CN105971751B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的排气净化装置。具有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排气的平均空燃比和各汽缸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的燃烧空燃比为浓空燃比的控制。在平均空燃比控制中，控制平均空燃比，以使得将平均空燃比控制成稀空燃比时的稀偏移量比将平均空燃比控制成浓空燃比时的浓偏移量小。

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。
于是，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种内燃机的排气净化装置，其能够抑制由硫成分引起的催化剂贵金属的活性下降，并且能够抑制排气净化催化剂的氧吸藏能力的下降。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，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和汽缸间空燃比控制，所述平均空燃比控制是如下控制：将所有汽缸中的燃烧空燃比的平均值即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，控制所述平均空燃比，以使得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。
第2发明根据第1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，以使得即使在由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3发明根据第1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4发明根据第1～第3发明的任一发明，所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的一部分汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的剩余汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的燃烧空燃比与所述平均空燃比之差，与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的燃烧空燃比与所述平均空燃比之差相等。
第5发明根据第1～第4发明的任一发明，所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中一部分的汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中剩余的汽缸中成为比所述平均空燃比稀，在所述汽缸间空燃比控制中被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的燃烧空燃比与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的燃烧空燃比之差，比所述平均空燃比控制中的所述浓偏移量与所述稀偏移量的合计值大。
第6发明根据第1～第5发明的任一发明，所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度比该排气净化催化剂的活性温度低的情况下，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，以使得在所述多个汽缸中燃烧空燃比全都相等。
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，以使得在所述多个汽缸中燃烧空燃比全都相等，所述上限温度比所述排气净化催化剂的活性温度高。
第8发明根据第7发明，所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度从比所述上限温度高的温度开始下降的情况下，即使所述排气净化催化剂的温度成为所述上限温度以下，也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相等，直到所述排气净化催化剂的温度达到预定的切换温度，在所述排气净化催化剂的温度成为了所述切换温度以下时，执行所述汽缸间空燃比控制，所述切换温度比所述上限温度低且比所述活性温度高。
第9发明根据第1～第8发明的任一发明，所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在通过所述平均空燃比控制而所述平均空燃比刚从浓空燃比切换成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃烧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刚从稀空燃比切换成浓空燃比后的最初的汽缸中，燃烧空燃比比所述平均空燃比浓。
第10发明根据第1～第9发明的任一发明，所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的一部分汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的剩余汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，在开始所述汽缸间空燃比控制时，控制燃烧空燃比，以使得在开始后最初进行燃料供给的汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓。
第11发明根据第10发明，在即将开始所述汽缸间空燃比控制之前进行了使从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比成为浓空燃比的控制的情况下，在开始该汽缸间空燃比控制时，控制燃烧空燃比，以使得在开始后最初进行燃料供给的汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀。
第12发明根据第1～第11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13发明根据第1～第11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。
第14发明根据第1～第13发明的任一发明，所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，至少在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时，将所述平均空燃比控制成与所述输出空燃比比所述浓判定空燃比时大相比稀程度较大的稀空燃比。
第15发明根据第14发明，所述控制装置，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比为所述浓判定空燃比以下时，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16发明根据第1～第15发明的任一发明，所述控制装置，在所述平均空燃比控制中，至少在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比为比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上时，将所述平均空燃比控制成与所述输出空燃比比所述稀判定空燃比小时相比浓程度较大的浓空燃比。
第17发明根据第16发明，所述控制装置，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比为所述稀判定空燃比以上时，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18发明根据第1～第17发明的任一发明，所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，当所述排气净化催化剂的劣化程度变大时，减小在执行所述汽缸间空燃比控制的期间被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的空燃比与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
第19发明根据第1～第18发明的任一发明，当所述排气净化催化剂的劣化程度变大时，减小所述平均空燃比控制中的所述浓偏移量以及所述稀偏移量。
第20发明根据第1～第19发明的任一发明，所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，当向燃烧室供给的吸入空气量变多时，减小在执行所述汽缸间空燃比控制的期间被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的空燃比与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
