7算出的空燃比偏差DAF進行比例.積分.微分處理(PID處理)，來基于下述式(I)算出用于補償燃料供給量的過量或不足的F/B修正量DFi。這樣算出的F/B修正量DFi被輸入到燃料噴射量算出單元A3。
[0180]DFi =Kp.DAF+Ki.SDAF+Kd.DDAF---(I)
[0181]此外，在上述式(I)中，Kp是預先設定的比例增益(比例常數)，Ki是預先設定的積分增益(積分常數)，Kd是預先設定的微分增益(微分常數)。另外，DDAF是空燃比偏差DAF的時間微分值，通過將本次更新后的空燃比偏差DAF與前次更新后的空燃比偏差DAF的偏差除以與更新間隔對應的時間來算出。另外，SDAF是空燃比偏差DAF的時間積分值，該時間積分值DDAF通過向前次更新后的時間積分值DDAF加上本次更新后的空燃比偏差DAF來算出(SDAF = DDAF+DAF)0
[0182]〈流程圖〉
[0183]圖11是示出本實施方式中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。圖示的控制例程以一定時間間隔的中斷(interrup t i on)來進行。
[0184]首先，在步驟Sll中，判定平均空燃比控制的執行條件是否成立。關于平均空燃比控制的執行條件，將在后面進行闡述。在判定為平均空燃比控制的執行條件不成立的情況下，控制例程結束。另一方面，在判定為平均空燃比控制的執行條件成立的情況下，進入步驟S12。在步驟S12中，判定濃標志Fr是否為I。濃標志Fr是在平均空燃比控制中平均空燃比被控制成了濃空燃比時被設為I，在平均空燃比被控制成了稀空燃比時被設為O的標志。
[0185]若在平均空燃比控制中平均空燃比被控制成了濃空燃比，則在步驟S12中判定為濃標志Fr為I，進入步驟S13。在步驟S13中，判定下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否為濃判定空燃比AFrich以下。若從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比大致為理論空燃比，則在步驟S13中判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比濃判定空燃比AFrich大，進入步驟S14。在步驟S14中，平均空燃比修正量AFCav被設定成濃設定修正量AFCrich。由此，平均空燃比維持為濃空燃比。
[0186]接著，在步驟S25中，判定汽缸間空燃比控制(抖動控制)的執行條件是否成立。關于汽缸間空燃比控制的執行條件，將在后面進行闡述。在判定為汽缸間空燃比控制的執行條件不成立的情況下，控制例程結束。另一方面，在判定為汽缸間空燃比控制的執行條件成立的情況下，進入步驟S26。在步驟S26中，從平均空燃比修正量AFCav減去預先設定的預定的變更量α而得到的值被設為濃側的汽缸的空燃比修正量AFC(R)。接著，在步驟S27中，向平均空燃比修正量AFCav加上預先設定的預定的變更量α而得到的值被設為稀側的汽缸的空燃比修正量AFC(L)，控制例程結束。
[0187]之后，當從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比成為濃空燃比時，在接下來的控制例程中，在步驟S13中判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以下，進入步驟S15。在步驟S15中，判定接著進行燃燒的汽缸是否是稀汽缸，在是濃汽缸的情況下，跳過步驟SI6。另一方面，若在步驟SI5中判定為接著進行燃燒的汽缸是稀汽缸，則進入步驟S16 ο在步驟S16中，濃側的汽缸和稀側的汽缸被對調。因此，到此為止在汽缸間空燃比控制中被設為濃側的汽缸的汽缸被對調為稀側的汽缸。接著，在步驟S17中，平均空燃比修正量AFCav被設定為稀設定修正量AFClean。接著，在步驟S18中，濃標志Fr被設置成I，進入步驟S25。
[0188]若濃標志Fr被設置成I，則在接下來的控制例程中，從步驟S12進入步驟S19。在步驟S19中，判定下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否為稀判定空燃比AFlean以上。若從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比大致為理論空燃比，則在步驟S19中判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比稀判定空燃比AFlean小，進入步驟S20。在步驟S20中，平均空燃比修正量AFCav被設定成稀設定修正量AFClean。由此，平均空燃比維持為稀空燃比，進入步驟S25。
[0189]之后，當從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比成為稀空燃比時，在接下來的控制例程中，在步驟S19中判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比Af dwn為稀判定空燃比AFlean以上，進入步驟S21。在步驟S21中，判定接著進行燃燒的汽缸是否是濃汽缸，在是稀汽缸的情況下，跳過步驟S22。另一方面，若在步驟S21中判定為接著進行燃燒的汽缸是濃汽缸，則進入步驟S22 ο在步驟S22中，濃側的汽缸和稀側的汽缸被對調。接著，在步驟S23中，平均空燃比修正量AFCav被設定為濃設定修正量AFCrich。接著，在步驟S24中，濃標志Fr被復位成O，進入步驟S25。
[0190]〈平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制的執行定時〉
[0191 ]接著，參照圖12，對上游側排氣凈化催化劑20的溫度與平均空燃比控制以及汽缸間空燃比控制的執行定時的關系進行說明。圖12是上游側排氣凈化催化劑20的溫度、平均空燃比控制的執行與否、汽缸間空燃比控制的執行與否的時間圖。
[0192]從圖12可知，在本實施方式中，在上游側排氣凈化催化劑20的溫度小于其活性溫度(例如，凈化率成為50 %左右的400°C )Tactc的情況下，不執行上述汽缸間空燃比控制。取而代之，在該情況下，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比都相等。除此之外，在本實施方式中，在上游側排氣凈化催化劑20小于其活性溫度Tactc的情況下，也不執行平均空燃比控制。取而代之，在該情況下，所有汽缸的空燃比修正量AFC都維持為零，因而，在所有汽缸中燃燒空燃比都被大致設為理論空燃比。
[0193]另外，從圖12可知，在本實施方式中，在上游側排氣凈化催化劑20的溫度比上限溫度(例如，SO(TC)Tlimc高的情況下，不執行汽缸間空燃比控制。取而代之，在該情況下，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比都相等。此時，由于維持平均空燃比控制的執行，所以各汽缸的燃燒空燃比被控制成與目標平均空燃比一致。但是，在本實施方式中，在上游側排氣凈化催化劑20的溫度從比上限溫度Tlimc高的溫度開始下降的情況下，即使上游側排氣凈化催化劑20的溫度成為上限溫度Tlimc以下，也不執行汽缸間空燃比控制，直到上游側排氣凈化催化劑20的溫度達到比上限溫度Tlimc低且比活性溫度Tactc高的切換溫度(例如，750°C)Tsw。在該情況下，取而代之，也控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比全都相等。然后，在上游側排氣凈化催化劑20的溫度成為了切換溫度Tsw以下時，執行汽缸間空燃比控制。
[0194]接著，對這樣根據溫度來變更平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制的執行狀態的效果進行說明。在此，若進行上述的平均空燃比控制和/或汽缸間空燃比控制，則向上游側排氣凈化催化劑20流入未燃HC、C0和NOx。因而，若上游側排氣凈化催化劑20未達到活性溫度，則這些未燃HC、C0和NOx有可能會不被上游側排氣凈化催化劑20凈化而流出。在本實施方式中，在上游側排氣凈化催化劑20比活性溫度低的情況下，設為不進行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。因而，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣中的未燃HC、CO濃度下降，由此能夠抑制來自上游側排氣凈化催化劑20的未燃HC、C0等的流出。
