CN101600865A - 内燃机的排气控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的排气控制装置，可以净化被引导至涡轮的排气的同时使增压性能提高。该排气控制装置被应用于具有多个气缸(2)并且具备涡轮增压器(7)的内燃机(1)，排气通路(4)具备：将#1及#4的气缸(2)的排气侧与涡轮(7b)连接起来并且设置起动催化剂(23)的第1分支通路(21)；和将#2及#3的气缸(2)的排气侧与涡轮(7b)连接起来并且与起动催化剂(23)上游的第1分支通路(21)连通的第2分支通路(22)，其中，在第1分支通路(21)和第2分支通路(22)连通起来的连通部(25)设置可以在将来自#2及#3的气缸(2)的排气导入起动催化剂(23)的导入位置(P1)和阻止该导入的阻止位置(P2)之间进行切换的排气切换阀(26)，ECU(30)基于内燃机(1)的运转状态来切换排气切换阀(26)的位置。

Description

内燃机的排气控制装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气控制装置，可以在涡轮增压器的涡轮上游的排气通路上设置排气净化催化剂，并且使一部分排气避开该排气净化催化剂而引导至下游。
背景技术
在涡轮增压器的排气涡轮上游的排气歧管上设置有排气净化催化剂，并在内燃机处于规定的加速状态的情况下，使排气避开排气净化催化剂而导入排气涡轮的内燃机的排气净化装置已为人们所知(参照专利文献1)。除此以外，作为与本发明有关联的现有技术文献有专利文献2、3。
专利文献1：日本特开2005-171932号公报
专利文献2：日本特开昭61-70115号公报
专利文献3：日本特开平7-332072号公报
可是，人们已知在具有多个气缸的内燃机上所设置的涡轮增压器中，通过将来自一部分气缸的排气与来自剩余气缸的排气分别地导入同一涡轮就能够利用排气脉动以使增压性能提高。在专利文献1的内燃机中，由于将从各气缸排出的排气经由同一排气歧管导入涡轮，所以还有使增压性能提高的余地。另外，在专利文献1的排气净化装置中，在使排气避开排气净化催化剂而导入涡轮的情况下，由于从内燃机排出的排气的大致全部都不通过排气净化催化剂而被引导至涡轮，所以就需要在涡轮的下游设置净化性能较高的排气净化装置，以便即使在已避开排气净化催化剂的情况下也可防止排气排放的恶化。
发明内容
因此，本发明的目的就是提供一种内燃机的排气控制装置，可以净化被引导至涡轮的排气的同时使增压性能提高。
本发明的内燃机的排气控制装置，被应用于具有多个气缸并且具备涡轮增压器的内燃机，其中，上述内燃机的排气通路具备：第1分支通路，将上述多个气缸的一部分气缸所构成的第1气缸组的气缸的排气侧与上述涡轮增压器的涡轮连接起来，并且设置了排气净化催化剂；第2分支通路，将上述多个气缸的剩余气缸所构成的第2气缸组的气缸的排气侧与上述涡轮连接起来，并且与上述排气净化催化剂上游的上述第1分支通路连通，上述内燃机的排气控制装置具备：切换阀单元，被设置于上述第1分支通路和上述第2分支通路相连通的连通部，可以在将来自上述第2气缸组的气缸的排气导入上述排气净化催化剂的导入位置和阻止该导入的阻止位置之间进行切换；阀控制单元，基于上述内燃机的运转状态来切换上述切换阀单元的位置。
根据本发明的排气控制装置，通过将切换阀单元切换到阻止位置，可以分别将经第1分支通路从第1气缸组的气缸排出的排气、经第2分支通路从第2气缸组的气缸排出的排气引导至涡轮，所以可以利用排气脉动使内燃机的增压性能提高。另外，根据本发明的排气控制装置，在已将切换阀单元切换到导入位置的情况下，可以将分别从第1气缸组的气缸以及第2气缸组的气缸排出的排气引导至排气净化催化剂，在已将切换阀单元切换到阻止位置的情况下，也可以将从第1气缸组的气缸排出的排气引导至排气净化催化剂。即、从第1气缸组的气缸排出的排气通过排气净化催化剂后被引导至涡轮。因此，可以对被引导至涡轮的排气进行净化的同时，使增压性能提高。
在本发明的排气控制装置的一个技术方案中，上述内燃机是火花点火式内燃机，也可以具备点火时期控制单元，该点火时期控制单元在上述切换阀单元被切换到上述阻止位置的情况下，使上述第2气缸组的气缸的点火时期与上述第1气缸组的气缸的点火时期相比延迟。在切换阀单元被切换到阻止位置的情况下，由于作用于第2气缸组的气缸的背压低于作用于第1气缸组的气缸的背压，所以第2气缸组的气缸的体积效率高于第1气缸组的气缸。如众所周知那样，体积效率越高的气缸，该气缸的转矩就越高。在这一技术方案中，由于当切换阀单元在阻止位置的情况下，第2气缸组的气缸的点火时期被延迟，所以可以使第2气缸组的气缸的转矩降低。因此，就可以抑制内燃机的各气缸的转矩的波动，并抑制转矩变动。
在本发明的排气控制装置的一个技术方案中，也可以，进一步具备：空燃比检测单元，被设置于上述连通部与上述排气净化催化剂之间的第1分支通路，并对排气的空燃比进行检测；反馈修正单元，根据上述空燃比检测单元所检测出的空燃比与目标空燃比之差来设定反馈修正量，并按照所设定的反馈修正量分别对应该供给到各气缸的燃料量进行反馈修正，上述阀控制单元，也可以在上述反馈修正单元要对应该供给到各气缸的燃料量进行反馈修正的情况下，将上述切换阀单元切换到上述导入位置。在这样基于排气的空燃比进行燃料量的反馈修正时，将切换阀单元切换到导入位置，由此就可以将从第2气缸组的气缸排出的排气引导至空燃比检测单元，所以可以适当地进行针对各气缸的反馈修正。
在本发明的排气控制装置的一个技术方案中，也可以，进一步具备：空燃比检测单元，被设置于上述连通部与上述排气净化催化剂之间的第1分支通路，并对排气的空燃比进行检测；反馈修正单元，根据上述空燃比检测单元所检测出的空燃比与目标空燃比之差来设定反馈修正量，并按照所设定的反馈修正量分别对应该供给到各气缸的燃料量进行反馈修正，上述反馈修正单元，在上述切换阀单元被切换到上述阻止位置的情况下，基于从上述第1气缸组的气缸排出的排气的空燃比来设定上述反馈修正量，并还按照此设定的反馈修正量对供给到上述第2气缸组的气缸的燃料量进行反馈修正。当切换阀单元在阻止位置的情况下，由于从第2气缸组的气缸排出的排气避开空燃比检测单元而被引导至涡轮，所以就无法用空燃比检测单元来检测此排气的空燃比。因此，基于从可以用空燃比检测单元检测空燃比的第1气缸组的气缸排出的排气的空燃比来设定反馈修正量，并按照这一反馈修正量对供给到第2气缸组的气缸的燃料量进行反馈修正。通过这样对供给到第2气缸组的气缸的燃料量进行反馈修正，即使切换阀单元在阻止位置时也可以对第2气缸组的气缸的燃料量进行反馈修正，而不用使空燃比检测单元的配置数增加。
在本发明的排气控制装置的一个技术方案中，也可以是，上述阀控制单元在上述内燃机加速时将上述切换阀单元切换到上述阻止位置。通过如上述那样将切换阀单元切换到阻止位置，就可以抑制排气脉动并使增压性能提高。另外，由于可以将从第2气缸组的气缸排出的排气直接引导至涡轮，所以可以将从第2气缸组的气缸排出的排气引导至涡轮而不会使排气具有的排气能量减少。因此，就可以使增压性能进一步提高。从而，可以使内燃机的加速性能提高。
在本发明的排气控制装置的一个技术方案中，也可以是，进一步具备后级排气净化催化剂，该后级排气净化催化剂被设置于上述涡轮下游的排气通路，在规定的活性温度域内发挥净化性能，上述阀控制单元在上述后级排气净化催化剂的温度低于上述规定的活性温度域的下限值即规定温度的情况下、或者上述内燃机的冷却水的温度低于考虑上述规定的活性温度域的下限值而设定的规定水温的情况下，将上述切换阀单元切换到上述导入位置。通过将切换阀单元切换到导入位置，就能够利用排气净化催化剂以及后级排气净化催化剂双方的催化剂来分别净化从第1气缸组以及第2气缸组的各气缸排出的排气。在这一技术方案中，由于在后级排气净化催化剂的温度低于规定温度的情况下、换言之在后级排气净化催化剂尚未充分地发挥净化性能的情况下，将切换阀单元切换到导入位置，所以能够抑制排气排放的恶化。由于后级排气净化催化剂通过排气被升温，所以认为，在内燃机的温度较低时、即冷却水的温度较低时，后级排气净化催化剂的温度也校低。由于能够这样根据冷却水温的温度来推定后级排气净化催化剂的温度，所以通过适当地设定规定水温，在后级排气净化催化剂的净化性能尚未发挥的情况下将切换阀单元切换到导入位置，就能够抑制排气排放的恶化。
在本发明的排气控制装置的一个技术方案中，也可以是，进一步具备空燃比控制单元，该空燃比控制单元可以分别变更上述多个气缸的空燃比，且在规定的稀空燃比运转条件已成立的情况下将上述内燃机的各气缸的空燃比分别变更成比理论空燃比稀的稀空燃比，上述阀控制单元在上述规定的稀空燃比运转条件已成立的情况下，将上述切换阀单元切换到上述导入位置。在此情况下，就能够利用排气净化催化剂来分别净化从第1气缸组以及第2气缸组的气缸排出的排气。
在这一技术方案中，也可以是，进一步具备吸留还原型NOx催化剂，该吸留还原型NOx催化剂被设置于上述涡轮下游的排气通路，当已执行了S中毒恢复处理的情况下，上述阀控制单元将上述切换阀单元切换到上述阻止位置，上述空燃比控制单元将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比稀的稀空燃比，并且将上述第2气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓的浓空燃比，上述S中毒恢复处理是将上述NOx催化剂升温到目标温度域，以使从上述NOx催化剂排出硫氧化物。在此情况下，由于从第2气缸组的气缸排出的排气中所包含的未燃燃料不会在排气净化催化剂中消耗掉而是被引导至NOx催化剂，所以能够使NOx催化剂迅速地升温。另外，由于在排气净化催化剂中仅流入空燃比比理论空燃比稀的排气，所以能够防止排气净化催化剂的无用的升温。进而通过将空燃比比理论空燃比稀的排气引导至排气净化催化剂，能够抑制碳氢化合物(HC)以及一氧化碳(CO)所造成的排气净化催化剂的中毒。
另外，还可以进一步具备吸留还原型NOx催化剂，该吸留还原型NOx催化剂被设置于上述涡轮下游的排气通路，上述空燃比控制单元执行燃料过量供给处理，该燃料过量供给处理是，为了使上述NOx催化剂中的排气的空燃比变更成比理论空燃比浓的浓空燃比，来还原上述NOx催化剂中所吸留的氮氧化物，将上述多个气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓的浓空燃比的处理，上述阀控制单元，当已执行了上述燃料过量供给处理的情况下，将上述切换阀单元变更到上述阻止位置。通过这样将切换阀单元变更到阻止位置，就能够使从第2气缸组的气缸排出的排气避开排气净化催化剂而引导至NOx催化剂，所以能够防止此排气中所包含的未燃燃料在排气净化催化剂中被消耗掉的情况。因此，就能够迅速地还原NOx催化剂中所吸留的氮氧化物(NOx)。另外，由于能够减少燃料过量供给处理时被消耗掉的燃料量，所以可以改善燃油效率。