第21发明根据第1～第20发明的任一发明，当向燃烧室供给的吸入空气量变多时，减小所述平均空燃比控制中的所述浓偏移量以及所述稀偏移量。
第22发明根据第1～第21发明的任一发明，所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，当所述排气净化催化剂的温度变高时，减小在执行所述汽缸间空燃比控制的期间被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的空燃比与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
发明效果
根据本发明，能够提供一种内燃机的排气净化装置，其能够抑制由硫成分引起的催化剂贵金属的活性下降，并且能够抑制排气净化催化剂的氧吸藏能力的下降。
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是平均空燃比修正量等的时间图。
图7是平均空燃比修正量等的时间图。
图8是示意性地表示排气净化催化剂的载体表面的图。
图9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10是控制装置的功能框图。
图11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12是上游侧排气净化催化剂的温度等的时间图。
图13是平均空燃比修正量等的时间图。
图14是平均空燃比修正量等的时间图。
图15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16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17是平均空燃比修正量等的时间图。
图18是示出第一实施方式的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19是平均空燃比修正量等的时间图。
图20是控制装置的功能框图。
图21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22是平均空燃比修正量等的时间图。
图23是示出第三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24是平均空燃比修正量等的时间图。
图25是示出最大可吸藏氧量与汽缸间空燃比控制中的变更量α以及平均空燃比控制中的设定修正量的关系的图。
图26是示出变更量和设定空燃比的算出处理的控制例程的流程图。
图27是平均空燃比修正量等的时间图。
图28是示出向各汽缸的燃烧室吸入的吸入空气量与汽缸间空燃比控制中的变更量α以及平均空燃比控制中的设定修正量的关系的图。
图29是示出变更量和设定空燃比的算出处理的控制例程的流程图。
图30是平均空燃比修正量等的时间图。
图31是示出排气净化催化剂的温度与汽缸间空燃比控制中的变更量的关系的图。
图32是示出变更量的算出处理的控制例程的流程图。
图33是空燃比修正量的时间图。
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，在本实施方式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，燃烧空燃比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。
<目标平均空燃比的切换和汽缸间空燃比控制>
如上所述，在平均空燃比控制中，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，目标平均空燃比被从浓设定空燃比向稀设定空燃比切换。由此，平均空燃比被从浓空燃比切换成稀空燃比。在本实施方式中，进行汽缸间空燃比控制，以使得在平均空燃比刚从浓空燃比切换成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃烧空燃比比平均空燃比稀。对此，参照图6进行说明。
图6是平均空燃比修正量、各汽缸的空燃比修正量以及下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的时间图。在图示的例子中，在时刻t1以前，平均空燃比修正量AFCav被设为浓设定修正量AFCrich。除此之外，通过汽缸间空燃比控制，在浓侧的汽缸中，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，在稀侧的汽缸中，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。
在图示的例子中，在时刻t1，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。此时，由于在2号汽缸中进行着燃烧，所以接着进行来自燃料喷射阀11的燃料供给的是1号汽缸。于是，从接着进行燃料供给的1号汽缸起，平均空燃比修正量AFCav向稀设定修正量AFClean切换。
另一方面，在时刻t1以前，1号汽缸在汽缸间空燃比控制中被设为了浓侧的汽缸。因此，若如时刻t1以前的操作那样进行汽缸间空燃比控制，则平均空燃比修正量AFCav刚被切换成稀设定修正量AFClean后的1号汽缸成为浓侧的汽缸。但是，在本实施方式中，在该1号汽缸中，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。即，该1号汽缸被设为稀侧的汽缸。其结果，在本实施方式中，在平均空燃比刚从浓空燃比切换成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀。之后，在3号汽缸中，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。
除此之外，在本实施方式中，进行汽缸间空燃比控制，以使得在平均空燃比刚从稀空燃比切换成浓空燃比后的最初的汽缸中，燃烧空燃比比平均空燃比浓。对此，参照图7进行说明。
图7是平均空燃比修正量、各汽缸的空燃比修正量以及下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的时间图，是与图6同样的图。在图示的例子中，在时刻t1以前，平均空燃比修正量AFCav被设为稀设定修正量AFClean。除此之外，通过汽缸间空燃比控制，在浓侧的汽缸中，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，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。
在图示的例子中，在时刻t1，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。此时，由于在1号汽缸中进行着燃烧，所以接着进行来自燃料喷射阀11的燃料供给的是3号汽缸。于是，从接着进行燃料供给的3号汽缸起，平均空燃比修正量AFCav向浓设定修正量AFCrich切换。
另一方面，在时刻t1以前，3号汽缸在汽缸间空燃比控制中被设为稀侧的汽缸。因此，若如时刻t1以前的操作那样进行汽缸间空燃比控制，则平均空燃比修正量AFCav刚被切换成浓设定修正量AFCrich后的3号汽缸成为稀侧的汽缸。但是，在本实施方式中，在该3号汽缸中，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。即，该3号汽缸被设为浓侧的汽缸。其结果，在本实施方式中，在平均空燃比刚从稀空燃比切换成浓空燃比后的最初的汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比浓。之后，在4号汽缸中，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。
<平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制的效果>
