CN106089461A

CN106089461A - 内燃机

Info

Publication number: CN106089461A
Application number: CN201610236203.XA
Authority: CN
Inventors: 萱沼良介; 山口雄士; 铃木也; 铃木一也; 三好悠司; 星幸; 星幸一
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2016-11-09
Also published as: US20160319750A1; EP3088712A2; JP2016211395A; EP3088712A3

Abstract

提供一种内燃机。具有多个汽缸的内燃机具备端口燃料喷射阀(12)、缸内燃料喷射阀(11)、配置于内燃机排气通路的排气净化催化剂(20)、下游侧空燃比传感器(41)、以及控制燃烧空燃比和来自两个燃料喷射阀的燃料的供给比率的控制装置(31)。控制装置构成为能够执行将平均空燃比交替地控制成浓空燃比和稀空燃比的平均空燃比控制和控制各汽缸的燃烧空燃比以使得各汽缸的燃烧空燃比比平均空燃比浓和稀的汽缸间空燃比控制。在执行汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀的汽缸，控制装置控制供给比率以使得来自端口燃料喷射阀的燃料供给量比来自所述缸内燃料喷射阀的燃料供给量多。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及具有多个汽缸的内燃机。

背景技术

以往以来，已知有具备向通往各汽缸的进气通路内喷射燃料的端口燃料喷射阀和向各汽缸的燃烧室内喷射燃料的缸内燃料喷射阀的内燃机。在JP2007-332867A中公开了一种内燃机，该内燃机具有多个汽缸，并且在汽缸间变更在各汽缸内进行燃烧时的空燃比(以下，称作“燃烧空燃比”)。

在汽缸间变更燃烧空燃比的内燃机中，在多个汽缸中的一部分汽缸中，燃烧空燃比被设为比理论空燃比浓的空燃比(以下，称作“浓空燃比”)，在剩余汽缸中，燃烧空燃比被设为比理论空燃比稀的空燃比(以下，称作“稀空燃比”)。这样在汽缸间变更燃烧空燃比的控制被称作抖动控制，为了使内燃机的排气系统升温而进行。

特别地，在JP2007-332867A所记载的内燃机中，在燃烧空燃比被设为稀空燃比的汽缸中，仅从端口燃料喷射阀供给燃料，在燃烧空燃比被设为浓空燃比的汽缸中，从端口燃料喷射阀和缸内燃料喷射阀的双方供给燃料。根据专利文献文献1，认为由此能够抑制进行了抖动控制时的汽缸间的转矩变动。

发明内容

从燃烧室排出的排气中含有硫成分。该硫成分在一定的条件下会被排气净化催化剂的载体上所担载的催化剂贵金属的表面吸附或吸藏而覆盖催化剂贵金属的表面。其结果，催化剂贵金属的活性降低而招致流入到排气净化催化剂的排气中的未燃HC、CO、NOx等的净化能力的降低。

于是，本申请的发明人提出了如下方案：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浓空燃比和稀空燃比，并且，控制各汽缸的燃烧空燃比，以使得即使在平均空燃比被控制在稀空燃比时，也至少有一个汽缸中的燃烧空燃比成为浓空燃比，且在一部分汽缸中燃烧空燃比成为比平均空燃比稀的空燃比。由此，能够抑制由硫成分引起的催化剂贵金属的活性降低。

然而，在进行了这样的控制的情况下，在上述一部分汽缸中，在平均空燃比为稀空燃比的状态下，燃烧空燃比成为比该平均空燃比稀的空燃比。因而，在该一部分汽缸中，燃烧空燃比成为稀程度高的稀空燃比，这会招致燃烧室内的燃烧的恶化。

于是，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种内燃机，能够在抑制由硫成分引起的催化剂贵金属的活性降低的同时，也抑制各汽缸中的燃烧的恶化。

为了解决上述问题，在第1发明中，提供一种内燃机，具有多个汽缸，并且具备：端口燃料喷射阀，其向通往各汽缸的进气通路内喷射燃料；缸内燃料喷射阀，其向各汽缸的燃烧室内喷射燃料；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，并控制来自所述端口燃料喷射阀和所述缸内燃料喷射阀双方的燃料的供给比率。在第1发明中，所述控制装置构成为能够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的控制，所述汽缸间空燃比控制是如下控制，即：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的燃烧空燃比为浓空燃比，且至少有一个汽缸的燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，所述控制装置还构成为：在所述平均空燃比控制中，控制所述平均空燃比以使得稀偏移量比浓偏移量小，所述稀偏移量是指将所述平均空燃比控制成了稀空燃比时的该平均空燃比与理论空燃比之差，所述浓偏移量是指将所述平均空燃比控制成了浓空燃比时的该平均空燃比与理论空燃比之差，在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比稀的汽缸，控制所述供给比率以使得来自所述端口燃料喷射阀的燃料供给量比来自所述缸内燃料喷射阀的燃料供给量多。

在第2发明中，在第1发明的基础上，所述控制装置进一步构成为：在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比浓的汽缸，控制所述供给比率以使得来自所述缸内燃料喷射阀的燃料供给量比来自所述端口燃料喷射阀的燃料供给量多。

在第3发明中，在第1发明的基础上，所述控制装置进一步构成为：在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比浓的汽缸，控制所述供给比率以使得来自所述端口燃料喷射阀的燃料供给量比来自所述缸内燃料喷射阀的燃料供给量多。

在第4发明中，在第1～第3发明的任一发明的基础上，所述控制装置进一步构成为：在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，控制所述供给比率，以使得燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比稀的汽缸中的来自所述端口燃料喷射阀的燃料供给量相对于总喷射量的比率为燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比浓的汽缸中的所述比率以上。

在第5发明中，在第1～第4发明的任一发明的基础上，所述控制装置进一步构成为：在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比稀的汽缸，控制所述供给比率以使得不从所述缸内燃料喷射阀供给燃料而仅从所述端口燃料喷射阀供给燃料。

在第6发明中，在第1～第5发明的任一发明的基础上，所述控制装置进一步构成为：控制所述供给比率，以使得内燃机负荷越高且内燃机转速越高，则来自所述缸内燃料喷射阀的燃料供给量相对于向各汽缸的总喷射量的比例越大。

