CN105971750B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

内燃机的排气净化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105971750B
CN105971750B CN201610136209.XA CN201610136209A CN105971750B CN 105971750 B CN105971750 B CN 105971750B CN 201610136209 A CN201610136209 A CN 201610136209A CN 105971750 B CN105971750 B CN 105971750B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel ratio
air
control
average
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610136209.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105971750A (zh
Inventor
北东宏之
星幸
星幸一
三好悠司
山口雄士
铃木也
铃木一也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN105971750A publication Critical patent/CN105971750A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105971750B publication Critical patent/CN105971750B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2454—Learning of the air-fuel ratio control
    • F02D41/2461—Learning of the air-fuel ratio control by learning a value and then controlling another value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0085—Balancing of cylinder outputs, e.g. speed, torque or air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0295—Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04—Sulfur or sulfur oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1624—Catalyst oxygen storage capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0814—Oxygen storage amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/60—Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F02D2200/602—Pedal position
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明提供一种内燃机的排气净化装置。具备多个汽缸的内燃机的排气净化装置具备排气净化催化剂、下游侧空燃比传感器以及控制流入排气净化催化剂的排气的平均空燃比和在各汽缸中进行燃烧时的燃烧空燃比的控制装置。控制装置执行平均空燃比控制和汽缸间空燃比空燃比控制，平均空燃比控制是将平均空燃比交替地控制成浓空燃比和稀空燃比的控制，汽缸间空燃比控制是如下控制：控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在多个汽缸中的至少有一个汽缸中燃烧空燃比成为浓空燃比。在平均空燃比控制中，在排气净化催化剂的温度低时，控制平均空燃比以使稀偏移量比浓偏移量小，且在温度高时，控制平均空燃比以使稀偏移量比浓偏移量大。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
以往以来，已知有在排气流动方向上分别在排气净化催化剂的上游侧和下游侧配置有空燃比传感器或氧传感器的内燃机的排气净化装置(例如，专利文献1、2)。在这样的排气净化装置中，基于上游侧传感器的输出进行燃料喷射量的主反馈控制，以使得流入排气净化催化剂的排气的空燃比与目标空燃比一致。除此之外，基于下游侧传感器的输出来修正主反馈控制的目标空燃比。
除此之外，在专利文献1所记载的排气净化装置中，在内燃机冷启动时等排气净化催化剂的温度低时，每隔一定时间间隔使流入排气净化催化剂的排气的空燃比交替地变化成浓空燃比和稀空燃比。在专利文献1中认为由此能够使排气净化催化剂迅速升温。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-223644号公报
专利文献2：国际公开第2014/118889号
发明内容
发明要解决的问题
从燃烧室排出的排气中包含有硫成分。该硫成分在一定的条件下会吸附或吸藏于在排气净化催化剂的载体上担载的催化剂贵金属的表面，从而覆盖催化剂贵金属的表面。其结果，催化剂贵金属的活性下降，不容易进行氧的吸入放出，由此，排气净化催化剂的氧吸藏能力下降。另外，也会招致流入到排气净化催化剂的排气中的未燃HC、CO、NOx等的净化能力的下降。
对此，申请人提出了执行平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制，平均空燃比控制是如下控制：将平均空燃比交替地控制成浓空燃比和稀空燃比，汽缸间空燃比控制是如下控制：控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得即使在通过平均空燃比控制将平均空燃比控制成了稀空燃比时，多个汽缸中也至少有一个汽缸中的燃烧空燃比为浓空燃比。除此之外，申请人还提出了：在平均空燃比控制中，控制平均空燃比，以使得在将平均空燃比控制成稀空燃比时的平均空燃比与理论空燃比之差即稀偏移量比在将平均空燃比控制成浓空燃比时的平均空燃比与理论空燃比之差即浓偏移量小。
在进行了这样的平均空燃比控制的情况下，能够延长将平均空燃比控制成了稀空燃比的时间，因而能够抑制由硫成分引起的催化剂贵金属的活性下降。除此之外，通过执行汽缸间空燃比控制，能够抑制排气净化催化剂的氧吸藏能力的下降。
另一方面，为了使吸藏于排气净化催化剂的硫成分脱离，需要使流入排气净化催化剂的排气的平均空燃比成为浓空燃比。但是，在进行了如上所述的控制的情况下，平均空燃比为稀空燃比的时间变长，结果，使吸藏于排气净化催化剂的硫成分脱离的机会减少。
于是，鉴于上述问题，本发明的目的在于抑制由硫成分引起的催化剂贵金属的活性下降并且抑制排气净化催化剂的氧吸藏能力的下降，同时增加使吸藏于排气净化催化剂的硫成分脱离的机会。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题，在第1发明中提供一种内燃机的排气净化装置，所述内燃机具有多个汽缸，其中，所述排气净化装置具备：排气净化催化剂，其配置于内燃机排气通路，并且能够吸藏氧；下游侧空燃比传感器，其配置于该排气净化催化剂的排气流动方向下游侧；以及控制装置，其控制流入所述排气净化催化剂的排气的平均空燃比和在各汽缸中进行燃烧时的燃烧空燃比，所述控制装置执行平均空燃比控制，并且在所述排气净化催化剂的温度比预定的第1切换温度低的情况下还执行汽缸间空燃比控制，所述平均空燃比控制是如下控制：将所述平均空燃比交替地控制成比理论空燃比浓的浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比，所述汽缸间空燃比控制是如下控制：控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得即使在通过所述平均空燃比控制将所述平均空燃比控制成了稀空燃比时，所述多个汽缸中也至少有一个汽缸中的燃烧空燃比为浓空燃比，在所述平均空燃比控制中，在所述排气净化催化剂的温度比预定的第2切换温度低时，控制所述平均空燃比，以使得在将所述平均空燃比控制成稀空燃比时的该平均空燃比与理论空燃比之差即稀偏移量比在将所述平均空燃比控制成浓空燃比时的该平均空燃比与理论空燃比之差即浓偏移量小，并且，在所述排气净化催化剂的温度为所述第2切换温度以上时，控制所述平均空燃比，以使得所述稀偏移量比所述浓偏移量大。
第2发明根据第1发明，所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度为所述第1切换温度以上的情况下也执行所述汽缸间空燃比控制。
第3发明根据第1或第2发明，所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度比预定的上限温度高的情况下，不执行所述汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所有汽缸中燃烧空燃比全都相等，所述上限温度被设为比所述第1切换温度高的温度。
第4发明根据第1发明，所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度为所述第1切换温度以上时，不执行所述汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所有汽缸中燃烧空燃比全都相等。
第5发明根据第1～第4发明的任一发明，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得即使在通过所述平均空燃比控制将所述平均空燃比控制成了浓空燃比时，所述多个汽缸中也至少有一个汽缸中的燃烧空燃比为稀空燃比。
第6发明根据第1～第4发明的任一发明，所述控制装置，在所述平均空燃比被控制成了浓空燃比时，不执行所述汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中燃烧空燃比全都成为浓空燃比。
第7发明根据第1～第6发明的任一发明，所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，在将所述平均空燃比控制成了浓空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时将所述平均空燃比切换成稀空燃比，并且，在将所述平均空燃比控制成了稀空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上时将所述平均空燃比切换成浓空燃比。
第8发明根据第1～第6发明的任一发明，所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，在将所述平均空燃比控制成了浓空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时将所述平均空燃比切换成稀空燃比，并且，在开始将所述平均空燃比控制成稀空燃比之后的所述排气净化催化剂的氧吸藏量达到了比该排气净化催化剂的最大可吸藏氧量少的预先设定的切换基准吸藏量时，将所述平均空燃比切换成浓空燃比。
发明效果
根据本发明，能够抑制由硫成分引起的催化剂贵金属的活性下降并且抑制排气净化催化剂的氧吸藏能力的下降，同时能够增加使吸藏于排气净化催化剂的硫成分脱离的机会。
附图说明
图1是概略地示出使用本发明的控制装置的内燃机的图。
图2是示出各排气空燃比下的传感器施加电压与输出电流的关系的图。
图3是示出将传感器施加电压设为一定时的排气空燃比与输出电流的关系的图。
图4是在由本实施方式的排气净化装置进行了空燃比控制的情况下的平均空燃比修正量等的时间图。
图5是空燃比修正量和燃烧空燃比的时间图。
图6是示意性地表示排气净化催化剂的载体表面的图。
图7是示出自上游侧排气净化催化剂的前端面起的距离与每单位体积的SOx的吸藏量的关系的图。
图8是控制装置的功能框图。
图9是示出第一实施方式中的空燃比修正量的算出处理的控制例程的流程图。
图10是平均空燃比修正量等的时间图。
图11是平均空燃比修正量等的时间图。
图12是示出决定平均空燃比控制的控制状态的决定处理的控制例程的流程图。
图13是示出汽缸间空燃比控制的执行判定处理的控制例程的流程图。
图14是平均空燃比修正量等的时间图。
图15是示出空燃比修正量的算出处理的控制例程的流程图。
图16是平均空燃比修正量等的时间图。
图17是示出平均空燃比控制的执行判定处理的控制例程的流程图。
图18是平均空燃比修正量等的时间图。
图19是控制装置的功能框图。
图20是平均空燃比修正量等的时间图。
标号说明
1：内燃机主体
5：燃烧室
7：进气口
9：排气口
19：排气歧管
20：上游侧排气净化催化剂
24：下游侧排气净化催化剂
31：ECU
40：上游侧空燃比传感器
41：下游侧空燃比传感器
46：温度传感器
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素附上同一附图标记。
<内燃机整体的说明>
图1是概略地示出使用本发明的排气净化装置的内燃机的图。在图1中，1表示内燃机主体，2表示汽缸体，3表示在汽缸体2内往复运动的活塞，4表示固定在汽缸体2上的汽缸盖，5表示形成在活塞3与汽缸盖4之间的燃烧室，6表示进气门，7表示进气口，8表示排气门，9表示排气口。进气门6对进气口7进行开闭，排气门8对排气口9进行开闭。本实施方式的内燃机是直列4缸内燃机，因而，内燃机主体1具有4个燃烧室5。但是，只要是具有多个汽缸的内燃机即可，也能够应用于6缸内燃机、V型内燃机等其他形式的内燃机。