在具备空燃比控制单元的排气控制装置的一个技术方案中，也可以，进一步具备后级排气净化催化剂，该后级排气净化催化剂被设置于上述涡轮下游的排气通路，在规定的活性温度域内发挥净化性能，上述阀控制单元在上述后级排气净化催化剂的温度小于等于上述规定的活性温度域的下限值的情况下，将上述切换阀单元切换到上述阻止位置，并且禁止上述空燃比控制单元将上述多个气缸的空燃比变更成比理论空燃比稀的稀空燃比的稀空燃比控制；而在上述后级排气净化催化剂的温度高于上述规定的活性温度域的下限值的情况下，则将上述切换阀单元切换到上述导入位置，并且许可上述空燃比控制单元进行上述稀空燃比控制。通过将切换阀单元切换到阻止位置，就能够使从第2气缸组的气缸排出的排气未在排气净化催化剂中净化而原样地引导至后级排气净化催化剂。另外，由于此时已禁止了稀空燃比控制，所以在从第2气缸组的气缸排出的排气中含有HC、CO等。通过这样将未净化的排气和在排气净化催化剂中经过净化的从第1气缸组的气缸排出的排气引导至后级排气净化催化剂，就能够在后级排气净化催化剂中使未净化的排气中所包含的HC、CO氧化，并使后级排气净化催化剂迅速地升温到规定的活性温度域。因此，能够抑制排气排放的恶化。
在这一技术方案中，也可以是，上述空燃比控制单元，在要变更上述内燃机的各气缸的空燃比的情况下，分别考虑从上述第1气缸组的气缸排出的排气到达上述连通部为止的时间，与从上述第2气缸组的气缸排出的排气到达上述连通部为止的时间之差、以及上述切换阀单元的动作时间，在变更上述第1气缸组的气缸的空燃比的时期与变更上述第2气缸组的气缸的空燃比的时期之间设置时间差。在此情况下，通过设置适当的时间差，就能够防止空燃比比理论空燃比稀的排气和空燃比为理论空燃比的排气混杂在排气净化催化剂中的状态。由此，就能够抑制排气净化催化剂的温度上升，所以能够防止排气净化催化剂由于热量而劣化的情况。另外，在作为排气净化催化剂而设置了三元催化剂的情况下能够用此三元催化剂适当地净化NOx，所以能够抑制排气排放的恶化。
另外，也可以是，上述阀控制单元，在上述内燃机的各气缸的空燃比被从比理论空燃比稀的空燃比变更成理论空燃比的情况下，将上述切换阀单元切换到上述阻止位置，上述空燃比控制单元，在要将上述内燃机的各气缸的空燃比从比理论空燃比稀的空燃比变更成理论空燃比的情况下，使变更上述第2气缸组的气缸的空燃比的时期比变更上述第1气缸组的气缸的空燃比的时期迟。由于在切换阀单元为阻止位置的情况下，从第1气缸组的气缸排出的排气通过排气净化催化剂，另一方面，从第2气缸组的气缸排出的排气不通过排气净化催化剂，所以从第2气缸组的气缸排出的排气较早地到达后级排气净化催化剂。在这一技术方案中，由于在切换阀单元被切换到阻止位置的空燃比变更时将第2气缸组的气缸的空燃比的变更时期推迟，所以能够使在空燃比变更后从第1气缸组的气缸排出的排气和在空燃比变更后从第2气缸组的气缸排出的排气到达后级排气净化催化剂的时期一致。因此，就能够防止空燃比比理论空燃比稀的排气和空燃比为理论空燃比的排气混杂在后级排气净化催化剂中的状态。另外，由于在作为后级排气净化催化剂而设置了吸留还原型的NOx催化剂的情况下，能够利用此NOx催化剂适当地净化NOx所以能够抑制排气排放的恶化。
在本发明的排气控制装置的一个技术方案中，也可以是，还具备催化剂温度取得单元，该催化剂温度取得单元取得上述排气净化催化剂的温度，上述阀控制单元，在由上述催化剂温度取得单元所取得的温度大于等于考虑发生上述排气净化催化剂的劣化的温度而设定的规定的过热判定温度的情况下，将上述切换阀单元切换到上述阻止位置。通过这样将切换阀单元切换到阻止位置，就能够防止从第2气缸组的气缸排出的排气流入排气净化催化剂。由此，就能够使排气净化催化剂的温度降低等，抑制此温度的上升，所以可以防止排气净化催化剂的过热。
在这一技术方案中，也可以是，进一步具备催化剂温度上升抑制单元，该催化剂温度上升抑制单元在上述切换阀单元为上述阻止位置，且由上述催化剂温度取得单元所取得的温度大于等于上述规定的过热判定温度的情况下，将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓的浓空燃比，并且将上述第2气缸组的气缸的空燃比变更成理论空燃比。通过这样将第1气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓的空燃比，就可以使从第1气缸组的气缸排出的排气的温度降低，所以就能够使排气净化催化剂的温度降低等抑制此温度的上升。因此，能够防止排气净化催化剂的过热。
在具备催化剂温度取得单元的排气控制装置的一个技术方案中，也可以是，进一步具备空燃比向浓空燃比变更单元，该空燃比向浓空燃比变更单元在上述切换阀单元为上述阻止位置，且从上述内燃机的各气缸排出的排气的温度高于上述规定的过热判定温度，而且大于等于考虑在上述内燃机的排气通路中设置的排气系统部件的耐热性而设定的规定的容许上限温度的情况下，将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓的第1空燃比，并且将上述第2气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓且比上述第1空燃比稀的第2空燃比。在此情况下，由于能够使从第1气缸组的气缸排出的排气的温度降低并使排气净化催化剂的温度降低等，抑制此温度的上升，所以能够防止排气净化催化剂的过热。另外，由于也能够降低从第2气缸组的气缸排出的排气的温度，所以能够防止因排气热量所造成的排气系统部件的烧损。
在本发明的排气控制装置的一个技术方案中，也可以是，进一步具备燃料供给停止单元，该燃料供给停止单元在规定的燃料停止条件已成立的情况下停止对上述第1气缸组及上述第2气缸组中至少任意一方气缸组的气缸的燃料供给，上述阀控制单元，在已由上述燃料供给停止单元停止了对上述多个气缸的任意一个气缸的燃料供给的情况下，将上述切换阀单元切换到上述阻止位置。由于在燃料供给已停止的情况下从各气缸排出空气，所以通过这样将切换阀单元切换到阻止位置，能够减少流入排气净化催化剂的氧气的量。因此，就能够抑制发生排气净化催化剂的劣化。
在这一技术方案中，也可以是，上述燃料供给停止单元，在上述规定的燃料停止条件已成立的情况下停止对上述第2气缸组的气缸的燃料供给，该内燃机的排气控制装置，还具备燃料停止时空燃比变更单元，该燃料停止时空燃比变更单元在上述规定的燃料停止条件已成立的情况下，将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比。在此情况下，由于能够使从第1气缸组的气缸排出的排气的空燃比成为理论空燃比或者比理论空燃比浓的浓空燃比，所以能够进一步减少流入排气净化催化剂的氧气的量并进一步抑制发生排气净化催化剂的劣化。另外，由于对第2气缸组的气缸的燃料供给已停止，所以能够改善燃油效率。
另外，也可以是，上述燃料供给停止单元具备供给停止气缸数变更单元，该供给停止气缸数变更单元在上述规定的燃料停止条件成立且上述排气净化催化剂的温度大于等于考虑发生上述排气净化催化剂的劣化的温度而设定的规定的劣化抑制判定温度的情况下，停止对上述第2气缸组的气缸的燃料供给，并且将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比；而在上述规定的燃料停止条件成立且上述排气净化催化剂的温度低于上述规定的劣化抑制判定温度的情况下，则分别停止对上述多个气缸的燃料供给。在排气净化催化剂中的氧气浓度越高、且氧气量越多则劣化越被加速。另一方面，如果排气净化催化剂的温度充分低，则即便氧气量多，也几乎不会发生劣化。因此，在此情况下，就可以停止对全部气缸的燃料供给。在这一技术方案中，通过适当地设定规定的劣化抑制判定温度，就可以抑制排气净化催化剂的劣化的同时进一步改善燃油效率。
附图说明
图1是表示组装了本发明第1实施方式所涉及的排气控制装置的内燃机的图。
图2是从排气流入方向观看涡轮增压器的涡轮的入口部的图。
图3是表示ECU执行的排气切换阀控制程序的流程图。
图4是表示ECU执行的主催化剂温度控制程序的流程图。
图5是表示ECU执行的催化剂劣化抑制程序的流程图。
图6是表示发动机的转速以及负荷与各区域的对应关系之一例的图。
图7是表示催化剂劣化抑制程序之变形例的流程图。
图8是继图7之后的流程图。
图9是表示ECU执行的点火时期修正程序的流程图。
图10是表示ECU执行的反馈控制切换程序的流程图。
图11是表示反馈控制切换程序之变形例的流程图。
图12是表示第2实施方式的ECU执行的排气切换阀控制程序的流程图。
图13是表示第2实施方式的ECU执行的燃油切断控制程序的流程图。
图14是表示燃油切断控制程序之变形例的流程图。
图15是表示燃油切断控制程序之其他变形例的流程图。
图16是表示第3实施方式的ECU执行的S再生控制程序的流程图。
图17是表示第3实施方式的ECU执行的NOx还原控制程序的流程图。
图18是表示第3实施方式的ECU执行的空燃比切换控制程序的流程图。
图19是表示空燃比切换控制程序之变形例的流程图。
图20是继图19之后的流程图。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1表示组装了本发明的第1实施方式所涉及的排气控制装置的内燃机。图1的内燃机(下面有时候称之为发动机)1具备：4个气缸2、分别连接到各气缸的进气通路3及排气通路4。此外，对各气缸从它们排列方向的一端朝向另一端，赋予#1～#4的气缸编号，以相互区别。在各气缸2上分别设置有用于对气缸2内的燃料混合气进行点火的火花塞5。即、发动机1是火花点火式内燃机。在进气通路3上设置有：输出与进气量相对应的信号的空气流量计6、涡轮增压器7的压缩机7a、对进气进行冷却的内部冷却器8、用于调整进气量的节气门9、和将燃料喷射到进气通路3内的4个喷射器10。如图1所示那样，各喷射器10对应于#1～#4的气缸2设置在为了使进气通路3连接到各气缸2的进气侧而分支的部分。因此，可以对供给到#1～#4的各气缸2的燃料量分别地进行控制。从而，在发动机1中，可以分别地控制#1～#4的各气缸2的空燃比。
在排气通路4上设置有：涡轮增压器7的涡轮7b、被设置在涡轮7b下游的作为后级排气净化催化剂的主催化剂11。设置三元催化剂作为主催化剂11。另外，在排气通路4上设置有用于将排气避开涡轮7b而引导至下游的旁通通路12，并在旁通通路12上设置有当发动机1的增压达到预先设定的上限增压时就打开的增压调整阀13。如图1所示那样，分别地，在涡轮7b与主催化剂11之间的排气通路4上设置有用于检测排气的空燃比的第2空燃比传感器14，在主催化剂11下游的排气通路4上设置有输出与排气的氧气浓度相对应的信号的O2传感器15。第2空燃比传感器14与一般被安装在内燃机上的众所周知的传感器相同就可以，另外，O2传感器15则是具有以理论空燃比为边界分别在浓空燃比侧约为1(V)、在稀空燃比侧约为0(V)进行变化的输出特性的众所周知的传感器就可以。因此，省略对它们的详细说明。