根据本发明，可提供一种内燃机，既能抑制由硫成分引起的催化剂贵金属的活性下降，又能抑制各汽缸中的燃烧的恶化。

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是示出在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是进行了本实施方式的内燃机的空燃比控制的情况下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6A是示意地表示排气净化催化剂的载体表面的图。

图6B是示意地表示排气净化催化剂的载体表面的图。

图6C是示意地表示排气净化催化剂的载体表面的图。

图7A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7B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是上游侧排气净化催化剂的温度等的时间图。

图11是示出表示未执行汽缸间空燃比控制时的PFI比率的映射的例子的图。

图12是示出表示执行汽缸间空燃比控制的期间的稀侧的汽缸中的PFI比率的映射的例子的图。

图13是示出表示执行汽缸间空燃比控制的期间的浓侧的汽缸中的PFI比率的映射的例子的图。

图14是示出表示执行汽缸间空燃比控制的期间的浓侧的汽缸中的来自缸内燃料喷射阀的燃料供给正时的映射的例子的图。

图15是示出开始汽缸间空燃比控制时的平均空燃比修正量等的时间图。

图16是示出各汽缸中的PFI比率设定处理的控制例程的流程图。

图17是开始汽缸间空燃比控制时的平均空燃比修正量等的与图15同样的时间图。

图18是示出第二实施方式中的各汽缸中的PFI比率设定处理的控制例程的流程图。

图19是平均空燃比修正量AFCav等的与图4同样的时间图。

图20是与图8同样的功能框图。

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。

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是概略地示出本发明的内燃机的图。在图1中，1表示内燃机本体，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，内燃机本体1具有4个燃烧室5。然而，只要是具有多个汽缸的内燃机即可，也可以应用于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直接向缸内喷射·供给燃料的缸内燃料喷射阀11。除此之外，在汽缸盖4的进气口7周边配置有向进气口7内(即，进气通路内)喷射·供给燃料的端口燃料喷射阀12。火花塞10构成为根据点火信号来产生火花。另外，燃料喷射阀11、12根据喷射信号来向燃烧室5内喷射预定量的燃料。此外，在本实施方式中，使用理论空燃比为14.6的汽油作为燃料。然而，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经由各自对应的进气支管13与缓冲罐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由数字计算机形成，具备经由双向性总线32彼此连接的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的踩踏量成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、12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(例如二氧化铈(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在理论空燃比时同时净化未燃HC、CO和NOx的功能。除此之外，由于该三元催化剂具有氧吸藏能力，所以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向浓侧或稀侧稍微发生了偏离，也可同时净化未燃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，简称作“稀空燃比”)时，该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了可吸藏的氧量的最大值即最大可吸藏氧量Cmax时，将无法进一步吸藏氧。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的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，简称作“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的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零时，将无法进一步放出氧。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所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，对本实施方式中的空燃比传感器40、41的输出特性进行说明。图2是示出本实施方式中的空燃比传感器40、41的电压-电流(V-I)特性的图，图3是示出在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，使用同一结构的空燃比传感器作为两个空燃比传感器40、41。

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、即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表示排气空燃比为18时的界限电流区域和界限电流。因此，空燃比传感器40、41可以说是界限电流式的空燃比传感器。

图3是示出在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，以排气空燃比越高(即，越稀)则来自空燃比传感器40、41的输出电流I越大的方式，输出电流相对于排气空燃比线性(成比例地)变化。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成为零。

此外，上述例子中，使用界限电流式的空燃比传感器作为空燃比传感器40、41。然而，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也可以是构造彼此不同的空燃比传感器。除此之外，作为下游侧空燃比传感器41，也可以是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，对本实施方式的内燃机中的空燃比控制的概要进行说明。在本实施方式中，进行如下的反馈控制：基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，对从燃料喷射阀11、12向各汽缸的燃料供给量进行控制，以使得上游侧空燃比传感器40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，有时使从燃料喷射阀11、12向各汽缸的燃料供给量成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循环中多少会变动。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、12的燃料供给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，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的输出空燃比来设定目标平均空燃比的控制。因此，平均空燃比控制可以说是对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)的全部汽缸中的平均值(1循环中的各汽缸的燃烧空燃比的合计除以汽缸数而得到的值)即平均燃烧空燃比进行控制。换言之，可以说是控制流入上游侧排气净化催化剂20的排气的平均排气空燃比。另一方面，汽缸间空燃比控制是针对各汽缸设定不同的目标空燃比的控制，换言之，是控制各汽缸中的燃烧空燃比。

<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，当在将目标平均空燃比设定在后述的浓设定空燃比的状态下判定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为稀设定空燃比。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”)向稀设定空燃比变化。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，判定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在浓空燃比时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的情况下，平均空燃比被切换为稀空燃比。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，当在将目标平均空燃比设定在稀设定空燃比的状态下判定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为浓设定空燃比。由此，平均空燃比向浓设定空燃比变化。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，判定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在稀空燃比时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的情况下，平均空燃比被切换为浓空燃比。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为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被设为理论空燃比的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，浓判定空燃比和稀判定空燃比与理论空燃比之差被设为0.15以下，优选设为0.073以下，更优选设为0.051以下。另外，目标平均空燃比下的设定空燃比(例如，浓设定空燃比和/或稀设定空燃比)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是进行了本实施方式的内燃机中的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为正的值时，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与平均空燃比修正量AFCav相加的对象的空燃比、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为负的值时，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被设定为稀设定修正量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的排气的空燃比成为了稀空燃比。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上游侧排气净化催化剂20吸藏，与此相伴，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA慢慢增加。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慢慢增大，则最终氧吸藏量OSA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的氧的一部分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慢慢上升，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减少而将平均空燃比修正量AFCav切换为浓设定修正量AFCrich(相当于浓设定空燃比)。因此，目标平均空燃比被切换为浓空燃比。

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从理论空燃比变化为浓空燃比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是足够的，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从理论空燃比极其微小地偏离。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足够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是同样的。

在时刻t₁将目标平均空燃比切换为浓空燃比后，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慢慢减少。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大致成为理论空燃比。