如图1所示，在汽缸盖4的内壁面的中央部配置有火花塞10，在汽缸盖4的内壁面周边部配置有燃料喷射阀11。火花塞10构成为根据点火信号而产生火花。另外，燃料喷射阀11根据喷射信号而向燃烧室5内喷射预定量的燃料。此外，燃料喷射阀11也可以配置成向进气口7内喷射燃料。另外，在本实施方式中，作为燃料，使用理论空燃比为14.6的汽油。但是，本实施方式的内燃机也可以使用其他燃料。
各汽缸的进气口7分别经由对应的进气支管13与缓冲罐(surge tank)14连结，缓冲罐14经由进气管15与空气滤清器16连结。进气口7、进气支管13、缓冲罐14、进气管15形成进气通路。另外，在进气管15内配置有由节气门驱动致动器17驱动的节气门18。通过由节气门驱动致动器17使节气门18转动，节气门18能够变更进气通路的开口面积。
另一方面，各汽缸的排气口9与排气歧管19连结。排气歧管19具有与各排气口9连结的多个支部和这些支部集合而成的集合部。排气歧管19的集合部与内置有上游侧排气净化催化剂20的上游侧壳体21连结。上游侧壳体21经由排气管22与内置有下游侧排气净化催化剂24的下游侧壳体23连结。排气口9、排气歧管19、上游侧壳体21、排气管22以及下游侧壳体23形成排气通路。
电子控制单元(ECU)31由数字计算机构成，具备经由双向总线32相互连接的RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微处理器)35、输入端口36以及输出端口37。在进气管15配置有用于检测在进气管15内流动的空气流量的空气流量计39，该空气流量计39的输出经由对应的AD变换器38输入到输入端口36。另外，在排气歧管19的集合部配置有检测在排气歧管19内流动的排气(即，流入上游侧排气净化催化剂20的排气)的空燃比的上游侧空燃比传感器40。除此之外，在排气管22内配置有检测在排气管22内流动的排气(即，从上游侧排气净化催化剂20流出而流入下游侧排气净化催化剂24的排气)的空燃比的下游侧空燃比传感器41。这些空燃比传感器40、41的输出也经由对应的AD变换器38输入到输入端口36。进而，在上游侧排气净化催化剂20配置有用于检测上游侧排气净化催化剂20的温度的的温度传感器46，该温度传感器46的输出也经由对应的AD变换器38输入到输入端口36。
另外，加速器踏板42连接有产生与加速器踏板42的踩踏量呈比例的输出电压的负荷传感器43，负荷传感器43的输出电压经由对应的AD变换器38输入到输入端口36。曲轴角传感器44例如在曲轴每旋转15度时产生输出脉冲，该输出脉冲被输入到输入端口36。在CPU35中，根据该曲轴角传感器44的输出脉冲计算内燃机转速。另一方面，输出端口37经由对应的驱动电路45与火花塞10、燃料喷射阀11以及节气门驱动致动器17连接。此外，ECU31作为进行内燃机和排气净化装置的控制的控制装置发挥功能。
此外，本实施方式的内燃机虽然是以汽油为燃料的无增压内燃机，但本发明的内燃机的结构不限于上述结构。例如，本发明的内燃机也可以在汽缸排列、燃料的喷射形态、进气排气系统的结构、气门机构的结构、增压器的有无以及增压形态等方面与上述内燃机不同。
<排气净化催化剂的说明>
上游侧排气净化催化剂20和下游侧排气净化催化剂24均具有同样的结构。排气净化催化剂20、24是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体而言，排气净化催化剂20、24是在由陶瓷形成的载体上担载有具有催化剂作用的贵金属(例如，铂(Pt))和具有氧吸藏能力的物质(例如，氧化铈(CeO2)，以下也称作“氧吸藏物质”)的三元催化剂。三元催化剂具有在流入三元催化剂的排气的空燃比维持为理论空燃比时同时净化未燃HC、CO和NOx的功能。除此之外，在排气净化催化剂20、24具有氧吸藏能力的情况下，即使流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比相对于理论空燃比稍微偏向浓侧或稀侧，也能够同时净化未燃HC、CO和NOx。
即，由于该三元催化剂具有氧吸藏能力，所以在流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比成为了比理论空燃比稀的空燃比(以下，简称为“稀空燃比”)时，三元催化剂吸藏排气中所包含的过剩的氧。由此，排气净化催化剂20、24的表面上维持为理论空燃比，在排气净化催化剂20、24的表面上同时净化未燃HC、CO和NOx。此时，从排气净化催化剂20、24排出的排气的空燃比为理论空燃比。但是，三元催化剂在其氧吸藏量达到可吸藏的氧量的最大值即最大可吸藏氧量Cmax时，无法再进一步吸藏氧。因此，若在三元催化剂的氧吸藏量大致达到了最大可吸藏氧量Cmax的状态下流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比成为稀空燃比，则在排气净化催化剂20、24中已无法再将其表面上维持为理论空燃比。因而，在该情况下，从排气净化催化剂20、24排出的排气的空燃比成为稀空燃比。
另一方面，在该三元催化剂中，在流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比成为了比理论空燃比浓的空燃比(以下，简称为“浓空燃比”)时，从排气净化催化剂20、24放出要使排气中所包含的未燃HC、CO还原所不足的氧。在该情况下，排气净化催化剂20、24的表面上也维持为理论空燃比，在排气净化催化剂20、24的表面上同时净化未燃HC、CO和NOx。此时，从排气净化催化剂20、24排出的排气的空燃比为理论空燃比。但是，三元催化剂在其氧吸藏量接近零时，无法再进一步放出氧。因此，若在三元催化剂的氧吸藏量大致达到了零的状态下流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比成为浓空燃比，则在排气净化催化剂20、24中已无法再将其表面上维持为理论空燃比。因而，在该情况下，从排气净化催化剂20、24排出的排气的空燃比成为浓空燃比。
如上所述，根据在本实施方式中使用的排气净化催化剂20、24，排气中的未燃HC、CO和NOx的净化特性根据流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比和氧吸藏量而变化。
<空燃比传感器的输出特性>
接着，参照图2和图3，对本实施方式的空燃比传感器40、41的输出特性进行说明。图2是示出本实施方式的空燃比传感器40、41的电压-电流(V-I)特性的图，图3是示出将施加电压维持为一定时的在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比(以下，称作“排气空燃比”)与输出电流I的关系的图。此外，在本实施方式中，作为两个空燃比传感器40、41，使用同一结构的空燃比传感器。
从图2可知，在本实施方式的空燃比传感器40、41中，排气空燃比越高(越稀)，则输出电流I越大。另外，在各排气空燃比下的V-I线中，存在与V轴大致平行的区域，也就是即使传感器施加电压变化，输出电流也几乎不变的区域。该电压区域被称作界限电流区域，此时的电流被称作界限电流。在图2中，分别用W18、I18示出了排气空燃比为18时的界限电流区域和界限电流。因此，可以说空燃比传感器40、41是界限电流式的空燃比传感器。
图3是示出将施加电压设为一定的0.45V左右时的排气空燃比与输出电流I的关系的图。从图3可知，在空燃比传感器40、41中，输出电流相对于排气空燃比以如下方式线性(成比例地)变化：排气空燃比越高(即，越稀)，则来自空燃比传感器40、41的输出电流I越大。除此之外，空燃比传感器40、41构成为在排气空燃比为理论空燃比时输出电流I为零。
此外，在上述例子中，作为空燃比传感器40、41，使用了界限电流式的空燃比传感器。但是，只要输出电流相对于排气空燃比线性变化即可，作为空燃比传感器40、41，也可以使用非界限电流式的空燃比传感器等任意的空燃比传感器。另外，两个空燃比传感器40、41也可以是构造互不相同的空燃比传感器。除此之外，作为下游侧空燃比传感器41，也可以使用输出电流并不相对于排气空燃比线性变化的传感器。具体而言，作为下游侧空燃比传感器41，例如也可以使用在理论空燃比附近输出值大幅变化的氧传感器等。
<空燃比控制的概要>
接着，对本实施方式的排气净化装置中的空燃比控制的概要进行说明。在本实施方式中，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，进行如下的反馈控制：控制来自燃料喷射阀11的燃料喷射量，以使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比一致。此外，“输出空燃比”是指与空燃比传感器的输出值相当的空燃比。
在此，如后所述，在本实施方式中，有时将来自燃料喷射阀11的燃料喷射量设为在汽缸间不同的量。在该情况下，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比在1个循环中多少会产生变动。在本实施方式中，即使在这样的情况下，也控制来自燃料喷射阀11的燃料喷射量，以使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的平均值(以下，称作“平均输出空燃比”)与在汽缸间不同的目标空燃比的平均值即目标平均空燃比一致。
除此之外，在本实施方式的空燃比控制中，进行平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制(抖动控制)。平均空燃比控制是基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比设定目标平均空燃比的控制。因此，可以说平均空燃比控制是对平均燃烧空燃比进行控制，平均燃烧空燃比是在各汽缸中进行燃烧时的混合气的空燃比(以下，称作“燃烧空燃比”，相当于向各汽缸供给的混合气的空燃比)在所有汽缸中的平均值(将1循环中的各汽缸的燃烧空燃比的合计值除以汽缸数而得到的值)。换言之，可以说是对流入上游侧排气净化催化剂20的排气的平均排气空燃比进行控制。另一方面，汽缸间空燃比控制是按各汽缸设定不同的目标空燃比的控制，换言之，是对各汽缸中的燃烧空燃比进行控制。
<平均空燃比控制>
首先，对平均空燃比控制进行说明。在平均空燃比控制中，首先，在将目标平均空燃比设定成了后述的浓设定空燃比的状态下，当判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓空燃比时，目标平均空燃比被切换成稀设定空燃比。由此，平均燃烧空燃比和平均排气空燃比(以下，将其统称为“平均空燃比”)变化成稀设定空燃比。在此，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了比理论空燃比稍浓的浓判定空燃比(例如，14.55)以下时，判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓空燃比。因此，在平均空燃比控制中，在将平均空燃比控制成了浓空燃比的情况下，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓判定空燃比以下时平均空燃比被切换成稀空燃比。另外，稀设定空燃比是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)稍稀的预先设定的空燃比，例如设为14.7左右。
另一方面，在平均空燃比控制中，在将目标平均空燃比设定成了稀设定空燃比的状态下，当判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了稀空燃比时，目标平均空燃比被切换成浓设定空燃比。由此，平均空燃比变化成浓设定空燃比。在此，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了比理论空燃比稍稀的稀判定空燃比(例如，14.65)以上时，判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了稀空燃比。因此，在平均空燃比控制中，在将平均空燃比控制成了稀空燃比的情况下，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了稀判定空燃比以上时平均空燃比被切换成浓空燃比。另外，浓设定空燃比是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)浓一定程度的预先设定的空燃比，例如设为14.4左右。此外，稀设定空燃比与理论空燃比之差(以下，也称作“稀偏移量”)比浓设定空燃比与理论空燃比之差(以下，也称作“浓偏移量”)小。
其结果，在平均空燃比控制中，目标平均空燃比被交替地设定成浓空燃比和稀空燃比，由此，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的平均空燃比被交替地控制成浓空燃比和稀空燃比。
此外，浓判定空燃比和稀判定空燃比设为与理论空燃比之差为理论空燃比的1％以内的空燃比，优选设为0.5％以内的空燃比，更优选设为0.35％以内的空燃比。因此，在理论空燃比为14.6的情况下，浓判定空燃比以及稀判定空燃比与理论空燃比之差设为0.15以下，优选设为0.073以下，更优选设为0.051以下。另外，目标平均空燃比中的设定空燃比(例如，浓设定空燃比、稀设定空燃比)被设定成与理论空燃比之差比上述差大。
参照图4，对平均空燃比控制进行具体说明。图4是由本实施方式的排气净化装置进行了空燃比控制的情况下的平均空燃比修正量AFCav、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、以及下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的时间图。