接着，参照图8和图9，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8，对进行如上所述的平均空燃比控制的效果进行说明。图8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8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8(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8(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8(B)中示出该情形。如图8(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8(C)中示出该情形。如图8(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8(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，在本实施方式的排气净化装置中，在平均空燃比控制中，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，在本实施方式中，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9，对进行汽缸间空燃比控制的效果进行说明。图9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9(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9(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9(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9(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9(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9(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9(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9(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9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9(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9(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8(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，根据本实施方式，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。
另外，在上述实施方式中，在平均空燃比刚从浓空燃比切换成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀。在此，在平均空燃比被从浓空燃比切换成稀空燃比时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量几乎为零。在该状态下，若在刚将平均空燃比切换成稀空燃比后的最初的汽缸中使燃烧空燃比为浓空燃比，则排气中的未燃HC、CO会不被上游侧排气净化催化剂20净化而流出。与此相对，在本实施方式中，由于在最初的汽缸中燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀，所以能够防止未燃HC、CO从上游侧排气净化催化剂20流出。
同样，在上述实施方式中，在平均空燃比刚从稀空燃比切换成浓空燃比后的最初的汽缸中，燃烧空燃比被设为比平均空燃比浓。在平均空燃比被从稀空燃比切换成浓空燃比时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA大致为最大可吸藏氧量Cmax。在该状态下，若在刚将平均空燃比切换成浓空燃比后的最初的汽缸中使燃烧空燃比为稀空燃比，则排气中的氧和NOx会不被上游侧排气净化催化剂20净化而流出。与此相对，在本实施方式中，由于在最初的汽缸中燃烧空燃比被设为比平均空燃比浓，所以能够防止氧和NOx从上游侧排气净化催化剂20流出。
<具体控制的说明>
接着，参照图10和图11，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10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10，一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11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11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。
<平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制的执行定时>
接着，参照图12，对上游侧排气净化催化剂20的温度与平均空燃比控制以及汽缸间空燃比控制的执行定时的关系进行说明。图12是上游侧排气净化催化剂20的温度、平均空燃比控制的执行与否、汽缸间空燃比控制的执行与否的时间图。
从图12可知，在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度小于其活性温度(例如，净化率成为50％左右的400℃)Tactc的情况下，不执行上述汽缸间空燃比控制。取而代之，在该情况下，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小于其活性温度Tactc的情况下，也不执行平均空燃比控制。取而代之，在该情况下，所有汽缸的空燃比修正量AFC都维持为零，因而，在所有汽缸中燃烧空燃比都被大致设为理论空燃比。
另外，从图12可知，在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度比上限温度(例如，800℃)Tlimc高的情况下，不执行汽缸间空燃比控制。取而代之，在该情况下，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。此时，由于维持平均空燃比控制的执行，所以各汽缸的燃烧空燃比被控制成与目标平均空燃比一致。但是，在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的温度从比上限温度Tlimc高的温度开始下降的情况下，即使上游侧排气净化催化剂20的温度成为上限温度Tlimc以下，也不执行汽缸间空燃比控制，直到上游侧排气净化催化剂20的温度达到比上限温度Tlimc低且比活性温度Tactc高的切换温度(例如，750℃)Tsw。在该情况下，取而代之，也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。然后，在上游侧排气净化催化剂20的温度成为了切换温度Tsw以下时，执行汽缸间空燃比控制。
接着，对这样根据温度来变更平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制的执行状态的效果进行说明。在此，若进行上述的平均空燃比控制和/或汽缸间空燃比控制，则向上游侧排气净化催化剂20流入未燃HC、CO和NOx。因而，若上游侧排气净化催化剂20未达到活性温度，则这些未燃HC、CO和NOx有可能会不被上游侧排气净化催化剂20净化而流出。在本实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20比活性温度低的情况下，设为不进行平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制。因而，流入上游侧排气净化催化剂20的排气中的未燃HC、CO浓度下降，由此能够抑制来自上游侧排气净化催化剂20的未燃HC、CO等的流出。
另外，当上游侧排气净化催化剂20的温度比上限温度高时，其温度越高，则在上游侧排气净化催化剂20上担载的贵金属越烧结，因而催化剂活性越下降。另一方面，若执行汽缸间空燃比控制，则向上游侧排气净化催化剂20流入未燃HC、CO和氧，因此，这些未燃HC、CO在上游侧排气净化催化剂20中燃烧，上游侧排气净化催化剂20的温度上升。与此相对，在本实施方式中，当上游侧排气净化催化剂20的温度成为上限温度以上时，停止汽缸间空燃比控制的执行。由此，能够抑制在上游侧排气净化催化剂20的温度达到上限温度后继续上升，因而能够抑制在上游侧排气净化催化剂20上担载的贵金属的烧结。此外，在本实施方式中，“上限温度”是指催化剂活性会因上游侧排气净化催化剂20的温度上升而下降到一定程度以下的温度。
<汽缸间空燃比控制开始时的燃烧空燃比控制>
接着，参照图13和图14，对开始汽缸间空燃比控制时的各汽缸中的燃烧空燃比的控制进行说明。图13是平均空燃比修正量、空燃比修正量、催化剂温度、平均空燃比控制的有无以及汽缸间空燃比控制的有无的时间图。特别地，图13示出了上游侧排气净化催化剂20的温度从小于活性温度变化到活性温度以上从而开始汽缸间空燃比控制的情况下的各参数的推移。
在图13所示的例子中，在时刻t1以前，上游侧排气净化催化剂20的温度小于活性温度Tactc。因而，在时刻t1以前，未执行平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制。其结果，在所有汽缸中空燃比修正量AFC都被设为零，因而，在所有汽缸中燃烧空燃都比被大致设为理论空燃比。