若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA慢慢减少，则最终氧吸藏量OSA会接近零，与此相伴，流入到上游侧排气净化催化剂20的未燃HC、CO的一部分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慢慢下降，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增大而将平均空燃比修正量AFCav切换为稀设定修正量AFClean。因此，目标空燃比被切换成稀空燃比。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为稀设定修正量AFClean的期间(例如，时刻t2～t3)比目标空燃比被设定为浓设定修正量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，控制从燃料喷射阀11、12向各汽缸的燃料供给量，以使得在汽缸间燃烧空燃比至少局部地成为不同的空燃比。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，内燃机是直列4缸的内燃机，因此，燃烧室5中的混合气的燃烧按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循环中最初进行燃烧的1号汽缸中，该汽缸的空燃比修正量AFC被设为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平均目标空燃比浓。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被设定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，在进一步接着进行燃烧的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相对于平均空燃比修正量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”)彼此之间被设为相同。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均为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(与变更量α相当)的空燃比。同样，在本实施方式中，汽缸间空燃比控制中的相对于平均空燃比修正量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”)彼此之间被设为相同。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均为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(与变更量α相当)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，相对于平均空燃比修正量AFCav的变更量被设为相同的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相对于平均空燃比修正量AFCav的变更量。从图4可知，在平均空燃比修正量AFCav被设定为浓设定修正量AFCrich的时刻t₁～t₂期间，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(与变更量α相当)的空燃比。另外，在时刻t₁～t₂期间，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(与变更量α相当)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被设定为稀设定修正量Aflean的时刻t₂～t₃期间，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(与变更量α相当)的空燃比。另外，在时刻t₂～t₃期间，在浓侧的汽缸中，各汽缸的空燃比修正量AFC被设为从稀设定修正量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(与变更量α相当)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燃烧空燃比的振幅)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6A～图6C、图7A～图7B，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6A～图6C，对进行如上所述的平均空燃比控制的效果进行说明。图6A～图6C是分别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6A～图6C所示的例子中，在排气净化催化剂20、24的载体上，作为具有催化剂作用的贵金属担载有铂(Pt)，作为具有氧吸藏能力的物质担载有二氧化铈(CeO₂)

向内燃机供给的燃料中含有微量的硫成分，因此，从燃烧室5排出的排气中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)，排气中所包含的SOx在流入排气净化催化剂20、24后，即使排气的空燃比大致为理论空燃比，也会被载体上的二氧化铈利用范德瓦尔斯力物理吸附。然而，排气中所包含的SOx在排气的空燃比为稀空燃比时会被载体上的二氧化铈牢固地吸藏。

图6A示出在排气净化催化剂20、24的温度不那么高时(例如，600℃以下)正向排气净化催化剂20、24流入稀空燃比的排气的状态。因此，在图6A所示的状态下，流入排气净化催化剂20、24的排气中含有大量的过剩的氧。若这样流入排气净化催化剂20、24的排气中含有过剩的氧，则排气中所包含的SOx作为SO₃被二氧化铈化学吸附。根据这样的化学吸附，SOx比上述物理吸附更牢固地被二氧化铈吸附。另外，若排气中所包含的过剩的氧进一步变多，即排气的空燃比的稀程度变大，则排气中所包含的SOx与二氧化铈反应而成为Ce₂(SO₄)₃而被吸收。根据这样的吸收，SOx比上述化学吸附更牢固地被二氧化铈吸收。此外，在以下的说明中，将SOx被二氧化铈“吸附”和“吸收”合起来表述为SOx被二氧化铈“吸藏”。

若在这样的状态下向排气净化催化剂20、24流入浓空燃比的排气，则被二氧化铈吸藏的SOx的硫成分在铂上移动。将该情况示于图6B。如图6B所示，当向排气净化催化剂20、24流入浓空燃比的排气时，排气中含有大量的过剩的未燃HC、CO。因而，被二氧化铈吸藏的SOx通过这些未燃HC、CO而被分解，产生水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)。除此之外，因SOx的分解而产生的硫成分被吸附到铂的表面上。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向二氧化铈的吸藏越牢固，则越不容易引起被二氧化铈吸藏的硫的分解。因此，与SOx被二氧化铈化学吸附的情况相比，在SOx作为Ce₂(SO₄)₃被二氧化铈吸收的情况下，不容易引起被二氧化铈吸藏的硫的分解，因而不容易引起硫成分从二氧化铈向铂的移动。因而，与SOx被二氧化铈化学吸附的情况相比，SOx被二氧化铈吸收的情况下的硫成分的移动在排气的空燃比的浓程度不大时或者排气净化催化剂20、24的温度不高时不会发生。

若在这样在铂的表面上吸附有硫成分的状态下排气净化催化剂20、24成为高温(例如，720℃以上)、且向排气净化催化剂20、24流入浓空燃比的排气，则吸附在铂的表面上的硫成分会脱离。将该情况示于图6C。如图6C所示，当向排气净化催化剂20、24流入浓空燃比的排气时，流入的排气中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，排气中也含有微量的氧。因而，若排气净化催化剂20、24为高温，则吸附在铂表面上的硫成分与排气中的未燃HC、CO和氧反应而成为SOx、H₂S，从铂表面脱离。此外，此时，被二氧化铈吸藏的SOx也不会被铂表面吸附而是会脱离。

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，有时也维持为某种程度低的温度(例如，小于720℃)。在这样排气净化催化剂20、24被维持为某种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，则会如图6B所示那样硫成分从二氧化铈移动到铂表面上，会招致铂的催化剂活性的下降。

与此相对，在本实施方式的内燃机中，在平均空燃比控制中稀偏移量被设为比浓偏移量小。由此，平均空燃比为稀的期间比平均空燃比为浓的期间长。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为稀的期间变长，另外，平均排气空燃比为浓的期间变短。因而，硫成分不容易从二氧化铈移动到铂表面上，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为稀的期间、缩短平均排气空燃比为浓的期间这一观点来看，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7A和图7B，对进行汽缸间空燃比控制的效果进行说明。图7A和图7B分别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)起的距离与排气净化催化剂每单位体积的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以一定时间进行了内燃机的运转时的实验结果。

图7A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没有进行上述汽缸间空燃比控制的情况下的结果。因此，图7A示出了在所有汽缸中燃烧空燃比都被维持为稀空燃比的情况下的结果。从图7A可知，在没有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中吸藏SOx，并且，尤其是在后方吸藏大量的SOx。

另一方面，图7B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7B示出了以稀空燃比为中心按每个汽缸使燃烧空燃比向浓侧和稀侧偏移了的情况下的结果。从图7B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大量的SOx，并且在后方几乎没有吸藏SOx。