此外，平均空燃比修正量AFCav是与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的目标平均空燃比对应的修正量。在平均空燃比修正量AFCav为0时，意味着目标平均空燃比是与成为控制中心的空燃比(以下，称作“控制中心空燃比”)相等的空燃比(在本实施方式中，基本上是理论空燃比)。另外，在平均空燃比修正量AFCav为正值时，意味着目标平均空燃比是比控制中心空燃比稀的空燃比(在本实施方式中是稀空燃比)。另外，此时的平均空燃比修正量AFCav的绝对值相当于目标平均空燃比与控制中心空燃比之差或者平均空燃比与控制中心空燃比之差即稀偏移量。此外，“控制中心空燃比”是指成为根据内燃机运转状态而加上平均空燃比修正量AFCav的对象的空燃比，即在根据平均空燃比修正量AFCav使目标平均空燃比变动时成为基准的空燃比。
同样，在平均空燃比修正量AFCav为负值时，意味着目标平均空燃比是比控制中心空燃比浓的空燃比(在本实施方式中是浓空燃比)。另外，此时的平均空燃比修正量AFCav的绝对值相当于目标平均空燃比与控制中心空燃比之差或者平均空燃比与控制中心空燃比之差即浓偏移量。
在图4所示的例子中，在时刻t1以前的状态下，平均空燃比修正量AFCav比被设定成稀设定修正量AFClean(相当于稀设定空燃比)。即，目标平均空燃比被设为稀空燃比，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、即流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比为稀空燃比。流入上游侧排气净化催化剂20的排气中所包含的过剩的氧被吸藏于上游侧排气净化催化剂20，与此相伴，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐增加。另一方面，通过在上游侧排气净化催化剂20中吸藏氧，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中不包含氧，因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn大致为理论空燃比。
若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐增大，则氧吸藏量OSA最终后会接近最大可吸藏氧量Cmax，与此相伴，流入到上游侧排气净化催化剂20的一部分氧会不被上游侧排气净化催化剂20吸藏而开始流出。由此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn渐渐上升，在时刻t1达到稀判定空燃比AFlean。
在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为稀判定空燃比AFlean以上时，为了使氧吸藏量OSA减少，平均空燃比修正量AFCav被切换成浓设定修正量AFCrich(相当于浓设定空燃比)。因此，目标平均空燃比被切换成浓空燃比。
此外，在本实施方式中，不是在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn从理论空燃比变化成浓空燃比之后立即进行平均空燃比修正量AFCav的切换，而是在其达到浓判定空燃比AFrich之后再进行平均空燃比修正量AFCav的切换。这是因为，即使上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA充足，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比有时也会稍微偏离理论空燃比。反过来说，浓判定空燃比被设为在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA充足时从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比通常不会达到的空燃比。此外，关于上述稀判定空燃比也可以说是相同的。
当在时刻t1将目标平均空燃比切换成浓空燃比后，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、即平均空燃比变化成浓空燃比。流入上游侧排气净化催化剂20的排气中所包含的过剩的未燃HC、CO被上游侧排气净化催化剂20净化，与此相伴，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐减少。另一方面，由于在上游侧排气净化催化剂20中净化未燃HC、CO，所以从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中不包含未燃HC、CO，因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn大致为理论空燃比。
若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐减少，则氧吸藏量OSA最终会接近零，与此相伴，流入到上游侧排气净化催化剂20的一部分未燃HC、CO会不被上游侧排气净化催化剂20净化而开始流出。由此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn渐渐下降，在时刻t2达到浓判定空燃比AFrich。
在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下时，为了使氧吸藏量OSA增大，平均空燃比修正量AFCav被切换成稀设定修正量AFClean。因此，目标空燃比向稀空燃比切换。之后，在时刻t3以后，反复进行与上述操作同样的操作。
另外，在图4所示的平均空燃比控制中，稀设定修正量AFClean的绝对值被设为比浓设定修正量AFCrich的绝对值小的值。因此，将平均空燃比控制成稀空燃比时的平均空燃比与控制中心空燃比(理论空燃比)之差即稀偏移量被设为比将平均空燃比控制成浓空燃比时的平均空燃比与控制中心空燃比之差即浓偏移量小。由此，目标平均空燃比被设定成稀设定修正量AFClean的期间(例如，时刻t2～t3)比目标空燃比被设定成浓设定修正量AFCrich的期间(例如，时刻t1～t2)长。
<汽缸间空燃比控制>
接着，对汽缸间空燃比控制进行说明。在汽缸间空燃比控制中，控制来自各燃料喷射阀11的燃料喷射量，以使得成为燃烧空燃比在汽缸间至少局部不同的空燃比。特别地，在本实施方式中，在一部分汽缸中，燃烧空燃比被设为比目标平均空燃比浓，在剩余汽缸中，燃烧空燃比被设为比目标平均空燃比稀。
图5是各汽缸的空燃比修正量AFC和燃烧空燃比的时间图。在本实施方式中，由于内燃机是直列4缸的内燃机，所以燃烧室5中的混合气的燃烧依照1号汽缸、3号汽缸、4号汽缸、2号汽缸的顺序进行。在图5所示的例子中，在1个循环中最先进行燃烧的1号汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC比平均空燃比修正量AFCav小。即，在1号汽缸中，向燃烧室5供给的混合气的空燃比被设为比目标平均空燃比浓。因此，在1号汽缸中，成为比平均空燃比浓的空燃比。
并且，在接着进行燃烧的3号汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC比平均空燃比修正量AFCav大。其结果，在3号汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀的空燃比。并且，在接着进行燃烧的4号汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比浓的空燃比，在之后进行燃烧的2号汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀的空燃比。
另外，在本实施方式中，汽缸间空燃比控制中的从平均空燃比修正量AFCav的变更量在被设为比平均空燃比浓的汽缸(图中的1号汽缸和4号汽缸，以下也称作“浓侧的汽缸”)彼此之间相同。在图5所示的例子中，1号汽缸和4号汽缸中的空燃比修正量的变更量都是α。其结果，这些汽缸中的燃烧空燃比被设为比平均空燃比浓ΔAFα(相当于变更量α)的空燃比。同样，在本实施方式中，汽缸间空燃比控制中的从平均空燃比修正量AFCav的变更量在被设为比平均空燃比稀的汽缸(图中的2号汽缸和3号汽缸，以下也称作“稀侧的汽缸”)彼此之间相同。在图5所示的例子中，2号汽缸和3号汽缸中的空燃比修正量的变更量都是α。其结果，这些汽缸中的燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀ΔAFα(相当于变更量α)的空燃比。
进而，在本实施方式中，在浓侧的汽缸与稀侧的汽缸之间，从平均空燃比修正量AFCav的变更量也被设为相同的α。其结果，被设为比平均空燃比浓的汽缸的燃烧空燃比与平均空燃比之差等于被设为比平均空燃比稀的汽缸的燃烧空燃比与平均空燃比之差。
图4中的X表示汽缸间空燃比控制中的燃烧空燃比从平均空燃比修正量AFCav的变更量。从图4可知，在平均空燃比修正量AFCav被设定成浓设定修正量AFCrich的时刻t1～t2，在浓侧的汽缸(1号汽缸、4号汽缸)中，各汽缸的空燃比修正量AFC成为从浓设定修正量AFCrich减去变更量α而得到的值(AFCrich-α)。其结果，在浓侧的汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比浓ΔAFα(相当于变更量α)的空燃比。另外，在时刻t1～t2，在稀侧的汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC成为向浓设定修正量AFCrich加上变更量α而得到的值(AFCrich+α)。其结果，在稀侧的汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀ΔAFα(相当于变更量α)的空燃比。除此之外，变更量α被设为比浓设定修正量AFCrich的绝对值大的值。因而，在稀侧的汽缸中，燃烧空燃比被控制成稀空燃比。
同样，在平均空燃比修正量AFCav被设定成稀设定修正量AFlean的时刻t2～t3，在稀侧的汽缸(2号汽缸、3号汽缸)中，各汽缸的空燃比修正量AFC成为向稀设定修正量AFClean加上变更量α而得到的值(AFClean+α)。其结果，在稀侧的汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀ΔAFα(相当于变更量α)的空燃比。另外，在时刻t2～t3，在浓侧的汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC成为从稀设定修正量AFClean减去变更量α而得到的值(AFClean-α)。其结果，在浓侧的汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比浓ΔAFα(相当于变更量α)的空燃比。除此之外，变更量α被设为比稀设定修正量AFClean的绝对值大的值。因而，在浓侧的汽缸中，燃烧空燃比被控制成浓空燃比。
此外，变更量α比浓设定修正量AFCrich和稀设定修正量AFClean的绝对值大。因而，在汽缸间空燃比控制中被设为比平均空燃比浓的汽缸的燃烧空燃比与被设为比平均空燃比稀的汽缸的燃烧空燃比之差(即，汽缸间空燃比控制中的空燃比的振幅)比平均空燃比控制中的浓设定空燃比与稀设定空燃比之差(即，平均空燃比控制中的空燃比的振幅)大。
<平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制的效果>
接着，参照图6和图7，对平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制的效果进行说明。首先，参照图6，对进行如上所述的平均空燃比控制的效果进行说明。图6是示意性地表示排气净化催化剂20、24的载体表面的图。在图6所示的例子中，排气净化催化剂20、24的载体担载有铂(Pt)作为具有催化剂作用的贵金属，担载有氧化铈(CeO2)作为具有氧吸藏能力的物质。
另外，由于在向内燃机供给的燃料中包含有微量的硫成分，所以在从燃烧室5排出的排气中包含有微量的硫氧化物(SOx)。在排气净化催化剂20、24的温度不那么高时(例如，600℃以下)，即使排气的空燃比大致为理论空燃比，排气中所包含的SOx在流入排气净化催化剂20、24时也会因范德华力而物理吸附于载体上的氧化铈。但是，在排气的空燃比为稀空燃比时，排气中所包含的SOx被载体上的氧化铈牢固地吸藏。
图6(A)示出了在排气净化催化剂20、24的温度不那么高时(例如，600℃以下)稀空燃比的排气流入排气净化催化剂20、24的状态。因此，在图6(A)所示的状态下，在流入排气净化催化剂20、24的排气中包含有大量的过剩的氧。若这样在流入排气净化催化剂20、24的排气中包含有过剩的氧，则排气中所包含的SOx会作为SO3而化学吸附于氧化铈。根据这样的化学吸附，SOx会比上述物理吸附更牢固地吸附于氧化铈。另外，若排气中所包含的过剩的氧进一步变多，即，若排气的空燃比的稀程度变大，则排气中所包含的SOx会与氧化铈反应而成为Ce2(SO4)3被吸收。根据这样的吸收，SOx会比上述化学吸附更牢固地被氧化铈吸收。此外，在以下的说明中，将SOx被氧化铈吸附以及被氧化铈吸收统称为SOx被氧化铈吸藏。
在这样的状态下，若浓空燃比的排气流入排气净化催化剂20、24，则吸藏于氧化铈的SOx的硫成分在铂上移动。在图6(B)中示出该情形。如图6(B)所示，当浓空燃比的排气流入排气净化催化剂20、24时，排气中包含有大量的过剩的未燃HC、CO。因而，吸藏于氧化铈的SOx被这些未燃HC、CO分解，产生水(H2O)和二氧化碳(CO2)。除此之外，通过SOx的分解而产生的硫成分吸附在铂的表面上。若这样吸附在铂的表面上的硫成分增大而覆盖铂的表面，则铂与周围的气体接触的面积减少，会招致铂的催化剂活性的下降。