[0195]另外，當上游側排氣凈化催化劑20的溫度比上限溫度高時，其溫度越高，則在上游側排氣凈化催化劑20上擔載的貴金屬越燒結，因而催化劑活性越下降。另一方面，若執行汽缸間空燃比控制，則向上游側排氣凈化催化劑20流入未燃HC、CO和氧，因此，這些未燃HC、CO在上游側排氣凈化催化劑20中燃燒，上游側排氣凈化催化劑20的溫度上升。與此相對，在本實施方式中，當上游側排氣凈化催化劑20的溫度成為上限溫度以上時，停止汽缸間空燃比控制的執行。由此，能夠抑制在上游側排氣凈化催化劑20的溫度達到上限溫度后繼續上升，因而能夠抑制在上游側排氣凈化催化劑20上擔載的貴金屬的燒結。此外，在本實施方式中，“上限溫度”是指催化劑活性會因上游側排氣凈化催化劑20的溫度上升而下降到一定程度以下的溫度。
[0196]〈汽缸間空燃比控制開始時的燃燒空燃比控制>
[0197]接著，參照圖13和圖14，對開始汽缸間空燃比控制時的各汽缸中的燃燒空燃比的控制進行說明。圖13是平均空燃比修正量、空燃比修正量、催化劑溫度、平均空燃比控制的有無以及汽缸間空燃比控制的有無的時間圖。特別地，圖13示出了上游側排氣凈化催化劑20的溫度從小于活性溫度變化到活性溫度以上從而開始汽缸間空燃比控制的情況下的各參數的推移。
[0198]在圖13所示的例子中，在時刻^以前，上游側排氣凈化催化劑20的溫度小于活性溫度Tactc。因而，在時刻t以前，未執行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。其結果，在所有汽缸中空燃比修正量AFC都被設為零，因而，在所有汽缸中燃燒空燃都比被大致設為理論空燃比。
[0199]在圖示的例子中，在時刻^，上游側排氣凈化催化劑20的溫度成為活性溫度Tactc以上。此時，由于在2號汽缸中進行著燃燒，所以接著進行來自燃料噴射閥11的燃料供給的是I號汽缸。于是，從接著進行燃料供給的I號汽缸起，開始平均空燃比控制，在圖13所示的例子中，平均空燃比修正量AFCav被設定為濃設定修正量AFCrich。此外，在開始平均空燃比控制時，也可以將平均空燃比修正量AFCav設定為稀設定修正量AFClean。
[0200]除此之外，圖13所示的例子中，從在時刻^以后最初進行來自燃料噴射閥11的燃料供給的I號汽缸起，開始汽缸間空燃比控制。特別地，在本實施方式中，在開始汽缸間空燃比控制時，最初進行燃料供給的汽缸基本上被設為濃側的汽缸。即，在開始汽缸間空燃比控制時，基本上在開始后最初進行燃料供給的汽缸中將燃燒空燃比控制成比平均空燃比濃。因此，在圖13所示的例子中，在時刻^以后最初進行燃料供給的I號汽缸中，空燃比修正量AFC被設為從平均空燃比修正量AFCav減去變更量α而得到的值。
[0201]這樣，在汽缸間空燃比控制開始后，通過在最初進行燃料供給的汽缸中將燃燒空燃比設為濃，能夠使在汽缸間空燃比控制開始時吸藏于氧吸藏物質的氧脫離。由于可認為氧和SOx以同樣的形態吸藏于氧吸藏物質，所以通過使氧從氧吸藏物質脫離，能夠使SOx容易吸藏于氧吸藏物質。
[0202]另外，在內燃機的運轉期間，進行使從上游側排氣凈化催化劑20排出的排氣的空燃比成為濃空燃比的控制(以下，稱作“濃化控制”)。作為這樣的控制，例如可舉出如以控制。作為第一個控制，可舉出如下的恢復后濃控制:在內燃機的運轉期間暫時停止來自燃料噴射閥11的燃料供給的燃料切斷控制結束后，將流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比控制成濃空燃比。該恢復后濃控制為了使在燃料切換控制期間增大了的排氣凈化催化劑20、24的氧吸藏量減少而進行。作為第二個控制，可舉出如下的動力增加控制:在內燃機負荷急劇上升到了最大負荷的情況下等，暫時使來自燃料噴射閥11的燃料噴射量增加。作為第三個控制，可舉出如下的過度升溫防止控制:為了防止上游側排氣凈化催化劑20的溫度過度上升，使來自燃料噴射閥11的燃料噴射量增加，通過其氣化熱最終使排氣的溫度下降。
[0203]在該濃化控制的執行期間，基本上停止平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。然后，當濃化控制結束時，再次開始這些平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。在該情況下，由于進行了濃化控制，所以在平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制再次開始時，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA大致為零。因而，若在這些控制再次開始時如上述那樣將最初進行燃料供給的汽缸設為濃側的汽缸，則從該汽缸排出的排氣中的未燃HC、C0會不被上游側排氣凈化催化劑20凈化。
[0204]于是，在本實施方式中，若在即將開始汽缸間空燃比控制之前進行了濃化控制，則即使是在開始汽缸間空燃比控制時，在開始后最初進行燃料供給的汽缸中，也將燃燒空燃比控制成比所述平均空燃比稀。在圖14中示出該情形。圖14是示出通過濃化控制結束而開始汽缸間空燃比控制的情況下的各參數的推移的與圖13同樣的圖。
[0205]在圖14所示的例子中，在時刻^濃化控制結束。雖然在時刻ti以前未執行汽缸間空燃比控制和平均空燃比控制，但通過濃化控制，燃燒空燃比在所有汽缸中都成為了一定的濃空燃比(在圖14中，用虛線示出了與此時的燃燒空燃比相當的空燃比修正量)。
[0206]在時刻tl，由于在4號汽缸中進行著燃燒，所以接著進行來自燃料噴射閥11的燃料供給的是2號汽缸。在本實施方式中，從接著進行燃料供給的2號汽缸起，開始平均空燃比控制，平均空燃比修正量AFCav被設定為稀設定修正量AFClean。
[0207]除此之外，在圖14所示的例子中，從在時刻^以后最初進行來自燃料噴射閥11的燃料供給的2號汽缸起，開始汽缸間空燃比控制。除此之外，在即將開始汽缸間空燃比控制之前進行了濃化控制的情況下，在開始汽缸間空燃比控制時，最初進行燃料供給的汽缸被設為稀側的汽缸。即，在濃控制后開始汽缸間空燃比控制時，在開始后最初進行燃料供給的汽缸中將燃燒空燃比控制成比平均空燃比稀。因此，在圖14所示的例子中，在時刻ti以后最初進行燃料供給的2號汽缸中，空燃比修正量AFC被設為向平均空燃比修正量AFCav加上變更量α而得到的值。
[0208]〈流程圖〉
[0209]圖15是示出關于平均空燃比控制的執行條件是否成立的判定處理的控制例程的流程圖。圖示的控制例程以一定時間間隔的中斷來進行。
[0210]首先，在步驟S31中，判定空燃比傳感器40、41的溫度Tsen是否為活性溫度Tacts以上。空燃比傳感器40、41的溫度通過檢測其阻抗并且基于檢測到的阻抗來算出。另外，在步驟S32中，判定上游側排氣凈化催化劑20的溫度Tcat是否為其活性溫度Tactc以上。上游側排氣凈化催化劑20的溫度由溫度傳感器46檢測，或者基于其他參數算出。除此之外，在步驟S33中，判定這些溫度以外的其他執行條件是否成立。作為其他執行條件，例如可舉出不處于濃化控制的執行期間等。
[0211]并且，在步驟S31?S33中判定為空燃比傳感器40、41的溫度Tsen為活性溫度Tactc以上、上游側排氣凈化催化劑20的溫度Tcat為活性溫度Tactc以上、且其他執行條件也成立的情況下，進入步驟S34。在步驟S34中，平均空燃比控制執行標志Fa被設為I。平均空燃比控制執行標志Fa是在平均空燃比控制的執行條件成立時被設為I，在不成立時被設為O的標志。若在步驟S34中平均空燃比控制執行標志Fa被為I，則在圖11的步驟SI I中判定為平均空燃比控制的執行條件成立。
[0212]另一方面，在判定為步驟S31?S33的判定的至少某一方不成立的情況下，進入步驟S35。在步驟S35中，平均空燃比控制執行標志Fa被復位成0，控制例程結束。
[0213]圖16是示出關于汽缸間空燃比控制的執行條件是否成立的判定處理的控制例程的流程圖。圖示的控制例程以一定時間間隔的中斷來進行。
[0214]步驟S41、S42、S44與圖15的步驟S31?S33是同樣的，所以省略說明。在本控制例程中，除了步驟S41、S42以及S44之外，在步驟S43中判定上游側排氣凈化催化劑20的溫度Tcat是否為其上限溫度Tlimc以下。并且，在步驟S43中判定為上游側排氣凈化催化劑20的溫度Tcat比上限溫度Tlimc高的情況下，進入步驟S50。在步驟S50中，汽缸間空燃比控制執行標志Fd被復位成O，控制例程結束。汽缸間空燃比控制執行標志Fd是在汽缸間空燃比控制的執行條件成立時被設為I，在不成立時被設為O的標志。
[0215]另一方面，在步驟S43中判定為上游側排氣凈化催化劑20的溫度為上限溫度Tlimc以下的情況下，若步驟S41、S42以及S44中的判定也全都成立，則進入步驟S45。在步驟S45中，汽缸間空燃比控制執行標志Fd被設為I。接著，在步驟S46中，判定是否是剛開始汽缸間空燃比控制之后。即，判定是否是在汽缸間空燃比控制的執行條件成立之后開始最初的燃料噴射之前。在判定為不是汽缸間空燃比控制剛開始之后的情況下，控制例程結束。另一方面，在步驟S46中判定為是汽缸間空燃比控制剛開始之后的情況下，進入步驟S47。