这样，作为在进行了汽缸间空燃比控制的情况下SOx被上游侧排气净化催化剂的前方吸藏的理由，可认为SOx的吸藏与氧的吸入放出之间存在关联性。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有过剩的未燃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有过剩的氧的排气。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是理论空燃比，也会包含大量的未燃HC、CO和氧。

其结果，在进行了汽缸间空燃比控制的情况下(图7B)，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大量的SOx，其结果，在后方不再吸藏SOx。

另一方面，在没有进行汽缸间空燃比控制的情况下(图7A)，流入上游侧排气净化催化剂的排气中所包含的未燃HC、CO和氧并没有那么多。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，因而在前方侧不进行活跃的氧的吸入放出。其结果，从上游侧排气净化催化剂的中程到后方活跃地进行氧的吸入放出。因而，在没有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吸藏SOx，并且尤其是从上游侧排气净化催化剂的中程到后方吸藏大量的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，则该区域的可吸藏氧量减少。即，在吸藏有SOx的区域中，其硫成分的一部分吸附在贵金属表面上。若这样在贵金属表面上吸附硫成分，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有未燃HC和/或CO的排气流入上游侧排气净化催化剂，也无法使吸藏的氧与未燃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，结果会找招致最大可吸藏氧量Cmax的减少。

因此，在没有进行汽缸间空燃比控制的情况下(图7A)，由于在上游侧排气净化催化剂的排气流动方向整个区域吸藏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7B)，在上游侧排气净化催化剂的后方会剩下几乎没有吸藏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6A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越会牢固地吸藏于二氧化铈。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牢固地吸藏于二氧化铈，因而能够抑制硫成分从二氧化铈向铂表面上的移动。

以上，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(二氧化铈等)的硫成分在贵金属(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在贵金属上移动。

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。然而，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，在所有汽缸中都使燃烧空燃比相对于平均空燃比向浓侧和稀侧的某一方偏移。然而，在汽缸间空燃比控制中，也可以对于一部分汽缸使变更量为零来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，浓侧的汽缸的数量和稀侧的汽缸的数量相同。然而，浓侧的汽缸的数量和稀侧的汽缸的数量也可以不相同。因此，例如，在4缸内燃机的情况下，也可以仅使1个汽缸成为向浓侧偏移的汽缸，使剩余的3个汽缸或者剩余的3个汽缸中的2个汽缸成为向稀侧偏移的汽缸。

但是，不管在哪种情况下，都需要在平均空燃比通过平均空燃比控制而被控制为稀空燃比时，进行汽缸间空燃比控制以使得多个汽缸中至少有一个汽缸的燃烧空燃比成为浓空燃比。另外，在平均空燃比通过平均空燃比控制而被控制为浓空燃比时，也优选进行汽缸间空燃比控制以使得多个汽缸中至少有一个汽缸的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燃烧空燃比比平均空燃比浓且在多个汽缸中的剩余汽缸中燃烧空燃比比平均空燃比稀。

<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内燃机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括A1～A8的各功能框。以下，参照图8对各功能框进行说明。这些功能框A1～A8中的操作基本上在作为内燃机的控制装置发挥功能的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部A1、基本燃料喷射量算出部A2以及燃料喷射量算出部A3。

缸内吸入空气量算出部A1基于吸入空气流量Ga、内燃机转速NE以及存储在ECU31的ROM34中的映射或计算式，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部A2通过将由缸内吸入空气量算出部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部A6算出。

燃料喷射量算出部A3通过向由基本燃料喷射量算出部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、12进行喷射指示，以使得从燃料喷射阀11、12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部A5和目标空燃比设定部A6。

在空燃比修正量算出部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。

目标空燃比设定部A6通过向控制中心空燃比(在本实施方式中为理论空燃比)AFR加上由空燃比修正量算出部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部A2，目标平均空燃比AFTav被输入到后述的空燃比偏差算出部A7。

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和F/B修正量算出单元A8。

空燃比偏差算出部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部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是表示针对目标平均空燃比AFTav的燃料供给量的过剩不足的值。

F/B修正量算出部A8通过对由空燃比偏差算出部A7算出的空燃比偏差DAF进行比例·积分·微分处理(PID处理)，基于下述式(1)算出用于补偿燃料供给量的过剩不足的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部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，通过将本次更新的空燃比偏差DAF与前回更新的空燃比偏差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通过向上次更新的时间积分值DDAF加上本次更新的空燃比偏差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。图示的控制例程通过一定时间间隔的嵌入(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。作为平均空燃比控制的执行条件成立的情况下，例如可举出空燃比传感器40、41为活性温度以上和如参照图10说明那样上游侧排气净化催化剂20的温度为一定温度以上等。在判定为平均空燃比控制的执行条件不成立的情况下，结束控制例程。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为浓空燃比时被设为1，在平均空燃比被控制为稀空燃比时被设为0的标志。

若在平均空燃比控制中平均空燃比被控制为浓空燃比，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被设定为浓设定修正量AFCrich。由此，平均空燃比维持为浓空燃比。

接着，在步骤S21中，判定汽缸间空燃比控制(抖动控制)的执行条件是否成立。作为汽缸间空燃比控制的执行条件成立的情况，例如可举出空燃比传感器40、41为活性温度以上以及如参照图10说明那样上游侧排气净化催化剂20的温度处于一定范围内等。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S22。在步骤S22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S23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)，结束控制例程。

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，在下一控制例程中，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，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S16中，浓标志Fr被复位为0，进入步骤S21。

若浓标志Fr被复位为0，则在下一控制例程中，从步骤S12进入步骤S17。在步骤S17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S17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S18。在步骤S18中，平均空燃比修正量AFCav被设定为稀设定修正量AFClean。由此，平均空燃比维持为稀空燃比，进入步骤S21。

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，在下一控制例程中，在步骤S17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S19。在步骤S19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S20中，浓标志Fr被设置为1，进入步骤S21。

<平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制的执行正时>

接着，参照图10，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正时的关系进行说明。图10是上游侧排气净化催化剂20的温度、是否执行平均空燃比控制、是否执行汽缸间空燃比控制的时间图。

从图10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，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设为理论空燃比。