如图1所示那样，排气通路4具备：将#1及#4的气缸2的排气侧和涡轮7b连接起来的第1分支通路21、将#2及#3的气缸2的排气侧和涡轮7b连接起来的第2分支通路22。图2表示从排气流入方向观看涡轮7b的入口部的图。如图2所示那样，第1分支通路21及第2分支通路22被分别连接到涡轮7b的入口部。在第1分支通路21上设置有：容量小于主催化剂11的作为排气净化催化剂的起动催化剂23、以及被配置在起动催化剂23的上游作为检测排气空燃比的空燃比检测单元的第1空燃比传感器24。设置三元催化剂作为起动催化剂23。将第2分支通路22利用连通部25与在起动催化剂23上游的第1分支通路21连通起来。在连通部25上设置有作为切换阀单元的排气切换阀26，该排气切换阀26可以在将从#2及#3的各气缸2排出的排气导入起动催化剂23中的导入位置P1(参照图1)和对该导入进行阻止的阻止位置P2(参照图1)之间进行切换。此外，由于这样将各分支通路21、22与各气缸2连接，因此，#1及#4的气缸2就相当于本发明的第1气缸组，#2及#3的气缸2就相当于本发明的第2气缸组。
由发动机控制单元(ECU)30来控制排气切换阀26的动作。ECU30作为包含微处理器及其工作所需要的RAM、ROM等外围设备的计算机而构成，是基于发动机1上所设置的各种传感器的输出信号来控制火花塞5以及喷射器10等的动作来控制发动机1的运转状态的众所周知的计算机单元。ECU30例如根据发动机1的运转状态来计算应当从各喷射器10喷射的燃料量，并控制各喷射器10的动作以喷射该计算出的燃料量。作为在进行这种控制之际要参照的传感器的空气流量计6、第1空燃比传感器24、第2空燃比传感器14、O2传感器15、输出与发动机1的曲轴转角相对应的信号的曲轴转角传感器31、以及输出与油门开度相对应的信号的油门开度传感器32与ECU30连接。
在发动机1中，通过根据发动机1的运转状态来切换排气切换阀26的位置，就能够使发动机1的加速性能提高，或者对起动催化剂23以及主催化剂11的温度进行调节。图3表示为了使发动机1的加速性能提高而在发动机1的运转过程中ECU30以规定的周期反复执行的排气切换阀控制程序。由此，ECU30作为本发明的阀控制单元而发挥功能。
在图3的控制程序中，ECU30在步骤S11中判断是否对发动机1要求了加速。对于加速要求，例如参照油门开度传感器32的输出信号来进行判定，在每单位时间的油门开度的变化(下面有时称之为油门开度变化率)ΔTA大于等于预先设定的阈值α的情况下判断为已要求了加速。在判断为有加速要求的情况下进入步骤S12，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2。此外，在排气切换阀26已经被切换到阻止位置P2的情况下，使该状态维持。之后，结束此次的控制程序。
另一方面，在判断为无加速要求的情况下进入步骤S13，ECU30判断排气切换阀26是否为阻止位置P2。在判断为排气切换阀26是导入位置P1的情况下跳过步骤S14进入步骤S15。另一方面，在判断为排气切换阀26是阻止位置P2的情况下进入步骤S14，ECU30判断是否将排气切换阀26的位置维持于阻止位置P2。例如基于对发动机1要求加速后所经过的时间、或者油门开度来对是否将排气切换阀26维持于阻止位置P2进行判断。例如，在有了针对发动机1的加速要求后所经过的时间在预先设定的规定时间内的情况下，判断为维持于阻止位置P2。另外，例如在油门开度变化率ΔTA大于等于预先设定的阈值β的情况下判断为维持于阻止位置P2。阈值β是作为用于判断是否应当将排气切换阀26维持于阻止位置P2的基准而设定的值，设定小于阈值α的值。在判断为将排气切换阀26维持于阻止位置P2的情况下进入步骤S12，在使排气切换阀26维持于阻止位置P2以后，结束此次的控制程序。另一方面，在判断为将排气切换阀26切换到导入位置P1的情况下进入步骤S15，ECU30将排气切换阀26切换到导入位置P1。此外，在排气切换阀26已经被切换到导入位置P1的情况下，则维持该状态。之后，结束此次的控制程序。
通过这样在对发动机1要求了加速的情况下将排气切换阀26切换到阻止位置P2，就能够从第1分支通路21及第2分支通路22双方分别将排气导入涡轮7b。在此情况下，由于能够利用排气脉动使增压性能提高，所以能够使发动机1的加速性能提高。另一方面，由于在没有针对发动机1的加速要求的情况下将排气切换阀26切换到导入位置P1，所以能够利用起动催化剂23及主催化剂11来净化从发动机1的各气缸2排出的排气。因此，就能够改善排气排放。
图4表示ECU30为了将主催化剂11的温度控制在主催化剂11发挥净化性能的规定的活性温度域内而执行的主催化剂温度控制程序。在发动机1的运转过程中与ECU30执行的其他程序并行地以规定的周期反复执行图4的控制程序。此外，在图4中对与图3相同的处理赋予相同的参照标记并省略说明。
在图4的控制程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。作为发动机1的运转状态，例如取得发动机1的转速、负载、主催化剂11的温度Tm、起动催化剂23的温度Ts、以及冷却水温等。此外，基于曲轴转角传感器31的输出信号来取得发动机1的转速，基于空气流量计6的输出信号来取得发动机1的负载即可。另外，分别基于发动机1的转速以及负载等发动机1的运转状态来推定主催化剂11的温度Tm以及起动催化剂23的温度Ts即可。通过这样取得各催化剂11、23的温度，ECU30作为本发明的催化剂温度取得单元而发挥功能。还可以在主催化剂11以及起动催化剂23中分别设置温度传感器来取得这些催化剂的温度。在接下来的步骤S22中，ECU30判断主催化剂11的温度Tm是否大于等于此催化剂发挥净化性能的规定的活性温度域的下限温度T1。在判断为主催化剂11的温度Tm低于下限温度T1的情况下进入步骤S15，ECU30将排气切换阀26切换到导入位置P1。之后，结束此次的控制程序。
另一方面，在判断为主催化剂11的温度Tm大于等于下限温度T1的情况下进入步骤S23，ECU30判断主催化剂11的温度Tm是否大于等于预先设定的活性判定温度T2。活性判定温度T2是作为用于判断主催化剂11是否已发挥净化性能的基准而设定的温度，被设定为高于下限温度T1、且在规定的活性温度域内的温度。在判断为主催化剂11的温度Tm大于等于活性判定温度T2的情况下进入步骤S24，ECU30判断是否在ECU30执行的其他程序中产生了将排气切换阀26切换到阻止位置P2的要求。在判断为产生了将排气切换阀26切换到阻止位置P2的要求的情况下进入步骤S12，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2。之后，结束此次的控制程序。当在步骤S23中进行了否定判断的情况下或者在步骤S24中进行了否定判断的情况下进入步骤S15，ECU30将排气切换阀26切换到导入位置P1。之后，结束此次的控制程序。
在图4的控制程序中，由于排气切换阀26被维持在导入位置P1直到主催化剂11的温度Tm变得大于等于活性判定温度T2为止、即直到主催化剂11发挥净化性能为止，所以能够利用起动催化剂23以及主催化剂11双方的催化剂来净化从发动机1的各气缸2排出的排气。因此，就能够抑制排气排放的恶化。此外，还可以基于发动机1的冷却水的温度来对主催化剂11的温度Tm是否大于等于下限温度T1进行判断。例如，还可以预先通过实验等来求得主催化剂11的温度Tm变得大于等于下限温度T1时的冷却水的温度，并设定为判定水温，在步骤S22中，取代主催化剂11的温度Tm，根据冷却水的温度是否大于等于此判定水温来判断主催化剂11的温度Tm是否大于等于下限温度T1。
如众所周知那样，作为起动催化剂23而设置的三元催化剂，若过热到规定的劣化继续温度以上则劣化的继续被加速，排气净化性能下降。因此，ECU30执行图5所示的催化剂劣化抑制程序以抑制起动催化剂23的劣化。此外，在发动机1的运转过程中，与ECU30执行的其他程序并行地以规定的周期反复执行图5的程序。在图5中，对与图3相同的处理赋予相同的参照标记并省略说明。
在图5的程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。在下一步骤S31中，ECU30判定发动机1的运转状态是否为预先设定的区域A1～A4的任意一个区域的运转状态。图6是表示发动机1的转速及负载与各区域A1～A4的对应关系之一例的图。图6的线L1表示在排气切换阀26为导入位置P1的情况下起动催化剂23的温度Ts大于等于规定的过热判定温度To的运转状态的边界。此外，例如以如下的方式设定过热判定温度To：在起动催化剂23的温度Ts为过热判定温度To时，即使排气温度上升，起动催化剂23的温度Ts也不会达到劣化继续温度。图6的线L2表示在排气切换阀26为阻止位置P2的情况下起动催化剂23的温度Ts大于等于过热判定温度To的运转状态的边界。图6的线L3表示在#1及#4的各气缸2的空燃比被控制成比理论空燃比浓的空燃比(下面有时称之为第1浓空燃比)AF1、且#2及#3的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比的情况下，从#1～#4的各气缸2排出的排气的温度大于等于规定的容许上限温度Teh的运转状态的边界。考虑排气阀及涡轮7b等被设置在排气通路4中的排气系统部件的耐热性来设定规定的容许上限温度Teh。作为容许上限温度Teh，例如被设定成低于涡轮7b的耐热温度、且高于过热判定温度To的温度。对于第1浓空燃比AF1，被设定成可以使从#1及#4的各气缸2排出的排气的温度比这些气缸2的空燃比被控制成理论空燃比时的排气的温度低的空燃比。
在接下来的步骤S32中，ECU30判断发动机1的运转状态是否为区域A1的运转状态。在判断为发动机1的运转状态是区域A1的运转状态的情况下，进入步骤S33，ECU30使排气切换阀26切换到导入位置P1，并且对各喷射器10的动作进行控制以使#1～#4的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比。在排气切换阀26已经被切换到导入位置P1的情况下则维持该状态。同样，在以使#1～#4的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比的方式已经对各喷射器10的动作进行了控制的情况下继续该控制。之后，结束此次的程序。
另一方面，在判断为发动机1的运转状态是区域A1以外的区域的运转状态的情况下进入步骤S34，ECU30判断发动机1的运转状态是否为区域A2的运转状态。在判断为发动机1的运转状态是区域A2的运转状态的情况下进入步骤S35，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2，并且对各喷射器10的动作进行控制以使#1～#4的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比。此外，在排气切换阀26已经被切换到阻止位置P2的情况下则维持该状态。另外，在以使#1～#4的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比的方式已经对各喷射器10的动作进行了控制的情况下则继续该控制。之后，结束此次的程序。通过这样将排气切换阀26切换到阻止位置P2就可以使流入到起动催化剂23的排气的量减少，所以能够使起动催化剂23的温度Ts降低等，抑制此温度的上升。