在图示的例子中，在时刻t1，上游侧排气净化催化剂20的温度成为活性温度Tactc以上。此时，由于在2号汽缸中进行着燃烧，所以接着进行来自燃料喷射阀11的燃料供给的是1号汽缸。于是，从接着进行燃料供给的1号汽缸起，开始平均空燃比控制，在图13所示的例子中，平均空燃比修正量AFCav被设定为浓设定修正量AFCrich。此外，在开始平均空燃比控制时，也可以将平均空燃比修正量AFCav设定为稀设定修正量AFClean。
除此之外，图13所示的例子中，从在时刻t1以后最初进行来自燃料喷射阀11的燃料供给的1号汽缸起，开始汽缸间空燃比控制。特别地，在本实施方式中，在开始汽缸间空燃比控制时，最初进行燃料供给的汽缸基本上被设为浓侧的汽缸。即，在开始汽缸间空燃比控制时，基本上在开始后最初进行燃料供给的汽缸中将燃烧空燃比控制成比平均空燃比浓。因此，在图13所示的例子中，在时刻t1以后最初进行燃料供给的1号汽缸中，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。
这样，在汽缸间空燃比控制开始后，通过在最初进行燃料供给的汽缸中将燃烧空燃比设为浓，能够使在汽缸间空燃比控制开始时吸藏于氧吸藏物质的氧脱离。由于可认为氧和SOx以同样的形态吸藏于氧吸藏物质，所以通过使氧从氧吸藏物质脱离，能够使SOx容易吸藏于氧吸藏物质。
另外，在内燃机的运转期间，进行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(以下，称作“浓化控制”)。作为这样的控制，例如可举出如以控制。作为第一个控制，可举出如下的恢复后浓控制：在内燃机的运转期间暂时停止来自燃料喷射阀11的燃料供给的燃料切断控制结束后，将流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比控制成浓空燃比。该恢复后浓控制为了使在燃料切换控制期间增大了的排气净化催化剂20、24的氧吸藏量减少而进行。作为第二个控制，可举出如下的动力增加控制：在内燃机负荷急剧上升到了最大负荷的情况下等，暂时使来自燃料喷射阀11的燃料喷射量增加。作为第三个控制，可举出如下的过度升温防止控制：为了防止上游侧排气净化催化剂20的温度过度上升，使来自燃料喷射阀11的燃料喷射量增加，通过其气化热最终使排气的温度下降。
在该浓化控制的执行期间，基本上停止平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制。然后，当浓化控制结束时，再次开始这些平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制。在该情况下，由于进行了浓化控制，所以在平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制再次开始时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA大致为零。因而，若在这些控制再次开始时如上述那样将最初进行燃料供给的汽缸设为浓侧的汽缸，则从该汽缸排出的排气中的未燃HC、CO会不被上游侧排气净化催化剂20净化。
于是，在本实施方式中，若在即将开始汽缸间空燃比控制之前进行了浓化控制，则即使是在开始汽缸间空燃比控制时，在开始后最初进行燃料供给的汽缸中，也将燃烧空燃比控制成比所述平均空燃比稀。在图14中示出该情形。图14是示出通过浓化控制结束而开始汽缸间空燃比控制的情况下的各参数的推移的与图13同样的图。
在图14所示的例子中，在时刻t1浓化控制结束。虽然在时刻t1以前未执行汽缸间空燃比控制和平均空燃比控制，但通过浓化控制，燃烧空燃比在所有汽缸中都成为了一定的浓空燃比(在图14中，用虚线示出了与此时的燃烧空燃比相当的空燃比修正量)。
在时刻t1，由于在4号汽缸中进行着燃烧，所以接着进行来自燃料喷射阀11的燃料供给的是2号汽缸。在本实施方式中，从接着进行燃料供给的2号汽缸起，开始平均空燃比控制，平均空燃比修正量AFCav被设定为稀设定修正量AFClean。
除此之外，在图14所示的例子中，从在时刻t1以后最初进行来自燃料喷射阀11的燃料供给的2号汽缸起，开始汽缸间空燃比控制。除此之外，在即将开始汽缸间空燃比控制之前进行了浓化控制的情况下，在开始汽缸间空燃比控制时，最初进行燃料供给的汽缸被设为稀侧的汽缸。即，在浓控制后开始汽缸间空燃比控制时，在开始后最初进行燃料供给的汽缸中将燃烧空燃比控制成比平均空燃比稀。因此，在图14所示的例子中，在时刻t1以后最初进行燃料供给的2号汽缸中，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。
<流程图>
图15是示出关于平均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。
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，例如可举出不处于浓化控制的执行期间等。
并且，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Tactc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S34。在步骤S34中，平均空燃比控制执行标志Fa被设为1。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。若在步骤S34中平均空燃比控制执行标志Fa被为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，在判定为步骤S31～S33的判定的至少某一方不成立的情况下，进入步骤S35。在步骤S35中，平均空燃比控制执行标志Fa被复位成0，控制例程结束。
图16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与图15的步骤S31～S33是同样的，所以省略说明。在本控制例程中，除了步骤S41、S42以及S44之外，在步骤S43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Tlimc以下。并且，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Tlimc高的情况下，进入步骤S50。在步骤S50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的温度为上限温度Tlimc以下的情况下，若步骤S41、S42以及S44中的判定也全都成立，则进入步骤S45。在步骤S45中，汽缸间空燃比控制执行标志Fd被设为1。接着，在步骤S46中，判定是否是刚开始汽缸间空燃比控制之后。即，判定是否是在汽缸间空燃比控制的执行条件成立之后开始最初的燃料喷射之前。在判定为不是汽缸间空燃比控制刚开始之后的情况下，控制例程结束。另一方面，在步骤S46中判定为是汽缸间空燃比控制刚开始之后的情况下，进入步骤S47。
在步骤S47中，判定是否直到汽缸间空燃比控制即将开始之前执行了浓化控制。在步骤S47中判定为执行了浓化控制的情况下，进入步骤S48。在步骤S48中，进行控制以使汽缸间空燃比控制从稀侧的汽缸开始，控制例程结束。另一方面，在步骤S47中判定为未执行浓化控制的情况下，进入步骤S49。在步骤S49中，进行控制以使汽缸间空燃比控制从浓侧的汽缸开始，控制例程结束。
<第一实施方式的变更例>
接着，参照图17和图18，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17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18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18所示的控制例程除了删除了图11的步骤S26这一点之外，与图11所示的控制例程是同样的。
<第二实施方式>
接着，参照图19～图21，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19，对本实施方式的平均空燃比控制进行具体说明。图19是平均空燃比修正量AFCav等的与图4同样的时间图。在图19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19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20，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20是与图10同样的功能框图，相对于图10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21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21的步骤S61～S68和步骤S70～S77与图11的步骤S11～S18和步骤S20～S27是同样的，所以省略说明。
在图21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。
<第三实施方式>
接着，参照图22和图23，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或第二实施方式的排气净化装置的结构和控制是同样的。