此外，SOx向氧化铈的吸藏越牢固，则吸藏于氧化铈的硫越不容易产生分解。因此，与SOx化学吸附于氧化铈的情况相比，在SOx作为Ce2(SO4)3被氧化铈吸收的情况下，吸藏于氧化铈的硫不容易产生分解，因而不容易产生硫成分从氧化铈向铂的移动。因而，SOx被氧化铈吸收的情况下的硫成分的移动与SOx化学吸附于氧化铈的情况相比，在排气的空燃比的浓程度不大时，或者在排气净化催化剂20、24的温度不高时不会产生。
在这样在铂的表面上吸附有硫成分的状态下，若排气净化催化剂20、24成为高温(例如，600℃以上)，浓空燃比的排气流入排气净化催化剂20、24，则吸附在铂表面上的硫成分脱离。在图6(C)中示出该情形。如图6(C)所示，当浓空燃比的排气流入排气净化催化剂20、24时，在流入的排气中包含有大量的过剩的未燃HC、CO。另外，即使排气的空燃比为浓空燃比，在排气中也稍微包含有氧。因而，在排气净化催化剂20、24为高温时，吸附在铂表面上的硫成分与排气中的未燃HC、CO以及氧反应，成为SOx、H2S而从铂表面脱离。此外，此时，吸藏于氧化铈的SOx也不会吸附于铂表面而会脱离。
在此，在内燃机的运转期间，排气净化催化剂20、24的温度并非始终维持为高温(例如，720℃以上)，根据内燃机运转状态，排气净化催化剂20、24的温度有时也维持为一定程度低的温度(例如，低于720℃)。在这样排气净化催化剂20、24维持为一定程度低的温度的情况下，若流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比成为浓空燃比，则如图6(B)所示，硫成分会从氧化铈移动到铂表面上而招致铂的催化剂活性的下降。
与此相对，在图4所示的平均空燃比控制中，稀偏移量被设为比浓偏移量小。由此，平均空燃比稀的期间比平均空燃比浓的期间长。这样，在图4所示的平均空燃比控制中，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的平均排气空燃比稀的期间变长，另外，平均排气空燃比浓的期间变短。因而，硫成分不容易从氧化铈向铂表面上移动，由此能够抑制铂的催化剂活性的下降。
此外，从延长平均排气空燃比稀的期间，缩短平均排气空燃比浓的期间的观点来看，优选稀偏移量尽量小，且浓偏移量尽量大。即，优选稀偏移量与浓偏移量之差尽量大。
接着，参照图7，对进行汽缸间空燃比控制的效果进行说明。图7示出了自上游侧排气净化催化剂的排气流动方向上游侧端面(前端面)起的距离与每单位体积的排气净化催化剂中的SOx向贵金属和载体的吸藏量的关系，示出了使用硫成分浓度高的燃料进行了一定时间的内燃机的运转时的试验结果。
图7(A)示出了将流入上游侧排气净化催化剂的排气的平均排气空燃比维持为稀空燃比，并且未进行上述汽缸间空燃比控制的情况下的结果。因此，图7(A)示出了在所有汽缸中燃烧空燃比都维持为稀空燃比的情况下的结果。从图7(A)可知，在未进行汽缸间空燃比控制的情况下，在上游侧排气净化催化剂的排气流动方向整个区域都吸藏SOx，并且，特别在后方吸藏很多SOx。
另一方面，图7(B)示出了将流入上游侧排气净化催化剂的排气的平均排气空燃比维持为稀空燃比，并且进行了上述汽缸间空燃比控制的情况下的结果。因此，图7(B)示出了以稀空燃比为中心而按每个汽缸使燃烧空燃比向浓侧和稀侧偏移的情况下的结果。从图7(B)可知，在进行了汽缸间空燃比控制的情况下，在上游侧排气净化催化剂的排气流动方向前方吸藏有很多SOx，并且在后方几乎未吸藏SOx。
作为在这样进行了汽缸间空燃比控制的情况下在上游侧排气净化催化剂的前方吸藏SOx的理由，可认为与SOx的吸藏和氧的吸入放出存在关联性。在进行了汽缸间空燃比控制的情况下，从燃烧空燃比为浓空燃比的汽缸排出包含过剩的未燃HC、CO的排气。另一方面，从燃烧空燃比为稀空燃比的汽缸排出包含过剩的氧的排气。其结果，在流入上游侧排气净化催化剂的排气中，即使其平均排气空燃比为理论空燃比，也包含大量的未燃HC、CO和氧。
其结果，在进行了汽缸间空燃比控制的情况下(图7(B))，在上游侧排气净化催化剂的前方活跃地进行氧的吸入放出。在此，可认为SOx向上游侧排气净化催化剂的载体的吸藏容易在氧的吸入放出活跃的上游侧排气净化催化剂的区域中产生。因而，在进行了汽缸间空燃比控制的情况下，在活跃地进行氧的吸入放出的上游侧排气净化催化剂的前方吸藏很多SOx，其结果，在后方则不再吸藏SOx。
另一方面，在未进行汽缸间空燃比控制的情况下(图7(A))，流入上游侧排气净化催化剂的排气中所包含的未燃HC、CO和氧不那么多。因而，在上游侧排气净化催化剂的前方侧不会产生那么活跃的反应，由此，在前方侧不会进行活跃的氧的吸入放出。其结果，会从上游侧排气净化催化剂的中间到后方活跃地进行氧的吸入放出。因而，在未进行汽缸间空燃比控制的情况下，可认为在排气流动方向整个区域都吸藏SOx，并且特别在从上游侧排气净化催化剂的中间到后方会吸藏很多SOx。此外，在图7所示的例子中，虽然示出了将流入上游侧排气净化催化剂的排气的平均排气空燃比维持为理论空燃比的情况，但在将流入上游侧排气净化催化剂的排气的平均排气空燃比维持为稀空燃比的情况下也具有同样的倾向。
在此，上游侧排气净化催化剂的最大可吸藏氧量Cmax根据其SOx吸藏状态而变化。具体而言，若在上游侧排气净化催化剂的某区域中吸藏SOx，则该区域中的可吸藏氧量减少。即，在吸藏了SOx的区域中，该硫成分的一部分会吸附在贵金属表面上。这样，若硫成分吸附在贵金属表面上，则贵金属的催化剂活性下降，因此，即使在该贵金属周围的载体吸藏有氧的状态下包含未燃HC、CO的排气流入上游侧排气净化催化剂，也无法使吸藏的氧和未燃HC、CO反应。因而，无法放出吸藏于上游侧排气净化催化剂的氧，结果会招致最大可吸藏氧量Cmax的减少。
因此，在未进行汽缸间空燃比控制的情况下(图7(A))，由于在上游侧排气净化催化剂的排气流动方向整个区域都吸藏SOx，所以上游侧排气净化催化剂的最大可吸藏氧量Cmax变少。与此相对，在进行了汽缸间空燃比控制的情况下(图7(B))，在上游侧排气净化催化剂的后方留有几乎未吸藏SOx的区域。其结果，在该情况下，能够抑制最大可吸藏氧量Cmax的下降。
另外，若在平均空燃比修正量AFCav为稀设定修正量AFClean时(例如，图4的时刻t2～t3)执行汽缸间空燃比控制，则在稀侧的汽缸中，空燃比修正量AFC成为向稀设定修正量AFClean加上变更量α而得到的值。其结果，稀侧的汽缸的燃烧空燃比成为稀程度大的稀。
在此，如参照图6(A)所说明，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比的稀程度越大，则SOx越牢固地吸藏于氧化铈。因此，通过除了平均空燃比控制之外还进行汽缸间空燃比控制，能够使SOx牢固地吸藏于氧化铈，因而能够抑制硫成分从氧化铈向铂表面上的移动。
由上可知，根据图4所示的空燃比控制，通过进行如上所述的平均空燃比控制，能够抑制吸附于载体(氧化铈等)的硫成分向贵金属(铂等)上移动，由此能够抑制贵金属的催化剂活性下降。除此之外，通过进行如上所述的汽缸间空燃比控制，能够在上游侧排气净化催化剂20的后方抑制SOx向载体的吸藏，由此能够抑制最大可吸藏氧量的下降。进而，通过进行上述汽缸间空燃比控制，也能够抑制吸附于载体的硫成分向贵金属上移动。
此外，在上述实施方式中，在汽缸间空燃比控制中，在浓侧的所有汽缸中变更量α都相同，因而燃烧空燃比相同。但是，无需在浓侧的所有汽缸中使变更量α一定，也可以在浓侧的汽缸间使变更量为不同的值。在该情况下，在浓侧的汽缸间燃烧空燃比不同。另外，对于稀侧的汽缸也可以说是同样的。
另外，在上述实施方式中，在汽缸间空燃比控制中，在所有汽缸中，燃烧空燃比都相对于平均空燃比向浓侧和稀侧的某一方偏移。但是，在汽缸间空燃比控制中，也可以在一部分汽缸中使变更量为零，使燃烧空燃比与平均空燃比一致。
除此之外，在上述实施方式中，在汽缸间空燃比控制中，浓侧的汽缸数与稀侧的汽缸数相同。但是，浓侧的汽缸数和稀侧的汽缸数不一定必须相同。因此，例如，在4缸内燃机的情况下，也可以仅将1个汽缸设为向浓侧偏移的汽缸，将剩余3个汽缸或者剩余3个汽缸中的2个汽缸设为向稀侧偏移的汽缸。
但是，不管在哪种情况下，在通过平均空燃比控制将平均空燃比控制成了稀空燃比时，都需要进行汽缸间空燃比控制，以使得在多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比成为浓空燃比。另外，优选，在通过平均空燃比控制将平均空燃比控制成了浓空燃比时，也进行汽缸间空燃比控制，以使得在多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比成为稀空燃比。另外，在汽缸间空燃比控制中，优选控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在多个汽缸中的一部分汽缸中比平均空燃比浓，且在多个汽缸中的剩余汽缸中比平均空燃比稀。
<具体控制的说明>
接着，参照图8和图9，对上述实施方式中的排气净化装置的控制装置进行具体说明。如作为功能框图的图8所示，本实施方式中的控制装置构成为包含A1～A8的各功能框。以下，一边参照图8，一边对各功能框进行说明。这些各功能框A1～A8中的操作基本上在ECU31中执行。
<燃料喷射量的算出>
首先，对燃料喷射量的算出进行说明。在算出燃料喷射量时，使用缸内吸入空气量算出单元A1、基本燃料喷射量算出单元A2以及燃料喷射量算出单元A3。
缸内吸入空气量算出单元A1基于吸入空气流量Ga、内燃机转速NE以及在ECU31的ROM34中存储的映射或计算式，算出向各汽缸吸入的吸入空气量Mc。吸入空气流量Ga由空气流量计39计测，内燃机转速NE基于曲轴角传感器44的输出算出。
基本燃料喷射量算出单元A2通过将由缸内吸入空气量算出单元A1算出的缸内吸入空气量Mc按每个汽缸除以目标空燃比AFT，来算出基本燃料喷射量Qbase(Qbase＝Mc/AFT)。目标空燃比AFT由后述的目标空燃比设定单元A6算出。
燃料喷射量算出单元A3通过向由基本燃料喷射量算出单元A2算出的基本燃料喷射量Qbase加上后述的F/B修正量Dfi，来算出燃料喷射量Qi(Qi＝Qbase+DFi)。对燃料喷射阀11进行喷射指示，以使得从燃料喷射阀11喷射这样算出的燃料喷射量Qi的燃料。
<目标空燃比的算出>
接着，对目标空燃比的算出进行说明。在算出目标空燃比时，使用空燃比修正量算出单元A5和目标空燃比设定单元A6。
在空燃比修正量算出单元A5中，基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn，算出平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC。具体而言，基于图9所示的流程图算出平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC。
目标空燃比设定单元A6通过向控制中心空燃比(在本实施方式中是理论空燃比)AFR加上由空燃比修正量算出单元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，来分别算出目标平均空燃比AFTav和各汽缸的目标空燃比AFT。这样算出的目标空燃比AFT被输入到基本燃料喷射量算出单元A2，目标平均空燃比AFTav被输入到后述的空燃比偏差算出单元A7。
<F/B修正量的算出>
接着，对基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比Afup进行的F/B修正量的算出进行说明。在算出F/B修正量时，使用空燃比偏差算出单元A7、F/B修正量算出单元A8。
空燃比偏差算出单元A7通过从上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup减去由目标空燃比设定单元A6算出的目标平均空燃比AFTav，来算出空燃比偏差DAF(DAF＝AFup-AFTav)。该空燃比偏差DAF是表示燃料供给量相对于目标平均空燃比AFTav供给的过量或不足的值。
F/B修正量算出单元A8通过对由空燃比偏差算出单元A7算出的空燃比偏差DAF进行比例·积分·微分处理(PID处理)，来基于下述式(1)算出用于补偿燃料供给量的过量或不足的F/B修正量DFi。这样算出的F/B修正量DFi被输入到燃料喷射量算出单元A3。
DFi＝Kp·DAF+Ki·SDAF+Kd·DDAF…(1)
此外，在上述式(1)中，Kp是预先设定的比例增益(比例常数)，Ki是预先设定的积分增益(积分常数)，Kd是预先设定的微分增益(微分常数)。另外，DDAF是空燃比偏差DAF的时间微分值，通过将本次更新后的空燃比偏差DAF与前次更新后的空燃比偏差DAF的偏差除以与更新间隔对应的时间来算出。另外，SDAF是空燃比偏差DAF的时间积分值，该时间积分值DDAF通过向前次更新后的时间积分值DDAF加上本次更新后的空燃比偏差DAF来算出(SDAF＝DDAF+DAF)。
<流程图>
图9是示出本实施方式中的空燃比修正量的算出处理的控制例程的流程图。图示的控制例程以一定时间间隔的中断(interruption)来进行。
首先，在步骤S11中，判定平均空燃比控制的执行条件是否成立。关于平均空燃比控制的执行条件，将在后面进行阐述。在判定为平均空燃比控制的执行条件不成立的情况下，控制例程结束。另一方面，在判定为平均空燃比控制的执行条件成立的情况下，进入步骤S12。在步骤S12中，判定浓标志Fr是否为1。浓标志Fr是在平均空燃比控制中平均空燃比被控制成了浓空燃比时被设为1，在平均空燃比被控制成了稀空燃比时被设为0的标志。
若在平均空燃比控制中平均空燃比被控制成了浓空燃比，则在步骤S12中判定为浓标志Fr为1，进入步骤S13。在步骤S13中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为浓判定空燃比AFrich以下。若从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比大致为理论空燃比，则在步骤S13中判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn比浓判定空燃比AFrich大，进入步骤S14。在步骤S14中，平均空燃比修正量AFCav被设定成浓设定修正量AFCrich。由此，平均空燃比维持为浓空燃比。