另一方面，在判断为发动机1的运转状态是区域A2以外的区域的运转状态的情况下进入步骤S36，ECU30判断发动机1的运转状态是否为区域A3的运转状态。在判断为发动机1的运转状态是区域A3的运转状态的情况下进入步骤S37，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2，并且对各喷射器10的动作进行控制以分别使#1及#4的各气缸2的空燃比被控制成第1浓空燃比AF1，使#2及#3的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比。此外，在排气切换阀26及各喷射器10已经被控制成这些状态的情况下则继续该控制。之后，结束此次的程序。通过这样将#1及#4的各气缸2的空燃比控制成第1浓空燃比AF1，就可以使流入到起动催化剂23的排气的温度降低。因此，就可以使起动催化剂23的温度Ts降低等，抑制此温度的上升。通过执行这一处理，ECU30作为本发明的催化剂温度上升抑制单元而发挥功能。
另一方面，在判断为发动机1的运转状态是区域A3以外的区域的运转状态的情况下进入步骤S38，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2，并且对各喷射器10的动作进行控制以分别使#1及#4的各气缸的空燃比被控制成第1浓空燃比AF1，使#2及#3的各气缸2的空燃比被控制成比理论空燃比浓且比第1浓空燃比AF1稀的空燃比(下面有时称之为第2浓空燃比)AF2。此外，在排气切换阀26及各喷射器10已经被控制成这些状态的情况下则继续该控制。之后，结束此次的程序。由此，就可以使从#1及#4的各气缸2排出的排气的温度降低，所以能够使起动催化剂23的温度Ts降低等，抑制此温度的上升。另外，通过将#2及#3的各气缸2的空燃比控制成第2浓空燃比AF2，可以使从这些气缸2排出的排气的温度降低，所以可以防止涡轮7b等排气系统部件的烧损。通过执行这一处理，ECU30作为本发明的空燃比向浓空燃比变更单元而发挥功能。
通过执行图5的程序，若起动催化剂23的温度Ts变得大于等于规定的过热判定温度To，则控制排气切换阀26及#1～#4的各气缸2的空燃比的至少任意一方以使起动催化剂23的温度Ts降低等，抑制此温度的上升，所以可以防止起动催化剂23的过热。另外，若排气温度变得大于等于容许上限温度Teh，则将#2及#3的气缸2的空燃比控制成第2浓空燃比，所以可以防止涡轮7b及排气阀等排气系统部件的烧损。
图7及图8表示催化剂劣化抑制程序之变形例。此外，图8是继图7之后的流程图。在图7及图8中对与图4或者图5相同的处理赋予相同的参照标记并省略或者简化说明。
在图7的程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。在下一步骤S41中，ECU30判断起动催化剂23的温度Ts是否大于等于过热判定温度To。过热判定温度To是与设定图6的线L1时所使用的温度相同的温度。在判断为起动催化剂23的温度Ts低于过热判定温度To的情况下进入步骤S42，ECU30判断排气切换阀26是否为阻止位置P2。在判断为排气切换阀26在导入位置P1的情况下进入步骤S33，ECU30将排气切换阀26切换到导入位置P1，并且对各喷射器10的动作进行控制以使#1～#4的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比。即、判断为发动机1的运转状态为相当于图6的区域A1的运转状态。之后，结束此次的程序。
另一方面，在判断为排气切换阀25是阻止位置P2的情况下进入步骤S43，ECU30判断#1及#4的各气缸2的空燃比是否已被控制成第1浓空燃比AF1。第1浓空燃比AF1是与设定图6的线L3时所使用的空燃比相同的空燃比。在判断为#1及#4的各气缸2的空燃比未被控制成第1浓空燃比AF1的情况下进入步骤S44，ECU30判断起动催化剂23的温度Ts是否大于等于第1区域判定温度TA1。第1区域判定温度TA1是作为用于判断在此之前为图6的区域A1以外的区域的发动机1的运转状态是否已变化至图6的区域A1的基准而设定的温度。因此，将第1区域判定温度TA1设定成稍微低于过热判定温度To的温度，以使可以判断发动机1的运转状态已确实变化至区域A1。在判断为起动催化剂23的温度Ts低于第1区域判定温度TA1的情况下执行步骤S33的处理，之后结束此次的程序。另一方面，在判断为起动催化剂23的温度Ts大于等于第1区域判定温度TA1的情况下进入步骤S35，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2，并且对各喷射器10的动作进行控制以使#1～#4的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比。即、判断为发动机1的运转状态为相当于图6的区域A2的运转状态。之后，结束此次的程序。
当在步骤S43中判断为#1及#4的各气缸2的空燃比已被控制成第1浓空燃比AF1的情况下进入图8的步骤S45，ECU30判断起动催化剂23的温度Ts是否大于等于第2区域判定温度TA2。第2区域判定温度TA2是作为用于判断在此之前为图6的区域A3或者区域A4的发动机1的运转状态是否已变化至图6的区域A2的基准而设定的温度。将第2区域判定温度TA2设定为如下的温度，即稍微低于过热判定温度To的温度、且不同于第1区域判定温度TA1的温度以使可以判断发动机1的运转状态已确实变化至区域A2。在判断为起动催化剂23的温度Ts低于第2区域判定温度TA2的情况下执行图7的步骤S35的处理，之后结束此次的程序。另一方面，在判断为起动催化剂23的温度Ts大于等于第2区域判定温度TA2的情况下进入步骤S37，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2，并且对各喷射器10的动作进行控制以分别使#1及#4的各气缸2的空燃比被控制成第1浓空燃比AF1，使#2及#3的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比。即、判断为发动机1的运转状态为相当于图6的区域A3的运转状态。之后，结束此次的程序。
当在步骤S41中判断为起动催化剂23的温度Ts大于等于过热判定温度To的情况下进入步骤S46，ECU30判断从#1～#4的各气缸2排出的排气的温度是否大于等于规定的容许上限温度Teh。容许上限温度Teh是与设定图6的线L3时所使用的温度相同的温度。在判断为排气温度低于容许上限温度Teh的情况下进入步骤S47，ECU30判断#2及#3的各气缸2的空燃比是否被控制成第2浓空燃比AF2。第2浓空燃比AF2是与在图5的步骤S38中被控制的空燃比相同的空燃比。在判断为#2及#3的各气缸2的空燃比未被控制成第2浓空燃比AF2的情况下进入图7的步骤S43，以后，处理与上述的说明同样地进展。另一方面，在判断为#2及#3的各气缸2的空燃比被控制成第2浓空燃比AF2的情况下进入步骤S48，ECU30判断从#1～#4的各气缸2排出的排气的温度是否大于等于第3区域判定温度TA3。第3区域判定温度TA3是作为用于判断在此之前为图6的区域A4的发动机1的运转状态是否已变化至区域A3的基准而设定的温度。将第3区域判定温度TA3设定成稍微低于容许上限温度Teh的温度，以使可以判断发动机1的运转状态已确实变化至图6的区域A3。在判断为排气温度低于容许上限温度Teh的情况下执行了步骤S37的处理，之后，结束此次的程序。
当在步骤S46中进行了肯定判断的情况下或者在步骤S48中进行了肯定判断的情况下进入步骤S38，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2，并且对各喷射器10的动作进行控制以分别使#1及#4的各气缸的空燃比被控制成第1浓空燃比AF1，使#2及#3的各气缸2的空燃比被控制成第2浓空燃比AF2。之后，结束此次的程序。
在图7及图8所示的变形例中，也是与图5同样地根据发动机1的运转状态来控制排气切换阀26及#1～#4的各气缸2的空燃比，所以可以防止起动催化剂23的过热，并且防止涡轮7b以及排气阀等排气系统部件的烧损。
在已切换到排气切换阀26的阻止位置P2的情况下，在#1及#4的气缸2和#2及#3的气缸2中，背压不同。在此情况下，由于作用于#2及#3的气缸2的背压低于作用于#1及#4的气缸2的背压，所以#2及#3的气缸2的体积效率高于#1及#4的气缸2。另外，当使#1及#4的气缸2和#2及#3的气缸2中的空燃比不同的情况下，被供给到#1及#4的气缸2和#2及#3的气缸2的燃料量不同。如众所周知那样，体积效率越高、或者被供给的燃料量越多，该气缸的转矩则越高。因此，在这种情况下，为了抑制在#1～#4的各气缸2中产生的转矩的波动，ECU30在发动机1的运转过程中以规定的周期反复执行图9的点火时期修正程序。在图9中对与图4及图5相同的处理赋予相同的参照标记并省略说明。
在图9的程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。在下一步骤S51中，ECU30判断排气切换阀26是否为导入位置P1。在判断为排气切换阀26是导入位置P1的情况下进入步骤S52，ECU30将0代入点火时期修正量，该点火时期修正量用于修正被设定成使点火时期延迟的延迟气缸的气缸的点火时期。在下一步骤S53中，ECU30基于点火时期修正量来修正被设定成延迟气缸的气缸的点火时期。之后，结束此次的程序。此外，在这一程序中所设定的点火时期在ECU30为了控制火花塞5的动作而执行的其他的程序中被使用。
当在步骤S51中进行了否定判断的情况下、即判断为排气切换阀26是阻止位置P2的情况下进入步骤S54，ECU30计算主修正量R。如上述那样，在排气切换阀26为阻止位置P2的情况下，由于#2及#3的各气缸2的背压降低，所以这些气缸2的体积效率变高。主修正量R是为了利用点火时期的延迟来补偿该体积效率变高所引起的转矩上升而设定的值。由于体积效率变高所引起的转矩上升量因发动机1的转速及负载而异，所以基于发动机1的转速及负载来计算出主修正量R。预先通过实验等来求得发动机1的转速及负载与主修正量R之间的关系并作为映射(MAP)存储在ECU30的ROM中，通过参照此映射来进行这一计算即可。此外，也可以将主修正量R设定成预先设定的规定值。在下一步骤S34中ECU30判断发动机1的运转状态是否为图6的区域A2的运转状态。在判断为发动机1的运转状态是图6的区域A2的运转状态的情况下进入步骤S55，ECU30将主修正量R代入点火时期修正量。另外，将#2及#3的各气缸2设定成延迟气缸。在此情况下，#2及#3的各气缸2的点火时期被延迟点火时期修正量。接着执行步骤S53的处理，之后结束此次的程序。