[0216]在步驟S47中，判定是否直到汽缸間空燃比控制即將開始之前執行了濃化控制。在步驟S47中判定為執行了濃化控制的情況下，進入步驟S48。在步驟S48中，進行控制以使汽缸間空燃比控制從稀側的汽缸開始，控制例程結束。另一方面，在步驟S47中判定為未執行濃化控制的情況下，進入步驟S49。在步驟S49中，進行控制以使汽缸間空燃比控制從濃側的汽缸開始，控制例程結束。
[0217]〈第一實施方式的變更例〉
[0218]接著，參照圖17和圖18，對本發明的第一實施方式的排氣凈化裝置的變更例進行說明。在上述第一實施方式的汽缸間空燃比控制中，不管是在平均空燃比修正量AFCav被設定成濃設定修正量AFCrich時，還是在被設定成稀設定修正量AFClean時，汽缸間的燃燒空燃比都變化。
[0219]但是，若在平均空燃比修正量AFCav被設定成濃設定修正量AFCrich時使燃燒空燃比在汽缸間變化，則濃側的汽缸的空燃比修正量AFC成為從濃設定修正量AFCrich減少變更量α而得到的值。因而，濃側的汽缸中的燃燒空燃比成為濃程度大的濃空燃比。這樣，若濃程度變高，則即使SOx如上述那樣牢固地吸藏于氧吸藏物質，也會招致SOx的脫離，因而會產生硫成分向貴金屬表面的移動。
[0220]于是，在本變更例中，如圖17所示，在平均空燃比被設為稀空燃比時執行汽缸間空燃比控制。除此之外，在平均空燃比被設為濃空燃比時不執行汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比都成為濃空燃比。由此，即使在平均空燃比被設為濃空燃比時，也能夠抑制各汽缸的燃燒空燃比成為濃程度大的濃，因而能夠抑制硫成分從氧吸藏物質向貴金屬表面的移動。
[0221]圖18是示出本變更例中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。圖18所示的控制例程除了刪除了圖11的步驟S26這一點之外，與圖11所示的控制例程是同樣的。
[0222]〈第二實施方式〉
[0223]接著，參照圖19?圖21，對本發明的第二實施方式的排氣凈化裝置進行說明。第二實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制除了以下說明的點之外，基本上與第一實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制是同樣的。
[0224]在本實施方式的平均空燃比控制中，首先，在將目標平均空燃比設定成了濃設定空燃比的狀態下，當判斷為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃空燃比時，目標平均空燃比被切換成稀設定空燃比。由此，平均空燃比變化成稀空燃比。
[0225]當目標平均空燃比被切換成稀設定空燃比后，對流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的氧過剩或不足量進行累計。氧過剩或不足量是指在想要使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比為理論空燃比時成為過剩的氧的量或者不足的氧的量(過剩的未燃氣體等的量)。特別地，在目標平均空燃比成為了稀設定空燃比時，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣中的氧成為過剩，該過剩的氧被吸藏于上游側排氣凈化催化劑20。因此，氧過剩或不足量的累計值(以下，稱作“累計氧過剩或不足量”)可以說表示上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA。
[0226]此外，氧過剩或不足量的算出基于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比以及在上游側排氣凈化催化劑20中流通的排氣的流量或來自燃料噴射閥11的燃料供給量等來進行。具體而言，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣中的氧過剩或不足量OED例如通過下述式(2)算出。
[0227]OED = 0.23 X Qi X(AFup-AFR)...(2)
[0228]在此，0.23表示空氣中的氧濃度，Qi表示燃料噴射量，AFup表示上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比，AFR表示成為控制中心的空燃比(在本實施方式中是理論空燃比)。
[0229]當對這樣算出的氧過剩或不足量進行累計而得到的累計氧過剩或不足量成為預先設定的切換基準值(相當于預先設定的切換基準吸藏量Cref)以上時，到此為止被設定為稀設定空燃比的目標平均空燃比被切換成濃設定空燃比。即，在開始將平均空燃比控制成稀空燃比之后的上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA達到了預先設定的切換基準吸藏量Cref時，平均空燃比被切換成濃空燃比。
[0230]之后，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比再次成為了濃判定空燃比以下時，目標平均空燃比再次被設為稀設定空燃比，之后反復進行同樣的操作。這樣，在本實施方式中，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的目標平均空燃比也被交替地設定成稀設定空燃比和濃設定空燃比。
[0231]參照圖19，對本實施方式的平均空燃比控制進行具體說明。圖19是平均空燃比修正量AFCav等的與圖4同樣的時間圖。在圖19所示的例子中，在時刻平均空燃比修正量AFCav被設定成濃設定修正量AFCrich。即，目標平均空燃比被設為濃空燃比，與此相伴，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup為濃空燃比。流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣中所包含的未燃HC、C0被上游側排氣凈化催化劑20凈化，與此相伴，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA漸漸減少。另一方面，通過上游側排氣凈化催化劑20中的未燃HC、C0的凈化，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn大致成為理論空燃比。
[0232]之后，當上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA減少而接近零時，流入到上游側排氣凈化催化劑20的一部分未燃HC、C0開始從上游側排氣凈化催化劑20流出。因而，在圖示的例子中，在時刻t2，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFrich0
[0233]在本實施方式中，當下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為濃判定空燃比AFrich以下時，為了增大氧吸藏量0SA，平均空燃比修正量AFCav被切換成稀設定修正量AFClean。因此，目標平均空燃比被向稀空燃比切換。此時，累計氧過剩或不足量Σ OED被復位成零。
[0234]當在時刻t2將平均空燃比修正量AFCav切換成稀設定修正量AFClean后，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比從濃空燃比變化成稀空燃比。另外，與此相伴，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup成為稀空燃比。除此之外，在時刻〖2以后，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA漸漸增大，累計氧過剩或不足量Σ OED也漸漸增大。另外，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比Af dwn向理論空燃比收斂。
[0235]之后，若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA增加，則在時刻t3，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA達到切換基準吸藏量Cref。此時，累計氧過剩或不足量Σ OED達到相當于切換基準吸藏量Cref的切換基準值OEDref。在本實施方式中，當累計氧過剩或不足量SOED成為切換基準值OEDref以上時，為了中止氧向上游側排氣凈化催化劑20的吸藏，平均空燃比修正量AFCav被切換成濃設定修正量AFCrich。因此，目標平均空燃比被設為濃空燃比。另外，此時，累計氧過剩或不足量Σ OED被復位成零。之后，在平均空燃比控制中，反復進行時刻ti?t3的控制。