接着，在步骤S25中，判定汽缸间空燃比控制(抖动控制)的执行条件是否成立。关于汽缸间空燃比控制的执行条件，将在后面进行阐述。在判定为汽缸间空燃比控制的执行条件不成立的情况下，控制例程结束。另一方面，在判定为汽缸间空燃比控制的执行条件成立的情况下，进入步骤S26。在步骤S26中，从平均空燃比修正量AFCav减去预先设定的预定的变更量α而得到的值被设为浓侧的汽缸的空燃比修正量AFC(R)。接着，在步骤S27中，向平均空燃比修正量AFCav加上预先设定的预定的变更量α而得到的值被设为稀侧的汽缸的空燃比修正量AFC(L)，控制例程结束。
之后，当从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比成为浓空燃比时，在接下来的控制例程中，在步骤S13中判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn为浓判定空燃比AFrich以下，进入步骤S15。在步骤S15中，判定接着进行燃烧的汽缸是否是稀汽缸，在是浓汽缸的情况下，跳过步骤S16。另一方面，若在步骤S15中判定为接着进行燃烧的汽缸是稀汽缸，则进入步骤S16。在步骤S16中，浓侧的汽缸和稀侧的汽缸被对调。因此，到此为止在汽缸间空燃比控制中被设为浓侧的汽缸的汽缸被对调为稀侧的汽缸。接着，在步骤S17中，平均空燃比修正量AFCav被设定为稀设定修正量AFClean。接着，在步骤S18中，浓标志Fr被设置成1，进入步骤S25。
若浓标志Fr被设置成1，则在接下来的控制例程中，从步骤S12进入步骤S19。在步骤S19中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为稀判定空燃比AFlean以上。若从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比大致为理论空燃比，则在步骤S19中判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn比稀判定空燃比AFlean小，进入步骤S20。在步骤S20中，平均空燃比修正量AFCav被设定成稀设定修正量AFClean。由此，平均空燃比维持为稀空燃比，进入步骤S25。
之后，当从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比成为稀空燃比时，在接下来的控制例程中，在步骤S19中判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比Afdwn为稀判定空燃比AFlean以上，进入步骤S21。在步骤S21中，判定接着进行燃烧的汽缸是否是浓汽缸，在是稀汽缸的情况下，跳过步骤S22。另一方面，若在步骤S21中判定为接着进行燃烧的汽缸是浓汽缸，则进入步骤S22。在步骤S22中，浓侧的汽缸和稀侧的汽缸被对调。接着，在步骤S23中，平均空燃比修正量AFCav被设定为浓设定修正量AFCrich。接着，在步骤S24中，浓标志Fr被复位成0，进入步骤S25。
<催化剂温度和空燃比控制>
在本实施方式中，基于上游侧排气净化催化剂20的温度，变更平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制中的控制形态。以下，对基于上游侧排气净化催化剂20的温度进行的平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制的控制形态进行说明。
在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度低于预定的切换温度时，如图4所示，在平均空燃比控制中，控制平均空燃比以使得稀偏移量比浓偏移量小。另一方面，在上游侧排气净化催化剂20的温度为预定的切换温度以上时，在平均空燃比控制中，控制平均空燃比以使得稀偏移量比浓偏移量大。
除此之外，在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度低于预定的切换温度的情况下，执行上述汽缸间空燃比控制，并且即使在上游侧排气净化催化剂20的温度为切换温度以上时也执行上述汽缸间空燃比控制。但是，在上游侧排气净化催化剂20的温度比上限温度(例如，800℃)高的情况下，不执行上述汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所有汽缸中燃烧空燃比都相等。此外，上限温度被设为比切换温度高的温度。
参照图10和图11，对本实施方式中的平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制进行具体说明。图10是平均空燃比修正量AFCav等的与图4同样的时间图。在图10所示的例子中，基本上进行与图4所示的例子同样的空燃比控制。
从图10可知，在时刻t4以前，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为其活性温度Tactc以上且低于切换温度Tsw。此时，平均空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich被设定成预先设定的预定的第一浓设定修正量AFCrich1，稀设定修正量AFClean被设定成预先设定的预定的第一稀设定修正量AFClean1。与图4所示的例子同样，第一稀设定修正量AFClean1的绝对值被设为比第一浓设定修正量AFCrich1的绝对值小的值。
因此，在时刻t4以前，将流入上游侧排气净化催化剂20的排气的平均空燃比控制成稀空燃比时的平均空燃比与控制中心空燃比(理论空燃比)之差即稀偏移量被设为比将平均空燃比控制成浓空燃比时的平均空燃比与控制中心空燃比之差即浓偏移量小。由此，在时刻t4以前，平均空燃比修正量AFCav被设定成了稀设定修正量AFClean的期间(例如，时刻t2～t3)比平均空燃比修正量AFCav被设定成了浓设定修正量AFCrich的期间(例如，时刻t1～t2)长。即，平均空燃比为稀空燃比的期间比平均空燃比为浓空燃比的期间长。
除此之外，从图10可知，在时刻t4以前，与图4所示的例子同样地执行汽缸间空燃比控制。在汽缸间空燃比控制中，在浓侧的汽缸中，空燃比修正量AFC被设为从平均空燃比修正量AFCav减去变更量α而得到的值，在稀侧的汽缸中，空燃比修正量AFC被设为向平均空燃比修正量AFCav加上变更量α而得到的值。与图4所示的例子同样，变更量α比第一浓设定修正量AFCrich1的绝对值和第一稀设定修正量AFClean1的绝对值大。
另一方面，从图10可知，在时刻t4以后，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为切换温度Tsw以上。在本实施方式中，此时，平均空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich被设定成预先设定的预定的第二浓设定修正量AFCrich2，稀设定修正量AFClean被设定成预先设定的预定的第二稀设定修正量AFClean2。第二浓设定修正量AFCrich2的绝对值被设为比第二稀设定修正量AFClean2的绝对值大的值。另外，第二浓设定修正量AFCrich2的绝对值被设为比第一浓设定修正量AFCrich1的绝对值小的值。另一方面，第二稀设定修正量AFClean2的绝对值被设为比第一稀设定修正量AFClean1的绝对值大的值。
因此，在时刻t4以后，平均空燃比控制中的浓偏移量被设为比稀偏移量小。由此，在时刻t4以后，平均空燃比修正量AFCav被设定成了浓设定修正量AFCrich的期间(例如，时刻t6～t7)比平均空燃比修正量AFCav被设定成了稀设定修正量AFClean的期间(例如，时刻t5～t6)长。即，平均空燃比为浓空燃比的期间比平均空燃比为稀空燃比的期间长。
另外，从图10可知，在时刻t4以后也执行汽缸间空燃比控制。在汽缸间空燃比控制中，在浓侧的汽缸中，空燃比修正量AFC被设为从平均空燃比修正量AFCav减去变更量α而得到的值，在稀侧的汽缸中，空燃比修正量AFC被设为向平均空燃比修正量AFCav加上变更量α而得到的值。变更量α比第二浓设定修正量AFCrich2的绝对值和第二稀设定修正量AFClean2的绝对值大。
图11是平均空燃比修正量AFCav等的与图4同样的时间图。在图11的时刻t4以前，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为其切换温度Tsw以上且上限温度Tlim以下。此时，进行与图10的时刻t4以后的控制同样的控制。因此，在平均空燃比控制中，平均空燃比修正量AFCav被交替地设定成第二浓设定修正量AFCrich2和第二稀设定修正量AFClean2。另外，在汽缸间空燃比控制中，设定各汽缸的空燃比修正量AFC，以使得相对于平均空燃比修正量AFCav的变更量成为α。
另一方面，在图11所示的例子中，在时刻t4以后，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为上限温度Tlim以上。在本实施方式中，此时，在平均空燃比控制中进行与时刻t4以前的控制同样的控制。因此，平均空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich被设定成预定的第二浓设定修正量AFCrich2，稀设定修正量AFClean被设定成预定的第二稀设定修正量AFClean2。因此，平均空燃比控制中的浓偏移量被设为比稀偏移量小。
除此之外，在时刻t4以后，停止汽缸间空燃比控制。换言之，汽缸间空燃比控制中的变更量被设为零。其结果，在所有汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC都与平均空燃比修正量AFCav一致，因而，各汽缸的燃烧空燃比被控制成在所有汽缸中燃烧空燃比都相等。
此外，切换温度例如被设为当上游侧排气净化催化剂20的温度成为该切换温度以上的高温时，吸藏于上游侧排气净化催化剂20的硫成分开始脱离的温度(例如，600℃)。另外，上限温度例如被设为当上游侧排气净化催化剂20的温度成为该上限温度以上的高温时，担载在上游侧排气净化催化剂20上的贵金属烧结而贵金属的活性开始下降的温度(例如，800℃)。
<基于催化剂温度的空燃比控制的效果>
如图6(C)所示，在浓空燃比的排气流入上游侧排气净化催化剂20的状态下，当上游侧排气净化催化剂20的温度成为高温(例如，600℃以上)时，吸藏于上游侧排气净化催化剂20的硫成分开始脱离。因此，为了使硫成分从上游侧排气净化催化剂20脱离，或者，为了使硫成分不吸藏于上游侧排气净化催化剂20，需要在上游侧排气净化催化剂20的温度为高温的状态下，使浓空燃比的排气流入上游侧排气净化催化剂20。
与此相对，在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度为切换温度以上的时刻t4以后，平均空燃比控制中的浓偏移量被设为比稀偏移量小。因此，平均空燃比为浓空燃比的期间比平均空燃比为稀空燃比的期间长。其结果，吸藏于上游侧排气净化催化剂20的硫成分容易脱离。
另外，上游侧排气净化催化剂20的温度越高，则来自上游侧排气净化催化剂20的SOx和/或硫成分的每单位时间的脱离量越多。除此之外，上游侧排气净化催化剂20的温度越高，则SOx和/或硫成分越不容易吸藏于上游侧排气净化催化剂20。关于这一点，在本实施方式中，即使上游侧排气净化催化剂20的温度成为切换温度以上，也继续进行汽缸间空燃比控制。若执行汽缸间空燃比控制，则包含未燃HC、CO和氧的排气流入上游侧排气净化催化剂20。因而，在上游侧排气净化催化剂20中，这些未燃HC、CO与氧发生反应而发热，由此，上游侧排气净化催化剂20的温度升高。其结果，能够使吸藏于上游侧排气净化催化剂20的SOx和/或硫成分的每单位时间的脱离量增大，另外，能够抑制SOx和/或硫成分向上游侧排气净化催化剂20吸藏。
除此之外，当上游侧排气净化催化剂20的温度变得比上限温度高时，其温度越高，则担载在上游侧排气净化催化剂20上的贵金属越会烧结，由此催化剂活性越会下降。如上所述，若执行汽缸间空燃比控制，则上游侧排气净化催化剂20的温度上升。因此，若即使上游侧排气净化催化剂20的温度成为上限温度以上也继续进行汽缸间空燃比控制，则会招致上游侧排气净化催化剂20的催化剂活性的下降。与此相对，在本实施方式中，如上所述，当上游侧排气净化催化剂20的温度变得比上限温度高时，停止汽缸间空燃比控制。因而，可抑制上游侧排气净化催化剂20过度升温。
另外，在上述实施方式中，只要上游侧排气净化催化剂20的温度为上限温度Tlim以下，汽缸间空燃比控制中的变更量α就维持为一定。但是，变更量α也可以不维持为一定，例如也可以基于上游侧排气净化催化剂20的温度等而变化。在该情况下，例如，随着上游侧排气净化催化剂20的温度从切换温度Tsw向上限温度Tlim上升，使变更量α下降。
<流程图>
图12是示出决定平均空燃比控制的控制状态的决定处理的控制例程。图示的控制例程以一定时间间隔的中断来进行。
首先，在步骤S31中，判定空燃比传感器40、41的温度Tsen是否为活性温度Tacts以上。空燃比传感器40，41的温度通过检测其阻抗并且基于检测到的阻抗来算出。另外，在步骤S32中，判定上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat是否为其活性温度Tactc以上。上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat由温度传感器46检测，或者基于其他参数算出。除此之外，在步骤S33中，判定这些温度以外的其他执行条件是否成立。作为其他执行条件，例如可举出不处于与内燃机负荷的急剧增大相伴的燃料喷射量的增量控制等使从上游侧排气净化催化剂20排出的排气的空燃比成为浓空燃比的控制的执行期间等。