在本实施方式中，在平均空燃比控制中，至少在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以下时，将平均空燃比控制成与输出空燃比大于浓判定空燃比AFrich相比稀程度较大的稀空燃比。即，在本实施方式中，在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以下时，平均空燃比修正量AFCav被设定成比浓设定修正量AFCrich小的强浓设定修正量AFCsrich。除此之外，在本实施方式中，在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以下时，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。
另外，在本实施方式中，在平均空燃比控制中，至少在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以上时，将平均空燃比控制成与输出空燃比小于稀判定空燃比AFlean时相比浓程度较大的浓空燃比。即，在本实施方式中，在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以上时，平均空燃比修正量AFCav被设定成比稀设定修正量AFlean大的强稀设定修正量AFCslean。除此之外，在本实施方式中，在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以上时，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。
参照图22，对本实施方式的平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制进行具体说明。图22是平均空燃比修正量AFCav等的与图4同样的时间图。在图22所示的例子中，在时刻t1以前，进行与图4的时刻t1以前同样的控制。
当在时刻t1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被切换成强浓设定修正量AFCsrich。因此，目标平均空燃比被切换成浓空燃比。此时，不执行汽缸间空燃比控制。因而，各汽缸的燃烧空燃比基本上与目标平均空燃比一致。
当在时刻t1目标平均空燃比被切换成浓空燃比后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn朝向理论空燃比渐渐下降，在时刻t2变得比稀判定空燃比AFlean小。在本实施方式中，当在时刻t2输出空燃比AFdwn变得比稀判定空燃比AFlean小时，平均空燃比修正量AFCav被切换成浓程度比强浓设定修正量AFCsrich小的浓设定修正量AFCrich。因此，目标平均空燃比的浓程度下降。除此之外，在本实施方式中，在时刻t2以后，执行汽缸间空燃比控制。
之后，若目标平均空燃比维持为浓空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐减少，最终接近零。由此，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，在时刻t3，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。
当在时刻t3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被切换成强稀设定修正量AFCslean。因此，目标平均空燃比被切换成稀空燃比。此时，不执行汽缸间空燃比控制。因而，各汽缸的燃烧空燃比基本上与目标平均空燃比一致。
当在时刻t3目标平均空燃比被切换成稀空燃比后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn朝向理论空燃比渐渐上升，在时刻t4变得比浓判定空燃比AFlrich大。在本实施方式中，当在时刻t4输出空燃比AFdwn变得比浓判定空燃比AFrich大时，平均空燃比修正量AFCav被切换成稀程度比强稀设定修正量AFCslean小的稀设定修正量AFClean。因此，目标平均空燃比的稀程度下降。除此之外，在本实施方式中，在时刻t4以后，执行汽缸间空燃比控制。
之后，若目标平均空燃比维持为稀空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐增加，最终接近最大可吸藏氧量Cmax。由此，流入到上游侧排气净化催化剂20的一部分氧和NOx开始从上游侧排气净化催化剂20流出，在时刻t5，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以下。因而，在时刻t5，平均空燃比修正量AFCav被切换成强浓设定修正量AFCsrich，之后反复进行同样的控制。
接着，对第三实施方式的排气净化装置的效果进行说明。在图22的时刻t1，在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以上时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA大致为最大可吸藏氧量Cmax。因而，若在时刻t1刚将目标平均空燃比切换成浓空燃比后因内燃机急加速等干扰而使空燃比暂时变化至稀侧，则在目标平均空燃比的浓程度低的情况下，有可能会从上游侧排气净化催化剂20流出氧和/或NOx。与此相对，在本实施方式中，在时刻t1将目标空燃比切换成了浓空燃比时，增大目标平均空燃比的浓程度。因而，即使空燃比因干扰等暂时变化至稀侧，也能够抑制从上游侧排气净化催化剂20流出氧和/或NOx。
另外，在时刻t1刚将目标平均空燃比切换成浓空燃比后也进行了汽缸间空燃比控制的情况下，若空燃比因如上所述的干扰等而暂时变化至稀侧，则在汽缸间空燃比控制中的稀侧的汽缸中稀程度变大。由于上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA大致为最大可吸藏氧量Cmax，所以若这样的稀程度大的稀空燃比的排气流入上游侧排气净化催化剂20，则有可能会从上游侧排气净化催化剂20流出氧和/或NOx。与此相对，在本实施方式中，在时刻t1将目标空燃比切换成了浓空燃比时，停止汽缸间空燃比控制。由此，能够抑制从上游侧排气净化催化剂20流出氧和/或NOx。
另外，在图22的时刻t3，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn为稀判定空燃比AFrich以下时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA大致为零。因而，若在时刻t3刚将目标平均空燃比切换成稀空燃比后因内燃机急速减速等干扰而使空燃比暂时变化至浓侧，则在目标平均空燃比的稀程度低的情况下，有可能会从上游侧排气净化催化剂20流出未燃HC和/或CO。与此相对，在本实施方式中，在时刻t3将目标空燃比切换成了稀空燃比时，增大目标平均空燃比的稀程度。因而，即使空燃比暂时因干扰等而变化至浓侧，也能够抑制从上游侧排气净化催化剂20流出未燃HC和/或CO。
另外，在时刻t3刚将目标平均空燃比切换成稀空燃比后也进行了缸间空燃比控制的情况下，若空燃比因如上所述的干扰等而暂时变化至浓侧，则在汽缸间空燃比控制中的浓侧的汽缸中浓程度变大。由于上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA大致为零，所以若这样的浓程度大的浓空燃比的排气流入上游侧排气净化催化剂20，则有可能会从上游侧排气净化催化剂20流出未燃HC和/或CO。与此相对，在本实施方式中，在时刻t3将目标空燃比切换成了稀空燃比时，停止汽缸间空燃比控制。由此，能够抑制从上游侧排气净化催化剂20流出未燃HC和/或CO。
此外，在图22所示的实施方式中，仅在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以上时(时刻t1～t2)增大目标平均空燃比的浓程度，停止汽缸间空燃比。但是，只要在时刻t1～t2增大目标平均空燃比的浓程度且停止汽缸间空燃比即可，也可以在时刻t2以后也以一定程度的时间继续进行该控制。同样，在图22所示的实施方式中，仅在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以下时(时刻t3～t4)增大目标平均空燃比的稀程度，停止汽缸间空燃比。但是，只要在时刻t3～t4增大目标平均空燃比的稀程度且停止汽缸间空燃比即可，也可以在时刻t4以后也以一定程度的时间继续进行该控制。
另外，本实施方式中的控制也能够应用于第二实施方式的排气净化催化剂。但是，在该情况下，在第二实施方式的排气净化催化剂中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本上不会成为稀判定空燃比AFlean以上。因此，在该情况下，仅在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为了浓判定空燃比AFrich以下的情况下进行本实施方式的控制。
<流程图>