[0236]此外，切換基準吸藏量Cref被設定為與上游側排氣凈化催化劑20未使用時的最大可吸藏氧量Cmax相比足夠低。因而，即使在實際的排氣的空燃比非意圖地瞬間大幅偏離了目標平均空燃比時，氧吸藏量OSA也不會達到最大可吸藏氧量Cmax。反過來說，切換基準吸藏量Cref被設為足夠少的量，以使得即使產生如上所述的非意圖的空燃比的偏離，氧吸藏量OSA也不會達到最大可吸藏氧量Cmax。例如，切換基準吸藏量Cref被設為上游側排氣凈化催化劑20未使用時的最大可吸藏氧量Cmax的3/4以下，優選設為1/2以下，更優選設為1/5以下。
[0237]根據本實施方式，在從上游側排氣凈化催化劑20流出氧和/或NOx之前，目標平均空燃比被從稀空燃比切換成濃空燃比。因而，能夠始終抑制來自上游側排氣凈化催化劑20的NOx排出量。即，只要進行著上述控制，基本上就能夠使來自上游側排氣凈化催化劑20的NOx排出量大致為零。另外，由于算出累計氧過剩或不足量ΣΟΕ?時的累計期間短，所以與長期進行累計的情況相比，不容易產生算出誤差。因而，可抑制因累計氧過剩或不足量SOED的算出誤差而排出NOx。
[0238]此外，在本實施方式中，不管是在平均空燃比修正量AFCav被設定成濃設定修正量AFCrich的期間(例如，時刻ti?t2)，還是在被設定成稀設定修正量AFClean的期間(例如，時刻t2?t3)，都執行汽缸間空燃比控制。特別地，在圖19所示的例子中，在濃側的汽缸中，空燃比修正量AFC被設定成從平均空燃比修正量AFCav減去變更量α而得到的值。另一方面，在稀偵_汽缸中，空燃比修正量AFC被設定成向平均空燃比修正量AFCav加上變更量α而得到的值。但是，也可以與上述第一實施方式的變更例同樣，在平均空燃比修正量AFCav被設定成濃設定修正量的期間中不執行汽缸間空燃比控制。
[0239]〈具體控制的說明和流程圖〉
[0240]接著，參照圖20，對上述實施方式中的排氣凈化裝置的控制裝置進行具體說明。圖20是與圖10同樣的功能框圖，相對于圖10所示的功能框圖加入了氧過剩或不足量算出單元Α4ο
[0241 ]氧過剩或不足量算出單元Α4基于由燃料噴射量算出單元A3算出的燃料噴射量Qi和上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比Afup，算出累計氧過剩或不足量ΣΟΕ?。氧過剩或不足量算出單元Α4例如通過上述式(2)將上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比與控制中心空燃比的差量乘上燃料噴射量Qi，并且通過對求出的值進行累計來算出累計氧過剩或不足量ΣΟΕ?。另外，在本實施方式中，在空燃比修正量算出單元A5中，除了下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn之外，還基于由氧過剩或不足量算出單元Α4算出的累計氧過剩或不足量5: OH)來算出平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC。[〇242]圖21是示出第二實施方式中的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。圖示的控制例程以一定時間間隔的中斷來進行。圖21的步驟S61?S68和步驟S70?S77與圖11 的步驟S11?S18和步驟S20?S27是同樣的，所以省略說明。
[0243]在圖21所示的控制例程中，在步驟S62中判定為濃標志Fr不是1的情況下，進入步驟S69。在步驟S69中，判定平均空燃比修正量AFCav被切換后的累計氧過剩或不足量2 0ED 是否為切換基準值OEDref以上。在累計氧過剩或不足量2 0ED比切換基準值OEDref少的情況下，進入步驟S70。另一方面，在判定為累計氧過剩或不足量2 0H)為切換基準值OEDref?以上的情況下，進入步驟S71。
[0244]〈第三實施方式〉
[0245]接著，參照圖22和圖23,對本發明的第三實施方式的排氣凈化裝置進行說明。第三實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制除了以下說明的點之外，基本上與第一實施方式或第二實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制是同樣的。
[0246]在本實施方式中，在平均空燃比控制中，至少在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以下時，將平均空燃比控制成與輸出空燃比大于濃判定空燃比AFrich相比稀程度較大的稀空燃比。即，在本實施方式中，在下游側空燃比傳感器41 的輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以下時，平均空燃比修正量AFCav被設定成比濃設定修正量AFCrich小的強濃設定修正量AFCsrich。除此之外，在本實施方式中，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以下時，不執行上述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比都相等。
[0247]另外，在本實施方式中，在平均空燃比控制中，至少在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為稀判定空燃比AFlean以上時，將平均空燃比控制成與輸出空燃比小于稀判定空燃比AFlean時相比濃程度較大的濃空燃比。即，在本實施方式中，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為稀判定空燃比AFlean以上時，平均空燃比修正量AFCav被設定成比稀設定修正量AFlean大的強稀設定修正量AFCslean。除此之外，在本實施方式中，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為稀判定空燃比AFlean以上時，不執行上述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比都相等。
[0248]參照圖22,對本實施方式的平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制進行具體說明。 圖22是平均空燃比修正量AFCav等的與圖4同樣的時間圖。在圖22所示的例子中，在時刻^ 以前，進行與圖4的時刻t以前同樣的控制。
[0249]當在時刻ti下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為稀判定空燃比AFlean 以上時，為了使氧吸藏量0SA減少，平均空燃比修正量AFCav被切換成強濃設定修正量 AFCsrich。因此，目標平均空燃比被切換成濃空燃比。此時，不執行汽缸間空燃比控制。因而，各汽缸的燃燒空燃比基本上與目標平均空燃比一致。
[0250]當在時刻以目標平均空燃比被切換成濃空燃比后，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn朝向理論空燃比漸漸下降，在時刻t2變得比稀判定空燃比AFlean小。在本實施方式中，當在時刻t2輸出空燃比AFdwn變得比稀判定空燃比AFlean小時，平均空燃比修正量 AFCav被切換成濃程度比強濃設定修正量AFCsrich小的濃設定修正量AFCrich。因此，目標平均空燃比的濃程度下降。除此之外，在本實施方式中，在時刻t2以后，執行汽缸間空燃比控制。[0251 ]之后，若目標平均空燃比維持為濃空燃比，則上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA漸漸減少，最終接近零。由此，流入到上游側排氣凈化催化劑20的一部分未燃HC、C0開始從上游側排氣凈化催化劑20流出，在時刻t3,下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn 成為濃判定空燃比AFrich以下。[〇252]當在時刻t3下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為濃判定空燃比AFrich 以下時，為了使氧吸藏量0SA增大，平均空燃比修正量AFCav被切換成強稀設定修正量 AFCslean。因此，目標平均空燃比被切換成稀空燃比。此時，不執行汽缸間空燃比控制。因而，各汽缸的燃燒空燃比基本上與目標平均空燃比一致。
[0253]當在時刻t3目標平均空燃比被切換成稀空燃比后，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn朝向理論空燃比漸漸上升，在時刻t4變得比濃判定空燃比AFlrich大。在本實施方式中，當在時刻t4輸出空燃比AFdwn變得比濃判定空燃比AFrich大時，平均空燃比修正量AFCav被切換成稀程度比強稀設定修正量AFCslean小的稀設定修正量AFClean。因此，目標平均空燃比的稀程度下降。除此之外，在本實施方式中，在時刻t4以后，執行汽缸間空燃比控制。