在步骤S31～S33的判定的至少任一方中判定为不成立的情况下，进入步骤S34。在步骤S34中，平均空燃比控制执行标志Fa被复位成0，结束控制例程。平均空燃比控制执行标志Fa是在平均空燃比控制的执行条件成立时被设为1，在不成立时被设为0的标志。因此，若平均空燃比控制执行标志Fa被设为1，则在图11的步骤S11中判定为平均空燃比控制的执行条件成立。
另一方面，在步骤S31～S33中判定为空燃比传感器40、41的温度Tsen为活性温度Tacts以上、上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为活性温度Tactc以上、且其他执行条件也成立的情况下，进入步骤S35。在步骤S35中，平均空燃比控制执行标志Fa被设为1。
接着，在步骤S36中，判定检测或算出的上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat是否为预先设定的切换温度Tsw以上。在步骤S36中判定为上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat低于切换温度Tsw的情况下，进入步骤S37。在步骤S37中，浓设定修正量AFCrich被设定成第一浓设定修正量AFCrich1，稀设定修正量AFClean被设定成第一稀设定修正量AFClean1，控制例程结束。
之后，若上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat上升，则在之后的控制例程中，在步骤S36中判定为上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为切换温度Tsw以上，进入步骤S38。在步骤S38中，浓设定修正量AFCrich被设定成第二浓设定修正量AFCrich2，稀设定修正量AFClean被设定成第二稀设定修正量AFClean2，控制例程结束。
图13是示出关于汽缸间空燃比控制的执行条件是否成立的判定处理的控制例程的流程图。图示的控制例程以一定时间间隔的中断来进行。
步骤S41、S42、S44分别与图12的步骤S31～S33是同样的，所以省略说明。在本控制例程中，判定上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat是否为其上限温度Tlim以下。并后，在步骤S43中判定为上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat比上限温度Tlim高的情况下，进入步骤S45。在步骤S45中，汽缸间空燃比控制执行标志Fd被复位成0，控制例程结束。汽缸间空燃比控制执行标志Fd是在汽缸间空燃比控制的执行条件成立时被设为1，在不成立时被设为0的标志。
另一方面，在步骤S43中判定为上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为上限温度Tlim以下的情况下，若步骤S41、S42以及S44中的判定也都成立，则进入步骤S46。在步骤S46中，汽缸间空燃比控制执行标志Fd被设为1，控制例程结束。
<第一实施方式的变更例>
接着，参照图14和图15，对本发明的第一实施方式的排气净化装置的变更例进行说明。在上述第一实施方式的汽缸间空燃比控制中，不管是在平均空燃比修正量AFCav被设定成浓设定修正量AFCrich时，还是在被设定成稀设定修正量AFClean时，汽缸间的燃烧空燃比都变化。
但是，若在平均空燃比修正量AFCav被设定成浓设定修正量AFCrich时使燃烧空燃比在汽缸间变化，则浓侧的汽缸的空燃比修正量AFC成为从浓设定修正量AFCrich减少变更量α而得到的值。因而，浓侧的汽缸中的燃烧空燃比成为浓程度大的浓空燃比。这样，若浓程度变高，则即使SOx如上述那样牢固地吸藏于氧吸藏物质，也会招致SOx的脱离，因而会产生硫成分向贵金属表面的移动。
于是，在本变更例中，如图14所示，在平均空燃比被设为稀空燃比时执行汽缸间空燃比控制。除此之外，在平均空燃比被设为浓空燃比时不执行汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所有汽缸中燃烧空燃比都成为浓空燃比。由此，即使在平均空燃比被设为浓空燃比时，也能够抑制各汽缸的燃烧空燃比成为浓程度大的浓，因而能够抑制硫成分从氧吸藏物质向贵金属表面的移动。
图15是示出本变更例中的空燃比修正量的算出处理的控制例程的流程图。图15所示的控制例程除了删除了图9的步骤S26这一点之外，与图9所示的控制例程是同样的。
<第二实施方式>
接着，参照图16和图17，对本发明的第二实施方式的排气净化装置进行说明。第二实施方式的排气净化装置的结构和控制除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式的排气净化装置的结构和控制是同样的。
在上述第一实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为切换温度Tsw以上且为上限温度以下时，为了将上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat维持为高而进行汽缸间空燃比控制。但是，也存在用于将上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat维持为高的其他方法。于是，在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为切换温度Tsw以上时，不执行汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所有汽缸中燃烧空燃比都相等。除此之外，在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为切换温度Tsw以上且为上限温度Tlim以下时，进行用于将上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat维持为高温的与汽缸间空燃比控制不同的控制(以下，称作“高温维持控制”)。
此外，在本实施方式中，将对汽缸间空燃比控制的执行和停止进行切换的切换温度与平均空燃比控制中的使浓偏移量和稀偏移量的大小颠倒的切换温度设为相同。但是，也可以将对汽缸间空燃比控制的执行和停止进行切换的切换温度(第1切换温度)与平均空燃比控制中的使浓偏移量和稀偏移量的大小颠倒的切换温度(第2切换温度)设为不同的温度。
参照图16，对本实施方式中的平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制进行具体说明。图16是平均空燃比修正量AFCav等的与图10同样的时间图。
在图10所示的例子中，在时刻t4以前，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为其活性温度Tactc以上且低于切换温度Tsw。此时，进行与图10的时刻t4以前的控制同样的控制。此外，此时未执行高温维持控制。此外，作为用于将上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat维持为高温的高温维持控制，可举出使火花塞10的点火正时延迟的点火延迟控制。由此，从内燃机主体1排出的排气的温度上升，与此相伴，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat被维持为高温。或者，可举出在具备使从内燃机主体1排出的一部分排气返回到进气通路内的排气再循环(EGR)机构(未图示)的内燃机中，减少返回到吸气通路内的排气量的控制。通过该控制，从内燃机主体1排出的排气的温度也会上升，因而也能够将上游侧排气净化催化剂20的温度维持为高温。此外，高温维持控制不限于上述控制，只要是能够将上游侧排气净化催化剂20维持为切换温度Tsw以上的高温的控制即可，可以进行任意的控制。
另一方面，在图16所示的例子中，在时刻t4以后，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为切换温度Tsw以上。在本实施方式中，此时，与上述第一实施方式同样，平均空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich被设定成预定的第二浓设定修正量AFCrich2，稀设定修正量AFClean被设定成预定的第二稀设定修正量AFClean2。因此，此时，平均空燃比控制中的浓偏移量被设为比稀偏移量小。
除此之外，从图16可知，在本实施方式中，时刻t4以后，停止汽缸间空燃比控制。换言之，汽缸间空燃比控制中的变更量被设为零。其结果，在所有汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC都与平均空燃比修正量AFCav一致，由此，各汽缸的燃烧空燃比被控制成在所有汽缸中燃烧空燃比都相等。
进而，在本实施方式中，在时刻t4以后，执行用于将上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat维持为高温的高温维持控制。具体而言，例如，在时刻t4以后，使火花塞10的点火正时与时刻t4以前相比延迟。在本实施方式中，时刻t4以后，进行一定的高温维持控制。因此，例如，在作为高温维持控制进行了点火正时的延迟的情况下，在时刻t4以后，与上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat等无关，点火时期始终以大致一定的延迟量延迟。
在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为切换温度Tsw以上时，平均空燃比控制中的浓偏移量也被设为比稀偏移量小。因而，吸藏于上游侧排气净化催化剂20的硫成分容易脱离。另外，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat通过高温维持控制而升高。其结果，在本实施方式中，也能够使吸藏于上游侧排气净化催化剂20的SOx和/或硫成分的每单位时间的脱离量增大，另外，也能够抑制SOx和/或硫成分向上游侧排气净化催化剂20吸藏。
此外，在上述实施方式中，在时刻t4以后，与上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat无关而进行一定的高温维持控制。但是，也可以使高温维持控制所实现的上游侧排气净化催化剂20的加热量根据上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat而变化。具体而言，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat越高，则可以使高温维持控制所实现的加热量越少。因此，例如，在作为高温维持控制进行了点火正时的延迟的情况下，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat越高，则使点火正时越向提前侧偏移。
图17是示出关于汽缸间空燃比控制的执行条件是否成立的判定处理和高温维持控制的执行判定处理的控制例程的流程图。图示的控制例程以一定时间间隔的中断来进行。
步骤S51、S52、S54与图13的步骤S41、S42、S44是同样的，所以省略说明。在本控制例程中，在步骤S53中，判定上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat是否低于切换温度Tsw。并且，在步骤S53中在判定为上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为切换温度Tsw以上的情况下，进入步骤S55。在步骤S55中，汽缸间空燃比控制执行标志Fd被复位成0，控制例程结束。
另一方面，在步骤S53中判定为上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat低于切换温度Tsw的情况下，若步骤S51、S52以及S54中的判定也都成立，则进入步骤S56。在步骤S56中，汽缸间空燃比控制执行标志Fd被设为1。接着，在步骤S57中，判定上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat是否低于上限温度Tlim。在判定为上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat为上限温度Tlim以上的情况下，控制例程结束。另一方面，在判定为上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat低于上限温度Tlim的情况下，进入步骤S58。在步骤S58中，执行高温维持控制，控制例程结束。
<第三实施方式>
接着，参照图18～图20，对本发明的第三实施方式的排气净化装置进行说明。第三实施方式的排气净化装置的结构和控制除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式和第二实施方式的排气净化装置的结构和控制是同样的。
在本实施方式的平均空燃比控制中，首先，在将目标平均空燃比设定成了浓设定空燃比的状态下，当判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓空燃比时，目标平均空燃比被切换成稀设定空燃比。由此，平均空燃比变化成稀空燃比。