当在步骤S34中判断为发动机1的运转状态是图6的区域A2以外的区域的情况下进入步骤S36，ECU30判断发动机1的运转状态是否为图6的区域A3的运转状态。在判断为发动机1的运转状态是图6的区域A3的运转状态的情况下进入步骤S56，ECU30计算第1副修正量R1。如上述那样，在发动机1的运转状态为区域A3的运转状态的情况下，分别地，将#2及#3的各气缸2的空燃比控制成理论空燃比，将#1及#4的各气缸2的空燃比控制成第1浓空燃比AF1，所以，被供给到#1及#4的各气缸2的燃料量多于被供给到#2及#3的气缸2的燃料量。第1副修正量R1是为了通过点火时期的延迟来补偿起因于此燃料量之差而产生的#1及#4的各气缸2的转矩上升所设定的值。由于为了将空燃比控制成第1浓空燃比AF1所需要的燃料量因发动机1的转速及负载而异，所以#1及#4的各气缸2的转矩的上升量也与它们具有相关关系。因此，预先通过实验等来求得表示发动机1的转速及负载与第1副修正量R1之间的关系的映射并将其存储在ECU30的ROM中，参照此映射来计算第1副修正量R1即可。另外，在这一处理中，将#1及#4的各气缸2设定成延迟气缸。在接下来的步骤S57中，ECU30基于主修正量R及第1副修正量R1来设定点火时期修正量。在发动机1的运转状态为区域A3的情况下，排气切换阀26是阻止位置P2。因此，作用于#2及#3的气缸2的背压就变得低于作用于#1及#4的气缸2的背压。因此，基于主修正量R和第1副修正量R1来设定点火时期修正量。即、在步骤S56及S57已被执行的情况下，#1及#4的各气缸2的点火时期被延迟点火时期修正量。接着，执行步骤S53的处理，之后结束此次的程序。
当在步骤S36中判断为发动机1的运转状态是图6的区域A4的情况下进入步骤S58，ECU30计算第2副修正量R2。如上述那样，在发动机1的运转状态为区域A4的运转状态的情况下，分别地将#2及#3的各气缸2的空燃比控制成第2浓空燃比AF2，将#1及#4的各气缸2的空燃比控制成第1浓空燃比AF1。由于第2浓空燃比AF2是比第1浓空燃比AF1稀的空燃比，所以在此情况下也是，被供给到#1及#4的各气缸2的燃料量多于被供给到#2及#3的气缸2的燃料量。第2副修正量R2是为了通过延迟#1及#4的各气缸2的点火时期来补偿起因于此燃料量之差而产生的#1及#4的各气缸2的转矩与#2及#3的各气缸2的转矩之差所设定的值。由于此燃料量之差因发动机1的转速及负载而异，所以#1及#4的各气缸2的转矩与#2及#3的各气缸2的转矩之差也与它们具有相关关系。因此，预先通过实验等来求得表示发动机1的转速及负载与第2副修正量R2之间的关系的映射并将其存储在ECU30的ROM中，参照此映射来计算第2副修正量R2即可。另外，在这一处理中，将#1及#4的各气缸2设定成延迟气缸。在接下来的步骤S59中，ECU30基于主修正量R及第2副修正量R2来设定点火时期修正量。在发动机1的运转状态为区域A4的情况下，排气切换阀26也是阻止位置P2。因此，基于主修正量R和第2副修正量R2来设定点火时期修正量。即、在步骤S58及S59已被执行的情况下也是，#1及#4的各气缸2的点火时期被延迟点火时期修正量。接着执行步骤S53的处理，之后结束此次的程序。
通过这样执行图9的程序，来根据发动机1的运转状态适当地设定延迟气缸及点火时期修正量，由此，可以抑制#1～#4的各气缸2的转矩波动。因此，可以抑制发动机1的转矩变动。通过这样执行图9的控制程序来控制点火时期，ECU30作为本发明的点火时期控制单元而发挥功能。
ECU30进行供给到各气缸2的燃料量的反馈控制以使将#1～#4的各气缸2的空燃比高精度地控制成理论空燃比、第1浓空燃比或者第2浓空燃比等目标空燃比。具体地进行说明就是，ECU30基于第1空燃比传感器24、第2空燃比传感器14或者O2传感器15的输出来设定针对燃料供给量的反馈修正量，并按照此设定的反馈修正量来修正针对各气缸2的燃料供给量。作为反馈控制，ECU30进行主反馈控制(主F/B控制)和副反馈控制(副F/B控制)。主F/B控制是，基于第1空燃比传感器24的输出来设定针对燃料供给量的反馈修正量，以使此传感器24检测出的空燃比与目标空燃比一致，并基于该修正量来修正燃料供给量。另一方面，副F/B控制是，基于O2传感器15的输出来修正反馈修正量，以补偿基于第1空燃比传感器24所获得的反馈修正量的精度下降。此外，这些控制方法与众所周知的控制方法同样就可以，所以省略详细的说明。通过这样进行反馈修正，ECU30作为本发明的反馈修正单元而发挥功能。
图10表示ECU30为了根据发动机1的运转状态适当地进行这些反馈控制而执行的反馈控制切换程序。在发动机1的运转过程中以规定的周期反复执行图10的程序。此外，在图10中对与图4及图5相同的处理赋予相同的参照标记并省略说明。
在图10的程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。在接下来的步骤S31中，ECU30判定发动机1的运转状态是否为区域A1～A4中任意一个区域的运转状态。在下一步骤S32中ECU30判断发动机1的运转状态是否为区域A1的运转状态。在判断为发动机1的运转状态是区域A1的运转状态的情况下进入步骤S61，ECU30分别地基于第1空燃比传感器24的输出来执行#1～#4的全部气缸2的主F/B控制，基于O2传感器15的输出来执行#1～#4的全部气缸2的副F/B控制。之后，结束此次的程序。
另一方面，在判断为发动机1的运转状态是区域A1以外的运转状态的情况下进入步骤S34，ECU30判断发动机1的运转状态是否为区域A2的运转状态。在判断为发动机1的运转状态是区域A2的运转状态的情况下进入步骤S62，ECU30基于第1空燃比传感器24的输出执行#1及#4的各气缸2的主F/B控制，并且利用在此主F/B控制中设定的反馈修正量来进行#2及#3的各气缸2的反馈修正。在发动机1的运转状态为区域A1以外的运转状态的情况下，由于排气切换阀26被切换到阻止位置P2，所以无法通过第1空燃比传感器24来检测#2及#3的各气缸2的空燃比。因此，虽然#1及#4的各气缸2的主F/B控制能够进行，但#2及#3的各气缸2的主F/B控制却无法进行。另一方面，由于在区域A2中#1～#4的各气缸2的空燃比被控制成理论空燃比，所以可以认为不论是对#2及#3的各气缸2供给的燃料供给量还是对#1及#4的各气缸2供给的燃料供给量都大致相同。因此，使用在#1及#4的各气缸2的主F/B控制中设定的反馈修正量来进行#2及#3的各气缸2的燃料供给量的反馈控制。由此，就可以将从#2及#3的各气缸2排出的排气的空燃比控制成目标空燃比(理论空燃比)。之后，结束此次的程序。
另一方面，在判断为发动机1的运转状态是区域A2以外的运转状态的情况下进入步骤S36，ECU30判断发动机1的运转状态是否为区域A3的运转状态。在判断为发动机1的运转状态是区域A3的运转状态的情况下进入步骤S63，ECU30以开环控制的方式来控制针对#1～#4的全部气缸2的燃料供给量，以使将#1及#4的各气缸2的空燃比控制成第1浓空燃比AF1，将#2及#3的各气缸2的空燃比控制成理论空燃比。即、中止反馈控制。之后，结束此次的程序。
另一方面，在判断为发动机1的运转状态是区域A3以外的运转状态的情况下进入步骤S64，ECU30以开环控制的方式来控制针对#1～#4的全部气缸2的燃料供给量，以使将#1及#4的各气缸2的空燃比控制成第1浓空燃比AF1，将#2及#3的各气缸2的空燃比控制成第2浓空燃比AF2。在此情况下也中止反馈控制。之后，结束此次的程序。
在图10的程序中，尽管排气切换阀26被切换到阻止位置P2，无法利用第1空燃比传感器24来检测#2及#3的各气缸2的排气的空燃比，但在区域A2中使用针对#1及#4的各气缸2的反馈修正量来修正针对#2及#3的各气缸2的燃料供给量，所以可以使#2及#3的各气缸2的空燃比的控制精度提高。由此，可以将主催化剂11中的排气的空燃比高精度地控制成理论空燃比，所以可以抑制主催化剂11的排气净化性能的降低，并改善发动机1在区域A2的运转状态下运转时的排气排放。
由于在区域A2中，#1～#4的全部气缸2的空燃比被控制成理论空燃比，所以可以进行主F/B控制及副F/B控制以使第2空燃比传感器14及O2传感器15检测出的空燃比成为理论空燃比。因此，在图10的步骤S62中，还可以不是利用在#1及#4的各气缸2的主F/B控制中设定的反馈修正量来进行#2及#3的各气缸2的反馈控制，而是取而代之利用第2空燃比传感器14进行#1～#4的全部气缸2的主F/B控制，并且利用O2传感器15进行#1～#4的全部气缸2的副F/B控制。
图11表示反馈控制切换程序之变形例。在图11中，取代图10的步骤S36、S63及S64而设置步骤S71这一点不同。除此以外与图10相同，所以省略说明。
在图11中，当在步骤S34中进行了否定判断的情况下进入步骤S71，ECU30将#1及#4的各气缸2的空燃比控制成第1浓空燃比AF1，并且将#2及#3的各气缸2的空燃比控制成稀空燃比AFL。以如下的方式设定稀空燃比AFL：在该空燃比的排气与第1浓空燃比AF1的排气混合起来的情况下，混合后的排气的空燃比大致成为理论空燃比。因此，基于第1浓空燃比AF1来设定稀空燃比AFL。在此情况下，由于可以利用第1空燃比传感器24来检测空燃比被控制成第1浓空燃比AF1的#1及#4的各气缸2的空燃比，所以可以利用此第1空燃比传感器24的输出来执行#2及#3的各气缸2的主F/B。另外，由于如上述那样以如下方式设定稀空燃比AFL：在与第1浓空燃比AF1混合起来的情况下大致成为理论空燃比，所以也可以进行#2及#3的各气缸的副F/B控制，以使得利用设置于涡轮7b以后的O2传感器15检测出的空燃比成为理论空燃比。因此，分别地，基于第1空燃比传感器24的输出来执行#1～#4的全部气缸2的主F/B控制，基于O2传感器15的输出来进行#1～#4的全部气缸2的副F/B控制。之后，结束此次的程序。
通过这样将#2及#3的各气缸2的空燃比控制成稀空燃比AFL，可以分别地，进行#1～#4的全部气缸2的主F/B控制、及#1～#4的全部气缸2的副F/B控制，所以能够使各气缸2的空燃比的控制精度提高。
(第2实施方式)
接着参照图12～图15对本发明的第2实施方式进行说明。此外，在这一实施方式中，关于发动机1也是参照图1。在这一实施方式中，排气切换阀26及#1～#4的各气缸2的空燃比的各个控制的内容不同。另外，在第2实施方式中，ECU30，在判断为规定的燃料停止条件已成立的情况下，停止针对第1气缸组以及第2气缸组中至少任意一方的气缸组的各气缸2的燃料供给，进行所谓的燃油切断(F/C)。例如在发动机1的减速运转时、且发动机1的转速大于等于预先设定的规定转速的情况下，判断为规定的燃料停止条件已成立。通过这样使燃料供给停止，ECU30作为本发明的燃料供给停止单元而发挥功能。