另外，从图10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，维持平均空燃比控制的执行，因此，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，直到其达到比上限温度Tlimc低且比活性温度Tactc高的切换温度(例如，750℃)Tsw。在该情况下，也取而代之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。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没有达到活性温度，则这些未燃HC、CO和NOx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，不执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，能够抑制未燃HC、CO等从上游侧排气净化催化剂20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，则担载在上游侧排气净化催化剂20上的贵金属越烧结，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，在上游侧排气净化催化剂20中这些未燃HC、CO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，若上游侧排气净化催化剂20的温度成为上限温度以上，则停止汽缸间空燃比控制的执行。由此，能够抑制上游侧排气净化催化剂20的温度在达到上限温度之后还上升，因而能够抑制担载在上游侧排气净化催化剂20上的贵金属的烧结。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以下的温度。

<燃料喷射阀的控制>

如上所述，本实施方式的内燃机具有缸内燃料喷射阀11和端口燃料喷射阀12这两个燃料喷射阀。在这样构成的内燃机中，根据内燃机运转状态，向燃烧室5供给的燃料中的一部分燃料从缸内燃料喷射阀11供给，剩余燃料从端口燃料喷射阀12供给。从缸内燃料喷射阀11供给的燃料供给量与从端口燃料喷射阀12供给的燃料供给量的比率根据内燃机运转状态变化。

图11是示出表示没有执行汽缸间空燃比控制时来自端口燃料喷射阀12的燃料供给量相对于向各汽缸供给的总燃料供给量的比率(以下，称作“PFI比率”)的映射的例子的图。从图11可知，内燃机转速越低，且内燃机负荷越低，则PFI比率被设定为越大。以下，对这样设定PFI比率的理由进行说明。

若从缸内燃料喷射阀11进行燃料供给，则供给到燃烧室5内的混合气在燃烧室5内汽化。通过此时的汽化热，能够使燃烧室5内的混合气的温度下降。因而，能够使活塞3到达压缩上止点时的混合气的温度(压缩端温度)下降，由此能够抑制爆震的发生等、提高热效率。因此，从抑制爆震的发生这一观点来看，优选将PFI比率设定为低。

一方面，来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给在压缩行程中进行。因而，从缸内燃料喷射阀11进行燃料供给到火花塞10进行点火为止的时间比较短。因而，在从缸内燃料喷射阀11进行了燃料供给的情况下，供给的燃料不容易分散到空气中，不容易与空气混合。因而，燃料与空气的混合气容易成为不均匀的混合气，混合气的燃烧容易变得不稳定。

另一方面，在从端口燃料喷射阀12供给了燃料的情况下，从端口燃料喷射阀12进行燃料供给到火花塞10进行点火为止的时间比较长。因而，在从端口燃料喷射阀12进行了燃料供给的情况下，供给的燃料在进气口7内和燃烧室5内与空气充分混合。因而，燃料与空气的混合气容易成为比较均匀的混合气，混合气的燃烧容易稳定。因而，使PFI比率越高，则混合气越容易成为均匀的混合气，其燃烧越容易稳定。

另外，内燃机负荷越高，则向各汽缸的燃烧室5内供给的吸入空气量越多。吸入空气量越多，则流入燃烧室5内的进气的流速越快，其结果，燃烧室5内的进气会产生大的紊乱。若进气这样产生大的紊乱，则燃烧室5内的燃料和空气容易混合。因此，在内燃机负荷高的情况下，即使将PFI比率设定为低，燃料和空气也能充分混合而形成均匀的混合气。因此，在本实施方式中，如图11所示，内燃机负荷越高，即燃烧室5内的混合气所产生的紊乱越大，则将PFI比率设定为越低，即，使来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给量相对于向各汽缸的总喷射量的比例越大。由此，能够使混合气的燃烧稳定并尽量抑制爆震的发生。

另一方面，内燃机转速越高，则向各汽缸的燃烧室5内供给的空气的流速越快，其结果，燃烧室5内的进气容易产生大的紊乱，因而燃烧室5内的燃料和空气容易混合。因此，在内燃机转速高的情况下，即使将PFI比率设定为低，燃料和空气也能充分混合而形成均匀的混合气。因此，在本实施方式中，如图11所示，内燃机转速越高，即燃烧室5内的混合气所产生的紊乱越大，则将PFI比率设定为越低，即，使来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给量相对于向各汽缸的总喷射量的比例越大。由此，能够使混合气的燃烧稳定并尽量抑制爆震的发生。

另外，如上所述，图11示出了没有执行汽缸间空燃比控制因此例如上游侧排气净化催化剂20的温度比上限温度Tlimc高时的PFI比率。从图11可知，在内燃机负荷高且内燃机转速高的区域中，PFI比率被设定为0～20％。因此，在该区域中，燃料的大部分都从缸内燃料喷射阀11供给。另外，在图11所示的例子中，在由内燃机负荷和内燃机转速形成的区域中的一半以上的区域中，PFI比率为50％以下。

此外，图11所示的PIF比率的映射是一例，没有执行汽缸间空燃比控制时的PFI比率也可以不如图11所示那样设定。但是，不管怎样，没有执行汽缸间空燃比控制时的PFI比率都在由内燃机负荷和内燃机转速形成的区域中的至少一部分区域中成为50％以下。

<上述控制中的问题>

如参照图4所说明，在平均空燃比控制中，平均空燃比被交替地切换为浓空燃比和稀空燃比。除此之外，在汽缸间空燃比控制中，在一部分汽缸中燃烧空燃比被设为比平均空燃比稀的空燃比。其结果，在该一部分汽缸中，燃烧空燃比成为稀程度大的稀空燃比。这样，若燃烧空燃比成为稀程度大的稀空燃比，则混合气的燃烧容易恶化。

因此，若在正在执行汽缸间空燃比控制的情况下也如图11所示那样与没有执行汽缸间空燃比控制时同样地设定PFI比率，则在燃烧空燃比被设定为比平均空燃比稀的汽缸中会招致燃烧的恶化。

<汽缸间空燃比控制执行时的PFI比率的控制>

于是，在本实施方式中，在执行汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设定为比平均空燃比稀的汽缸(稀侧的汽缸)，控制供给比率以使得来自端口燃料喷射阀12的燃料供给量比来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给量多。即，针对汽缸间空燃比控制中的稀侧的汽缸，控制供给比率以使得PFI比率比50％大。