[0254]之后，若目標平均空燃比維持為稀空燃比，則上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA漸漸增加，最終接近最大可吸藏氧量Cmax。由此，流入到上游側排氣凈化催化劑20的一部分氧和NOx開始從上游側排氣凈化催化劑20流出，在時刻t5,下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為稀判定空燃比AFlean以下。因而，在時刻t5,平均空燃比修正量AFCav 被切換成強濃設定修正量AFCsrich，之后反復進行同樣的控制。
[0255]接著，對第三實施方式的排氣凈化裝置的效果進行說明。在圖22的時刻t，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為稀判定空燃比AFlean以上時，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA大致為最大可吸藏氧量Cmax。因而，若在時刻t剛將目標平均空燃比切換成濃空燃比后因內燃機急加速等干擾而使空燃比暫時變化至稀側，則在目標平均空燃比的濃程度低的情況下，有可能會從上游側排氣凈化催化劑20流出氧和/或NOx。與此相對， 在本實施方式中，在時刻七將目標空燃比切換成了濃空燃比時，增大目標平均空燃比的濃程度。因而，即使空燃比因干擾等暫時變化至稀側，也能夠抑制從上游側排氣凈化催化劑20 流出氧和/或NOx。
[0256]另外，在時刻“剛將目標平均空燃比切換成濃空燃比后也進行了汽缸間空燃比控制的情況下，若空燃比因如上所述的干擾等而暫時變化至稀側，則在汽缸間空燃比控制中的稀側的汽缸中稀程度變大。由于上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA大致為最大可吸藏氧量Cmax，所以若這樣的稀程度大的稀空燃比的排氣流入上游側排氣凈化催化劑20， 則有可能會從上游側排氣凈化催化劑20流出氧和/或NOx。與此相對，在本實施方式中，在時刻以將目標空燃比切換成了濃空燃比時，停止汽缸間空燃比控制。由此，能夠抑制從上游側排氣凈化催化劑20流出氧和/或NOx。
[0257]另外，在圖22的時刻t3,在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為稀判定空燃比AFrich以下時，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA大致為零。因而，若在時刻t3 剛將目標平均空燃比切換成稀空燃比后因內燃機急速減速等干擾而使空燃比暫時變化至濃側，則在目標平均空燃比的稀程度低的情況下，有可能會從上游側排氣凈化催化劑20流出未燃HC和/或CO。與此相對，在本實施方式中，在時刻t3將目標空燃比切換成了稀空燃比時，增大目標平均空燃比的稀程度。因而，即使空燃比暫時因干擾等而變化至濃側，也能夠抑制從上游側排氣凈化催化劑20流出未燃HC和/或C0。
[0258]另外，在時刻t3剛將目標平均空燃比切換成稀空燃比后也進行了缸間空燃比控制的情況下，若空燃比因如上所述的干擾等而暫時變化至濃側，則在汽缸間空燃比控制中的濃側的汽缸中濃程度變大。由于上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA大致為零，所以若這樣的濃程度大的濃空燃比的排氣流入上游側排氣凈化催化劑20,則有可能會從上游側排氣凈化催化劑20流出未燃HC和/或C0。與此相對，在本實施方式中，在時刻t3將目標空燃比切換成了稀空燃比時，停止汽缸間空燃比控制。由此，能夠抑制從上游側排氣凈化催化劑20 流出未燃HC和/或C0。
[0259]此外，在圖22所示的實施方式中，僅在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn 為稀判定空燃比AFlean以上時(時刻以?〖2)增大目標平均空燃比的濃程度，停止汽缸間空燃比。但是，只要在時刻增大目標平均空燃比的濃程度且停止汽缸間空燃比即可，也可以在時刻t2以后也以一定程度的時間繼續進行該控制。同樣，在圖22所示的實施方式中， 僅在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以下時(時刻t3? t4)增大目標平均空燃比的稀程度，停止汽缸間空燃比。但是，只要在時刻t3?t4增大目標平均空燃比的稀程度且停止汽缸間空燃比即可，也可以在時刻t4以后也以一定程度的時間繼續進行該控制。
[0260]另外，本實施方式中的控制也能夠應用于第二實施方式的排氣凈化催化劑。但是， 在該情況下，在第二實施方式的排氣凈化催化劑中，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比 AFdwn基本上不會成為稀判定空燃比AFlean以上。因此，在該情況下，僅在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為了濃判定空燃比AFrich以下的情況下進行本實施方式的控制。
[0261]〈流程圖〉[〇262]圖23是示出本實施方式的空燃比修正量的算出處理的控制例程的流程圖。圖示的控制例程以一定時間間隔的中斷來進行。此外，在圖23中，為了簡化附圖，也可以省略圖11 的步驟315、316、321、322的處理。
[0263]步驟S81?S83與圖11的步驟S11?S13是同樣的，所以省略說明。在步驟S83中判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以下的情況下，進入步驟S84。在步驟S84中，判定下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否比稀判定空燃比AFlean低。在步驟S84中判定為輸出空燃比AFdwn為稀判定空燃比AFlean以上的情況下 (例如，圖22的時刻。?^)，進入步驟S85。在步驟S85中，平均空燃比修正量AFCav被設定成強濃設定修正量AFCsrich。之后，跳過執行汽缸間空燃比控制的步驟S89?S91，控制例程結束。
[0264]之后，當從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比接近理論空燃比時，在步驟S84中判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比稀判定空燃比AFlean小，進入步驟S86。在步驟S86中，平均空燃比修正量AFCav被設定成濃設定修正量AFCrich，進入步驟S89。圖23的步驟S87、S88分別與圖11的步驟S17、S18是同樣的，圖23的步驟S89?S92分別與圖11的步驟S25?S27、S19是同樣的，所以省略說明。
[0265]在步驟S92中判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為稀判定空燃比 AFlean以上的情況下，進入步驟S93。在步驟S93中，判定下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否比濃判定空燃比AFrich高。在步驟S93中判定為輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以下的情況下(例如，圖22的時刻t3?t4)，進入步驟S94。在步驟S94中，平均空燃比修正量AFCav被設定成強稀修正量AFCslean。之后，跳過執行汽缸間空燃比控制的步驟 S98?S100,控制例程結束。
[0266]之后，當從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比接近理論空燃比時，在步驟S93中判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比濃判定空燃比AFrich大，進入步驟S95。在步驟S95中，平均空燃比修正量AFCav被設定成稀設定修正量AFClean，進入步驟S98。圖23的步驟S96、S97分別與圖11的步驟S23、S24是同樣的，圖23的步驟S98?S100分別與圖11的步驟S25?S27、S19是同樣的，所以省略說明。
[0267]〈第四實施方式〉
[0268]接著，參照圖24?圖26,對本發明的第四實施方式的排氣凈化裝置進行說明。第四實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制除了以下說明的點之外，基本上與第一實施方式或第二實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制是同樣的。