图12表示第2实施方式中的排气切换阀控制程序。在发动机1的运转过程中以规定的周期反复执行图12的控制程序。此外，在图12中对与图3及图4相同的处理赋予相同的参照标记并简化或者省略说明。
在图12的控制程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。在下一步骤S81中，ECU30判断#1～#4的各气缸2的空燃比是否在反馈控制中。由于这一反馈控制与在第1实施方式所说明的控制相同，所以省略说明。当判断为在反馈控制中的情况下进入步骤S15，ECU30将排气切换阀26切换到导入位置P1。之后，结束此次的控制程序。
另一方面，当判断为不在反馈控制中的情况下进入步骤S82，ECU30判断#1～#4中的任意一个气缸2是否在燃油切断中。对于此判断，根据上述规定的燃料停止条件是否已成立来进行即可。当判断为在燃油切断中的情况下跳过步骤S24进入步骤S12。另一方面，当判断为不在燃油切断中的情况下进入步骤S24，ECU30判断是否在ECU30执行的其他程序中产生了将排气切换阀26切换到阻止位置P2的要求。在判断为未产生进行切换的要求的情况下执行步骤S15的处理，之后，结束此次的控制程序。另一方面，在判断为已产生了进行切换的要求的情况下进入步骤S12，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2。之后，结束此次的控制程序。
根据图12的控制程序，由于在进行燃料供给量的反馈控制的情况下将排气切换阀26切换到导入位置P1，所以可以分别地利用第1空燃比传感器24及O2传感器15进行主F/B控制及副F/B控制。因此，可以使各气缸2的空燃比的控制精度提高。另外，由于当#1～#4中的任意一个气缸2在燃油切断中的情况下将排气切换阀26切换到阻止位置P2，所以可以抑制空气向起动催化剂23流入。因此，能够抑制起动催化剂23的劣化。
图13表示ECU30为了在规定的燃料停止条件成立时进行燃油切断而在发动机1的运转过程中以规定的周期反复执行的燃油切断控制程序。此外，在图13中对与图4相同的处理赋予相同的参照标记并省略说明。在图13的程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。在接下来的步骤S91中，ECU30判断规定的燃料停止条件是否已成立。在判断为规定的燃料停止条件不成立的情况下进入步骤S92，ECU30分别地控制各喷射器10的动作，以使将基于发动机1的运转状态所设定的、之后通过反馈控制被修正的燃料供给量的燃料供给到#1～#4的各气缸2。之后，结束此次的控制程序。
另一方面，在判断为规定的燃料停止条件已成立的情况下进入步骤S93，ECU30设定对#1及#4的气缸2供给的燃料量以使这些气缸2的空燃比成为理论空燃比，并分别地控制与#1及#4的气缸2相对应的喷射器10以使将这一燃料量的燃料供给到这些气缸2。在接下来的步骤S94中，ECU30为了停止针对#2及#3的各气缸2的燃料供给而禁止与这些气缸2相对应的喷射器10的动作。之后，结束此次的控制程序。
在此情况下，由于在燃油切断时仅停止针对#2及#3的气缸2的燃料供给，所以通过利用图12的控制程序将排气切换阀26切换到阻止位置P2，就可以进一步抑制空气向起动催化剂23中流入。因此，可以进一步抑制起动催化剂23的劣化。此外，通过执行图13的控制程序，在燃料停止条件成立时将#1及#4的各气缸2的空燃比变更成理论空燃比，ECU30作为本发明的燃料停止时空燃比变更单元而发挥功能。
图14表示燃油切断控制程序之变形例。在图14中，取代图13的步骤S93而设置步骤S101。在步骤S101中，ECU30设定对#1及#4的气缸2供给的燃料量以使这些气缸2的空燃比成为比理论空燃比浓的浓空燃比AFR，并分别地控制与#1及#4的气缸2相对应的喷射器10以使将这一燃料量的燃料供给到#1及#4的各气缸2。除此以外与图13相同，所以省略说明。
通过这样在燃油切断时将#1及#4的各气缸2的空燃比控制成浓空燃比AFR，可以更为可靠地防止空气向起动催化剂23流入。因此，可以进一步抑制起动催化剂23的劣化。
图15表示燃油切断控制程序的其他变形例。此外，在图15中，对与图4及图13相同的处理赋予相同的参照标记并省略说明。在图15中，直到步骤S91之前ECU30进行的处理与图13相同。当在步骤S91中进行了否定判断的情况下执行步骤S92的处理，之后，结束此次的控制程序。另一方面，当在步骤S91中进行了肯定判断的情况下进入步骤S111，ECU30判断起动催化剂23的温度Ts是否大于等于预先设定的规定的劣化抑制判定温度Tr。以如下方式设定劣化抑制判定温度Tr：例如即使空气从#1及#4的各气缸2流入起动催化剂23中，也可以使起动催化剂23的温度Ts维持在规定的劣化继续温度以下。
在判断为起动催化剂23的温度Ts大于等于劣化抑制判定温度Tr的情况下执行步骤S93及S94的处理，之后结束此次的控制程序。另一方面，在判断为起动催化剂23的温度Ts低于劣化抑制判定温度Tr的情况下进入步骤S112，ECU30为了停止针对#1～#4的全部气缸2的燃料供给而禁止各喷射器10的动作。之后，结束此次的控制程序。
在这样即便使空气流入起动催化剂23也能够将起动催化剂23的温度Ts维持在劣化继续温度以下的情况下停止针对全部气缸2的燃料供给，由此，可以减少发动机1所消耗的燃料量。因此，可以改善燃油效率。通过这样变更停止燃料供给的气缸数，ECU30作为本发明的供给停止气缸数变更单元而发挥功能。
(第3实施方式)
参照图16～图20对本发明的第3实施方式进行说明。在这一实施方式中关于发动机1也是参照图1。但是，这一实施方式中设置了吸留还原型的NOx催化剂(下面有时候简称为NOx催化剂)作为主催化剂11。此NOx催化剂是，在比理论空燃比稀、即氧气过剩的氧化气氛下吸留排气中的NOx，在比理论空燃比浓、即燃料过剩的还原气氛或者理论空燃比下放出已吸留的NOx，并且对此NOx进行还原净化的众所周知的催化剂就可以。因此，省略详细的说明。这样由于NOx催化剂在排气空燃比比理论空燃比稀的情况下吸留NOx，所以在第3实施方式的发动机1中，ECU30基于发动机1的运转状态来判断规定的稀空燃比运转条件是否已成立，该规定的稀空燃比运转条件是，即使将#1～#4的各气缸2的空燃比控制成比理论空燃比稀的空燃比也不会发生异常的情况，在判断为此稀空燃比运转状态已成立的情况下控制针对各气缸2的燃料供给量以使各气缸2的空燃比成为比理论空燃比稀的空燃比。下面，有时将此控制称为通常控制。通过这样控制空燃比，ECU30作为空燃比控制单元而发挥功能。
对于NOx催化剂，若因排气中的硫氧化物(SOx)而发生了硫中毒，排气净化性能则会降低。因此，为了使NOx催化剂的排气净化性能恢复而定期地进行S再生，该S再生是，使主催化剂11升温到从NOx催化剂放出SOx的放出温度域(例如650℃以上)，并且使NOx催化剂附近的排气的空燃比成为理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比，以解除NOx催化剂的硫中毒。另外，对NOx催化剂定期地进行NOx还原，该NOx还原是，进行使NOx催化剂附近的排气的空燃比成为理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比的燃料过量供给，以使NOx催化剂中吸留的NOx放出并还原成氮。
图16表示ECU30为了定期地进行主催化剂11即NOx催化剂的S再生而执行的S再生控制程序。在发动机1的运转过程中以规定的周期反复执行图16的控制程序。此外，在图16中对与图3及图4相同的处理赋予相同的参照标记并简化或者省略说明。
在图16的控制程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。在接下来的步骤S121中ECU30判断规定的S再生条件是否已成立。利用众所周知的判定方法来进行S再生条件是否已成立的判定即可，例如，在从上次执行S再生起所使用的燃料量的累计值已超过了预先设定的判定值的情况下判断为S再生条件已成立。在判断为S再生条件已成立的情况下进入步骤S122，ECU30设定针对各气缸2的燃料供给量以使#1及#4的各气缸2的空燃比被控制成S再生稀空燃比，使#2及#3的各气缸2的空燃比被控制成S再生浓空燃比。此外，以如下方式设定S再生浓空燃比：通过来自#2及#3的各气缸2的排气中所包含的未燃燃料，可以使主催化剂11升温到上述的放出温度域。另一方面，以如下方式设定S再生稀空燃比：在与S再生浓空燃比的排气混合起来时混合后的排气的空燃比成为理论空燃比或者比理论空燃比稍微浓的空燃比。通过对各气缸2供给这样设定的燃料供给量的燃料，可以执行S再生。在下一步骤S12中，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2。之后，结束此次的控制程序。
另一方面，在判断为S再生条件不成立的情况下进入步骤S123，ECU30设定通常控制时的燃料供给量作为针对各气缸2的燃料供给量。在接下来的步骤S15中，ECU30将排气切换阀26切换到导入位置P1。在下一步骤S24中，ECU30判断是否在ECU30执行的其他程序中产生了将排气切换阀26切换到阻止位置P2的要求。在判断为未产生将排气切换阀26切换到阻止位置P2的要求的情况下，结束此次的控制程序。另一方面，在判断为已产生了将排气切换阀26切换到阻止位置P2的要求的情况下执行步骤S12的处理，之后，结束此次的控制程序。
在图16的控制程序中，由于在S再生时将排气切换阀26切换到阻止位置P2，所以能够防止在起动催化剂23中消耗未燃燃料的情况。因此，可以使NOx催化剂11迅速地升温。另外，通过防止S再生浓空燃比的排气流入起动催化剂23中，可以抑制起动催化剂23的温度上升。因此，可以防止起动催化剂23的过热。进而，由于可以防止未燃燃料向起动催化剂23流入，所以能够抑制HC以及CO所造成的起动催化剂23的中毒。
图17表示ECU30为了定期地进行NOx催化剂的NOx还原而执行的NOx还原控制程序。在发动机1的运转过程中以规定的周期反复执行图17的控制程序。此外，在图17中，对与图3、图4以及图16相同的处理赋予相同的参照标记并简化或者省略说明。