另外，在本实施方式中，在执行汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设定为比平均空燃比浓的汽缸(浓侧的汽缸)，控制供给比率以使得来自端口燃料喷射阀12的燃料供给量比来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给量少。即，针对汽缸间空燃比控制中的浓侧的汽缸，控制供给比率以使得PFI比率小于50％。

以上，根据本实施方式，可以说，在执行汽缸间空燃比控制的期间，控制供给比率，以使得稀侧的汽缸中的PFI比率为浓侧的汽缸中的PFI比率以上，优选使得稀侧的汽缸中的PFI比率比浓侧的汽缸中的PFI比率大。

图12是示出表示执行汽缸间空燃比控制的期间的稀侧的汽缸中的PFI比率的映射的例子的图。从图12可知，PFI比率被设定成内燃机转速越低且内燃机负荷越低则越大。这样设定PFI比率的理由与参照图11说明的理由是同样的。

除此之外，如图12所示，在内燃机负荷高且内燃机转速高的区域中，PFI比率被设定为50～60％。除此之外，由于PFI比率被设定成内燃机负荷越低且内燃机转速越低则越大，因而，PFI比率在整个区域被设定成比50％大。特别地，在图12所示的例子中，在内燃机负荷低且内燃机转速低的区域中，PFI比率被设定为比70％大的值。

这样，根据本实施方式，稀侧的汽缸中的PFI比率在整个区域被设定成比50％大。因而，在稀侧的汽缸中，燃料供给主要从端口燃料喷射阀12进行。因此，即使在稀侧的汽缸中燃烧空燃比成为稀程度大的稀空燃比，也能够抑制混合气的燃烧恶化。

图13是示出表示执行汽缸间空燃比控制的期间的浓侧的汽缸中的PFI比率的映射的例子的图。在图13所示的映射中，也与图12所示的映射同样，PFI比率被设定成内燃机转速越低且内燃机负荷越低则越大。

除此之外，如图13所示，在内燃机负荷低且内燃机转速低的区域中，PFI比率被设定为40～50％。除此之外，由于PFI比率被设定成内燃机负荷越高且内燃机转速越高则越小，所以PFI比率在整个区域被设定成小于50％。特别地，在图12所示的例子中，在内燃机负荷高且内燃机转速高的区域中，PFI比率被设定为0～10％。

在本实施方式中，如上所述，在执行汽缸间空燃比控制的期间，在稀侧的汽缸中PFI比率始终被设定为比50％大，在浓侧的汽缸中PFI比率始终被设定为小于50％。其结果，在本实施方式中，在执行汽缸间空燃比控制的期间，稀侧的汽缸中的PFI比率比浓侧的汽缸中的PFI比率大。

这样，根据本实施方式，浓侧的汽缸中的PFI比率在整个区域被设定为小于50％。因而，在浓侧的汽缸中，燃料供给主要从缸内燃料喷射阀11进行。在此，如上所述，在浓侧的汽缸中，不容易产生上述的稀侧的汽缸那样的燃烧恶化。因此，即使燃料供给主要从缸内燃料喷射阀11进行，在浓侧的汽缸内也不会那样产生燃烧恶化。另一方面，通过燃料供给主要从缸内燃料喷射阀11进行，在浓侧的汽缸中，如上所述，能够提高热效率。

除此之外，在本实施方式中，在执行汽缸间空燃比控制的期间的浓侧的汽缸中，设定来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给正时以使得进行分层燃烧。因此，在执行汽缸间空燃比控制的期间的浓侧的汽缸中，在压缩行程后期从缸内燃料喷射阀11进行燃料供给。

图14是示出表示执行汽缸间空燃比控制的期间的浓侧的汽缸中的来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给正时的映射的例子的图。从图14可知，来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给正时在内燃机负荷越低且内燃机转速越低时被设定得越延迟。以下，对基于内燃机负荷和内燃机转速这样设定燃料供给正时的理由进行说明。

若内燃机负荷变高，则来自缸内燃料喷射阀11的燃料喷射量随之增大。由于每单位时间从缸内燃料喷射阀11供给的燃料量确定，所以为了使燃料喷射量增大，需要使来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给时间增大。因而，为了与内燃机负荷无关地在火花塞10的点火正时之前供给所有燃料，在本实施方式中，内燃机负荷越高，则使来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给正时越提前。

另外，即使在同一正时(曲轴角)从缸内燃料喷射阀11进行燃料供给，并在同一正时(曲轴角)由火花塞10进行点火，也是内燃机转速越高则从燃料供给到点火为止的时间越短。另一方面，即使内燃机转速变化，从缸内燃料喷射阀11供给的燃料充分扩散到火花塞10周围所需的时间也不怎么改变。因此，在本实施方式中，内燃机转速越高，则使来自缸内燃料喷射阀11的燃料供给正时越提前，由此来确保燃料进行分层燃烧所需的扩散到火花塞10周围所需的时间。

这样，在执行汽缸间空燃比控制的期间的浓侧的汽缸中，进行分层燃烧。若这样进行分层燃烧，则与均质燃烧相比，在燃烧室5内容易产生未燃HC、CO。因而，能够使更多的未燃HC、CO从浓侧的汽缸的燃烧室5流出。如上所述，汽缸间空燃比控制的目的在于，从浓侧的汽缸流出的未燃HC、CO和从稀侧的汽缸流出的氧使上游侧排气净化催化剂20中的氧的吸入放出活跃。因此，通过在浓侧的汽缸中进行分层燃烧，能够使从浓侧的汽缸流出的未燃HC、CO的流出量增大，其结果，能够使上游侧排气净化催化剂20中的氧的吸入放出活跃。由此，能够抑制最大可吸藏氧量Cmax的下降。

<使用时间图的说明>

图15是开始汽缸间空燃比控制时的是否执行汽缸间空燃比控制、平均空燃比修正量AFCav、内燃机转速NE、内燃机负荷L、稀侧的汽缸的PFI比率、浓侧的汽缸的PFI比率、浓侧的汽缸的燃料喷射正时的时间图。

在图15所示的例子中，在时刻t₁以前的状态下，没有执行汽缸间空燃比控制，除此之外，也没有执行平均空燃比控制。因此，此时，在所有汽缸中，PFI比率都被设为同一比率。另外，此时的PFI比率基于如图11所示的映射来设定。在图15所示的例子中，在时刻t₁以前，内燃机转速NE和内燃机负荷L慢慢增大，PFI比率随之慢慢减小。