图23是示出本实施方式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。此外，在图23中，为了简化附图，也可以省略图11的步骤S15、S16、S21、S22的处理。
步骤S81～S83与图11的步骤S11～S13是同样的，所以省略说明。在步骤S83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以下的情况下，进入步骤S84。在步骤S84中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否比稀判定空燃比AFlean低。在步骤S84中判定为输出空燃比AFdwn为稀判定空燃比AFlean以上的情况下(例如，图22的时刻t1～t2)，进入步骤S85。在步骤S85中，平均空燃比修正量AFCav被设定成强浓设定修正量AFCsrich。之后，跳过执行汽缸间空燃比控制的步骤S89～S91，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接近理论空燃比时，在步骤S84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S86。在步骤S86中，平均空燃比修正量AFCav被设定成浓设定修正量AFCrich，进入步骤S89。图23的步骤S87、S88分别与图11的步骤S17、S18是同样的，图23的步骤S89～S92分别与图11的步骤S25～S27、S19是同样的，所以省略说明。
在步骤S92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以上的情况下，进入步骤S93。在步骤S93中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否比浓判定空燃比AFrich高。在步骤S93中判定为输出空燃比AFdwn为浓判定空燃比AFrich以下的情况下(例如，图22的时刻t3～t4)，进入步骤S94。在步骤S94中，平均空燃比修正量AFCav被设定成强稀修正量AFCslean。之后，跳过执行汽缸间空燃比控制的步骤S98～S100，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接近理论空燃比时，在步骤S93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S95。在步骤S95中，平均空燃比修正量AFCav被设定成稀设定修正量AFClean，进入步骤S98。图23的步骤S96、S97分别与图11的步骤S23、S24是同样的，图23的步骤S98～S100分别与图11的步骤S25～S27、S19是同样的，所以省略说明。
<第四实施方式>
接着，参照图24～图26，对本发明的第四实施方式的排气净化装置进行说明。第四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或第二实施方式的排气净化装置的结构和控制是同样的。
在本实施方式的排气净化装置中，在平均空燃比控制中，上游侧排气净化催化剂20的劣化程度越大，则浓设定空燃比的浓偏移量和稀设定空燃比的稀偏移量被设为越小。除此之外，在本实施方式的排气净化装置中，当上游侧排气净化催化剂20的劣化程度变大时，减小在汽缸间空燃比控制的执行期间被设为比平均空燃比浓的汽缸的空燃比与被设为比平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
参照图24，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24是平均空燃比修正量AFCav等的与图4同样的时间图。在图24所示的例子中，基本上进行与图4所示的例子同样的控制。但是，在本实施方式中，也可以进行基本上与第二实施方式和第三实施方式同样的平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制。
从图24可知，在时刻t3以前，上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量Cmax比较多(Cmax1)。此时，平均空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich和稀设定修正量AFClean分别被设为比较大的值(AFCrich1、AFClean1)。另外，汽缸间空燃比控制中的变更量α也被设为比较大的值(α1)。
此外，上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量Cmax例如基于在将平均空燃比修正量AFCav切换成浓空燃比之后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为止的累计氧过剩或不足量ΣOED来算出。或者，最大可吸藏氧量Cmax基于在将平均空燃比修正量AFCav切换成稀空燃比之后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到稀判定空燃比AFlean为止的累计氧过剩或不足量ΣOED来算出。具体而言，该期间中的累计氧过剩或不足量ΣOED越少，则最大可吸藏氧量Cmax算出为越少的值。
另一方面，从图24可知，在时刻t4以后，上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量Cmax与时刻t3以前的值(Cmax1)相比减少。与此相伴，在本实施方式中，平均空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich和稀设定修正量AFClean的绝对值被设为比时刻t3以前的值小(AFCrich2、AFClean2)。另外，汽缸间空燃比控制中的变更量α也被设为比时刻t3以前的值α1小的值α2(α2<α1)。
图25是示出最大可吸藏氧量Cmax和汽缸间空燃比控制中的变更量α与平均空燃比控制中的设定修正量(绝对值)的关系的图。从图25(A)可知，最大可吸藏氧量Cmax越大，则汽缸间空燃比控制的变更量α越大。另外，从图25(B)可知，最大可吸藏氧量Cmax越大，则浓设定修正量AFCrich越大。同样，最大可吸藏氧量Cmax越大，则稀设定修正量AFClean也越大。不过，从图25(B)可知，稀设定修正量AFClean始终被设为比浓设定修正量AFCrich小的值。
接着，对第四实施方式的排气净化装置的效果进行说明。如上所述，上游侧排气净化催化剂20的最大氧吸藏量Cmax一般表示上游侧排气净化催化剂20的劣化程度。因而，最大氧吸藏量Cmax越少，则意味着上游侧排气净化催化剂20的劣化程度越大，即贵金属的催化剂活性越低。
在本实施方式中，上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量Cmax越少，即上游侧排气净化催化剂20的劣化程度越大，则平均空燃比控制中的浓偏移量和稀偏移量被设为越小。除此之外，汽缸间空燃比控制中变更量α也被设为越少。其结果，流入上游侧排气净化催化剂20的未燃HC、CO和NOx的流量变少。因而，即使上游侧排气净化催化剂20的劣化程度变大而贵金属的催化剂活性下降，也能够在上游侧排气净化催化剂20中将排气中的未燃HC、CO和NOx充分净化。
图26是示出变更量α和设定空燃比的算出处理的控制例程的流程图。如图26所示，首先，在步骤S111中，例如基于累计氧过剩或不足量ΣOED算出最大可吸藏氧量Cmax。接着，在步骤S112中，基于在步骤S111中算出的最大可吸藏氧量Cmax，使用图25(A)所示的映射算出汽缸间空燃比控制中的变更量α。这样算出的变更量α在图11的步骤S26、S27等中使用。接着，在步骤S113中，基于在步骤S111算出的最大可吸藏氧量Cmax，使用图25(B)所示的映射算出汽缸间空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich和稀设定修正量AFClean。这样算出的浓设定修正量AFCrich和稀设定修正量AFClean在图11的步骤S14、S17、S20、S23等中使用。
<第五实施方式>
接着，参照图27～图29，对本发明的第五实施方式的排气净化装置进行说明。第五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～第四实施方式的排气净化装置的结构和控制是同样的。
在本实施方式的排气净化装置中，在平均空燃比控制中，当向燃烧室5供给的吸入空气量变多时，减小浓设定空燃比的浓偏移量和稀设定空燃比的稀偏移量。除此之外，在本实施方式的排气净化装置中，当向燃烧室5的吸入空气量变多时，减小在汽缸间空燃比控制的执行期间被设为比平均空燃比浓的汽缸的空燃比与被设为比平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
参照图27，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27是平均空燃比修正量AFCav等的与图4同样的时间图。在图27所示的例子中，基本上进行与图4所示的例子同样的控制。但是，在本实施方式中，也可以基本上进行与第二实施方式和第三实施方式同样的平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制。