在图17的控制程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。在下一步骤S131中，ECU30判断规定的NOx还原条件是否已成立。利用众所周知的判定方法来判定NOx还原条件是否已成立即可，例如，在从执行上述NOx还原起已流入主催化剂11的排气量超过了预先设定的判定量的情况下判断为NOx还原条件已成立。在判断为NOx还原条件已成立的情况下进入步骤S132，ECU30设定针对各气缸2的燃料供给量，以使从#1～#4的全部气缸2排出的排气的空燃比成为NOx还原浓空燃比。以如下方式设定NOx还原浓空燃比：主催化剂11中的排气的空燃比成为从NOx催化剂放出NOx的空燃比、即理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比。由此，燃料过量供给得以执行，所以NOx催化剂的NOx还原得以执行。在接下来的步骤S12中，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2。之后，结束此次的控制程序。
另一方面，在判断为NOx还原条件不成立的情况下进入步骤S123，ECU30设定通常控制时的燃料供给量作为针对各气缸2的燃料供给量。在接下来的步骤S15中，ECU30将排气切换阀26切换到导入位置P1，之后，结束此次的控制程序。
在图17的控制程序中，由于在NOx还原时将排气切换阀26切换到阻止位置P2，所以能够减少在起动催化剂23中消耗的未燃燃料。因此，可以使NOx还原中所使用的燃料量减少，并改善发动机1的燃油效率。另外，由此，可以将主催化剂11中的排气的空燃比迅速地调整成理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比，所以能够缩短NOx还原所需要的时间。
在第3实施方式的发动机1中，通常以使各气缸2的空燃比成为比理论空燃比稀的空燃比的方式进行控制，但是，有时是根据发动机1的运转状态将各气缸2的空燃比控制成理论空燃比。图18表示为了根据发动机1的运转状态将排气的空燃比从比理论空燃比稀的空燃比切换成理论空燃比，ECU30执行的空燃比切换控制程序。在发动机1的运转过程中以规定的周期反复执行图18的控制程序。此外，在图18中，对与图4相同的处理赋予相同的参照标记并简化或者省略说明。
在图18的控制程序中，ECU30首先在步骤S21中取得发动机1的运转状态。在接下来的步骤S141中，ECU30判断将#1～#4的各气缸2的空燃比从比理论空燃比稀的稀空燃比切换成理论空燃比的规定的空燃比切换条件是否已成立。例如在主催化剂11的温度Tm小于等于利用NOx催化剂适当地进行排气净化的规定的活性温度域的下限值的情况下判断为空燃比切换条件已成立。在判断为空燃比切换条件不成立的情况下结束此次的控制程序。
另一方面，在判断为空燃比切换条件已成立的情况下进入步骤S142，ECU30计算出排气到达时间，该排气到达时间是如下的时间：在已将#2及#3的各气缸2的空燃比从稀空燃比切换成理论空燃比的情况下，该经过切换后的空燃比的排气从这些气缸2到达排气切换阀26为止的时间。该排气到达时间与发动机1的转速及负载具有相关关系。例如，发动机1的转速越高则排气到达时间越短。因此，预先通过实验等来求得发动机1的转速及负载与排气到达时间之间的关系，并作为映射将其存储在ECU30的ROM中。参照此映射进行排气到达时间的计算即可。
在接下来的步骤S143中，ECU30判断计算出的排气到达时间是否大于排气切换阀26的动作时间。排气切换阀26的动作时间是排气切换阀26从导入位置P1切换到阻止位置P2为止的时间。在判断为排气到达时间大于排气切换阀26的动作时间的情况下进入步骤S144，ECU30将#1～#4的各气缸2的空燃比从稀空燃比切换成理论空燃比。在接下来的步骤S145中，ECU30将从排气到达时间中减去了动作时间后的值设定为从切换各气缸2的空燃比起直到进行排气切换阀26的切换为止的时间即延迟时间。之后，ECU30在步骤S146中将用于对延迟时间进行计数的计时器复位，并在步骤S147中开始计时器的计数。在下一步骤S148中ECU30判断从开始计数起是否已经过了在步骤S145中设定的延迟时间。在判断为尚未经过延迟时间的情况下反复进行步骤S148的处理直到经过了延迟时间为止。另一方面，在判断为已经经过了延迟时间的情况下进入步骤S149，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2。之后，结束此次的控制程序。
另一方面，在判断为排气到达时间小于等于动作时间的情况下进入步骤S150，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2。在接下来的步骤S151中，ECU30将从动作时间中减去了排气到达时间后的值设定成从将排气切换阀26切换到阻止位置P2起直到进行各气缸2的空燃比的切换为止的时间即延迟时间。之后，ECU30在步骤S152中将用于对延迟时间进行计数的计时器复位，并在步骤S153中开始计时器的计数。在下一步骤S154中ECU30判断从开始计数起是否已经经过了在步骤S151中所设定的延迟时间。在判断为尚未经过延迟时间的情况下反复进行步骤S154的处理直到经过了延迟时间为止。另一方面，在判断为已经经过了延迟时间的情况下进入步骤S155，ECU30将#1～#4的各气缸2的空燃比从稀空燃比切换成理论空燃比。之后，结束此次的控制程序。
在与这样从#2及#3的各气缸2排出的稀空燃比的排气到达排气切换阀26的时期大致相同的时期，将排气切换阀26切换到阻止位置P2，由此，可以防止从#2及#3的各气缸2排出的理论空燃比的排气流入起动催化剂23的情况，所以可以防止理论空燃比的排气和稀空燃比的排气混杂在起动催化剂23中的情况。因此，可以抑制起动催化剂23中的NOx净化性能的降低。另外，由于从#2及#3的各气缸2排出的稀空燃比的排气被引导至起动催化剂23，所以能够利用起动催化剂23净化此排气。因此，可以改善排气排放。
图19以及图20表示空燃比控制程序之变形例。此外，图20是继图19之后的流程图。此外，在图19及图20中，对与图4及图18相同的处理赋予相同的参照标记并简化或者省略说明。
在图19的控制程序中，ECU30直到计算出排气到达时间(步骤S142)之前，进行与图18同样的处理。在计算出排气到达时间以后，在步骤S161中，ECU30计算出从对#1及#4的各气缸2的空燃比进行切换起直到对#2及#3的各气缸2的空燃比进行切换为止的时间即切换延迟时间。在排气切换阀26为阻止位置P2的情况下，来自#1及#4的各气缸2的排气通过起动催化剂23，来自#2及#3的各气缸2的排气避开起动催化剂23。在此情况下，从#1及#4的各气缸2排出的排气到达主催化剂11为止所需要的时间就要长于从#2及#3的各气缸2排出的排气到达主催化剂11为止所需要的时间。因此，若同时切换#1～#4的各气缸2的空燃比则会发生稀空燃比的排气和理论空燃比的排气混杂在主催化剂11中的状态。切换延迟时间是为了回避发生这种状态而设定的时间。从#1及#4的各气缸2排出的排气到达主催化剂11为止所需要的时间和从#2及#3的各气缸2排出的排气到达主催化剂11为止所需要的时间之时间差与发动机1的转速及负载具有相关关系，例如发动机1的转速越高则时间差越小。因此，预先通过实验等来求得发动机1的转速及负载与切换延迟时间之间的关系，并作为映射将其存储在ECU30的ROM中。参照此映射进行切换延迟时间的计算即可。
在下一步骤S143中，ECU30判断排气到达时间是否大于动作时间。在判断为排气到达时间大于动作时间的情况下进入步骤S162，ECU30将#1及#4的各气缸2的空燃比从稀空燃比切换成理论空燃比。之后，ECU30在步骤S163中将用于对切换延迟时间进行计数的计时器复位，并在步骤S164中开始此计时器的计数。在下一步骤S165中ECU30判断从开始计时器的计数起是否已经经过了切换延迟时间。在判断为尚未经过切换延迟时间的情况下反复进行步骤S165的处理直到经过了切换延迟时间为止。另一方面，在判断为已经经过切换延迟时间的情况下进入步骤S166，ECU30将#2及#3的各气缸2的空燃比从稀空燃比切换成理论空燃比。从下一步骤S145到步骤S149为止的处理与图18相同。之后，结束此次的控制程序。
在判断为排气到达时间小于等于动作时间的情况下进入图20的步骤S167，ECU30判断动作时间是否大于将排气到达时间和切换延迟时间加起来的值。在判断为动作时间大于将排气到达时间和切换延迟时间加起来的值的情况下进入步骤S168，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2。在接下来的步骤S169中，ECU30将从作业时间中分别减去了排气到达时间以及切换延迟时间后的值设定成延迟时间。之后，ECU30在步骤S170中将用于对延迟时间进行计数的计时器复位，并在步骤S171中开始此计时器的计数。在下一步骤S172中ECU30判断从开始计时器的计数起是否已经经过在步骤S169中设定的延迟时间。在判断为尚未经过延迟时间的情况下反复进行步骤S172的处理直到经过了延迟时间为止。另一方面，在判断为已经经过延迟时间的情况下进入步骤S173，ECU30将#1及#4的各气缸2的空燃比从稀空燃比切换成理论空燃比。之后，ECU30在步骤S174中将用于对切换延迟时间进行计数的计时器复位，并在步骤S175中开始此计时器的计数。在下一步骤S176中，ECU30判断从开始计时器的计数起是否已经经过切换延迟时间。在判断为尚未经过切换延迟时间的情况下反复进行步骤S176的处理直到经过了切换延迟时间为止。另一方面，在判断为已经经过切换延迟时间的情况下进入步骤S177，ECU30将#2及#3的各气缸2的空燃比从稀空燃比切换成理论空燃比。之后，结束此次的控制程序。
另一方面，在判断为动作时间小于等于将排气到达时间和切换延迟时间加起来的值的情况下进入步骤S178，ECU30将#1及#4的各气缸2的空燃比从稀空燃比切换成理论空燃比。在接下来的步骤S179中，ECU30将从排气到达时间和切换延迟时间加起来的值中减去了动作时间后的值设定成延迟时间。之后，ECU30在步骤S180中将用于对延迟时间进行计数的计时器复位，并在步骤S181中开始此计时器的计数。在下一步骤S182中，ECU30判断从开始计时器的计数起是否已经经过在步骤S179中设定的延迟时间。在判断为尚未经过延迟时间的情况下反复进行步骤S182的处理直到经过了延迟时间为止。另一方面，在判断为已经经过延迟时间的情况下进入步骤S183，ECU30将排气切换阀26切换到阻止位置P2。之后，ECU30在步骤S184中将用于对切换延迟时间进行计数的计时器复位，并在步骤S185中开始此计时器的计数。在下一步骤S186中，ECU30判断从开始计时器的计数起是否已经经过切换延迟时间。在判断为尚未经过切换延迟时间的情况下反复进行步骤S186的处理直到经过了切换延迟时间为止。另一方面，在判断为已经经过切换延迟时间的情况下进入步骤S187，ECU30将#2及#3的各气缸2的空燃比从稀空燃比切换成理论空燃比。之后，结束此次的控制程序。
在此变形例中，能够防止稀空燃比的排气和理论空燃比的排气混杂在主催化剂11中的情况。由此，可以抑制主催化剂11的NOx净化性能的降低的情况，所以可以改善排气排放。