[0269]在本實施方式的排氣凈化裝置中，在平均空燃比控制中，上游側排氣凈化催化劑 20的劣化程度越大，則濃設定空燃比的濃偏移量和稀設定空燃比的稀偏移量被設為越小。 除此之外，在本實施方式的排氣凈化裝置中，當上游側排氣凈化催化劑20的劣化程度變大時，減小在汽缸間空燃比控制的執行期間被設為比平均空燃比濃的汽缸的空燃比與被設為比平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
[0270]參照圖24，對本實施方式中的平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制進行具體說明。圖24是平均空燃比修正量AFCav等的與圖4同樣的時間圖。在圖24所示的例子中，基本上進行與圖4所示的例子同樣的控制。但是，在本實施方式中，也可以進行基本上與第二實施方式和第三實施方式同樣的平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。
[0271]從圖24可知，在時刻t3以前，上游側排氣凈化催化劑20的最大可吸藏氧量Cmax比較多(Cmaxi)。此時，平均空燃比控制中的濃設定修正量AFCrich和稀設定修正量AFClean分另IJ被設為比較大的值(AFCridAFCleam)。另外，汽缸間空燃比控制中的變更量a也被設為比較大的值(ai)。
[0272]此外，上游側排氣凈化催化劑20的最大可吸藏氧量Cmax例如基于在將平均空燃比修正量AFCav切換成濃空燃比之后下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFrich為止的累計氧過剩或不足量2 0ED來算出。或者，最大可吸藏氧量Cmax基于在將平均空燃比修正量AFCav切換成稀空燃比之后下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比 AFdwn達到稀判定空燃比AFlean為止的累計氧過剩或不足量2 0ED來算出。具體而言，該期間中的累計氧過剩或不足量X 0ED越少，貝lj最大可吸藏氧量Cmax算出為越少的值。[〇273]另一方面，從圖24可知，在時刻t4以后，上游側排氣凈化催化劑20的最大可吸藏氧量Cmax與時刻13以前的值(Cmax 1)相比減少。與此相伴，在本實施方式中，平均空燃比控制中的濃設定修正量AFCr i ch和稀設定修正量AFC1 ean的絕對值被設為比時刻t3以前的值小 (AFCrich2、AFC 1 earn)。另外，汽缸間空燃比控制中的變更量a也被設為比時刻t3以前的值<1工小的值)。
[0274]圖25是示出最大可吸藏氧量Cmax和汽缸間空燃比控制中的變更量a與平均空燃比控制中的設定修正量(絕對值)的關系的圖。從圖25(A)可知，最大可吸藏氧量Cmax越大，則汽缸間空燃比控制的變更量a越大。另外，從圖25(B)可知，最大可吸藏氧量Cmax越大，則濃設定修正量AFCrich越大。同樣，最大可吸藏氧量Cmax越大，則稀設定修正量AFClean也越大。不過，從圖25(B)可知，稀設定修正量AFC1 ean始終被設為比濃設定修正量AFCr i ch小的值。
[0275]接著，對第四實施方式的排氣凈化裝置的效果進行說明。如上所述，上游側排氣凈化催化劑20的最大氧吸藏量Cmax—般表示上游側排氣凈化催化劑20的劣化程度。因而，最大氧吸藏量Cmax越少，則意味著上游側排氣凈化催化劑20的劣化程度越大，即貴金屬的催化劑活性越低。
[0276]在本實施方式中，上游側排氣凈化催化劑20的最大可吸藏氧量Cmax越少，即上游側排氣凈化催化劑20的劣化程度越大，則平均空燃比控制中的濃偏移量和稀偏移量被設為越小。除此之外，汽缸間空燃比控制中變更量a也被設為越少。其結果，流入上游側排氣凈化催化劑20的未燃HC、C0和NOx的流量變少。因而，即使上游側排氣凈化催化劑20的劣化程度變大而貴金屬的催化劑活性下降，也能夠在上游側排氣凈化催化劑20中將排氣中的未燃 HC、C0和NOx充分凈化。
[0277]圖26是示出變更量a和設定空燃比的算出處理的控制例程的流程圖。如圖26所示， 首先，在步驟S111中，例如基于累計氧過剩或不足量S0ED算出最大可吸藏氧量Cmax。接著， 在步驟S112中，基于在步驟S111中算出的最大可吸藏氧量Cmax，使用圖25(A)所示的映射算出汽缸間空燃比控制中的變更量a。這樣算出的變更量a在圖11的步驟S26、S27等中使用。接著，在步驟S113中，基于在步驟S111算出的最大可吸藏氧量Cmax，使用圖25(B)所示的映射算出汽缸間空燃比控制中的濃設定修正量AFCrich和稀設定修正量AFClean。這樣算出的濃設定修正量AFCrich和稀設定修正量AFClean在圖11的步驟314、317、320、323等中使用。
[0278]〈第五實施方式〉[〇279]接著，參照圖27?圖29,對本發明的第五實施方式的排氣凈化裝置進行說明。第五實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制除了以下說明的點之外，基本上與第一實施方式? 第四實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制是同樣的。
[0280]在本實施方式的排氣凈化裝置中，在平均空燃比控制中，當向燃燒室5供給的吸入空氣量變多時，減小濃設定空燃比的濃偏移量和稀設定空燃比的稀偏移量。除此之外，在本實施方式的排氣凈化裝置中，當向燃燒室5的吸入空氣量變多時，減小在汽缸間空燃比控制的執行期間被設為比平均空燃比濃的汽缸的空燃比與被設為比平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
[0281]參照圖2 7，對本實施方式中的平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制進行具體說明。圖27是平均空燃比修正量AFCav等的與圖4同樣的時間圖。在圖27所示的例子中，基本上進行與圖4所示的例子同樣的控制。但是，在本實施方式中，也可以基本上進行與第二實施方式和第三實施方式同樣的平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。
[0282]從圖2 7可知，在時刻13以前，向各汽缸的燃燒室5吸入的吸入空氣量M c比較少 (MC1)。此時，平均空燃比控制中的濃設定修正量AFCrich和稀設定修正量AFClean分別被設為比較大的值(AFCrich^AFCleam)。即，增大平均空燃比控制中的濃偏移量和稀偏移量。另夕卜，汽缸間空燃比控制中的變更量a也被設為比較大的值(cn)。此外，向各汽缸的燃燒室5吸入的吸入空氣量例如基于空氣流量計39的輸出算出。
[0283]另一方面，從圖27可知，在時刻t4以后，向各汽缸的燃燒室5吸入的吸入空氣量Me 變得比較多(Mc2)，比時刻t3以前的吸入空氣量Me多。與此相伴，在本實施方式中，平均空燃比控制中的濃設定修正量AFCr i eh和稀設定修正量AFC1 ean的絕對值被設為比時刻t3以前的值小(AFCrich2、AFClean2)。即，平均空燃比控制中的濃偏移量和稀偏移量被設為比時刻 13以前小。另外，汽缸間空燃比控制中的變更量a也被設為比時刻13以前的值a:小的值(a 2〈ai) 〇
[0284]圖28是示出向各汽缸的燃燒室5吸入的吸入空氣量Me與汽缸間空燃比控制中的變更量a以及平均空燃比控制中的設定修正量(絕對值)的關系的圖。從圖28(A)可知，吸入空氣量Me越增大，則汽缸間空燃比控制的變更量a被設為越少。另外，從圖28(B)可知，吸入空氣量Me越增大，則濃設定修正量AFCrich被設為越小。同樣，吸入空氣量Me越增大，則稀設定修正量AFClean被設為越小。不過，從圖28(B)可知，稀設定修正量AFClean始終被設為比濃設定修正量AFCr i eh小的值。
[0285]接著，對第五實施方式的排氣凈化裝置的效果進行說明。若向各汽缸的燃燒室5吸入的吸入空氣量增大，則流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的流量增大。因而，排氣通過上游側排氣凈化催化劑20的通過時間變短。因而，在上游側排氣凈化催化劑20中未燃HC、C0 和NOx不容易被凈化。
[0286]與此相對，在本實施方式中，向各汽缸的燃燒室5吸入的吸入空氣量越多，則平均空燃比控制中的濃偏移量和稀偏移量被設為越小。除此之外，汽缸間空燃比控制中的變更量a也被設為越少。其結果，向各汽缸的燃燒室5吸入的吸入空氣量越增大，則排氣中的未燃 HC、⑶和NOx濃度越下降。因而，即使向各汽缸的燃燒室5吸入的吸入空氣量增大，也能夠在上游側排氣凈化催化劑20中將排氣中的未燃HC、C0和NOx充分凈化。
[0287]圖29是示出變更量a和設定空燃比的算出處理的控制例程的流程圖。如圖29所示， 首先，在步驟S121中，基于空氣流量計39的輸出算出向各汽缸的燃燒室5吸入的吸入空氣量 Me。接著，在步驟S122中，基于在步驟S121中算出的吸入空氣量Me，使用圖28(A)所示的映射算出汽缸間空燃比控制中的變更量a。接著，在步驟S123中，基于在步驟SI21中算出的吸入空氣量Me，使用圖28 (B)所示的映射算出汽缸間空燃比控制中的濃設定修正量AFCr i eh和稀設定修正量AFClean。