从图27可知，在时刻t3以前，向各汽缸的燃烧室5吸入的吸入空气量Mc比较少(Mc1)。此时，平均空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich和稀设定修正量AFClean分别被设为比较大的值(AFCrich1、AFClean1)。即，增大平均空燃比控制中的浓偏移量和稀偏移量。另外，汽缸间空燃比控制中的变更量α也被设为比较大的值(α1)。此外，向各汽缸的燃烧室5吸入的吸入空气量例如基于空气流量计39的输出算出。
另一方面，从图27可知，在时刻t4以后，向各汽缸的燃烧室5吸入的吸入空气量Mc变得比较多(Mc2)，比时刻t3以前的吸入空气量Mc多。与此相伴，在本实施方式中，平均空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich和稀设定修正量AFClean的绝对值被设为比时刻t3以前的值小(AFCrich2、AFClean2)。即，平均空燃比控制中的浓偏移量和稀偏移量被设为比时刻t3以前小。另外，汽缸间空燃比控制中的变更量α也被设为比时刻t3以前的值α1小的值(α2<α1)。
图28是示出向各汽缸的燃烧室5吸入的吸入空气量Mc与汽缸间空燃比控制中的变更量α以及平均空燃比控制中的设定修正量(绝对值)的关系的图。从图28(A)可知，吸入空气量Mc越增大，则汽缸间空燃比控制的变更量α被设为越少。另外，从图28(B)可知，吸入空气量Mc越增大，则浓设定修正量AFCrich被设为越小。同样，吸入空气量Mc越增大，则稀设定修正量AFClean被设为越小。不过，从图28(B)可知，稀设定修正量AFClean始终被设为比浓设定修正量AFCrich小的值。
接着，对第五实施方式的排气净化装置的效果进行说明。若向各汽缸的燃烧室5吸入的吸入空气量增大，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气的流量增大。因而，排气通过上游侧排气净化催化剂20的通过时间变短。因而，在上游侧排气净化催化剂20中未燃HC、CO和NOx不容易被净化。
与此相对，在本实施方式中，向各汽缸的燃烧室5吸入的吸入空气量越多，则平均空燃比控制中的浓偏移量和稀偏移量被设为越小。除此之外，汽缸间空燃比控制中的变更量α也被设为越少。其结果，向各汽缸的燃烧室5吸入的吸入空气量越增大，则排气中的未燃HC、CO和NOx浓度越下降。因而，即使向各汽缸的燃烧室5吸入的吸入空气量增大，也能够在上游侧排气净化催化剂20中将排气中的未燃HC、CO和NOx充分净化。
图29是示出变更量α和设定空燃比的算出处理的控制例程的流程图。如图29所示，首先，在步骤S121中，基于空气流量计39的输出算出向各汽缸的燃烧室5吸入的吸入空气量Mc。接着，在步骤S122中，基于在步骤S121中算出的吸入空气量Mc，使用图28(A)所示的映射算出汽缸间空燃比控制中的变更量α。接着，在步骤S123中，基于在步骤S121中算出的吸入空气量Mc，使用图28(B)所示的映射算出汽缸间空燃比控制中的浓设定修正量AFCrich和稀设定修正量AFClean。
<第六实施方式>
接着，参照图30～图31，对本发明的第六实施方式的排气净化装置进行说明。第六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～第五实施方式的排气净化装置的结构和控制是同样的。在本实施方式的排气净化装置中，当所述排气净化催化剂的温度变高时，减小在汽缸间空燃比控制的执行期间被设为比平均空燃比浓的汽缸的空燃比与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
参照图30，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30是平均空燃比修正量AFCav等的与图4同样的时间图。在图30所示的例子中，基本上进行与图4所示的例子同样的控制。但是，在本实施方式中，也可以基本上进行与第二实施方式和第三实施方式同样的平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制。
从图30可知，在时刻t3以前，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat是活性温度Tactc以上且上限温度Tlimc以下的温度范围中的比较低的温度(Tcat1)。此时，汽缸间空燃比控制中的变更量α被设为比较大的值(α1)。另一方面，在时刻t4以后，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat成为了上述温度范围内的比较高的温度，成为了比时刻t3以前的上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat1高的温度(Tcat2)。与此相伴，在本实施方式中，汽缸间空燃比控制中的变更量α被设为比时刻t3以前的值α1小的值α2(α2<α1)。
图31是示出上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat与汽缸间空燃比控制中的变更量α的关系的图。图中的上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat示出了活性温度Tactc以上且上限温度Tlimc以下的温度范围。从图31可知，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat越上升，则汽缸间空燃比控制的变更量α被设为越小。
接着，对第六实施方式的排气净化装置的效果进行说明。在执行汽缸间空燃比控制时，从浓侧的汽缸流出的未燃HC、CO和从稀侧的汽缸流出的氧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内，由这些未燃HC、CO和氧产生发热反应，上游侧排气净化催化剂20的温度上升。因而，若在上游侧排气净化催化剂20的温度高时进行汽缸间空燃比控制，则其温度会过度上升到上限温度以上。若上游侧排气净化催化剂20这样过度升温，则如上所述，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，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat越高，则汽缸间空燃比控制中的变更量α被设为越小，因而流入上游侧排气净化催化剂20的未燃HC、CO的流量减少。因而，上游侧排气净化催化剂20不容易升温，由此能够抑制与过度升温相伴的上游侧排气净化催化剂20的催化剂活性的下降。
图32是示出变更量α的算出处理的控制例程的流程图。如图32所示，首先，在步骤S131中，由温度传感器46检测上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat。此外，上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat也可以基于其他参数来算出。接着，在步骤S132中，基于在步骤S131中算出的上游侧排气净化催化剂20的温度Tcat，使用图31所示的映射算出汽缸间空燃比控制中的变更量α，控制例程结束。
<第七实施方式>
接着，参照图33，对本发明的第七实施方式的排气净化装置进行说明。第七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～第六实施方式的排气净化装置的结构和控制是同样的。
在上述各实施方式的排气净化装置中，在汽缸间空燃比控制中，基本上将浓侧的汽缸和稀侧的汽缸固定。具体而言，例如如图33(A)所示，1号汽缸和4号汽缸被设为浓侧的汽缸，3号汽缸和2号汽缸被固定为稀侧的汽缸。但是，在浓侧的汽缸中，由于向燃烧室5内供给过剩的燃料，所以容易因燃烧而生成碳。这样生成的碳有时例如会附着于火花塞10而使火花塞10的中心电极和金属零件之间的绝缘电阻下降。
于是，在本实施方式中，每隔一定时间间隔将汽缸间空燃比控制中的浓侧的汽缸和稀侧的汽缸对调。因此，汽缸间空燃比控制例如每隔一定时间间隔在图33(A)所示的状态与图33(B)所示的状态之间切换。在图33(B)所示的状态下，1号汽缸和4号汽缸被设为稀侧的汽缸，3号汽缸和2号汽缸被设为浓侧的汽缸。由此，各汽缸中的燃烧空燃比不会固定于浓空燃比，因而能够在各汽缸中抑制碳向火花塞10的附着。
另外，在本实施方式中，汽缸间空燃比控制中的浓侧的汽缸中的点火定时比稀侧的汽缸中的点火定时迟。同样，在浓侧的汽缸中燃烧压力变高而转矩变大，而在稀侧的汽缸中燃烧压力变低而转矩变小。因而，有时会因浓侧的汽缸与稀侧的汽缸的转矩差而在内燃机产生振动。
与此相对，在本实施方式中，由于浓侧的汽缸中的点火定时相对延迟，所以在浓侧的汽缸中因燃烧而产生的转矩下降。另一方面，在本实施方式中，由于稀侧的汽缸中的点火定时相对提前，所以在稀侧的汽缸中因燃烧而产生的转矩增大。其结果，能够使因燃烧而产生的转矩在汽缸间均匀，能够抑制内燃机的振动。
此外，本实施方式中的控制能够应用于第一实施方式～第六实施方式的排气净化装置。