当目标平均空燃比被切换成稀设定空燃比后，对流入上游侧排气净化催化剂20的排气的氧过剩或不足量进行累计。氧过剩或不足量是指在想要使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比为理论空燃比时成为过剩的氧的量或者不足的氧的量(过剩的未燃气体等的量)。特别地，在目标平均空燃比成为了稀设定空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20的排气中的氧成为过剩，该过剩的氧被吸藏于上游侧排气净化催化剂20。因此，氧过剩或不足量的累计值(以下，称作“累计氧过剩或不足量”)可以说表示上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA。
此外，氧过剩或不足量的算出基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比以及在上游侧排气净化催化剂20中流通的排气的流量或来自燃料喷射阀11的燃料供给量等来进行。具体而言，流入上游侧排气净化催化剂20的排气中的氧过剩或不足量OED例如通过下述式(2)算出。
OED＝0.23×Qi×(AFup-AFR)…(2)
在此，0.23表示空气中的氧浓度，Qi表示燃料喷射量，AFup表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，AFR表示成为控制中心的空燃比(在本实施方式中是理论空燃比)。
当对这样算出的氧过剩或不足量进行累计而得到的累计氧过剩或不足量成为预先设定的切换基准值(相当于预先设定的切换基准吸藏量Cref)以上时，到此为止被设定为稀设定空燃比的目标平均空燃比被切换成浓设定空燃比。即，在开始将平均空燃比控制成稀空燃比之后的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA达到了预先设定的切换基准吸藏量Cref时，平均空燃比被切换成浓空燃比。
之后，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比再次成为了浓判定空燃比以下时，目标平均空燃比再次被设为稀设定空燃比，之后反复进行同样的操作。这样，在本实施方式中，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的目标平均空燃比也被交替地设定成稀设定空燃比和浓设定空燃比。
参照图18，对本实施方式的平均空燃比控制进行具体说明。图18是平均空燃比修正量AFCav等的与图4同样的时间图。在图18所示的例子中，在时刻t1～t2，平均空燃比修正量AFCav被设定成浓设定修正量AFCrich。即，目标平均空燃比被设为浓空燃比，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup为浓空燃比。流入上游侧排气净化催化剂20的排气中所包含的未燃HC、CO被上游侧排气净化催化剂20净化，与此相伴，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐减少。另一方面，通过上游侧排气净化催化剂20中的未燃HC、CO的净化，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn大致成为理论空燃比。
之后，当上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少而接近零时，流入到上游侧排气净化催化剂20的一部分未燃HC、CO开始从上游侧排气净化催化剂20流出。因而，在图示的例子中，在时刻t2，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich。
在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下时，为了增大氧吸藏量OSA，平均空燃比修正量AFCav被切换成稀设定修正量AFClean。因此，目标平均空燃比被向稀空燃比切换。此时，累计氧过剩或不足量ΣOED被复位成零。
当在时刻t2将平均空燃比修正量AFCav切换成稀设定修正量AFClean后，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比从浓空燃比变化成稀空燃比。另外，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为稀空燃比。除此之外，在时刻t2以后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐增大，累计氧过剩或不足量ΣOED也渐渐增大。另外，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比Afdwn向理论空燃比收敛。
之后，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增加，则在时刻t3，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA达到切换基准吸藏量Cref。此时，累计氧过剩或不足量ΣOED达到相当于切换基准吸藏量Cref的切换基准值OEDref。在本实施方式中，当累计氧过剩或不足量ΣOED成为切换基准值OEDref以上时，为了中止氧向上游侧排气净化催化剂20的吸藏，平均空燃比修正量AFCav被切换成浓设定修正量AFCrich。因此，目标平均空燃比被设为浓空燃比。另外，此时，累计氧过剩或不足量ΣOED被复位成零。之后，在平均空燃比控制中，反复进行时刻t1～t3的控制。
此外，切换基准吸藏量Cref被设定为与上游侧排气净化催化剂20未使用时的最大可吸藏氧量Cmax相比足够低。因而，即使在实际的排气的空燃比非意图地瞬间大幅偏离了目标平均空燃比时，氧吸藏量OSA也不会达到最大可吸藏氧量Cmax。反过来说，切换基准吸藏量Cref被设为足够少的量，以使得即使产生如上所述的非意图的空燃比的偏离，氧吸藏量OSA也不会达到最大可吸藏氧量Cmax。例如，切换基准吸藏量Cref被设为上游侧排气净化催化剂20未使用时的最大可吸藏氧量Cmax的3/4以下，优选设为1/2以下，更优选设为1/5以下。
根据本实施方式，在从上游侧排气净化催化剂20流出氧和/或NOx之前，目标平均空燃比被从稀空燃比切换成浓空燃比。因而，能够始终抑制来自上游侧排气净化催化剂20的NOx排出量。即，只要进行着上述控制，基本上就能够使来自上游侧排气净化催化剂20的NOx排出量大致为零。另外，由于算出累计氧过剩或不足量ΣOED时的累计期间短，所以与长期进行累计的情况相比，不容易产生算出误差。因而，可抑制因累计氧过剩或不足量ΣOED的算出误差而排出NOx。
此外，在本实施方式中，不管是在平均空燃比修正量AFCav被设定成浓设定修正量AFCrich的期间(例如，时刻t1～t2)，还是在被设定成稀设定修正量AFClean的期间(例如，时刻t2～t3)，都执行汽缸间空燃比控制。特别地，在图18所示的例子中，在浓侧的汽缸中，空燃比修正量AFC被设定成从平均空燃比修正量AFCav减去变更量α而得到的值。另一方面，在稀侧的汽缸中，空燃比修正量AFC被设定成向平均空燃比修正量AFCav加上变更量α而得到的值。但是，也可以与上述第一实施方式的变更例同样，在平均空燃比修正量AFCav被设定成浓设定修正量的期间中不执行汽缸间空燃比控制。
<具体控制的说明和流程图>
接着，参照图19，对上述实施方式中的排气净化装置的控制装置进行具体说明。图19是与图8同样的功能框图，相对于图8所示的功能框图加入了氧过剩或不足量算出单元A4。
氧过剩或不足量算出单元A4基于由燃料喷射量算出单元A3算出的燃料喷射量Qi和上游侧空燃比传感器40的输出空燃比Afup，算出累计氧过剩或不足量ΣOED。氧过剩或不足量算出单元A4例如通过上述式(2)将上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与控制中心空燃比的差量乘上燃料喷射量Qi，并且通过对求出的值进行累计来算出累计氧过剩或不足量ΣOED。另外，在本实施方式中，在空燃比修正量算出单元A5中，除了下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn之外，还基于由氧过剩或不足量算出单元A4算出的累计氧过剩或不足量ΣOED来算出平均空燃比修正量AFCav和各汽缸的空燃比修正量AFC。
图20是示出第二实施方式中的空燃比修正量的算出处理的控制例程的流程图。图示的控制例程以一定时间间隔的中断来进行。图20的步骤S61～S68和步骤S70～S77与图9的步骤S11～S18和步骤S20～S27是同样的，所以省略说明。
在图20所示的控制例程中，在步骤S62中判定为浓标志Fr不是1的情况下，进入步骤S69。在步骤S69中，判定平均空燃比修正量AFCav被切换后的累计氧过剩或不足量ΣOED是否为切换基准值OEDref以上。在累计氧过剩或不足量ΣOED比切换基准值OEDref少的情况下，进入步骤S70。另一方面，在判定为累计氧过剩或不足量ΣOED为切换基准值OEDref以上的情况下，进入步骤S71。

Claims (13)

1.一种内燃机的排气净化装置，所述内燃机具有多个汽缸，其中，
所述排气净化装置具备：排气净化催化剂，其配置于内燃机排气通路，并且能够吸藏氧；下游侧空燃比传感器，其配置于该排气净化催化剂的排气流动方向下游侧；以及控制装置，其控制流入所述排气净化催化剂的排气的平均空燃比和在各汽缸中进行燃烧时的燃烧空燃比，
所述控制装置执行平均空燃比控制，并且在所述排气净化催化剂的温度比预定的第1切换温度低的情况下执行汽缸间空燃比控制，所述平均空燃比控制是如下控制：将所述平均空燃比交替地控制成比理论空燃比浓的浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比，所述汽缸间空燃比控制是如下控制：控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得即使在通过所述平均空燃比控制将所述平均空燃比控制成了稀空燃比时，所述多个汽缸中也至少有一个汽缸中的燃烧空燃比为浓空燃比，
在所述平均空燃比控制中，在所述排气净化催化剂的温度比预定的第2切换温度低时，控制所述平均空燃比，以使得在将所述平均空燃比控制成稀空燃比时的该平均空燃比与理论空燃比之差即稀偏移量比在将所述平均空燃比控制成浓空燃比时的该平均空燃比与理论空燃比之差即浓偏移量小，并且，在所述排气净化催化剂的温度为所述第2切换温度以上时，控制所述平均空燃比，以使得所述稀偏移量比所述浓偏移量大。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度为所述第1切换温度以上的情况下也执行所述汽缸间空燃比控制。
3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度比预定的上限温度高的情况下，不执行所述汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所有汽缸中燃烧空燃比全都相等，所述上限温度被设为比所述第1切换温度高的温度。
4.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度比预定的上限温度高的情况下，不执行所述汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所有汽缸中燃烧空燃比全都相等，所述上限温度被设为比所述第1切换温度高的温度。
5.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度为所述第1切换温度以上时，不执行所述汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所有汽缸中燃烧空燃比全都相等。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得即使在通过所述平均空燃比控制将所述平均空燃比控制成了浓空燃比时，所述多个汽缸中也至少有一个汽缸中的燃烧空燃比为稀空燃比。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述平均空燃比被控制成了浓空燃比时，不执行所述汽缸间空燃比控制，而是控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中燃烧空燃比全都成为浓空燃比。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，在将所述平均空燃比控制成了浓空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时将所述平均空燃比切换成稀空燃比，并且，在将所述平均空燃比控制成了稀空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上时将所述平均空燃比切换成浓空燃比。
9.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，在将所述平均空燃比控制成了浓空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时将所述平均空燃比切换成稀空燃比，并且，在将所述平均空燃比控制成了稀空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上时将所述平均空燃比切换成浓空燃比。
10.根据权利要求7所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，在将所述平均空燃比控制成了浓空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时将所述平均空燃比切换成稀空燃比，并且，在将所述平均空燃比控制成了稀空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上时将所述平均空燃比切换成浓空燃比。