之后，在图15所示的例子中，在时刻t₁，开始平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制。若在时刻t₁开始汽缸间空燃比控制，则稀侧的汽缸中的PFI比率基于如图12所示的映射来设定。因而，在时刻t₁，稀侧的汽缸中的PFI比率与时刻t₁以前的PFI比率相比急剧增大。另一方面，若在时刻t₁开始汽缸间空燃比控制，则浓侧的汽缸中的PFI比率基于如图13所示的映射来设定。因而，在时刻t₁，浓侧的汽缸中的PFI比率稍微减小。除此之外，由于在浓侧的汽缸中进行分层燃烧，所以在时刻t₁使浓侧的汽缸中的燃料供给正时延迟。

在图15所示的例子中，在时刻t₁以后，内燃机转速NE和内燃机负荷L也慢慢增大。因而，与此相伴，浓侧的汽缸中的PFI比率和稀侧的汽缸中的PFI比率都慢慢减小。除此之外，在时刻t₁以后，浓侧的汽缸中的燃料供给正时慢慢提前。此外，在图15所示的例子中，在时刻t₁、t₃、t₅，平均空燃比修正量AFCav被切换为浓设定修正量AFCrich，在时刻t₂、t₄，平均空燃比修正量AFCav被切换为稀设定修正量AFClean。

另外，在图15所示的例子中，在时刻t₄以后，内燃机转速NE和内燃机负荷L维持一定。因而，在时刻t₄以后，浓侧的汽缸中的PFI比率和稀侧的汽缸中的PFI比率都维持一定。同样，在时刻t₄以后，浓侧的汽缸中的燃料供给正时也维持一定。

<PFI比率设定处理的流程图>

图16是示出各汽缸中的PFI比率设定处理的控制例程的流程图。图示的控制例程通过一定时间间隔的嵌入来进行。

首先，在步骤S31中，与图9的步骤S21同样，判定汽缸间空燃比控制(抖动控制)的执行条件是否成立。在判定为汽缸间空燃比控制的执行条件不成立时，即在没有执行汽缸间空燃比控制时，进入步骤S32。在步骤S32中，基于由负荷传感器43检测到的内燃机负荷L和由曲轴角传感器44检测到的内燃机转速，使用如图11所示的映射算出所有汽缸的PFI比率，结束控制例程。

另一方面，在步骤S31中判定为汽缸间空燃比控制的执行条件成立时，即在正在执行汽缸间空燃比控制时，进入步骤S33。在步骤S33中，基于由负荷传感器43、曲轴角传感器44检测到的内燃机负荷和内燃机转速，使用如图12所示的映射算出稀侧的汽缸中的PFI比率。接着，在步骤S34中，基于检测到的内燃机负荷和内燃机转速，使用如图13所示的映射算出浓侧的汽缸中的PFI比率，结束控制例程。

<第二实施方式>

接着，使用图17和图18，对本发明的第二实施方式的内燃机进行说明。第二实施方式的内燃机的结构和控制除了以下说明的方面之外，与第一实施方式的内燃机的结构和控制是同样的。

在本实施方式中，在执行汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为稀空燃比的汽缸(稀侧的汽缸)，控制供给比率以使得不从缸内燃料喷射阀11供给燃料而仅从端口燃料喷射阀12供给燃料。除此之外，在本实施方式中，在执行汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为浓空燃比的汽缸(浓侧的汽缸)，也控制供给比率以使得不从缸内燃料喷射阀11供给燃料而仅从端口燃料喷射阀12供给燃料。

图17是开始汽缸间空燃比控制时的平均空燃比修正量AFCav等的与图15同样的时间图。在图17所示的例子中，与图15所示的例子同样，在时刻t₁以前的状态下，没有执行汽缸间空燃比控制，除此之外，也没有执行平均空燃比控制。另外，此时的PFI比率基于如图11所示的映射来设定。在图17所示的例子中，内燃机转速NE和内燃机负荷L慢慢增大，PFI比率随之慢慢减小。

之后，在时刻t₁，开始平均空燃比控制和汽缸间空燃比控制。若在时刻t₁开始汽缸间空燃比控制，则稀侧的汽缸和浓侧的汽缸中的PFI比率被设定为100％。因此，在时刻t₁以后，与内燃机转速NE和内燃机负荷L无关而仅从端口燃料喷射阀12供给燃料。

根据本实施方式，在这样执行汽缸间空燃比控制的期间，通过仅从端口燃料喷射阀12供给燃料，尤其能在稀侧的汽缸最大限度抑制燃烧恶化。

图18是示出第二实施方式中的各汽缸中的PFI比率设定处理的控制例程的流程图。图示的控制例程通过一定时间间隔的嵌入来进行。

首先，在步骤S41中，与图9的步骤S21同样，判定汽缸间空燃比控制(抖动控制)的执行条件是否成立。在判定为汽缸间空燃比控制的执行条件不成立时，进入步骤S42。在步骤S42中，基于检测到的内燃机负荷L和内燃机转速NE，使用如图11所示的映射算出所有汽缸的PFI比率，结束控制例程。另一方面，在步骤S41中判定为汽缸间空燃比控制的执行条件成立时，进入步骤S43。在步骤S43中，所有汽缸的PFI比率被设定为100％，控制例程结束。

<其他实施方式>

此外，在上述第一实施方式中，在执行汽缸间空燃比控制的期间，在稀侧的汽缸中将PFI比率设定为比50％大的值，在浓侧的汽缸中将PFI比率设定为小于50％。另外，在第二实施方式中，在执行汽缸间空燃比控制的期间，在稀侧的汽缸和浓侧的汽缸的所有汽缸中将PFI比率都设为100％。然而，PFI比率的设定形态不限于这些实施方式。

特别地，在执行汽缸间空燃比控制的期间，只要在稀侧的汽缸中将PFI比率设定为比50％大的值即可，稀侧的汽缸和浓侧的汽缸中的PFI比率可以设定为任意比率。因此，也可以在稀侧的汽缸中将PFI比率设定为比50％大的值，并且在浓侧的汽缸中将PFI比率设定为0％、50％以上、100％、0～100％的任一值或范围。除此之外，也可以在稀汽缸中将PFI比率设定为100％，并且在浓侧的汽缸中将PFI比率设定为0％、小于50％、50％以上、0～100％的任一值或范围。