Claims (22)

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和汽缸间空燃比控制，
所述平均空燃比控制是如下控制：将所有汽缸中的燃烧空燃比的平均值即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，控制所述平均空燃比，以使得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。
2.根据权利要求1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。
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。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的一部分汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的剩余汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，
被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的燃烧空燃比与所述平均空燃比之差，与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的燃烧空燃比与所述平均空燃比之差相等。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的一部分汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的剩余汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，
在所述汽缸间空燃比控制中被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的燃烧空燃比与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的燃烧空燃比之差，比所述平均空燃比控制中的所述浓偏移量与所述稀偏移量的合计值大。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述排气净化催化剂的温度比该排气净化催化剂的活性温度低的情况下，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，以使得在所述多个汽缸中燃烧空燃比全都相等。
7.根据权利要求1～3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，以使得在所述多个汽缸中燃烧空燃比全都相等，所述上限温度比所述排气净化催化剂的活性温度高。
8.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，在所述排气净化催化剂的温度从比所述上限温度高的温度开始下降的情况下，即使所述排气净化催化剂的温度成为所述上限温度以下，也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相等，直到所述排气净化催化剂的温度达到预定的切换温度，在所述排气净化催化剂的温度成为了所述切换温度以下时，执行所述汽缸间空燃比控制，所述切换温度比所述上限温度低且比所述活性温度高。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在通过所述平均空燃比控制而所述平均空燃比刚从浓空燃比切换成稀空燃比后的最初的汽缸中，燃烧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刚从稀空燃比切换成浓空燃比后的最初的汽缸中，燃烧空燃比比所述平均空燃比浓。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的一部分汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的剩余汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，在开始所述汽缸间空燃比控制时，控制燃烧空燃比，以使得在开始后最初进行燃料供给的汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓。
11.根据权利要求10所述的内燃机的排气净化装置，
在即将开始所述汽缸间空燃比控制前进行了使从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比成为浓空燃比的控制的情况下，在开始该汽缸间空燃比控制时，控制燃烧空燃比，以使得在开始后最初进行燃料供给的汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀。
12.根据权利要求1～3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。
13.根据权利要求1～3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。
14.根据权利要求1～3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，至少在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比为比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时，将所述平均空燃比控制成与所述输出空燃比比所述浓判定空燃比大时相比稀程度较大的稀空燃比。
15.根据权利要求14所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比为所述浓判定空燃比以下时，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。
16.根据权利要求1～3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，至少在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比为比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上时，将所述平均空燃比控制成与所述输出空燃比比所述稀判定空燃比小时相比浓程度较大的浓空燃比。
17.根据权利要求16所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比为所述稀判定空燃比以上时，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。
18.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，
当所述排气净化催化剂的劣化程度变大时，减小在执行所述汽缸间空燃比控制的期间被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的空燃比与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
19.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
当所述排气净化催化剂的劣化程度变大时，减小所述平均空燃比控制中的所述浓偏移量以及所述稀偏移量。
20.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，
当向燃烧室供给的吸入空气量变多时，减小在执行所述汽缸间空燃比控制的期间被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的空燃比与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
21.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
当向燃烧室供给的吸入空气量变多时，减小所述平均空燃比控制中的所述浓偏移量以及所述稀偏移量。
22.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述控制装置，在所述汽缸间空燃比控制中，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比浓，且在所述多个汽缸中的至少一个汽缸中燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，
当所述排气净化催化剂的温度变高时，减小在执行所述汽缸间空燃比控制的期间被设为比所述平均空燃比浓的汽缸的空燃比与被设为比所述平均空燃比稀的汽缸的空燃比之差。
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