[0288]〈第六實施方式〉
[0289]接著，參照圖30?圖31，對本發明的第六實施方式的排氣凈化裝置進行說明。第六實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制除了以下說明的點之外，基本上與第一實施方式? 第五實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制是同樣的。在本實施方式的排氣凈化裝置中， 當所述排氣凈化催化劑的溫度變高時，減小在汽缸間空燃比控制的執行期間被設為比平均空燃比濃的汽缸的空燃比與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。[〇29〇]參照圖30，對本實施方式中的平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制進行具體說明。圖30是平均空燃比修正量AFCav等的與圖4同樣的時間圖。在圖30所示的例子中，基本上進行與圖4所示的例子同樣的控制。但是，在本實施方式中，也可以基本上進行與第二實施方式和第三實施方式同樣的平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制。
[0291]從圖30可知，在時刻t3以前，上游側排氣凈化催化劑20的溫度Teat是活性溫度 Tactc以上且上限溫度Himc以下的溫度范圍中的比較低的溫度(TcatO。此時，汽缸間空燃比控制中的變更量a被設為比較大的值(Ql)。另一方面，在時刻t4以后，上游側排氣凈化催化劑20的溫度Teat成為了上述溫度范圍內的比較高的溫度，成為了比時刻t3以前的上游側排氣凈化催化劑20的溫度了⑶“高的溫度(Tcat2)。與此相伴，在本實施方式中，汽缸間空燃比控制中的變更量a被設為比時刻t3以前的值*^小的值a2(aXcn)。
[0292]圖31是示出上游側排氣凈化催化劑20的溫度Teat與汽缸間空燃比控制中的變更量a的關系的圖。圖中的上游側排氣凈化催化劑20的溫度Teat示出了活性溫度Tactc以上且上限溫度Tlimc以下的溫度范圍。從圖31可知，上游側排氣凈化催化劑20的溫度Teat越上升，則汽缸間空燃比控制的變更量a被設為越小。
[0293]接著，對第六實施方式的排氣凈化裝置的效果進行說明。在執行汽缸間空燃比控制時，從濃側的汽缸流出的未燃HC、C0和從稀側的汽缸流出的氧流入上游側排氣凈化催化劑20。因而，在上游側排氣凈化催化劑20內，由這些未燃HC、C0和氧產生發熱反應，上游側排氣凈化催化劑20的溫度上升。因而，若在上游側排氣凈化催化劑20的溫度高時進行汽缸間空燃比控制，則其溫度會過度上升到上限溫度以上。若上游側排氣凈化催化劑20這樣過度升溫，則如上所述，會招致上游側排氣凈化催化劑20的催化劑活性的下降。與此相對，在本實施方式中，上游側排氣凈化催化劑20的溫度Teat越高，則汽缸間空燃比控制中的變更量a 被設為越小，因而流入上游側排氣凈化催化劑20的未燃HC、C0的流量減少。因而，上游側排氣凈化催化劑20不容易升溫，由此能夠抑制與過度升溫相伴的上游側排氣凈化催化劑20的催化劑活性的下降。
[0294]圖32是示出變更量a的算出處理的控制例程的流程圖。如圖32所示，首先，在步驟 S131中，由溫度傳感器46檢測上游側排氣凈化催化劑20的溫度Teat。此外，上游側排氣凈化催化劑20的溫度Teat也可以基于其他參數來算出。接著，在步驟S132中，基于在步驟S131中算出的上游側排氣凈化催化劑20的溫度Teat，使用圖31所示的映射算出汽缸間空燃比控制中的變更量a，控制例程結束。
[0295]〈第七實施方式〉
[0296]接著，參照圖33,對本發明的第七實施方式的排氣凈化裝置進行說明。第七實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制除了以下說明的點之外，基本上與第一實施方式?第六實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制是同樣的。
[0297]在上述各實施方式的排氣凈化裝置中，在汽缸間空燃比控制中，基本上將濃側的汽缸和稀側的汽缸固定。具體而言，例如如圖33(A)所示，1號汽缸和4號汽缸被設為濃側的汽缸，3號汽缸和2號汽缸被固定為稀側的汽缸。但是，在濃側的汽缸中，由于向燃燒室5內供給過剩的燃料，所以容易因燃燒而生成碳。這樣生成的碳有時例如會附著于火花塞10而使火花塞1 〇的中心電極和金屬零件之間的絕緣電阻下降。
[0298]于是，在本實施方式中，每隔一定時間間隔將汽缸間空燃比控制中的濃側的汽缸和稀側的汽缸對調。因此，汽缸間空燃比控制例如每隔一定時間間隔在圖33(A)所示的狀態與圖33(B)所示的狀態之間切換。在圖33(B)所示的狀態下，1號汽缸和4號汽缸被設為稀側的汽缸，3號汽缸和2號汽缸被設為濃側的汽缸。由此，各汽缸中的燃燒空燃比不會固定于濃空燃比，因而能夠在各汽缸中抑制碳向火花塞10的附著。
[0299]另外，在本實施方式中，汽缸間空燃比控制中的濃側的汽缸中的點火定時比稀側的汽缸中的點火定時遲。同樣，在濃側的汽缸中燃燒壓力變高而轉矩變大，而在稀側的汽缸中燃燒壓力變低而轉矩變小。因而，有時會因濃側的汽缸與稀側的汽缸的轉矩差而在內燃機產生振動。
[0300]與此相對，在本實施方式中，由于濃側的汽缸中的點火定時相對延遲，所以在濃側的汽缸中因燃燒而產生的轉矩下降。另一方面，在本實施方式中，由于稀側的汽缸中的點火定時相對提前，所以在稀側的汽缸中因燃燒而產生的轉矩增大。其結果，能夠使因燃燒而產生的轉矩在汽缸間均勻，能夠抑制內燃機的振動。
[0301]此外，本實施方式中的控制能夠應用于第一實施方式?第六實施方式的排氣凈化裝置。
【主權項】
1.一種內燃機的排氣凈化裝置，所述內燃機具有多個汽缸，其中， 所述排氣凈化裝置具備:排氣凈化催化劑，其配置于內燃機排氣通路，并且能夠吸藏氧;下游側空燃比傳感器，其配置于該排氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側；以及控制裝置，其控制在各汽缸中進行燃燒時的燃燒空燃比， 所述控制裝置執行平均空燃比控制和汽缸間空燃比控制， 所述平均空燃比控制是如下控制:將所有汽缸中的燃燒空燃比的平均值即平均空燃比交替地控制成比理論空燃比濃的濃空燃比和比理論空燃比稀的稀空燃比， 所述汽缸間空燃比控制是如下控制:控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得即使在通過所述平均空燃比控制將所述平均空燃比控制成了稀空燃比時，所述多個汽缸中也至少有一個汽缸中的燃燒空燃比為濃空燃比， 在所述平均空燃比控制中，控制所述平均空燃比，以使得將所述平均空燃比控制成稀空燃比時的該平均空燃比與理論空燃比之差即稀偏移量，比將所述平均空燃比控制成濃空燃比時的該平均空燃比與理論空燃比之差即濃偏移量小。2.根據權利要求1所述的內燃機的排氣凈化裝置， 在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得即使在通過所述平均空燃比控制將所述平均空燃比控制成了濃空燃比時，所述多個汽缸中也至少有一個汽缸中的燃燒空燃比為稀空燃比。3.根據權利要求1所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述平均空燃比被控制成了濃空燃比時，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中燃燒空燃比全都成為濃空燃比。4.根據權利要求1?3中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的一部分汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的剩余汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀， 被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的燃燒空燃比與所述平均空燃比之差，與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的燃燒空燃比與所述平均空燃比之差相等。5.