本发明并不限定于上述的各实施方式，还可以以各种方式进行实施。例如，应用本发明的内燃机并不限定于对进气通路喷射燃料的、所谓的孔喷射式内燃机。还可以将本发明应用于对气缸内直接喷射燃料的直喷式内燃机。另外，并不限定于火花点火式内燃机，还可以将本发明应用于柴油发动机。内燃机具有的气缸数并不限定于4个，其配置也不限定于串联。本发明还可以应用于V型内燃机。另外，还可以将本发明应用于具有可以构成2个气缸组的数量的气缸的各种内燃机。
如以上所说明那样，根据本发明的排气控制装置，通过将切换阀单元切换到阻止位置就能够将来自第1气缸组的气缸的排气和来自第2气缸组的气缸的排气经由各自的分支通路引导至涡轮，所以能够利用排气脉动使内燃机的增压性能提高。另外，由于不管切换阀单元的位置如何从第1气缸组的气缸排出的排气必定通过排气净化催化剂，所以能够在将此排气引导至涡轮以前对其进行净化。因此，就能够净化被引导至涡轮的排气的同时使增压性能提高。

Claims (18)

1.一种内燃机的排气控制装置，被应用于具有多个气缸并且具备涡轮增压器的内燃机，其中，
上述内燃机的排气通路具备：第1分支通路，将上述多个气缸的一部分气缸所构成的第1气缸组的气缸的排气侧与上述涡轮增压器的涡轮连接起来，并且设置了排气净化催化剂；第2分支通路，将上述多个气缸的剩余气缸所构成的第2气缸组的气缸的排气侧与上述涡轮连接起来，并且与上述排气净化催化剂上游的上述第1分支通路连通，
上述内燃机的排气控制装置具备：切换阀单元，被设置于上述第1分支通路和上述第2分支通路相连通的连通部，可以在将来自上述第2气缸组的气缸的排气导入上述排气净化催化剂的导入位置和阻止该导入的阻止位置之间进行切换；阀控制单元，基于上述内燃机的运转状态来切换上述切换阀单元的位置。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气控制装置，其中，
上述内燃机是火花点火式内燃机，
还具备点火时期控制单元，该点火时期控制单元在上述切换阀单元被切换到上述阻止位置的情况下，使上述第2气缸组的气缸的点火时期与上述第1气缸组的气缸的点火时期相比延迟。
3.根据权利要求1或者2所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备：空燃比检测单元，被设置于上述连通部与上述排气净化催化剂之间的第1分支通路，并对排气的空燃比进行检测；反馈修正单元，根据上述空燃比检测单元所检测出的空燃比与目标空燃比之差来设定反馈修正量，并按照所设定的反馈修正量分别对应该供给到各气缸的燃料量进行反馈修正，
上述阀控制单元，在上述反馈修正单元要对应该供给到各气缸的燃料量进行反馈修正的情况下，将上述切换阀单元切换到上述导入位置。
4.根据权利要求1或者2所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备：空燃比检测单元，被设置于上述连通部与上述排气净化催化剂之间的第1分支通路，并对排气的空燃比进行检测；反馈修正单元，根据上述空燃比检测单元所检测出的空燃比与目标空燃比之差来设定反馈修正量，并按照所设定的反馈修正量分别对应该供给到各气缸的燃料量进行反馈修正，
上述反馈修正单元，在上述切换阀单元被切换到上述阻止位置的情况下，基于从上述第1气缸组的气缸排出的排气的空燃比来设定上述反馈修正量，并还按照此设定的反馈修正量对供给到上述第2气缸组的气缸的燃料量进行反馈修正。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的内燃机的排气控制装置，其中，
上述阀控制单元在上述内燃机加速时将上述切换阀单元切换到上述阻止位置。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备后级排气净化催化剂，该后级排气净化催化剂被设置于上述涡轮下游的排气通路，在规定的活性温度域内发挥净化性能，
上述阀控制单元在上述后级排气净化催化剂的温度低于上述规定的活性温度域的下限值即规定温度的情况下、或者上述内燃机的冷却水的温度低于考虑上述规定的活性温度域的下限值而设定的规定水温的情况下，将上述切换阀单元切换到上述导入位置。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备空燃比控制单元，该空燃比控制单元可以分别变更上述多个气缸的空燃比，且在规定的稀空燃比运转条件已成立的情况下将上述内燃机的各气缸的空燃比分别变更成比理论空燃比稀的稀空燃比，
上述阀控制单元在上述规定的稀空燃比运转条件已成立的情况下，将上述切换阀单元切换到上述导入位置。
8.根据权利要求7所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备吸留还原型NOx催化剂，该吸留还原型NOx催化剂被设置于上述涡轮下游的排气通路，
当已执行了S中毒恢复处理的情况下，上述阀控制单元将上述切换阀单元切换到上述阻止位置，上述空燃比控制单元将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比稀的稀空燃比，并且将上述第2气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓的浓空燃比，上述S中毒恢复处理是将上述NOx催化剂升温到目标温度域，以使从上述NOx催化剂排出硫氧化物。
9.根据权利要求7或者8所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备吸留还原型NOx催化剂，该吸留还原型NOx催化剂被设置于上述涡轮下游的排气通路，
上述空燃比控制单元执行燃料过量供给处理，该燃料过量供给处理是，为了使上述NOx催化剂中的排气的空燃比变更成比理论空燃比浓的浓空燃比，来还原上述NOx催化剂中所吸留的氮氧化物，将上述多个气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓的浓空燃比的处理，
上述阀控制单元，当已执行了上述燃料过量供给处理的情况下，将上述切换阀单元变更到上述阻止位置。
10.根据权利要求7所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备后级排气净化催化剂，该后级排气净化催化剂被设置于上述涡轮下游的排气通路，在规定的活性温度域内发挥净化性能，
上述阀控制单元在上述后级排气净化催化剂的温度小于等于上述规定的活性温度域的下限值的情况下，将上述切换阀单元切换到上述阻止位置，并且禁止上述空燃比控制单元将上述多个气缸的空燃比变更成比理论空燃比稀的稀空燃比的稀空燃比控制；而在上述后级排气净化催化剂的温度高于上述规定的活性温度域的下限值的情况下，则将上述切换阀单元切换到上述导入位置，并且许可上述空燃比控制单元进行上述稀空燃比控制。
11.根据权利要求10所述的内燃机的排气控制装置，其中，
上述空燃比控制单元，在要变更上述内燃机的各气缸的空燃比的情况下，分别考虑从上述第1气缸组的气缸排出的排气到达上述连通部为止的时间，与从上述第2气缸组的气缸排出的排气到达上述连通部为止的时间之差、以及上述切换阀单元的动作时间，在变更上述第1气缸组的气缸的空燃比的时期与变更上述第2气缸组的气缸的空燃比的时期之间设置时间差。
12.根据权利要求11所述的内燃机的排气控制装置，其中，
上述阀控制单元，在上述内燃机的各气缸的空燃比被从比理论空燃比稀的空燃比变更成理论空燃比的情况下，将上述切换阀单元切换到上述阻止位置，
上述空燃比控制单元，在要将上述内燃机的各气缸的空燃比从比理论空燃比稀的空燃比变更成理论空燃比的情况下，使变更上述第2气缸组的气缸的空燃比的时期比变更上述第1气缸组的气缸的空燃比的时期迟。
13.根据权利要求1～12中任意一项所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备催化剂温度取得单元，该催化剂温度取得单元取得上述排气净化催化剂的温度，
上述阀控制单元，在由上述催化剂温度取得单元所取得的温度大于等于考虑发生上述排气净化催化剂的劣化的温度而设定的规定的过热判定温度的情况下，将上述切换阀单元切换到上述阻止位置。
14.根据权利要求13所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备催化剂温度上升抑制单元，该催化剂温度上升抑制单元在上述切换阀单元为上述阻止位置，且由上述催化剂温度取得单元所取得的温度大于等于上述规定的过热判定温度的情况下，将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓的浓空燃比，并且将上述第2气缸组的气缸的空燃比变更成理论空燃比。
15.根据权利要求13或者14所述的内燃机的排气控制装置，其中，还具备空燃比向浓空燃比变更单元，该空燃比向浓空燃比变更单元在上述切换阀单元为上述阻止位置，且从上述内燃机的各气缸排出的排气的温度高于上述规定的过热判定温度，而且大于等于考虑在上述内燃机的排气通路中设置的排气系统部件的耐热性而设定的规定的容许上限温度的情况下，将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓的第1空燃比，并且将上述第2气缸组的气缸的空燃比变更成比理论空燃比浓且比上述第1空燃比稀的第2空燃比。
16.根据权利要求1～15中任意一项所述的内燃机的排气控制装置，其中，
还具备燃料供给停止单元，该燃料供给停止单元在规定的燃料停止条件已成立的情况下停止对上述第1气缸组及上述第2气缸组中至少任意一方气缸组的气缸的燃料供给，
上述阀控制单元，在已由上述燃料供给停止单元停止了对上述多个气缸的任意一个气缸的燃料供给的情况下，将上述切换阀单元切换到上述阻止位置。
17.根据权利要求16所述的内燃机的排气控制装置，其中，
上述燃料供给停止单元，在上述规定的燃料停止条件已成立的情况下停止对上述第2气缸组的气缸的燃料供给，
该内燃机的排气控制装置，还具备燃料停止时空燃比变更单元，该燃料停止时空燃比变更单元在上述规定的燃料停止条件已成立的情况下，将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比。
18.根据权利要求16所述的内燃机的排气控制装置，其中，
上述燃料供给停止单元具备供给停止气缸数变更单元，该供给停止气缸数变更单元在上述规定的燃料停止条件成立且上述排气净化催化剂的温度大于等于考虑发生上述排气净化催化剂的劣化的温度而设定的规定的劣化抑制判定温度的情况下，停止对上述第2气缸组的气缸的燃料供给，并且将上述第1气缸组的气缸的空燃比变更成理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比；而在上述规定的燃料停止条件成立且上述排气净化催化剂的温度低于上述规定的劣化抑制判定温度的情况下，则分别停止对上述多个气缸的燃料供给。
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