但是，在该情况下，在执行汽缸间空燃比控制的期间，优选稀侧的汽缸中的PFI比率成为浓侧的汽缸中的PFI比率以上或者比浓侧的汽缸中的PFI比率大的值。由此，能够抑制稀侧的汽缸中的燃烧恶化。

<平均空燃比控制的其他形态>

接着，参照图20～图22，对平均空燃比控制的其他形态进行说明。在本实施方式的平均空燃比控制中，首先，若在将目标平均空燃比设定为浓设定空燃比的状态下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，则目标平均空燃比被切换为稀设定空燃比。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为稀设定空燃比后，对流入上游侧排气净化催化剂20的排气的氧过剩不足量进行累计。氧过剩不足量是指在想要使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比成为理论空燃比时所过剩的氧的量或者所不足的氧的量(过剩的未燃HC、CO等的量)。特别地，在目标平均空燃比为稀设定空燃比时，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，氧过剩不足量的累计值(以下，称作“累计氧过剩不足量”)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、12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不足量进行累计而得到的累计氧过剩不足量成为预先设定的切换基准值(与预先设定的切换基准吸藏量Cref相当)以上时，至此被设定为稀设定空燃比的目标平均空燃比被切换为浓设定空燃比。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，平均空燃比被切换为浓空燃比。

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为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期间，平均空燃比修正量AFCav被设定为浓设定修正量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慢慢减少。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大致为理论空燃比。

之后，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少而接近零，则流入到上游侧排气净化催化剂20的未燃HC、CO的一部分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，为了使氧吸藏量OSA增大，平均空燃比修正量AFCav被切换为稀设定修正量AFClean。因此，目标平均空燃比被切换成稀空燃比。此时，累计氧过剩不足量ΣOED被复位为零。

在时刻t₂将平均空燃比修正量AFCav切换为稀设定修正量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为稀空燃比。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慢慢增大，另外，累计氧过剩不足量ΣOED也慢慢增大。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，累计氧过剩不足量ΣOED达到与切换基准吸藏量Cref相当的切换基准值OEDref。在本实施方式中，当累计氧过剩不足量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被切换为浓设定修正量AFCrich。因此，目标平均空燃比被设为浓空燃比。另外，此时，累计氧过剩不足量ΣOED被复位为零。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无意地从目标平均空燃比瞬间性地大幅偏移时，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移，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，目标平均空燃比就从稀空燃比被切换为浓空燃比。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不足量ΣOED时的累计期间短，所以与长期连续进行累计的情况相比不容易产生算出误差。因而，能够抑制因累计氧过剩不足量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被设定为浓设定修正量AFCrich的期间(例如，时刻t₁～t₂)，还是在设定为稀设定修正量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被设定为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被设定为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被设定为浓设定修正量的期间内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8同样的功能框图，相对于图8所示的功能框图加上了氧过剩不足量算出部A4。

氧过剩不足量算出部A4基于由燃料喷射量算出部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，算出累计氧过剩不足量ΣOED。氧过剩不足量算出部A4例如通过利用上述式(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以燃料喷射量Qi，并对求出的值进行累计来算出累计氧过剩不足量ΣOED。另外，在本实施方式中，在空燃比修正量算出部A5中，除了下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn之外，还基于由氧过剩不足量算出部A4算出的累计氧过剩不足量ΣOED，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。图示的控制例程通过一定时间间隔的嵌入来进行。图21的步骤S61～S66和步骤S68～S73与图9的步骤S11～S16和步骤S18～S23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S67。在步骤S67中，判定平均空燃比修正量AFCav被切换之后的累计氧过剩不足量ΣOED是否为切换基准值OEDref以上。在累计氧过剩不足量ΣOED比切换基准值OEDref少的情况下，进入步骤S68。另一方面，在判定为累计氧过剩不足量ΣOED为切换基准值OEDref以上的情况下，进入步骤S69。

以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

Claims

1.一种内燃机，具有多个汽缸，并且具备：

端口燃料喷射阀，其向通往各汽缸的进气通路内喷射燃料；

缸内燃料喷射阀，其向各汽缸的燃烧室内喷射燃料；

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，其配置于所述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，并控制来自所述端口燃料喷射阀和所述缸内燃料喷射阀双方的燃料的供给比率，其中，

所述控制装置构成为能够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将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的控制，所述平均空燃比是指所有汽缸中的燃烧空燃比的平均值，

所述汽缸间空燃比控制是如下控制，即：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的燃烧空燃比为浓空燃比，且至少有一个汽缸的燃烧空燃比比所述平均空燃比稀，

所述控制装置还构成为：

在所述平均空燃比控制中，控制所述平均空燃比以使得稀偏移量比浓偏移量小，所述稀偏移量是指将所述平均空燃比控制成了稀空燃比时的该平均空燃比与理论空燃比之差，所述浓偏移量是指将所述平均空燃比控制成了浓空燃比时的该平均空燃比与理论空燃比之差，

在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比稀的汽缸，控制所述供给比率以使得来自所述端口燃料喷射阀的燃料供给量比来自所述缸内燃料喷射阀的燃料供给量多。

2.根据权利要求1所述的内燃机，

所述控制装置，在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比浓的汽缸，控制所述供给比率以使得来自所述缸内燃料喷射阀的燃料供给量比来自所述端口燃料喷射阀的燃料供给量多。

3.根据权利要求1所述的内燃机，

所述控制装置，在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比浓的汽缸，控制所述供给比率以使得来自所述端口燃料喷射阀的燃料供给量比来自所述缸内燃料喷射阀的燃料供给量多。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机，

所述控制装置，在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，控制所述供给比率，以使得燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比稀的汽缸中的来自所述端口燃料喷射阀的燃料供给量相对于总喷射量的比率为燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比浓的汽缸中的所述比率以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机，

所述控制装置，在进行所述汽缸间空燃比控制的期间，针对燃烧空燃比被设为比所述平均空燃比稀的汽缸，控制所述供给比率以使得不从所述缸内燃料喷射阀供给燃料而仅从所述端口燃料喷射阀供给燃料。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机，

所述控制装置，控制所述供给比率，以使得内燃机负荷越高且内燃机转速越高，则来自所述缸内燃料喷射阀的燃料供给量相对于向各汽缸的总喷射量的比例越大。