根據權利要求1?4中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的一部分汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的剩余汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀， 在所述汽缸間空燃比控制中被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的燃燒空燃比與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的燃燒空燃比之差，比所述平均空燃比控制中的所述濃偏移量與所述稀偏移量的合計值大。6.根據權利要求1?5中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述排氣凈化催化劑的溫度比該排氣凈化催化劑的活性溫度低的情況下，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中燃燒空燃比全都相等。7.根據權利要求1?6中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述排氣凈化催化劑的溫度比預定的上限溫度高的情況下，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中燃燒空燃比全都相等，所述上限溫度比所述排氣凈化催化劑的活性溫度高。8.根據權利要求7所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述排氣凈化催化劑的溫度從比所述上限溫度高的溫度開始下降的情況下，即使所述排氣凈化催化劑的溫度成為所述上限溫度以下，也不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中燃燒空燃比全都相等，直到所述排氣凈化催化劑的溫度達到預定的切換溫度，在所述排氣凈化催化劑的溫度成為了所述切換溫度以下時，執行所述汽缸間空燃比控制，所述切換溫度比所述上限溫度低且比所述活性溫度高。9.根據權利要求1?8中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在通過所述平均空燃比控制而所述平均空燃比剛從濃空燃比切換成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，并且控制各汽缸的空燃比，以使得在所述平均空燃比剛從稀空燃比切換成濃空燃比后的最初的汽缸中，燃燒空燃比比所述平均空燃比濃。10.根據權利要求1?9中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的一部分汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的剩余汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀，在開始所述汽缸間空燃比控制時，控制燃燒空燃比，以使得在開始后最初進行燃料供給的汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃。11.根據權利要求10所述的內燃機的排氣凈化裝置， 在即將開始所述汽缸間空燃比控制前進行了使從所述排氣凈化催化劑流出的排氣的空燃比成為濃空燃比的控制的情況下，在開始該汽缸間空燃比控制時，控制燃燒空燃比，以使得在開始后最初進行燃料供給的汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀。12.根據權利要求1?11中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述平均空燃比控制中，在將所述平均空燃比控制成了濃空燃比的情況下，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比濃的濃判定空燃比以下時將所述平均空燃比切換成稀空燃比，并且，在將所述平均空燃比控制成了稀空燃比的情況下，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上時將所述平均空燃比切換成濃空燃比。13.根據權利要求1?11中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述平均空燃比控制中，在將所述平均空燃比控制成了濃空燃比的情況下，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比濃的濃判定空燃比以下時將所述平均空燃比切換成稀空燃比，并且，在開始將所述平均空燃比控制成稀空燃比之后的所述排氣凈化催化劑的氧吸藏量達到了比該排氣凈化催化劑的最大可吸藏氧量少的預先設定的切換基準吸藏量時，將所述平均空燃比切換成濃空燃比。14.根據權利要求1?13中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述平均空燃比控制中，至少在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比為比理論空燃比濃的濃判定空燃比以下時，將所述平均空燃比控制成與所述輸出空燃比比所述濃判定空燃比大時相比稀程度較大的稀空燃比。15.根據權利要求14所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比為所述濃判定空燃比以下時，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比全都相等。16.根據權利要求1?15中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述平均空燃比控制中，至少在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比為比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上時，將所述平均空燃比控制成與所述輸出空燃比比所述稀判定空燃比小時相比濃程度較大的濃空燃比。17.根據權利要求16所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比為所述稀判定空燃比以上時，不執行所述汽缸間空燃比控制，而是控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所有汽缸中燃燒空燃比全都相等。18.根據權利要求1?17中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀， 當所述排氣凈化催化劑的劣化程度變大時，減小在執行所述汽缸間空燃比控制的期間被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的空燃比與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。19.根據權利要求1?18中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 當所述排氣凈化催化劑的劣化程度變大時，減小所述平均空燃比控制中的所述濃偏移量以及所述稀偏移量。20.根據權利要求1?19中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀， 當向燃燒室供給的吸入空氣量變多時，減小在執行所述汽缸間空燃比控制的期間被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的空燃比與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。21.根據權利要求1?20中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 當向燃燒室供給的吸入空氣量變多時，減小所述平均空燃比控制中的所述濃偏移量以及所述稀偏移量。22.根據權利要求1?21中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置， 所述控制裝置，在所述汽缸間空燃比控制中，控制各汽缸的燃燒空燃比，以使得在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比濃，且在所述多個汽缸中的至少一個汽缸中燃燒空燃比比所述平均空燃比稀， 當所述排氣凈化催化劑的溫度變高時，減小在執行所述汽缸間空燃比控制的期間被設為比所述平均空燃比濃的汽缸的空燃比與被設為比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之CJI
【文檔編號】F02D41/14GK105971751SQ201610136313
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月10日
【發明人】鈴木也, 鈴木一也, 山口雄士, 北東宏之, 三好悠司, 星幸, 星幸一
【申請人】豐田自動車株式會社