11.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，在将所述平均空燃比控制成了浓空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时将所述平均空燃比切换成稀空燃比，并且，在开始将所述平均空燃比控制成稀空燃比之后的所述排气净化催化剂的氧吸藏量达到了比该排气净化催化剂的最大可吸藏氧量少的预先设定的切换基准吸藏量时，将所述平均空燃比切换成浓空燃比。
12.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，在将所述平均空燃比控制成了浓空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时将所述平均空燃比切换成稀空燃比，并且，在开始将所述平均空燃比控制成稀空燃比之后的所述排气净化催化剂的氧吸藏量达到了比该排气净化催化剂的最大可吸藏氧量少的预先设定的切换基准吸藏量时，将所述平均空燃比切换成浓空燃比。
13.根据权利要求7所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，在将所述平均空燃比控制成了浓空燃比的情况下，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时将所述平均空燃比切换成稀空燃比，并且，在开始将所述平均空燃比控制成稀空燃比之后的所述排气净化催化剂的氧吸藏量达到了比该排气净化催化剂的最大可吸藏氧量少的预先设定的切换基准吸藏量时，将所述平均空燃比切换成浓空燃比。
CN201610136209.XA 2015-03-12 2016-03-10 内燃机的排气净化装置 Expired - Fee Related CN105971750B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-050029 2015-03-12
JP2015050029A JP6233336B2 (ja) 2015-03-12 2015-03-12 内燃機関の排気浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105971750A CN105971750A (zh) 2016-09-28
CN105971750B true CN105971750B (zh) 2018-11-27

Family

ID=55696892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610136209.XA Expired - Fee Related CN105971750B (zh) 2015-03-12 2016-03-10 内燃机的排气净化装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9719451B2 (zh)
EP (1) EP3101245B1 (zh)
JP (1) JP6233336B2 (zh)
CN (1) CN105971750B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6946815B2 (ja) * 2017-07-24 2021-10-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7196391B2 (ja) * 2017-11-08 2022-12-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6881247B2 (ja) * 2017-11-08 2021-06-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6926968B2 (ja) 2017-11-08 2021-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6866827B2 (ja) * 2017-11-15 2021-04-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6733651B2 (ja) * 2017-12-27 2020-08-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP7000947B2 (ja) * 2018-03-26 2022-01-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7070217B2 (ja) * 2018-08-07 2022-05-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6992703B2 (ja) * 2018-08-07 2022-01-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102019005008A1 (de) * 2019-07-17 2021-01-21 Daimler Ag Verfahren zum Erwärmen eines Katalysators einer Verbrennungskraftmaschine sowie Verbrennungskraftmaschine
DE102019218427A1 (de) * 2019-11-28 2021-06-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Diagnose von mehreren Lambdasonden
CN113803136B (zh) * 2020-06-12 2023-02-03 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置及催化剂
KR20220068525A (ko) 2020-11-19 2022-05-26 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7003944B2 (en) * 2003-03-27 2006-02-28 Ford Global Technologies, Llc Computing device to generate even heating in exhaust system
US7146799B2 (en) * 2003-03-27 2006-12-12 Ford Global Technologies, Llc Computer controlled engine air-fuel ratio adjustment
WO2007023380A1 (en) * 2005-08-22 2007-03-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification apparatus of internal combustion engine and control method thereof

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5414994A (en) 1994-02-15 1995-05-16 Ford Motor Company Method and apparatus to limit a midbed temperature of a catalytic converter
JP3360645B2 (ja) * 1998-04-15 2002-12-24 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3500968B2 (ja) * 1998-06-17 2004-02-23 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
CN1170058C (zh) 2000-02-24 2004-10-06 日产自动车株式会社 发动机废气净化设备
JP3873904B2 (ja) * 2003-02-26 2007-01-31 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US7377104B2 (en) 2004-03-05 2008-05-27 Ford Global Technologies, Llc Engine control system with mixed exhaust gas oxygen sensor types
JP4840590B2 (ja) * 2006-10-30 2011-12-21 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気制御装置
JP2008223644A (ja) 2007-03-14 2008-09-25 Denso Corp 内燃機関の制御装置
JP2009180128A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP4924646B2 (ja) 2009-03-31 2012-04-25 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
JP5586679B2 (ja) 2012-12-17 2014-09-10 ダイハツ工業株式会社 運転支援装置
RU2619092C2 (ru) 2013-01-29 2017-05-11 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Система управления двигателем внутреннего сгорания

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7003944B2 (en) * 2003-03-27 2006-02-28 Ford Global Technologies, Llc Computing device to generate even heating in exhaust system
US7146799B2 (en) * 2003-03-27 2006-12-12 Ford Global Technologies, Llc Computer controlled engine air-fuel ratio adjustment
WO2007023380A1 (en) * 2005-08-22 2007-03-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification apparatus of internal combustion engine and control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US20160265467A1 (en) 2016-09-15
EP3101245A1 (en) 2016-12-07
EP3101245B1 (en) 2020-05-06
JP6233336B2 (ja) 2017-11-22
JP2016169665A (ja) 2016-09-23
US9719451B2 (en) 2017-08-01
CN105971750A (zh) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105971750B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN105971751B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN105971700B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN106337752B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN105745423B (zh) 内燃机的控制装置
CN102859160B (zh) 催化剂异常诊断装置
CN105612332B (zh) 内燃发动机的控制装置
CN106574567B (zh) 内燃发动机的控制系统
CN105765200B (zh) 空燃比传感器的异常诊断系统
JP6579121B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5024676B2 (ja) 触媒劣化抑制装置
CN106089461A (zh) 内燃机
CN106438071B (zh) 内燃机
CN105531469B (zh) 内燃机的控制装置
KR20150099838A (ko) 내연 기관의 제어 장치
JP5041100B2 (ja) 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置
CN107448307A (zh) 用于内燃机的废气控制装置及其控制方法
CN109763907A (zh) 内燃机的排气净化装置
JP6584154B2 (ja) 触媒診断装置
CN108240264A (zh) 用于内燃发动机的控制装置
JP6669100B2 (ja) 内燃機関の異常診断装置
JP4844587B2 (ja) 触媒劣化診断装置
CN106460692B (zh) 内燃机的控制系统
CN109751139A (zh) 内燃机的排气净化装置
JP2009150367A (ja) 内燃機関の触媒劣化診断装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181127

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee